化學(xué)流程圖專題

化學(xué)流程圖專題化工題是以某個(gè)具體的工業(yè)生產(chǎn)為背景,以化學(xué)基本理論為主線,結(jié)合化學(xué)實(shí)踐!環(huán)境保護(hù)!化學(xué)計(jì)算等考查同學(xué)們應(yīng)用所學(xué)知識探究解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力,對綜合能力要求很高"化工題的特點(diǎn)表現(xiàn)為:題目多以流程圖的形式出現(xiàn);題目所涉與的情景新穎;在題目中還時(shí)常出現(xiàn)一些化工術(shù)語(酸浸!水洗!水熱處理表面處理等)；題目實(shí)際考查的是應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)原理、化學(xué)平衡原理、離子平衡理論!晶體結(jié)構(gòu)知識!物質(zhì)制備和分離(提純)知識、綠色化學(xué)觀點(diǎn)、安全生產(chǎn)思想與從經(jīng)濟(jì)的視角分析、評價(jià)、探究實(shí)際生產(chǎn)中各種問題的能力。下面通過例題來分析解答化工題的一般思路和主要策略?！纠?】將磷肥生產(chǎn)中形成的副產(chǎn)物石膏（4·2H2O）轉(zhuǎn)化為硫酸鉀肥料和氯化鈣水合物儲熱材料,無論從經(jīng)濟(jì)效益、資源綜合利用還是從環(huán)境保護(hù)角度看都具有重要意義。以下是石膏轉(zhuǎn)化為硫酸鉀和氯化鈣的工藝流程示意圖。（1）本工藝中所用的原料除4·2H2O、外,還需要等原料（2）寫出石膏懸濁液中加入碳酸銨溶液后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:（3）過濾Ⅰ操作所得固體中,除3外還含有（填化學(xué)式）等物質(zhì),該固體可用作生產(chǎn)水泥的原料。（4）過濾Ⅰ操作所得濾液是(4)24溶液。檢驗(yàn)濾液中含有32－的方法是:（5）已知不同溫度下K24在100g水中達(dá)到飽和時(shí)溶解的量如下表:溫度（℃）02060K24溶解的量(g)7。411。118。260℃時(shí)K24的飽和溶液591g冷卻到0℃,可析出K24晶體g（6）氯化鈣結(jié)晶水合物（2·6H2O）是目前常用的無機(jī)儲熱材料,選擇的依據(jù)是a熔點(diǎn)較低（29℃熔化）b能導(dǎo)電c能制冷d無毒（7）上述工藝流程中體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的是:?！窘馕觥看祟}是一道以工業(yè)生產(chǎn)為背景的實(shí)驗(yàn)題,考查了實(shí)驗(yàn)基本操作、離子檢驗(yàn)、溶解度計(jì)算等。從生產(chǎn)流程圖可以看出,所需原料除4·2H2O、外,還需要氨氣、石灰石和水。硫酸鈣是微溶的,碳酸鈣是難溶的,因此石膏懸濁液中加入碳酸銨溶液后生成了碳酸鈣和硫酸銨,生成的碳酸鈣中混有石膏。碳酸根的檢驗(yàn)可用酸化的方法,若產(chǎn)生氣泡說明慮液中含有碳酸根。硫酸鉀飽和溶液在結(jié)晶過程中溶劑的量不變,查表可知不同溫度下的溶解度,先求出591飽和液中含有的水是500g,在0℃可溶解硫酸鉀37g,所以析出晶體54g。作為儲熱材料,要求能在室溫左右的溫度下工作,且對人體無害,故選；綠色化學(xué)要求整個(gè)生產(chǎn)過程中不排放污染物,原子利用率高,因此生產(chǎn)流程中碳酸鈣用于制水泥原料、硫酸鈣和氯化鉀轉(zhuǎn)化為硫酸鉀和氯化鈣、氨在工藝中循環(huán)使用?！敬鸢浮浚?）33H2O（2）4＋32－→3↓＋42－（3）4

（4）濾液中滴加鹽酸產(chǎn)生氣泡（5）54g（6）ad

（7）碳酸鈣用于制水泥原料、硫酸鈣和氯化鉀轉(zhuǎn)化為硫酸鉀和氯化鈣、氨在工藝中循環(huán)使用等（原子利用率高,沒有有害物質(zhì)排放到環(huán)境中）【例2】重鉻酸鈉(22O7·2H2O)俗稱紅礬鈉,在工業(yè)方面有廣泛用途。我國目前主要是以鉻鐵礦（主要成份為·2O3,還含有2O3.、2等雜質(zhì)）為主要原料進(jìn)行生產(chǎn),其主要工藝流程如下：①中涉與的主要反應(yīng)有:主反應(yīng):4·2O3＋823＋7O2

824＋22O3＋82副反應(yīng):2＋2323＋2↑、2O3＋2322＋2↑部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的:沉淀物()3()3()2()3完全沉淀時(shí)溶液4。73。711。25。6試回答下列問題:⑴“①”中反應(yīng)是在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行,反應(yīng)時(shí)需不斷攪拌,其作用是▲。兩個(gè)副反應(yīng)均為吸熱反應(yīng),但在高溫下均能自發(fā)進(jìn)行,其原因是▲。⑵“③”中調(diào)節(jié)至4.7,目的是▲。⑶“⑤”中加硫酸酸化的目的是使42－轉(zhuǎn)化為2O72－,請寫出該平衡轉(zhuǎn)化的離子方程式:▲。⑷“⑦”中采用冷卻結(jié)晶的方法析出紅礬鈉,依據(jù)是▲?！窘馕觥恳约t礬鈉的工業(yè)制備為背景考察化學(xué)原理部分的知識,過程中考察了條件的控制、化學(xué)反應(yīng)方向的判斷、溶度積常數(shù)的表達(dá)式和控制的應(yīng)用。攪拌的目的是增大反應(yīng)物的接觸機(jī)會(huì),從而加快反應(yīng)速率。由于這兩個(gè)副反應(yīng)是在高溫下才自發(fā)進(jìn)行,所以必然是一個(gè)△S>0的反應(yīng)。③溶液中存在的主要陰離子有42－、2—、32—,調(diào)至4.7,是為了除去其中的2—、32—。硫酸鈉的溶解度隨溫度的升高,先增大后減小,這一點(diǎn)較特殊,設(shè)問較困難。若給出其溶解度曲線,則可以幫助理解最后兩步工藝?！敬鸢浮竣攀狗磻?yīng)物接觸更充分,加快反應(yīng)速率△S＞0⑵除去溶液中的2—、32—⑶242－＋22O72－＋H2O⑷紅礬鈉的溶解度隨溫度的降低而減小【例3】工業(yè)制備高錳酸鉀是錳的重要化合物和常用的氧化劑。以下是工業(yè)上用軟錳礦制備高錳酸鉀的一種工藝流程。粉碎粉碎2熔融4K232H2OK242操作Ⅰ4K23操作Ⅱ母液4粗晶體干燥4晶體石灰苛化空氣①4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（溶液）b.雙氧水c.苯酚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12可制得4。⑤該生產(chǎn)中需要純凈的2氣體。若實(shí)驗(yàn)室要制備純凈的2，所需試劑最好選擇（選填代號）。a.石灰石b.稀c.稀H24d.純堿所需氣體發(fā)生裝置是（選填代號）。⑥操作Ⅰ的名稱是；操作Ⅱ根據(jù)4和K23兩物質(zhì)在（填性質(zhì)）上的差異,采用（填操作步驟）、趁熱過濾得到4粗晶體?！窘馕觥扛咤i酸鉀又名灰錳氧,是+7價(jià)錳最重要的化合物,也是最重要和最常用的氧化劑之一。本題以液相氧化法制備高錳酸鉀為背景,著重考察了基本化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識,本題可很好地鞏固試劑保存、分離提純操作、有關(guān)氣體制取實(shí)驗(yàn)原理和裝置知識等。(1)高錳酸鉀的消毒機(jī)理主要是靠其氧化性氧化微生物而殺滅微生物,它通過氧化細(xì)菌體內(nèi)的活性基團(tuán)而發(fā)揮作用,類似84消毒液（溶液）、雙氧水,而苯酚、酒精消毒機(jī)理主要是使蛋白質(zhì)75%凝固。(2)試劑保存方法源于試劑的性質(zhì),見光易分解的物質(zhì)通常保存在棕色試劑瓶中。濃硝酸、硝酸銀、氯水等試劑都是中學(xué)階段常用試劑,都保存在棕色試劑瓶中。(3從流程圖中不難發(fā)現(xiàn),由于K24在酸性條件下易歧化為2和4,所以2可以部分循環(huán)；母液成分主要是K23,通過加入石灰,產(chǎn)生也可以循環(huán)利用。(4)本小題考察學(xué)生對制備原理的理解。一種方法是寫出各步反應(yīng)，通過物質(zhì)的量的關(guān)系得出；另外，從流程中也可看出，Ｍｎ元素?fù)p失發(fā)生在4歧化這一步，通過電子得失守恒，14可制得1/32和2/34.(5)本題主要考察有關(guān)氣體制取實(shí)驗(yàn)原理和裝置,氣體發(fā)生裝置取決于氣體制備原理。題目中關(guān)鍵詞“純凈”,所以要選用純堿和稀硫酸,發(fā)生裝置就只能相應(yīng)選擇Ａ。(6)主要考察制備過程中分離提純的基本操作。操作Ⅰ是分離不溶物2,所以是過濾；操作Ⅱ從兩物質(zhì)性質(zhì)上分析,都可溶,故是利用兩者溶解度的不同而采用結(jié)晶方法分離,但考慮到4易受熱分解,要得到4粗晶體,只能蒸發(fā)濃縮結(jié)晶?！敬鸢浮浚?）（2）d（3）2；（4）2/3（5）；A；（6）過濾；溶解度；濃縮結(jié)晶本專題考查考生將工藝流程與化學(xué)原理融合的能力。學(xué)生之所以怕無機(jī)化工信息題往往是被陌生情景和專業(yè)術(shù)