3 化學(xué)工藝流程題（原卷版）

工業(yè)流程題是各省市幾乎必考的壓軸題型，考查知識(shí)點(diǎn)多，聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，能綜合考查學(xué)生分析問題、運(yùn)用和遷移知識(shí)的能力?？疾榉较蛑饕邢嚓P(guān)方程式的書寫和判斷反應(yīng)類型，判斷流程中操作名稱、操作方法，使用的儀器，判斷所加試劑、判斷產(chǎn)物、物質(zhì)的用途與分類，相關(guān)化合價(jià)計(jì)算，流程的評(píng)價(jià)及原料預(yù)處理等。答題時(shí)要充分利用題給材料，結(jié)合所學(xué)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行分析解答。一、分析流程圖1、關(guān)注“箭頭”：箭頭進(jìn)入的是投料（即反應(yīng)物）；出去的是生成物（包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物）；（回頭的箭頭）表示循環(huán)利用的物質(zhì)2、關(guān)注方框內(nèi)所指3、關(guān)注流程“三線”和“核心”（如下圖）4、工藝流程的評(píng)價(jià)①設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性:能否達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，雜質(zhì)是否完全除去，是否引入新的雜質(zhì)等。②安全性和簡便性:盡量選用較溫和的反應(yīng)條件，避免高溫、高壓條件。③對(duì)環(huán)境的影響:是否符合綠色化學(xué)理念，是否產(chǎn)生有毒氣體等。④節(jié)約性:原料利用率要盡量高。5、書寫相關(guān)方程式、判斷可循環(huán)利用的物質(zhì)、對(duì)流程評(píng)價(jià)或改進(jìn)等二、原料預(yù)處理的方法1、粉碎或研磨目的是：增大固液（或固氣或固固）接觸面積，加快反應(yīng)（溶解）速率，增大原料的轉(zhuǎn)化率（或浸取率）。2、煅燒或灼燒目的是：不易轉(zhuǎn)化的物質(zhì)轉(zhuǎn)為容易提取的物質(zhì)；其他礦轉(zhuǎn)化為氧化物；除去有機(jī)物；除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)3、酸浸目的是：溶解、去氧化物（膜）、調(diào)節(jié)pH促進(jìn)水解（沉淀）4、堿溶目的是：去油污，去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅，調(diào)節(jié)pH促進(jìn)水解（沉淀）5、加入氧化劑：轉(zhuǎn)化為易于被除去（沉淀）的離子。6、煮沸：除去溶解在溶液中的氣體，如氧氣三、控制反應(yīng)條件的方法1、溫度的控制（1）加熱：加快反應(yīng)速率或溶解速率；除雜，除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物質(zhì)；使沸點(diǎn)相對(duì)較低或易升華的原料氣化。但要注意避免反應(yīng)物或生成物的過熱分解。（2）降溫：防止某物質(zhì)在高溫時(shí)會(huì)溶解(或分解)；使某個(gè)沸點(diǎn)較高的產(chǎn)物液化，使其與其他物質(zhì)分離；降低晶體的溶解度，減少損失。（3）控溫：（用水浴帶溫度計(jì)便于控溫且受熱均勻）防止某種物質(zhì)溫度過高時(shí)會(huì)分解或揮發(fā)；為了使某物質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)揮發(fā)出來；使催化劑的活性達(dá)到最好；防止副反應(yīng)的發(fā)生。（4）降溫或減壓可以減少能源成本，降低對(duì)設(shè)備的要求，達(dá)到綠色化學(xué)的要求。2、調(diào)節(jié)溶液的pH:（1）目的：使溶液中的金屬陽離子形成氫氧化物完全沉淀而除去（2）需要的物質(zhì)：含主要陽離子的難溶性氧化物或氫氧化物或碳酸鹽，即能與H+反應(yīng)，使pH增大的物質(zhì)如用MgO、Mg（OH）2等等。（3）原理：加入的物質(zhì)能與溶液中的H+反應(yīng)，降低了的濃度，增大pH（4）pH控制的范圍：大于除去離子的完全沉淀值，小于主要離子的開始沉淀的pH3、使用催化劑目的是：提高反應(yīng)速率，但使用時(shí)必須注意其活性溫度范圍。四、提純分離的方法1、結(jié)晶法：（1）純物質(zhì)溶液得到晶體：蒸發(fā)結(jié)晶（NaCl型）或蒸發(fā)濃縮（至有晶體出現(xiàn)為止），冷卻結(jié)晶（KNO3型和含有結(jié)晶水的晶體）（2）混合溶液（分離A和B）：蒸發(fā)結(jié)晶，趁熱過濾（得NaCl型），將濾液冷卻結(jié)晶，過濾（得KNO3型）主要過程：加熱濃縮→冷卻結(jié)晶→過濾→洗滌→干燥2、沉淀洗滌(1)沉淀洗滌的目的：除去沉淀表面附著或沉淀中包夾的可溶性離子。(2)洗滌方法：向漏斗內(nèi)加蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流出后，重復(fù)操作2～3次。(3)誤差分析：若沉淀不洗滌或洗滌不干凈，則使沉淀的質(zhì)量偏高。若沉淀洗滌次數(shù)過多，則會(huì)使部分沉淀溶解而使其質(zhì)量偏低。(4)沉淀是否洗滌干凈的判斷方法答題模板取最后一次洗滌液，滴加……（試劑），若沒有……現(xiàn)象，證明沉淀已洗凈(5)趁熱過濾：減少結(jié)晶損失；提高晶體純度3、工業(yè)流程的主要操作：結(jié)晶（或重結(jié)晶）、洗滌、干燥、灼燒、分液、重復(fù)操作2-3次等。工藝流程圖題問題設(shè)置比較靈活。1、從混合物中分離、提純某物質(zhì)。實(shí)質(zhì)是考查混合物的除雜、分離、提純等有關(guān)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本操作和技能。在流程中找到主要物質(zhì)是什么？混有的雜質(zhì)什么？當(dāng)加入某一試劑后，能與什么物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)？產(chǎn)物是什么？如何選擇合適的方法將雜質(zhì)除去。2、用一種物質(zhì)制備另一種物質(zhì)。首先了解生產(chǎn)的產(chǎn)品，然后分析流程中的每一步驟，從以下幾個(gè)方面了解流程：反應(yīng)物是什么？發(fā)生了什么反應(yīng)？該反應(yīng)造成了什么后果，對(duì)制造產(chǎn)品有什么作用（抓住一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一切反應(yīng)或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務(wù)）。最后從問題中獲取信息，幫助解題。1、已知某粗鹽樣品混有硫酸鈉（Na2SO4），為了除去雜質(zhì)并制得純凈的氯化鈉固體，某學(xué)生設(shè)計(jì)方案如圖所示（步驟②③中加入試劑均過量），請(qǐng)回答下列問題：（提示：懸濁液為不溶性固體小顆粒懸浮在液體中形成的混合物）（1）寫出此方案中除去Na2SO4反應(yīng)的化學(xué)方程式。（2）加入Na2CO3溶液的目的是什么？。（3）小山同學(xué)認(rèn)為此實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)不嚴(yán)謹(jǐn)，請(qǐng)你完善上述實(shí)驗(yàn)方案。2、取自青海湖的礦物質(zhì)含有豐富的KCl及少量的MgSO4、CaCl2和不溶性雜質(zhì)SiO2，現(xiàn)按下圖所示流程從該礦物質(zhì)中提取KCl。（注：若向?yàn)V渣Ⅰ中滴加過量的鹽酸，濾渣只是部分溶解）(1)Y溶液的溶質(zhì)是（填化學(xué)式，后同），濾渣Ⅰ中溶于鹽酸的成分是。(2)Z溶液的溶質(zhì)是（填化學(xué)式，后同），濾液Ⅱ中與鹽酸反應(yīng)的堿是。(3)整個(gè)提取流程中有氣體產(chǎn)生的反應(yīng)方程式為。3、某火力發(fā)電廠產(chǎn)生的固體廢棄物粉煤灰中含有較多的氧化鋁（Al2O3）。從粉煤灰中提取氧化鋁的工藝流程如圖，請(qǐng)回答下列問題：（1）“操作a”的名稱；（2）加足量氨水能將Al3+全部轉(zhuǎn)化成Al（OH）3，寫出氨水的化學(xué)式；（3）“酸浸”時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為；（4）寫出“煅燒”時(shí)涉及的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式。4、回收含銅廢料（主要成分為Cu）中的銅，部分實(shí)驗(yàn)流程如下：注：灼燒后得到黑色固體和殘留物，殘留物不溶于水和稀硫酸?；卮鹣铝袉栴}：（1）“灼燒”的主要目的是。（2）“酸溶”發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為，反應(yīng)類型為。（3）“轉(zhuǎn)化”生成氣體X的成分為。5、“太陽能光伏發(fā)電”能有效推進(jìn)“碳中和”，發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”，其關(guān)鍵的材料是高純硅。如圖是高純硅的簡易生產(chǎn)流程。請(qǐng)回答：（1）石英砂的主要成分是。四氯化硅（SiCl4）中硅元素的化合價(jià)為。（2）“精餾”是蒸餾的一種，其原理是利用混合物各成分的不同，將物質(zhì)分離出來。（3）上述流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是。（4）流程⑤中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。6、某粗鹽水中可能含有少量的CaCl2，MgCl2、Na2SO4，中的一種或幾種，為了檢測(cè)該粗鹽水中含有的雜質(zhì)并將所含雜質(zhì)除去，某化學(xué)小組設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)：（1）請(qǐng)分析該粗鹽水中含有的雜質(zhì)。（提示：微溶物不形成沉淀）（2）加入適量X的作用是什么？（3）請(qǐng)寫出一個(gè)上述實(shí)驗(yàn)中一定發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式。7、某科研小組設(shè)計(jì)利用稀硫酸浸取某廢棄的氧化銅鋅礦(主要成分為CuO和ZnO，其余成分既不與酸反應(yīng)，也不溶解于水)的方案，實(shí)現(xiàn)廢物綜合利用。部分實(shí)驗(yàn)流程如下：請(qǐng)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)流程回答下列問題：(1)操作1的名稱是。(2)在氧化銅鋅礦中加入過量稀硫酸，充分反應(yīng)后溶液中的溶質(zhì)為。(3)加過量鐵粉，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(4)在實(shí)驗(yàn)過程中，雙氧水會(huì)與Fe2＋反應(yīng)生成Fe3＋和水，以便在后續(xù)的操作中將溶液中鐵元素除去，高錳酸鉀溶液也能將Fe2＋氧化成Fe3＋，并生成可溶性的錳鹽，選用雙氧水的優(yōu)點(diǎn)是。8、Ba(NO3)2可用于生產(chǎn)信號(hào)彈、炸藥等。利用鋇泥(主要含有BaCO3、BaSO3、Fe2O3)可制取流程如下：(1)Ba(NO3)2中鋇元素的化合價(jià)為；流程中所涉及的氧化物(填1種即可)。(2)試劑X的化學(xué)式為；寫出試劑X與Fe2O3反應(yīng)的化學(xué)方程式：。(3)試劑Y與Fe(NO3)3溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式，該反應(yīng)的基本反應(yīng)類型屬于反應(yīng)。(4)操作①是。9、某化學(xué)第二課堂小組利用已學(xué)過的知識(shí)，準(zhǔn)備利用含F(xiàn)eSO4和CuSO4的廢水(無其他難溶雜質(zhì))，從中獲得硫酸亞鐵晶體，其流程如下圖所示：(1)整個(gè)流程中，進(jìn)行了兩次操作1，操作1是(填操作名稱)。(2)金屬X是(填化學(xué)符號(hào))，其加入廢水后發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：；固體A中含有(填化學(xué)符號(hào))。寫出固體A與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：。(3)通過冷卻結(jié)晶法得到硫酸亞鐵晶體前需要進(jìn)行操作2，請(qǐng)問操作2是。10、Ba(NO3)2可用于生產(chǎn)信號(hào)彈、炸藥等。利用鋇泥(主要含有BaCO3、BaSO3、Fe2O3)可制取Ba(NO3)2，其部分流程加下：（1）Ba(NO3)2中鋇元素的化合價(jià)為；流程中所涉及的氧化物（填1種即可）。（2）BaCO3與HN03反應(yīng)的反應(yīng)類型是；寫出Fe2O3與HNO3反應(yīng)的化學(xué)方程式：。（3）試劑Y為(填序號(hào))。①BaCl2溶液 ②Ba(OH)2溶液 ③NaOH溶液（4）從Ba(NO3)2溶液中析出Ba(NO3)2晶體的方法是。11、工業(yè)上用閃鋅礦（主要含ZnS，還有PbS等雜質(zhì)）制備Zn，并將產(chǎn)生的廢氣轉(zhuǎn)換成工業(yè)原料，設(shè)計(jì)流程如圖（部分產(chǎn)物略去）。（1）X的化學(xué)式，圖中用過量空氣的目的是；（2）①～④中屬于化合反應(yīng)的是；（3）Zn（填“能”或“不能”）與氯化鉛（PbCl2）溶液反應(yīng)；（4）寫出③中生成ZnO的化學(xué)方程式，產(chǎn)生的工業(yè)廢氣SO2在一定條件下與氧氣化合生成的Z物質(zhì)是（填化學(xué)式）。12、二氧化鈰（CeO2）是一種重要的稀土氧化物。平板電視顯示屏生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質(zhì)）。某學(xué)習(xí)組以此粉末為原料，設(shè)計(jì)以下工藝流程對(duì)資源進(jìn)行回收，得到純凈的CeO2和硫酸鐵銨晶體[NH4Fe（SO4）2·xH2O]。已知：①CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液；②SiO2不溶于酸（氫氟酸除外）?；卮鹣铝袉栴}：（1）稀酸A是；（2）操作①的名稱為；（3）濾渣2是（填化學(xué)式）；（4）濾液2中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Ce2（SO4）3+12NaOH+O2+2甲=4Ce（OH）4↓+6Na2SO4，甲的化學(xué)式是；（5）硫酸鐵銨[NH4Fe（SO4）2]中Fe元素的化合價(jià)為價(jià)。13、粗鹽中除了含有泥沙等難溶性物質(zhì)外，還含有可溶性雜質(zhì)Na2SO4、MgCl2和CaCl2，為了除去其中的可溶性雜質(zhì)，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)過程。（1）寫出①②③操作中都要用到的一種玻璃儀器的名稱。（2）寫出濾渣中所含物質(zhì)的化學(xué)式。（3）滴加稀鹽酸時(shí)產(chǎn)生氣體的情況如圖2所示，寫出AB段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。14、鐵的化合物有廣泛用途，如碳酸亞鐵(FeCO3)可作補(bǔ)血?jiǎng)?。某硫酸廠產(chǎn)生的爐渣中除了有Fe2O3、FeO，還有一定量的SiO2。興趣小組利用爐渣嘗試制備FeCO3，其流程如下：已知：Fe+Fe2(SO4)3===3FeSO4；SiO2不溶于水，也不與稀硫酸反應(yīng)。(1)操作①的名稱是__________。(2)溶液Ａ中的溶質(zhì)除H2SO4外，還存在____________________。(3)上述流程中生成固體c的化學(xué)方程式：______________________________。15、無水氯化鈣(CaCl2)是重要的干燥劑，CaCl2?6H2O與冰的混合物是實(shí)驗(yàn)室常用的制冷劑，將CaCl2?6H2O加熱可得C