高考 无机化工流程图题 较基础 简 6页

无机化工流程图题 要点介绍 ‎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．绿色化学 (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。‎ ‎★化学工艺流程题的结构、特点与解法 ‎1. 工艺流程题的结构、特点和作用 工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括附产品）；题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；题尾主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设制成系列问题，构成一道完整的化学试题。其特点与作用有三：一是源于生产实际，以解决化学实际问题作思路进行设问，情境真实，能培养学生理论联系实际，学以致用的学习观；二是内容丰富，涉及化学基础知识方方面面，能考查学生化学双基知识的掌握情况和应用双基知识解决化工生产中有关问题的迁移推理能力；三是试题新颖，阅读量大，能考查学生的阅读能力和资料的收集处理能力。 ‎ ‎【2010广东卷 】以-锂辉石为原材料制备Li2CO3 ‎ ‎【2011广东卷 】提纯并使用由熔盐电解法获得的粗铝 ‎【2012广东卷 】用饱和Ca（OH）2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾 ‎【2013广东卷 】从切割废料中回收银并制备铜化工产品 ‎【2014广东卷 】含杂质初级石墨材料的提纯与综合利用工艺 ‎2. 解题方法 ‎ ‎2.1 首尾分析法 对一些线型流程工艺（从原料到产品为一条龙生产工序）试题，首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质原材料与最后一种物质产品，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂分离提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。‎ ‎ 2.2 截段分析法 对于用同样的原材料生产多种（两种或两种以上）产品（包括副产品）的工艺流程题，用截段分析法更容易找到解题的切入点。‎ ‎2.3 交叉分析法 ‎ 有些化工生产选用多组原材料，事先合成一种或几种中间产品，再用这一中间产品与部分其它原材料生产所需的主流产品。以这种工艺生产方式设计的工艺流程题，为了便于分析掌握生产流程的原理，方便解题，最简单的方法，就是将提供的工艺流程示意图画分成几条生产流水线，上下交叉分析。 ‎ ‎2.4 “瞻前顾后”分析法 有些化工生产，为充分利用原料，变废为宝，设计的生产流水线除了主要考虑将原料转化为产品外，同时还要考虑将生产过程的副产品转化为原料的循环生产工艺。解答这类题，用 “瞻前顾后”分析法。瞻前顾后分析法，指分析工艺生产流程时，主要考虑原料转化为的产品（瞻前），同时也要考虑原料的充分利用和再生产问题（顾后）。 ‎ 工业流程题目在流程上一般分为3个过程：‎ 原料处理 分离提纯 获得产品 ‎1.原料处理阶段的常见考点：‎ ‎①加快反应速率 ②溶解 浸出 ③灼烧、焙烧 ④煅烧 ⑤反应条件控制 ‎2.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 ④降温 ⑤母液（滤液） ⑥萃取 ‎3.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蒸发结晶、趁热过滤 ⑤重结晶 ‎4.其他常考点：①方程式（电极反应式、离子方程式、氧化还原方程式等） ②实验仪器和操作名称 ③计算（平衡移动原理、转化率、平衡常数、容度积常数、物质的量等） ④信息点 ‎ 鉴于近5年的高考难度，推荐点线结合的解题方法， 由点到线或者表述为“集中一点，通观全局！”“点”就是只抓住流程图中的一处或是题目中的某处信息进行作答；比如【2010广东理综卷】的⑴、⑵、⑷三个小题不用考虑流程的其他部分就可以回答出来；也就是说集中这一“点”就可以了！而⑶、⑸两个小题就需要通过“线”来解决！⑶小题要结合⑵中沉淀了那些金属离子来作答；⑸不仅要结合⑵、⑶中金属阳离子的分离情况还要考虑阴离子的变化。通过题目的设置不难看出：前面的点为后面的线提供了帮组！点线结合的运用必须是建立在不断地训练和对流程题考点比较熟悉的情况下，不然很容易丢掉解题的相关信息。‎ 近5年高考真题 ‎1.(2010年广东卷32．)碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以-锂辉石（主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2）为原料制备Li2CO3的工艺流程如下：‎ 已知：Fe3＋、Al3＋、Fe2＋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；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303 K下的溶解度分别为34.2 g、12.7 g和1.3 g。‎ ‎⑴步骤I前，-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是________________ 。‎ ‎⑵步骤I中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li＋、SO，另含有Al3＋、Fe3＋、Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋、Na＋等杂质，需在搅拌下加入_____________ （填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的pH到6．0～6．5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。‎ ‎⑶步骤II中，将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有 。‎ ‎⑷步骤III中，生成沉淀的离子方程式为________________ 。‎ ‎⑸从母液中可回收的主要物质是____________________ _。‎ ‎2.（11广东理综，T32）由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。工艺流程如下：‎ ‎（注：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华）‎ ‎（1）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为① 和② ‎ ‎（2）将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有 ；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在 ‎ ‎（3）在用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方程式为 ‎ ‎（4）镀铝电解池中，金属铝为 极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4― 和Al2Cl7―形式存在，铝电极的主要电极反应式为 ‎ ‎（5）钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是 。‎ ‎3.（12广东理综，T32）（17分）难溶性杂卤石（K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O）属于“呆矿”， 在水中存在平衡：‎ 为能充分利用钾资源，用饱和Ca（OH）2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：‎ ‎（1）滤渣主要成分有 和 以及未溶杂卤石。‎ ‎（2）用化学平衡移动原理解释Ca（OH）2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因： 。‎ ‎（3）“除杂”环节中，先加入 溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入 溶液调滤液PH至中性。 ‎ ‎（4）不同温度下，K+的浸出浓度与溶浸时间的关系是图14，由图可得，随着温度升高，‎ ‎① ，② 。 ‎ ‎（5）有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：‎ 已知298K时， Ksp(CaCO3)=2.80×10—9， Ksp(CaSO4)=4.90×10—5 ，求此温度下该反应的平衡常数K（计算结果保留三位有效数字）。‎ ‎4.（13广东理综T32）银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下的：‎ ‎（注：Al(OH)3、Cu(OH)2 完全分解的温度分别为450℃和80℃ ）‎ ‎（1）电解精练银时，阴极反应式为 ;滤渣A与稀HNO3反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学方程式为 ‎ ‎（2）固体混合物B的组成为 ；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH过量，则因过量引起的反应的离子方程式为 。‎ ‎（3）完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：。‎ ‎（4）若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为 mol CuAlO2，至少需要1.0mol·L-1的Al2(SO4)3溶液 L.‎ ‎(5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾，其基本操作时 、过滤、洗涤和干燥。‎ ‎5.（14广东理综T32）（16分）石墨在材料领域有重要应用，某初级石墨中含SiO2（7.8%）、Al2O3（5.1%）、Fe2O3（3.1%）和MgO（0.5%）等杂质，设计的提纯与综合利用工艺如下：‎ ‎（注：SiCl4的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃）‎ ‎（1）向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是_________________ 。‎ ‎（2）高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，气体I中的碳氧化物主要为________________________ ，由气体II中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为_________________ 。‎ ‎（3）步骤①为：搅拌、________ 、所得溶液IV中的阴离子有_______________ 。‎ ‎（4）由溶液IV生成沉淀V的总反应的离子方程式为___________________ ，100kg初级石墨最多可获得V的质量为___________ kg。‎ ‎（5）石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，‎ 完成图19防腐示意图，并作相应标注。‎ 四、模拟试题精选 ‎1.（2014广州一模32）32.（16分）某地煤矸石经预处理后含SiO2（63%）、Al2O3（25%）、Fe2O3（5%）及少量钙镁的化合物等，一种综合利用工艺设计如下：‎ ‎（1）“酸浸”过程中主要反应的离子方程式为_____________ 、_________________ 。‎ ‎（2）“酸浸”时铝浸出率的影响因素可能有_____________ 、__________ _。（写出两个）‎ ‎（3）物质X的化学式为__________ 。“碱溶”时反应的离子方程式为____________ 。‎ ‎（4）已知Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2，Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4。为了获得产品Al(OH) 3，从煤矸石的盐酸浸取液开始，若只用CaCO3一种试剂，后续操作过程是_ 。‎ ‎（5）以煤矸石为原料还可以开发其他产品，例如在煤矸石的盐酸浸取液除铁后，常温下向AlCl3溶液中不断通入HCl气体，可析出大量AlCl3·6H2O晶体，结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因_____ ‎ ‎ 。‎ ‎2. （2014广州二模32）（16分）碲（Te）为ⅥA族元素，是当今高新技术新材料的主要成分之一。工业上可从电解精炼铜的阳极泥中提取碲。‎ ‎（1）粗铜中含有Cu和少量Zn、Ag、Au、TeO2及其他化合物，电解精炼后，阳极泥中主要含有TeO2、少量金属单质及其他化合物。电解精炼粗铜时，阳极电极反应式为____________ 。‎ ‎（2）TeO2是两性氧化物，微溶于水，可溶于强酸或强碱。从上述阳极泥中提取碲的一种工艺流程如下：‎ ‎①“碱浸”时TeO2发生反应的化学方程式为_______________________________________ 。‎ ‎②“沉碲”时控制溶液的pH为4.5-5.0，生成TeO2沉淀。如果H2SO4过量，溶液酸度过大，将导致碲的沉淀不完全，原因是___________________________ ；防止局部酸度过大的操作方法是___________________________ 。‎ ‎③“酸溶”后，将SO2通入TeCl4溶液中进行“还原”得到碲，该反应的化学方程式是_________ ‎ ‎ 。‎ 参考答案 高考真题1.(10年广东) (1)增大固液接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率（2）石灰石 ‎ ‎（3）Fe2+、Mg2+、Ca2+ （4） (5) Na2SO4 ‎ ‎2. (11年广东)（1）①2Al +Fe2O3=Al 2O3+2Fe ②4Al+3SiO2 3Si+ 2Al 2O3（2）H2、AlCl3；NaCl。(3)Cl2+2OH—=Cl—+ClO—+H2O(4)阳极；阳极：Al-3e-=Al3+、（阴极：4Al2Cl7― +3e- = 7AlCl4―+Al ）(5)铝在空气中易形成一层极薄的致密而坚固的氧化膜，它能阻止氧化深入内部，起到防腐保护作用。‎ ‎3.（12广东）（1）Ca（OH）2 Mg（OH）2（2）氢氧根与镁离子结合，使平衡向右移动，K+变多。（3）K2CO3 H2SO4 （4）①在同一时间K+的浸出浓度大。②反应的速率加快，平衡时溶浸时间短。（5）。K=1.75×104‎ ‎4.（13广东）32、答案：（1）Ag++e—= Ag，2NO+O2=2 NO2（2）CuO和Al(OH)3，Al(OH)3+OH—= AlO—+2H2O（3）4CuO+2Al2O34CuAlO2+O2↑（4）25.0L （5）蒸发浓缩、冷却结晶 ‎5.（14广东）32、答案：(1) 通入N2作保护气，排尽装置中的氧气，以防在高温下与活性炭和石墨反应。(2) CO ， SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O(3) 静置、过滤。Cl-、AlO2-。‎ ‎(4) AlO2- +CH3COOCH2CH3+2H2O CH3COO- + Al(OH)3↓+CH3CH2OH ，‎‎7.8Kg ‎(5) 外加电流阴极保护法。‎ 模拟试题精选 ‎1.（2014广州一模32）（1）Al2O3+6H+===2Al3++3H2O ；Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O （4分每个2分）‎ ‎（2）盐酸的浓度、反应温度、煤矸石颗粒大小、是否充分搅拌、反应时间（任写两个）（4分，每个2分）（3）CO2 ； Al(OH)3 +OH—=AlO2—+2H2O （4分，每个2分）‎ ‎（4）加入CaCO3调节pH到3.2，过滤除去Fe(OH) 3后，再加入CaCO3调节pH到5.4，过滤得到Al(OH) 3 （2分）（5）AlCl3饱和溶液中存在溶解平衡：AlCl3·6H2O(s)Al3+(aq) +3Cl—(aq) +6H2O(l)，通入HCl气体使溶液中c(Cl—)增大，平衡向析出固体方向移动从而析出AlCl3晶体。‎ ‎2. （2014广州二模32）（1）Zn-2e-=Zn2+ Cu-2e-=Cu2+ （共4分，各2分）（2）① TeO2+2NaOH=Na2TeO3+H2O （3分）②TeO2是两性氧化物，H2SO4过量会导致TeO2继续与H2SO4反应导致损失。（3分）缓慢加入H2SO4，并不断搅拌 （3分）③ TeCl4 + 2SO2 + 4H2O=Te + 4HCl + 2H2SO4 （3分）‎