流程图框专题复习.docx

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流程图框专题复习

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此类题实际考查的是学生应用化学反应原理、化学平衡原理、水解理论、物质制备和分离的知识、绿色化学的观点、经济理念来分析实际生产中的各种问题的能力。

一、试题分析：

下面就从试题结构和问题设计两个方面来剖析：

1、       试题结构

这些题目的内容往往与生产、生活实际联系密切，因此从题干部分看一般都是采取流程图的模式，阅读完流程图后结合相关信息回答问题。

流程图的形式各异，有的以操作名称作为框图形成流程的主线，有的以物质作框，但每一题都固定以上一种形式为框，从近几年的试题看以第一种常见即以操作名称为主线，物质随着操作发生变化。

此外该题中通常还包含简单的实验设计，此类实验一般为制备或对样品的定性定量分析实验。

2、       问题设计

从问题的设计看一般包含基本实验操作和仪器的选择、定量计算、元素化合物性质、简单实验设计和绿色化学、基本原理等六个方面的考点。

考点

各项内容

基础操作

浓溶液稀释、离子检验、沉淀法定量分析、固－液分离、过滤操作

元素化合物性质

铁离子和亚铁离子的氧化还原性质、硫酸根离子的检验Al（OH）3的两性、Mg2+、Fe3+和氢氧化铁的性质、铵盐的性质等

实验设计

铁离子、硫酸根离子的定量分析、碱式碳酸镁组成的定量分析、碳酸根离子的定性检验

绿色化学

NO的污染、CO2的循环利用、NH3的循环利用，副产物的再利用，绿色化学的理念、工业生产安全。

定量计算

利用化学方程式计算、化学式计算、溶解度计算百分含量计算、转化率计算

基本原理

化学反应速率、平衡移动原理

一、例题分析

1、

碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料。

工业碳酸钠（纯度约98％）中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO

等杂质，提纯工艺路线如下：

已知碳酸钠的溶解度（S）随温度变化的曲线如下图所示：

回答下列问题：

（1）滤渣的主要成分为　　　　　　　。

（2）“趁热过滤”的原因是　　　　　　　。

（3）若在实验室进行“趁热过滤”，可采取的措施是　　　　　　　（写出1种）。

（4）若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是　　　　　　　。

（5）已知：

Na2CO3·10H2O（s）=Na2CO3（s）+10H2O（g）ΔH1=+532.36kJ·mol-1

Na2CO3·10H2O（s）=Na2CO3·H2O（s）+9H2O（g）ΔH1=+473.63kJ·mol-1

写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式　　　　　　　。

分析：

考察内容：

操作名称命名的流程题。

考点

各项内容

基础操作

趁热过滤的原因、滤渣的成分；多个基础操作名称

绿色化学

母液的循环使用

基本原理

盖斯定律的运用求算某反应的热化学反应方程式。

 解释与思路：

（1）    因工业碳酸钠中含有Mg2+，Fe3+，Ca2+，所以“除杂”中加入过量的NaOH溶液，可生成Mg（OH）2、Fe（OH）3、Ca（OH）2沉淀。

（2）    观察坐标图，温度减少至313K时发生突变，溶解度迅速减少，弱不趁热过滤将析出晶体。

（3）    思路方向：

1.减少过滤的时间2.保持过滤时的温度。

（4）    思路：

分析“母液”中存在的离子，若参与循环，将使离子浓度增大，对工业生产中哪个环节有所影响。

参考答案

（1）  滤渣的主要成分为Mg（OH）2、Fe（OH）3、CaCO3。

（2）  “趁热过滤”的原因是使析出的晶体为Na2CO3·H2O，防止因温度过低而析出Na2CO3·10H2O晶体，令后续的加热脱水耗时长。

（3）  若在实验室进行“趁热过滤”，可采取的措施是用已预热的布氏漏斗趁热抽滤。

（4）  若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是问题：

溶解时有大量沉淀生成，使Na2CO3损耗且产物Na2CO3混有杂质；原因：

“母液”中，含有的离子有Ca2+，Na+，Cl-，SO42-，OH-，CO32-，当多次循环后，使用离子浓度不断增大，溶解时会生成CaSO4，Ca（OH）2，CaCO3等沉淀。

（5）  写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式

Na2CO3·H2O（S）====Na2CO3（s）+H2O（g）；H=+58.73kJ/mol

（5）    通过观察两个热化学方程式，可将两式相减，从而得到Na2CO3·H2O（s）====Na2CO3（s）+H2O（g）。

2、（08广东卷）

硅单质及其化合物应用范围很广。

请回答下列问题：

（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。

三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：

①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式　　　　。

②整个制备过程必须严格控制无水无氧。

SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式　　　　；H2还原SihCl3过程中若混O2，可能引起的后果是。

（2）下列有关硅材料的说法正确的是（填字母）。

A．碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水混

B．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承

C．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂的，其熔点很高

D．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅

（3）硅酸钠水溶液俗称水玻璃。

取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。

写出实验现象并给予解释　　　　。

分析：

考察内容：

以物质名称命名的流程题。

考点

各项内容

元素化学性质

硅及其化合物的性质

基本原理

盐类水解的运用

绿色化学

安全生产

这个是以必修教材为背景的一道流程题，命题方式及考查较基础。

SiC和Si3N4均为原子晶体，熔点高，性质稳定，AB正确。

光导纤维的材料为SiO2，C正确。

普通玻璃的主要成分为Na2SiO3和CaSiO3，它是以石英砂（SiO2）、石灰石（CaCO3）和纯碱（Na2CO3）为主要原料反应制成的。

D正确。

常温下，Si只能与唯一一种酸HF反应不与HCl反应，E错。

参考答案①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式:

（1）②SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式

3SiHCl3+3H2O=H2SiO3+H2↑+3HCl；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是：

高温下，H2遇O2发生爆炸。

（2）ABCD

（3）写出实验现象并给予解释：

生成白色絮状沉淀，又刺激性气味的气体生成；SiO32-与NH4+发生双水解反应，SiO32-+2NH4++2H2O=2NH3·H2O+H2SiO3↓。

3、明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。

具体实验步骤如下图所示：

根据上述图示，完成下列天空：

⑴明矾石焙烧后用稀氨水浸出。

配制500mL稀氨水（每升含有39.20g氨）需要取浓氨水（每升含有250.28g氨）mL，用规格为mL量筒量取。

⑵氨水浸出后得到固液混合体系，过滤，滤液中除K＋、SO42－外，还有大量的NH4＋。

检验NH4＋的方法是。

⑶写出沉淀物中所有物质的化学式。

⑷滤液I的成分是水和。

⑸为测定混合肥料K2SO4、（NH4）2SO4中钾的含量，完善下列步骤：

①称取钾氮肥试样并溶于水，加入足量溶液，产生白色沉淀。

②、、（依次填写实验操作名称）。

③冷却、称重。

参考答案

⑴78100

⑵取滤液少许，加入NaOH，加热，生成的气体能使润湿的红色石蕊试纸变蓝（合理即给分）

⑶Al（OH）3Al2O3Fe2O3⑷K2SO4（NH4）2SO4

⑸BaCl2过滤洗涤干燥⑹

⑹若试样为mg，沉淀的物质的量为nmol，则试样中K2SO4的物质的量为：

mol（用含m、n的代数式表示）。

二、复习对策：

这类题目的难点在于其综合性，但由于纯粹以工业生产为背景又很大程度上限制了它综合性的发挥。

1、复习时要充分利用课内已有的结合工业生产的教学资源，如粗盐提纯、海带提碘、苦卤提溴、海水提镁、高炉炼铁、合成氨工业、三酸二碱的生产等，将其中基本的实验原理、装置原理和操作原理弄懂弄透，教会学生能够举一反三。

2、  解题时加强题干的理解，学会概括题意，读图时将流程图框内外统一考虑，弄清每一步操作中各种反应物和生成物的关系，注意箭头的方向，回答时要结合问题知道“做什么，怎么做、为什么这么做”。

3、    要点指导

1．化工生产选择适宜条件的原则

化工生产选择适宜条件的目的是尽可能加快反应速率和提高反应进行的程度，依据外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的规律确定，其原则是：

（1）对任一可逆反应，增大反应物浓度，能提高反应速率和转化率。

故生产中常使廉价易得的原料适当过量，以提高另一原料的利用率，如氮气与氢气的配比为1.07∶3。

（2）对气体分子数减少的反应，增大总压使平衡向增大生成物的的方向移动。

但压强太大，动力消耗，设备要求、成本增高，故必须综合考虑。

（3）对放热反应，升温，提高反应速率，但转化率降低，若温度太低，反应速率又太慢，故需使用适当的催化剂。

对吸热反应，升温，加快反应速率，又能提高转化率，但要避免反应物或生成物的过热分解。

（4）使用催化剂可大大提高反应速率且不影响化学平衡，但使用时必须注意其活性温度范围，且防止催化剂“中毒”，延长使用寿命。

合成氨适宜条件：

500℃、铁触媒、2×107～5×107、循环操作。

2．关于硫酸工业综合经济效益的讨论

（1）环境保护与原料的综合利用。

化工生产必须保护环境，严格治理“三废”，并尽可能把“三废”变为有用的副产品，实现原料的综合利用。

硫酸厂的“三废”处理方法是：

①尾气吸收（氨吸收法）

SO2+2NH3+H2O＝（NH4）2SO3（NH4）2SO3+H2SO4＝（NH4）2SO4+SO2+H2O

②废水处理（石灰乳中和法）Ca（OH）2+H2SO4＝CaSO4+2H2O

③废渣利用，制砖或制造水泥

（2）能量的充分利用。

化工生产中应充分利用反应热，这对于降低成本具有重要意义。

硫酸生产中的反应热不仅用于预热反应物满足自身能量的需要，而且还可以由硫酸厂向外界输出大量能量（供热发电）。

（3）厂址选择和生产规模。

化工厂厂址的选择，涉及原料、水源、能源、土地供应，市场需求、交通运输和环境保护等因素，应对这些因素综合考虑，作出合理的抉择。

由于硫酸是腐蚀性液体，不便贮存和运输，因此硫酸厂应建在靠近硫酸消费中心的地区，应避开人口稠密的居民区和环境保护要求高的地区。

工厂规模大小，主要由硫酸用量的多少来决定。

3．绿色化学

中学化学中涉及到的化工生产知识渗透绿色化学的观点，具体体现在如下几个方面：

（1）节省资源，提高原料转化率和利用率。

例如在合成氨工业，硝酸工业，接触法制硫酸，联合制碱法等工艺流程中采取了循环操作，体现了绿色化学中节省能源的基本原理。

（2）化工生产中均介绍了尾气回收方法和处理装置以防止或减少环境污染。

例如：

氨氧化法制硝酸、接触法制硫酸、炼钢、炼铁等均介绍了尾气处理或尾气吸收装置。

（3）现行教材中涉及的化工生产体现了绿色化学内涵——设计新的化学反应条件，降低对人类健康和环境的危害，减少废弃物的产生和排放。

例如教材中介绍了无氰电镀，由乙炔制乙醛工业生产中使用非汞催化剂的原因。

工业流程专题练习：

1、（05广东22）钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白（TiO2）是目前最好的白色颜料。

制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿矿储量居世界首位。

含有Fe2O3的钛铁矿（主要

成分为FeTiO3）制取TiO2的流程如下：

⑴Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中第_______周期，第______族。

⑵步骤①加铁的目的是___________________________________________________________；

　步骤②冷却的目的是___________________________________________________________。

⑶上述制备TiO2的过程中，可以利用的副产物是__________________；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入___________________处理。

⑷由金红石（TiO2）制取单质Ti，涉及到的步骤为：

已知：

①C（s）+O2（g）==CO2（g）；△H=－393.5KJ/mol

②2CO（g）+O2（g）==2CO2（g）；△H=－566KJ/mol

③TiO2（s）+2Cl2（g）==TiCl4（s）+O2（g）；△H=+141KJ/mol

则TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）==TiCl4（s）+2CO（g）的△H=________________________。

反应TiCl4+2Mg==2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是_______________________。

2、（06广东22）（13分）往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其应用范围。

例如，在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg（OH）2，树脂可燃性大大降低。

该Mg（OH）2的生产工艺如下：

⑴精制卤水中的MgCl2与适量石灰乳反应合成碱式氯化镁［Mg（OH）2-xClx·mH2O］，

反应的化学方程式为。

⑵合成反应后，继续在393K～523K下水热处理8h，发生反应：

［Mg（OH）2-xClx·mH2O］==（1-

）Mg（OH）2+

MgCl2+mH2O

水热处理后，过滤、水洗。

水洗的目的是。

⑶阻燃型Mg（OH）2具有晶粒大，易分散、与高分子材料相容性好等特点。

上述工艺流程中与此有关的步骤是。

⑷已知热化学方程式：

Mg（OH）2（s）==MgO（s）+H2O（g）；△H1=+81.5kJ·mol-1

Al（OH）3（s）=

Al2O3（s）+

H2O（g）；△H2=+87.7kJ·mol-1

①Mg（OH）2和Al（OH）3起阻燃作用的主要原因是。

②等质量Mg（OH）2和Al（OH）3相比，阻燃效果较好的是，

原因是。

⑸常用阻燃剂主要有三类：

A、卤系，如四溴乙烷；B、磷系，如磷酸三苯酯；C、无机类，主要是Mg（OH）2和Al（OH）3。

从环保的角度考虑，应用时较理想的阻燃剂是

（填代号），理由是。

3、蛇纹石矿可以看作由MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成。

由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验步骤如下

氢氧化物

Fe（OH）3

Al（OH）3

Mg（OH）2

开始沉淀pH

1.5

3.3

9.4

（1）蛇纹石矿加盐酸溶解后，溶液里除了Mg2+外，还含有的金属离子是________

（2）进行Ⅰ操作时，控制溶液pH＝7－8（有关氢氧化物沉淀的pH见右表）Ca（OH）2不能过量，若Ca（OH）2过量可能会导致_______溶解、_______沉淀。

（3）从沉淀混合物A中提取红色氧化物作颜料，先向沉淀物A中加入（填入物质的化学式），然后__________________________________（依次填写实验操作名称）。

（4）物质循环使用，能节约资源。

上述实验中，可以循环使用的物质是_________（填写物质化学式）。

（5）现设计一个实验，确定产品aMgCO3·bMg（OH）2·cH2O中a、b、c的值，请完善下列实验步骤（可用试剂：

浓硫酸、碱石灰）：

①样品称量②高温分解③____________________________________

④____________________________________⑤MgO称量

（6）18.2g产品完全分解后，产生6.6gCO2和8.0gMgO，由此可知，产品的化学式中：

a=_________b=_________C=_________

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）2B．Ba（NO3）2C．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____________________________。

5．高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。

以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。

（1）KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。

其消毒机理与下列物质相同的是______（填代号）。

a.84消毒液（NaClO溶液）b.双氧水c.苯酚d.75%酒精

（2）高锰酸钾保存在棕色试剂瓶，下列试剂保存不需要棕色试剂瓶的是_______（填代号）。

a.浓硝酸b.硝酸银c.氯水d.烧碱

（3）上述流程中可以循环使用的物质有______________、______________（写化学式）。

（4）若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1molMnO2可制得__________molKMnO4。

（5）该生产中需要纯净的CO2气体。

若实验室要制备纯净的CO2所需试剂最好选择___________（选填代号）。

a.石灰石b.稀HClc.稀H2SO4d.纯碱

所需气体发生装置是_____________（选填代号）。

（6）操作Ⅰ的名称是_____________；操作Ⅱ是根据KMnO4和K2CO3两物质在__________（填性质）上差异，采用____________（填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO4粗晶体的。

6．空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。

其工艺流程如下：

（1）溴在周期表中位于_________周期，_________族。

（2）步骤

中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，为什么？

。

（3）步骤

的离子方程式：

________________________________________。

（4）步骤

的蒸馏过程中，溴出口温度为何要控制在80—900C。

温度过高或过低都不利于生产，请解释原因:

___________________________________________。

（5）步骤

中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。

分离仪器的名称是_____________，分离时液溴从分离器的_____（填“上口”或“下口”）排出。

（6）为什么不直接用含溴的海水进行蒸馏得到液溴，而要经过“空气吹出、SO2吸收、氯化”：

。

工业流程练习参考答案

1、（05广东22）

（1）　4ⅣB

（2）将Fe3＋还原为Fe2＋　　析出（或分离、或得到）FeSO4·7H2O

（3）FeSO4·7H2O　石灰（或碳酸钙、废碱）　

（4）－80kJ·mol-1　防止高温下Mg（Ti）与空气中的O2（或CO2、N2）作用

2、（06广东22）

⑴2MgCl2+（2-X）Ca（OH）2+2mH2O

2[Mg（OH）2-XClx·mH2O]+（2-X）CaCl2

⑵除去附着在Mg（OH）2表面的可溶性物质MgCl2、CaCl2等。

⑶表面处理。

⑷①Mg（OH）2和Al（OH）3受热分解时吸收大量的热，使环境温度下降；同时生成的耐高温、稳定性好的MgO、Al2O3覆盖在可燃物表面，阻燃效果更佳。

②Mg（OH）2Mg（OH）2的吸热效率为：

81.5kJ·mol-1/58g·mol-1=1.41kJ·g-1

Al（OH）3的吸热效率为：

87.7kJ·mol-1/78g·mol-1=1.12kJ·g-1等质量的Mg（OH）2比Al（OH）3吸热多。

⑸C四溴乙烷、磷酸三苯酯沸点低，高温时有烟生成，且高温时受热分解产生有毒、有害的污染物。

无机类阻燃剂Mg（OH）2和Al（OH）3无烟、无毒、腐蚀性小。

3、

（1）Fe3+Al3+

（2）Al（OH）3、Mg（OH）2（3）NaOH过滤、洗涤、灼烧（4）CO2

（5）③测出CO2的质量④测出水蒸汽的质量（6）3、1、3

4、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↑

5、

（1）ab；

（2）d；（3）MnO2；KOH；（4）

；（5）cd；A；

（6）过滤；溶解度；浓缩结晶；

6、

（1）4VIIA

（2）酸化可防止Cl2、Br2与水反应

（3）Br2+SO2+2H2O=4H++2Br－+SO42－

（4）温度过高，大量水蒸气随水排除出，溴气中水增加；温度过低，溴不能完全蒸出，吸收率低。

（5）分液漏斗下口

（6）氯化后的海水虽然含有溴单质，但浓度低，如果直接蒸馏原料，产品成本高。

“空气吹出、SO2吸收、氯化”的过程实际上是一个Br2的浓缩过程。