归纳与整理教学设计(第一课时)

内江铁路中学高2017届二轮复习

化学工艺流程专题

邓光海

考点解读：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。

近三年全国卷考查情况

全国Ⅰ卷 全国Ⅱ卷 全国Ⅲ卷 2014年 √

2015年 √ √

2016年 √

√ 化学工艺流程题在全国近年7套试卷中每一年都在考查，以往的全国卷中是有化学与技术板块，而现在取消该板块，那就会在必做题中体现。

一、

无机工业流程图的构成特点

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：

（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 。

(4)若MgCl2溶液加热蒸干得到的固体是 若得到MgCl2固体应采取的操作 （5）用稀硫酸酸浸时形成滤渣的离子方程式 【分析思路】：

【常设考点】

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。

内江铁路中学高2017届二轮复习

三、工业流程图主线与核心、化学工艺流程题的设问角度

副产物的循环利用成本产品分离提纯原料预处理产率前期中期后期环保安全

反应条件控制（一）前期原料预处理的解题思路

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：

（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有 （写两条）

练习：工业上用菱锰矿（MnCO3）［含FeCO3、SiO2、Cu2(OH) 2CO3等杂质］为原料制取二氧化锰，其流程示意图如下

（1）含杂质的菱锰矿使用前需将其粉碎，主要目的是

。盐酸溶解MnCO3的化学方程式是

。

滤渣1的成分是 。

【原料预处理的常用方法总结】

研磨、粉碎

水浸

内江铁路中学高2017届二轮复习

酸浸、碱浸、盐浸

燃烧

煅烧

（二）中期核心反应和条件控制的解题思路

练习：工业上用菱锰矿（MnCO3）［含FeCO3、SiO2、Cu2(OH) 2CO3等杂质］为原料制取二氧化锰，其流程示意图如下

已知：

生成氢氧化物沉淀的pH

Mn(OH)2

Fe(OH)2

Fe(OH)3

开始沉淀时 8.3 完全沉淀时 9.8 6.3 8.3 2.7 3.7 Cu(OH)2

4.7 6.7 （2）向溶液1中加入双氧水时，反应的离子方程式是

。

（3）滤液2中加入稍过量的难溶电解质MnS，以除去Cu2+，反应的离子方程式是

。

练习

(2016全国3卷)以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：

物质

V2O5

V2O4

K2SO4

SiO2

Fe2O3

Al2O3

质量分数2.2~2.9 2.8~3.1 22~28 60~65 1~2 <1 /%

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：

（1）“酸浸”时V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为___________，同时V2O4转成VO2+。“废渣1”的主要成分是__________________。

（2）“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为VO2+，则需要氧化剂KClO3至少为______mol。

4−（3）“中和”作用之一是使钒以V4O12形式存在于溶液中。“废渣2”中含有_______。

内江铁路中学高2017届二轮复习

（4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH+ V4O124− R4V4O12+4OH−（ROH为强碱性阴离子交换树脂）。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈_____性（填“酸”、“碱”或“中”）。

（5）“流出液”中阳离子最多的是________。

（6）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式____________。

工艺流程常用的控制反应条件的方法总结

(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。

【核心反应——陌生方程式的书写】

练习1.

写出框中化学方程式： ___ __ __ 练习2 已知酸性条件下，KClO3能氧化VO2+变为VO2+，自身变为ClO2，请写出上述方程式___ __ 练习3

（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_________________。

【总结】

内江铁路中学高2017届二轮复习

氧化还原反应： 非氧化还原反应：

①判断反应物、产物形式 结合物质性质和反应酸碱环境判断产物形式

②氧化还原化合价配平

③电荷守恒配平

（四）产品的分离提纯

练习：

(5)从滤液中提取MnSO4·H2O晶体的操作是___________________。

：过滤、结晶、蒸馏、萃取分液

【总结】

过滤：趁热过滤（主要考虑溶解度）

、有机物（

如乙醇、乙醚）（主要考虑溶解度）

沉淀的洗涤——水（冰水、热水）

思考：洗涤的目的？洗涤的方法？怎样检验是否洗净？

结晶：蒸发结晶

蒸发浓缩、冷却结晶

特别提醒：不必把每一步都弄得非常清楚，先看题，带着问题去原文寻找！

题型练习：

1、(2016全国1卷)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_________。

内江铁路中学高2017届二轮复习

2、（2015年全国1卷）硼及其化合物在工业上有许多用途．以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5•H2O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Mg2B2O5•H2O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

（化学式）．

（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是

．然后在调节溶液的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）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢．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

．

3、工业上可用软锰矿浆(主要成分为MnO2)吸收硫酸厂的废气SO2，并制备 MnSO4·H2O晶体，其工艺流程如下：

已知：①浸出液的pH<2，其中的金属阳离子主要是Mn2＋，还有少量Fe2＋、Al3＋等。

②几种离子沉淀时数据信息如下：

离子

开始沉淀时pH 完全沉淀时pH Fe2＋

7.6 9.7 Fe3＋

2.7 4.0 Al3＋

3.8 4.7 Mn2＋

8.3 9.8

请回答下列问题： (1)加入MnO2氧化时溶液中反应的离子方程式为_______________________________。

(2) 若流程中取消“加入MnO2”，对上述流程的影响是____________________________。

(3)试剂X能否选用碳酸锰(MnCO3)或氢氧化锰[Mn(OH)2]，判断并说明理由：

____ ____。

(4)滤渣的主要成分是________，利用滤渣能提取铁红，其原理是

内江铁路中学高2017届二轮复习

___________________。

(5)从滤液中提取MnSO4·H2O晶体的操作是___________________。

4．铝土矿的主要成分是Al2O3，含有杂质SiO2、Fe2O3、MgO．工业上从铝土矿

中提取铝可采用如图所示工艺流程：

请回答下列问题： （1）图中涉及分离溶液与沉淀的实验方法是____________(填操作名称),此操作需要用到的玻璃仪器____________、_____________、____________ 。

（2）沉淀B的成分是_________(填化学式，下同)，沉淀C的成分是_________________； （3）写出生成溶液D的离子方程式 ____________________________________；

（4）物质M转化为铝的化学方程式为_____________________________________； 溶液D中通入过量CO

2生成沉淀F的离子方程式为______________________ 。5．利用氯碱工业的盐泥生产MgSO4·7H2O的工艺流程如下。［盐泥含Mg(OH)2及少量的CaCO3、MnCO3、FeCO3、Al(OH)3、SiO2等］:

(1)酸浸时，FeCO3与硫酸反应的化学方程式为____________；滤渣1的主要成分为CaSO4和________(填化学式)；为了提高浸取率可采取的措施有___________(填序号)。

a．多次用废硫酸浸取 b．减小盐泥粒度并充分搅拌 c．延长浸取时间

(2)氧化时，次氯酸钠溶液(碱性条件)将MnSO4氧化为MnO2的离子方程式为________；滤渣2为MnO2和_____________、________(填化学式)。

(3)镁的碳化物常见的有MgC2和Mg2C3 两种，分别可发生水解反应生成乙炔和丙二烯，MgC2的电子式为___________；丙二烯的结构简式为___________。

(4)一种碱式碳酸镁［4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O］可用作防火保温材料，用化学方程式说明可作防火材料的原理：_______________。

内江铁路中学高2017届二轮复习

练习题参考答案：

1.（1）+3；（2）2NaClO3+SO2+H2SO4=2ClO2+2NaHSO4；

（3）NaOH溶液

；Na2CO3溶液

；ClO2−(或NaClO2)；

（4）2:1； O2；

2.（1） Mg2B2O5•H2O+2H2SO42H3BO3+2MgSO4；

提高反应温度或减小铁硼矿粉粒径等

（2）Fe3O4；SiO2、CaSO4；

（3）将亚铁离子氧化为铁离子；

使铁离子、铝离子形成氢氧化物沉淀而除去

（4）七水硫酸镁

（5）（6）2H3BO3

B2O3+3H2O、B2O3+3Mg2B+3MgO 3.（1）MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O （2）当Fe2＋完全沉淀时，Mn2＋也几乎完全沉淀，得到的产品中含有FeSO4杂质

（3）能 Fe3＋、Al3＋的水解程度比Mn2＋的大，加入的MnCO3或Mn(OH)2能与水解生成的H反应，促进Fe、Al水解，进而转化为沉淀Fe(OH)3、Al(OH)3

（4）用足量NaOH溶液洗涤滤渣，过滤得到Fe(OH)3，再灼烧即得铁红

（5）蒸发浓缩、冷却结晶、过滤

4. （1）过滤 漏斗 玻璃棒 烧杯

（2）SiO2 Mg(OH)2和Fe(OH)3

（3）Al3+ + 4OH-====AlO2- + 2H2O （4）2Al2O3 4Al+3O2↑

＋3＋3＋AlO2- + CO2 + 2H2O====Al(OH)3↓+ HCO3-

5． (1)FeCO3+H2SO4=FeSO4+CO2+H2O(2分)；SiO2(2分)；abc；

(2)Mn2++2OH-+ClO-=MnO2↓+Cl-+H2O(2分)；Fe(OH)3(1分)；Al(OH)3；

(3) CH2=C=CH2

△

(4)4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O

5MgO+4CO2↑+6H2O

内江铁路中学高2017届二轮复习

【附录1】：无机化工流程题考查的热点

1．原料的各项预处理操作或目的

(1)溶解：通常用酸进行溶解，如硫酸、盐酸等。

(2)灼烧、焙烧、煅烧：改变物质结构，使一些物质转化为目标物质，或使一些杂质在高温下氧化或分解。

(3)控制反应条件：因为化学反应是有条件的，往往需要在一定的浓度、温度、压强、催化剂和酸碱性等条件下进行，所以生产中必须控制反应条件，其中温度和酸度的控制是条件控制的两大主旋律。可采用水浴加热、油浴加热等控制温度，防止温度过高时反应物或生成物发生分解导致产率降低。

(4)调节溶液的pH：①控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。②调节溶液的pH时，所选的物质应满足两点：一是能与H＋或OH－反应，二是不引入新的杂质。

(5)加热：加快化学反应速率或促使化学平衡向某个方向移动。

(6)降温：防止某物质在高温时溶解(或分解)或使化学平衡向着题目要求的方向移动。

2．产品分离和提纯的方法或操作

(1)蒸发：蒸发掉一部分溶剂。有时要考虑反应时的气体氛围以抑制某物质发生水解。

(2)蒸发浓缩、冷却结晶：适用于杂质的溶解度随温度变化不大的物质的分离、提纯。

(3)蒸发结晶、趁热过滤：适用于杂质的溶解度随温度变化较大的物质的分离、提纯，可减少杂质晶体的析出。

(4)晶体的干燥：常见的干燥方法为自然晾干、滤纸吸干、干燥器中烘干。

(5)沉淀的洗涤：由于沉淀生成时，表面会吸附一定量的离子(尤其是沉淀成分离子)。因此过滤后要进行沉淀的洗涤。为了减少沉淀(或晶体)的溶解，可用冰水或有机溶剂洗涤。

(6)沉淀是否洗涤干净的检验：主要检验洗涤液中是否还含有沉淀表面吸附的离子。

内江铁路中学高2017届二轮复习

【附录2】、高频考点的答题模版。（注重文字描述的规范性）

1、“浸出”步骤中，为了提高XX的浸出率，可采取的措施有：

适当提高反应温度；增加浸出时间；加入过量硫酸；边加边搅拌等

2、从溶液中得到晶体的一般过程：蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥

3、沉淀的洗涤：洗涤方法是向过滤器中慢慢注入适量蒸馏水，至刚好没过沉淀，然后静置，让其自然流下，重复以上操作2～3次，直至洗涤干净。

4、沉淀是否洗涤干净的检验

取少量最后一次的洗涤液，置于一洁净的试管中，滴加少量的XXX试剂，若没有XXXX现象出现，说明沉淀洗涤干净。

5、MgCl2的溶液得到MgCl2的固体

在HCl气流中蒸发结晶，以防止MgCl2的水解。

6、调节溶液的pH

含Cu2＋的溶液中同时含有Fe2＋，可先加H2O2等氧化剂将Fe2＋氧化为Fe3＋，再加CuO等调节pH为3.7≤pH＜4.7，即可使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀。

调节溶液的pH时，所选的物质应满足两点：一是能与H＋或OH－反应，二是不引入新的杂质。

7、产品进一步提纯的方法：重结晶

8、趁热过滤的原因：

控制温度，防止XX杂质析出或者控制温度，防止低温XX析出而损耗。

9、水浴加热、油浴加热的好处：受热均匀，便于控制温度。

冰水浴的好处：使XX冷凝，防止XX挥发。

10、常见离子的检验操作：

取样（取XXX少量于试管中），加试剂（加入XX试剂），现象（若出现XX），结论（则存在XX）。

常考离子：SO42—、Cl-、Fe2+、Fe3+等