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1、专题四工艺流程题一、生产流程题工艺流程题与化工生产密切相关,它反映了在工业生产中,生产或提取某物质的反应原理和操作原理。解答此类题目的关键是要分析每一步反应中的反应物和生成物,以及每步操作中物质的分离方法,然后依据整个流程图对问题进行综合分析,解答。二、提纯除杂流程题此题型是全国中考的高频考点,主要考查内容有:除去气体杂质;除去金属杂质;除去酸、碱、盐杂质;除去金属氧化物杂质;从海水中提取NaCl或MgCl2等;从废液中提取金属或盐等,一般在填空题中出现,少量出现在选择题中。 生产流程题【例1】(2017内江)南海、钓鱼岛及其附属海域是我国固有领土,蕴藏着丰富的海洋资源,我国制碱工业先驱侯德榜
2、发明了“侯氏制碱法”,在充分利用海洋资源的基础上,结合“侯氏制碱法”的基本原理,可模拟实现工业生产纯碱的过程如下(某些反应产物已略去)。过滤 CaOH2O=Ca(OH)2 2NaHCO3Na2CO3CO2H2O 食品加工 利于更多的二氧化碳参与反应 氯化铵 提纯除杂流程题【例2】(2016兰州)粗盐中常含MgCl2、CaCl2等杂质,提纯粗盐的工艺流程如图所示。 回答下列问题:(1)氢氧化钠有强烈的腐蚀性,如果不慎沾到皮肤上,要用大量的水冲洗,再涂上_。(2)步骤加入过量的碳酸钠溶液的作用是_。(3)操作a的名称是_。( 4 ) 步 骤 中 , 要 用 玻 璃 棒 不 断 搅 拌 , 其 目
3、的 是_。硼酸溶液完全除去Ca2过滤防止液体受热不均,使液体飞溅【解析】在解此类题时,首先分析杂质和所提纯物质的性质,然后选择适当的试剂,要求只与杂质反应,不与所需物质反应,且不会生成新的杂质。除去多种杂质时,要考虑加入试剂的顺序,为了保证将杂质除尽,所加试剂必须过量,因此为了不引进新杂质,后面加入的试剂要能除去前面加入的过量试剂。1(2017重庆)在牙膏中常用轻质碳酸钙粉末作摩擦剂。小李在实验室以石灰石(杂质不反应也不溶于水)为原料制取轻质碳酸钙和氢氧化钠。(1)操作的名称是_。(2)该流程中有两个反应,产物中均出现碳酸钙,这两个反应的化学方程式分别为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _
4、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 、_。(3)为了验证加入Na2CO3溶液后,溶液M中的溶质是否反应完全,可取上层清液加入 _(填字母)进行检验。A碳酸钠溶液B铁粉C无色酚酞蒸发(结晶)Ca(OH)2CO2=CaCO3H2OCa(OH)2Na2CO3=CaCO32NaOHA2(2017株洲)目前,农业上使用最多的氮肥主要有尿素、硝酸铵和碳酸氢铵等,其中硝酸铵的生产原理是利用氨催化氧化得到的硝酸,再跟氨反应生产硝酸铵,基本流程如下:(导学号68024203)已知:上述流程图中A、B、C均为气体,其中A、B为单质且A的相对分子质量为
5、28,C为含有A组成元素的化合物;氨与氧气反应的条件是高温、催化剂。在化学反应中,只要有物质所含元素的化合价发生了变化的反应就是氧化还原反应。例如:2Na2H2O=2NaOHH2,反应前后,Na元素、H元素的化合价分别发生了变化,该反应是氧化还原反应。N2 NO 4 3(2017雅安)钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料,它们具有很多优良的性能,如熔点高,密度小,可塑性好等。以钛铁矿(主要成分为FeTiO3,同时含有少量的Fe2O3、FeO等)为原料制TiO2,再由TiO2制金属Ti的工艺流程如下:(导学号68024204)【查阅资料】钛、镁在高温下与空气中的氧气、二氧化碳等反应。( 1
6、) 写 出 工 艺 流 程 中 生 成 硫 酸 铁 的 化 学 方 程 式_,该反应的基本类型是_反应。(2)操作2的名称是_。(3)工艺流程中,水解属于_变化。Fe2O33H2SO4=Fe2(SO4)33H2O复分解过滤化学防止钛、镁在高温下与空气中的氧气、二氧化碳等反应 4(2017湘潭)我国制碱工业先驱侯德榜发明了“侯氏制碱法”。其模拟流程如下:(导学号68024205)【小资料】、贝壳的主要成分是CaCO3;、通常情况下,1体积水中大约能溶解700体积氨气,1体积水中大约能溶解1体积二氧化碳;、饱和食盐水中发生的主要反应为:NH3CO2H2O=NH4HCO3,NH4HCO3NaCl=N
7、aHCO3NH4Cl。(1)合成氨需要的氮气来自空气,空气属于 _(填“混合物”或“纯净物”)。空气中氮气的体积分数约为_。(2)过程中主要操作的名称是_。混合物78%过滤CaCO3CaOCO2 分解反应 NH3 氨气在水中的溶解度大,先通氨气会吸收更多的CO2,有利于生成较多的NaHCO3 CO2、NH3 FeOH2SO4=FeSO4H2O Fe2O33H2SO4=Fe2(SO4)33H2O ( 2 ) 为 提 高 “ 浸 取 ” 步 骤 的 反 应 速 率 , 可 采 取 的 具 体 措 施 有 _(写2条,不考虑“搅拌”和“使用催化剂”)。(3)“还原”步骤的目的是将Fe3转化为Fe2,
8、试剂X可用SO2或Fe。若试剂X是SO2,转化原理为SO2Fe2(SO4)32Y=2FeSO42H2SO4,则Y的化学式是_。若试剂X是Fe,转化原理为FeFe2(SO4)3=3FeSO4。测得“还原”后溶液的pH明显增大,其原因是_。 增大硫酸的浓度;升高温度(或将烧渣粉碎)H2O铁消耗大量的硫酸,溶液酸性减弱6(2017广州)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于冶金、电镀、医药等行业。已知CuCl难溶于水和乙醇,在潮湿空气中易变质。CuCl的制备流程如下:(导学号68024206)(1)“滤液1”中除了Na、SO42外,还存在较多的离子是:_、_。(写离子符号)(2)“反应”中发生的化学反应是2
9、CuCl2Na2SO3=2CuCl2NaClSO3,产生 的 S O3迅 速 与 水 化 合 生 成 一 种 酸 , 该 反 应 的 化 学 方 程 式 为_。(3)“操作a”的名称是_。本流程中可以循环利用的物质(水除外)是 _(写化学式)。(4)可用“水洗”的原因是_,“醇洗”的目的是_。(5)160 g CuSO4与足量NaCl经上述制备流程,可生成的CuCl最多是_g。 Cu2ClSO3H2O=H2SO4过滤NaClCuCl难溶于水除去CuCl表面的水分(防止CuCl处于潮湿状态)99.57(2016德阳)某氮肥厂用煤、空气和水为原料合成氨,其工艺流程如下:置换反应 AD A提供二氧化
10、碳 B提供氧气C提供一氧化碳 D提供热量(2)部分氨气通入碳化塔的目的是为了除去二氧化碳,同时得到副产品碳 酸 氢 铵 , 其 生 成 碳 酸 氢 铵 反 应 的 化 学 方 程 式 为_。NH3H2OCO2=NH4HCO38(2017广东)某垃圾处理厂对生活垃圾进行处理与综合利用的部分流程见下图:资料1:垃圾焚烧产生的烟气中含有SO2等有害气体。资料2:FeSO4容易被空气中的O2氧化。回答下列问题:( 1 ) 石 灰 浆 吸 收 S O2( 性 质 与 C O2相 似 ) 的 化 学 反 应 方 程 式 为_。Ca(OH)2SO2=CaSO3H2O( 2 ) 溶 解 步 骤 中 同 时 发
11、 生 的 三 个 化 学 反 应 方 程 式 为 F e Fe2(SO4)3=3FeSO4、_、_。(3)将所得FeSO4溶液在氮气环境中蒸发浓缩、_、过滤,得到FeSO4晶体,其中氮气的作用是_。(4)政府倡导垃圾分类,其好处是: _(写一点)。FeH2SO4=FeSO4H2Fe2O33H2SO4=Fe2(SO4)33H2O降温结晶隔绝空气,防止FeSO4被氧化利于回收利用(或有利于环境保护等)9(2017呼和浩特)某工厂排出的废水中可能含有AgNO3、Ba(NO3)2、FeCl2、Cu(NO3)2、Na2SO4中的几种物质。某化学兴趣小组做如下实验,探究工厂废水中含有的物质并设计实验方案处
12、理废水。(导学号68024207)【查阅资料】白色的Fe(OH)2沉淀在潮湿空气中迅速转化为红褐色Fe(OH)3;Ba的金属活动性比Fe强。(1)取少量废水,加入过量稀盐酸,产生白色沉淀,沉淀化学式为_;过滤,将滤液分成两份,一份加入稀硫酸,产生白色沉淀,反应化学方程式为_;另一份加入过量氢氧化钠溶液,产生蓝色沉淀,该过程中与OH反应的离子有 _(写离子符号)。AgClH2SO4Ba(NO3)2=BaSO42HNO3Cu2、H(2)依据工厂排出废水中含有的物质,该化学兴趣小组设计了一个处理该废水的实验方案,流程如下:废水中含有的物质为 _(写化学式),溶液C中的溶质为 _(写化学式)。此流程中
13、涉及_种基本反应类型。AgNO3、Ba(NO3)2和Cu(NO3)2NaNO3、NaOH和Ba(NO3)2310(2016长沙)海水晒盐工业流程中,得到的粗盐常含有MgCl2、CaCl2等杂质,工业提纯粗盐的流程如图所示:(1)步骤操作a中需要用到玻璃棒,玻璃棒的作用是_。(2)步骤中操作b的名称是_。(3)如果将步骤和步骤的顺序颠倒,则所制得的精盐水中还含有_。引流蒸发氯化钙11某金属冶炼厂的管道烟泥中含有某些单质,其中Cu约占10.3%、Zn约占5.0%、S约占1.2%。现欲回收铜和锌,并对硫进行环保处理,主要步骤如图所示:已知:加热的条件下,Zn、Cu都可以与氧气反应生成相应的金属氧化物
14、。(1)步骤产生的废气A中,一定含有的有害气体是_。(2)步骤中反应的化学方程式是_。(3)下列说法正确的是_。a、中的操作均包含过滤b溶液D和溶液F中ZnSO4的质量相等c溶液D中ZnSO4的质量大于CuSO4的质量d若步骤中空气不足量,不会导致锌的回收率降低二氧化硫ZnH2SO4=ZnSO4H2,ZnCuSO4=ZnSO4Cuad12(2016咸宁)某金属冶炼厂在生产过程中产生了一定量的含铜废料。化学兴趣小组利用稀硫酸和铁粉分离回收铜,并获得硫酸亚铁晶体,其设计方案如图1所示。(导学号68024208)查阅资料得知:在通入空气并加热的条件下,铜可与稀硫酸反应转化为硫酸铜,反应的化学方程式:
15、2Cu2H2SO4O22CuSO42H2O。(1)步骤1中分离得到固体A和蓝色溶液B的操作名称是_。(2)蓝色溶液B中的溶质是_(填化学式)。( 3 ) 写 出 步 骤 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式_。过滤CuSO4、H2SO4FeH2SO4=FeSO4H2(4)硫酸亚铁可用作治疗_(填“贫血症”或“佝偻病”)的药物。(5)铜制品在空气中会发生锈蚀铜锈的主要成分是Cu2(OH)2CO3。根据铜锈的主要成分中含有氢元素和碳元素,可以判断出铜生锈需要空气中的_(填化学式)。若要探究“铜生锈是否需要空气中的氧气?”如图2所示实验中,只需完成_(填字母)两个实验即可达到实验目的。贫血症H2O、CO2BD