1专题讲座五专题讲座五 化工流程题的解题化工流程题的解题指导指导考纲研读 1.从试题提供的新信息中，准确地提取实质性内容，并经与已有知识块整合，重组为新知识块的能力。2.将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题的能力。3.将分析和解决问题的过程及成果，用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达，并做出解释的能力。一、工业流程题的结构二、工业流程题分类突破题型一 物质制备类化工流程题1核心反应陌生方程式的书写关注箭头的指向：箭头指入反应物，箭头指出生成物。(1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律，判断产物，配平。2(2)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。2原料的预处理(1)溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等。水浸与水接触反应或溶解浸出固体加水(酸)溶解得到离子酸浸在酸溶液中反应，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程浸出率固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(更多转化)(2)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解。3常用的控制反应条件的方法(1)调节溶液的 pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节 pH 所需的物质一般应满足两点：能与 H反应，使溶液 pH 增大；不引入新杂质。例如：若要除去 Cu2中混有的 Fe3，可加入 CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的 pH，不可加入 NaOH 溶液、氨水等。(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。(3)趁热过滤。防止某物质降温时会析出。(4)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。例 1 (2016全国卷，28)NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：回答下列问题：(1)NaClO2中 Cl 的化合价为_。(2)写出“反应”步骤中生成 ClO2的化学方程式_。(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去 Mg2和 Ca2，要加入的试剂分别为_、_。 “电解”中阴极反应的主要产物是_。(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量 ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为_，该反应中氧化产物是_。(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化3能力相当于多少克 Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为_。(计算结果保留两位小数)解题流程第一步：读题目，明确目的制备 NaClO2第二步：审流程，分块破题拆分工艺流程第三步：看设问，结合题中的问题，回到流程图中找答案。得分秘籍(1)设问一般相对独立，无连带效应，一个问题解决不了不会影响下一个问题的解决。(2)题中基本上都有与流程无关的问题，可直接作答；对于超纲知识，题目中要么有信息提示，要么与解答题目无关。答案 (1)3 (2)2NaClO3H2SO4SO2=2NaHSO42ClO2 (3)NaOH 溶液 Na2CO3溶液 ClO(或 NaClO2) (4)21 O2 (5)1.57 2题型二 提纯类化工流程题1明确常用的提纯方法(1)水溶法：除去可溶性杂质。(2)酸溶法：除去碱性杂质。(3)碱溶法：除去酸性杂质。(4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。(5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。(6)调节溶液的 pH 法：如除去酸性溶液中的 Fe3等。2明确常用的分离方法(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用 CCl4或苯萃取溴水中的溴。(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如 NaCl。(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO45H2O、FeSO47H2O 等。(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇或甘油。4(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。例 2 (2017合肥模拟)高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级氧化锌(含 Fe2、Mn2、Cu2、Ni2、Cd2等)为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如下：已知KspFe(OH)34.01038。回答下列问题：(1)浸出时，为了提高浸出效率可采用的措施有(写两种)：_。(2)氧化时，加入 KMnO4溶液是为了除去浸出液中的 Fe2和 Mn2(溶液中 Mn 全部转化为 MnO2)，请配平下列除去 Fe2的离子方程式：MnOFe2_=MnO2Fe(OH)3H 4(3)加入锌粉的目的是_。(4)已知 H2SO4浸出液中，c(Fe2)5.04 mgL1、c(Mn2)1.65 mgL1。加入 KMnO4溶液反应一段时间后，溶液中c(Fe3)0.56 mgL1，若溶液 pH3，则此时 Fe3_(填“能”或“不能”)生成沉淀。若要除尽 1 m3上述浸出液中的 Fe2和 Mn2，需加入_ g KMnO4。解析 (1)为了提高浸出效率，可以适当增大硫酸浓度、搅拌、将固体粉碎、提高浸出温度等。(2)锰元素由7 价降低到4 价，而铁元素由2 价升高到3 价，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒配平方程式。 (3)加入锌粉的目的是消耗溶液中的 H，调节溶液 pH，促进溶液中的 Cu2、Ni2、Cd2等形成沉淀而除去。(4)c(Fe3)1.0105 molL1，此时溶液中c(OH)1.01011 0.56 103 gL1 56 gmol1molL1，c(Fe3)c3(OH)1.01038KspFe(OH)3，故不能生成Fe(OH)3沉淀。加入KMnO4将 Fe2和 Mn2分别氧化为Fe3和 MnO2，而KMnO4被还原为MnO2，根据得失电子守恒可知，加入KMnO4的质量为158 5.04 103 gL1 56 gmol1 1 000 L1.65 103 gL155 gmol1 2 1 000 L3gmol17.9 g。答案 (1)将工业级氧化锌粉碎、搅拌，增大硫酸浓度(其他合理答案也可) (2)1 3 7 5H2O 1 3 5 (3)调节溶液 pH，除去溶液中的 Cu2、Ni2、Cd2等 (4)不能 7.91(2015全国卷，27)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5H2O 和 Fe3O4，还有少量 Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和 SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示： 回答下列问题：(1)写出 Mg2B2O5H2O 与硫酸反应的化学方程式_。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有_(写出两条)。(2)利用_的磁性，可将其从“浸渣”中分离。 “浸渣”中还剩余的物质是_(写化学式)。(3)“净化除杂”需先加 H2O2溶液，作用是_。然后再调节溶液的 pH 约为 5，目的是_。(4)“粗硼酸”中的主要杂质是_(填名称)。(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为_。(6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程：_。答案 (1)Mg2B2O5H2O2H2SO42MgSO42H3BO3 提高反应温度、减小铁硼=矿粉粒径(2)Fe3O4 SiO2和 CaSO4(3)将 Fe2氧化为 Fe3 使 Al3和 Fe3形成氢氧化物沉淀而除去(4)(七水)硫酸镁(5)6(6)2H3BO3B2O33H2O、B2O33Mg 2B3MgO=解析 (1)Mg2B2O5H2O 与硫酸反应生成 H3BO3、MgSO4，配平即可。为提高浸出速率，可以从温度(升高温度)、浓度、增大接触面积(将矿石粉碎)等角度分析。(2)Fe3O4具有磁性，可以利用铁块将其从“浸渣”中吸出。SiO2不溶于 H2SO4，CaO 与 H2SO4生成 CaSO4微溶于水，所以“浸渣”中还有 SiO2和 CaSO4。此时溶液中除 H3BO3外还有 MgSO4由(1)中反应生成、Fe2(SO4)3、FeSO4、Al2(SO4)3。(3)“净化除杂”先加 H2O2的目的是将 Fe2氧化为 Fe3，然后再通过调节 pH 促进 Fe3、Al3水解生成 Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而除去。(4)“粗硼酸”中的主要杂质是没有除去的 MgSO4。(5)NaBH4由 Na和 BH组成。其中的氢显1 价，1 4价的 H 具有较强的还原性。(6)以硼酸和金属镁为原料制备单质硼的过程：H3BO3分解生成B2O3，B2O3与金属镁发生置换反应生成单质 B。2软锰矿的主要成分为 MnO2，还含有 Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等杂质，工业上用软锰矿制取 MnSO4H2O 的流程如下：已知：部分金属阳离子完全沉淀时的 pH 如下表金属阳离子Fe3Al3Mn2Mg2完全沉淀时的 pH3.25.210.412.4温度高于 27 时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。(1)“浸出”过程中 MnO2转化为 Mn2的离子方程式为_。(2)第 1 步除杂中加入 H2O2的目的是_