化學(xué)工藝設(shè)計流程專題復(fù)習(xí)

1、.PAGE 1 專題 化學(xué)工藝流程題隨著新課改的進(jìn)展，在高考化學(xué)試題中化工題逐漸成為一類熱門的主流題型它將高中化學(xué)與*些化工生產(chǎn)很好地融合在一起，題目情景新穎，綜合性強，思維量大，具有挑戰(zhàn)性。一些專家預(yù)測，在新課改背景下，無機化工題可能會逐漸取代以往高考化學(xué)試題中的無機框圖型推斷題，化工題是以*個具體的工業(yè)生產(chǎn)為背景，以化學(xué)根本理論為主線，結(jié)合化學(xué)實踐!環(huán)境保護(hù)!化學(xué)計算等考察同學(xué)們應(yīng)用所學(xué)知識探究解決生產(chǎn)實際問題的能力，對綜合能力要求很高化工題的特點表現(xiàn)為:題目多以流程圖的形式出現(xiàn);題目實際考察的是應(yīng)用化學(xué)反響原理、化學(xué)平衡原理、離子平衡理論!晶體構(gòu)造知識!物質(zhì)制備和別離(提純)知識、綠色化

2、學(xué)觀點、平安生產(chǎn)思想及從經(jīng)濟的視角分析、評價、探究實際生產(chǎn)中各種問題的能力.工藝流程題簡介1、工藝流程題是以與工業(yè)生產(chǎn)和日常生活密切相關(guān)的物質(zhì)制備、別離和提純?yōu)橹行?，以流程圖為信息背景，以物質(zhì)的性質(zhì)、轉(zhuǎn)化、別離等為考點，將元素化合物知識、化學(xué)反響原理、實驗等容有機融合2、化學(xué)工藝流程題構(gòu)造一般包括題頭、框圖和問題三局部。題頭: 一般簡單介紹此工藝的原料和目的是什么?？驁D: 是簡化的工藝流程圖。問題: 是根據(jù)生產(chǎn)流程中涉及到的化學(xué)知識設(shè)計的系列問題。讀題審題關(guān)鍵1.此流程的原料和目的是什么. 2流程中有哪些步驟.各步作用是什么.3 流程中涉及哪些化學(xué)知識點，如何把獲取的信息用規(guī)的語言文字正確表達(dá)

3、出來. 二、真題試做鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。*離子電池正極材料有鈷酸鋰LiCoO2，導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時，該鋰離子電池負(fù)極發(fā)生的反響為6C+*Li+*e-=Li*C6。現(xiàn)欲利用以上工藝流程回收正極材料中的*些金屬資源局部條件為給出。答復(fù)以下問題：LiCoO2中，Co元素的化合價為_。寫出“正極堿浸中發(fā)生反響的離子方程式_。酸浸一般在80下進(jìn)展，寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化復(fù)原反響的化學(xué)方程式_可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺點是_。寫出“沉鈷過程中發(fā)生反響的化學(xué)方程式_。5充放電過程中，發(fā)生LiCoO2與Li1-*CoO2之間的轉(zhuǎn)化，寫出放電時電池反響方

4、程式_。6上述工藝中，“放電處理有利于鋰在正極的回收，其原因是_在整個回收工藝中，可回收到的金屬化合物有_(填化學(xué)式)。真題試做答案答案：(1)3(2)2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2(3)2LiCoO23H2SO4H2O2eq o(=,sup15()Li2SO42CoSO4O24H2O,2H2O2eq o(=,sup15()2H2OO2有氯氣生成，污染較大(4)CoSO42NH4HCO3=CoCO3(NH4)2SO4H2OCO2(5)Li1*CoO2Li*C6=LiCoO26C(6)Li從負(fù)極中脫出，經(jīng)由電解質(zhì)向正極移動并進(jìn)入正極材料中Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4解題

5、方法的歸納與總結(jié)讀正文 ，找信息 ， 靈活運用 看框 ，看框外 ， 里外結(jié)合邊分析 ，邊思考 ， 易處著手 先局部 ，后全盤 ， 逐步深入三、常見的工業(yè)生產(chǎn)流程的主線和核心1 、規(guī)律：主線主產(chǎn)品、分支副產(chǎn)品、回頭為可循環(huán)的物質(zhì)。2 、核心考點：物質(zhì)的別離操作、除雜試劑的選擇、生產(chǎn)條件的控制、三廢處理及能量的綜合利用等。3 、原料處理的方法和作用研磨粉 碎：增大接觸面積，加快溶解或增大反響速率。 浸 出 固體加水酸或堿溶解得到離子水浸：與水接觸溶解或反響，可通過延長時間、攪拌或適當(dāng)升溫來加速，以提高浸出率。酸浸：與酸接觸反響而溶解，使可溶性離子進(jìn)入溶液，不溶物通過過濾除去?？赏ㄟ^適當(dāng)增大酸的濃度

6、、升溫和強力攪拌等加快反響速率。堿浸(堿洗)除去油污或氧化膜;溶解鋁和二氧化硅 過濾: 不溶物通過過濾除去 水 洗 除去水溶性雜質(zhì)灼燒：除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化。煅燒：改變構(gòu)造，使一些物質(zhì)在后續(xù)過程中易溶解，并可使一些雜質(zhì)(如有機物)在高溫下氧化、分解。4 、實驗條件的控制和目的調(diào)節(jié)溶液的pH值：控制溶液的酸堿性使*些金屬離子形成氫氧化物沉淀而到達(dá)別離的目的，抑制*些離子的水解，防止*些離子的氧化等。在題目中常以表格形式給出信息。如Fe3控制體系的溫度控制低溫：防止物質(zhì)的分解，如NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、HNO3(濃)等；防止物質(zhì)的揮發(fā)，如鹽酸、醋酸等；抑制物質(zhì)的水解；增大

7、氣體反響物的溶解度，使其被充分吸收。采取加熱：加速*固體的溶解，加快反響速率；減少氣體生成物的溶解并使其逸出，平衡向吸熱方向移動；控制圍：確保催化劑的催化效果，兼顧速率和轉(zhuǎn)化率，追求更好的經(jīng)濟效益，防止副反響發(fā)生等。降 溫冰水中防止物質(zhì)在高溫時溶解；使化學(xué)反響速率下降；使化學(xué)平衡向放熱方向移動控 溫 溫度過高，物質(zhì)會分解或揮發(fā)溫度過低，物質(zhì)無法揮發(fā)或者反響趁熱過濾，防止*物質(zhì)降溫時因析出而損耗或帶入新的雜質(zhì)。冰水洗滌 洗去晶體外表的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗5、 產(chǎn)品的別離和提純1過濾 根本操作：一貼二低三靠2結(jié)晶當(dāng)溶液為單一溶質(zhì)時：所得晶體不帶結(jié)晶水，如NaCl、KNO3等：

8、蒸發(fā)結(jié)晶所得晶體帶結(jié)晶水，如膽礬等：將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾。當(dāng)溶液為兩種以上溶質(zhì)時：要得到溶解度受溫度影響小的溶質(zhì)：蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，趁熱過濾要得到溶解度受溫度影響大的溶質(zhì)：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾、洗滌、枯燥。3重結(jié)晶4洗滌洗滌：向過濾器中滴加蒸餾水至浸沒固體外表，靜置，使其自然流下，重復(fù)操作2-3次；檢驗：取洗滌后最后幾滴濾液，假設(shè)要檢驗氯離子滴加AgNO3和稀硝酸，假設(shè)無沉淀產(chǎn)生，則證明洗滌干凈。5枯燥 在枯燥器隔絕空氣的條件下低溫烘干6灼燒 固體在坩堝中進(jìn)展加熱7分液 翻開分液漏斗活塞，下層液體從下口放出；上層液體從上口倒出8重復(fù)操作6、 物質(zhì)別離或提純常用的化學(xué)方法溶解法：利用特

9、殊溶劑把雜質(zhì)溶解而除去，如Fe(Al)可用過量的NaOH溶液而除去Al，CO2(HCl、H2O)先通過飽和食鹽水，再通過濃H2SO4。沉淀法：a.加適宜的沉淀劑(要使雜質(zhì)離子充分沉淀，參加的沉淀劑必須過量，且在后續(xù)步驟中易除去)。b.調(diào)節(jié)溶液的酸堿性。洗滌法：a.水洗，b.冰水洗，c.有機溶劑洗，其目的是：洗去目標(biāo)物外表的雜質(zhì)離子；減少目標(biāo)物的溶解損耗或增大有機雜質(zhì)的溶解量；防止目標(biāo)物形成結(jié)晶水合物；使晶體快速枯燥。7、可循環(huán)物質(zhì)的判斷流程圖中回頭箭頭的物質(zhì)生產(chǎn)流程中后面新生成或新別離的物質(zhì)(不要無視結(jié)晶后的母液)，可能是前面*一步反響的相關(guān)物質(zhì)。8綠色化學(xué)理念：1環(huán)境污染問題；2原子的經(jīng)濟性

10、；3節(jié)約能源包括使用催化劑；4原料應(yīng)是可再生的或者可循環(huán)使用；5工藝的平安性9、 化學(xué)工藝流程題自查：1對工藝流程題有沒有整體、清晰的認(rèn)識. 了解化學(xué)工藝流程的主線；2對工藝流程相關(guān)知識點是清清楚楚，還是模模糊糊.了解化學(xué)工藝流程考什么.3表達(dá)性問題是否能抓住要點. 了解規(guī)答題的要求；4方程式書寫和計算有無得分把握.10、常見物質(zhì)的別離、提純和鑒別 常見物質(zhì)除雜方法序號原物質(zhì)所含雜質(zhì)除雜質(zhì)試劑主要操作方法1N2O22CO2H2S3COCO24CO2CO5CO2HCI6H2SHCI7SO2HCI8CI2HCI9H2HCI10炭粉MnO211MnO2C12炭粉CuO13AI2O3Fe2O314Fe

11、2O3AI2O315AI2O3SiO216SiO2AI2O317BaSO4BaCO318NaHCO3溶液Na2CO319Na2CO3固休NaHCO320FeCI3溶液FeCI221FeCI3溶液CuCI222FeCI2溶液FeCI323CuOFe24Fe(OH)3膠體FeCI325CuSFeS26I2晶體NaCI27NaCI晶體NH4CI28KNO3晶體NaCI29CO2SO230CuCl2FeCl3/HCl三個必須：加試劑必須過量；過量試劑必須除去；必須最正確實驗方案。四個原則：不增新雜質(zhì)； 不減被提純物；易分被提純物與雜質(zhì)； 復(fù)原被提純物。除雜要注意：為使雜質(zhì)除盡，參加的試劑不能是“適量，

12、而應(yīng)是“過量，但“過量的試劑必須在后續(xù)的操作中便于除去。11、 知識積累一 化工生產(chǎn)主要解決六方面問題：解決將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的生產(chǎn)原理；除去所有雜質(zhì)并別離提純產(chǎn)品；提高產(chǎn)量與產(chǎn)率；減少污染，考慮 “綠色化學(xué)生產(chǎn)；原料的來源既要考慮豐富，還要考慮本錢問題；生產(chǎn)設(shè)備簡單，生產(chǎn)工藝簡便可行等工藝生產(chǎn)問題化學(xué)工藝流程題，一般也就圍繞這六個方面設(shè)問求解。要準(zhǔn)確、順利解答工藝流程題，學(xué)生除了必須要掌握物質(zhì)的性質(zhì)和物質(zhì)之間相互作用的根本知識以及除雜別離提純物質(zhì)的根本技能外，最關(guān)鍵的問題要具備分析工藝生產(chǎn)流程的方法和能力?！局R積累二】常見與工業(yè)生產(chǎn)有關(guān)的化學(xué)反響傳統(tǒng)工業(yè)不能丟 工業(yè)制粗硅 制漂白粉 工業(yè)制硫

13、酸 合成氨工業(yè) 工業(yè)制硝酸 氯堿工業(yè) 工業(yè)制玻璃 工業(yè)制純堿 12、化學(xué)工藝流程題?？紗栴}、對反響條件的分析可從以下幾個方面著手：A、對反響速率有何影響. 如何提高浸出率.如何提高反響速率.B、對平衡轉(zhuǎn)化率有何影響.如何提高產(chǎn)率.C、對綜合生產(chǎn)效益有何影響.如原料本錢，原料來源是否廣泛、是否可再生，能源本錢，對設(shè)備的要求，環(huán)境保護(hù)從綠色化學(xué)方面作答。、對流程理解的問題：A、濾渣、濾液的主要成分.明確發(fā)生了什么反響B(tài)、該反響的化學(xué)方程式.C、循環(huán)利用與回收利用的物質(zhì).循環(huán)利用是作為原料投入了，卻沒有消耗或沒有消耗完；回收利用是指副產(chǎn)品D、特定步驟中加*物質(zhì)的作用.一般題干會有隱含信息。比方加Na

14、Cl可以提高PbCl2的溶解度，加NaCl可以降低過碳酸鈉的溶解度等等四、典型例析【例1】2021新課標(biāo)2卷 27.14分氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅(含有Fe(), Mn(), Ni()等雜質(zhì))的流程如下:提示:在本實臉條件下，Ni()不能被氧化:高錳酸鉀的復(fù)原產(chǎn)物是MnO2答復(fù)以下問題:(1)反響中除掉的雜質(zhì)離子是 ，發(fā)生反響的離子方程式為;在加高錳酸鉀溶液前，假設(shè)pH較低，對除雜的影響是 。(2)反響的反響類型為 .過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有 。(3)反響形成的沉淀要用水洗，檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是 。(4)反響中產(chǎn)物的成分可能是ZnCO

15、3*Zn(OH)2 .取干操后的濾餅11.2g，煅燒后可得到產(chǎn)品8.1g.，則*等于 ?！纠?】CoCl26H2O在飼料、醫(yī)藥工業(yè)上有廣泛的用途。以下是以含鈷廢料含少量Fe、Al等雜質(zhì)為原料制取CoCl26H2O的一種新工藝流程：鈷與鹽酸反響的化學(xué)方程式為：Co2HCl=CoCl2H2CoCl26H2O熔點86，易溶于水；常溫下穩(wěn)定無毒，加熱至110120時，失去結(jié)晶水變成有毒的無水氯化鈷。局部陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：請答復(fù)以下問題：參加碳酸鈉調(diào)節(jié)pH至a，a的圍是 。操作包含3個根本實驗操作，它們是 和過濾。制得的CoCl26H2O需減壓烘干的原因。為測定產(chǎn)品中CoCl2

16、6H2O含量，*同學(xué)將一定量的樣品溶于水，再向其中參加足量的AgNO3溶液，過濾，并將沉淀烘干后稱量其質(zhì)量。通過計算發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中CoCl26H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100，其原因可能是 。【例3】 (10鋇鹽生產(chǎn)中排出大量的鋇泥主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等*主要生產(chǎn)BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工廠利用鋇泥制取Ba(NO3)2，其局部工藝流程如下：1酸溶后溶液中pH=1，Ba(FeO2)2與HNO3的反響化學(xué)方程式為_2酸溶時通?？刂品错憸囟炔怀^70，且不使用濃硝酸，原因是_、_3該廠結(jié)合本廠實際，選用的*為_填化學(xué)式；中和使溶液中_填離子符號的濃度減

17、少中和引起的溶液體積變化可忽略4上述流程中洗滌的目的是_【例4】(2021理綜，27)鋰離子電池的廣泛應(yīng)用使回收利用鋰資源成為重要課題。*研究性學(xué)習(xí)小組對廢舊鋰離子電池正極材料(LiMn2O4、碳粉等涂覆在鋁箔上)進(jìn)展資源回收研究，設(shè)計實驗流程如下：(1)第步反響得到的沉淀*的化學(xué)式為_。(2)第步反響的離子方程式是_。(3)第步反響后，過濾Li2CO3所需的玻璃儀器有_。假設(shè)過濾時發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁，從實驗操作的角度給出兩種可能的原因：_、_。(4)假設(shè)廢舊鋰離子電池正極材料含LiMn2O4的質(zhì)量為18.1 g，第步反響中參加20.0 mL 3.0 molL1的H2SO4溶液，假定正極材料

18、中的鋰經(jīng)反響和完全轉(zhuǎn)化為Li2CO3，則至少有_g Na2CO3參加了反響?！纠?】 (2021理綜，27)MnO2是一種重要的無機功能材料，粗MnO2的提純是工業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。*研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了將粗MnO2(含有較多的MnO和MnCO3)樣品轉(zhuǎn)化為純MnO2的實驗，其流程如下：(1)第步加稀硫酸時，粗MnO2樣品中的_(寫化學(xué)式)轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)。(2)第步反響的離子方程式是eq *()_eq *()ClOeq oal(,3)- eq *()_=eq *()MnO2eq *()Cl2eq *()_。(3)第步蒸發(fā)操作必需的儀器有鐵架臺(含鐵圈)、_、_、_，蒸發(fā)得到的固體中有NaClO

19、3和NaOH，則一定還含有_(寫化學(xué)式)。(4)假設(shè)粗MnO2樣品的質(zhì)量為12.69 g，第步反響后，經(jīng)過濾得到8.7 g MnO2，并收集到0.224L CO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，則在第步反響中至少需要_ mol NaClO3?！纠?】重鉻酸鈉(Na2Cr2O72H2O)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FeOCr2O3，還含有Al2O3、MgO、SiO2等雜質(zhì)為主要原料進(jìn)展生產(chǎn)，其主要工藝流程如下：中涉及的主要反響有：主反響：4FeOCr2O38Na2CO37O28Na2CrO42Fe2O38CO2副反響：SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2、Al2O3Na

20、2CO32NaAlO2CO2局部陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH：沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Mg(OH)2Cr(OH)3完全沉淀時溶液pH4.73.711.25.6試答復(fù)以下問題： “中反響是在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)展，反響時需不斷攪拌，其作用是。兩個副反響均為吸熱反響，但在高溫下均能自發(fā)進(jìn)展，其原因是。 “中調(diào)節(jié)pH至4.7，目的是。 “中加硫酸酸化的目的是使CrO42轉(zhuǎn)化為Cr2O72，請寫出該平衡轉(zhuǎn)化的離子方程式：。 “中采用冷卻結(jié)晶的方法析出紅礬鈉，依據(jù)是制取紅礬鈉后的廢水中還含有少量的CrO42，根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，含CrO42的廢水 ，要經(jīng)化學(xué)處理，使其濃度降至5.0107 molL

21、1以下才能排放。含CrO42的廢水處理可用復(fù)原法：綠礬硫酸亞鐵晶體復(fù)原CrO42的離子方程式為： 【例7】氧化氯ClO2是一種高效、廣譜、平安的殺菌、消毒劑。1氯化鈉電解法是一種可靠的工業(yè)生產(chǎn)ClO2方法。用于電解的食鹽水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等雜質(zhì)。其次除雜操作時，往粗鹽水中先參加過量的_填化學(xué)式，至沉淀不再產(chǎn)生后，再參加過量的Na2CO3和NaOH，充分反響后將沉淀一并濾去。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)濾液中仍含有一定量的SO42-，其原因是_【：Ksp(BaSO4)= 1.1 10-10 Ksp(BaCO3)= 5.1 10-9】該法工藝原理如右。其過程是將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉NaClO3與鹽酸反響生成ClO2。工藝中可以利用的單質(zhì)有_填化學(xué)式，發(fā)生器中生成ClO2的化學(xué)方程式為_。2纖維素復(fù)原法制ClO2是一種新方法，其原理是：纖維素水解得到的最終產(chǎn)物D與NaClO3反響生成ClO2。完成反響的化學(xué)方程式：D+24NaClO3+12H2SO4=ClO2+CO2+18H2O+_3ClO2和Cl2均能將電鍍廢水中的-氧化為無毒的物質(zhì)，自身被復(fù)原為Cl-。處理含-一樣量得電鍍廢水，所需Cl2的物質(zhì)的量是ClO2的_倍【例8】2021 新課標(biāo)