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［題型剖析］一、試題構(gòu)造:工藝流程題的構(gòu)造分題引、題干和題設(shè)三部分。題引一般是簡單介紹該工藝生產(chǎn)的原資料和生產(chǎn)的目的、產(chǎn)品（包含副產(chǎn)品）有時(shí)還供給有關(guān)表格、圖像等參照數(shù)據(jù)或信息；題干部分主要用框圖形式將原想到產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝流程表示出來；題設(shè)主假如依據(jù)生產(chǎn)過程中波及的化學(xué)知識(shí)設(shè)置成一系列問題,組成一道完好的化學(xué)試題。一個(gè)完好的物質(zhì)制備化工生產(chǎn)流程一般擁有以下特色原料―→對(duì)原料的預(yù)辦理―→核心化學(xué)反響―→產(chǎn)品的提純、分別―→獲取產(chǎn)物1．原料的各項(xiàng)預(yù)辦理（有關(guān)的操作及名詞）（1）溶解：往常用酸進(jìn)行溶解,如硫酸、鹽酸等。（2）灼燒、焙燒、煅燒：改變物質(zhì)構(gòu)造，使一些物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕?biāo)物質(zhì),或使一些雜質(zhì)在高溫下氧化或分解。3)控制反響條件：因?yàn)榛瘜W(xué)反響是有條件的，常常需要在必定的濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑和酸堿性等條件下進(jìn)行，所以生產(chǎn)中一定控制反響條件，此中溫度和酸度的控制是條件控制的兩大主旋律.可采納水浴加熱、油浴加熱等控制溫度，防備溫度過高時(shí)反響物或生成物發(fā)生疏解致使產(chǎn)率降低。2．分別和提純階段（1）調(diào)理溶液的pH：①控制溶液的酸堿性使此中某些金屬離子形成氫氧化物積淀。如含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)理溶液的酸度為3。7≤pH＜8。3，即可使Fe3＋轉(zhuǎn)變?yōu)镕e（OH)3積淀。②調(diào)理溶液的pH時(shí)，所選的物質(zhì)應(yīng)知足兩點(diǎn)：一是能與H＋或OH－反響，二是不引入新的雜質(zhì).（2)加熱:加速化學(xué)反響速率或促進(jìn)化學(xué)均衡向某個(gè)方向挪動(dòng)。(3)降溫:防備某物質(zhì)在高溫時(shí)溶解（或分解)或使化學(xué)均衡向著題目要求的方向挪動(dòng).1(4）萃取3．獲取產(chǎn)品的方法或操作（1）蒸發(fā):蒸發(fā)掉一部分溶劑。有時(shí)要考慮反響時(shí)的氣體氣氛以克制某物質(zhì)發(fā)生水解.(2）蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶：合用于雜質(zhì)的溶解度隨溫度變化不大的物質(zhì)的分別、提純。(3)蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾:合用于雜質(zhì)的溶解度隨溫度變化較大的物質(zhì)的分別、提純，可減少雜質(zhì)晶體的析出.(4）晶體的干燥:常有的干燥方法為自然晾干、濾紙吸干、干燥器中烘干。(5）積淀的清洗:因?yàn)榉e淀生成時(shí)，表面會(huì)吸附必定量的離子（特別是積淀成分別子）。所以過濾后要進(jìn)行積淀的清洗.清洗方法是向過濾器中慢慢注入適當(dāng)蒸餾水，至恰好沒過積淀,而后靜置,讓其自然流下，重復(fù)以上操作2~3次,直至清洗干凈。為了減少積淀（或晶體）的溶解，可用冰水或有機(jī)溶劑清洗。（6）積淀能否清洗干凈的查驗(yàn)：主要查驗(yàn)清洗液中能否還含有積淀表面吸附的離子.一般的查驗(yàn)方法：取少許最后一次的清洗液,置于一干凈的試管中,滴加少許的查驗(yàn)試劑，若沒有特色現(xiàn)象出現(xiàn)，說明積淀清洗干凈。（7)從溶液中獲取晶體的一般過程：蒸發(fā)濃縮→冷卻結(jié)晶→過濾→清洗→干燥。4．步驟中發(fā)生反響的化學(xué)方程式（或離子方程式）的書寫書寫化學(xué)方程式（或離子方程式)時(shí)，第一要明確反響物、生成物及反響條件等,而后依據(jù)各樣守恒關(guān)系配平化學(xué)方程式（或離子方程式）。二、解題策略（1）審題干：正確剖析題干中的信息,如生產(chǎn)目的、原料成分、產(chǎn)品成分、新物質(zhì)的性質(zhì)及有關(guān)反響等，從而剖析每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)所發(fā)生的反響和操作.(2)審設(shè)問：聯(lián)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3［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,含有必定量的Al2O3、FeO、SiO2、CaO等)制備草酸鎳晶體的流程以下圖：已知：①有關(guān)金屬離子生成氫氧化物積淀的pH見表中數(shù)據(jù):金屬離子Fe3＋Fe2＋Al3＋Ni2＋開始積淀的pH1.15.83。06.8完好積淀的pH3.28.85。09.5②Ksp2＝×10－10；(CaF)1.46－5－1③當(dāng)某物質(zhì)濃度小于1。0×10mol·L時(shí),視為完好積淀.請(qǐng)回答以下問題：(1）請(qǐng)寫出一種能提升“酸浸"速率的舉措：________________。2)試劑a是一種綠色氧化劑，寫出“氧化”時(shí)反響的離子方程式：_____.3)“調(diào)pH"時(shí)pH的調(diào)控范圍為________，試用化學(xué)反響原理的有關(guān)知識(shí)解說濾渣Ⅱ的生成：。(4）寫出“沉鎳”時(shí)發(fā)生反響的離子方程式:______________________,證明Ni2＋已經(jīng)積淀完好的實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象是_______________________,當(dāng)Ca2＋積淀完好時(shí)，溶液中c(F－）〉____________mol·L－1（寫出計(jì)算式即可)。4(5）操作a的內(nèi)容是。5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＋、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以下:已知Ksp[Fe（OH）3]＝4.0×10－38?；卮鹨韵聠栴}:（1）浸出時(shí)，為了提升浸出效率可采納的舉措有（寫兩種）：_____________。（2）氧化時(shí)，加入KMnO4溶液是為了除掉浸出液中的Fe2＋和Mn2＋(溶液中Mn所有轉(zhuǎn)變?yōu)镸nO2）,請(qǐng)配平以下除掉Fe2＋的離子方程式:MnO＋2＋＋________===MnO2↓＋（3↓＋＋錯(cuò)誤!FeFeOH)H(3)加入鋅粉的目的是。（4）已知H2SO4浸出液中，c（Fe2＋）＝5。04mg·L－1、c（Mn2＋)＝1。65mg·L－1。①加入KMnO4溶液反響一段時(shí)間后，溶液中（3＋）＝0.56mg·L－1若溶液pH＝，則cFe,3此時(shí)Fe3＋________（填“能”或“不可以”）生成積淀。②若要除盡1m3上述浸出液中的Fe2＋和Mn2＋，需加入________gKMnO4。6[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，可作剖析試劑、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.回答以下問題：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的詳細(xì)操作為逐滴加入稀鹽酸，至溶液中尚存有少許固體，此時(shí)溶液呈________性(填“酸、“堿”或“中"）.將溶液煮沸，趁熱過濾。將溶液煮沸的作用是________________.2）步驟②中反響的化學(xué)方程式為_________________________________，該反響需要在冰浴下進(jìn)行，原由是______________________________。(3）將過濾獲取的白色結(jié)晶挨次使用蒸餾水、乙醇清洗，使用乙醇清洗的目的是_________________________________________________________________。（4)制備過氧化鈣的另一種方法是：將石灰石煅燒后,直接加入雙氧水反響,過濾后可獲取過氧化鈣產(chǎn)品。該工藝方法的長處是_______________________,產(chǎn)品的弊端是________。2．(2013·國卷全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）、Mn（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）等雜質(zhì)］的流程以下：提示：在本實(shí)驗(yàn)條件下，Ni（Ⅱ）不可以被氧化;高錳酸鉀的復(fù)原產(chǎn)物是MnO2?；卮鹨韵聠栴}：（1）反響②中除掉的雜質(zhì)離子是____________，發(fā)生反響的離子方程式為_____________________________________________________________；7在加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，對(duì)除雜的影響是_________________.（2）反響③的反響種類為________，過濾獲取的濾渣中，除了過度的鋅外還有________。（3）反響④形成的積淀要用水洗,查驗(yàn)積淀能否清洗干凈的方法是_______________________________________________________。（4）反響④中產(chǎn)物的成分可能是ZnCO3·xZn（OH)2。取干燥后的濾餅11。2g，煅燒后可獲取產(chǎn)品8。1g，則x等于________。3．高錳酸鉀在飲用水和工業(yè)污水辦理領(lǐng)域的花費(fèi)增加較快。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。其部分流程以下圖：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響為:KClO3＋3MnO2＋6KOH===3K2MnO4＋KCl＋3H2O?；卮鹨韵聠栴}：(1)實(shí)驗(yàn)中采納鐵坩堝而不是瓷坩堝的原由是_____________________.（2）通入CO2,可使MnO錯(cuò)誤!發(fā)生反響,生成MnO錯(cuò)誤!及MnO2，寫出該反響的離子方程式:______________________________________;若通入CO2太多,則在加熱濃縮時(shí)，會(huì)有________晶體和KMnO4晶體一同析出.（3)在加熱、濃縮、烘干的過程中溫度不宜過高,其原由是____________；8趁熱過濾的目的是______________；加熱時(shí)用玻璃棒不停攪拌溶液的目的是______________________________________________________________;清洗KMnO4晶體用冷水清洗較好的原由是______________________.(4）計(jì)算12。25gKClO3固體經(jīng)過上述轉(zhuǎn)變，最多可制得KMnO4的質(zhì)量為___（結(jié)果保存一位小數(shù))?？偨Y(jié)9參照答案：例題［分析]（1）把廢鎳催化劑粉碎,或適合加熱、適合增大酸的濃度或提升攪拌速率等都能夠提升酸浸速率.(2)試劑a是過氧化氫，反響的離子方程式為2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O。（3）因?yàn)殍F、鋁是以氫氧化鐵和氫氧化鋁的形式積淀下來的，而且不可以使鎳離子形成沉淀,故pH范圍為5。0≤pH〈6.8；加入Ni(OH)2耗費(fèi)溶液中的氫離子，促進(jìn)鐵離子、鋁離子的水解均衡向右挪動(dòng)，使鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的積淀而除掉。(4）加入草酸銨后生成的固體是NiC2O4·2H2O，所以有水參加反響，故反響的離子方程式為Ni2＋＋C2O錯(cuò)誤!＋2H2O===NiC2O4·2H2O↓.若鎳離子沒有完好積淀，則持續(xù)加入草酸銨,仍會(huì)有積淀生成，所以證明Ni2＋已經(jīng)積淀完好的操作及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：取適當(dāng)上層清液于試管中,持續(xù)滴加（NH4）2C2O4溶液，無積淀生成。鈣離子積淀完好的標(biāo)記是溶液中鈣離子的物質(zhì)的－5－1的sp可求出（－）〉錯(cuò)誤!mol·L－1KcF.mol·L,聯(lián)合CaF(5)從溶液中分別出晶體需要進(jìn)行過濾、清洗、干燥。[答案](1）把廢鎳催化劑粉碎(或適合加熱、適合增大酸的濃度或提升攪拌速率等)(2）2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O（3）5。0≤pH〈6。8加入Ni（OH）2耗費(fèi)溶液中的H＋,促進(jìn)鐵離子、鋁離子的水解平衡右移,使鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的積淀（4)Ni2＋＋C2O錯(cuò)誤!＋224·2O↓取適當(dāng)上層清液于試管中,持續(xù)滴加2HO===NiCO2H（NH4）224溶液無積淀生成錯(cuò)誤!CO,(5）過濾、清洗、干燥2.[分析](1)為了提升浸出效率，能夠適合增大硫酸濃度、攪拌、將固體粉碎、提升浸出溫度10等。(2)錳元素由＋7價(jià)降低到＋4價(jià),而鐵元素由＋2價(jià)高升到＋3價(jià)，依據(jù)得失電子守恒、元素守恒和電荷守恒配平方程式.（3)加入鋅粉的目的是耗費(fèi)溶液中的H＋,調(diào)理溶液，pH，促進(jìn)2＋、Ni2＋2＋等形成積淀而除掉3＋）＝錯(cuò)誤!－5－1molL時(shí)溶液中c（OH－＝?！粒?1·－1（3＋3－＝。×－38）3，故)·（OH)10sp]1010molL,cFe)c10<K[Fe(OH不可以生成Fe(OH）3積淀.②加入KMnO4將Fe2＋和Mn2＋分別氧化為Fe3＋和MnO2，而KMnO4被復(fù)原為MnO2，依據(jù)得失電子守恒可知，加入KMnO4的質(zhì)量為錯(cuò)誤!×158g·mol－1＝7.9g.［答案］(1）將工業(yè)級(jí)氧化鋅粉碎、攪拌（其余合理答案也可）（2）137H2O135（3)調(diào)理溶液pH，除掉溶液中的Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等(4）①不可以②7。9對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練［分析]（1）步驟①中逐滴加入稀鹽酸，至溶液中尚存有少許固體，該固體為CaCO3，溶液中含有CaCl2,因?yàn)槿芙饬松傻腃O2，溶液呈弱酸性.將溶液煮沸，可排出溶解的CO2,防備與后續(xù)加入的氨水及生成的CaO2反響。（2)濾液中含有CaCl2，加入氨水和雙氧水在冰浴條件下反響，經(jīng)過濾獲取白色晶體（CaO2）,聯(lián)合元素守恒推知步驟②中反響還生成NH4Cl和H2O,化學(xué)方程式為CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋6H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl或CaCl2＋2NH3·HO＋HO===CaO↓＋2NH4Cl＋2HO.HO不穩(wěn)固，受熱易分解生成HO和O,故該222222222反響在冰浴條件下進(jìn)行，其目的是防備H2O2受熱分解。(3）過氧化鈣微溶于水,能溶于酸，白色結(jié)晶（CaO2)可挨次使用蒸餾水、乙醇清洗，使用乙醇清洗的目的是去除結(jié)晶表面水分。(4）將石灰石煅燒后，直接加入雙氧水反響，過濾后可獲取過氧化鈣產(chǎn)品。與第一種方法對(duì)比,其長處是工藝簡單、操作方便；產(chǎn)品的弊端是純度較低.［答案］(1)酸除掉溶液中的CO2(2)CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋6H2O===CaO·8H2O↓＋2NH4Cl或CaCl＋2NH3·HO＋HO===CaO↓＋2NH4Cl＋2HO溫2222222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2。［分析］從剖析整個(gè)流程圖下手，明確每步發(fā)生的反響,從而解決有關(guān)問題。11（1）在反響②中，經(jīng)過調(diào)理溶液的pH,高錳酸鉀能將溶液中的Fe2＋氧化為Fe3＋，將Mn2＋氧化為MnO2而除掉;若開始溶液的pH過低,Fe2＋、Mn2＋將很難生成積淀而除掉。(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。（3）反響④生成的積淀為ZnCO3，同時(shí)生成Na2SO4，若積淀未清洗干凈，清洗液中應(yīng)含有SO錯(cuò)誤!和Na＋,故只需對(duì)清洗液中能否含有SO錯(cuò)誤!進(jìn)行查驗(yàn)即可.（4）煅燒過程中ZnCO3、Zn(OH）2均發(fā)生疏解反響生成ZnO，依據(jù)關(guān)系式ZnCO3·xZnOH）2～(x＋1)ZnO，可得錯(cuò)誤!＝錯(cuò)誤!，故x＝1.［答案］2＋和Mn2＋MnO錯(cuò)誤!