化工流程图题

化工流程图问题解题方法
前言
化学与生产生活的联系在化工问题上得到了很大的解释和说明。

化工产率、流程、具体操作目的等问题一直是高考的高频考点。

如何理解工艺流程，如何解决实际问题是高考考纲的要求。

需要我们同学们多钻研，多思考，如何通过已学习的知识去解决实际问题这正是高考选拔人才的标准。

工艺流程图问题因此成为高考的必考题型。

工艺流程图问题考查范围广，内容涵盖多难度由易到难，是一个好的拿分点，高考应该拿到满分。

考察内容涉及化合价计算，化学方程式的书写，离子方程式的书写，氧化还原反应方程式的书写，电极方程式的书写，经常与电化学联系起来，具体实验操作的目的比如所加物质的用途、为何要控制温度在某一特定温度，包括在后期计算产率问题上涉及到的产率误差分析等。

这是一道综合性较强的题目，需要学生对于化学学科知识熟练掌握。

如何解决工艺流程图问题
考察方向：以实际生产生活中的金属冶炼、物质分离提纯为模板通过具体实验流程向我们展现一套具体的实验操作。

解题思路：
（一）读题
1、①先粗读：明确原料、明确杂质、明确目标产品。

先不必把每个环节的原理都搞清楚。

②针对问题再精读：分析细节，根据问题去研究某一步或某一种物质。

③第三，要看清所问问题，不能答非所问，并注意语言表达的规范性。

【注】：在答题时应注意：前一问回答不了，并不一定会影响回答后面的问题。

2、读流程图的方法：抓箭头：①主线主产品；②支线副产品；③回头循环品。

3、思考要有方向——在基础理论框架下结合实际问题进行思考。

常用思考方法：
①反应原理：复分解、氧还反应发生的条件，书写原则等
②提高原料利用率：利用好副产品、循环使用原料、能量尽可能利用。

③快速反应：化学反应速率（措施有粉碎、加热、增大浓度、搅拌等）
④提高产率：化学平衡向右移动。

⑤提高产品纯度：产品的分离、提纯等实验基本操作问题。

⑥绿色环保：反应物尽可能无毒无害无副作用，“三废”的处理，涉及绿色化学问题。

⑦工业成本低：原料廉价、资源丰富。

（二）、样品的预处理
1、矿样的预处理方法：
（1）原料的预处理
①粉碎的目的：增大接触面积，加快反应速率（反应快）；或使反应更完全。

②煅烧的目的：(A)除去有机物杂质或者碳的杂质（如题意告知该矿样中含C或有机物杂质）；
或(B)使一些具有还原性的物质被空气中氧气氧化、分解（思考样品成分中是否有具有还原性的物质，且看在整个流程中是否需要被氧化）；
或(C)改变矿样的结构，使其在后面的酸溶（或碱溶或水溶）中更易溶解。

③溶解：有酸溶、碱溶、水溶；又叫（酸浸、碱浸、水浸）
酸浸目的：与酸反应，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程。

碱浸目的：与碱反应，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程。

水浸目的：使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程。

（2）【有关名词】：
浸出：固体加水（酸）溶解得到离子。

浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少。

【思考】提高浸出率的措施通常有哪些？---粉碎、搅拌、升温、增大酸（或碱）浓度。

三、控制反应条件（重要）
1、调节pH值的目的：控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。

调节pH值除杂：（一般是除Fe2+、Fe3+）
、除Fe2+要将其氧化成Fe3+，氧化剂可选择H2O2、Cl2、HNO3、NaClO或氯水，到底选择谁，要据具体的题景来选择；
调pH值所加试剂：一般是含被提纯物质中的金属阳离子对应的a、金属；b、金属氧化物；c、金属氢氧化物；d、金属碳酸盐（总之，这些物质要能与H+反应，又难溶于水，这样可即使过量而又不会引入新的杂质离子），有时候也可能加NaOH或氨水来调pH值，要据题意具体分析（一般是加的Na+、NH4+不会在后续的程序中难以分离）
（3）PH值的调节范围：据题意告知的某离子完全沉淀或开始沉淀的PH值数据来选择，不能随意更改，应该是题目中原始数据的组合。

2、保持酸过量（酸化）的目的：通常是抑制某金属阳离子的水解。

3、温度的控制的目的（可用水浴或冰水浴或油浴来控制）
a、冰水浴目的：通常防止某种物质温度过高时会分解或挥发或溶解；
b、水浴目的：通常防止某种物质温度过高时会分解或挥发也可能是为了使某物质达到沸点挥发出来，具体问题要具体分析。

如侯德榜制碱中，将CO2通入NaCl 的氨溶液中，保持溶液的温度为（30+2）℃，可得NaHCO3晶体，温度控制在这个范围，目的就是防止NaHCO3分解。

而在Br2的制取过程中，出溴口的温度控制在80～90℃，目的就是要使Br2挥发出来而又减少水蒸气混入Br2中。

c、使催化剂的活性达到最好：如工业合成氨或工业SO2氧化为SO3时，选择的温度是500℃左右，原因之一就是使催化剂的活性达到最高。

d、防止副反应的发生：如乙醇的消去反应温度要控制在170℃，原因是就是在140℃时会有乙醚产生。

e、对于一些工艺来说，降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。

4、加热的目的：加快反应速率，或促进平衡向某个方向移动。

或加速某固体的溶解。

5、降温反应的目的：防止某物质在高温时分解或溶解，或为使化学平衡向着题目要求的方向移动。

四、物质的分离和提纯的方法及目的
①结晶（重结晶)：固体物质从溶液中析出的过程。

②过滤：固、液分离（主要仪器：漏斗、烧杯、玻璃棒）
③趁热过滤：防止某物质降温时会析出。

④洗涤：通常有水洗、冰水洗涤、醇洗。

水洗目的：洗去晶体表面的杂质离子（适用于溶解度小的溶质）。

冰水洗涤目的：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。

（适用于高温溶解度大、低温溶解度小的溶质）。

醇洗目的：（常用于溶解度较大的溶质）洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。

（若对溶解度小的溶质进行醇洗，则是为了洗去杂质离子，并使尽快干燥。

⑤蒸馏：液、液分离（主要仪器：蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、尾接管）
⑥蒸发：利用加热的方法，使溶液中溶剂不断挥发而析出溶质（晶体）的过程。

（实验仪器：蒸发皿、铁架台、玻璃棒、坩埚钳、酒精灯）。

例题
1、二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。

工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下
某软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物。

部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表，回答下列问题
(1)硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为
_________________________。

(2)滤渣A的主要成分是_____________________________。

(3)加入MnS的目的是除去______________________杂质。

(4)碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应方程式为___________________________。

(5)从废旧碱性锌锰电池中可以回收利用的物质有____________________________(写两种)。

2、医用氯化钙可用于补钙抗过敏等，以工业碳酸钙（含少量Na+、Al3+、Fe3+等杂质）生产医用二水合氯化钙（CaCl2·2H2O的质量分数为97.3—103.0%），工艺流程为：
氢氧化物Fe(OH)3Al(OH)3
开始沉淀时的pH 2.3 4.0 开始溶解：7.8
完全沉淀时的pH 3.7 5.2 完全溶解：10.8
（1）CaCO3与盐酸反应的离子方程式。

（2）过滤时需用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外还有。

滤渣主要成分的化学式。

（3）酸化时加盐酸的目的为：①，②防止Ca2+在蒸发时发生水解。

③。

（4）为什么蒸发结晶要保持在160℃：。

（5）为测定样品中CaCl2·2H2O的含量，称取0.7522g样品并配成250mL溶液，分别取该溶液25.00mL于三个锥形瓶中，用0.04mol/LAgNO3溶液进行三次滴定，消耗AgNO3溶液的平均体积为20.39mL。

①通过计算，样品中含CaCl2·2H2O的质量分数。

②若所测样品CaCl2·2H2O的质量分数偏高（忽略其它实验误差），可能的原因之一为。

4、我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2
和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：
n+-1
（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为_______________________。

（2）滤渣1的主要成分除SiO2外还有___________；氧化除杂工序中ZnO 的作用是____________，若不通入氧气，其后果是________________。

（3）溶液中的Cd2+可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_________________。

（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________；沉积
锌后的电解液可返回_______工序继续使用。