1、【 精品教育资源文库 】 专题讲座五 化工流程题的解题指导 考纲研读 1.从试题提供的新信息中，准确地提取实质性内容，并经与已有知识块整合，重组为新知识块的能力。 2.将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题的能力。 3.将分析和解决问题的过程及成果，用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达，并做出解释的能力。 一、工业流程题的结构 二、工业流程题分类突破 题型一 物质制备类化工流程题 1核心反应 陌生方程式的书写 关注箭头的指向：箭头指入 反应物，箭头指出 生成物。 (1)氧化 还原反应：熟练应用氧化还原规律， 判断产物， 配平。 (2)非氧化还原反应
2、：结合物质性质和反应实际判断产物。 2原料的预处理 (1)溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等。 水浸 与水接触反应或溶解 浸出 固体加水 (酸 )溶解得到离子 酸浸 在酸溶液中反应，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程 浸出率 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少 (更多转化 ) (2)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解。 3常用的控制反应条件的方法 【 精品教育资源文库 】 (1)调节溶 液的 pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节 pH所需的物质一般应满足两点： 能与 H 反应，使溶液 pH 增大； 不引入新杂质
3、。 例如：若要除去 Cu2 中混有的 Fe3 ，可加入 CuO、 CuCO3、 Cu(OH)2、 Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的 pH，不可加入 NaOH 溶液、氨水等。 (2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。 (3)趁热过滤。防止某物质降温时会析出。 (4)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。 例 1 (2016 全国卷 ， 28)NaClO2 是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下： 回答下列问题： (1)NaClO2中 Cl 的化合价为 _。 (2)写出 “ 反应 ” 步骤中生成 ClO
4、2的化学方程式 _ _。 (3)“ 电解 ” 所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去 Mg2 和 Ca2 ，要加入的试剂分别为 _、 _。 “ 电解 ” 中阴极反应的主要产物是 _。 (4)“ 尾气吸收 ” 是吸收 “ 电解 ” 过程排出的少量 ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 _，该反应中氧化产物是 _。 (5)“ 有效氯含量 ” 可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克 Cl2的氧化能力。 NaClO2的有效氯含量为 _。 (计算结果保留两位小数 ) 解题流程 第一步：读题目，明确目的 制备 NaClO2 第二 步：审流程，分
5、块破题 拆分工艺流程 【 精品教育资源文库 】 第三步：看设问，结合题中的问题，回到流程图中找答案。 得分秘籍 (1)设问一般相对独立，无连带效应，一个问题解决不了不会影响下一个问题的解决。 (2)题中基本上都有与流程无关的问题，可直接作答；对于超纲知识，题目中要么有信息提示，要么与解答题目无关。 答案 (1) 3 (2)2NaClO3 H2SO4 SO2=2NaHSO4 2ClO2 (3)NaOH溶液 Na2CO3溶液 ClO2(或 NaClO2) (4)21 O2 (5)1.57 题型二 提纯类化工流程题 1明确常用的提纯方法 (1)水溶法：除去可溶性杂质。 (2)酸溶法：除去碱性杂质。
6、 (3)碱溶法：除去酸性杂质。 (4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。 (5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。 (6)调节溶液的 pH 法：如除去酸性溶液中的 Fe3 等。 2明确常用的分离方法 (1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。 (2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用 CCl4 或苯萃取溴水中的溴 。 (3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如 NaCl。 (4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如 KNO3、FeCl3、 CuCl2、 CuSO45H 2O
7、、 FeSO47H 2O等。 (5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇或甘油。 (6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。 例 2 (2017 合肥模拟 )高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级氧化锌 (含 Fe2 、 Mn2 、 Cu2 、 Ni2 、 Cd2 等 )为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如下： 已知 KspFe(OH)3 4.010 38。 回答下列问题： 【 精品教育资源文库 】 (1)浸出时，为了提高浸出效率可采用的措施有 (写两种 )： _。 (2)氧化时，加入 KM
8、nO4溶液是为了除去浸出液中的 Fe2 和 Mn2 (溶液中 Mn 全部转化为 MnO2)，请配平下列除去 Fe2 的离子方程式： MnO4 Fe2 _=MnO2 Fe(OH)3 H (3)加入锌粉的目的是 _。 (4)已知 H2SO4浸出液中， c(Fe2 ) 5.04 mgL 1、 c(Mn2 ) 1.65 mgL 1。 加入 KMnO4溶液反应一段时间后，溶液中 c(Fe3 ) 0.56 mgL 1，若溶液 pH 3，则此时Fe3 _(填 “ 能 ” 或 “ 不能 ”) 生成沉淀。 若要除尽 1 m3上述浸出液中的 Fe2 和 Mn2 ，需加入 _ g KMnO4。 解析 (1)为了提高
9、浸出效率，可以适当增大硫酸浓度、搅拌、将固体粉碎、提高浸出温度等。 (2)锰元素由 7 价降低到 4 价，而铁元素由 2 价升高到 3 价，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒配平方程式。 (3)加入锌粉的目的是消耗溶液中的 H ，调节溶液 pH，促进溶液中的 Cu2 、 Ni2 、 Cd2 等形成沉淀而除去 。 (4) c(Fe3 ) 0.5610 3 gL 156 gmol 1 1.010 5 molL 1，此时溶液中 c(OH ) 1.010 11 molL 1， c(Fe3 ) c3(OH ) 1.010 38 KspFe(OH)3，故不能生成 Fe(OH)3沉淀。 加入 KMnO4将
10、 Fe2 和 Mn2 分别氧化为 Fe3 和 MnO2，而 KMnO4被还原为 MnO2，根据得失电子守恒可知，加入 KMnO4的质量为 5.0410 3 gL 156 gmol 1 1 000 L 1.6510 3 gL 155 gmol 1 21 000 L3 158 gmol 1 7.9 g。 答案 (1)将工业级氧化锌粉碎、搅拌，增 大硫酸浓度 (其他合理答案也可 ) (2)1 3 7 H2O 1 3 5 (3)调节溶液 pH，除去溶液中的 Cu2 、 Ni2 、 Cd2 等 (4) 不能 7.9 1 (2015 全国卷 ， 27)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿 (主要成分为
11、Mg2B2O5H 2O 和 Fe3O4，还有少量 Fe2O3、 FeO、 CaO、 Al2O3和 SiO2等 )为原料制备硼酸 (H3BO3)的工艺流程如图所示： 回答下列问题： (1)写出 Mg2B2O5H 2O与硫酸反应的化学方程式 _ _。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有 _ 【 精品教育资源文库 】 _(写出两条 )。 (2)利用 _的磁性，可将其从 “ 浸渣 ” 中分 离。 “ 浸渣 ” 中还剩余的物质是_(写化学式 )。 (3)“ 净化除杂 ” 需先加 H2O2溶液，作用是 _。然后再调节溶液的 pH约为 5，目的是 _。 (4)“ 粗硼酸 ” 中的主要杂质
12、是 _(填名称 )。 (5)以硼酸为原料可制得硼 氢化钠 (NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为_。 (6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程： _ _。 答案 (1)Mg2B2O5H 2O 2H2SO4= 2MgSO4 2H3BO3 提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径 (2)Fe3O4 SiO2和 CaSO4 (3)将 Fe2 氧化为 Fe3 使 Al3 和 Fe3 形成氢氧化物沉淀而除去 (4)(七水 )硫酸镁 (5) (6)2H3BO3= B2O3 3H2O、 B2O3 3Mg = 2B 3MgO 解析 (1)
13、Mg2B2O5H 2O 与硫酸反应生成 H3BO3、 MgSO4，配平即可。为提高浸出速率，可 以从温度 (升高温度 )、浓度、增大接触面积 (将矿石粉碎 )等角度分析。 (2)Fe3O4 具有磁性，可以利用铁块将其从 “ 浸渣 ” 中吸出。 SiO2不溶于 H2SO4， CaO 与 H2SO4生成 CaSO4微溶于水，所以 “ 浸渣 ” 中还有 SiO2和 CaSO4。此时溶液中除 H3BO3外还有 MgSO4由 (1)中反应生成 、 Fe2(SO4)3、FeSO4、 Al2(SO4)3。 (3)“ 净化除杂 ” 先加 H2O2的目的是将 Fe2 氧化为 Fe3 ，然后再通过调节pH促进 Fe3 、 Al3 水解生成 Fe(OH)3、 Al(OH)3沉淀而除去。 (4)“ 粗 硼酸 ” 中的主要杂质是没有除去的 MgSO4。 (5)NaBH4由 Na 和 BH4 组成。其中的氢显 1价， 1价的 H具有较强的还原性。 (6)以硼酸和金属镁为原料制备单质硼的过程： H3BO3分解生成 B2O3， B2O3与金属镁发生置换反应生成单质 B。 2软锰矿的主要成分为 MnO2，还含有 Fe2O3、 MgO、
