化学工程与工艺人才培养方案-第三稿

专题三工业流程图题工业流程图题的内容往往与生产、生活实际联系密切，因此从题干部分看一般都是采取流程图的模式。解题方法是阅读完流程图后结合相关信息回答问题。(1)流程图的形式各异，有的以操作名称作为框图形成流程的主线，有的以物质作框，有的以设备作框，但每一题都固定以上一种形式作框，从近几年的试题看常见的是以操作名称为主线，物质随着操作流程发生变化。(2)这类题目中通常还包含简单的实验设计，实验一般为制备或对样品的定性定量分析实验。按资源背景分类举例(海)水资源海水制盐、氯碱工业、海水提镁等空气资源合成氨工艺流程矿产资源冶铁炼钢化石燃料有机合成工艺化工(实验)废液提取金属或盐一、工业流程图题命题问题情境归纳整理实质：考查学生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能力。二、工业流程图题命题考查内容和特点1.考查内容(1)化学反应原理。(2)元素化合物知识。(3)实验操作及名称。(4)物质除杂、分离。(5)流程中的物质转化和循环。2.特点(1)情境真实。(2)框图信息新颖。(3)问题设计广泛。(4)综合性强。(5)思维容量大。三、工业流程图题题型的结构、解题方法和思路1.题型结构题头(引入信息)→题干(提取信息，应用解题)→题尾(得出结论或产品)。2.解题方法和思路3.具体操作(1)关注“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)。(2)关注方框内所指。(3)关注流程“三线”和“核心”(如下图)。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。题型1海水资源的利用[解题指引]实质是考查混合物的除杂、分离、提纯的有关实验基础知识、基本操作和技能。当遇到这类题目时，要求考生一定要认真在流程(图)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。[例1](2014年广州)粗盐中除NaCl外还含有MgSO4以及泥沙等杂质。初步提纯粗盐的实验流程如图1。图1图2(1)“滤渣”是粗盐中含有的____________。(2)实验过程中四次用到玻璃棒，分别是：第一次：溶解时搅拌；第二次：____________；第三次：____________；第四次：将精盐从蒸发皿转移出来。(3)本实验从滤液得到精盐，采用的是蒸发溶剂的方法而不用降低溶液温度的方法，参考溶解度曲线图分析其原因(如图2)：____________________________：(4)如图2可知，20℃时NaCl的溶解度为__________g，本实验溶解3.6g的粗盐，蒸馏水的最佳使用量约为_________mL。增加蒸馏水的用量虽然能加快粗盐的溶解，但会引起的不良后果是____________。解析：(3)氯化钠的溶解度受温度影响变化不大，适合用蒸发结晶；(4)如图2可知，20℃时NaCl的溶解度为36g，溶解3.6g的粗盐，蒸馏水的最佳使用量约为10mL，增加蒸馏水的用量虽然能加快粗盐的溶解，但会在蒸发时造成能源浪费。答案：(1)泥沙(2)过滤时引流蒸发时搅拌(3)氯化钠的溶解度受温度影响变化不大(4)3610浪费能源题型2空气资源——合成氨工艺流程[例2](2012年佛山)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，对社会发展与进步做出了巨大贡献。合成氨的工艺流程图如下：(1)合成氨需要的氮气来自空气，空气中氮气的体积分数约为________。(2)制取氢气的反应过程为：C＋H2OCO＋H2，CO＋H2OCO2＋H2。上述两个化学方程式中表现氧化性的物质是__________(填化学式)。(3)原料中N2、H2中常含有CO2和水蒸气，反应前要净化。净化的过程是______________________________________。(4)写出N2、H2反应生成NH3的化学方程式：__________________________。(5)将沸点不同的气体分离开来，常采用液化分离法。如控制温度在－183℃时，可将空气中N2与O2分离。根据下表中物质的沸点判断，要将产物NH3与N2、H2分离开来，最适宜的温度应该控制在________℃。物质H2N2O2NH3沸点/℃－252－195.8－183－33.35答案：(1)78%(2)H2O(3)先把原料气通过NaOH溶液，再通过浓硫酸(或通过碱石灰等干燥剂)2NH3(4)N2＋3H2(5)－33.35题型3石灰石工业[解题指引]首先从石灰石作为原料出发，获取要制备的物质，写出主要的化学方程式或制备原理，再观察是否有副产物，如果有，则剩余的步骤就是分离和提纯操作。[例3](2013年湛江)牙膏中的摩擦剂碳酸钙可以用石灰石来制备，甲同学设计了一种实验方案：(1)过滤时玻璃棒的作用是__________。过滤后发现滤液浑浊，应________________________。(2)写出步骤②的化学方程式：_____________________。该反应是__________(填“放热”或“吸热”)反应。(3)乙同学设计了一种实验方案：请你写出乙同学实验方案的一个优点：______________。解析：分析乙同学的方案可以知道，该方案不需加热，可以据此解答该题。答案：(1)引流检查原因，改进后重新过滤(2)CaO＋H2O===Ca(OH)2放热(3)操作简单、节约能源题型4造纸、印染工业图1[例4](2014年广东)Na2SO4是制造纸浆、染料稀释剂、医药品等的重要原料。某Na2SO4样品中含有少量CaCl2和MgCl2，实验室提纯Na2SO4的流程如图1。(1)加入NaOH溶液可除去的阳离子是________(填离子符号)，其反应的化学方程式为：________________。若添加的NaOH和Na2CO3过量，可加入适量________(填名称)除去。(2)操作a的名称是________，该操作中用到的有烧杯、玻璃棒、________。(3)溶液M中的溶质是Na2SO4和杂质NaCl，观察图2的溶解度曲线，则操作b是：先将溶液M蒸发浓缩，再降温结晶、过滤，降温结晶的最佳温度范围是____________℃以下，因为Na2SO4的溶解度____________。图2解析：(2)操作a得到的是固体和液体，因此是过滤；(3)由于硫酸钠的溶解度在30℃以下比氯化钠小，降温的过程中会析出大量的硫酸钠。答案：(1)Mg2＋2NaOH＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋2NaCl稀硫酸(2)过滤漏斗(3)3030℃以下比氯化钠小(或30℃以下硫酸钠的溶解度受温度影响比氯化钠大)题型5化工实验[解题指引]这类实验题主要包括污水处理工业、金属回收工业、新产品的制取等，综合性很强，常常通过物质的制备，混合物的分离、提纯，物质的回收利用，流程设计是否合理等方面设计试题。这类综合实验题，通过认真分析，可以化解为几个相对独立又相互联系的小实验、小操作来进行解答。由各个小实验确定各步操作方法，又由各个小实验之间的关系确定操作的先后顺序。[例5](2014年汕尾)木炭还原氧化铜实验后的混合粉末中含有铜、氧化铜、木炭粉，某化学实验小组设计回收铜的方案如下：(1)过滤操作中必须用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和____________，其中玻璃棒的作用是____________。(2)反应①的化学方程式为：______________________。(3)滤液Ⅱ中的溶质为____________。(4)试剂A最好选用下列____________溶液(填序号)。①H2SO4②CuSO4③MgSO4(5)为了完善实验方案，可对滤渣Ⅰ中的____________进行回收。解析：(2)氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜和水，铜、木炭与硫酸不反应；(3)反应①后，滤液Ⅰ中的溶质是硫酸和硫酸铜，过滤后的滤液中加入过量铁粉，硫酸铜和铁粉反应生成硫酸亚铁和铜，滤液Ⅱ中的溶质为硫酸亚铁；(4)滤渣Ⅱ中含有剩余的铁粉，因此可加入硫酸除去；(5)开始混合粉末中的铜没有和酸反应，进入滤渣Ⅰ中，为了回收更多的铜，可将滤渣Ⅰ中的铜也回收。(2)H2SO4＋CuO===CuSO4＋H2O答案：(1)漏斗(3)硫酸亚铁(4)①引流(5)Cu