化工流程题_12届.

化工生产流程专题化工流程图题是以元素化合物、反应原理、实验基础为载体，考查基础知识和阅读信息、运用信息的能力，所以做好这类题的前提是基础扎实，并在考试中做到认真阅读题目，明确：1、工业目的；2、理解主要信息并善于运用。通过做题理解化工流程题的考查主线和常见考点反应原理反应条件的控制产品分离和提纯环保处理循环利用规律：“主线主产品，分支副产品，回头为循环。”硫铁矿烧渣焙烧酸浸、过滤硫酸合成碳酸氢铵FeCO3固体(NH4)2SO4溶液洗涤、干燥煅烧产品Ⅰ（铁红）合成KCl产品Ⅱ（无氯钾肥）还原剂09年广州一模第19题原料的预处理核心反应产品的处理一、化工流程题型的特点化工流程题主要考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决化工生产中实际问题的能力，具有考查知识面广、综合性强、思维容量大的特点。这类题型不但综合考查考生在中学阶段所学的元素及其化合物知识以及物质结构、元素周期律、氧化还原反应、化学用语、电解质溶液、化学平衡、电化学、实验操作等知识，而且更重要的是能突出考查考生的综合分析判断能力、逻辑推理能力，且这类试题陌生度高，文字量大，包含信息多，思维能力要求高，近年来已成为广东、福建、安徽、江苏及上海高考化学主观题中的必考题型。二、化工流程题型的结构及解题顺序1．化工流程线路示意图箭头：箭头进入的是投料(即反应物)、出去的是生成物(包括主产物和副产物)。三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环使用。2．涉及问题①原料的预处理。②反应条件的控制(温度、压强、催化剂、原料配比、pH、溶剂等)③反应原理(化学平衡、水解平衡、化学反应速率、反应热、电化学等)。④绿色化学问题(物质循环利用、废物的处理、原子利用率、能量充分利用)。⑤化工安全(防爆、防污染、防中毒等)。3．解题顺序三、相关知识储备1．与常见工业生产相关的主要反应2．常见实验操作3.物质的制备(1)制金属：电解法——Na、Mg、Al；CO或H2还原法——Fe；铝热法——Mn、Cr、V；热分解法——Hg、Ag。(2)海水提碘：海带→海带灰→滤液→氧化I－为I2→萃取→蒸馏→碘。(3)粗盐提纯：粗盐→溶解→过量BaCl2溶液→过量NaOH溶液→过量Na2CO3溶液→过滤→适量盐酸→蒸发结晶。(4)制胆矾(CuSO4·5H2O)：粗铜粉、O2＋稀硫酸→过滤→蒸发制热饱和溶液→冷却结晶。(5)制绿矾(FeSO4·7H2O)：废铁屑→热饱和Na2CO3溶液除油污→稀硫酸(50～70℃)→趁热过滤→冷却结晶→洗涤→吸干水。3.物质的制备实验型化工流程实验型化工流程题是以考查考生实验基础知识、基本操作及基本技能为主要目的的一类化工流程题。解答此类题时，应认真审题，找到该实验的目的。一般来说，该流程题只有两个目的：一是从混合物中分离、提纯某一物质；另一目的就是利用某些物质制备另一物质。实验型化工流程1．对于以提纯某一物质为实验目的的流程题，其实就是考查混合物的除杂、分离、提纯的有关知识。当遇到这一类题时，要求考生一定要认真在流程中找出得到的主要物质是什么，混有的杂质有哪些；认真分析当加入某一试剂后，能与什么物质发生反应，生成了什么产物，要用什么样的方法才能将杂质除去。只有这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的。实验型化工流程2．对于以制备某一物质为实验目的的流程题，要求考生注意以下几个方面：(1)明确要制备的是什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质。题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。若产物具有某些特殊性质(由题目信息获得或根据所学知识判断)，则要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其他杂质。一般来说主要有如下几种情况实验型化工流程①如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如：侯德榜制碱中的NaHCO3，还有H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。②如果产物是一种会水解的盐，且水解产物中有挥发性的酸产生，则要加相对应的酸来防止水解。如：制备FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu(NO3)2等物质，蒸干其溶液得到固体溶质时，都要加相对应的酸或在酸性气流中干燥以防止其水解。实验型化工流程③如果产物是一种强氧化剂或强还原剂，则要防止可以与其发生氧化还原反应的物质，如：含Fe2＋、SO等离子的物质，要防止其与氧化性强的物质接触。④如果产物是一种易吸收空气中的CO2或水而变质的物质(如NaOH固体等)，在制备过程中则要将CO2或水除去，同时也要防止空气中的CO2或水进入装置。实验型化工流程⑤如果题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息，则要注意对比它们的溶解度随温度升高而改变的情况，根据它们的不同变化，找出合适的分离方法。(2)寻找在制备过程中所需的原料，写出主要的化学方程式或制备原理，从中了解流程图。若题已给出制备物质时所需的原料，则一般会涉及物质的分离、提纯等操作，所以在明确实验目的之后，再写出主要的化学方程式，观察有没有副产物，如果有，则剩余的步骤就是分离和提纯了原理型化工流程原理型化工流程题是以物质制备流程为主线，主要考查考生运用化学平衡原理、化学反应与能量变化、电化学等知识来解决化工生产中实际问题的能力。解答此类型题目的基本步骤是：(1)从题干中获取有用信息，了解生产的产品。(2)分析流程中的每一步骤，如：每一步骤中反应物是什么，发生了什么反应，该反应造成了什么后果，对制取产品有什么作用。(3)从题中获取信息，运用化学反应原理分析制备产品的最佳条件，帮助解题。元素化合物型化工流程元素化合物型化工流程题是以物质制备流程为主线，主要考查元素及其化合物、物质结构、元素周期律、氧化还原反应等知识。其解题的基本步骤与原理型化工流程题的解题步骤相同。注意外界条件对化工流程的影响在很多的化工流程题中，我们会看到压强、温度等外界条件的出现，不同的工艺对物质反应的温度或压强有不同的要求，其所起的作用也不一样，但却都是能否达到实验目的的关键所在，也是命题专家们经常考查考生的地方。元素化合物型化工流程对外界条件的分析主要从对反应速率和平衡转化率的影响这两个方面着手。如外界条件——温度可从以下几个方面来考查：(1)趁热过滤(或冰水洗涤)的目的：防止某物质降温时会析出(或升温时会溶解)而损失或带入新的杂质。(2)冰水中反应(或降温反应)的目的：防止某物质在高温时溶解或使化学平衡向着题中要求的方向移动。(3)反应中采取加热措施的目的：一般是加快反应速率或加速某固体的溶解。(4)如果题目中要求温度控制在具体的一个温度范围内(可用水浴或油浴来控制)，一般有以下几个目的：a．防止某种物质温度过高时会分解或挥发，也可能是为了使某物质达到沸点挥发出来，具体问题要具体分析。如Br2的制取过程中，出溴口的温度控制在80～90℃，目的是使Br2挥发出来同时减少水蒸气混入Br2中b．使催化剂的活性达到最高：如工业合成氨或SO2的催化氧化反应，选择的温度是500℃左右，原因之一就是使催化剂的活性达到最高。c．防止副反应的发生：如乙醇的消去反应温度要控制在170℃，原因是在140℃时会有乙醚产生。d．对于一些工艺来说，降温或减压都可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的目的。一、原料预处理1、原料成分：矿石、工业废渣、工业废水2、预处理方法：（1）灼烧、煅烧或焙烧——高温：a.可使原料发生结构或组成上的改变（Al2O3）b.可使原料中的某些杂质转化为气体除去：有机杂质（海带提碘前期处理）、使稳定性较差的物质分解至恒重等等c.高温下与O2等空气中的组分或外加的物质反应（一般涉及氧化还原反应）过程策略：（08广州一模）高岭土的化学组成为：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0.5%～3.0%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下：（1）“煅烧”的目的是__________________________。改变高岭土中氧化铝的结构，使其能溶于酸。《初试》p4（9）（10广州调研）研磨成汁（2）将原料中的某些组分转化为溶液中离子的常见方法及表述：浸出或“洗”：固体加入水或某种溶液溶解得到离子。水浸、水洗：可溶于水的物质转化为离子。酸浸（加酸浸出）、酸洗：能溶于酸的物质（活泼金属、碱性氧化物和氧化铝、氢氧化物等等）碱浸、碱洗：除去油污（油脂）、能溶于碱的物质（酸性氧化物和铝及其化合物）。某油脂化工厂的含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质(3.3%)。从含镍废催化剂中可回收镍，其流程如下：（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有（要求写出两条）。适当增加硫酸浓度，边加硫酸边搅拌，多次浸取适当提高反应温度；延长浸出时间；（或其他合理答案）2010广东理综《初试》p2（11）（1）步骤Ⅰ前，B-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是_____________（3分）．增大固液接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率1、反应条件的控制（1）控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物或硫化物沉淀：明确将pH往什么方向调，选择调节pH值的试剂（2）蒸发、结晶等情况下氛围的控制：还原性物质的氧化（Fe2+、SO32-等）、易水解物质的水解等。主要包括“温度控制”和“pH控制”。二、核心反应《初试》p6（12）（10广州调研）（2）步骤Ⅱ浸取液中含有铝和硅的化合物，步骤III过滤前要用稀H2SO4将浸取液的pH调至7～8，并煮沸除去铝和硅的化合物，其离子方程式为工业上用铬铁矿（FeO·CrO3，含少量Al2O3和SiO2）来制取红钒钠（重铬酸纳：Na2Cr2O7·2H2O）步骤I的反应有：4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O2=2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2SiO32-+2H+=H2SiO3↓AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓《初试》p16（11）工业上以粗铜为原料采取如图所示流程制备硝酸铜晶体：②在保温去铁的过程中，为使Fe3+沉淀完全，可以向溶液中加入CuO，调节pH，溶液的pH应保持在范围。不用加水的方法调节溶液pH的原因是③进行蒸发浓缩时，要用硝酸调节溶液的pH=1，其目的是（结合离子方程式说明）。氢氧化物开始沉淀的pH氢氧化物沉淀完全的pHFe3+Cu2+1.94.73.26.72、推测主化学反应先从化合价判断是否属于氧化还原反应，如果不是，一般考虑复分解反应或水解反应。（氧化还原反应、复分解反应、水解反应等）(1)SiCl4水解反应的方程式为———————————SiCl4+4H2O=H4SiO4↓+4HCl三、产品的分离提纯1、运用溶解度差异选择合适的结晶方法进行分离提纯2、通过结晶条件（温度、结晶速度等）控制改变物质的物理性质，得到特殊性能—非化学反应！四、副产物和排放物的处理1、在流程图中循环使用（循环带来的问题？）2、在其他生产生活中应用（常识积累）3、环保处理（有毒气体、重金属、酸、碱）生产中三废的处理1.废气的组成：SO2,O2,N2。其中的SO2是形成酸雨的主要因素。2.尾气吸收[SO2可循环利用]常用的处理方法①——氨水吸收法（1）SO2+2NH3+H2O==（NH4）2SO3（2）（NH4）2SO3+H2SO4==（NH4）2SO4+SO2+H2O（NH4）2SO4作化肥；常用的处理方法②------石灰水法SO2+Ca(OH)2==CaSO3+H2OCaSO3+H2SO4==CaSO4+SO2↑+H2O(一）废气的处理目标：绿色化学技术，实现废弃物的零排放。（二）.废水处理制副产品石膏Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O废液作劣质硫酸直接使用硫酸工业废水中常含有硫酸,常用石灰乳中和用作冶金的原料（如炼铁）制水泥、制砖的原料(三).废渣的利用废渣废液能量的充分利用1.生产1t硫酸需消耗100kw·h的电能，硫酸生产的三个过程都是放热反应，生产1t硫酸放出的反应热相当于200