資源簡介

(共46張PPT)
專題4　工藝流程題
知識點1　工藝流程圖包含的信息
(1)箭頭：箭頭進(jìn)入的是投料(即反應(yīng)物、催化劑等)，出去的是產(chǎn)物(包括副產(chǎn)物、廢渣、廢氣等)。
(2)三線：物料進(jìn)出線、操作流程線、循環(huán)操作線。
知識點2　工藝流程圖類題的解題策略
(1)明確原始物質(zhì)及目標(biāo)產(chǎn)物。
(2)明確化工生產(chǎn)流程的主要特點。
一個完整的物質(zhì)制備化工生產(chǎn)流程一般具有以下特點：
對原料預(yù)處理的方法及作用有：
研磨：增大固體與液體或氣體之間的接觸面積，加快反應(yīng)速率。
酸浸：與酸接觸反應(yīng)或溶解，使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過過濾除去。
灼燒：除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化。
煅燒：改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)，使雜質(zhì)在高溫下氧化、分解。
知識點3　工藝流程圖類題的解題思路
1．初中化學(xué)對工藝流程圖類題的考查，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)選擇將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的生產(chǎn)原理。
(2)除雜并分離提純產(chǎn)品。
(3)提高產(chǎn)品的產(chǎn)量或產(chǎn)率。
(4)減少污染，注意環(huán)保，發(fā)展“綠色化學(xué)”。
(5)考慮原料的來源豐富和經(jīng)濟成本。
2．針對以上考查的類型，解題思路為：
(1)從生產(chǎn)目的出發(fā)，讀懂流程圖。解答時要看框內(nèi)，看框外，里外結(jié)合。邊讀流程圖邊思考，先局部后整體，逐步深入。
(2)理清題意，需對流程圖的每一步進(jìn)行分析，包括反應(yīng)原理是什么，發(fā)生了什么反應(yīng)，該反應(yīng)對制造產(chǎn)品有什么作用等。總之，一切反應(yīng)或操作都是為了獲得產(chǎn)品。
(3)從問題中獲得信息，幫助解答。
知識點4　對工藝流程的評價
對工藝流程的評價屬于開放性試題，言之有理即可，可從以下四個方面進(jìn)行分析：
(1)設(shè)計方案的科學(xué)性：能否達(dá)到目的；雜質(zhì)是否完全除去；是否引入新的雜質(zhì)等。
(2)安全性和簡便性：盡量選用較溫和的反應(yīng)條件，避免高溫、高壓。
(3)對環(huán)境的影響：是否符合綠色化學(xué)理念；是否產(chǎn)生有毒氣體等。
(4)節(jié)約性：原料利用率要高。
工業(yè)制備
1．(2023，廣西)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F(xiàn)e2O3、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(yīng)。
(1)檸檬酸亞鐵進(jìn)入人體腸道后以______(填陽離子符號)的形式被吸收，達(dá)到補血效果。
(2)固體C的成分是___________。
(3)步驟①②③④中涉及置換反應(yīng)的是______(填數(shù)字序號)。
(4)步驟③中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是
____________________________________。
Fe2＋
SiO2、Fe
②
FeSO4＋Na2CO3===FeCO3↓＋Na2SO4
(5)“一系列操作”中，將檸檬酸亞鐵晶體與溶液分離的操作是__過濾__。
蒸發(fā)結(jié)晶
攪拌
2．(2023，武漢)硫酸鋅可制備各種含鋅材料，在防腐、醫(yī)學(xué)上有很多應(yīng)用。菱鋅礦的主要成分是ZnCO3，還含有少量的二氧化硅和氧化鐵。以菱鋅礦為原料制備ZnSO4·7H2O的工藝流程如下圖所示。(二氧化硅難溶于水，也不與稀硫酸反應(yīng))
(1)菱鋅礦屬于__________(填“純凈物”或“混合物”)。
混合物
(2)“酸浸”中觀察到的現(xiàn)象是______________________________
___________________________。
(3)濾液1中含有的陽離子是______________________。(填離子符號)
(4)“轉(zhuǎn)化”中加入足量鋅粉，反應(yīng)的化學(xué)方程式有：Zn＋Fe2(SO4)3===ZnSO4＋2FeSO4和__________________________
(寫一個即可)。
固體部分溶解，溶液中有氣泡產(chǎn)
生，溶液顏色變?yōu)辄S色
H＋、Zn2＋、Fe3＋
Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
(5)下列說法正確的是________(填標(biāo)號)。
A．“粉碎”是為了使菱鋅礦在“酸浸”中與稀硫酸充分反應(yīng)
B．在“轉(zhuǎn)化”中加入鋅粉，若無氣泡冒出，說明鋅粉已足量
C．濾渣甲、濾渣乙均能與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體
D．濾液2的質(zhì)量一定比濾液1的質(zhì)量大
AD
3．(2023，通遼)下圖是用粗硅原料(含氧化鎂雜質(zhì)，不考慮其他雜質(zhì)與酸反應(yīng))制備高純硅和金屬鎂的流程。
已知：硅不與稀鹽酸反應(yīng)。請回答下列問題。
(1)操作1的名稱是__________。
過濾
(2)上述流程中，可循環(huán)利用的物質(zhì)是_________________。
(3)濾液中含有的陽離子為__________________。
(4)MgCl2制備Mg的化學(xué)方程式為
____________________________________。
HCl、Cl2
Mg2＋、H＋
4．利用工業(yè)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下。
已知：Ⅰ.粗品硫酸鈉含少量H2SO4、MgSO4、CaSO4、FeSO4等雜質(zhì)。
Ⅱ.在溶液里，微溶物發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為不溶物。
Ⅲ.部分物質(zhì)的溶解性見表。
部分物質(zhì)的溶解性表(室溫)
(1)操作①名稱是____________。
(2)“反應(yīng)器1、2”內(nèi)均需要進(jìn)行的操作是________。
蒸發(fā)結(jié)晶
攪拌
(3)泥渣的成分有MgCO3、____________________等。
(4)流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是__________和__________。
(5)“反應(yīng)器1”中NaHS發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成H2S氣體的化學(xué)方程式是__________________________________。
CaCO3、FeCO3
H2O
H2SO4
2NaHS＋H2SO4===2H2S↑＋Na2SO4
5．碘(I2)及其化合物廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、染料等方面。I2的一種制備方法如下圖所示：
說明：圖中的“置換”指發(fā)生置換反應(yīng)。
回答下列問題：
(1)“過濾”操作中用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和________(填儀器名稱)。
(2)在此制備流程中循環(huán)使用的物質(zhì)是________(填化學(xué)式)。
(3)溶液B中主要溶質(zhì)是________(填化學(xué)式)。
(4)“置換①”中的化學(xué)方程式為__________________________。
漏斗
AgNO3
FeCl3
2AgI＋Fe===FeI2＋2Ag
6．(2021，江西)江西贛州被譽為“世界鎢都”，鎢(W)是一種重要的戰(zhàn)略資源。下圖是一種生產(chǎn)鎢的工業(yè)流程：
已知：白鎢礦的主要成分是鎢酸鈣(CaWO4)，還含有CaO、SiO2等。碳在高溫條件下會與金屬鎢反應(yīng)生成碳化鎢。
(1)操作1中粉碎白鎢礦的目的是___________________________
______________________________。
(2)操作2所得濾液中一定含有的陽離子是______________。
(3)流程中氨水(NH3·H2O)和H2WO4反應(yīng)生成(NH4)2WO4的化學(xué)方程式為___________________________________________。
(4)用氫氣還原WO3可獲得高純度的鎢，此處不宜用焦炭代替氫氣的原因是_____________________________________________
______________________________________________________________________________________________________。
增大反應(yīng)物接觸面積，加快
反應(yīng)速率，使其充分反應(yīng)
Ca2＋、H＋
2NH3·H2O＋H2WO4===(NH4)2WO4＋2H2O
如果用碳做還原劑，混雜在金屬中的碳不易除去，
而且碳會在高溫下和金屬鎢反應(yīng)形成碳化鎢，不容易獲得純
的金屬鎢，用氫氣作還原劑可避免產(chǎn)生以上問題
7．(2018，江西)分子篩(又稱為沸石，主要成分為水和硅鋁酸鈉)可作為催化劑或吸附劑等，以高嶺土[主要成分為Al2(Si2O5)(OH)4]、燒堿等為主要原料生產(chǎn)分子篩的工藝流程如下：
(1)步驟①所得燒渣中主要含有兩種固體氧化物，分別為SiO2和________(寫化學(xué)式)。
(2)步驟②加入NaOH溶液前需將燒渣粉碎，其目的是_________
______________________________________________。
(3)步驟③發(fā)生的反應(yīng)之一是Na2SiO3溶液和通入的CO2氣體生成偏硅酸(H2SiO3)沉淀和碳酸氫鈉，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________。
(4)上述流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)(水除外)是________。
Al2O3
增大反
應(yīng)接觸面積，加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)更充分
Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3
CO2
回收利用
8．(2023，咸寧)興趣小組的同學(xué)利用某廢鎳材料(含有金屬Ni及少量Fe、Cu)回收鎳，設(shè)計流程如下圖所示(部分產(chǎn)物略去)。
請根據(jù)上述流程回答下列問題：
(1)過濾時，玻璃棒的作用是________。
引流
(2)寫出“酸浸”時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式
____________________________________________________(任寫一個)。
(3)過氧化氫具有氧化性，“氧化”時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FeSO4＋H2SO4＋H2O2===Fe2(SO4)3＋2X，則X的化學(xué)式是________。
(4)Ni、Fe、Cu的金屬活動性由強到弱的順序為______________
_______________________。
Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑或Ni＋H2SO4===NiSO4＋H2↑
H2O
Fe、Ni、Cu
(合理表述即可)
(5)已知Fe3＋和Ni2＋開始沉淀和完全沉淀時的pH如表。“除鐵”過程中加入NaOH溶液的目的是通過調(diào)節(jié)溶液的pH使Fe3＋完全沉淀而Ni2＋不沉淀，則pH的范圍是______(填字母序號)。
A．2.7≤pH<3.2　　
B．3.2≤pH<7.2
C．7.2≤pH<8.7
B
開始沉淀時的pH 完全沉淀時的pH
Fe3＋ 2.7 3.2
Ni2＋ 7.2 8.7
9．(2022，江西)某化工廠以生產(chǎn)鈦白粉的主要副產(chǎn)物(含硫酸亞鐵)為原料，制取含高純度氧化鐵的氧化鐵紅，其工業(yè)流程如下：
(1)操作1能得到硫酸亞鐵晶體，說明硫酸亞鐵的溶解度隨溫度的升高而________。
增大
(2)實驗室中完成操作2時，玻璃棒的作用是______。
(3)操作3中，硫酸亞鐵在空氣中煅燒得到氧化鐵和三氧化硫的化學(xué)方程式為________________________________。
(4)操作4涉及的化學(xué)反應(yīng)的基本類型為____________。
引流
化合反應(yīng)
10．(2023，江西樣卷4)在完成“實驗室加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物制取氧氣”的實驗后，潯潯在老師的指導(dǎo)下回收二氧化錳和氯化鉀，實驗流程如下圖所示。
(1)操作a的名稱是________________，需要用到的玻璃儀器有__________________________(寫一種)。
過濾
漏斗(或燒杯、玻璃棒)
(2)用玻璃棒蘸取濾渣的洗滌液在酒精燈火焰上灼燒，以判斷濾渣是否洗凈，若觀察到玻璃棒上__________________，說明濾渣未洗凈，應(yīng)該繼續(xù)清洗，并將洗滌液匯入濾液中。
(3)充分加熱5 g氯酸鉀和二氧化錳的混合物，反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________________。若氯酸鉀完全反應(yīng)，則理論上可以回收到2.98 g白色固體和______g黑色固體。
有黑色固體殘留
0.1
11．(2023，撫州一模)二氧化鈰(CeO2)是一種重要的稀土氧化物。平板電視顯示屏生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質(zhì))。某學(xué)習(xí)小組以此粉末為原料，設(shè)計以下工藝流程對資源進(jìn)行回收，得到純凈的CeO2和硫酸鐵銨晶體[NH4Fe(SO4)2·xH2O]。
已知：①CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液。②SiO2不溶于酸(氫氟酸除外)。
回答下列問題：
(1)稀酸A是__________。
(2)操作①的名稱為__________。
(3)濾渣2是__________(填化學(xué)式)。
(4)濾液2中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Ce2(SO4)3＋12NaOH＋O2＋2甲===4Ce(OH)4↓＋6Na2SO4，甲的化學(xué)式是__________。
稀硫酸
過濾
SiO2
H2O
(5)蒸發(fā)濃縮硫酸鐵銨溶液，常溫結(jié)晶得到其晶體，則硫酸鐵銨的溶解度隨溫度的升高而________。請寫出硫酸鐵銨[NH4Fe(SO4)2]中，銨根離子的化學(xué)符號________。
增大
12．(2020，江西)2019年諾貝爾化學(xué)獎授予對鋰離子電池研究作出貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家。下圖是從鈷酸鋰廢極片[主要成分為鈷酸鋰(LiCoO2)]中回收得到Co2O3和Li2CO3的一種工藝流程。
(1)操作1中，粉碎廢極片的目的是_________________________
__________________________________。
(2)實驗室中完成操作2時，需用到的玻璃儀器是_____________
______________(填一種即可)。
(3)操作4中，在高溫條件下，CoC2O4在空氣中反應(yīng)生成Co2O3和二氧化碳，化學(xué)方程式為
______________________________________。
(4)操作5中，Li2CO3晶體用熱水洗滌比用冷水洗滌損耗更少，說明Li2CO3的溶解度隨溫度升高而________。
增大反應(yīng)物之間的接觸面
積，加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)更充分
燒杯(或漏斗、
玻璃棒)
減小
物質(zhì)的分離提純
13．(2023，眉山)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(yōu)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(yīng)生成金屬鈦，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________。
增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，
使其充分反應(yīng)
NaCl
(4)金屬礦物不能再生。下列能有效保護(hù)鈦金屬資源的措施是________。
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(fā)鈦金屬的代替品
AD
14．(2023，重慶)鋰輝礦(Li2CO3)是制備新能源汽車電池的重要原料。下圖是一種模擬提純碳酸鋰的工藝，根據(jù)要求回答問題。
【查閱資料】
Ⅰ.鋰輝礦主要成分為Li2CO3，含泥沙等雜質(zhì)。
Ⅱ.Li2CO3化學(xué)性質(zhì)類似Na2CO3，為無色晶體，微溶于水，在冷水中的溶解度比熱水中大。
(1)X是一種酸。其溶質(zhì)化學(xué)式為____________________，常用______________________________(填試劑名稱)檢驗氣體Y。
(2)②中發(fā)展中和反應(yīng)的化學(xué)方程式為
______________________________________。
(3)有以下三種溫度的飽和Na2CO3溶液，③中你選擇的是______(填序號)。
A．0 ℃　　B．25 ℃　　C．80 ℃
(4)將濾液2蒸發(fā)，當(dāng)有__________________時(填現(xiàn)象)，停止加熱，可得到其他化工產(chǎn)品。
H2SO4
2NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O
澄清石灰水(或氫氧化鈣溶液)
C
較多固體出現(xiàn)
15．我國古代提純焰硝(含KNO3和少量NaCl、CaCl2等)工藝的主要過程示意如下：
(1)步驟Ⅰ中，“攪拌”的作用是____________________(寫一種)。
(2)步驟Ⅲ加小灰水(含K2CO3)時，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________。
加快溶解(或均勻受熱)
K2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2KCl
(3)下圖為硝酸鉀、氯化鈉的溶解度曲線。步驟Ⅳ在較高溫度下過濾的目的是__________________。
(4)步驟V析出硝酸鉀晶體的過程稱之為________。
(5)“溶液2”一定含有的溶質(zhì)有KCl、____________________和____________________________________(填化學(xué)式)。
防止硝酸鉀析出
KNO3
結(jié)晶
NaCl(或NaNO3)(兩空答案可互換)
16．某火力發(fā)電廠產(chǎn)生的固體廢棄物粉煤灰中含有較多的氧化鋁(Al2O3)。從粉煤灰中提取氧化鋁的工藝流程如圖，請回答下列問題：
(1)“操作a”的名稱________。
過濾
(2)加足量氨水能將Al3＋全部轉(zhuǎn)化成Al(OH)3，寫出氨水的化學(xué)式__________。
(3)“酸浸”時發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為
______________________________________。
(4)寫出“煅燒”時涉及的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________________________。
NH3·H2O

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