專題8工藝流程圖題

1、 高三化學(xué)自由復(fù)習(xí)專題8化學(xué)工藝流程圖題一、【考點分析】無機化工題實際上是考查考生運用化學(xué)反應(yīng)原理及相關(guān)知識來解決工業(yè)生產(chǎn)中實際問題的能力。解此類型題目的基本步驟是：從題干中獲取有用信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品 分析流程中的每一步驟，從幾個方面了解流程：A反應(yīng)物是什么B發(fā)生了什么反應(yīng)C該反應(yīng)造成了什么后果，對制造產(chǎn)品有什么作用。抓住一個關(guān)鍵點：一切反應(yīng)或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務(wù)。從問題中獲取信息，幫助解題。了解流程后著手答題。對反應(yīng)條件的分析可從以下幾個方面著手：對反應(yīng)速率有何影響？對平衡轉(zhuǎn)化率有何影響？對綜合生產(chǎn)效益有何影響？如原料成本，原料來源是否廣泛、是否可再生，能源成本，對設(shè)備的要求，環(huán)境保護

2、（從綠色化學(xué)方面作答）。二、【工業(yè)流程題中常用的關(guān)鍵詞】原材料：礦樣（明礬石、孔雀石、蛇紋石、大理石、鋰輝石、黃銅礦、錳礦、高嶺土，燒渣），合金（含鐵廢銅），藥片（補血劑），海水（污水）灼燒（煅燒）：原料的預(yù)處理，不易轉(zhuǎn)化的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為容易提取的物質(zhì)： 如海帶中提取碘酸：溶解、去氧化物（膜）、調(diào)節(jié)pH促進水解（沉淀）堿：去油污，去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅，調(diào)節(jié)pH促進水解（沉淀）氧化劑：氧化某物質(zhì)，轉(zhuǎn)化為易于被除去（沉淀）的離子氧化物：調(diào)節(jié)pH促進水解（沉淀）控制pH值：促進某離子水解，使其沉淀，利于過濾分離煮沸：促進水解，聚沉后利于過濾分離；除去溶解在溶液中的氣體，如氧氣趁熱過濾：減少結(jié)晶

3、損失；提高純度 三、【工業(yè)流程常見的操作】（一）原料的預(yù)處理溶解：通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等 灼燒：如從海帶中提取碘煅燒：如煅燒高嶺土 改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解。并使一些雜質(zhì)高溫下氧化、分解研磨：適用于有機物的提取 如蘋果中維生素C的測定等。（二）控制反應(yīng)條件的方法控制溶液的酸堿性使其某些金屬離子形成氫氧化物沉淀pH值的控制。例如：已知下列物質(zhì)開始沉淀和沉淀完全時的pH 如下表所示物質(zhì)開始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8問題：若要除去Mn2溶液中含有的Fe2，應(yīng)該怎樣做？調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點：能與H反應(yīng)，使溶液p

4、H值增大不引入新雜質(zhì)。若要除去Cu2溶液中混有的Fe3，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH值 蒸發(fā)、反應(yīng)時的氣體氛圍加熱的目的：加快反應(yīng)速率或促進平衡向某個方向移動降溫反應(yīng)的目的：防止某物質(zhì)在高溫時會溶解或為使化學(xué)平衡向著題目要求的方向移動趁熱過濾：防止某物質(zhì)降溫時會析出冰水洗滌：洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗（三）物質(zhì)的分離和提純的方法結(jié)晶固體物質(zhì)從溶液中析出的過程（蒸發(fā)溶劑、冷卻熱飽和溶液、濃縮蒸發(fā)）重結(jié)晶是利用固體物質(zhì)均能溶于水，且在水中溶解度差異較大的一種除雜質(zhì)方法。過濾固、液分離 蒸餾液、液分離 分液互不相溶的液體間的

5、分離萃取用一種溶劑將溶質(zhì)從另一種溶劑中提取出來。升華將可直接氣化的固體分離出來。 鹽析加無機鹽使溶質(zhì)的溶解度降低而析出（四）常見名詞浸出：固體加水（酸）溶解得到離子 浸出率：固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少酸浸：在酸溶液中反應(yīng)使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去的溶解過程水洗：通常為除去水溶性雜質(zhì)水浸：與水接觸反應(yīng)或溶解四、【常見文字?jǐn)⑹鎏茁贰?洗滌沉淀：往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作23次。2從溶液中得到晶體：蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶過濾（洗滌）。注意：在寫某一步驟是為了除雜是，應(yīng)該注明“是為了除去XX雜質(zhì)”，只寫“除雜”等一類萬金油式的回答是不給分的。看清楚

6、是寫化學(xué)反應(yīng)方程式還是離子方程式，注意配平。五、【難點解析】要解好這類題，最重要的是要克服畏懼心理，認(rèn)真審題，找到該實驗的目的。一般來說，流程題只有兩個目的：一是從混合物中分離、提純某一物質(zhì)；另一目的就是利用某些物質(zhì)制備另一物質(zhì)。一、對于實驗?zāi)康臑橐坏念}目，其實就是對混合物的除雜、分離、提純。當(dāng)遇到這一類題時，要求學(xué)生一定要認(rèn)真在題目中找出要得到的主要物質(zhì)是什么，混有的雜質(zhì)有哪些，認(rèn)真分析當(dāng)加入某一試劑后，能與什么物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成了什么產(chǎn)物，要用什么樣的方法才能將雜質(zhì)除去。只有這樣才能明白每一步所加試劑或操作的目的。這里特別提一提蒸發(fā)與結(jié)晶 。蒸發(fā)與結(jié)晶方法都可以將溶液中的溶質(zhì)以固體形式析出

7、，具體采用何種方法，主要取決于溶質(zhì)的溶解度。有的物質(zhì)它的溶解度隨溫度的升高變化比較大，如NH4NO3、KNO3等物質(zhì)，在蒸發(fā)過程中比較難析出來，所以要用冷卻法使它結(jié)晶。而有的物質(zhì)它的溶解度隨溫度的升高變化比較小，如NaCl、KCl等，有少數(shù)物質(zhì)的溶解度隨溫度的升高而減小，如Ca(OH)2要使它們析出較多固體溶質(zhì)時，則要用蒸發(fā)濃縮的方法。例如NaCl 和KNO3 混合溶液，如果將混合溶液蒸發(fā)一段時間，析出的固體主要是NaCl ，母液中是KNO3 和少量NaCl 。如果將混合溶液加熱后再降溫，則析出的固體主要是KNO3 ，母液中是NaCl 和少量KNO3。如果是除雜，雜質(zhì)所含的量比較少，一般是讓主

8、要物質(zhì)析出來。如KNO3溶液中含少量NaCl，常用升溫冷卻結(jié)晶法，再經(jīng)過過濾、洗滌、烘干（不同的物質(zhì)在烘干時采取的方法不同），就可得到 KNO3固體了。如果NaCl溶液中含少量 KNO3，則用蒸發(fā)濃縮結(jié)晶法，這種方法一般要經(jīng)過趁熱過濾才能得到主要物質(zhì)，主要原因是如果溫度下降，雜質(zhì)也會以晶體的形式析出來。例1：碳酸鈉是造紙、玻璃、紡織、制革等行業(yè)的重要原料。工業(yè)碳酸鈉（純度約98）中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl和SO42等雜質(zhì)，提純工藝路線如下：已知碳酸鈉的溶解度(S）隨溫度變化的曲線如右上圖圖所示：回答下列問題：（1）濾渣的主要成分為_。（2）“趁熱過濾”的原因是_。（3）若在實驗室

9、進行“趁熱過濾”，可采取的措施是_（寫出1種）。（4）若“母液”循環(huán)使用，可能出現(xiàn)的問題及其原因是_。（5）已知：Na2CO3·10H2O(s)Na2CO3(s)+10H2O(g) H1 +532.36 kJ·mol1Na2CO3·10H2O(s)Na2CO3·H2O(s)+9H2O(g) H2 +473.63 kJ·mol1寫出Na2CO3·H2O脫水反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_。分析：從題目中可知，該題中的實驗?zāi)康氖菑墓I(yè)碳酸鈉中提純出碳酸鈉，工業(yè)碳酸鈉中含有的雜質(zhì)有Mg2+，F(xiàn)e3+，Ca2+，Cl和SO42等，所以該流程的目的就是把這

10、些雜質(zhì)除去并得到純凈的碳酸鈉固體。流程圖中加水是使可溶物質(zhì)溶于水，少量的Ca2+與CO32生成沉淀CaCO3。加入過量的NaOH溶液，很顯然是將Mg2+、Fe3+轉(zhuǎn)化成Mg(OH)2、Fe(OH)3沉淀，再通過過濾的方法除去。但這一步驟對Cl和SO42是沒什么影響的。所以流程圖中出現(xiàn)了一個蒸發(fā)濃縮結(jié)晶和趁熱過濾的操作，這肯定是為了使一個隨溫度升高溶解度變化不大或減小的物質(zhì)析出來，通過讀圖可得出Na2CO3·H2O符合這一條件，這樣可以通過趁熱過濾除去Cl、SO42和一些沉淀不完全的離子。由于Na2CO3·10H2O的溶解度隨溫度的升高變化非常大，如果降溫，一定會析出來而影響

11、主要產(chǎn)物，所以要趁熱過濾。答案：（1）濾渣的主要成分為Mg(OH)2、Fe(OH)3、CaCO3。 （2） 使析出的晶體為Na2CO3·H2O，防止因溫度過低而析出Na2CO3·10H2O晶體，令后續(xù)的加熱脫水耗時長。 （3）用已預(yù)熱的布氏漏斗趁熱抽濾。 （4）溶解時有大量沉淀生成，使Na2CO3損耗且產(chǎn)物Na2CO3混有雜質(zhì)；原因：“母液”中，含有的離子有Ca2+，Na+，Cl，SO42，OH，CO32，當(dāng)多次循環(huán)后，使用離子濃度不斷增大，溶解時會生成CaSO4，Ca(OH)2，CaCO3等沉淀。 （5） Na2CO3·H2O(s) Na2CO3(s) + H2

12、O(g) H +58.3kJ/mol二、對于目的為制備某一物質(zhì)的流程題，要求學(xué)生注意以下幾個方面：1、明確題目目的是制什么物質(zhì)，從題干或問題中獲取有用信息，了解產(chǎn)品的性質(zhì)。只有知道了實驗?zāi)康?，才能非常清楚的知道整個流程的意義所在，題目中的信息往往是制備該物質(zhì)的關(guān)鍵所在。而產(chǎn)物如果具有某些特殊性質(zhì)（由題目信息獲得或根據(jù)所學(xué)知識判斷），則要采取必要的措施來避免在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生其它雜質(zhì)。一般來說主要有如下幾種情況：（1）如果在制備過程中出現(xiàn)一些受熱易分解的物質(zhì)或產(chǎn)物，則要注意對溫度的控制。如：侯德榜制堿中的NaHCO3；還有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3（濃）等物質(zhì)

13、。（2）如果產(chǎn)物是一種會水解的鹽，且水解產(chǎn)物中有揮發(fā)性的酸產(chǎn)生時，則要加相對應(yīng)的酸來防止水解。如：制備FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu(NO3)2等物質(zhì)時，要蒸干其溶液得到固體溶質(zhì)時，都要加相應(yīng)的酸或在酸性氣流中干燥來防止它水解，否則得到的產(chǎn)物分別是Fe2O3 、Al2O3 、MgO、CuO；而像Al2 (SO4 )3 、NaAlO2 、Na2CO3等鹽溶液，雖然也發(fā)生水解，但產(chǎn)物中Al (OH) 3 、H2SO4 、NaHCO3 、NaOH 都不是揮發(fā)性物質(zhì)，在蒸發(fā)時，抑制了鹽的水解，最后得到的還是溶質(zhì)本身。（3）如果產(chǎn)物是一種強的氧化劑或強的還原劑，則要防止它們發(fā)生氧化還原的物質(zhì)，

14、如：含F(xiàn)e2+、SO32等離子的物質(zhì)，則要防止與氧化性強的物質(zhì)接觸。（4）如果產(chǎn)物是一種易吸收空氣中的CO2或水（潮解或發(fā)生反應(yīng)）而變質(zhì)的物質(zhì)（如NaOH固體等物質(zhì)），則要注意防止在制備過程中對CO2或水的除去，也要防止空氣中的CO2或水進入裝置中。（5）如果題目中出現(xiàn)了包括產(chǎn)物在內(nèi)的各種物質(zhì)的溶解度信息，則要注意對比它們的溶解度隨溫度升高而改變的情況，根據(jù)它們的不同變化，找出合適的分離方法。2、尋找在制備過程中所需的原料，寫出主要的化學(xué)反應(yīng)方程式或制備原理，從中了解流程圖。從近幾年的高考題目中會發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)題目都會給出制備物質(zhì)時所需的原料，但一般會涉及到物質(zhì)的分離、提純的操作。所以在明確了實

15、驗?zāi)康闹螅賹懗鲋饕姆磻?yīng)方程式，觀察有沒有副產(chǎn)品，如果有，剩余的步驟就是分離提純了。例2：工業(yè)制備高錳酸鉀是錳的重要化合物和常用的氧化劑。工業(yè)上用軟錳礦制備高錳酸鉀的一種工藝流程如上圖。（1）KMnO4稀溶液是一種常用的消毒劑。其消毒原理與下列物質(zhì)相同的是_（填代號）。a、84消毒液（NaClO溶液） b、雙氧水 c、二氧化硫 d、75%酒精（2）高錳酸鉀保存在棕色試劑瓶，下列試劑保存不需要棕色試劑瓶的是_（填代號）。a、濃硝酸 b、硝酸銀 c、氯水 d、燒堿（3）上述流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有_、_ （寫化學(xué)式）。（4）若不考慮物質(zhì)循環(huán)與制備過程中的損失，則1 mol MnO2可制得 m

16、ol KMnO4。（5）該生產(chǎn)中需要純凈的CO2氣體。若實驗室要制備純凈的CO2，所需試劑最好選擇（選填代號） 。 a、石灰石 b、稀HCl c、稀H2SO4 d、純堿 （6）操作的名稱是_；操作根據(jù)KMnO4和K2CO3兩物質(zhì)在_ （填性質(zhì)）上的差異，采用_ （填操作步驟）、趁熱過濾得到KMnO4粗晶體。解析：MnO2與KOH混合并在空氣中共熔，便可制得墨綠色的錳酸鉀熔體：2MnO2 + 4KOH + O2 2K2MnO4 + 2H2O 錳酸鉀在酸性或中性的環(huán)境下，MnO42會發(fā)生反應(yīng)，生成MnO4和MnO2 ：3K2MnO4+2CO22KMnO4+MnO2+2K2CO3；過濾除去不溶于水的

17、MnO2，利用溶解度的不同，采取濃縮結(jié)晶的方法使KMnO4從溶液中析出而分離出來。答案：（1）ab （2）d （3）MnO2； KOH （4）23 （5）cd（6）過濾；溶解度，濃縮結(jié)晶。3、注意外界條件對工藝流程的影響在很多流程圖的題目中，我們經(jīng)常會看到壓強、溫度等外界條件的出現(xiàn)，不同的工藝對物質(zhì)反應(yīng)的溫度或壓強有不同的要求，它所起的作用也不一樣，但卻都是能否達到實驗?zāi)康牡年P(guān)鍵所在，也是命題專家們經(jīng)常要考察學(xué)生的地方。對外界條件的分析主要可從以下兩個方面著手：（1）對反應(yīng)速率有何影響？（2）對平衡轉(zhuǎn)化率有何影響？這里主要說一說溫度的影響，歸納總結(jié)之后，主要有以下幾個方面的形式來考察學(xué)生：趁熱

18、過濾（或冰水洗滌）的目的：防止某物質(zhì)降溫時會析出（或升溫時會溶解）而帶入新的雜質(zhì)；冰水中反應(yīng)或降溫反應(yīng)的目的：防止某物質(zhì)在高溫時會溶解或為使化學(xué)平衡向著題目要求的方向移動；反應(yīng)中采取加熱措施的作用：一般是為了加快反應(yīng)速率或加速某固體的溶解；如果題目中要求溫度控制在具體的一個溫度范圍內(nèi)（可用水浴或油浴來控制）：一般有以下幾個目的：a、防止某種物質(zhì)溫度過高時會分解或揮發(fā)，也可能是為了使某物質(zhì)達到沸點揮發(fā)出來，具體問題要具體分析。如侯德榜制堿中，將CO2通入NaCl的氨溶液中，保持溶液的溫度為（30+2），可得NaHCO3晶體，溫度控制在這個范圍，目的就是防止NaHCO3分解。而在Br2的制取過程中

19、，出溴口的溫度控制在8090，目的就是要使Br2揮發(fā)出來而又減少水蒸氣混入Br2中。b、使催化劑的活性達到最好：如工業(yè)合成氨或工業(yè)SO2氧化為SO3時，選擇的溫度是500左右，原因之一就是使催化劑的活性達到最高。c、防止副反應(yīng)的發(fā)生：如乙醇的消去反應(yīng)溫度要控制在170，原因是就是在140時會有乙醚產(chǎn)生。d、對于一些工藝來說，降溫或減壓可以減少能源成本，降低對設(shè)備的要求，達到綠色化學(xué)的要求。以上有關(guān)溫度的總結(jié)只能說是有這種可能來考，具體問題要具體分析例3：實驗室以氯化鉀和硝酸鈉為原料制備硝酸鉀的實驗流程如下：硝酸鉀等四種物質(zhì)的溶解度隨溫度變化如右圖所示?；卮鹣铝袉栴}：（1）為了加速固體溶解，可采

20、取的措施是： 。（2）實驗室進行蒸發(fā)濃縮操作時，將蒸發(fā)皿置于鐵圈上，用酒精燈加熱。取用蒸發(fā)皿應(yīng)使用_（填儀器的名稱），為了防止液滴飛濺，進行的操作是_ 。（3）“趁熱過濾”操作中，濾渣的主要成分是（填化學(xué)式） （4）“趁熱過濾”后，有時先往濾液中加入少量水，加熱至沸，然后再“冷卻結(jié)晶”，目的是_。（5）制得的KNO3產(chǎn)品中常含NaCl，進一步提純的方法是_ 。解析：該題可以說得上是流程題中的經(jīng)典題目，它很好的考察了物質(zhì)的分離與提純中的一些基本操作，也考察了不同性質(zhì)的物質(zhì)在分離提純時所采取的不同方法，特別是考察了溫度這一外界因素在制備產(chǎn)品時所起的關(guān)鍵作用，通過前面的分析，我們很快可以得出正確的答

21、案：（1）攪拌、加熱；（2）用玻璃棒不斷攪拌濾液 坩堝鉗；（3）NaCl；（4）稀釋溶液，防止降溫過程中NaCl析出，提高產(chǎn)品的純度；（5）重結(jié)晶工藝流程題由于它考察的知識點多，也非常靈活，對學(xué)生的審題能力、分析問題、解決問題、文字表達等方面的能力都要求非常高，所以學(xué)生得分往往不高，但只要大家在平時在做這一類題目時善于歸納、總結(jié)，認(rèn)真審題，善于從題目或問題中獲取信息來幫助自己解題，同時在平時的學(xué)習(xí)中要熟記一些基本的實驗操作，如沉淀的洗滌、沉淀是否完全的檢驗方法、從溶液得到晶體的方法、常見離子的檢驗方法等，文字表達時一定要做到規(guī)范，相信可以突破這個難關(guān)。保溫練習(xí)1【2016年高考北京卷】（12分

22、）以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4為原料，制備高純PbO，實現(xiàn)鉛的再生利用。其工作流程如下：（1）過程中，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反應(yīng)生成PbSO4的化學(xué)方程式是_。（2）過程中，F(xiàn)e2+催化過程可表示為：i：2Fe2+ PbO2+4H+SO422Fe3+PbSO4+2H2O ii: 寫出ii的離子方程式：_。下列實驗方案可證實上述催化過程。將實驗方案補充完整。a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液幾乎無色，再加入少量PbO2，溶液變紅。b._。（3）PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO（s）+NaOH（aq）Na

23、HPbO2（aq），其溶解度曲線如圖所示。過程的目的是脫硫。濾液1經(jīng)處理后可在過程中重復(fù)使用，其目的是_(選填序號)。A減少PbO的損失，提高產(chǎn)品的產(chǎn)率 B重復(fù)利用氫氧化鈉，提高原料的利用率C增加Na2SO4濃度，提高脫硫效率過濾的目的是提純，綜合上述溶解度曲線，簡述過程的操作_。2【2016年高考江蘇卷】以電石渣主要成分為Ca(OH)2和CaCO3為原料制備KClO3的流程如下：（1）氯化過程控制電石渣過量，在75左右進行。氯化時存在Cl2與Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反應(yīng)，Ca(ClO)2進一步轉(zhuǎn)化為Ca(ClO3)2，少量Ca(ClO)2分解為CaCl2和O2。生成Ca(Cl

24、O)2的化學(xué)方程式為 。提高Cl2轉(zhuǎn)化為Ca(ClO3)2的轉(zhuǎn)化率的可行措施有 （填序號）。A適當(dāng)減緩?fù)ㄈ隒l2速率 B充分?jǐn)嚢铦{料 C加水使Ca(OH)2完全溶解（2）氯化過程中Cl2轉(zhuǎn)化為Ca(ClO3)2的總反應(yīng)方程式為6Ca(OH)2+6Cl2Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O氯化完成后過濾。濾渣的主要成分為 （填化學(xué)式）。濾液中Ca(ClO3)2與CaCl2的物質(zhì)的量之比nCa(ClO3)2 nCaCl2 15（填“”、“”或“”）。（3）向濾液中加入稍過量KCl固體可將Ca(ClO3)2轉(zhuǎn)化為KClO3，若溶液中KClO3的含量為100gL-1，從該溶液中盡可能多地析出KClO3固體的方法是 。3【2016年高考新課標(biāo)卷】（14分）以硅藻土為載體的五氧化二釩（V2O5）是接觸法生成硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為：物質(zhì)V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%2.22.92.83.12228606512<1以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：回答下列問題：（1）“酸浸”時V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+，反應(yīng)的離子方程式為_，同時V