工艺流程图高三复习题2017含答案.docx

1、1化工流程题的解题策略1一个完整的无机化工生产流程一般具有下列过程：原料 对原料的预处理 核心化学反应 产品的提纯与分离 目标成为2各过程涉及的考点：（1）对原料进行预处理的常用方法及其作用：研磨：减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率。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：除去可燃性杂质或使原料初步转化。如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质，将有机碘转化为碘盐。煅烧：改变结构和组成，使一些物质能溶解；并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土和石灰石。（2）核心化学反应要掌握： 元素及其化

2、合物知识：化工生产将原料转变成产品的过程，也是物质经历相互转化的过程。理解物质之间的转化关系，就要用到元素及其化合物的相关知识。一般围绕铁、铜、铝、镁、氯、硫、磷、硅等元素的单质或化合物的工业制备来进行命题，需要掌握这些元素及其化合物的知识还要掌握有关化工生产的知识，熟悉的有纯碱工业、氨工业、硅单质的制备、氯碱工业、海水中提取镁、海水中提取溴等；化学反应原理：化工生产中把原料转变成产品的过程就是化学反应的过程，从化学反应原理的角度选择原料、控制条件和选择设备等，是化工生产的基本思路。化学反应原理的相关知识包括质量守恒定律、化学反应速率、化学平衡、电化学、化学热力学等，做到能综合运用这些知识分析

3、化工生产中化学反应的情况。（3）化工生产过程中分离提纯、除杂等环节，与高中化学基本实验的原理紧密联系，包括过滤、洗涤、蒸发、结晶、蒸馏、萃取、分液等基本实验操作及原理，并要熟悉所用到的相关仪器。（4）对整个工艺流程能进行评价: 体现绿色化学思想（使用无毒无害原料，采用原子利用率高的制备路线，原料的循环利用，副产物综合利用，节能，等） ；高效节能方面（原料廉价，工艺简单，产品的纯度高，能耗低等）（5）化学计算：纯度，转化率、产率计算，有效数字的取舍2 解答基本步骤（1）读题头，得目的，划原料，明产品，解决“干什么”一般采用“首尾分析法” ：通过阅读题头，了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设

4、问中的提示性信息，通过对比分析工业流程示意图中的第一种物质(原材料 )与最后一种物质(产品)，弄清从原料出发，要得到最终产品，必须除去什么元素、引进什么元素。（2）读题问，逐空填答，用语要规范，解决“怎么写”2从化学原理的角度、用化学语言作答；要抓住主要问题，针对具体问题作具体分析。具体答题要点如下：答题所问：要看清题目要求，按要求答题。如：写离子方程式还是化学方程式；写物质的名称还是化学式等；方程式中反应物、产物的分子式书写要正确；尤其是化学方程式要配平，电极反应式和化学方程式一定要书写正确；正确使用等号或可逆符号；沉淀、气体、水溶液等符号要标明。准确、规范：回答问题的要准确全面，注意语言表

5、达的规范性。例如评价或比较实验方案时要全面考虑：反应物种类多少、是否易得、是否对环境有污染；反应产物的种类多少，对目标产物的分离和提纯是否有影响；反应条件是否苛刻；仪器、设备是否要求高；工艺流程、实验步骤的多少。注意答题的完整性：要答到对产品生产的影响这一步！如：除杂：除去中的(只写“除杂” 一类是不给分的)3注意归纳答题的套路（1）增大原料浸出率(离子在溶液中的含量多少 )的措施：搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气体的流速(浓度、压强) ，增大气液或固液接触面积。（2）加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利于生成物生成的方向) 移动。（3）温度不高于的原因：适当加快反应速

6、率，但温度过高会造成 (如浓硝酸)挥发、(如 H2O2、NH 4HCO3)分解、( 如 Na2SO3)氧化或促进( 如 AlCl3)水解等，影响产品的生成。（4）从滤液中提取一般晶体(溶解度随温度升高而增大的晶体) 的方法：蒸发浓缩(至有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗 )、干燥。（5）从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法：蒸发浓缩、趁热过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥。（6）溶液配制、灼烧、蒸发、过滤用到的仪器。（7）控制某反应的 pH 值使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀：调节 pH 所用试剂为主要元素对应的氧化

7、物、碳酸盐、碱，以避免引入新的杂质；pH 分离时的范围确定、范围过小的后果( 导致某离子沉淀不完全)或过大的后果(导致主要离子开始沉淀 )。（8）减压蒸馏(减压蒸发)的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止 (如 H2O2、浓硝酸、NH 4HCO3)受热分解、挥发。（9）检验溶液中离子是否沉淀完全的方法：将溶液静置一段时间后，向上层清液中滴入沉淀剂，若无沉淀生成，则离子沉淀完全。（10）检验沉淀是否洗涤干净的方法：取最后一次的洗涤液少许于试管中，向其中滴入试剂，若，则沉淀洗涤干净。（11）洗涤的目的：除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质。提高可溶性物质的产率（12）洗涤沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至

8、液面浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作 23 次。（13）冰 水 洗 涤 的 目 的 ： 洗 去 晶 体 表 面 的 杂 质 离 子 并 降 低 被 洗 涤 物 质 的 溶 解 度 ， 减 少 其 在 洗 涤 过 程 中 的 溶 解 损耗 。（14）乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗，得到较干燥的产物。3（15）蒸 发 、 反 应 时 的 气 体 氛 围 ： 抑 制 某 离 子 的 水 解 ， 如 加 热 蒸 发 AlCl3 溶 液 时 为 获 得 AlCl3 需 在 HCl 气 流 中 进行 。（16）事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的气体(如氧气) 防

9、止某物质被氧化。4工艺流程图专题练习1海水是宝贵的资源宝库，目前氯碱工业、海水提镁、海水提溴为人类提供了大量工业原料。下图是海水综合利用的部分流程图，据图回答问题：（1）由海水晒制的粗盐中含有 Ca2+、Mg 2+、SO 42 等离子，为除去这些离子，所加试剂及其先后顺序为(写化学式 ) _。（2） 目前较先进的电解制碱法是离子交换膜电解法，即用阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室，其作用是_（写 2 条），电解饱和食盐水的化学反应方程式为_。制取 MgCl2 的过程中涉及反应：MgCl 26H2O MgCl2+6H2O，该反应要在 HCl 气氛中进行，原因是_。（3）苦卤中通入 Cl2 置

10、换出 Br2，吹出后用 SO2 吸收，写出用 SO2 吸收发生的离子方程式：_，由此判断 Cl2、Br 2、SO 2 的氧化性由强到弱的顺序为 _。（4）也有工艺是在吹出 Br2 后用碳酸钠溶液吸收，形成溴化钠和溴酸钠，同时有 CO2 放出。该反应的离子方程式是_；最后再用 H2SO4 处理得到 Br2，之后加入 CCl4 进行 Br2 的萃取，最终用_方法得到单质 Br2。2硫化锌（ZnS）是一种重要的化工原料，难溶于水，可由炼锌的废渣锌灰制取 t 其工艺流程如下图所示。锌 灰 稀 硫 酸 （I） 锌 灰 浸 取 液Zn2+、 Cd2+Fe2+、 Fe3+H2O2/H+ 适 量 ZnCO3

11、过 滤 （II） 溶 液 I（ 含 Zn2+、 Cd2+） 试 剂 b （III） 溶 液 IINa2S 过 滤 （IV） ZnS Na2SO4溶 液（1）为提高锌灰的浸取率，可采用的方法是_（填序号）。研磨 多次浸取 升高温度 加压 搅拌（2）步骤所得滤渣中的物质是_（写化学式）。（3）步骤中可得 Cd 单质，为避免引入新的杂质，试剂 b 应为_ 。5（4）步骤还可以回收 Na2SO4 来制取 Na2S。检验 ZnS 固体是否洗涤干净的方法是 _，_。Na 2S 可由等物质的量的 Na2S04 和 CH4 在高温、催化剂条件下制取。化学反应方式为：_已知 Na2SO410H2O 及 Na2S

12、O4 的溶解度随温度变化曲线如图。从滤液中得到 Na2SO4.10H2O 的操作方法是_（5）若步骤加入的 ZnCO3 为 b mol，步骤所得 Cd 为 d mol，最后得到 VL、物质的量浓度为 c mol/L 的 Na2SO4 溶液。则理论上所用锌灰中含有锌元素的质量为_。3二氧化氯（ClO 2）可用于自来水消毒。以粗盐为原料生产 ClO2 的工艺主要包括：粗盐精制；电解微酸性 NaCl 溶液；ClO 2 的制取。工艺流程如下图： 粗 盐 水反 应 I（ 沉 淀 ）过 量试 剂 X Na2CO3NaOH 过 滤 滤 渣 反 应 II（ 电 解 ）适 量 HCl至 酸 性 B 反 应 II

13、IHCl Cl2 ClO2（1）粗食盐水中含有 Ca2+、Mg 2+、SO24 等杂质。除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的试剂 X，X 是(填化学式)，至沉淀不再产生后，再加入过量的 Na2CO3 和 NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的 SO24，其原因是 。（已知：Ksp(BaSO 4) 1.11010 ；Ksp(BaCO 3)5.110 9 ）（2）上述过程中，将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠与盐酸反应生成 ClO2。电解时生成的气体 B是 ；反应的化学方程式为 。（3）ClO 2 很不稳定，需随用随制，产物用水吸收得到 ClO2 溶液。为测定所得溶液中

14、 ClO2 的含量，进行了以下实验：步骤 1：准确量取 ClO2 溶液 10.00 mL，稀释成 100 mL 试样。步骤 2：量取 V1mL 试样加入到锥形瓶中，调节试样的 pH2.0，加入足量的 KI 晶体，摇匀，在暗处静置30 分钟。( 已知：ClO 2I H+I2Cl H 2O 未配平)步骤 3：以淀粉溶液作指示剂，用 c molL1 Na2S2O3 溶液滴定至终点，消耗 Na2S2O3 溶液 V2 mL。（已知：I22S 2O32 2I S 4O62 ） 准确量取 10.00 mL ClO2 溶液的玻璃仪器是 。 滴定过程中，至少须平行测定两次的原因是 。 根据上述步骤可计算出原 C

15、lO2 溶液的物质的量浓度为 molL1 （用含字母的代数式表示）。64钠、钾的碘化物在生产和科学实验中有十分重要的应用。工业利用碘、NaOH 和铁屑为原料可生产碘化钠，其生产流程如图所示：（1）NaOH 溶液和碘反应时需要严格控制温度，如果温度过低，会生成碘的低价副产品 NaIO。若 NaOH溶液和碘反应时所得溶液中 IO3 与 IO 的物质的量之比为 11，则该反应的离子方程式为：（2）生产流程中加入过量铁屑的目的是_，过滤所得固体中除剩余铁屑外，还有红褐色固体，则加入铁屑时发生反应的化学方程式是：_（3）溶液 2 中除含有 H 外，一定含有的阳离子是 _；试设计实验证实该金属阳离子的存在

16、：_（4）溶液 2 经一系列转化可以得到草酸亚铁晶体(FeC 2O42H2O)，称取 3.60 g 草酸亚铁晶体(相对分子质量是 180)用热重法对其进行热分解，得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示：分析图中数据，根据信息写出过程 I 发生的化学方程式：_。300时剩余固体只有一种且是铁的氧化物，试通过计算确定该氧化物的化学式：_5高铁酸钾（K 2FeO4）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺如下： 反应液 II 湿产品 K2FeO4 晶体 足 量 Cl2KOH溶 液KOH固 体反 应 液 I除 去 KCl 90%Fe(NO3)3溶 液碱 性 KClO浓 溶 液

17、 纯 化 过 滤 洗 涤 干 燥已知：2KOH+Cl 2=KCl+KClO+H2O（条件：温度较低）6KOH+3Cl 2=5KCl+KClO3+3H2O（条件：温度较高）2Fe(NO 3)3+3KClO+10KOH=2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O回答下列问题：（1）该生产工艺应在 （填“温度较高”或“温度较低”）情况下进行；（2）写出工业上制取 Cl2 的化学方程式 ；（3）K 2 FeO4 可作为新型多功能水处理剂的原因是 ；7（4）配制 KOH 溶液时，是在每 100 mL 水中溶解 616 g KOH 固体（该溶液的密度为 147 g/mL ），它的物质的量浓度为 ；（5

18、）在“反应液 I”中加 KOH 固体的目的是 ：A与“反应液 I”中过量的 Cl2 继续反应，生成更多的 KClOBKOH 固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率C为下一步反应提供反应物D使副产物 KClO3 转化为 KClO（6）从“反应液 II”中分离出 K2FeO4 后，会有副产品 （写化学式）。（7）该工艺每得到 1.98 kg K2FeO4，理论上消耗 Cl2 的物质的量为 mol。6硼酸(H 3BO3：相对分子质量 62)大量应用于玻璃制造业，以硼镁矿(2MgOB 2O3H2O、SiO 2 及少量Fe3O4、CaCO 3, Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如下： 硼 镁

19、 矿 粉浸 取 H2SO4 热 过 滤 浸 出 渣 浸 出 液 除 杂 滤 渣 滤 液 降 温 结 晶 母 液 硼 酸已知：Fe 3+、Al 3+、Fe 2+和 Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的 pH 分别为 3.2、5.2、9.7 和 12.4。H 3BO3 在 20、40 、60 、100时的溶解度依次为 5.0g、8.7g、14.8g、40.2g。(1)为了提高硼镁矿粉的浸出率，可采取的措施有 (至少答两条)(2)“浸出液”显酸性，含 H3BO3 和 Mg2+和 SO42-，还含有 Fe2+、Fe 3+、Ca 2+、Al 3+等杂质。“ 除杂”时向浸出液中依次加入适量 H2O2

20、和 MgO, H2O2 的作用是 (用离子方程式表示)，MgO 除去的杂质离子是 。(3)已知 H3BO3 与过量的 NaOH 反应生成 NaB(OH)4，试写出 H3BO3 在溶液中的电离方程式 ：。(4)“浸取”后，采用 “热过滤”的目的是 ，母液中的主要溶质有 。(5)“母液”可用于回收硫酸镁，已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如下图，且溶液的沸点随压强增大而升高。为了从“母液”中充分回收MgSO4H2O,应采取的 措施是将 “母液”蒸发浓缩，_(6)测定所得产品的纯度：取 ag 硼酸，小心加热使其分解脱去水分( 杂质受热不分解)，得残留固体 bg,则产品的纯度为 。87研 究 人 员

21、研 制 利 用 低 品 位 软 锰 矿 浆 (主 要 成 分 是 MnO2)吸 收 硫 酸 厂 的 尾 气 SO2， 制 备 硫 酸 锰 的 生 产 流 程 如下 ：软 锰 矿 浆 浸 出 液 滤 液 浸 出 SO2 氧 化 MnO2粉 调 节 pH静 置 石 灰 浆 过 滤 滤 渣 吸 附 阳 离 子吸 附 剂静 置 、 过 滤 滤 渣 MnSO4 H2O已知：浸出液的 pH2，其中的金属离子主要是 Mn2 ，还含有少量的 Fe2 、Al 3 、Ca 2 、Pb 2 等其他金属离子。PbO 2 的氧化性大于 MnO2。有关金属离子的半径、形成氢氧化物沉淀时的 pH 见下表，阳离子吸附剂吸附金

22、属离子的效果见下图（1）浸出过程中生成 Mn2+反应的化学方程式为_，（2）Fe 2 被氧化的过程中主要反应的离子方程式_。（3）在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节 pH，pH 应调节至_范围。（4）阳离子吸附剂可用于除去杂质金属离子。请依据图、表信息回答，决定阳离子吸附剂吸附效果的因素有_等（写二点）。（5）吸附步骤除去的主要离子为_。（6）电解 MnSO4、ZnSO 4 和 H4SO4 的混合溶液可制备 MnO2 和 Zn，写出阳极的电极反应方程式：_。82Zn(OH) 2ZnCO3 是制备活性 ZnO 的中间体，以锌焙砂（主要成分为 ZnO，含少量 Cu2+、Mn 2+等离子）为原料制

23、备 2Zn(OH)2ZnCO3 的工艺流程如下：锌 焙 砂 产 品 浸 取 (NH4)2SO4氨 水 、 H2O2 过 滤 I MnO2 除 杂 (NH4)2S 过 滤 II 滤 渣 蒸 氨 NH3 沉 锌 NH4HCO3 气 体 A 过 滤 III 滤 液请回答下列问题：（1）当 (NH4)2SO4， NH3H2O 的 混 合 溶 液 中 存 在 c(NH4+) 2c(SO24 )时 ， 溶 液 呈 （ 填 “酸 ”、 “碱 ”或 “中 ”）性 。（2）“浸取”时为了提高锌的浸出率，可采取的措施是 （任写一种）。离子 离子半径 (pm) 开始沉淀时 的 pH 完全沉淀时 的 pHFe2 74

24、 7.6 9.7Fe3 64 2.7 3.7Al3 50 3.8 4.7Mn2 80 8.3 9.8Pb2 121 8.0 8.8Ca2 99 9（3）“浸取”时加入的 NH3H2O 过量，生成 MnO2 的离子方程式为： 。（4）适量 S2-能将 Cu2+等离子转化为硫化物沉淀而除去，若选择 ZnS 进行除杂，是否可行？用计算说明原因： 。 已知：Ksp(ZnS)1.610 -24，Ksp(CuS)1.310 -36（5）“沉锌”的离子方程式为 。（6）“过滤 3”所得滤液可循环使用，其主要成分的化学式是 。9将废旧锌锰电池处理得到含锰混合物，既能减少它对环境的污染，又能实现废电池的资源化利

25、用。. 回收二氯化锰：将废旧锌锰电池处理，得到含锰混合物，向该混合物加入浓盐酸并加热。（1）写出 MnO（OH）与浓盐酸反应的化学方程式： _。. 锰回收新方法：向含锰混合物加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止，其主要反应为：2MnOOH + MnO 2 + 2H2C2O4 + 3H2SO4 = 3MnSO4 + 4CO2 + 6H2O（2）与使用浓盐酸回收锰相比，新方法的优点是_（答 1 点即可）。（3）欲以 MnSO4 溶液为原料制备 MnCO3，选用的加料方式_（填字母），原因是_。已知：K sp（MnCO 3）=2.310 11、K spMn（OH） 2=2.11013a

26、. 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 溶液的反应容器中c. 将 Na2CO3 溶液缓慢加入到盛有 MnSO4 溶液的反应容器中d. 以上三种方式都无法得到 MnCO3. 现以含锰混合物为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如图 l 所示：H2SO4 H2O2混 合 物（ MnO2、 MnOOH、Zn及 少 量 的 Hg） 过 滤 活 性 炭滤 液（ H+、 SO42-、 Zn2+Mn2+、 Hg2+） 吹 出Hg图 1 锰 锌 铁 氧 体（MnxZn1xFe2O4）请回答下列问题：（4）Mn xZn1xFe2O4 中铁

27、元素化合价为 +3，则锰元素的化合价为_。（5）活性铁粉除汞时，铁粉的作用是_（填“氧化剂”或“还原剂”）。（6）酸浸时，MnO 2 与 H2SO4、H 2O2 反应的离子方程式为_。（7）除汞是以氮气为载气吹入滤液中，带出汞蒸气经 KMnO4 溶液进行吸收而实现的。在恒温下不同 pH 时，KMnO 4 溶液对 Hg 的单位时间去除率及主要产物如图 2 所示：写出 pH=10 时 KMnO4 溶液吸收汞蒸气的离子方程式10_。在强酸性环境中汞的单位时间去除率高，其原因除氢离子浓度增大使 KMnO4 溶液的氧化性增强外，还可能是_。10工业废水中含有流失的生产用料、中间产物和产品，以及生产过程中

28、产生的污染物。随着工业的迅速发展，废水的排放量迅速增加，严重威胁人类的健康和安全，工业废水的处理比城市污水的处理更为重要。下图是含铬工业废水和含氰废水的处理流程：含 铬 废 水含 氰 废 水pH调 整pH=2液3 反 应 INa2SO3pH调 整pH=10液1 反 应 INaClONaOH 混 合 pH调 整pH=8液9NaOH 絮 凝高 分 子 絮 凝 剂 沉 淀 排 放请回答下列问题：(1)电镀废水中的铬主要以 CrO42形式存在，其中 Cr 元素的化合价为 。(2)酸性条件下，CrO 42极易被还原剂还原为毒性较小的 Cr3+。图中“反应”的离子方程式为：(3)pH10 时，“ 反应”

29、中的 NaClO 可快速地将氰离子(CN )氧化为无毒的两种物质，这两种物质是 、 (写化学式)；若 pH8.5，则生成剧毒的 CNCl 气体(沸点 13.1),写出该反应的离子方程式 。(4)经过“反应”和“ 反应” 将两种废水混合的目的是 。(5)含氰废水及含铬废水可以通过电化学的方法进行无害化处理。可采用惰性电极对含氰废水进行电解，氰离子在碱性条件下被氧化为无毒的物质，该电解工艺中，阳极电极反应式是 。电解法处理酸性含铬废水( 若铬元素以 Cr2O72形式存在) 时，以铁板和石墨作电极，处理过程中存在反应Cr2O72+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O。则阳极的电极反应式为 ，当有 1 mol Cr2O72被还原时，电路中转移的电子为 mol 。11锡及其化合物在生产、生活中有着重要的用途。已知：Sn 的熔点为 231 ；Sn 2+易水解、易被氧化；SnCl4 极易水解、熔点为33 、沸点为 114 。请按要求回答下列相关问题：(1)用于镀锡工业的硫酸亚锡(SnSO 4)的制备路线如下：步骤 加入 Sn 粉的作用： _及调节溶液 pH。步骤 用到的玻璃仪器有烧杯、_。