工业流程.docx
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工业流程
呈现形式:
流程图、表格、图像
设问方式:
措施、成分、物质、原因
能力考查:
获取信息得能力、分解问题得能力、表达能力
知识落点:
基本理论、元素化合物、实验
无机工业流程图题能够以真实得工业生产过程为背景,体现能力立意得命题指导思想,能够综合考查各方面得基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题得能力。
【例题】某工厂生产硼砂过程中产生得固体废料,主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg（CO3）2、Al2O3与Fe2O3等,回收其中镁得工艺流程如下:
原料:
矿石（固体）
预处理:
酸溶解（表述:
“浸出”）
除杂:
控制溶液酸碱性使金属离子形成沉淀
核心化学反应就是:
控制条件,调节PH,使Mg2+全部沉淀
1、解题思路
明确整个流程及每一部分得目得→仔细分析每步发生得反应及得到得产物→结合基础理论与实际问题思考→注意答题得模式与要点
在解这类题目时:
首先,要粗读试题,尽量弄懂流程图,但不必将每一种物质都推出。
其次,再精读试题,根据问题去精心研究某一步或某一种物质。
第三,要瞧清所问题,不能答非所问,并注意语言表达得科学性
在答题时应注意:
前一问回答不了,并不一定会影响回答后面得问题。
分析流程图需要掌握得技巧就是:
浏览全题,确定该流程得目得——由何原料获得何产物（副产物）,对比原料与产物;
了解流程图以外得文字描述、表格信息、后续设问中得提示性信息,并在下一步分析与解题中随时进行联系与调用;
解析流程图并思考:
从原料到产品依次进行了什么反应？
利用了什么原理（氧化还原？
溶解度？
溶液中得平衡？
）。
每一步操作进行到什么程度最佳？
每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？
杂质或副产物就是怎样除去得？
无机化工题:
要学会瞧生产流程图,对于比较陌生且复杂得流程图,宏观把握整个流程,不必要把每个环节得原理都搞清楚,针对问题分析细节。
考察内容主要有:
1）、原料预处理
2）、反应条件得控制（温度、压强、催化剂、原料配比、PH调节、溶剂选择）
3）、反应原理（离子反应、氧化还原反应、化学平衡、电离平衡、溶解平衡、水解原理、物质得分离与提纯）
4）、绿色化学（物质得循环利用、废物处理、原子利用率、能量得充分利用）
5）、化工安全（防爆、防污染、防中毒）等。
2、规律
主线主产品分支副产品回头为循环
核心考点:
物质得分离操作、除杂试剂得选择、生产条件得控制产品分离提纯
3、工业生产流程主线与核心
4、熟悉工业流程常见得操作与名词
原料得预处理
①溶解通常用酸溶。
如用硫酸、盐酸、浓硫酸等
②灼烧如从海带中提取碘
③煅烧如煅烧高岭土改变结构,使一些物质能溶解。
并使一些杂质高温下氧化、分解
④研磨适用于有机物得提取如苹果中维生素C得测定等。
控制反应条件得方法
①控制溶液得酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀----pH值得控制。
例如:
已知下列物质开始沉淀与沉淀完全时得pH如下表所示
物质
开始沉淀
沉淀完全
Fe（OH）3
2、7
3、7
Fe（OH）2
7、6
9、6
Mn（OH）2
8、3
9、8
【问题】:
若要除去Mn2＋溶液中含有得Fe2＋,应该怎样做？
调节pH所需得物质一般应满足两点:
、能与H＋反应,使溶液pH值增大;
、不引入新杂质。
例如:
若要除去Cu2＋溶液中混有得Fe3＋,可加入CuO、Cu（OH）2、Cu2（OH）2CO3等物质来调节溶液得pH值
②蒸发、反应时得气体氛围
③加热得目得加快反应速率或促进平衡向某个方向移动
④降温反应得目得防止某物质在高温时会溶解或为使化学平衡向着题目要求得方向移动
⑤趁热过滤防止某物质降温时会析出
⑥冰水洗涤洗去晶体表面得杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中得溶解损耗
物质得分离与提纯得方法
①结晶——固体物质从溶液中析出得过程（蒸发溶剂、冷却热饱与溶液、浓缩蒸发）
②过滤——固、液分离
③蒸馏——液、液分离
④分液——互不相溶得液体间得分离
⑤萃取——用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。
⑥升华——将可直接气化得固体分离出来。
⑦盐析——加无机盐使溶质得溶解度降低而析出
常见名词
浸出:
固体加水（酸）溶解得到离子
浸出率:
固体溶解后,离子在溶液中得含量得多少
酸浸:
在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去得溶解过程
水洗:
通常为除去水溶性杂质
水浸:
与水接触反应或溶解
例题精讲
1、聚合氯化铝就是一种新型、高效絮凝剂与净水剂,其单体就是液态得碱式氯化铝[Al2（OH）nCl6－n]。
本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。
其制备原料为分布广、价格廉得高岭土,化学组成为:
Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0、5%～3、0%）以及少量杂质与水分。
已知氧化铝有多种不同得结构,化学性质也有差异,且一定条件下可相互转化;高岭土中得氧化铝难溶于酸。
制备碱式氯化铝得实验流程如下:
根据流程图回答下列问题:
⑴“煅烧”得目得就是_________________________________________________________。
⑵配制质量分数15％得盐酸需要200mL30％得浓盐酸（密度约为1、15g·cm－3）与_______g蒸馏水,配制用到得仪器有烧杯、玻璃棒、______________。
⑶“溶解”过程中发生反应得离子方程式为__________________________________________。
⑷加少量铝粉得主要作用就是_____________________________________。
⑸“调节溶液pH在4、2～4、5”得过程中,除添加必要得试剂,还需借助得实验用品就是_________________;“蒸发浓缩”需保持温度在90～100℃,控制温度得实验方法就是_________________。
2、在已知提取氯化钠、溴、镁等化学物质得富碘卤水中,采用下面得工艺流程生产单质碘:
试回答:
（1）乙、丁中溶质得分子式:
乙,丁。
（2）第④步操作中用稀H2SO4浸洗得目得就是（填写字母编号）
a、除去未反应得NO3－b、除去未反应得I－c、除去未反应得Fed、除去碱性物质
（3）第⑦步操作可供提纯得两种方法就是与（不要求写具体步骤）。
（4）实验室检验I2得方法就是。
（5）甲物质见光易变黑,其原因就是（用化学方程式表示）。
（6）①中溶解银得硝酸应该用硝酸（填浓或稀）。
原因就是。
3、工业上用铝土矿（成分为氧化铝、氧化铁）制取铝得过程如下:
请回答下列问题:
（1）水蒸气得作用。
（2）沉淀C得化学式为________,该物质除了用于金属冶炼以外,还可用作________。
（3）操作I、操作II、操作III都用到得玻璃仪器就是有________________。
（4）实验室洗涤Al（OH）3沉淀应该如何操作:
。
（5）生产过程中,除NaOH、H2O可以循环使用外,还可以循环使用得物质有________（填化学式）。
用此法制取铝得副产品就是________（填化学式）。
4、用辉铜矿（主要成分为Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2,等杂质）制备难溶于水得碱式碳酸铜得流程如图:
（l）下列措施就是为了加快浸取速率,其中无法达到目得就是 （填字母）.
A.延长浸取时间
B.将辉铜矿粉碎
C.充分搅拌
D.适当增加硫酸浓度
（2）滤渣I巾得主要成分就是MnO2、S、SiO2,请写出“浸取”反应中生成S得离子方程式:
.
（3）研究发现,若先除铁再浸取,浸取速率明显变慢,可能得原因就是 .
（4）“除铁”得方法就是通过调节溶液pH,使Fe3+转化为Fe（OH）3.则加入得试剂A可以就是
（填化学式）;“赶氨”时,最适宜得操作方法就是 .
（5）“沉锰”（除Mn2+）过程中有关反应得离子方程式为 .
（6）滤液Ⅱ经蒸发结晶得到得盐主要就是 （填化学式）.
5、将废旧锌锰电池处理得到含锰混合物,现以含锰混合物为原料制备锰锌铁氧体得主要流程如图l所示:
请回答下列问题:
（1）MnOOH中,锰元素得化合价为
（2）碱性锌锰干电池得电解质为KOH,MnO2参与得电板反应方程式为 .
（3）酸浸时,MnO2与H2SO4、H2O2反应得离子方程式为
（4）在不同pH下,KMnO4溶液对Hg得吸收率及主要产物如图2所示:
①pH对Hg吸收率得影响规律就是 .
②在强酸性环境下Hg得吸收率高得原因可能就是 .
（5）锰回收新方法:
向含锰混合物加入一定量得稀硫酸、稀草酸,并不断搅拌至无气泡为止,其主要反应
为:
2MnOOH+MnO2+2H2C2O4+3H2SO4═3MnSO4+4CO2↑+6H2O
①当1molMnO2参加反应时,共有 mol电子发生转移.
②MnOOH与浓盐酸在加热条件下也可以发生反应,试写出其反应得化学方程式:
③已知:
Ksp（MnCO3）=2、3×10﹣11、Ksp（Mn（OH）2]=2、1×10﹣13,欲制备MnCO3,选用得加料方式
（填字母）,原因就是
a、将MnSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中
b、将MnSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液得反应容器中
c、将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有MnSO4溶液得反应容器中
d、以上三种方式都无法得到MnCO3.
6、
（1）美国麻省理工学院（MIT）近年来设计出镁锑液态金属电池,其工作原理如图所示,负极金属失去
电子,并通过外电路做功,而负极金属离子化后通过熔盐迁移到正极并与正极金属合金化;充电
则执行相反得过程.写出电池放电时得正极反应式为 .
（2）我国锑得蕴藏量占世界第一位,辉锑矿（Sb2S3）就是其主要矿物.某冶金课题组进行三氯化锑水溶液得
电解研究,然后利用电解过程中阳极生成得五氯化锑作为浸出剂,对辉锑矿进行酸性浸出;从而实现
浸出﹣电解得闭路循环,解决了传统炼锑过程中“工业三废”排放量大得问题.流程如图:
①写出锑元素在周期表中得位置 .
②“工业三废”指得就是 .
③电解过程中阳极主要就是Sb3+被氧化成Sb5+.请写出阴极得电极反应式 .
④根据流程图写出“浸出”步骤发生反应得化学方程式 .
⑤已知浸出液中除Sb3+外,还有Cu2+、Pb2+等重金属离子,其中c（Cu2+）=1、6×10﹣3mol•L﹣1,向浸出
液中加入硫化钠至溶液中得Cu2+刚好完全沉淀,则c（S2﹣）= .
（已知Ksp（CuS）=8×10﹣45Ksp（PbS）=3、4×10﹣28）
⑥还原除砷得原理就是:
在大于4mol•L﹣1得HCl溶液中,以次磷酸钠（Na3PO2）做还原剂,保持微沸
温度,使AsCl3被还原为棕色单质砷沉淀,请配平该反应得化学方程式:
AsCl3+ Na3PO2+ HCl+ H2O= As↓+ H3PO3+ NaCl.
7、稀土就是一种不可再生得战略性资源,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）得工艺流程如图1:
已知:
①废弃CRT荧光粉得化学组成（某些不参与反应得杂质未列出）如表所示;
②不同离子沉淀得pH如图2所示.
（1）步骤Ⅰ中进行原料预处理得目得为 .
（2）步骤Ⅱ中有黄绿色气体产生,该反应得化学方程式为 .
（3）步骤Ⅲ中发生得主要反应得离子方程式为 .
（4）步骤Ⅳ中除杂试剂DDTC除去得杂质离子有 ,其不能通过直接加碱得方法除去,原因
为 .
（5）步骤Ⅴ中Y3+沉淀完全时,需保证滴加草酸后得溶液中c（C2O42﹣）不低于 mol/L.（已知:
当离子浓度小于10﹣5mol/L时,沉淀就达完全;Ksp[Y2（C2O4）3]=8、0×10﹣25）
（6）步骤Ⅵ中草酸钇隔绝空气加热可以得到Y2O3,该反应得化学方程式为 .
8、某粗氧化铜样品中含少量氧化亚铁及不溶于酸得杂质,某化学兴趣小组利用该样品制取胆矾晶体,测定
胆矾晶体中结晶水得含量,并计算样品中氧化铜得含量,设计了如下方案进行实验.
查阅资料知Fe3+、Cu2+、Fe2+在水溶液中形成氢氧化物沉淀得pH范围如下:
请回答下列问题:
（1）在整个实验过程中,下列仪器中不可能用到得就是 （填编号）.
（2）物质X应选用 （填字母）.
a.氢氧化钠b.双氧水c.铁粉d.高锰酸钾
（3）为保证沉淀Ⅱ沉淀完全,操作③中溶液pH得调节范围为 .
（4）操作④得步骤有 、冷却结晶、 、自然干燥.
（5）在测定所得胆矾（CuSO4•xH2O）中结晶水x值得实验过程中:
称量操作至少进行 次若测
定结果x值偏大,可能得原因就是 .
a.加热温度过高b.胆矾晶体得颗粒较大
c.加热后放在空气中冷却d.加热胆矾晶体时有晶体从坩埚中溅出
（6）该小组一位同学根据实验结果求出样品中CuO得质量分数为
×80×
×100%,另一位同学不同意,
其原因就是 .
9、某工厂生产硼砂过程中产生得固体废料,主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg（CO3）2、Al2O3与Fe2O3
等,回收镁与其中另一种金属单质得工艺流程如图1:
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液得pH
如表,请回答下列问题:
沉淀物
Fe（OH）3
Al（OH）3
Mg（OH）2
pH
3、2
5、2
12、4
（1）写出碱漫时反应得离子方程式 .
（2）可回收到得金属A得原子结构示意图为
（3）“浸出”步骤中,为提高镁得浸出率,可采取得措施有 （要求写出两条措施）.
（4）调pH时需要调多次,第一次调pH主要为了除去
（5）MgCl2•6H2O在HC1氛围中灼烧后可通过 （写出化学反应方程式）得到单质Mg.
（6）Mg（ClO3）2在农业上有广泛得用途,可用NaClO3与MgCl2制备,已知四种化合物得溶解度（S）随
温度（T）变化曲线如图2所示.
①写出反应得化学反应方程式:
②将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg（ClO3）2
简述可制备Mg（ClO3）2得原因
10、重铬酸钾就是一种重要得氧化剂,工业上常用铬铁矿（主要成分为FeO•Cr2O3、SiO2、Al2O3）为原料生产,
实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7得主要工艺如下:
试回答下列问题:
（1）以上工艺流程所涉及元素中属于过渡元素得有 ,铁在周期表得位置就是
（2）操作Ⅱ得名称就是
（3）固体X得主要成分就是 ,沉淀Y得主要成分就是
（4）流程中①酸化所用得酸与②甲盐乙最合适得就是（填符号）
A盐酸与氯化钾B硫酸与氯化钾C硫酸与硫酸锌D次氯酸与次氯酸钾
酸化反应得离子方程式为
（5）FeO•Cr2O3与氯酸钾、氢氧化钠高温反应方程式为 .
答案及解析
1、⑴改变高岭土得结构,使其能溶于酸;⑵230;量筒;
⑶Al2O3＋6H＋＝2Al3＋＋3H2OFe2O3＋6H＋＝2Fe3＋＋3H2O;
⑷除去溶液中得铁离子;⑸pH计（或精密pH试纸）;水浴加热
2、
（1）FeI2FeCl3
（2）C（3）升华、凝华、萃取、分液、减压蒸馏
（4）将I2加在淀粉溶液中,溶液显蓝色
光
（5）2AlI=====2Ag+I2
（6）稀（2分）减少过程中产生NOx得量;节生硝酸物质得量
3、
（1）加热加快反应
（2）Fe2O3颜料;（3）烧杯、漏斗、玻璃棒;
（4）用玻璃棒引流向过滤器中加水浸没沉淀,滤去洗液后,反复2到3次即可。
;
（5）CaO与CO2Fe2O3与O2;
4、
（1）A;
（2）2MnO2+Cu2S+8H+=S↓+2Cu2++2Mn2++4H2O;（3）Fe3+可催化Cu2S被MnO2氧化;
（4）CuO或Cu（OH）2;加热;（5）Mn2++HCO3-+NH3=MnCO3↓+NH4+;（6）（NH4）2SO4;
5、+3;MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-;MnO2+H2O2+2H+=Mn2++O2↑+2H2O;随pH得升高汞得吸收率先降
低后增加;KMnO4在酸性条件下氧化性强;4;2MnO（OH）+6HCl
2MnCl2+Cl2↑+4H2O;c;
避免生成Mn（OH）2;
6、Mg2++2e-=Mg;第五周期第VA族;废气、废水（废液）、废渣;Sb3++3e-=Sb
Sb2S3+3SbCl5=5SbCl3+3S;8×10-40;2;3;3;3;2;3;9;
7、除去ZnO与Al2O3;富集稀土元素;降低后续耗酸量;PbO2+4HCl
PbCl2+Cl2↑+2H2O;
Al3++3NH3•H2O=Al（OH）3↓+3NH4+;Zn2+、Pb2+;Zn2+、Pb2+与Y3+沉淀得pH相近,三者因同时沉
淀而无法分离;2、0×10-6;Y2（C2O4）3
Y2O3+3CO↑+3CO2↑;
8、bc;b;3、7≤pH＜5、2;加热浓缩;过滤;4;ad;
调节pH时加入了氢氧化铜,胆矾中得铜元素不就是都来自样品;
9、Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O;;升温、搅拌或适当增大酸得浓度;Fe3+;MgCl2
Mg+Cl2↑;2NaClO3+MgCl2=Mg（ClO3）2+2NaCl↓;在相同温度下,由于NaCl溶解度较小最先析出,
Mg（ClO3）2剩余在溶液中通过蒸发结晶可得;
10、Fe、Cr;第四周期第ⅤⅢ族;过滤;Fe2O3;Al（OH）3、H2SiO3;B;2CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O;6FeO•Cr2O2+24NaOH+7KClO3=12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O;
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