工艺流程图高三复习题2017(含答案)37662.pdf
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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
2、化合物知识: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
3、分析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
4、设问中的提示性信息,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 X,解决“怎么写”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:1 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 X:回答问题的要准确全面,注
5、意语言表达的规 X 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
6、快反应速率,但温度过高会造成(如浓硝酸)挥发、(如 H 2O2、NH 4 HCO 3)分解、(如 Na2SO3)氧化或促进 (如 AlCl 3)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
7、对应的氧化物、碳酸盐、碱,以避免引入新的杂质;pH 分离时的 X 围确定、X 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 4HCO 3)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
8、璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀,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。(15)蒸发、反应时的气体氛围:抑制某离子的水解,如加热蒸发 AlCl 3溶液时为获得 AlCl 3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)防止某物质被氧化。2 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
9、部分流程图,据图回答问题:(1)由海水晒制的粗盐中含有 2+2+、SO4 2 等离子,为除去这些离子,所加试剂及其先后顺序为(写 Ca 、Mg 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 MgCl 2的过程中涉及反应:MgCl 26H 2OMgCl 2+6H 2O,该反应要在 HCl 气氛中进行,原因是 _。(3)苦卤中通入 Cl 2置换出 Br 2,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 Cl 2、Br 2、SO2的氧化性由强到
10、弱的顺序为_。(4)也有工艺是在吹出 Br 2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H 2SO4处 理得到 Br 2,之后加入 CCl 4进行 Br 2的萃取,最终用 _ 方法得到单质 Br 2。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。稀硫酸 锌灰浸取液 H2O2/H+溶液 I 试剂 b Na2S ZnS 2+、Cd 2+溶液 II 锌灰 Zn 2+2+溶液(I)2+3+适量 ZnCO 3 过滤(含 Zn 、Cd )(III)过滤 Na Fe、Fe (II)2 SO4 (IV)(
11、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 _。(4)步骤还可以回收 Na2SO4来制取 Na 2S。3 检验 ZnS 固体是否洗涤干净的方法是_,_。Na2S 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 Na 2SO410H2O 及 Na2SO4的溶解度随温度变化曲线如图。从滤液 中得到 Na2SO4.10H 2O 的操作方法是 _ (5)若步骤加入的 ZnCO3为 b mol,步骤所得
12、 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 ClO 2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:过量 Na2CO3 适量 HCl 试剂 X 至 酸 性 HCl NaOH 粗盐水反 应 I(沉 淀)过 滤 反应 II(电解)反 应 III ClO2 滤渣 B Cl2 (1)粗食盐水中含有 Ca2+、Mg 2+、SO42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
13、再产生后,再加入过量的 Na 2CO3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 SO42,其原因是 。(已知:10 9)Ksp(BaSO 4)1.1 10 ;Ksp(BaCO 3)5.1 10 (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 ClO 2。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 ClO 2溶液。为测定所得溶液中 ClO 2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 V 1mL 试样加入到
14、锥形瓶中,调节试样的 pH 2.0,加入足量的 KI 晶体,摇匀,在暗处静置 30 分钟。(已知:ClO 2 I H+I2 Cl H2O 未配平)步骤 3:以淀粉溶液作指示剂,用 1 溶液滴定至终点,消耗 Na2S2O3溶液 V 2 mL。(已知:c mol L Na2S2O3 I2 2S2O32 2I S4 O62)准确量取 10.00 mL ClO 2 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 ClO 2溶液的物质的量浓度为 1 mol L(用含字母的代数式表示)。4 4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
15、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:_ (4)溶液 2 经一系列转化可以得到草酸亚铁晶体(FeC2O42H 2O),称 取 3.60 g 草酸亚铁晶体(相对分子质量是 180)用热重法
16、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:足量 Cl 2 KOH 固体 90%Fe(NO 3)3溶液 除去 KCl 碱性 KClO 浓溶液 纯化 洗涤 24晶体 KOH 溶液反应液 I 反应液 II 过滤 湿产品 K FeO 干燥 已知:2KOH+Cl 2=KCl+KClO+H2O(条件:温度较低)6KOH+3Cl 2=5KCl+KClO 3+3H
17、2O(条件:温度较高)2Fe(NO 3)3+3KClO+10KOH=2K2FeO4+6KNO 3+3KCl+5H 2O 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 Cl 2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;5(4)配制 KOH 溶液时,是在每 100 mL 水中溶解 61 6 g KOH 固体(该溶液的密度为 1 47 g/mL),它 的物质的量浓度为;(5)在“反应液 I”中加 KOH 固体的目的是:A 与“反应液 I”中过量的 Cl 2继续反应,生成更多的 KClO B KOH 固体溶解时会放出较多
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