化学工艺流程题解题思路指导

化学工艺流程题解题思路指导化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图的创新。它以现代工业生产为依托，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，要求考生依据流程图分析原理，紧扣信息，抓住关键、准确答题。例题：某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3，MgSiO3，CaMg(CO3)2，Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2pH3．45．212．4部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表。（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有（写两条）（2）滤渣I的主要成分有。（3）从滤液Ⅱ中可回收利用的主要物质有。1，题头:介绍原材料。2，题干:用框图形式将主要产工艺流程表示出来。3，题尾：设问一，无机工业流程图的构成特点二、设问特点1，以点的形式设问。即不需要理清工业生成流程图的主线即可以答题。2，以线的形式设问。即必须先理解工业生产流程图主线与核心部分才能答题。（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有（写两条）（2）滤渣I的主要成分有。三、工业流程图主线与核心原料预处理产品分离提纯反应条件控制四、化学工艺流程题的设问角度成本产率环保安全1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有（两条）例题：某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3，MgSiO3，CaMg(CO3)2，Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：（一）原料预处理的解题思路思考方向：让更多的镁的化合物能与硫酸反应。即反应时间、反应速率原料预处理的常用方法总结研磨增大反应物接触面积，加快反应速率。水浸与水反应或溶解，使原料变成可溶性离子。酸浸碱浸与酸（碱）接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶性物质过滤分离。灼烧煅烧改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土。除去可燃性杂质或使原料初步转化。粉碎（2015石家庄二模）稀土是一种不可再生的战略性资源，被广泛应用于电子信息、国防军工等多个领域。一种从废弃阴极射线管（CRT）荧光粉中提取稀土元素钇（Y）的工艺流程如下：已知：①废弃CRT荧光粉的化学组成（某些不参与反应的杂质未列出）：成分含量/%Y2O3ZnOAl2O3PbO2MgO预处理前24.2841.827.811.670.19预处理后68.515.424.335.430.50（1）步骤I中进行原料预处理的目的为_____________。除去ZnO和Al2O3降低后续除杂困难（二）常用的控制中心反应的条件CO2(g)过滤反应I反应II反应III反应IVFeSO4溶液NH4HCO3溶液CO2(g)H2(g)稀硫酸过滤KClK2SO4(s)NH4Cl溶液(NH4)2S2O8溶液FeCO3(s)空气中煅烧Fe2O3(s)（2009江苏卷•16）以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：（3）反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是________。防止NH4HCO3分解（或减少Fe2+的水解）反应速率物质的溶解度物质的热分解与挥发弱离子的水解（平衡）例题3：某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3，MgSiO3，CaMg(CO3)2，Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2pH3．45．212．4部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表。（2）滤渣I的主要成分有。金属离子的沉淀或溶解(1)调节溶液的pH。能与H＋反应，使溶液pH变大，便于沉淀某些金属离子。（不引入新杂质）例如若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，最好加入CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。(2)控制温度。考虑因素：反应速率；物质溶解度，热稳定性和挥发性；平衡移动方向(3)控制压强。改变速率，影响平衡移动方向。(4)使用合适的催化剂。加快反应速率，提高生产效率。工艺流程常用的控制反应条件的方法总结（2010江苏卷•16）钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等]。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2，其部分工艺流程如下：（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70℃，且不使用浓硝酸，原因是________、______。防止反应速率过快；HNO3易分解练一练：某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3，MgSiO3，CaMg(CO3)2，Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2pH3．45．212．4部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表。（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有（写两条）（2）滤渣I的主要成分有。（3）从滤液Ⅱ中可回收利用的主要物质有。适当提高反应温度、增加硫酸的浓度Fe(OH)3、Al(OH)3Na2SO4（三）核心反应——陌生方程式的书写氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律①判断产物形式②配平非氧化还原反应：结合物质性质和反应酸碱环境判断产物形式滤液滤渣H2SO4、H2O2过滤Al(OH)3固体废旧锂离子电池放电处理拆解正极碱浸NaOH溶液调pH滤液酸浸萃取水相（Li2SO4溶液）有机相反萃取有机相再生回用水相（CoSO4溶液）NH4HCO3溶液沉钴CoCO3固体过滤调pH过滤滤渣滤液过滤滤液（2013年全国新课标卷I）27．锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式______________________；2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O、2H2O22H2O+O2↑滤液滤渣H2SO4、H2O2过滤Al(OH)3固体废旧锂离子电池放电处理拆解正极碱浸NaOH溶液调pH滤液酸浸萃取水相（Li2SO4溶液）有机相反萃取有机相再生回用水相（CoSO4溶液）NH4HCO3溶液沉钴CoCO3固体过滤调pH过滤滤渣滤液过滤滤液（2013年全国新课标卷I）27．锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_________________。CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑（√）全省38.3%考生这样作答：CoSO4+NH4HCO3=CoCO3↓+NH4HSO4（×）氯化钠电解槽ClO2食盐水氯化氢合成塔二氧化氯发生器补充Cl2（2013福建卷）24．二氧化氯（ClO2）是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。（1）氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。②该法工艺原理示意图如右。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠（NaClO3）与盐酸反应生成ClO2。工艺中可以利用的单质有H2、Cl2（填化学式），发生器中生成ClO2的化学方程式为______________________。Cl2HCl2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2ONaClNaClO3（四）产品的分离提纯过滤、结晶、蒸馏、萃取分液过滤：趁热过滤——考虑溶解度沉淀的洗涤——水（冰水、热水）、有机物（如乙醇、乙醚）（主要考虑溶解度）降低因溶质的溶解而引起的损耗；乙醇易挥发，有利于干燥，同时可防止溶质与水反应生成结晶水合物。沉淀的洗涤方法——加入蒸馏水（或其他溶剂）至浸没固体，让水自然流下，重复2~3次。检验沉淀是否洗净的方法分析清楚溶液中的成分（2013年全国新课标卷II）27．氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质)的流程如下：提示：在本实验条件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。（3）反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是取少量水洗液于试管中，滴入1~2滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净。结晶：蒸发结晶蒸发浓缩、冷却结晶NaCl思考：分离NaCl和KNO3的固体混合物方法及具体操作提取溶解度随温度变化较大的溶质易水解的溶质结晶水合物搅拌溶解、蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶重结晶（五）基本化工理念——生产实际产率高、速率快产品纯度高成本低、循环利用无污染（必修2课本P106，根据1997年高考试测题改编）“卤块”的主要成分是MgCl2，此外还含Fe3+、Fe2+和Mn2+等离子。若以它为原料按下图所示工艺流程进行生产，可制得轻质氧化镁。若要求产品尽量不含杂质，而且成本较低，请根据表1和表2提供的资料，填写空白。卤块加水溶液加X加Y，过滤pH=9.8沉淀物滤液加Z加水煮沸气体灼烧轻质氧化镁123456溶液沉淀物沉淀物表1生成氢氧化物沉淀的pH表2原料价格表物质开始沉淀沉淀完全物质价格（元·吨-1）Fe(OH)32.73.7漂液（含25.2%NaClO）450Fe(OH)27.69.6﹡双氧水（含30%H2O2）2400Mn(OH)28.39.8烧碱（含98%NaOH）2100Mg(OH)29.611.1纯碱（含99.5%Na2CO3）600﹡Fe2+氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以常将它氧化成为Fe3+，生成Fe(OH)3沉淀除去。？？？Mg2+Fe3+Fe2+Mn2+Mg2+Fe3+Mn2+Mg2+Fe(OH)3、Mn(OH)2漂液烧碱纯碱滤液滤渣H2SO4、H2O2过滤Al(OH)3固体废旧锂离子电池放电处理拆解正极碱浸NaOH溶液调pH滤液酸浸萃取水相（Li2SO4溶液）有机相反萃取有机相再生回用水相（CoSO4溶液）NH4HCO3溶液沉钴CoCO3固体过滤调pH过滤滤渣滤液过滤滤液（2013年全国新课标卷I）27．锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是_________。有氯气生成，污染较大污染：废渣、废液（酸、碱、重金属盐）、废气（Cl2、Br2、硫和氮的氧化物）很多学生答不出，没有环保的意识。循环利用：箭头指回为循环（实质就是降低成本）氯化氢电解槽ClO2食盐水氯化氢合成塔二氧化氯发生器补充Cl2NaClCl2（2013—福建卷）﹡﹡﹡﹡﹡建模﹡﹡﹡﹡﹡基本化工原理整体与局部（整个流程，局部具体操作）基本的化工理念（多快好省）答题规范（按要点答题）解题时首先要粗读试题,尽量弄懂流程图。要明确流程图中箭头方向和代表的含义。流程图中箭头进入的是反应物(投料),箭头出去的是生成物(产物、副产物),返回的箭头一般是“循环利用”的物质图中一般会出现超纲知识,要读懂流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息,并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用。所以一定要关注题目的每一个字眼,但不必要将每一个物质都推出,问什么推什么。其次要带着问题去精心研究某一步或某一个物质。在答题时应注意前后问题往往没有联带效应,即前一问不能回答没关系,不影响后面回答问题。遇到做不出来的问题要及时放弃,以免影响其他问题的作答。最后,作答时一定要看清所提问题,不能答非所问,看清楚是写化学方程式还是离子方程式,注意配平,注意语言表达的科学性。3.熟悉工业流程常见的操作与名词(1)原料的预处理①溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等。②灼烧：如从海带中提取碘。③煅烧：改变结构，使一