化學(xué)工藝流程試題的解題策略

化學(xué)工藝流程試題的解題策略［題型分析]一、試題結(jié)構(gòu)：工藝流程題的結(jié)構(gòu)分題引、題干和題設(shè)三部分。題引一般是簡單介紹該工藝生產(chǎn)的原材料和生產(chǎn)的目的、產(chǎn)品（包括副產(chǎn)品）有時(shí)還提供相關(guān)表格、圖像等參考數(shù)據(jù)或信息；題干部分主要用框圖形式將原料到產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝流程表示出來；題設(shè)主要是根據(jù)生產(chǎn)過程中涉及的化學(xué)知識(shí)設(shè)置成一系列問題,構(gòu)成一道完整的化學(xué)試題。感謝閱讀一個(gè)完整的物質(zhì)制備化工生產(chǎn)流程一般具有下列特點(diǎn)原料―→對(duì)原料的預(yù)處理―→核心化學(xué)反應(yīng)―→產(chǎn)品的提純、分離―→獲得產(chǎn)物謝謝閱讀1．原料的各項(xiàng)預(yù)處理（相關(guān)的操作及名詞）(1）溶解：通常用酸進(jìn)行溶解，如硫酸、鹽酸等。（2）灼燒、焙燒、煅燒：改變物質(zhì)結(jié)構(gòu),使一些物質(zhì)轉(zhuǎn)化為目標(biāo)物質(zhì),或使一些雜質(zhì)在高溫下氧化或分解。感謝閱讀(3)控制反應(yīng)條件:因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)是有條件的，往往需要在一定的濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑和酸堿性等條件下進(jìn)行，所以生產(chǎn)中必須控制反應(yīng)條件,其中溫度和酸度的控制是條件控制的兩大主旋律。可采用水浴加熱、油浴加熱等控制溫度，防止溫度過高時(shí)反應(yīng)物或生成物發(fā)生分解導(dǎo)致產(chǎn)率降低。謝謝閱讀2．分離和提純階段(1）調(diào)節(jié)溶液的pH：①控制溶液的酸堿性使其中某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。如含謝謝閱讀Mn2＋的溶液中同時(shí)含有Fe2＋，可先加氧化劑將Fe2＋氧化為Fe3＋,再調(diào)節(jié)溶液的酸度為3.7≤pH謝謝閱讀＜8。3，即可使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。②調(diào)節(jié)溶液的pH時(shí),所選的物質(zhì)應(yīng)滿足兩點(diǎn):一是能與H＋或OH－反應(yīng),二是不引入新的雜質(zhì)。謝謝閱讀（2）加熱:加快化學(xué)反應(yīng)速率或促使化學(xué)平衡向某個(gè)方向移動(dòng)。感謝閱讀(3）降溫:防止某物質(zhì)在高溫時(shí)溶解（或分解）或使化學(xué)平衡向著題目要求的方向移動(dòng)。精品文檔放心下載1（4)萃取3．獲得產(chǎn)品的方法或操作（1）蒸發(fā)：蒸發(fā)掉一部分溶劑.有時(shí)要考慮反應(yīng)時(shí)的氣體氛圍以抑制某物質(zhì)發(fā)生水解。精品文檔放心下載(2）蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶：適用于雜質(zhì)的溶解度隨溫度變化不大的物質(zhì)的分離、提純。感謝閱讀（3)蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾:適用于雜質(zhì)的溶解度隨溫度變化較大的物質(zhì)的分離、提純，可減少雜質(zhì)晶體的析出。精品文檔放心下載(4）晶體的干燥：常見的干燥方法為自然晾干、濾紙吸干、干燥器中烘干。精品文檔放心下載(5）沉淀的洗滌：由于沉淀生成時(shí),表面會(huì)吸附一定量的離子（尤其是沉淀成分離子)。因此過濾后要進(jìn)行沉淀的洗滌.洗滌方法是向過濾器中慢慢注入適量蒸餾水，至剛好沒過沉淀，然后靜置，讓其自然流下，重復(fù)以上操作2～3次，直至洗滌干凈.為了減少沉淀（或晶體)的溶解,可用冰水或有機(jī)溶劑洗滌。謝謝閱讀(6)沉淀是否洗滌干凈的檢驗(yàn)：主要檢驗(yàn)洗滌液中是否還含有沉淀表面吸附的離子。一般精品文檔放心下載的檢驗(yàn)方法：取少量最后一次的洗滌液，置于一潔凈的試管中，滴加少量的檢驗(yàn)試劑,若沒有感謝閱讀特征現(xiàn)象出現(xiàn),說明沉淀洗滌干凈.(7)從溶液中得到晶體的一般過程:蒸發(fā)濃縮→冷卻結(jié)晶→過濾→洗滌→干燥。感謝閱讀4．步驟中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式(或離子方程式)的書寫感謝閱讀書寫化學(xué)方程式（或離子方程式)時(shí),首先要明確反應(yīng)物、生成物及反應(yīng)條件等，然后根據(jù)各種守恒關(guān)系配平化學(xué)方程式(或離子方程式）。感謝閱讀二、解題策略(1）審題干：準(zhǔn)確分析題干中的信息，如生產(chǎn)目的、原料成分、產(chǎn)品成分、新物質(zhì)的性質(zhì)及相關(guān)反應(yīng)等，進(jìn)而分析每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)所發(fā)生的反應(yīng)和操作.精品文檔放心下載（2)審設(shè)問：結(jié)合題中的問題，回到流程圖中找答案。2三、試寫出教材中出現(xiàn)或接觸過的化學(xué)工藝［題型示例］已知草酸鎳晶體(NiC2O4·2H2O)難溶于水，工業(yè)上從廢鎳催化劑(主要成分為Ni，含有一定量精品文檔放心下載Al2O3、FeO、SiO2、CaO等）制備草酸鎳晶體的流程如圖所示：已知：①相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH見表中數(shù)據(jù)：感謝閱讀金屬離子Fe3＋Fe2＋Al3＋Ni2＋開始沉淀的pH1.15。83。06。8完全沉淀的pH3。28.85。09.5②K（CaF）＝1.46×10－10；sp2③當(dāng)某物質(zhì)濃度小于1.0×10－5mol·L－1時(shí),視為完全沉淀。感謝閱讀請回答下列問題：（1）請寫出一種能提高“酸浸”速率的措施:________________.謝謝閱讀(2)試劑a是一種綠色氧化劑,寫出“氧化”時(shí)反應(yīng)的離子方程式：_____.感謝閱讀（3）“調(diào)pH”時(shí)pH的調(diào)控范圍為________，試用化學(xué)反應(yīng)原理的相關(guān)知識(shí)解釋濾渣Ⅱ謝謝閱讀的生成：__________________________________。感謝閱讀(4)寫出“沉鎳”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：______________________,精品文檔放心下載證明Ni2＋已經(jīng)沉淀完全的實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象是_______________________，謝謝閱讀Ca2＋沉淀完全時(shí)，溶液中c（F－）〉____________mol·L－1(寫出計(jì)算式即可).(5）操作a的內(nèi)容是__________________________________。謝謝閱讀高純活性氧化鋅可用于光催化、光電極、彩色顯影等領(lǐng)域。以工業(yè)級(jí)氧化鋅（含F(xiàn)e2＋、Mn2＋、精品文檔放心下載Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等)為原料，用硫酸浸出法生產(chǎn)高純活性氧化鋅的工藝流程如下：感謝閱讀3已知Ksp[Fe（OH)3］＝4。0×10－38。謝謝閱讀回答下列問題:（1)浸出時(shí)，為了提高浸出效率可采取的措施有(寫兩種):_____________.感謝閱讀（2)氧化時(shí)，加入KMnO4溶液是為了除去浸出液中的Fe2＋和Mn2＋（溶液中Mn全部轉(zhuǎn)化為MnO2），請配平下列除去Fe2＋的離子方程式:謝謝閱讀MnO錯(cuò)誤!＋Fe2＋＋ ________===MnO2↓＋Fe（OH)3↓＋H＋謝謝閱讀（3)加入鋅粉的目的是_____________________________________。謝謝閱讀（4)已知H2SO4浸出液中,c（Fe2＋)＝5.04mg·L－1、c（Mn2＋)＝1.65mg·L－1。精品文檔放心下載①加入KMnO4溶液反應(yīng)一段時(shí)間后,溶液中c(Fe3＋）＝0.56mg·L－1，若溶液pH＝3，則此精品文檔放心下載Fe3＋________(填“能”或“不能”）生成沉淀.謝謝閱讀②若要除盡1m3上述浸出液中的Fe2＋和Mn2＋，需加入________gKMnO4。感謝閱讀[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]1．（2016·全國丙卷節(jié)選）過氧化鈣微溶于水,溶于酸,可作分析試劑、醫(yī)用防腐劑、消毒劑.以下是一種制備過氧化鈣的實(shí)驗(yàn)方法.回答下列問題：感謝閱讀過氧化鈣的制備CaCO3錯(cuò)誤!濾液錯(cuò)誤!錯(cuò)誤!白色結(jié)晶（1)步驟①的具體操作為逐滴加入稀鹽酸，至溶液中尚存有少量固體，此時(shí)溶液呈 ________性(填感謝閱讀“酸”、“堿”或“中”）。將溶液煮沸，趁熱過濾。將溶液煮沸的作用是________________.感謝閱讀（2）步驟②中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________，謝謝閱讀該反應(yīng)需要在冰浴下進(jìn)行，原因是______________________________。謝謝閱讀（3)將過濾得到的白色結(jié)晶依次使用蒸餾水、乙醇洗滌，使用乙醇洗滌的目的是精品文檔放心下載_________________________________________________________________。謝謝閱讀（4)制備過氧化鈣的另一種方法是：將石灰石煅燒后，直接加入雙氧水反應(yīng)，過濾后可得到過氧化鈣產(chǎn)品.該工藝方法的優(yōu)點(diǎn)是_______________________，精品文檔放心下載4產(chǎn)品的缺點(diǎn)是________。2．（2013·全國卷Ⅱ)氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級(jí)氧化鋅［含有Fe(Ⅱ)、謝謝閱讀Mn(Ⅱ)、Ni（Ⅱ)等雜質(zhì)］的流程如下：提示：在本實(shí)驗(yàn)條件下，Ni（Ⅱ)不能被氧化；高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO2。精品文檔放心下載回答下列問題：（1）反應(yīng)②中除掉的雜質(zhì)離子是____________，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為精品文檔放心下載_____________________________________________________________；感謝閱讀在加高錳酸鉀溶液前，若pH較低,對(duì)除雜的影響是_________________。精品文檔放心下載（2)反應(yīng)③的反應(yīng)類型為________，過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有________。精品文檔放心下載(3)反應(yīng)④形成的沉淀要用水洗，檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是謝謝閱讀_______________________________________________________。謝謝閱讀(4）反應(yīng)④中產(chǎn)物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH）2。取干燥后的濾餅11。2g，煅燒后可得到產(chǎn)品8.1g,精品文檔放心下載x等于________。3．高錳酸鉀在飲用水和工業(yè)污水處理領(lǐng)域的消費(fèi)增長較快.實(shí)驗(yàn)室可用軟錳礦（主要成分為MnO2）為原料制備高錳酸鉀。其部分流程如圖所示：謝謝閱讀已知:①流程中所加軟錳礦中含50gMnO2；②生成墨綠色浸出液的反應(yīng)為:KClO3＋3MnO2＋6KOH===3K2MnO4＋KCl＋3H2O.感謝閱讀回答下列問題:(1）實(shí)驗(yàn)中采用鐵坩堝而不是瓷坩堝的原因是_____________________.謝謝閱讀(2）通入CO2，可使MnO錯(cuò)誤!發(fā)生反應(yīng)，生成 MnO錯(cuò)誤!及MnO2,寫出該反應(yīng)的離子方程式：精品文檔放心下載______________________________________;感謝閱讀若通入CO2太多，則在加熱濃縮時(shí),會(huì)有________晶體和KMnO4晶體一起析出。感謝閱讀（3）在加熱、濃縮、烘干的過程中溫度不宜過高,其原因是____________；謝謝閱讀趁熱過濾的目的是______________；加熱時(shí)用玻璃棒不斷攪拌溶液的目的是感謝閱讀______________________________________________________________;精品文檔放心下載5洗滌KMnO4晶體用冷水洗滌較好的原因是______________________.精品文檔放心下載(4）計(jì)算12。25gKClO3固體經(jīng)過上述轉(zhuǎn)化，最多可制得KMnO4的質(zhì)量為___(結(jié)果保留一位小數(shù)）。感謝閱讀總結(jié)參考答案：例題1。[解析］（1)把廢鎳催化劑粉碎,或適當(dāng)加熱、適當(dāng)增大酸的濃度或提高攪拌速率等都可以提高酸浸速率.謝謝閱讀(2)試劑a是過氧化氫,反應(yīng)的離子方程式為2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O.精品文檔放心下載（3)因?yàn)殍F、鋁是以氫氧化鐵和氫氧化鋁的形式沉淀下來的,并且不能使鎳離子形成沉淀,感謝閱讀pH范圍為5。0≤pH<6.8；加入Ni（OH)2消耗溶液中的氫離子,促使鐵離子、鋁離子的水解平衡向右移動(dòng)，使鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的沉淀而除去.感謝閱讀(4）加入草酸銨后生成的固體是NiC2O4·2H2O，因此有水參加反應(yīng)，故反應(yīng)的離子方程式為Ni2＋＋C2O錯(cuò)誤!＋2H2O===NiC2O4·2H2O↓。若鎳離子沒有完全沉淀，則繼續(xù)加入草酸銨,仍會(huì)有沉淀生成，所以證明Ni2＋已經(jīng)沉淀完全的操作及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：取適量上層清液于試管謝謝閱讀中，繼續(xù)滴加(NH4）2C2O4溶液,無沉淀生成。鈣離子沉淀完全的標(biāo)志是溶液中鈣離子的物質(zhì)的量濃度小于1.0×10－5mol·L－1,結(jié)合CaF2的Ksp可求出c(F－）>錯(cuò)誤!mol·L－1。謝謝閱讀(5)從溶液中分離出晶體需要進(jìn)行過濾、洗滌、干燥。［答案]（1)把廢鎳催化劑粉碎（或適當(dāng)加熱、適當(dāng)增大酸的濃度或提高攪拌速率等）感謝閱讀(2)2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O謝謝閱讀(3)5.0≤pH〈6。8加入Ni（OH）2消耗溶液中的H＋，促使鐵離子、鋁離子的水解平衡右移,使鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的沉淀感謝閱讀4)Ni2＋＋C2O錯(cuò)誤!＋2H2O===NiC2O4·2H2O↓取適量上層清液于試管中,繼續(xù)滴加（NH4）2C2O4溶液,無沉淀生成錯(cuò)誤!感謝閱讀(5)過濾、洗滌、干燥62。[解析]（1）為了提高浸出效率,可以適當(dāng)增大硫酸濃度、攪拌、將固體粉碎、提高浸出溫精品文檔放心下載度等。（2)錳元素由＋7價(jià)降低到＋4價(jià)，而鐵元素由＋2價(jià)升高到＋3價(jià)，根據(jù)得失電子守恒、謝謝閱讀元素守恒和電荷守恒配平方程式。（3）加入鋅粉的目的是消耗溶液中的H＋，調(diào)節(jié)溶液，pH，精品文檔放心下載促進(jìn)溶液中的Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等形成沉淀而除去。(4）①c(Fe3＋）＝錯(cuò)誤!＝1.0×10－5mol·L感謝閱讀－1，此時(shí)溶液中c(OH－)＝1。0×10－11mol·L－1,c(Fe3＋）·c3(OH－）＝1。0×10－38<Ksp［Fe（OH）3]，故不能生成Fe(OH)3沉淀.②加入KMnO4將Fe2＋和Mn2＋分別氧化為Fe3＋和MnO2，而KMnO4感謝閱讀被還原為MnO2，根據(jù)得失電子守恒可知，加入KMnO4的質(zhì)量為精品文檔放心下載錯(cuò)誤!×158g·mol－1＝7.9g。[答案]（1）將工業(yè)級(jí)氧化鋅粉碎、攪拌（其他合理答案也可)精品文檔放心下載（2)1 3 7 H2O 1 3 5（3)調(diào)節(jié)溶液pH，除去溶液中的Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等感謝閱讀(4)①不能 ②7。9對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1。［解析]（1)步驟①中逐滴加入稀鹽酸,至溶液中尚存有少量固體，該固體為CaCO3,溶液中含有CaCl2，由于溶解了生成的CO2，溶液呈弱酸性。將溶液煮沸，可排出溶解的CO2，防止與后續(xù)加入的氨水及生成的CaO2反應(yīng).(2）濾液中含有CaCl2，加入氨水和雙氧水在冰浴條件下反應(yīng)，經(jīng)過濾得到白色晶體（CaO2),結(jié)合元素守恒推知步驟②中反應(yīng)還生成NH4Cl和精品文檔放心下載H2O，化學(xué)方程式為CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋6H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl或CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2===CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O。H2O2不穩(wěn)定,受熱易分解生成H2O和O2，故該精品文檔放心下載反應(yīng)在冰浴條件下進(jìn)行，其目的是防止H2O2受熱分解。(3）過氧化鈣微溶于水，能溶于酸，白色結(jié)晶（CaO2)可依次使用蒸餾水、乙醇洗滌，使用乙醇洗滌的目的是去除結(jié)晶表面水分.(4)將石灰石煅燒后，直接加入雙氧水反應(yīng)，過濾后可得到過氧化鈣產(chǎn)品。與第一種方法相比，精品文檔放心下載其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單、操作方便；產(chǎn)品的缺點(diǎn)是純度較低。［答案］（1）酸 除去溶液中的 CO2 (2）CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋精品文檔放心下載6H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl或CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2===CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O 溫精品文檔放心下載度過高時(shí)雙氧水易分解 (3）去除結(jié)晶表面水分 （4)工藝簡單、操作方便 純度較低精品文檔放心下載72。［解析]從分析整個(gè)流程圖入手，明確每步發(fā)生的反應(yīng)，從而解決相關(guān)問題。感謝閱讀(1)在反應(yīng)②中，通過調(diào)節(jié)溶液的pH，高錳酸鉀能將溶液中的Fe2＋氧化為Fe3＋，將Mn2＋氧化為MnO2而除去；若開始溶液的pH過低，F(xiàn)e2＋、Mn2＋將很難生成沉淀而除去。感謝閱讀(2)第一次過濾后的濾液中含有的陽離子有Zn2＋、Ni2＋、H＋等，加入鋅后可將Ni置換出來，故濾渣中還含有金屬鎳。感謝閱讀（3）反應(yīng)④生成的沉淀為ZnCO3，同時(shí)生成Na2SO4，若沉淀未洗滌干凈,洗滌液中應(yīng)含有SO24－和Na＋，故只要對(duì)洗滌液中是否含有SO錯(cuò)誤!進(jìn)行檢驗(yàn)即可.精品文檔放心下載（4）煅燒過程中ZnCO3、Zn（OH）2均發(fā)生分解反應(yīng)生成ZnO，根據(jù)關(guān)系式ZnCO3·xZn(OH)2～（x＋1）ZnO，可得錯(cuò)誤!＝錯(cuò)誤!，故x＝1。謝謝閱讀［答案](1）F