实用参考高三化学复习化学工艺流程题docx.docx

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化学工艺流程题

一.完整的物质制备化工生产流程一般具有下列特点

原料―→对原料的预处理―→核心化学反应―→产品的提纯、分离

―→目标产物

二．解题策略

（1）审题干：

准确分析题干中的信息，如生产目的、原料成分、产品成分、新物质的性质及相关反应等，进而分析每个生产环节所发生的反应和操作。

（2）审设问：

结合题中的问题，回到流程图中找答案。

三．题型的结构（题头题干题尾）

1.某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3，MgSiO3，CaMg（CO3）2，Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：

沉淀物

Fe（OH）3

Al（OH）3

Mg（OH）2

pH

3．4

5．2

12．4

（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有（写两条）.........（该题以点设问，即不需要理清工业生成流程图的主线即可以答题）

（2）滤渣I的主要成分有.............（以线的形式设问。

即必须先理解工业生产流程图主线与核心部分才能答题。

。

（3）从滤液Ⅱ中可回收利用的主要物质有................................（以线的形式设问）

四．工艺流程题设问角度

（一）原料预处理的解题思路（研磨水浸酸浸碱浸灼烧等）

2.稀土是一种不可再生的战略性资源，被广泛应用于电子信息、国防军工等多个领域。

一种从废弃阴极射线管（CRT）荧光粉中提取稀土元素钇（Y）的工艺流程如下：

已知：

①废弃CRT荧光粉的化学组成（某些不参与反应的杂质未列出）：

成分含量/%

Y2O3

ZnO

Al2O3

PbO2

MgO

预处理前

24.28

41.82

7.81

1.67

0.19

预处理后

68.51

5.42

4.33

5.43

0.50

步骤I中进行原料预处理的目的为_____________。

原料预处理的常用方法总结

研磨粉碎：

增大反应物接触面积，加快反应速率。

水浸：

与水反应或溶解，使原料变成可溶性离子。

酸（碱）浸：

与酸（碱）接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶性物质过滤分离。

煅烧：

除去可燃性杂质或使原料初步转化

（二）常用的控制中心反应的条件（温度浓度压强催化剂pH等）

3.以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。

其主要流程如下：

应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是________。

控制反应条件的方法总结

（1）调节溶液的pH。

能与H＋反应，使溶液pH变大，便于沉淀某些金属离子。

（不引入新杂质）

（2）控制温度。

考虑因素：

反应速率；物质溶解度，热稳定性和挥发性；平衡移动方向

（3）控制压强。

改变速率，影响平衡移动方向。

（4）使用合适的催化剂。

加快反应速率，提高生产效率。

（3）核心反应——陌生方程式的书写

氧化还原反应：

熟练应用氧化还原规律①判断产物形式②配平

非氧化还原反应：

结合物质性质和反应酸碱环境判断产物形式

4.二氧化氯（ClO2）是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。

（1）氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。

②该法工艺原理示意图如右。

其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠（NaClO3）与盐酸反应生成ClO2。

工艺中可以利用的单质有H2、Cl2，生器中生成ClO2的化学方程式为______________________。

（四）产品的分离提纯（过滤、结晶、蒸馏、萃取分液）

（1）蒸发：

蒸发掉一部分溶剂。

有时要考虑反应时的气体氛围以抑制某物质发生水解。

（2）冷却结晶：

适用于杂质的溶解度随温度变化不大的物质的分离、提纯。

（3）蒸发结晶：

适用于杂质的溶解度随温度变化较大的物质的分离、提纯，可减少杂质晶体的析出。

（4）沉淀的洗涤：

由于沉淀生成时，表面会吸附一定量的离子（尤其是沉淀成分离子）。

因此过滤后要进行沉淀的洗涤。

洗涤方法是向过滤器中慢慢注入适量蒸馏水，至刚好没过沉淀，然后静置，让其自然流下，重复以上操作2～3次，直至洗涤干净。

为了减少沉淀（或晶体）的溶解，可用冰水或有机溶剂洗涤。

（5）沉淀是否洗涤干净的检验：

主要检验洗涤液中是否还含有沉淀表面吸附的离子。

一般的检验方法：

取少量最后一次的洗涤液，置于一洁净的试管中，滴加少量的检验试剂，若没有特征现象出现，说明沉淀洗涤干净。

（6）从溶液中得到晶体的过程：

蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥。

5.氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。

纯化工业级氧化锌（含有Fe（Ⅱ）、Mn（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）等杂质）的流程如下：

提示：

在本实验条件下，Ni（Ⅱ）不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。

（3）反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是

（五）基本化工理念（环境意识效率意识成本意识）

产率高、速率快

产品纯度高

成本低、循环利用

无污染

6.循环利用的物质有

5．解题思路和技巧总结

1.解题时首先要粗读试题,尽量弄懂流程图。

2.要明确流程图中箭头方向和代表的含义。

流程图中箭头进入的是反应物（投料）,箭头出去的是生成物（产物、副产物）,返回的箭头一般是“循环利用”的物质

3.图中一般会出现超纲知识,要读懂流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息,并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用。

所以一定要关注题目的每一个字眼,但不必要将每一个物质都推出,问什么推什么。

4.其次要带着问题去精心研究某一步或某一个物质。

在答题时应注意前后问题往往没有联带效应,即前一问不能回答没关系,不影响后面回答问题。

5.遇到做不出来的问题要及时放弃,以免影响其他问题的作答。

最后,作答时一定要看清所提问题,不能答非所问,看清楚是写化学方程式还是离子方程式,注意配平,注意语言表达的科学性。

六．练习.

题型一　以分离、提纯为目的的工艺流程题

　（20XX·高考新课标全国卷Ⅱ）氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。

纯化工业级氧化锌[含有Fe（Ⅱ）、Mn（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）等杂质]的流程如下：

工业ZnO

浸出液

滤液

滤液

滤饼

ZnO

提示：

在本实验条件下，Ni（Ⅱ）不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。

回答下列问题：

（1）反应②中除掉的杂质离子是________，发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________；

在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）反应③的反应类型为________，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有________。

（3）反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是________________________________________________________________________。

（4）反应④中产物的成分可能是ZnCO3·GZn（OH）2。

取干燥后的滤饼11.2g，煅烧后可得到产品8.1g。

则G等于________。

1．实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾（FeSO4·7H2O），主要工艺流程如下。

（1）将过程②产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是________。

A．品红溶液B．紫色石蕊试液

C．酸性KMnO4溶液D．溴水

（2）过程①中，FeS、O2和H2SO4反应的化学方程式为

________________________________________________________________________。

（3）过程③中需加入的物质是________。

（4）过程④中，蒸发结晶时需使用的仪器除酒精灯、三脚架外，还需要________。

（5）过程⑤调节pH可选用下列试剂中的________（填序号）。

A．稀硫酸　　　B．CaCO3　　　C．NaOH溶液

（6）过程⑥中，将溶液Z加热到70～80℃，目的是___________________________。

（7）实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验。

①用分析天平称取2.7000g样品；②将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的BaCl2溶液；③过滤、洗涤、干燥，称重得固体质量为3.4950g。

若该聚铁的主要成分为[Fe（OH）SO4]n，则该聚铁样品中铁元素的质量分数为________。

（假设杂质中不含铁元素和硫元素）

2．现代循环经济要求综合考虑环境污染和经济效益。

请填写下列空白。

（1）实验室里，可用于吸收SO2尾气的一种试剂是________________。

（2）高纯氧化铁可作现代电子工业材料。

以下是用硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2）为原料制备高纯氧化铁（软磁αFe2O3）的生产流程示意图：

①步骤Ⅰ中过滤所得滤渣的主要成分是________。

②步骤Ⅱ中加入铁粉的目的是_____________________。

③步骤Ⅲ中可选用________试剂调节溶液的pH（填标号）。

A．稀硝酸B．双氧水C．氨水D．高锰酸钾溶液

④写出在空气中煅烧FeCO3，制备高纯氧化铁的化学方程式：

_________________________________________。

⑤从滤液C中回收的主要物质的一种用途是________。

题型二　以制备物质为目的的工艺流程题

　（2015·高考山东卷）毒重石的主要成分为BaCO3（含Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质），实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如下：

（1）毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，目的是__________________________。

实验室用37%的盐酸配制15%的盐酸，除量筒外还需使用下列仪器中的________。

a．烧杯　　b．容量瓶　　c．玻璃棒　　d．滴定管

（2）加入NH3·H2O调pH＝8可除去________（填离子符号），滤渣Ⅱ中含________（填化学式）。

加入H2C2O4时应避免过量，原因是_________________________。

Ca2＋

Mg2＋

Fe3＋

开始沉淀时的pH

11.9

9.1

1.9

完全沉淀时的pH

13.9

11.1

3.2

　　已知：

Ksp（BaC2O4）＝1.6×10－7，Ksp（CaC2O4）＝2.3×10－9

（3）利用间接酸碱滴定法可测定Ba2＋的含量，实验分两步进行。

已知：

2CrO

＋2H＋===Cr2O

＋H2O　Ba2＋＋CrO

===BaCrO4↓

步骤Ⅰ：

移取GmL一定浓度的Na2CrO4溶液于锥形瓶中，加入酸碱指示剂，用bmol·L－1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸的体积为V0mL。

步骤Ⅱ：

移取ymLBaCl2溶液于锥形瓶中，加入GmL与步骤Ⅰ相同浓度的Na2CrO4溶液，待Ba2＋完全沉淀后，再加入酸碱指示剂，用bmol·L－1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸的体积为V1mL。

滴加盐酸标准液时应使用酸式滴定管，“0”刻度位于滴定管的________（填“上方”或“下方”）。

BaCl2溶液的浓度为________mol·L－1。

若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出，Ba2＋浓度测量值将________（填“偏大”或“偏小”）。

3．（20XX·高考江苏卷）氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。

硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。

以菱镁矿（主要成分为MgCO3，含少量FeCO3）为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：

（1）MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为_____________________________。

（2）加入H2O2氧化时，发生反应的化学方程式为__________________________________________________。

（3）滤渣2的成分是________________（填化学式）。

（4）煅烧过程存在以下反应：

2MgSO4＋C

2MgO＋2SO2↑＋CO2↑

MgSO4＋C

MgO＋SO2↑＋CO↑

MgSO4＋3C

MgO＋S↑＋3CO↑

利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。

①D中收集的气体是________________（填化学式）。

②B中盛放的溶液可以是________（填字母）。

a．NaOH溶液　　　　　　　b．Na2CO3溶液

c．稀硝酸d．KMnO4溶液

③A中得到的淡黄色固体能与热的NaOH溶液反应，产物中元素的最高价态为＋4，写出该反应的离子方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

4．铝是重要的金属材料，铝土矿（主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质）是工业上制取铝的原料。

实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al2（SO4）3和铵明矾晶体[NH4Al（SO4）2·12H2O]的工艺流程如图所示：

请回答下列问题：

（1）固体a的化学式为________，Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）由Ⅴ制取铵明矾溶液的化学方程式为________________________________，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为（填操作名称）________、冷却结晶、过滤洗涤。

（3）以1000kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al2（SO4）3，需消耗质量分数为98%的硫酸（密度1.84g·cm－3）________L（保留一位小数）。

（4）若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。

若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1∶1，则投料时铝土矿中的Al2O3和H2SO4的物质的量之比为________。

例1[解析]　从分析整个流程图入手，明确每步发生的反应，从而解决相关问题。

（1）在反应②中，通过调节溶液的pH，高锰酸钾能将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，将Mn2＋氧化为MnO2而除去；若开始溶液的pH过低，Fe2＋、Mn2＋将很难生成沉淀而除去。

（2）第一次过滤后的滤液中含有的阳离子有Zn2＋、Ni2＋、H＋等，加入锌后可将Ni置换出来，故滤渣中还含有金属镍。

（3）反应④生成的沉淀为ZnCO3，同时生成Na2SO4，若沉淀未洗涤干净，洗涤液中应含有SO

和Na＋，故只要对洗涤液中是否含有SO

进行检验即可。

（4）煅烧过程中ZnCO3、Zn（OH）2均发生分解反应生成ZnO，根据关系式ZnCO3·GZn（OH）2～（G＋1）ZnO，可得

＝

，故G＝1。

[答案]　

（1）Fe2＋和Mn2＋　MnO

＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe（OH）3↓＋MnO2↓＋5H＋，2MnO

＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋　铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质

（2）置换反应　镍

（3）取少量水洗液于试管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净（4）1

1.解析：

SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色，SO2有还原性，能被酸性KMnO4溶液、溴水氧化，而使它们褪色。

溶液G为Fe2（SO4）3，需加入还原剂将Fe3＋还原为Fe2＋，又不带入杂质离子，故需加入铁粉。

过程⑤中需将酸消耗而调高pH，而CaCO3跟硫酸反应会生成微溶于水的CaSO4而阻止反应的继续进行，故需选用NaOH溶液。

由聚铁的化学式可知：

n（Fe3＋）＝n（SO

）＝n（BaSO4）＝

＝0.015mol，所以聚铁样品中铁元素的质量分数＝

×100%＝31.1%。

答案：

（1）ACD　

（2）4FeS＋3O2＋6H2SO4===2Fe2（SO4）3＋6H2O＋4S　（3）铁粉　（4）蒸发皿、玻璃棒　（5）C　（6）促进Fe3＋的水解　（7）31.1%

2解析：

（1）SO2为酸性气体，还具有较强的还原性，故可以通过用碱液吸收、强氧化剂溶液吸收等方法除去SO2。

（2）①硫铁矿烧渣中除SiO2外，均溶于盐酸，故滤渣是SiO2。

②Fe2O3、Fe3O4溶于盐酸均有Fe3＋生成，加入铁粉可以将Fe3＋还原为Fe2＋：

2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。

③稀硝酸、双氧水、KMnO4溶液均容易将Fe2＋氧化为Fe3＋，只有氨水能够起到调节pH的作用。

④注意该过程中＋2价的铁已转化为＋3价的铁。

⑤滤液C为铵盐溶液，可作为氮肥使用。

答案：

（1）NaOH溶液（或其他合理答案）

（2）①SiO2　②将Fe3＋还原为Fe2＋③C　④4FeCO3＋O2

2Fe2O3＋4CO2

⑤可作为氮肥

例2.[解析]　

（1）毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，目的是增大与盐酸的接触面积，加快反应速率。

实验室配制一定质量分数的溶液时，需用到的仪器是量筒、烧杯和玻璃棒。

（2）由流程图和表中数据可知，pH＝8时，可除去Fe3＋；调节pH＝12.5时，Mg2＋完全沉淀，Ca2＋部分沉淀，故滤渣Ⅱ中含有Mg（OH）2和Ca（OH）2；加入H2C2O4的目的是除去溶液中剩余的Ca2＋，使Ca2＋（aq）＋C2O

（aq）===CaC2O4（s），当H2C2O4过量时，也可能使c（Ba2＋）·c（C2O

）＞Ksp（BaC2O4），而生成BaC2O4沉淀，导致产品BaCl2·2H2O的量减少。

（3）由方程式2CrO

＋2H＋===Cr2O

＋H2O知，步骤Ⅰ中加入的CrO

的总物质的量为bmol·L－1×

L＝

mol。

步骤Ⅱ中，加入BaCl2充分反应后，剩余的CrO

的物质的量为bmol·L－1×

L＝

mol，与Ba2＋反应的CrO

的物质的量为

mol－

mol＝

mol，由方程式Ba2＋＋CrO

===BaCrO4↓得，n（Ba2＋）＝n（CrO

），所以BaCl2的浓度：

c（BaCl2）＝

＝

mol·L－1。

若步骤Ⅱ中滴加盐酸时，有少量待测液溅出，造成V1的用量减小，所以

的测量值将偏大。

[答案]　

（1）增大接触面积从而使反应速率加快　ac

（2）Fe3＋　Mg（OH）2、Ca（OH）2　H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀，产品产量减少

（3）上方　

　偏大

3.解析：

明确实验过程，提取有效信息，正确判断反应过程。

（1）MgCO3与稀硫酸反应时，MgCO3微溶于水，在写离子方程式时要写化学式。

离子方程式为MgCO3＋2H＋===Mg2＋＋CO2↑＋H2O。

（2）因为菱镁矿中有FeCO3，在酸溶时产生Fe2＋，除去Fe元素需将Fe2＋氧化为Fe3＋，通过调节溶液的pH生成Fe（OH）3从而除去Fe3＋，所以加入H2O2的目的是将Fe2＋氧化成Fe3＋，发生反应的化学方程式为2FeSO4＋H2O2＋H2SO4===Fe2（SO4）3＋2H2O。

（3）调pH≈4时发生的反应为Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe（OH）3↓＋3NH

，所以经过滤所得滤渣2为Fe（OH）3。

（4）由题给反应可知，煅烧后的气体为CO2、SO2、CO和S蒸气的混合物。

S蒸气很容易转化为S固体，所以A的目的是收集S，B的作用是吸收SO2，可用KMnO4溶液将SO2氧化吸收，C中装NaOH溶液，作用是吸收产生的CO2，CO最后用排水法收集。

S与热的NaOH反应的离子方程式为3S＋6OH－

2S2－＋SO

＋3H2O。

答案：

（1）MgCO3＋2H＋===Mg2＋＋CO2↑＋H2O

（2）2FeSO4＋H2O2＋H2SO4===Fe2（SO4）3＋2H2O

（3）Fe（OH）3（4）①CO　②d　③3S＋6OH－

2S2－＋SO

＋3H2O

4.解析：

（1）铝土矿中Al2O3和Fe2O3能溶于盐酸，SiO2不溶于盐酸，所以固体a的化学式为SiO2。

Al2O3溶于烧碱生成NaAlO2溶液，在其中通入CO2生成Al（OH）3沉淀。

（2）Al（OH）3分解生成Al2O3，Al2O3与稀硫酸反应后通入NH3生成铵明矾溶液。

（3）m（Al2O3）＝1000kg×36%＝360kg，m（H2SO4）＝

kg＝1037.6kg，需消耗质量分数98%的硫酸（密度1.84g·cm－3）为

＝575.4×103mL＝575.4L。

（4）设制得的Al2（SO4）3和NH4Al（SO4）2·12H2O的物质的量都是1mol，则Al3＋共3mol，SO

共5mol，根据铝元素和SO

守恒原理可得，加入Al2O3和H2SO4的物质的量之比为

∶5＝3∶10。

答案：

（1）SiO2　AlO

＋CO2＋2H2O===HCO

＋Al（OH）3↓　

（2）Al2O3＋4H2SO4＋2NH3===2NH4Al（SO4）2＋3H2O　蒸发浓缩（3）575.4　（4）3∶10