資源簡介

(共41張PPT)
專題五　工藝流程題
專題突破·明技法
強化訓練·檢成效
專題突破·明技法
一、解答工業流程題的基本步驟
此類題型考查學生運用化學反應原理及相關知識來解決工業生產中實際問題的能力。
解答此類型題目的基本步驟:
了解流程后著手答題。對反應條件的分析可從以下幾個方面著手:對反應速率有何影響 對綜合生產效益有何影響 如原料成本,原料來源是否廣泛、是否可再生,能源成本,對設備的要求,環境保護(從綠色化學方面作答)。
二、工業流程題中常用的關鍵詞
1.原材料:礦樣(明礬石、孔雀石、大理石、黃銅礦),合金(含鐵廢銅),藥片(補血劑),海水(污水)。
2.灼燒(煅燒):原料的預處理,不易轉化的物質轉化為容易提取的物質。
3.酸:溶解、去氧化物(膜)、調節pH、除去溶液中可溶性雜質。
4.堿:去油污,調節pH、除去溶液中可溶性雜質。
5.煮沸:除去溶解在溶液中的氣體,如氧氣。
6.趁熱過濾:減少結晶損失,提高純度。
7.過量:將某物質完全反應。
【示范題1】銅導電性好,常用于制造電纜。從含銅廢料(主要成分為Cu)中回收銅,
部分實驗流程如圖:
提示:灼燒后得到黑色固體和殘留物,殘留物不溶于水和稀硫酸。請回答下列問題:
(1)“粉碎”操作的目的是__________________________。
(2)“灼燒”得到黑色固體的成分是__________。
(3)“酸溶”過程發生的反應的化學方程式為_____________________________。
(4)“過濾2”得到濾渣的成分為____________。
(5)“操作X”的具體操作是_________________________________________________。
　增大反應物的接觸面積　
　CuO　
CuO+H2SO4===CuSO4+H2O　
　Cu、Fe　
用磁鐵接觸濾渣(或加入足量稀硫酸中,充分反應后過濾)
三、工業流程常見的操作
1.原料預處理的方法及目的
(1)粉碎、研磨或噴淋:增大反應物間的接觸面積,加快反應速率。
(2)攪拌:使反應物充分接觸,加快反應速率。
(3)酸浸(或堿浸):使能與酸(或堿)反應的物質溶解,與不溶物分離。
【示范題2】碳酸鋰常用于制備鋰離子電池的正極。工業上用碳化分解法對碳
酸鋰粗品(主要成分為碳酸鋰,含少量雜質)提純的工藝流程圖如圖:
(1)操作①的名稱是__________。
(2)對碳酸鋰粗品的預處理主要是粉碎研磨等,其目的是
________________________________________。
(3)反應2所涉及反應的化學方程式為_______________________________。
(4)上述工藝流程中可循環利用的物質(水除外)是_____________________。
　過濾　
　增大反應物間的接觸面積,加快反應速率　
2LiHCO3 Li2CO3+H2O+CO2↑
　二氧化碳(或 CO2)　
2.物質的分離和提純的方法
(1)結晶——固體物質從溶液中析出的過程(蒸發溶劑、冷卻熱飽和溶液、濃縮蒸發)。
(2)過濾——固、液分離。
(3)蒸餾——液、液分離。
【示范題3】(2023·江西中考)燒堿-純堿法凈化鹵水過程產生的鹽泥中主要含有CaCO3及少量的Mg(OH)2和NaCl。如圖是實驗室模擬工業上以該鹽泥為原料制備CaCl2的操作流程:
(1)步驟①中操作a的名稱是__________。
(2)步驟②中發生中和反應的化學方程式為______________________________。
(3)步驟③中的試劑X應選下列物質中的_______(填字母)。
A.KOH溶液　　　　　 B.Ca(OH)2溶液
C.Na2SO4溶液 D.Ca(NO3)2溶液
(4)步驟④中“一系列操作”包括降溫結晶,說明CaCl2的溶解度隨溫度的降低
而__________。
　過濾　
Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
　B　
　減小　
3.控制反應條件的目的
(1)調節pH:除去雜質離子。
(2)控制溫度:防止某物質溫度過高發生分解。
【示范題4】從廢線路板中提煉貴重金屬和制備硫酸銅晶體的一種工藝流程如圖:
已知:在酸性環境中有過氧化氫存在時,鐵和銅分別會轉化為鐵離子和銅離子。
(1)操作①的名稱是__________;
(2)調節pH的主要目的是除去濾液中______________(填離子符號);
(3)寫出粗銅中的銅與稀硫酸和過氧化氫的混合溶液發生反應的化學方程式:
____________________________________。
　過濾　
　Fe3+、Al3+　
　Cu+H2SO4+H2O2===CuSO4+2H2O　
4.判斷能回收利用和可循環使用的物質
(1)逆向箭頭一般表示可循環利用的物質。如圖1,物質A為可循環利用的物質。
(2)某設備或某步驟的生成物,為前面某一設備或步驟的反應物,則該物質為可循環利用的物質。如圖2,物質B為可循環利用的物質。
【示范題5】(2023·玉林一模)化學興趣小組的同學利用廢硫酸液制備K2SO4,
設計的流程如圖所示:
(1)上述流程中可循環使用的物質有_________________(填化學式)。
(2)反應Ⅱ中把溫度控制在40~60 ℃的原因是________(填字母)。
A.提高溫度至40 ℃,增大反應速率
B.增大CO2的溶解度
C.溫度不高于60 ℃,防止氨水分解
　CaCO3、CO2　
　AC　
(3)反應Ⅲ中發生了復分解反應,則該反應的化學方程式為
______________________________________。
(4)反應Ⅲ中相關物質在25 ℃時的溶解度如下表,反應Ⅲ在常溫下(25 ℃)能實現
的原因是____________________________。

洗滌反應Ⅲ所得晶體時用飽和K2SO4溶液而不用水的目的是
__________________________。
物質 KCl K2SO4 NH4Cl M
溶解度/g 34.0 11.1 37.2 19.5
　(NH4)2SO4+2KCl===K2SO4↓+2NH4Cl　
　常溫下硫酸鉀溶解度最小　
　防止硫酸鉀溶解在水中　
5.陌生化學方程式的書寫
(1)找出反應物和生成物并配平化學方程式
①若設問中已給出反應的過程,可直接寫出反應物和生成物;
②若設問中未給出反應的過程,可從流程圖中分析出反應物和生成物:箭頭進入的是反應物,箭頭出去的是生成物。
(2)若找出的反應物和生成物不滿足質量守恒定律,可從以下兩個方面考慮:
①反應在溶液中進行,可考慮是否有水參與反應或有水生成;
②反應在空氣中進行或通入空氣,可考慮空氣中的各成分(一般為O2或CO2)是否參與反應。
注意:不要漏寫反應條件、漏標生成物狀態。
類型1 海水資源的利用
1.某工廠綜合加工海水的主要步驟如圖所示。請根據圖示回答下列問題:
強化訓練·檢成效
(1)操作Ⅰ的名稱是__________。
(2)試劑1是____________(寫化學式,下同),白色沉淀D是____________。
(3)溶液B中含有的溶質是______________________,向溶液B中加入試劑2后,
在溶液中可觀察到________________的現象。
(4)在熔融狀態下電解無水氯化鎂,會產生一種金屬單質和一種雙原子分子的氣
體單質,該反應的化學方程式是________________________。
　過濾　
　Na2CO3　
　CaCO3　
NaCl、Na2CO3、NaOH
　有氣泡產生　
　MgCl2 Mg+Cl2↑　
2.(2023·懷化中考)海水是一種重要資源,利用海水可制取金屬鎂等物質。某化學興趣小組的同學設計了如下實驗流程:
根據流程回答下列問題:
(1)操作Ⅰ的名稱是__________,該操作用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗和
____________,該儀器在操作Ⅰ中的作用是__________。操作Ⅰ中加入的NaOH
溶液應過量,其目的是___________________________________。
(2)試劑X是____________(填名稱),寫出溶液A中加入試劑X發生反應的化學方
程式:_____________________________。
　過濾　
　玻璃棒　
　引流　
　將MgCl2完全轉化為氫氧化鎂沉淀　
　稀鹽酸　
　NaOH+HCl===NaCl+H2O　
3.某工廠附近海水中含有較多Na2CO3等物質。該工廠采用海水脫硫技術吸收燃煤煙氣中的SO2,其主要設備及流程如圖:
(1)海水脫硫設備中,排出的海水呈堿性的是_______(填字母序號)。
A.海水泵　　　　　 B.吸收塔　
C.曝氣池①　 D.曝氣池②
(2)向曝氣池①內通入空氣后,主要有兩個化合反應發生,寫出其中一個反應的化
學方程式:__________________________________________________。
(3)曝氣池②排放的海水中不含H2SO4的原因是
________________________________________(用化學方程式表示)。
　A　
　2H2SO3+O2===2H2SO4(或2Na2SO3+O2===2Na2SO4)　
　Na2CO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+CO2↑　
類型2金屬資源的回收與利用
1.(2023·深圳中考)某同學以金泥(含有Au、CuS、ZnS等)為原料制備Au和Cu的流程如圖所示:
琴琴同學查閱資料已知:
①預處理的主要目的是將含硫化合物轉化為氧化物;
②熱空氣流充分加熱的目的是將Cu、Zn轉化為氧化物,并完全分離出ZnO煙塵。
(1)“預處理”中會產生SO2,若SO2直接排放會導致__________。
(2)“過程Ⅱ”產生的固體a中,除CuO外一定還有的物質是_____________。
(3)“過程Ⅲ”分離Au的操作是__________,加入過量稀硫酸的目的是
__________________________________________。
　酸雨　
　金(或Au)　
　過濾　
　將氧化銅完全轉化為硫酸銅,提高銅的產率　
(4)“系列進程”中有一步是向濾液中加入過量鐵粉,這一步生成氣體的化學方程
式為____________________________,該反應屬于__________反應(填寫基本反
應類型)。
(5)ZnO煙塵可用NaOH溶液吸收,該反應生成偏鋅酸鈉(Na2ZnO2)和H2O的化學
方程式為_________________________________。
　Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑　
　置換　
　ZnO+2NaOH===Na2ZnO2+H2O　
2.(2023·眉山中考)鈦金屬具有硬度大、密度小、熔點高、常溫下耐酸堿、耐腐蝕等優良的性能,被譽為“未來金屬”。我國釩鈦磁鐵礦床分布廣泛,儲量豐富,由釩鈦磁鐵礦提取金屬鈦的主要工藝過程如下。回答下列問題:
(1)鈦鐵礦需要粉碎,其目的是________________________________________;
(2)鈦鐵礦的主要成分為鈦酸亞鐵(FeTiO3),其中鈦元素的化合價為________價;
(3)TiCl4在高溫下與足量Mg反應生成金屬鈦,該反應的化學方程式為
_____________________________;
(4)金屬礦物不能再生。下列能有效保護鈦金屬資源的措施是____(填字母)。
A.回收利用廢舊鈦金屬制品
B.任意開采鈦金屬礦石
C.鈦金屬抗腐蝕性能好,可隨意堆放儲存
D.尋找、開發鈦金屬的代替品
增大反應物的接觸面積,加快化學反應的速率
　+4　
　2Mg+TiCl4 2MgCl2+Ti　
AD
類型3物質的工業生產與制備
1.(2023·隨州中考)CO2捕獲和轉化可減少CO2排放并實現資源利用。一種捕集煙氣中CO2并轉化利用的流程如圖:
(1)CaO俗稱____________。
(2)催化轉化器中發生反應的化學方程式是_______________________________。
(3)甲醇(CH3OH)屬于____________(填“無機物”或“有機物”)。
(4)我國力爭在2060年前實現“碳中和”。下列措施不利于大氣中CO2減少的是
_______(只有一個選項符合題意)。
A.用氨水捕集廢氣中的CO2,將其轉化為氮肥
B.大力推廣使用干冰實現人工增雨,緩解旱情
C.利用和開發風能、太陽能、氫能等清潔能源
D.通過植樹造林,利用光合作用吸收大氣中的CO2
　生石灰　
CaCO3+CH4 CaO+2CO+2H2
　有機物　
　B　
2.(2022·桂林中考)利用工業廢液(主要含NaHS以及少量Na2S和Mg、Ca、Fe的化合物)制備重要化工原料硫酸鈉的流程圖如圖:
已知:Ⅰ.粗品硫酸鈉含少量H2SO4、MgSO4、CaSO4、FeSO4等雜質。
Ⅱ.在溶液里,微溶物發生復分解反應可轉化為不溶物。
Ⅲ.部分物質的溶解性見如表。
離子 S C
Na+ 溶 溶
Ca2+ 微溶 不溶
Mg2+ 溶 微溶
Fe2+ 溶 不溶
部分物質的溶解性表(室溫)
(1)操作①名稱是______________。
(2)“反應器1、2”內均需要進行的操作是__________。
(3)泥渣的成分有MgCO3、___________________等。
(4)流程中可循環使用的物質是________和__________。
(5)“反應器1”中NaHS發生復分解反應生成H2S氣體的化學方程式是
___________________________________。
　蒸發結晶　
　攪拌　
　CaCO3、FeCO3　
　水　
　硫酸　
　2NaHS+H2SO4===2H2S↑+Na2SO4　
3.輕質碳酸鎂是廣泛應用于橡膠和塑料的化工產品,以鹵塊(主要成分為MgCl2,含Fe2+、Mn2+等雜質離子)為原料制備輕質碳酸鎂的工藝流程如下。
【查閱資料】
Ⅰ.次氯酸鈉(NaClO)可將Fe2+轉化為Fe3+;
Ⅱ.下表為生成氫氧化物沉淀的pH
物質 Mg(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Mn(OH)2
開始沉淀 9.9 7.6 2.7 8.3
沉淀完全 11.1 10.2 3.7 9.6
(1)操作1的名稱是__________;此操作用到的玻璃儀器名稱是
________________________。
(2)“調節pH”為的是除去溶液中的雜質離子,濾渣的主要成分的化學式為
_______________________;為保證除盡雜質的同時不讓Mg2+沉淀,應調節溶液
pH的范圍是_______________。
(3)加入NH4HCO3發生反應的化學方程式為
______________________________________________________。
(4)“熱解”溫度不高于75 ℃,其原因是__________________________。
　過濾　
　燒杯、漏斗、玻璃棒　
　Fe(OH)3、Mn(OH)2　
　9.6≤pH<9.9　
　MgCl2+2NH4HCO3 MgCO3↓+2NH4Cl+CO2↑+H2O　
　防止碳酸氫銨受熱分解　
類型4工業廢料的處理等其他類型
1.(2023·廣西中考)檸檬酸亞鐵(FeC6H6O7)是一種易被吸收的補血劑。利用硫酸廠的廢渣(主要含Fe2O3、Fe3O4,還有少量SiO2)制備檸檬酸亞鐵,該工藝流程如圖所示,回答下列問題:
資料1:Fe3O4+4H2SO4===Fe2(SO4)3+FeSO4+4H2O,Fe+Fe2(SO4)3===3FeSO4。
資料2:SiO2不溶于水,也不與稀硫酸反應。
(1)檸檬酸亞鐵進入人體腸道后以_________(填陽離子符號)的形式被吸收,達到
補血效果。
(2)固體C的成分是______________。
(3)步驟①②③④中涉及置換反應的是________(填數字序號)。
(4)步驟③中發生反應的化學方程式是_________________________________。
(5)“一系列操作”中,將檸檬酸亞鐵晶體與溶液分離的操作是__________。
　Fe2+　
　SiO2和Fe　
　②　
FeSO4+Na2CO3===FeCO3↓+Na2SO4
　過濾　
2.(2022·北部灣中考)某工廠生產硼砂產生的固體廢料中,主要含有MgCO3、CaCO3、SiO2、Al2O3和Fe2O3等,其中MgCO3質量分數為63%。用該固體廢料回收鎂的工藝流程如下:
(1)操作Ⅰ的名稱是__________。
(2)“酸浸”時,試劑A的化學式是___________,為加快酸浸速率,可采取的措施是
___________________________(寫一條即可)。
(3)濾液a中的陽離子是_________________________。
(4)“沉鎂”時發生反應的化學方程式是
_______________________________________。
(5)若流程中鎂的總損耗為10%,則100 t的固體廢料可回收鎂的質量是______。
　過濾　
　H2SO4　
　固體廢料粉碎(合理即可)　
　Mg2+、Al3+、Fe3+、H+　
　MgSO4+2NaOH===Na2SO4+Mg(OH)2↓　
16.2 t
3.(2022·賀州中考)某燃煤電廠產生的固體廢棄物粉煤灰中含有較多的氧化鋁。從粉煤灰中提取氧化鋁的工藝流程如圖。
(1)“酸浸”中使用的酸是_______(填字母序號)。
A.HCl　　B.H2SO4　　C.HNO3
(2)“煅燒”后產物X的化學式為_________,寫出“煅燒”過程發生的化學方程式:
______________________________。
(3)該工藝的價值在于____________________________(其他合理答案均可)。
　B　
　H2O　
　2Al(OH)3 Al2O3+3H2O　
　實現了廢物的回收再利用　

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