工业流程题.docx

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工业流程题

工业流程试题分析

适用学科

高中化学

适用年级

高中三年级

适用区域

全国人教版

课时时长（分钟）

120

知识点

常见的金属及其化合物的性质；常见的非金属及其化合物的性质；实验基本操作：

除杂、分离、检验、洗涤、干燥等；流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；环境保护与绿色化学评价；及化学原理

教学目标

掌握常见的金属及非金属的化学性质及其应用；掌握工艺流程问题的解答方法

教学重点

工艺流程问题的解法

教学难点

工艺流程问题的解法

教学过程

一、课堂导入

化学工艺流程题近几年是高考的热点，所占的分值也相当重。

工业流程题的特点是：

1.试题源于生产实际，以解决课堂互动探究化学实际问题为思路进行设问，充分体现了理论与实践相结合的观点。

2.试题内容丰富，涉及基础知识较为全面，较好地考查学生对“双基”的掌握情况。

3.题目难度为中等以上，分值较大，区分度强

二、复习预习

题干通常包括文字说明、工艺（实验）流程以及供参考的数据（以表格、图像等呈现）。

①首先要通过阅读文字说明，弄清楚试题背景，准确抓住工艺（实验）的目的是什么，还提供了哪些信息（原料成分？

含量？

产品成分？

从用途能看出什么性质？

）；

②然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段；

③接下来可以先看看设问，使下一步的深入分析重点更明确；

④然后再带着质与量的意识具体分析各个化学过程（必要时才使用参考数据），组织语言回答设问。

三、知识讲解

考点：

关键词

原材料：

矿样（明矾石、孔雀石、蛇纹石、大理石、锂辉石、黄铜矿、锰矿、高岭土，烧渣），合金（含铁废铜），

药片（补血剂），海水（污水）

2.原料处理阶段的常见考点：

快反应速率  

②溶解浸出 ③灼烧焙烧、煅烧，将不易转化的物质转化为容易提取的物质：

如海带中提取碘

反应条件控制：

 酸：

溶解、去氧化物（膜）、调节PH促进水解（沉淀）碱：

去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、

二氧化硅，

3分离提纯阶段的常见考点：

①调pH值除杂 ②试剂除杂

③加热煮沸：

如促进水解，聚沉后利于过滤分离；除去溶解在溶液中的气体，如氧气

④降温 ⑤母液（滤液）⑥萃取

4.获得产品阶段的常见考点：

①洗涤（冰水热水）

②蒸发、反应时的气体氛围抑制水解 

③蒸发浓缩、冷却结晶  

④重结晶

四、例题精析

【例题1】医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。

以工业碳酸钙（含有少量Na+、Al3+、Fe3+等杂志）生产医药级二水合氯化钙（CaCl2·2H2O的质量分数为97.0%-103.0%）的主要流程如下：

（1）除杂操作是加入氢氧化钙，调节溶液的PH为8.0-8.5，以除去溶液中的少量Al3+、Fe3+。

检验Fe（OH）3是否沉淀完全的试验操作是_________。

（2）酸化操作是加入盐酸，调节溶液的PH约为4.0，其目的有：

溶液中的少量Ca（OH）2转化为CaCl2；②防止Ca2+在蒸发时水解；③ ________ _。

（3）测定样品中Cl-含量的方法是：

a.称取0.7500g样品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；c.用0.05000mol/LAgNO3溶液滴定至终点，消耗AgNO3溶液体积的平均值为20.39mL。

①上述测定过程中需要溶液润洗的仪器有________。

②计算上述样品中CaCl2·2H2O的质量分数为 _____________________。

③若用上述办法测定的样品中CaCl2·2H2O的质量分数偏高（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有____________________；_______________________。

【解析】

（1）Fe（OH）3若没有沉淀完全，则会有Fe3＋存在，检验Fe3＋的存在用KSCN溶液最好，检验时一定要取上层清液。

（2）本工艺的目的是制备纯净的氯化钙晶体，如果此时不将溶液的PH调节至酸性，此时可能有空气里面的CO2溶解在溶液中产生CaCO3杂质，所以应该防止溶液吸收空气中的CO2。

（3）①滴定实验中，需润洗的仪器有滴定管、移液管，该实验是用AgNO3溶液滴定待测液的，所以需要润洗的仪器一定有酸式滴定管。

②根据关系式：

 CaCl2·2H2O ～ 2AgNO3

147    2

α×0.7500×25/250 　0.05000×0.02039

解得：

α＝0.9991＝99.9%

③根据反应：

CaCl2·2H2O～2Cl－～2AgNO3

若Cl－偏多，则滴定的结果就会偏高，所以样品中若混有含氯离子的杂质

或CaCl2·2H2O晶体中的结晶水失去一部分都能使CaCl2·2H2O的质量分数偏高；

【答案】

（1）取少量上层清液，滴加KSCN溶液，，若不出现血红色，则表明Fe（OH）3沉淀完全。

（2）防止溶液吸收空气中CO2

（3）①酸式滴定管 ②99.9% ③样品中存在少量的NaCl；少量的CaCl2·2H2O失水。

课堂运用

【基础】1、亚氯酸钠（NaClO2）主要用于棉纺、造纸业的漂白剂，也用于食品消毒、水处理等，亚氯酸钠受热易分解。

以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下：

（1）提高“反应1”反应速率的措施有_________________、__________________等。

（2）“反应2”的的氧化剂是_________，该反应的化学方程式为____________________。

（3）采取“减压蒸发”而不用“常压蒸发”，原因是_________________________________。

（4）从“母液”中可回收的主要物质是_________。

（5）“冷却结晶”后经______________（填操作名称）即可获得粗产品。

【参考答案】

（1）适当升高反应温度，增大吸收液浓度，增大SO2与吸收液的接触面积（合理即可，任答两条。

4分）

（2）ClO2 （2分）  H2O2+2ClO2+2NaOH＝2NaClO2+2H2O+O2 （3分） 

（3）常压蒸发温度过高，亚氯酸钠容易分解 （2分）

（4）Na2SO4 （3分） （5）过滤 （2分）

【巩固】

1、二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。

工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：

某软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Si（16.27%）、Fe（5.86%）、Al（3.42%）、Zn（2.68%）和Cu（0.86%）等元素的化合物。

部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表。

沉淀物

Al（OH）3

Fe（OH）3

Fe（OH）2

Pb（OH）2

Mn（OH）2

PbS

CuS

ZnS

MnS

FeS

pH

5.2

3.2

9.7

8.7

10.4

≥0.1

≥-0.42

≥2.5

≥7

≥7

回答下列问题：

（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为 ________________________________                       。

（2）滤渣B的主要成分是________________________________               

 。

（3）加入MnS的目的是除去________________________________             杂质。

（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应方程式为________________________________

。

【答案】

（1）MnO2＋2FeSO4＋2H2SO4＝MnSO4＋Fe2（SO4）3＋2H2O（4分）

（2）Fe（OH）3 Al（OH）3（各2分）

（3）Cu2＋ Zn2＋（各2分）

（4）MnO2＋H2O＋e－＝MnOOH＋OH－（或2MnO2＋H2O＋2e－＝Mn2O3＋2OH－）（4分）

2、我国某大型电解铜生产企业，其冶炼工艺中铜、硫回收率达到97%、87%。

下图表示其冶炼加工的流程：

冶炼中的主要反应：

⑴烟气中的主要废气是_________________________，从提高资源利用率和减排考虑，其综合利用方式是：

_________________________    。

⑵电解法精炼铜时，阳极是_________________________ （填“纯铜板”或“粗铜板”）；粗铜中含有的金、银以单质的形式沉淀在电解槽________填“阳极”或“阴极”）的槽底，阴极的电极反应式是________ 。

⑶在精炼铜的过程中，电解质溶液中c（Fe2+）、c（Zn2+）会逐渐增大而影响进一步电解。

几种物质的溶度积常数（Ksp）

物质

Fe（OH）2

Fe（OH）3

Zn（OH）2

Cu（OH）2

Ksp

8.0×10-16

4.0×10-38

3.0×10-17

2.2×10-20

①调节电解液的pH是除去杂质离子的常用方法。

根据上表中溶度积数据判断，含有等物质的量浓度Fe2+、Zn2+、Fe3+、Cu2+的溶液，随pH升高最先沉淀下来的离子是________     。

②一种方案是先加入过量的H2O2,再调节pH到4左右，加入H2O2的目的是________-----------------

。

加入H2O2后发生反应的离子方程式为________            。

【答案】

（1）SO2 （2分） 制硫酸 （2分）

（2）粗铜板（2分） 阳极 （2分） Cu2++2e-=Cu （2分）

（3）①Fe3+ （2分）②将Fe2+氧化为Fe3+ （2分）,2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O（2分）

3、工业碳酸钠（纯度约为98％）中含有Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、Cl—、和SO42—等杂质，提纯工艺线路如下：

Ⅰ、碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如下图所示：

Na2CO3·10H2O    Na2CO3·7H2O    Na2CO3·H2O

32       36          t（℃）

Ⅱ、有关物质的溶度积如下：

物质

CaCO3

MgCO3

Ca（OH）2

Mg（OH）2

Fe（OH）3

Ksp

4.96×10—9

6.82×10—6

4.68×10—6

5.61×10—12

2.64×10—39

回答下列问题：

（1）加入NaOH溶液时发生的离子方程式为                      。

向含有Mg2＋、Fe3＋的溶液中滴加NaOH溶液，当两种沉淀共存且溶液的pH＝8时，c（Mg2＋）：

c（Fe3＋）＝              。

（2）“趁热过滤”时的温度应控制在                         。

（3）有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线所示进行循环使用。

请你分析实际工业生产中是否可行                ，并说明理由                             。

（4）已知：

Na2CO3·10H2O（s）＝Na2CO3（s）＋10H2O（g）  △H=+532.36kJ·mol—1

Na2CO3·10H2O（s）＝Na2CO3·H2O（s）＋9H2O（g）  △H=+473.63kJ·mol—1

写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式                           。

【答案】  ⑴（6分，各2分） Fe3++3OH—= Fe（OH）3↓、MgCO3+2OH—=Mg（OH）2+CO32—、

Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓（三个答对两即可）； 2.125×1021  

⑵（2分）高于36℃  ⑶（2分）不可行；（3分）若“母液”循环使用，则溶液c（Cl—）和c（SO42—）增大，最后所得产物Na2CO3混有杂质

4、

氯碱厂电解饱和食盐水溶液制取NaOH的工艺流程示意图如下：

依据上图，完成下列填空：

（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上发生反应的化学方程式为____  _______，与电源负极相连的电极附近，溶液的pH_________。

（2）工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为____  ________。

（3）如果粗盐中SO

含量较高，必须添加钡试剂除去SO

，该钡试剂可以是__________。

A．Ba（OH）2    B．Ba（NO3）2   C．BaCl2

（4）为了有效地除去Ca2+、Mg2+、SO

，加入试剂的合理顺序为________________，

A．先加入NaOH，后加入Na2CO3，再加入钡试剂

B．先加入NaOH，后加入钡试剂，再加入Na2CO3

C．先加入钡试剂，后加入NaOH，再加入Na2CO3  

（5）脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过_________________、冷却、_______________（填写操作名称）除去NaCl。

（6）用隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2和NaOH反应；采用无隔膜电解冷的食盐水，Cl2和NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H2，相应的化学方程式为______________                   ______________。

【答案】

（1）2Cl－－2e－＝Cl2↑ 升高 

（2）Ca2++CO

＝CaCO3↓

Mg2++2OH－＝Mg（OH）2↓  （3）AC（4）BC  （5）蒸发 过滤

（6）NaCl+H2O

NaClO+H2↑

【拔高】1．我国化学家侯得榜（右图）改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：

⑴上述生产纯碱的方法称_________________，副产品的一种用途为____________。

⑵沉淀池中发生的化学反应方程式是__________________________________。

⑶写出上述流程中X物质的分子式________________。

⑷使原料氯化钠的利用率从70％提高到90％以上，主要涉及了____________（填上述流程中的编号）的循环，从 沉淀池中取出沉淀的操作是_________________。

⑸为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加________________________________。

⑹向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品。

通氨气的作用有_____________。

（a）增大NH4＋的浓度，使NH4Cl更多地析出

（b）使NaHCO3更多地析出    （c）使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度

【答案】．⑴联合制碱法或侯德榜制碱法  化肥或电解液或焊药等

⑵NH3＋CO2＋NaCl＋H2O→NH4Cl＋NaHCO3↓

或NH3＋CO2＋H2O→NH4HCO3   NH4HCO3＋NaCl→NaHCO3↓＋NH4Cl

⑶CO2

⑷I 过滤

⑸稀硝酸和硝酸银溶液

⑹a、c

2、化学兴趣小组用废铁屑制印刷板的腐蚀剂，并回收铜。

活动过程如下：

回答下列问题：

⑴加入Na2CO3溶液作用：

______________________________。

⑵写出D→铜的离子方程式：

______________________________________。

⑶加入Na2CO3溶液，经过操作甲得到固体A需要的玻璃仪器：

____________________。

（4）采用排液法收集Cl2，该液体是________________。

⑴某同学对黄绿色溶液B和绿色溶液D进行定性实验，完成下表：

编号

实验内容

实验操作

预期现象和结论

①

检验黄绿色溶液B中是否含有Fe2+

②

检验绿色溶液D中是否含有Fe3+

【答案】

（1）除去铁屑的油污（1分） 

（2）Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑（2分）

（3）烧杯、玻璃棒（2分） （4）饱和食盐水（1分） 

（5）①实验操作：

取少量黄绿色溶液B置于小试管中，滴入1-2滴酸性高锰酸钾溶液（1分） 预期现象和结论：

酸性高锰酸钾溶液褪色，则黄绿色溶液B有Fe2+（1分）②实验操作：

取少量绿色溶液D置于小试管中，滴入一滴KSCN溶液（1分） 预期现象和结论：

溶液出现血红色，则绿色溶液D仍有Fe3+（1分）

课程小结

本节课主要学习了，综合利用元素化合物的知识点和实验的基本操作，解决无机工艺流程题方法及思路。