2014届高考化学(广东版)一轮复习方案课件：专题三 化学工艺流程题类型及其解题策略

专题三化学工艺流程题类型及其解题策略返回目录专题强化训练专题知能双升返回目录化学工艺流程题就是将化工生产过程中的主要生产阶段即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，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。从主要化工工艺来分可以分为基础化工工艺题和精细化工工艺题；以生产过程中主要工序可分为除杂提纯工艺流程题(如海水纯化工艺流程题)、原材料转化工艺流程题、电解工艺流程题、有机合成题和资源能源综合利用工艺生产流程题等；按资源的不同，可将工艺流程题分为利用空气资源生产的工艺流程题(如合成氨工艺流程题)、利用水资源生产的工艺流程题(如海水制盐、氯碱工业、海水提溴碘、海水提镁等)、利用矿产资源生产的工艺流程题(工业制硫酸、冶铁炼钢等)等。方法总述返回目录化学工艺流程题解题步骤：1．从题干中获取有用信息，了解生产的产品。2．然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。3．分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：①反应物是什么；②发生了什么反应；③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。4．从问题中获取信息，帮助解题。方法总述•►主题一金属矿物的开发和利用•【解题策略】•要解决物质的制备、合成等往往需要从成本角度(原料是否廉价易得)、环保角度(是否符合绿色化学的要求)、现实角度等方面考虑，这类试题有很多都是以框图信息的形式给出，解答时要看框内，看框外，里外结合；边分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。而且还要看清问题，不能答非所问。要求用理论回答的试题应采用“四段论法”：本题改变了什么条件(或是什么条件)―→根据什么理论―→所以有什么变化―→结论。通常采用首尾分析法：对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试题，返回目录专题知能双升专题三化学工艺流程题类型及其解题策略•首先对比分析流程图中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，从对比分析中找出原料与产品之间的关系。弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题逐一推敲解答。返回目录专题知能双升专题三化学工艺流程题类型及其解题策略返回目录专题三化学工艺流程题类型及其解题策略专题知能双升例1铝用途广泛，用铝土矿(主要成分为Al2O3·nH2O、少量SiO2和Fe2O3)制取Al有如下途径：返回目录专题三化学工艺流程题类型及其解题策略专题知能双升(1)滤液A可用于净水，其净水原理用离子方程式表示为：______。(2)灼烧时盛放药品的仪器名称是________。(3)步骤Ⅴ中发生反应的化学方程式是______。(4)步骤Ⅲ中生成固体C反应的离子方程式为______；滤液C中c(Na＋)＝_____(用电荷守恒式表达)。(5)取滤液B100mL，加入1mol·L－1盐酸200mL，沉淀量达到最大且质量为11.7g。则滤液B中c(AlO2)＝________，c(Na＋)________2mol·L－1(填“”“＝”或“”)。返回目录专题三化学工艺流程题类型及其解题策略专题知能双升[答案](1)Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋、Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋(2)坩埚(3)2Al2O3(熔融)=====电解4Al＋3O2↑(4)AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－32c(SO2－4)＋2c(CO2－3)＋c(HCO－3)＋c(OH－)－c(H＋)(5)1.5mol·L－1返回目录专题三化学工艺流程题类型及其解题策略专题知能双升[解析]首先明确铝土矿的组成，根据组成物质的性质了解流程中所加药品和操作的目的，比较每一步骤反应前后物质组成的变化和相关化学方程式，最后形成整体思维。(1)铝土矿溶解在过量稀硫酸溶液中，过滤后得到的滤渣是SiO2，滤液A为Al2(SO4)3、H2SO4、Fe2(SO4)3的混合液。因Al3＋、Fe3＋能水解产生具有吸附作用的Al(OH)3、Fe(OH)3胶体，具有净水作用。向Al2(SO4)3、H2SO4、Fe2(SO4)3的混合液中加入过量NaOH时，Al2(SO4)3转化为NaAlO2，Fe2(SO4)3转化为Fe(OH)3，经过滤后得到滤渣Fe(OH)3。滤液B是含有NaAlO2、NaOH和Na2SO4的混合溶液，向滤液B中通入过量CO2时，生成Al(OH)3和NaHCO3，经过滤后得到固体C[Al(OH)3]和含有NaHCO3、Na2SO4的滤液C。返回目录专题三化学工艺流程题类型及其解题策略专题知能双升(2)在坩埚中灼烧Al(OH)3得到Al2O3。(3)电解熔融的Al2O3得到Al和O2。(4)NaHCO3、Na2SO4的混合溶液中，根据电荷守恒有：c(Na＋)＝2c(SO2－4)＋2c(CO2－3)＋c(HCO－3)＋c(OH－)－c(H＋)。(5)滤液B为含有NaOH、NaAlO2、Na2SO4的混合溶液，加入盐酸生成Al(OH)311.7g，即n(NaAlO2)＝0.15mol，c(AlO－2)＝1.5mol·L－1。NaOH、NaAlO2都转化为NaCl，因溶液中还有Na2SO4，故c(Na＋)2mol·L－1。返回目录专题三化学工艺流程题类型及其解题策略专题知能双升变式题[2013·唐山期末]碳酸锂用途广泛，可用作陶瓷、药物、催化剂，也是常用的锂离子电池的原料。工业上以锂辉石(Li2O·Al2O3·4SiO2，含少量Ca、Mg元素)为原料生产碳酸锂。其部分工艺流程如下：返回目录专题三化学工艺流程题类型及其解题策略专题知能双升②某些物质的溶解度(S)如下表所示。T/℃20406080S(Li2CO3)/g1.331.171.010.85S(Li2SO4)/g34.232.831.930.7(1)从滤渣1中分离出Al2O3的部分流程如图Z3－3所示，括号表示加入的试剂，方框表示所得到的物质。则步骤Ⅰ中反应的离子方程式是____，步骤Ⅱ应通入一种气体试剂为________，步骤Ⅱ反应完之后需要的操作是________。返回目录专题三化学工艺流程题类型及其解题策略专题知能双升(2)已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3。向滤液1中加入石灰乳的作用是(用离子方程式表示)________。(3)向滤液2中加入饱和Na2CO3溶液，过滤后，用“热水洗涤”的原因是_____。(4)工业上，将Li2CO3粗产品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下：a．将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液，LiOH溶液作阴极液，两者用离子选择透过膜隔开，用惰性电极电解。b．电解后向LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液，过滤、烘干得高纯Li2CO3。①a中，阳极的电极反应式是_____。②b中，生成Li2CO3反应的化学方程式是_____。返回目录专题三化学工艺流程题类型及其解题策略专题知能双升[答案](1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2ONH3过滤(2)Ca(OH)2＋2H＋===Ca2＋＋2H2O、Ca(OH)2(s)＋Mg2＋Mg(OH)2(s)＋Ca2＋(3)Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li2CO3的损失(4)①2Cl－－2e－===Cl2↑②2LiOH＋2NH4HCO3===Li2CO3↓＋(NH4)2CO3＋2H2O返回目录专题三化学工艺流程题类型及其解题策略专题知能双升[解析](1)用酸将Al2O3溶解，再通入氨气转化为Al(OH)3沉淀，过滤后灼烧得到Al2O3，步骤Ⅰ中反应的离子方程式是Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，通入的气体物质是NH3，步骤Ⅱ反应完之后需要的操作是过滤。(2)向滤液Ⅰ中加入石灰乳的作用是调节溶液的pH并将Mg2＋转化为难溶的Mg(OH)2沉淀，反应的离子方程式为Ca(OH)2＋2H＋===Ca2＋＋2H2O，Ca(OH)2(s)＋Mg2＋Mg(OH)2(s)＋Ca2＋。返回目录专题三化学工艺流程题类型及其解题策略专题知能双升(3)从表中数据可知，Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，故用热水洗涤能减少Li2CO3的损失，保证更高的产率。(4)①Li2CO3溶于盐酸，得到LiCl溶液，电解时，阳极Cl－失电子被氧化，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Li＋通过半透膜进入阴极区，得到LiOH溶液。②电解后得到LiOH溶液，加入NH4HCO3，将LiOH转化为Li2CO3，反应的化学方程式是2LiOH＋2NH4HCO3===Li2CO3↓＋(NH4)2CO3＋2H2O。•►主题二化工生产中非金属元素的循环及环境保护•【解题策略】•截段分析法——对于用同样的原料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工艺流程题，用截段分析法更容易找到解题的切入点。用截段分析法解工艺流程题是一种主流解题方法。因为当前化工生产为了降低成本、减少污染、增加效益，大都设计成综合利用原料、生产多种产品的工艺生产线。为此这种工艺流程题很多。用截段分析法解工艺流程题关键在于选对题型和如何截段，截几段更合理。一般截段以生产的产品为基准点。返回目录专题知能双升专题三化学工艺流程题类型及其解题策略返回目录专题三化学工艺流程题类型及其解题策略专题知能双升例2“低碳”既是时尚，也是环保要求。“低碳”在工业生产中意义重大，充分利用原材料，不排放或减少排放“三废”，不同工厂今后联合生产等都是很好的“低碳”生产方式。下面是几个工厂利用废气、废渣(液)联合生产化肥硫酸铵的工艺：返回目录专题三化学工艺流程题类型及其解题策略专题知能双升请回答下列问题：(1)工艺操作①、②分别为___________、________。(2)工业合成氨的化学方程式为_________。(3)写出生成“产品”的离子方程式：_________。(4)在实验室中检验合成氨厂排出的废气中是否含有氨气的方法是_______。(5)副产品的化学式为________。该联合生产工艺中可以循环使用的物质是________。返回目录专题三化学工艺流程题类型及其解题策略专题知能双升[答案](1)将空气液化后蒸发分离出氧气，获得氮气过滤(2)(3)CaSO4＋CO2＋2NH3＋H2O===CaCO3↓＋(NH4)2SO4(4)用湿润的红色石蕊试纸放在导气管口，若试纸变蓝，则证明有NH3(或其他可行的方法)(5)CaOCO2返回目录专题三化学工艺流程题类型及其解题策略专题知能双升[解析]本题可以利用截段分析法。主要涉及：①原料气的获取；②工业合成氨；③含氨废气的处理及其化肥硫酸铵的获取；④副产品CaO的获取及CO2的循环使用等几段。(1)合成氨的原料之一氮气来源于空气，分离方法是将空气液化后蒸发分离出氧气，获得氮气。(2)工业合成氨的条件是高温、高压和催化剂。(3)“产品”是硫酸铵，反应物是硫酸钙悬浊液、二氧化碳、氨气等，产物除产品硫酸铵外，还有碳酸钙沉淀。(4)氨气溶于水显碱性，实验室中可以用湿润的红色石蕊试纸检验，或利用氨气与氯化氢化合为氯化铵的反应进行检验等。(5)分析框图中各物质的关系可知“副产品”为氧化钙，能够循环使用的物质是二氧化碳。返回目录专题三化学工艺流程题类型及其解题策略专题知能双升变式题[2012·保定调研]氨在国民经济中占有重要地位，图Z3－5是合成氨的简要流程：Ⅰ.原料气的制备(1)合成氨所需氮气来自空气，方法之一是将空气液化后再加热；请另设计一种从空气中分离出氮气的方法：____；(2)请写出工业上获得氢气的一种方法(用化学方程式表示)_____。返回目录专题三化学工艺流程题类型及其解题策略专题知能双升Ⅱ.原料气的净化为防止催化剂“中毒”，原料气在进入压缩机之前必须经过净化、精制处理，“精制”过程通常是将含有少量CO、CO2、O2和H2S等杂质的原料气体通入含有氨水的醋酸亚铜二氨([Cu(NH3)2]Ac)溶液，以获得纯净原料气。其中，吸收CO的反应为：CO＋[Cu(NH3)2]Ac＋NH3