化工流程題屆

化工生產(chǎn)流程專題

化工流程圖題是以元素化合物、反應原理、實驗基礎為載體，考查基礎知識和閱讀信息、運用信息的能力，所以做好這類題的前提是基礎扎實，并在考試中做到認真閱讀題目，明確：1、工業(yè)目的；2、理解主要信息并善于運用。通過做題理解化工流程題的考查主線和常見考點

反應原理反應條件的控制產(chǎn)品分離和提純環(huán)保處理循環(huán)利用規(guī)律：“主線主產(chǎn)品，分支副產(chǎn)品，回頭為循環(huán)?！绷蜩F礦燒渣焙燒酸浸、過濾硫酸合成碳酸氫銨FeCO3固體(NH4)2SO4溶液洗滌、干燥煅燒產(chǎn)品Ⅰ（鐵紅）合成KCl產(chǎn)品Ⅱ（無氯鉀肥）還原劑09年廣州一模第19題原料的預處理核心反應產(chǎn)品的處理一、化工流程題型的特點化工流程題主要考查考生運用化學反應原理及相關知識來解決化工生產(chǎn)中實際問題的能力，具有考查知識面廣、綜合性強、思維容量大的特點。這類題型不但綜合考查考生在中學階段所學的元素及其化合物知識以及物質(zhì)結構、元素周期律、氧化還原反應、化學用語、電解質(zhì)溶液、化學平衡、電化學、實驗操作等知識，而且更重要的是能突出考查考生的綜合分析判斷能力、邏輯推理能力，且這類試題陌生度高，文字量大，包含信息多，思維能力要求高，近年來已成為廣東、福建、安徽、江蘇及上海高考化學主觀題中的必考題型。二、化工流程題型的結構及解題順序1．化工流程線路示意圖箭頭：箭頭進入的是投料(即反應物)、出去的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)。三線：出線和進線均表示物料流向或操作流程，可逆線表示物質(zhì)循環(huán)使用。2．涉及問題①原料的預處理。②反應條件的控制(溫度、壓強、催化劑、原料配比、pH、溶劑等)③反應原理(化學平衡、水解平衡、化學反應速率、反應熱、電化學等)。④綠色化學問題(物質(zhì)循環(huán)利用、廢物的處理、原子利用率、能量充分利用)。⑤化工安全(防爆、防污染、防中毒等)。3．解題順序三、相關知識儲備1．與常見工業(yè)生產(chǎn)相關的主要反應2．常見實驗操作3.物質(zhì)的制備(1)制金屬：電解法——Na、Mg、Al；CO或H2還原法——Fe；鋁熱法——Mn、Cr、V；熱分解法——Hg、Ag。(2)海水提碘：海帶→海帶灰→濾液→氧化I－為I2→萃取→蒸餾→碘。(3)粗鹽提純：粗鹽→溶解→過量BaCl2溶液→過量NaOH溶液→過量Na2CO3溶液→過濾→適量鹽酸→蒸發(fā)結晶。(4)制膽礬(CuSO4·5H2O)：粗銅粉、O2＋稀硫酸→過濾→蒸發(fā)制熱飽和溶液→冷卻結晶。(5)制綠礬(FeSO4·7H2O)：廢鐵屑→熱飽和Na2CO3溶液除油污→稀硫酸(50～70℃)→趁熱過濾→冷卻結晶→洗滌→吸干水。3.物質(zhì)的制備

實驗型化工流程實驗型化工流程題是以考查考生實驗基礎知識、基本操作及基本技能為主要目的的一類化工流程題。解答此類題時，應認真審題，找到該實驗的目的。一般來說，該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)。

實驗型化工流程1．對于以提純某一物質(zhì)為實驗目的的流程題，其實就是考查混合物的除雜、分離、提純的有關知識。當遇到這一類題時，要求考生一定要認真在流程中找出得到的主要物質(zhì)是什么，混有的雜質(zhì)有哪些；認真分析當加入某一試劑后，能與什么物質(zhì)發(fā)生反應，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。

實驗型化工流程2．對于以制備某一物質(zhì)為實驗目的的流程題，要求考生注意以下幾個方面：(1)明確要制備的是什么物質(zhì)，從題干或問題中獲取有用信息，了解產(chǎn)品的性質(zhì)。題目中的信息往往是制備該物質(zhì)的關鍵所在。若產(chǎn)物具有某些特殊性質(zhì)(由題目信息獲得或根據(jù)所學知識判斷)，則要采取必要的措施來避免在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生其他雜質(zhì)。一般來說主要有如下幾種情況

實驗型化工流程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H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(濃)等物質(zhì)。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，則要加相對應的酸來防止水解。如：制備FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu(NO3)2等物質(zhì)，蒸干其溶液得到固體溶質(zhì)時，都要加相對應的酸或在酸性氣流中干燥以防止其水解。

實驗型化工流程③如果產(chǎn)物是一種強氧化劑或強還原劑，則要防止可以與其發(fā)生氧化還原反應的物質(zhì)，如：含F(xiàn)e2＋、SO等離子的物質(zhì)，要防止其與氧化性強的物質(zhì)接觸。④如果產(chǎn)物是一種易吸收空氣中的CO2或水而變質(zhì)的物質(zhì)(如NaOH固體等)，在制備過程中則要將CO2或水除去，同時也要防止空氣中的CO2或水進入裝置。

實驗型化工流程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，寫出主要的化學方程式或制備原理，從中了解流程圖。若題已給出制備物質(zhì)時所需的原料，則一般會涉及物質(zhì)的分離、提純等操作，所以在明確實驗目的之后，再寫出主要的化學方程式，觀察有沒有副產(chǎn)物，如果有，則剩余的步驟就是分離和提純了

原理型化工流程原理型化工流程題是以物質(zhì)制備流程為主線，主要考查考生運用化學平衡原理、化學反應與能量變化、電化學等知識來解決化工生產(chǎn)中實際問題的能力。解答此類型題目的基本步驟是：(1)從題干中獲取有用信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品。(2)分析流程中的每一步驟，如：每一步驟中反應物是什么，發(fā)生了什么反應，該反應造成了什么后果，對制取產(chǎn)品有什么作用。(3)從題中獲取信息，運用化學反應原理分析制備產(chǎn)品的最佳條件，幫助解題。

元素化合物型化工流程元素化合物型化工流程題是以物質(zhì)制備流程為主線，主要考查元素及其化合物、物質(zhì)結構、元素周期律、氧化還原反應等知識。其解題的基本步驟與原理型化工流程題的解題步驟相同。注意外界條件對化工流程的影響在很多的化工流程題中，我們會看到壓強、溫度等外界條件的出現(xiàn)，不同的工藝對物質(zhì)反應的溫度或壓強有不同的要求，其所起的作用也不一樣，但卻都是能否達到實驗目的的關鍵所在，也是命題專家們經(jīng)常考查考生的地方。

元素化合物型化工流程對外界條件的分析主要從對反應速率和平衡轉化率的影響這兩個方面著手。如外界條件——溫度可從以下幾個方面來考查：(1)趁熱過濾(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)而損失或帶入新的雜質(zhì)。(2)冰水中反應(或降溫反應)的目的：防止某物質(zhì)在高溫時溶解或使化學平衡向著題中要求的方向移動。(3)反應中采取加熱措施的目的：一般是加快反應速率或加速某固體的溶解。(4)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Br2的制取過程中，出溴口的溫度控制在80～90℃，目的是使Br2揮發(fā)出來同時減少水蒸氣混入Br2中b．使催化劑的活性達到最高：如工業(yè)合成氨或SO2的催化氧化反應，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．防止副反應的發(fā)生：如乙醇的消去反應溫度要控制在170℃，原因是在140℃時會有乙醚產(chǎn)生。d．對于一些工藝來說，降溫或減壓都可以減少能源成本，降低對設備的要求，達到綠色化學的目的。一、原料預處理1、原料成分：礦石、工業(yè)廢渣、工業(yè)廢水2、預處理方法：（1）灼燒、煅燒或焙燒——高溫：

a.可使原料發(fā)生結構或組成上的改變（Al2O3）

b.可使原料中的某些雜質(zhì)轉化為氣體除去：有機雜質(zhì)（海帶提碘前期處理）、使穩(wěn)定性較差的物質(zhì)分解至恒重等等

c.高溫下與O2等空氣中的組分或外加的物質(zhì)反應（一般涉及氧化還原反應）過程策略：（08廣州一模）高嶺土的化學組成為：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0.5%～3.0%）以及少量雜質(zhì)和水分。已知氧化鋁有多種不同的結構，化學性質(zhì)也有差異，且一定條件下可相互轉化；高嶺土中的氧化鋁難溶于酸。制備堿式氯化鋁的實驗流程如下：（1）“煅燒”的目的是__________________________。改變高嶺土中氧化鋁的結構，使其能溶于酸?！冻踉嚒穚4（9）（10廣州調(diào)研）研磨成汁（2）將原料中的某些組分轉化為溶液中離子的常見方法及表述：浸出或“洗”：固體加入水或某種溶液溶解得到離子。

水浸、水洗：可溶于水的物質(zhì)轉化為離子。

酸浸（加酸浸出）、酸洗：能溶于酸的物質(zhì)（活潑金屬、堿性氧化物和氧化鋁、氫氧化物等等）

堿浸、堿洗：除去油污（油脂）、能溶于堿的物質(zhì)（酸性氧化物和鋁及其化合物）。某油脂化工廠的含鎳催化劑主要含有Ni，還含有Al（31%）、Fe（1.3%）的單質(zhì)及氧化物，其他不溶雜質(zhì)(3.3%)。

從含鎳廢催化劑中可回收鎳，其流程如下：（1）“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有

（要求寫出兩條）。適當增加硫酸濃度，邊加硫酸邊攪拌，多次浸取

適當提高反應溫度；延長浸出時間；（或其他合理答案）2010廣東理綜《初試》p2（11）（1）步驟Ⅰ前，B-鋰輝石要粉碎成細顆粒的目的是

_____________（3分）．增大固液接觸面積，加快浸出反應速率，提高浸出率

提高浸出速率應從反應物接觸面積、接觸機會、溫度、反應物濃度、溶劑性質(zhì)等方面思考，思考時應充分結合試題的實際情景和物質(zhì)的性質(zhì)。提高浸出率則要復雜一些，工業(yè)生產(chǎn)講究效率，常常通過提高浸出速率來提高浸出率，此外適當延長浸出時間、多次浸取等也有助于提高浸出率。

1、反應條件的控制（1）控制溶液的酸堿性使某些金屬離子形成氫氧化物或硫化物沉淀：明確將pH往什么方向調(diào)，選擇調(diào)節(jié)pH值的試劑（2）蒸發(fā)、結晶等情況下氛圍的控制：還原性物質(zhì)的氧化（Fe2+、SO32-等）、易水解物質(zhì)的水解等。主要包括“溫度控制”和“pH控制”。二、核心反應《初試》p6（12）（10廣州調(diào)研）（2）步驟Ⅱ浸取液中含有鋁和硅的化合物，步驟III過濾前要用稀H2SO4將浸取液的pH調(diào)至7～8，并煮沸除去鋁和硅的化合物，其離子方程式為

工業(yè)上用鉻鐵礦（FeO·CrO3，含少量Al2O3和SiO2）來制取紅釩鈉（重鉻酸納：Na2Cr2O7·2H2O）步驟I的反應有：4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O2=2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2

SiO32-+2H+=H2SiO3↓AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓《初試》p16（11）工業(yè)上以粗銅為原料采取如圖所示流程制備硝酸銅晶體：②在保溫去鐵的過程中，為使Fe3+沉淀完全，可以向溶液中加入CuO，調(diào)節(jié)pH，溶液的pH應保持在

范圍。不用加水的方法調(diào)節(jié)溶液pH的原因是

③進行蒸發(fā)濃縮時，要用硝酸調(diào)節(jié)溶液的pH=1，其目的是（結合離子方程式說明）

。氫氧化物開始沉淀的pH氫氧化物沉淀完全的pHFe3+Cu2+

1.94.7

3.26.72、推測主化學反應

先從化合價判斷是否屬于氧化還原反應，如果不是，一般考慮復分解反應或水解反應。（氧化還原反應、復分解反應、水解反應等）(1)SiCl4水解反應的方程式為———————————

SiCl4+4H2O=H4SiO4↓+4HCl三、產(chǎn)品的分離提純1、運用溶解度差異選擇合適的結晶方法進行分離提純2、通過結晶條件（溫度、結晶速度等）控制改變物質(zhì)的物理性質(zhì)，得到特殊性能—非化學反應！四、副產(chǎn)物和排放物的處理1、在流程圖中循環(huán)使用（循環(huán)帶來的問題？）2、在其他生產(chǎn)生活中應用（常識積累）3、環(huán)保處理（有毒氣體、重金屬、酸、堿）

生產(chǎn)中三廢的處理1.廢氣的組成：SO2,O2,N2。其中的SO2是形成酸雨的主要因素。2.尾氣吸收[SO2可循環(huán)利用]常用的處理方法①——氨水吸收法（1）SO2+2NH3+H2O==（NH4）2SO3

（2）（NH4）2SO3+H2SO4==（NH4）2SO4+SO2+H2O（NH4）2SO4作化肥；常用的處理方法②------石灰水法SO2+Ca(OH)2==CaSO3+H2OCaSO3+H2SO4==CaSO4+SO2↑+H2O

(一）廢氣的處理目標：綠色化學技術，實現(xiàn)廢棄物的零排放。（二）.廢水處理制副產(chǎn)品石膏Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O廢液作劣質(zhì)硫酸直接使用硫酸工業(yè)廢水中常含有硫酸,常用石灰乳中和用作冶金的原料（如煉鐵）制水泥、制磚的原料(三).廢渣的利用廢渣廢液能量的充分利用1.生產(chǎn)1t硫酸需消耗100kw·h的電能，硫酸生產(chǎn)的三個過程都是放熱反應，生產(chǎn)1t硫酸放出的反應熱相當于200kw·h的電能。這些廢熱的利用，可以向外界輸出大量的能量，能大大降低生產(chǎn)成本。2.可以利用SO2氧化成SO3時，放出的熱量用來預熱即將參加反應的SO2和O2。3.硫酸工業(yè)的能量循環(huán)（理論：放熱大于吸熱）開動機器設備——電能維持接觸室400-500度----熱能

充分利用這些反應放出的熱能(工廠里把它們叫做“廢熱”)以降低生產(chǎn)成本。開動機器設備——電能維持接觸室400-500度----熱能

五、關注工業(yè)生產(chǎn)與實驗室實驗的區(qū)別1、原料應來源廣且廉價（海水提鎂所用沉淀劑是什么？）2、生產(chǎn)過程盡量降低能耗（耗能的條件：煅燒等高溫條件、電解）3、大批量反應，所以有些在小實驗中能實驗的操作在工業(yè)中是不可行的；某些雜質(zhì)在大批量生產(chǎn)中則變成不可忽視的存在。

(2010年福建理綜)硫酸鋅可作為食品鋅強化劑的原料。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、FeCO3、MgO、CaO等，生產(chǎn)工藝流程示意如下：

(1)將菱鋅礦研磨成粉的目_________。(2)完成“氧化除鐵”步驟中反應的離子方程式：(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，化學式量為89，化學式是_______________。(4)根據(jù)下表數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)“濾液2”的pH時，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，合適的反應物是________(選填序號)。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)量分數(shù)不低于________。下列推斷不合理的是(

)A．直接蒸干濾液得到純凈的(NH4)2SO4B．生成1mol(NH4)2SO4至少消耗2molNH3C．CO2可循環(huán)使用D．往甲中通CO2有利于(NH4)2SO4生成答案：A氯堿工業(yè)是化學工業(yè)的基礎，如圖為一種降低能耗，充分利用氯堿工業(yè)產(chǎn)物的聯(lián)產(chǎn)示意圖。試回答下列問題：(1)X氣體為________(填化學式)。(2)寫出B中燃料電池負極的電極反應式：____________________。(3)若用濃硫酸處理鈦鐵礦，并向所得溶液中加入鐵，則此時溶液中含有Fe2＋、TiO2＋和少量Mg2＋等陽離子。常溫下，其對應氫氧化物的溶解度(S/mol·L－1)與溶液pH的關系如圖所示。將上述處理液加水稀釋后，立即析出大量白色沉淀，寫出該反應的離子方程式：_______________。[規(guī)范解答]

氯堿工業(yè)生成的產(chǎn)物有H2、Cl2和NaOH溶液。B(燃料電池)一極通入的是空氣，另一極通入的是Y氣體，由燃料電池原理可推知，Y為H2，作負極，其電極反應式為H2＋2OH－－2e－===2H2O，X氣體為Cl2，則以Cl2、焦炭、鈦鐵礦為原料可冶煉金屬鈦?！敬鸢浮?/p>

(1)Cl2(2)H2＋2OH－－2e－===2H2O(3)TiO2＋＋2H2O===TiO(OH)2↓＋2H＋(4)2Mg(s