化學(xué)工藝流程圖分析課件

課本重要的化學(xué)工業(yè)侯氏制堿法、海水中提取鎂,溴,碘等、鋁土礦中提取鋁、金屬的冶煉、硫酸工業(yè)、硝酸工業(yè)、合成氨工業(yè)、硅酸鹽工業(yè)、氯堿工業(yè)、石油化工、煤的綜合利用。27、(14分)KMnO4是一種常用的強(qiáng)氧化劑，工業(yè)上可以以軟錳礦(主要成分Mn02)為原料，通過液相法生產(chǎn)。即在堿性條件下用氧氣氧化MnO2得到K2MnO4，分離后得到K2MnO4，再用鉑板作陽極，鐵作陰極電解K2MnO4溶液得到KMnO4，簡(jiǎn)略生產(chǎn)過程如下所示：例題剖析回答下列問題：(1)寫出反應(yīng)器中反應(yīng)的方程式

(2)生產(chǎn)過程中最好使用含MnO280％以上的富礦，因?yàn)镸nO2含量最低的貧礦中Al的氧化物含量較高，會(huì)導(dǎo)致KOH消耗量偏高，用離子方程式表示KOH消耗偏高的原因

。(3)寫出電解槽中陰極和陽極的電極反應(yīng)方程式陰極：

；陽極：

。在電解法中循環(huán)I、II中利用的共同物質(zhì)是

。(4)在傳統(tǒng)工藝中，得到K2MnO4后，向其中通入CO2制備KMnO4，配平方程式：

K2MnO4+

CO2=

KMnO4+

MnO2+

K2CO3

將所得KMnO4配成0.1mol·L-1KMnO4溶液，滴定20.00mL未知濃度的FeCl2溶液，消耗KMnO4溶液30.00mL，則FeCl2溶液的濃度為

mol／L?？荚囌f明

化學(xué)科命題注重測(cè)量自主學(xué)習(xí)能力，重視理論聯(lián)系實(shí)際，關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的科學(xué)技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

化學(xué)反應(yīng)原理：學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)的基本原理，認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化的基本規(guī)律，了解化學(xué)反應(yīng)原理在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的作用。課程標(biāo)準(zhǔn)

(2010福建、24、14分)硫酸鋅可作為食品鋅強(qiáng)化劑的原料。工業(yè)上常用菱鋅礦生產(chǎn)硫酸鋅，菱鋅礦的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3

、FeCO3MgO、CaO等，生產(chǎn)工藝流程示意如下：

真題賞析（1）將菱鋅礦研磨成粉的目的是_____。（2）完成“氧化除鐵”步驟中反應(yīng)的離子方程式：□Fe(OH)2+□____+□_____=□Fe(OH)3+□CI—（3）針鐵礦（Goethite）是以德國詩人歌德（Goethe）名字命名的，組成元素是Fe、O和H，化學(xué)式量為89，化學(xué)式是_______。（4）根據(jù)下表數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)“濾液2”的pH時(shí)，理論上可選用的最大區(qū)間為______。

Mg(OH)2Zn(OH)2MgCO3CaCO3開始沉淀的pH10.46.4——

沉淀完全的pH12.48.0——開始溶解的pH—10.5——Ksp5.6×10-12—6.8×10-62.8×10-9

（5）工業(yè)上從“濾液3”制取MgO過程中，合適的反應(yīng)物是______（選填序號(hào)）。

a.大理石粉b.石灰乳c.純堿溶液d.燒堿溶液（6）“濾液4”之后的操作依次為____、____、過濾，洗滌，干燥。（7）分析圖中數(shù)據(jù)，菱鋅礦粉中ZnCO3

的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于_____。工業(yè)流程的主要框架原料無機(jī)礦物核心化學(xué)反應(yīng)所需產(chǎn)品原料預(yù)處理除雜、凈化反應(yīng)條件的控制產(chǎn)品的分離提純?cè)系难h(huán)利用排放物的無害化處理規(guī)律：“主線主產(chǎn)品，分支副產(chǎn)品，回頭為循環(huán)?！弊x題審題1.此流程的目的是什么？2.流程中有哪些步驟？各步的作用是什么？3.流程中涉及哪些知識(shí)點(diǎn)？4.用規(guī)范的語言把你獲取的信息轉(zhuǎn)化為答案。

多晶硅（硅單質(zhì)的一種）被稱為“微電子大廈的基石”，制備中副產(chǎn)物以SiCl4為主，它對(duì)環(huán)境污染很大，能遇水強(qiáng)烈水解，放出大量的熱。研究人員利用SiCl4水解生成的鹽酸和鋇礦粉（主要成份為BaCO3，且含有鈣、鐵、鎂等離子）制備BaCl2·2H2O，工藝流程如下。已知常溫下Fe3+、Mg2+完全沉淀的pH分別是：3.4、12.4。課堂鞏固（1）SiCl4水解控制在40℃以下的原因是

。已知：SiCl4(s)+H2(g)=SiHCl3(s)+HCl(g)ΔH1=47kJ/molSiHCl3(s)+H2(g)=Si(s)+3HCl(g)ΔH2=189kJ/mol則由SiCl4制備硅的熱化學(xué)方程式為

。（2）加鋇礦粉時(shí)生成BaCl2的離子反應(yīng)方程式是

。（3）加20%NaOH調(diào)節(jié)pH=12.5，得到濾渣A的主要成分是

，控制溫度70℃的目的是

。（4）BaCl2濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾，再經(jīng)真空干燥后得到BaCl2·2H2O。實(shí)驗(yàn)室中蒸發(fā)濃縮用到的含硅酸鹽的儀器有

種。（5）為體現(xiàn)該工藝的綠色化學(xué)思想，該工藝中能循環(huán)利用的物質(zhì)是

。1.工業(yè)流程圖小結(jié)取材內(nèi)容：工業(yè)上物質(zhì)的制備或提純工業(yè)廢棄物的回收與處理表示2.解題策略知識(shí)儲(chǔ)備：化學(xué)反應(yīng)（離子、氧化還原）、電化學(xué)、化學(xué)平衡（水解、電離、沉淀溶解）等基本原理實(shí)驗(yàn)基本操作信息處理：控制反應(yīng)條件（pH控制法、氣體氛圍等）其他信息（兩性、絡(luò)合等）工業(yè)特點(diǎn)解決化工流程題的方法看圖要有高度——明確整個(gè)流程及每一部分的目的。讀圖要有深度——仔細(xì)分析每步發(fā)生的反應(yīng)及得到的產(chǎn)物。思考要有方向——在基礎(chǔ)理論框架下結(jié)合實(shí)際問題進(jìn)行思考。答題要有模式和要點(diǎn)——注意提升表達(dá)能力。5．（17分）重鉻酸鈉（Na2Cr2O7）廣泛用于合成顏料、媒染劑等。以鉻鐵礦（主要成分為Cr2O3，還含有FeO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì)）為原料制取重鉻酸鈉的流程圖如下：請(qǐng)回答下列問題：⑴若Ⅰ中只用一種試劑調(diào)節(jié)溶液的pH，應(yīng)選用

（填序號(hào)）。A.稀硫酸B.氧化鈉固體C.氫氧化鉀溶液⑵Ⅱ中，Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7的離子反應(yīng)如下：2CrO42-（黃色）+2H+Cr2O72-（橙紅色）+H2O①該反應(yīng)

氧化還原反應(yīng)（填“是”或“不是”），反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

。課堂鞏固②若往Na2Cr2O7溶液（橙紅色）中加入足量NaOH固體，溶液

（填序號(hào)）。A.變黃色B.顏色不變C.橙紅色變深③已知：25℃時(shí)，Ag2CrO4的Ksp=1.12×10-12，Ag2Cr2O7的Ksp=2×10-7。25℃時(shí)，往Na2Cr2O7溶液中加入AgNO3溶液，最終只生成一種磚紅色沉淀，該沉淀的化學(xué)式是

。⑶鉻是人體必需的微量元素之一，+3價(jià)Cr能參加正常的糖代謝過程，但+6價(jià)Cr對(duì)人體卻十分有害，是致癌物質(zhì)。工業(yè)上排放的含鉻廢水中+6價(jià)Cr的含量不能大于0.5mol·L-1，為了達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)上處理含有Cr2O72-的酸性廢水采用下面的處理方法：常用FeSO4將其還原為Cr3+離子，再用沉淀法進(jìn)行分離。已知：

c(OH-)≤10-6mol·L-1

c(OH-)≥10-4mol·L-1

Cr3+Cr（OH）3CrO2-①FeSO4還原Cr2O72-的離子方程式為

。②Cr2(SO4)3溶液中加入過量NaOH濃溶液，反應(yīng)的離子方程式為

。③沉淀法分離廢水中的Cr3+離子，pH應(yīng)控制在

范圍內(nèi)。3．（8分）以天然鹽湖資源中分離出來的芒硝、硫酸工業(yè)廢氣二氧化硫及焦炭等為原料，生產(chǎn)大蘇打和摩爾鹽，其原料的綜合利用率較高。其主要流程如下：

試回答下列問題：（1）已知反應(yīng)Ⅰ中發(fā)生的主要反應(yīng)為：Na2SO4(s)+4C(s)=Na2S(s)+4CO（g）△H=+569.99kJ/mol，欲使該反應(yīng)發(fā)生并維持該反應(yīng)進(jìn)行的條件是

。（a）常溫 （b）常溫，并通入少量CO2

（c）高溫，并通入適量的O2（2）配平反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式：□Na2S+□Na2CO3+□SO2=□Na2S2O3+□CO2

（3）反應(yīng)Ⅲ溫度需控制在35～40℃的較低溫度，其主要原因是

。（4）在摩爾鹽溶液中加入一種物質(zhì)的溶液可使NH4+、Fe2+、SO42-都大量減少，該物質(zhì)是

。（5）反應(yīng)Ⅳ中兩種鹽溶液混合時(shí)，需加入適量的H2SO4，將溶液pH調(diào)到1，用離子方程式說明原因：

。祝學(xué)習(xí)進(jìn)步！真題賞析（2010安徽理綜27.）鋰離子電池的廣泛應(yīng)用使回收利用鋰貨源成為重要課題：某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)廢舊鋰離子電池正極材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在鋁箔上）進(jìn)行資源回收研究，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下：（4）若廢舊鋰離子電池正極材料含LiMn2O4的質(zhì)量為18.1g,第③步反應(yīng)中加入20.0mL3.0mol·L-1的H2SO4溶液。假定正極材料中的鋰經(jīng)反應(yīng)③和④完全為Li2CO3,則至少有

Na2CO3參加了反應(yīng)。（1）第②步反應(yīng)得到的沉淀X的化學(xué)式為

。（2）第③步反應(yīng)的離子方程式是

。（3）第④步反應(yīng)后，過濾Li2CO3所需的玻璃儀器有

。若過濾時(shí)發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁，從實(shí)驗(yàn)操作的角度給出兩種可能的原因：

、

。例題剖析

某礦樣含有大量的CuS、少量鐵的氧化物及少量其它不溶于酸的雜質(zhì)。某化學(xué)課外小組設(shè)計(jì)以下流程，以該礦樣為原料生產(chǎn)CuCl2·2H2O晶體。

已知：在20℃時(shí)，氯化銅的溶解度是73g；常溫下，金屬離子開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH見下表。

金屬離子開始形成氫氧化物沉淀的pH完全形成氫氧化物沉淀的pHFe2+7.09.0Fe3+2.3