“化工流程圖”題的解題方法

“化工流程”

題的解題方法

〔2013屆高考復(fù)習(xí)〕

汕尾市教育局教研室溫慶偉

二○一二年十二月練習(xí)1：工業(yè)上用廢鋁〔主要含Al和Fe〕制備AlCl3晶體，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)其生產(chǎn)流程，畫(huà)出生產(chǎn)流程圖。AlCl3的生產(chǎn)流程練習(xí)2：工業(yè)生產(chǎn)純堿的工藝流程示意圖如下：

完成以下填空：

〔1〕粗鹽水參加沉淀劑A、B除雜質(zhì)〔沉淀劑A來(lái)源于石灰窯廠〕，寫(xiě)出A、B的化學(xué)式。A，B。

〔2〕實(shí)驗(yàn)室提純粗鹽的實(shí)驗(yàn)操作依次為：取樣、

、沉淀、、、冷卻結(jié)晶、、烘干。

〔3〕工業(yè)生產(chǎn)純堿工藝流程中，碳酸化時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象是。碳酸化時(shí)沒(méi)有析出碳酸鈉晶體，其原因是?！?〕碳酸化后過(guò)濾，濾液D最主要的成分是

〔填寫(xiě)化學(xué)式〕，檢驗(yàn)這一成分的陰離子的具體方法是：。

〔5〕氨堿法流程中氨是循環(huán)使用的，為此，濾液D參加石灰水產(chǎn)生氨。加石灰水后所發(fā)生的反響的離子方程式為：。

〔6〕產(chǎn)品純堿中含有碳酸氫鈉。如果用加熱分解的方法測(cè)定純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可表示為：〔注明你的表達(dá)式中所用的有關(guān)符號(hào)的含義〕IIIIIII：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的別離提純III：產(chǎn)品獲得IIIIII主要成分NaCl，還含有Ca2+、Mg2+I：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的別離提純III：產(chǎn)品獲得IIIIII主要成分NaCl，還含有Ca2+、Mg2+參加CaO和Na2CO3，使Ca2+、Mg2+生成沉淀I：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的別離提純III：產(chǎn)品獲得IIIIII主要成分NaCl，還含有Ca2+、Mg2+參加CaO和Na2CO3，使Ca2+、Mg2+生成沉淀別離出CaCO3、Mg(OH)2沉淀I：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的別離提純III：產(chǎn)品獲得IIIIII主要成分NaCl，還含有Ca2+、Mg2+參加CaO和Na2CO3，使Ca2+、Mg2+生成沉淀別離出CaCO3、Mg(OH)2沉淀在溶液中通入NH3和過(guò)量的CO2，使溶液生成NaHCO3和NH4Cl。I：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的別離提純III：產(chǎn)品獲得IIIIII主要成分NaCl，還含有Ca2+、Mg2+參加CaO和Na2CO3，使Ca2+、Mg2+生成沉淀別離出CaCO3、Mg(OH)2沉淀在溶液中通入NH3和過(guò)量的CO2，使溶液生成NaHCO3和NH4Cl。別離NaHCO3和NH4Cl。I：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的別離提純III：產(chǎn)品獲得IIIIII主要成分NaCl，還含有Ca2+、Mg2+參加CaO和Na2CO3，使Ca2+、Mg2+生成沉淀別離出CaCO3、Mg(OH)2沉淀在溶液中通入NH3和過(guò)量的CO2，使溶液生成NaHCO3和NH4Cl。別離NaHCO3和NH4Cl。使NaHCO3發(fā)生分解生成Na2CO3I：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的別離提純III：產(chǎn)品獲得答案〔1〕Ca(OH)2或CaO；Na2CO3〔2〕溶解過(guò)濾蒸發(fā)過(guò)濾〔3〕有晶體析出〔或出現(xiàn)渾濁〕碳酸鈉溶解度比碳酸氫鈉大〔4〕NH4Cl取樣，加硝酸酸化，加硝酸銀，有白色沉淀，該陰離子是氯離子〔5〕NH4++OH-=NH3↑+H2O〔6〕ω(NaHCO3)=84(m1－m2)/31m1練習(xí)3：七水硫酸鎂〔MgSO4·7H2O〕在印染、造紙和醫(yī)藥等工業(yè)上都有廣泛的應(yīng)用，利用化工廠生產(chǎn)硼砂的廢渣——硼鎂泥可制取七水硫酸鎂。硼鎂泥的主要成分是MgCO3，還含有其他雜質(zhì)〔MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等〕。

表1局部陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH沉淀物Al(OH)3

Fe(OH)3Fe(OH)2

Mn(OH)2Mg(OH)2

pH值5.23.29.710.411.2溫度/℃1030405060CaSO40.190.210.210.200.19MgSO4·7H2O30.935.540.845.6/表2兩種鹽的溶解度〔單位為g／100g水〕根據(jù)以上流程圖并參考表格pH數(shù)據(jù)和溶解度數(shù)據(jù)，試答復(fù)以下問(wèn)題：硼鎂泥制取七水硫酸鎂的工藝流程如下：〔1〕過(guò)濾I的濾液中參加硼鎂泥，調(diào)節(jié)溶液的pH=5～6，再參加NaClO溶液加熱煮沸，將溶液中的Mn2+氧化成MnO2，反響的離子反響方程式為。加熱煮沸的主要目的是?！?〕沉淀B中除MnO2外還含有〔填化學(xué)式〕等物質(zhì)?！?〕檢驗(yàn)過(guò)濾Ⅱ后的濾液中是否含有Fe3+的實(shí)驗(yàn)方法是。〔4〕沉淀C的化學(xué)式是。過(guò)濾III需趁熱過(guò)濾的理由是。IIIIIII：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的別離提純III：產(chǎn)品獲得IIIIIII：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的別離提純III：產(chǎn)品獲得主要成分是MgCO3，還含有〔MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等雜質(zhì)。IIIIIII：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的別離提純III：產(chǎn)品獲得參加濃H2SO4，除SiO2不發(fā)生反響外，其他物質(zhì)都發(fā)生反響。主要成分是MgCO3，還含有〔MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等雜質(zhì)。IIIIIII：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的別離提純III：產(chǎn)品獲得參加濃H2SO4，除SiO2不發(fā)生反響外，其他物質(zhì)都發(fā)生反響。主要成分是MgCO3，還含有〔MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等雜質(zhì)。除去SiO2IIIIIII：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的別離提純III：產(chǎn)品獲得參加濃H2SO4，除SiO2不發(fā)生反響外，其他物質(zhì)都發(fā)生反響。主要成分是MgCO3，還含有〔MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等雜質(zhì)。除去SiO2(1)參加硼鎂泥，調(diào)節(jié)溶液的pH。(2)參加NaClO，氧化Fe2+、Mn2+(3)調(diào)節(jié)溶液的pH＝5～6，使Fe3+、Al3+水解生成沉淀。(4)煮沸，有利于金屬離子水解。IIIIIII：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的別離提純III：產(chǎn)品獲得參加濃H2SO4，除SiO2不發(fā)生反響外，其他物質(zhì)都發(fā)生反響。主要成分是MgCO3，還含有〔MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等雜質(zhì)。除去SiO2除去Fe(OH)3

、Al(OH)3、MnO2(1)參加硼鎂泥，調(diào)節(jié)溶液的pH。(2)參加NaClO，氧化Fe2+、Mn2+(3)調(diào)節(jié)溶液的pH＝5～6，使Fe3+、Al3+水解生成沉淀。(4)煮沸，有利于金屬離子水解。IIIIIII：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的別離提純III：產(chǎn)品獲得參加濃H2SO4，除SiO2不發(fā)生反響外，其他物質(zhì)都發(fā)生反響。主要成分是MgCO3，還含有〔MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等雜質(zhì)。除去SiO2除去Fe(OH)3

、Al(OH)3、MnO2(1)參加硼鎂泥，調(diào)節(jié)溶液的pH。(2)參加NaClO，氧化Fe2+、Mn2+(3)調(diào)節(jié)溶液的pH＝5～6，使Fe3+、Al3+水解生成沉淀。(4)煮沸，有利于金屬離子水解。除去CaSO4IIIIIII：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的別離提純III：產(chǎn)品獲得參加濃H2SO4，除SiO2不發(fā)生反響外，其他物質(zhì)都發(fā)生反響。主要成分是MgCO3，還含有〔MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等雜質(zhì)。除去SiO2除去Fe(OH)3

、Al(OH)3、MnO2(1)參加硼鎂泥，調(diào)節(jié)溶液的pH。(2)參加NaClO，氧化Fe2+、Mn2+(3)調(diào)節(jié)溶液的pH＝5～6，使Fe3+、Al3+水解生成沉淀。(4)煮沸，有利于金屬離子水解。除去CaSO4析出MgSO4·7H2O晶體答案〔1〕Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-促進(jìn)Al3+、Fe3+水解及Mn2+氧化成MnO2〔2〕Fe(OH)3

Al(OH)3〔3〕取過(guò)濾II后的濾液1～2ml于試管中，參加少量KSCN溶液，如果溶液不顯紅色，證明濾液中無(wú)Fe3+〔4〕CaSO4·2H2O或CaSO4

以防MgSO4在溫度低時(shí)結(jié)晶析出。思考問(wèn)題：“化工流程”題怎么考？“化工流程”題考什么？如何分析“化工流程”一、“化工流程圖”題考什么？“化工流程圖題”就是將化工生產(chǎn)過(guò)程中的主要操作步驟或物質(zhì)轉(zhuǎn)移用框圖形式表示出來(lái)，將其中相關(guān)的信息以文字、表格或圖像的形式呈現(xiàn)出來(lái)，并根據(jù)流程中涉及的化學(xué)知識(shí)進(jìn)行設(shè)問(wèn)，從而形成與化工生產(chǎn)緊密聯(lián)系的試題。通過(guò)“化工流程”題考查學(xué)生元素及其化合物知識(shí)的運(yùn)用能力，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，獲取、整合信息的能力，分析、解決問(wèn)題的能力，表達(dá)能力。

二、“化工流程圖”題怎么考？“化工流程”題解決的化學(xué)問(wèn)題物質(zhì)的別離、提純、制備學(xué)生需要完成的任務(wù)1．物質(zhì)的問(wèn)題：原材料和目標(biāo)產(chǎn)物分別是什么物質(zhì)？在生產(chǎn)過(guò)程中涉及到哪些副產(chǎn)物？這些產(chǎn)物含有哪些物質(zhì)〔或離子〕？它們之間存在什么聯(lián)系？2．操作的問(wèn)題：生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行了哪些工藝操作和處理方法〔包括化學(xué)方法和物理方法〕，各步操作和處理方法的作用是什么？處理后的結(jié)果怎樣？3．反響的問(wèn)題：整個(gè)流程中，進(jìn)行了幾步化學(xué)反響？各步化學(xué)反響物質(zhì)怎么變化？化學(xué)方程式怎么寫(xiě)？是否有涉及到課本中沒(méi)有學(xué)過(guò)的化學(xué)方程式？如果有，怎么寫(xiě)？4．信息的問(wèn)題：題目中提供了哪些信息？如何整合這些信息？在解決問(wèn)題時(shí)，哪一步用到這些信息？5．處理的問(wèn)題：在問(wèn)題的解決中，是否涉及到分析、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、計(jì)算等問(wèn)題？如果有，如何解決這些問(wèn)題？三、“化工流程”題的分析1．“化工流程圖”題主要分三局部：〔1〕題干局部。介紹原材料及所要得到的目標(biāo)產(chǎn)品，以圖表、化學(xué)反響方程式、文字表達(dá)等提供解決問(wèn)題的信息?！?〕流程圖局部。呈現(xiàn)整個(gè)化工生產(chǎn)過(guò)程?！?〕問(wèn)題局部。提出了所要解決的問(wèn)題。2．一般流程圖可分為三局部：I：原料的預(yù)處理。II：物質(zhì)的別離提純〔題目的關(guān)鍵局部〕。III：產(chǎn)品獲得。3．“流程圖”中有三種線：主線主產(chǎn)品、側(cè)線副產(chǎn)品、回頭線為循環(huán)三、“化工流程”

題解題方法總結(jié)〔一〕“化工流程圖”

題的共同點(diǎn)物質(zhì)的別離、提純、制備〔二〕流程圖分析1．一般流程圖可分為三局部：I：原料的預(yù)處理。II：物質(zhì)的別離提純〔題目的關(guān)鍵局部〕。III：產(chǎn)品獲得。2．“流程圖”中有三種線：主線主產(chǎn)品側(cè)線副產(chǎn)品回頭線為循環(huán)〔三〕要解決的問(wèn)題1．物質(zhì)的問(wèn)題2．操作的問(wèn)題3．反響的問(wèn)題4．信息的問(wèn)題5．處理的問(wèn)題〔四〕關(guān)注一些專(zhuān)用“名詞”1．研磨、粉碎：目的是要增大物質(zhì)反響的面積，加快反響速度，使反響進(jìn)行得較徹底。2．過(guò)濾：別離可溶與不溶的物質(zhì)。3．趁熱過(guò)濾：防止溶液中某物質(zhì)因降溫時(shí)析出。4．洗滌：除去固體〔不溶〕的雜質(zhì)。5．調(diào)節(jié)pH：參加某些物質(zhì)，用于調(diào)節(jié)溶液的pH，使某些離子生成沉淀。6．浸取、酸浸：在原料中參加水〔或酸〕，使可以發(fā)生反響的離子反響生成可溶性離子進(jìn)入溶液，不反響的通過(guò)過(guò)濾除去。7．蒸發(fā)濃縮：去掉溶液中的水份，使某物質(zhì)結(jié)晶析出。8．冷卻結(jié)晶：降低溶液的溫度，使某物質(zhì)結(jié)晶析出。9．升溫、降溫：控制反響條件或控制物質(zhì)的溶解度。10．氧化、復(fù)原：參加某些強(qiáng)氧化性〔或強(qiáng)復(fù)原性〕物質(zhì)，使具有復(fù)原性〔或氧化性〕的物質(zhì)發(fā)生氧化復(fù)原反響?！参濉匙⒁獯痤}科學(xué)、準(zhǔn)確、標(biāo)準(zhǔn)1．文字表達(dá)要準(zhǔn)確、標(biāo)準(zhǔn)。如：練習(xí)3中的問(wèn)題〔4〕過(guò)濾III需趁熱過(guò)濾的理由是。答案：以防MgSO4在溫度低時(shí)結(jié)晶析出。2．條件、方法的采用要科學(xué)。如：練習(xí)3中的〔1〕過(guò)濾I的濾液中參加硼鎂泥，調(diào)節(jié)溶液的pH=5～6，再參加NaClO溶液加熱煮沸，將溶液中的Mn2+氧化成MnO2，反響的離子反響方程式為。加熱煮沸的主要目的是。答案：〔1〕Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-促進(jìn)Al3+、Fe3+水解及Mn2+氧化成MnO2

3．化學(xué)式、化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)無(wú)誤。如：練習(xí)3中的問(wèn)題〔1〕再參加NaClO溶液加熱煮沸，將溶液中的Mn2+氧化成MnO2，反響的離子反響方程式為。答案：Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-4．信息應(yīng)用要得當(dāng)。如：練習(xí)3中的問(wèn)題〔4〕過(guò)濾III需趁熱過(guò)濾的理由是。答案：以防MgSO4在溫度低時(shí)結(jié)晶析出。隨堂練習(xí)1：碳酸鋰廣泛應(yīng)用于陶瓷和醫(yī)藥等領(lǐng)域。以β－鋰輝石〔主要成分為L(zhǎng)i2O·Al2O3·4SiO2〕為原材料制備Li2CO3的工藝流程如下：：Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)，溶液的pH分別為3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分別為34.2g、12.7g和1.3g?！?〕步驟Ⅰ前，β－鋰輝石要粉碎成細(xì)顆粒的目的是_____________。

〔2〕步驟Ⅰ中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO42-，另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+等雜質(zhì)，需在攪拌下參加_____________〔填“石灰石”、“氯化鈣”或“稀硫酸”〕以調(diào)節(jié)溶液的pH到6.0~6.5，沉淀局部雜質(zhì)離子，然后別離得到浸出液。

〔3〕步驟Ⅱ中，將適量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次參加浸出液中，可除去的雜質(zhì)金屬離子有______________。

〔4〕步驟Ⅲ中，生成沉淀的離子方程式為_(kāi)______。

〔5〕從母液中可回收的主要物質(zhì)是_____________。IIIIII主要成分為L(zhǎng)i2O·Al2O3·4SiO2(1)硫酸與β－鋰輝石〔除SiO2外〕的物質(zhì)發(fā)生反響(2)參加石灰石，調(diào)節(jié)溶液的pH到6.0~6.5，使Fe3+、Al3+生成沉淀。SiO2、Fe(OH)3、Al(OH)3等物質(zhì)(1)加H2O2溶液，使Fe2+氧化成Fe3+(2)石灰乳使Fe3+、Mg2+生成沉淀(3)Na2CO3溶液使Ca2+生成沉淀Fe(OH)3、Mg(OH)2、CaCO3等物質(zhì)Li+與CO32-反響生成Li2CO3Na2SO4I：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的別離提純III：產(chǎn)品獲得答案〔1〕增大固液接觸面積，加快浸出反響速率，提高浸出率〔2〕石灰石〔3〕Fe2+、Mg2+、Ca2+〔4〕2Li++CO32-=Li2CO3↓〔5〕Na2SO4

隨堂練習(xí)2：硫酸鋅可作為食品鋅強(qiáng)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、FeCO3MgO、CaO等，生產(chǎn)工藝流程示意如下：

〔1〕將菱鋅礦研磨成粉的目的是。

〔2〕完成“氧化除鐵”步驟中反響