工艺流程图高三复习题2017(含答案)

化工流程题的解题策略

1．一个完整的无机化工生产流程一般具有下列过程：

2．各过程涉及的考点：

（1）对原料进行预处理的常用方法及其作用：

①研磨：减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率。

②水浸：与水接触反应或溶解。

③酸浸：与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。

④灼烧：除去可燃性杂质或使原料初步转化。如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质，将有机

碘转化为碘盐。

⑤煅烧：改变结构和组成，使一些物质能溶解；并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土和石灰石。（2）核心化学反应要掌握：

①元素及其化合物知识：化工生产将原料转变成产品的过程，也是物质经历相互转化的过程。

理解物质之间的转化关系，就要用到元素及其化合物的相关知识。一般围绕铁、铜、铝、镁、氯、硫、磷、硅等元素的单质或化合物的工业制备来进行命题，需要掌握这些元素及其化合物的知识

②还要掌握有关化工生产的知识，熟悉的有纯碱工业、氨工业、硅单质的制备、氯碱工业、海水中提取镁、海水中提取溴等；

③化学反应原理：化工生产中把原料转变成产品的过程就是化学反应的过程，从化学反应原理的角度选择原料、控制条件和选择设备等，是化工生产的基本思路。化学反应原理的相关知识包括质量守恒定律、化学反应速率、化学平衡、电化学、化学热力学等，做到能综合运用这些知识分析化工生产中化学反应的情况。

（3）化工生产过程中分离提纯、除杂等环节，与高中化学基本实验的原理紧密联系，包括过滤、洗涤、蒸发、结晶、蒸馏、萃取、分液等基本实验操作及原理，并要熟悉所用到的相关仪器。

（4）对整个工艺流程能进行评价:

①体现绿色化学思想（使用无毒无害原料，采用原子利用率高的制备路线，原料的循环利用，副产物综合利用，节能，等）；

②高效节能方面（原料廉价，工艺简单，产品的纯度高，能耗低等）

（5）化学计算：纯度，转化率、产率计算，有效数字的取舍

2．解答基本步骤

（1）读题头，得目的，划原料，明产品，解决“干什么”

一般采用“首尾分析法”：通过阅读题头，了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，通过对比分析工业流程示意图中的第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，弄清从原料出发，要得到最终产品，必须除去什么元素、引进什么元素。

（2）读题问，逐空填答，用语要规范，解决“怎么写”

从化学原理的角度、用化学语言作答；要抓住主要问题，针对具体问题作具体分析。具体答题要点如下：

①答题所问：要看清题目要求，按要求答题。如：写离子方程式还是化学方程式；写物质的名称还是化学式等；方程式中反应物、产物的分子式书写要正确；尤其是化学方程式要配平，电极反应式和化学方程式一定要书写正确；正确使用等号或可逆符号；沉淀、气体、水溶液等符号要标明。

②准确、规范：回答问题的要准确全面，注意语言表达的规范性。

例如评价或比较实验方案时要全面考虑：反应物种类多少、是否易得、是否对环境有污染；反应产物的种类多少，对目标产物的分离和提纯是否有影响；反应条件是否苛刻；仪器、设备是否要求高；工艺流程、实验步骤的多少。

③注意答题的完整性：要答到对产品生产的影响这一步！如：除杂：除去……中的……(只写“除杂”一类是不给分的)

3．注意归纳答题的套路

（1）增大原料浸出率(离子在溶液中的含量多少)的措施：搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气体的流速(浓度、压强)，增大气液或固液接触面积。

（2）加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利于生成物生成的方向)移动。

（3）温度不高于××℃的原因：适当加快反应速率，但温度过高会造成(如浓硝酸)挥发、(如H2O2、NH4HCO3)分解、(如Na2SO3)氧化或促进(如AlCl3)水解等，影响产品的生成。

（4）从滤液中提取一般晶体(溶解度随温度升高而增大的晶体)的方法：蒸发浓缩(至有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗)、干燥。

（5）从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法：蒸发浓缩、趁热过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥。

（6）溶液配制、灼烧、蒸发、过滤用到的仪器。

（7）控制某反应的pH值使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀：调节pH所用试剂为主要元素对应的氧化物、碳酸盐、碱，以避免引入新的杂质；pH分离时的范围确定、范围过小的后果(导致某离子沉淀不完全)或过大的后果(导致主要离子开始沉淀)。

（8）减压蒸馏(减压蒸发)的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)受热分解、挥发。

（9）检验溶液中离子是否沉淀完全的方法：将溶液静置一段时间后，向上层清液中滴入沉淀剂，若无沉淀生成，则离子沉淀完全。

（10）检验沉淀是否洗涤干净的方法：取最后一次的洗涤液少许于试管中，向其中滴入…试剂，若……，则沉淀洗涤干净。

（11）洗涤的目的：①除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质。②提高可溶性物质的产率

（12）洗涤沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作2～3次。

（13）冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗。

（14）乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗，得到较干燥的产物。（15）蒸发、反应时的气体氛围：抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl3溶液时为获得AlCl3需在HCl气流中进行。

（16）事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的气体(如氧气)防止某物质被氧化。

②制取MgCl2的过程中涉及反应：MgCl2·6H2O MgCl2+6H2O，该反应要在HCl气氛中进行，原因是____________________________________________。

①检验ZnS 固体是否洗涤干净的方法是______________________________________________________， _______________________________________________________________________。

②Na 2S 可由等物质的量的Na 2S04和CH 4在高温、催化剂条件下制取。化学反应方式为：

_____________________________________________________________

③已知Na 2SO 4·10H 2O 及Na 2SO 4的溶解度随温度变化曲线如图。从滤液

中得到Na 2SO 4.10H 2O 的操作方法是__________________________________

（5）若步骤Ⅱ加入的ZnCO 3为b mol ，步骤Ⅲ所得Cd 为d mol ，最后得

到VL 、物质的量浓度为c mol/L 的Na 2SO 4溶液。则理论上所用锌灰中含有锌

元素的质量为________________________。

3．二氧化氯（ClO 2）可用于自来水消毒。以粗盐为原料生产ClO 2的工艺主要包括：①粗盐精制；②电解微酸性NaCl 溶液；③ClO 2的制取。工艺流程如下图：

粗盐水 —→ 反 应 I （沉 淀） 过量试剂X ↓

Na 2CO 3NaOH

↓—→ 过 滤 ↓

滤渣—→ 反应II （电解） 适量HCl 至 酸 性↓ ↓B —→ 反 应 III HCl ↓ ↓Cl 2

—→ ClO 2

（1）粗食盐水中含有Ca 2+、Mg 2+、SO 2—4等杂质。

除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的试剂X ，X 是 (填化学式)，至沉淀不再产生后，再加入过量的Na 2CO 3和NaOH ，充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中

仍含有一定量的SO 2

—4，其原因是 。

（已知：Ksp(BaSO 4)＝1.1×10－10；Ksp(BaCO 3)＝5.1×10－

9） （2）上述过程中，将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠与盐酸反应生成ClO 2。电解时生成的气体B 是 ；反应Ⅲ的化学方程式为 。

（3）ClO 2很不稳定，需随用随制，产物用水吸收得到ClO 2溶液。为测定所得溶液中ClO 2的含量，进行了以下实验：

步骤1：准确量取ClO 2溶液10.00 mL ，稀释成100 mL 试样。

步骤2：量取V 1mL 试样加入到锥形瓶中，调节试样的pH ≤2.0，加入足量的KI 晶体，摇匀，在暗处静置30分钟。(已知：ClO 2＋I －＋H +—I 2＋Cl －

＋H 2O 未配平)

步骤3：以淀粉溶液作指示剂，用c mol·L －1Na 2S 2O 3溶液滴定至终点，消耗Na 2S 2O 3溶液V 2 mL 。（已知：I 2＋2S 2O 32－＝2I －＋S 4O 62－）

① 准确量取10.00 mL ClO 2溶液的玻璃仪器是 。

② 滴定过程中，至少须平行测定两次的原因是 。

③ 根据上述步骤可计算出原ClO 2溶液的物质的量浓度为 mol·L －1（用含字母的代数式表示）。

4．钠、钾的碘化物在生产和科学实验中有十分重要的应用。工业利用碘、NaOH和铁屑为原料可生产碘化钠，其生产流程如图所示：

（1）NaOH溶液和碘反应时需要严格控制温度，如果温度过低，会生成碘的低价副产品NaIO。若NaOH溶

液和碘反应时所得溶液中IO—

3

与IO－的物质的量之比为1∶1，则该反应的离子方程式为：

（2）生产流程中加入过量铁屑的目的是________________________________________________________，过滤所得固体中除剩余铁屑外，还有红褐色固体，则加入铁屑时发生反应的化学方程式是：

________________________________________________________________

（3）溶液2中除含有H＋外，一定含有的阳离子是_______________；试设计实验证实该金属阳离子的存在：_________________________________________________________________

（4）溶液2经一系列转化可以得到草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)，称

取3.60 g草酸亚铁晶体(相对分子质量是180)用热重法对其进行热分解，

得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示：

①分析图中数据，根据信息写出过程I发生的化学方程式：

_____________________________________________________。

300℃时剩余固体只有一种且是铁的氧化物，试通过计算确定该氧化物的化学式：________________ 5．高铁酸钾（K2FeO4）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺如下：足量Cl2

↓

KOH溶液—→

KOH固体

↓

反应液I ———→

除去KCl

90%Fe(NO3)3溶液

↓

碱性KClO浓溶液—→反应液II ——→

纯化

过滤

湿产品——→

洗涤

干燥

K2FeO4晶体已知：①2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O（条件：温度较低）

②6KOH+3Cl2=5KCl+KClO3+3H2O（条件：温度较高）

③2Fe(NO3)3+3KClO+10KOH=2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O

回答下列问题：

（1）该生产工艺应在（填“温度较高”或“温度较低”）情况下进行；

（2）写出工业上制取Cl2的化学方程式；

（3）K2 FeO4可作为新型多功能水处理剂的原因是；

（4）配制KOH 溶液时，是在每100 mL 水中溶解61．6 g KOH 固体（该溶液的密度为1．47 g/mL ），它的物质的量浓度为 ；

（5）在“反应液I”中加KOH 固体的目的是 ：

A ．与“反应液I”中过量的Cl 2继续反应，生成更多的KClO

B ．KOH 固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率

C ．为下一步反应提供反应物

D ．使副产物KClO 3转化为 KClO

（6）从“反应液II”中分离出K 2FeO 4后，会有副产品 （写化学式）。

（7）该工艺每得到1.98 kg K 2FeO 4，理论上消耗Cl 2的物质的量为 mol 。

6．硼酸(H 3BO 3：相对分子质量62)大量应用于玻璃制造业，以硼镁矿(2MgO·B 2O 3·H 2O 、SiO 2及少量Fe 3O 4、CaCO 3, Al 2O 3)为原料生产硼酸的工艺流程如下：

硼镁矿粉 —→ 浸 取 ↓

H 2SO 4

—→ 热过滤 ↓浸出渣—→ 浸出液 —→ 除杂 ↓滤渣—→ 滤液 —→ 降温结晶 ↓

母液

—→

硼酸

已知：ⅰ．Fe 3+、Al 3+、Fe 2+和Mg 2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH 分别为3.2、5.2、9.7和12.4。

ⅱ．H 3BO 3在20℃、40℃、60℃、100℃时的溶解度依次为5.0g 、8.7g 、14.8g 、40.2g 。

(1)为了提高硼镁矿粉的浸出率，可采取的措施有 (至少答两条)

(2)“浸出液”显酸性，含H 3BO 3和Mg 2+和SO 42-，还含有Fe 2+、Fe 3+、Ca 2+、Al 3+等杂质。“除杂”时向浸出液中依次加入适量H 2O 2和MgO, H 2O 2的作用是 (用离子方程式表示)，MgO 除去的杂质离子是 。

(3)已知H 3BO 3与过量的NaOH 反应生成Na[B(OH)4]，试写出H 3BO 3在溶液中的电离方程式 ：

。

(4)“浸取”后，采用“热过滤”的目的是 ，母液中的主要溶质有 。

(5)“母液”可用于回收硫酸镁，已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线

如下图，且溶液的沸点随压强增大而升高。为了从“母液”中充分回收

MgSO 4·H 2O,应采取的 措施是将“母液”蒸发浓缩，____________

(6)测定所得产品的纯度：取ag 硼酸，小心加热使其分解脱去水分(杂

质受热不分解)，得残留固体bg,则产品的纯度为 。

7．研究人员研制利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO 2)吸收硫酸厂的尾气SO 2，制备硫酸锰的生产流程如下：

软锰矿浆→ 浸出 ↓SO 2→ 浸出液 → 氧化 ↓MnO 2粉→ 调节pH 静 置 ↓

石灰浆→ 过滤 ↓滤渣→ 吸附 ↓阳离子

吸附剂→ 静置、过滤 ↓

滤渣→ 滤液 → MnSO 4·H 2O 已知：浸出液的pH ＜2，其中的金属离子主要是Mn 2＋，还含有少量的Fe 2＋、Al 3＋、Ca 2＋、Pb 2＋等其他金属离子。PbO 2的氧化性大于MnO 2。有关金属离子的半径、形成氢氧化物沉淀时的pH 见下表，阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见下图

（1）浸出过程中生成Mn 2+反应的化学方程式为___________________________，

（2）Fe 2＋

被氧化的过程中主要反应的离子方程式_________________________。

（3）在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH ，pH 应调节至_______________范围。

（4）阳离子吸附剂可用于除去杂质金属离子。请依据图、表信息回答，决定阳离子吸附剂吸附效果的因素有_________________________________________________________________________等（写二点）。

（5）吸附步骤除去的主要离子为___________________________。

（6）电解MnSO 4、ZnSO 4和H 4SO 4的混合溶液可制备MnO 2和Zn ，写出阳极的电极反应方程式：

______________________________________________。

8．2Zn(OH)2?ZnCO 3是制备活性ZnO 的中间体，以锌焙砂（主要成分为ZnO ，含少量Cu 2+、Mn 2+等离子）为原料制备2Zn(OH)2?ZnCO 3的工艺流程如下：

锌焙砂 → 浸 取 ↓(NH 4)2SO 4

氨水、H 2O 2→ 过滤I ↓MnO 2→ 除杂 ↓(NH 4)2S → 过滤II ↓滤渣→ 蒸氨 ↓NH 3→ 沉 锌 ↓

NH 4HCO 3↓气体A → 过滤III ↓

滤液

→ 产品

请回答下列问题：

（1）当(NH 4)2SO 4，NH 3·H 2O 的混合溶液中存在c(NH 4+)＝2c(SO 2—4 )时，溶液呈 （填“酸”、“碱”或“中”）性。 （2）“浸取”时为了提高锌的浸出率，可采取的措施是 （任写一种）。

（3）“浸取”时加入的NH 3·H 2O 过量，生成MnO 2的离子方程式为： 。

离子

离子半径 (pm) 开始沉淀时 的pH 完全沉淀时 的pH Fe 2＋

74 7.6 9.7 Fe 3＋

64 2.7 3.7 Al 3＋

50 3.8 4.7 Mn 2＋

80 8.3 9.8 Pb 2＋

121 8.0 8.8 Ca 2＋ 99 － －

（4）适量S2-能将Cu2+等离子转化为硫化物沉淀而除去，若选择ZnS进行除杂，是否可行？用计算说明原因：。[已知：Ksp(ZnS)＝1.6×10-24，Ksp(CuS)＝1.3×10-36]

（5）“沉锌”的离子方程式为。

（6）“过滤3”所得滤液可循环使用，其主要成分的化学式是。

9．将废旧锌锰电池处理得到含锰混合物，既能减少它对环境的污染，又能实现废电池的资源化利用。

Ⅰ. 回收二氯化锰：将废旧锌锰电池处理，得到含锰混合物，向该混合物加入浓盐酸并加热。

（1）写出MnO（OH）与浓盐酸反应的化学方程式：_________。

Ⅱ. 锰回收新方法：向含锰混合物加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止，其主要反应为：2MnOOH + MnO2 + 2H2C2O4 + 3H2SO4 == 3MnSO4 + 4CO2↑ + 6H2O

（2）与使用浓盐酸回收锰相比，新方法的优点是___________________________________（答1点即可）。

（3）欲以MnSO4溶液为原料制备MnCO3，选用的加料方式______（填字母），原因是___________。

已知：K sp（MnCO3）=2.3×10﹣11、K sp[Mn（OH）2]=2.1×10﹣13

a. 将MnSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中

b. 将MnSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中

c. 将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有MnSO4溶液的反应容器中

d. 以上三种方式都无法得到MnCO3．

Ⅲ. 现以含锰混合物为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如图l所示：

H2SO4↓H2O2↓

混合物

（MnO2、MnOOH、Zn及少量的Hg）——→

过滤

活性炭

↓

滤液

（H+、SO42-、Zn2+

Mn2+、Hg2+）

↓吹出

Hg

图1

…—→

锰锌铁氧体

（Mn x Zn1﹣x Fe2O4）

请回答下列问题：

（4）Mn x Zn1﹣x Fe2O4中铁元素化合价为+3，则锰元素的化合价为___________。

（5）活性铁粉除汞时，铁粉的作用是_________（填“氧化剂”或“还原剂”）。

（6）酸浸时，MnO2与H2SO4、H2O2反应的离子方程式为___________________________________。

（7）除汞是以氮气为载气吹入滤液中，带出汞蒸气经KMnO4溶液进

行吸收而实现的。在恒温下不同pH时，KMnO4溶液对Hg的单位时间去除

率及主要产物如图2所示：

①写出pH=10时KMnO4溶液吸收汞蒸气的离子方程式

__________________________________________________________。

②在强酸性环境中汞的单位时间去除率高，其原因除氢离子浓度增大

使KMnO4溶液的氧化性增强外，还可能是__________________。