化学工艺设计流程.docx

1、化学工艺设计流程 化学工艺流程【高考考纲】.环节设置.命题考查()陌生物质化合价的判断以及电子式的书写。()化学方程式或离子方程式的书写。()根据流程中的转化，正确选择试剂，判断中间产物。()实验操作方法的正确选择、语言的规描述。()化学平衡、电化学原理在化工生产中的应用。()样品中质量分数及产率的相关计算。.解答要领关注箭头的指向(聚焦局部，箭头指入反应物，箭头指出生成物)、前后追溯物质(放大局部)、考虑反应实际(物质性质、试剂用量)。【真题感悟】 例、 (高考全国卷)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(，含有和少量、杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：相关金属离子()

2、形成氢氧化物沉淀的围如下：金属离子开始沉淀的沉淀完全的回答下列问题：()焙烧过程中主要反应的化学方程式为。()滤渣的主要成分除外还有；氧化除杂工序中的作用是，若不通入氧气，其后果是。()溶液中的可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为。()电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为；沉积锌后的电解液可返回工序继续使用。解析：()在焙烧过程中和反应生成和。()溶液中的与不能共存生成沉淀，不溶于，即滤渣中含和。氧化除杂过程中能将溶液中氧化生成，加入能调节溶液的，促进完全水解。由题表知、开始沉淀和沉淀完全时的非常接近，若不通入使氧化为，加入后无法除去，会影响的纯度。()根据题息可知还原除杂

3、工序中涉及的离子反应为。()结合图示可知电解溶液时生成，即电解时在阴极被还原，电极反应式为。沉积后的电解液中主要含有，可返回溶浸工序中继续使用。答案：()()调节溶液的无法除去杂质()()溶浸【名师点睛】物质制备型原料预处理的六种常用方法研磨、雾化将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分水浸与水接触反应或溶解酸浸与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去灼烧(煅烧)使固体在高温下分解或改变结构，使杂质高温氧化、分解等，如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿酸作用溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等碱

4、作用去油污、去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节、促进水解(沉淀).制备过程中控制反应条件的六种方法()调节溶液的。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节所需的物质一般应满足两点：能与反应，使溶液变大；不引入新杂质，如若要除去中混有的，可加入、()或()等物质来调节溶液的，不可加入溶液、氨水等。()控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。()控制压强。改变速率，影响平衡。()使用合适的催化剂。加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间。()趁热过滤。防止某物质降温时析出。()冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。【变式探究】 (高考全国

5、卷)是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：()的化学名称是。()利用“氧化法”制备工艺流程如图所示：“酸化反应”所得产物有()、和。“逐”采用的方法是。“滤液”中的溶质主要是。“调”中发生反应的化学方程式为。()也可采用“电解法”制备，装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式：。电解过程过阳离子交换膜的离子主要为，其迁移方向是。与“电解法”相比，“氧化法”的主要不足之处有(写出一点)。解析：()的名称为碘酸钾。()是一种易挥发且溶解度不大的气体，可通过加热法去除溶液中溶解的。加入溶液“调”使()转化为：()。()电解法制备时，在阴极得到电子，发生还原反应：。电解池中阳离子

6、向阴极移动，即由电极向电极迁移，阳离子交换膜只允许阳离子通过，故主要是通过阳离子交换膜。根据工艺流程分析，氧化法生成的有毒，且在调时加入的量不易控制，另外，生成的中杂质较多。答案：()碘酸钾()加热()(或)()由到产生易污染环境等例、(高考全国卷)焦亚硫酸钠()在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：()生产，通常是由过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式：。()利用烟道气中的生产的工艺为 时， 中为溶液(写化学式)。工艺中加入固体、并再次充入的目的是。()制备也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中碱吸收液中含有和。阳极的电极反应式为。电解后，室的浓度增加。将该室

7、溶液进行结晶脱水，可得到。()可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中残留量时，取 葡萄酒样品，用 的碘标准液滴定至终点，消耗 。滴定反应的离子方程式为，该样品中的残留量为(以计)。解析：()结晶脱水生成。()向饱和溶液入，可能生成、，因溶液呈碱性，中溶液呈弱酸性，所以生成的是。审题时抓住“生产，通常是由过饱和溶液经结晶脱水制得”，则工艺中加入固体，并再次充入的目的是得到过饱和溶液。()阳极发生氧化反应：，阳极室向室迁移，室中的转化成。阴极发生还原反应，析出，增多，由室向室迁移，则室中浓度增加。()作氧化剂，将氧化成。计算样品中的残留量时以计，则()() ，() ，则该样品中的残留量为 。答案：

8、()()得到过饱和溶液()()【举一反三】(高考全国卷)重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示： 回答下列问题：()步骤的主要反应为上述反应配平后与的系数比为。该步骤不能使用瓷容器，原因是。()滤渣中含量最多的金属元素是，滤渣的主要成分是及含硅杂质。()步骤调滤液的使之变(填“大”或“小”)，原因是(用离子方程式表示)。()有关物质的溶解度如图所示。向“滤液”中加入适量，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到固体。冷却到(填标号)得到的固体产品最多。 步骤的反应类型是。解析：() 参与反应共失去 电子，而 参与反应得到 电子，根据得失电子

9、守恒，二者的系数比为。由于高温下碳酸钠能与瓷中的二氧化硅发生反应，所以该步骤不能使用瓷容器。()步骤中生成的氧化铁因不溶于水而进入滤渣，所以滤渣中含量最多的金属元素是。结合流程图可知，滤渣的主要成分是氢氧化铝及含硅杂质。()滤液中存在平衡： ，氢离子浓度越大(越小)，越有利于平衡正向移动，所以步骤应调节滤液的使之变小。()根据题图，可知温度越低，的溶解度越小，析出的重铬酸钾固体越多，故项正确。步骤中发生的反应为，其属于复分解反应。答案：()瓷在高温下会与反应()()()小 ()复分解反应【名师点睛】分离、提纯型正确选择物质分离六种常用方法常见操作的答题思考角度常见的操作答题要考虑的角度分离、提

10、纯过滤、蒸发、分液、蒸馏等常规操作。从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩冷却结晶过滤(洗涤、干燥)提高原子利用率绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用)在空气中或在其他气体中进行的反应或操作要考虑、或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气，防氧化、水解、潮解等目的判断沉淀是否洗涤干净取最后洗涤液少量，检验其中是否还有某种离子存在等控制溶液的调节溶液的酸碱性，抑制水解(或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀)；“酸作用”还可除去氧化物(膜)；“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等；特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)控制温度(常用水浴、冰浴或油浴)

11、防止副反应的发生；使化学平衡移动；控制化学反应的方向；控制固体的溶解与结晶；控制反应速率：使催化剂达到最大活性；升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发；加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离；趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量；降温：防止物质高温分解或挥发；降温(或减压)可以减少能源成本，降低对设备的要求洗涤晶体水洗：通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质；“冰水洗涤”：能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗；用特定的有机试剂清洗晶体：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度有利于析出，减少损耗等；洗涤沉淀方法：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作

12、次表面处理用水洗除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法(打磨)或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等.溶解度及其应用()熟记常见物质溶解度曲线变化()利用溶解度曲线判断结晶的方法溶解度受温度影响较小的(如)采取蒸发结晶的方法；溶解度受温度影响较大的采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法；带有结晶水的盐，一般采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法，应特别注意的是若从溶液中结晶出晶体，应在气氛中蒸发浓缩、冷却结晶。【变式探究】某废催化剂含的、的 、的和的。某同学用 该废催化剂为原料，回收其中的锌和铜。采用的实验方案如下：回答下列问题：()在下列装置中，第一次浸出必须用，第二次浸出应选用。(填标号)()第二次浸出时，向盛

13、有滤渣的反应器中先加入稀硫酸，后滴入过氧化氢溶液。若顺序相反，会造成。滤渣的主要成分是。()浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用的器皿名称是。()某同学在实验完成之后，得到 ，则铜的回收率为。解析：()根据题给化学工艺流程知第一次浸出发生反应：、，产生有毒气体，必须用氢氧化钠溶液进行尾气处理，选装置；第二次浸出时发生反应：，不产生有毒气体，可选用装置。()第二次浸出时，向盛有滤渣的反应器中先加入稀硫酸，后滴入过氧化氢溶液。若顺序相反，会造成与固体颗粒接触分解。滤渣的主要成分是(或和)。()浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用的器皿名称是蒸发皿。() 废催化剂中含有铜的物质的量为 ， 中铜的物质的量为 ，则铜的回收

14、率为 。答案：()()与固体颗粒接触分解(或和)()蒸发皿()【黄金押题】绿水青山就是金山银山，某工厂为了实现节能减排，建设美丽中国的目标，将烟道气中的一种常见气体和含()、的废碱液作用，经过一系列化学变化，最终得到石膏()和过二硫酸钠()。设计简要流程如图所示：()中，操作的名称是。废碱液经操作得到的固体为(填化学式)。()向溶液入足量空气发生反应的化学方程式为。()已知用惰性电极电解饱和溶液可生成，其电解装置如图所示。下列说法不正确的是(填字母)。阳极的电极反应式有、电解一段时间后，阴极附近溶液的减小电解过程中，阳极产生微量能使湿润的淀粉试纸变蓝的有色单质气体，该气体可能是若制取 且阳极有

15、 (标准状况)生成时，阴极产生在标准状况下的体积为 ()一定条件下，()、()和()反应过程中的能量变化关系如图所示(图中、均大于)，请写出 ()完全燃烧的热化学方程式：。解析：由图可知，经操作后得到固体和溶液，所以操作为过滤，固体与空气和反应得到石膏，固体为，则中。()溶液中溶质主要为，通入足量空气发生反应。()由图可知，阳极失去电子，电极反应式有、，项正确；阴极是得到电子生成，故电解一段时间后，阴极附近溶液的增大，项错误；能使湿润的淀粉试纸变蓝的气体具有氧化性，且该气体为有色单质，可能是，项正确；生成 失去 电子，生成标准状况下 失去 电子，则共得到 电子生成 氢气，其在标准状况下的体积为

16、 ，项正确。()由图可得 ()完全燃烧的热化学方程式为()()()()。答案：()过滤()()()()()()()镍及其化合物在化工生产中有广泛应用。某实验室用工业废弃的催化剂(含有、等杂质)为原料制备的实验流程如下：已知：常温时()，()；不能氧化。有关氢氧化物开始沉淀的和完全沉淀的如下表所示：氢氧化物()()()开始沉淀的完全沉淀的()调节最低值为。()加入的目的是(用离子方程式表示)。()“电解”制备时阳极的电极反应式为。()加入的目的是除去，当() 时，() 。()为了探究操作中发生的反应，设计如下实验：写出中反应的离子方程式：。为了检验中生成了，取少量中溶液于试管，滴加下列试剂(填字

17、母)。酸化的双氧水 酸性高锰酸钾溶液()溶液 加入氯水、溶液有人认为用燃烧法处理尾气，你是否同意？答：(填“同意”或“不同意”)，简述理由： 。如果中盛装 溶液，通入恰好完全反应，产生黑色沉淀。过滤，得到滤液的为(不考虑体积变化)。解析：()调节使完全沉淀而不能使沉淀，所以最低值为。()加入将氧化为。()阳极上镍离子被氧化，参与反应生成和。()() 。()硫化氢是强还原剂，会还原。在存在下，用铁氰化钾检验，因为氯离子可能还原高锰酸钾，干扰的检验；溶液中可能有未反应的，不能选、项。如果用燃烧法处理硫化氢，会造成二次污染。，所得溶液中() ， () 。答案：()()()()()不同意燃烧产生污染物

18、目前世界上新建的金矿中约有都采用氰化法提金。某工厂利用锌冶炼渣回收金、银等贵金属的流程如图所示：已知：有剧毒，()； ()，平衡常数。()磨矿细度对浸出率的影响如图所示，依据浸出率应选择磨矿细度为宜。()生产中用生石灰调节矿泥，其目的之一是阻止溶液中的氰化物转化为而挥发，其作用原理是(用离子方程式表示)。()“氰化”环节，是以溶液浸取调节的矿泥，敞口放置，将转化为()。其化学方程式为。“氰化”环节中，金的溶解速率在 时达到最大值，但生产中控制反应液的温度在 ，原因是(答一点即可)。已知() ，该反应的。()用锌还原()生成金，消耗的锌与生成的金的物质的量之比为。()氰化物有剧毒，经合理处理就可

19、以基本消除对环境的负面影响。可消除水中的氰化物(如)，经以下反应实现：。生成物的化学式为。某废水用处理 后，测得剩余总氰为 ，除氰率达，计算 时间段反应速率()。(结果保留两位有效数字)解析：()根据图示，选择磨矿细度为宜。()用生石灰调节矿泥，溶液呈碱性，能抑制氰化物中的水解。()“氰化”环节，转化为()，被氧化，显然有参与反应，其化学方程式为()。“氰化”环节，有参与反应，温度升高，的溶解度减小；同时温度升高，促进了氰化物的水解，增加了的挥发速度；随温度的升高，()的溶解度反而下降，部分碱从溶液中析出。根据、 ()，由第二个反应第一个反应，可得()，此反应的()，则()的。()用锌还原()

20、生成金，根据、()及得失电子守恒知，消耗的锌与生成的金的物质的量之比为。()根据原子守恒，可推知生成物的化学式为。 时间段，除氰率达，则除去的为剩余的的倍，除去的为 ，则() 。答案：()()()()氧气在溶液中的溶解度随着温度的升高而下降；温度的升高，促进了氰化物的水解，增加了的挥发速度；随温度的升高，()的溶解度反而下降，部分碱从溶液中析出()()是水处理中重要的絮凝剂，下图是以回收的废铁屑为原料制备的一种工艺流程。 ()酸浸槽以及聚合釜中用到的酸应是；中铁元素的化合价为；在酸浸槽中，为了提高浸出率，可以采取的措施有(写两条)。()若废铁屑中含有较多铁锈()，则酸浸时反应的化学方程式有。(

21、)如果反应釜中用作氧化剂，则反应的离子方程式为；生产过程中，发现反应釜中产生了大量的气体，且温度明显升高，其原因可能是。()聚合釜中溶液的必须控制在一定的围。如果溶液酸性过强，造成的后果是。如果溶液酸性太弱又会生成大量的氢氧化铁沉淀。若溶液中的浓度为 ，当开始沉淀时，溶液的约为。已知()的。解析：()是硫酸盐，制备时不能引入杂质，要用硫酸酸浸；根据()()中各元素正、负化合价的代数和为，得铁的化合价为。()和均与硫酸反应，且氧化性：。()中含有，若酸性过强，()降低，影响与结合形成；若溶液中的浓度为 ，当开始沉淀时，()()()，则 ()，解得() ，则() ，所以。答案：()加热、搅拌、多次

22、浸取等()()()、()、()与的反应为放热反应，加入的过多，且生成的能作分解的催化剂，发生分解反应，生成了()影响与的结合(合理答案均可)金属钼在工业和国防建设中有重要的作用。钼()的常见化合价为、。由钼精矿(主要成分是)可制备单质钼和钼酸钠晶体()，部分流程如图所示：已知：钼酸微溶于水，可溶于液碱和氨水。回答下列问题：()钼精矿焙烧时，每有 反应，转移电子的物质的量为。()钼精矿焙烧时排放的尾气对环境的主要危害是，请你提出一种实验室除去该尾气的方法。()操作的名称为。由钼酸得到所用到的硅酸盐材料仪器的名称是。 ()操作中，加入碳酸钠溶液充分反应后，碱浸液中() ，() ，在结晶前需加入()

23、固体以除去溶液中的。当开始沉淀时，的去除率是。()、()，溶液体积变化可忽略不计()焙烧钼精矿所用的装置是多层焙烧炉，图为各炉层固体物料的物质的量的百分数()。焙烧炉中也会发生与反应生成和的反应，若该反应转移 电子，则消耗的氧化剂的化学式及物质的量分别为、。解析：()由流程图可知，钼精矿焙烧产生的二氧化硫为大气污染物，其对环境的主要危害是形成酸雨，实验室可用氨水或氢氧化钠溶液吸收。()灼烧用到的硅酸盐材料仪器为坩埚。()根据()及()可计算出开始沉淀时溶液中()，再根据()和()计算出此时溶液中()，进而可求出的去除率。()根据题图可知，在炉层序号为时，和的物质的量的百分数均为，则的物质的量的

24、百分数为。根据反应，则消耗的氧化剂的化学式为，反应转移 电子时，消耗的物质的量为 。答案：() ()形成酸雨可用氨水或氢氧化钠溶液吸收(其他合理答案均可)()过滤坩埚 ()() 二硫化钨(，其中的化合价为)可用作润滑剂，还可以在石油化工领域中用作催化剂。由钨铁矿(其主要成分是，还含少量)制备二硫化钨的工艺流程如图所示：回答下列问题：()中铁元素的化合价为。()在“熔融”过程中发生反应的化学方程式为；“熔融”过程中为了提高熔融速率，可采取的措施有(写出一条即可)。()过量通入粗钨酸钠溶液中发生反应的离子方程式为，操作中用作引流的玻璃仪器是。()生成二硫化钨的化学方程式为()，若反应中转移 电子，

25、则生成的质量是。解析：()中、分别为价和价，根据化合物中各元素化合价的代数和为可求出铁元素的化合价为。()结合题给流程图可知钨铁矿在熔融时与、反应生成和钨酸钠，根据得失电子守恒、原子守恒可写出反应的化学方程式为。“熔融”时为了提高熔融速率，可采取的措施有将钨铁矿粉碎或搅拌等。()粗钨酸钠溶液中含有少量的，通入过量时，与、反应生成()和。操作为过滤操作，实验中需要用到引流的玻璃仪器是玻璃棒。()结合题给流程图可知()中和分别为价和价，根据化合价变化可知，每生成 时转移 电子，则反应中转移 电子时，生成 ，其质量为() 。答案：()()粉碎矿石(或搅拌等)()() 玻璃棒()镧系金属元素铈()常见

26、有、两种价态，铈的合金耐高温，可以用来制造喷气推进器零件。请回答下列问题：()雾霾中含有的污染物可以被含的溶液吸收，生成、，若生成的、物质的量之比为，试写出该反应的离子方程式：。()用电解的方法可将上述吸收液中的转化为稳定的无毒气体，同时再生成，其原理如图所示。无毒气体从电解槽的(填字母)口逸出。每生成标准状况下 无毒气体，同时可再生成。()铈元素在自然界中主要以氟碳铈矿形式存在，其主要化学成分为。工业上利用氟碳铈矿提取的一种工艺流程如下：焙烧过程中发生的主要反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为。假设参与酸浸反应的和的物质的量之比为，试写出相应的化学方程式：。向()中加入溶液的目的是。常温下，

27、当溶液中的某离子浓度 时，可认为该离子沉淀完全。据此，在生成()的反应中，加入溶液至至少达到时，即可视为已完全沉淀。()加热和的固体混合物可得固体无水，其中的作用是。解析：()由于、物质的量之比为，每生成、各 时转移电子 ，据此可写出反应的离子方程式。()无毒气体应为，由知，在阴极区产生，每生成 ，转移 电子，在阳极可生成 。()焙烧过程中发生的主要反应的氧化剂和还原剂分别为和，通过分析化合价变化可知，和的物质的量之比为。酸浸过程中的化合价从变为，则必有元素被氧化，分析知，只能是价被氧化生成，据此可写出反应的化学方程式。常温下，若要使() ，则需使() ，() ，所以至少达到时，可视为已完全沉

28、淀。利用固体分解产生的来抑制的水解，从而得到无水。答案：()()()()避免以()形式沉淀而损失(或将全部转化为，提高产率)固体分解产生的可抑制的水解金属钴是一种非常稀缺的战略资源。工业上通过电解法从废旧硬质合金刀具含碳化钨()、金属钴()及少量杂质铁中回收钴。工艺流程简图如下：已知：金属离子开始沉淀沉淀完全请回答下列问题：()电解时，废旧刀具接电源(填电极名称)。()净化过程加双氧水的目的是。()通氨气的目的是调节溶液的，除去铁元素。由表中的数据可知，理论上可选择的最大围是。()加入溶液发生反应的离子方程式是。()实验室洗涤过滤得到沉淀的操作是。()焙烧的化学方程式为。解析：()根据工艺流程简图可知，电解时，废旧刀具中、分别转化为、，故废旧刀具接电源正极。