化工流程图解题技巧.docx
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化工流程图解题技巧.docx
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化工流程图解题技巧
化工流程图解题技巧及练习
一、无机化工流程题的特点
1、工业生产流程的主要框架:
→→→→ →
2、试题本质:
想办法从混合物中提取纯净物。
3、考察容:
核心考点:
物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制、产品分离提纯。
(1)据流程图或题目提供的反应物和部分生成物书写情景方程式;
(2)滤渣的成分;(3)滤液的成分;
(4)核心反应条件的控制和原因;(5)选择化学除杂试剂及原因;(6)调PH值的围及试剂的选择;
(7)相关实验仪器;(8)相关计算。
等等。
二、解题技巧
(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;②支线;③回头。
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:
。
②煅烧的目的:
(A);
(B);
(C)。
③溶解:
有酸溶、碱溶、水溶;又叫酸浸、碱浸、水浸)
酸浸目的:
。
碱浸目的:
。
水浸目的:
。
(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、、、。
2、植物样品的预处理方法:
①灼烧:
(如海带中碘的提取、茶叶中铁含量的测定),灼烧成灰之后,再用水浸,为了加快其溶解速率可以加热、不断搅拌;然后再过滤,过滤之后如果得到的滤液中还有灰烬,可以再过滤一次。
②研磨成汁:
提取植物样品中的有机物所用方法;(如波菜中草酸含量的测定),研磨成汁之后,如该
有机物可溶于水,研磨之后,可用水浸取;如该有机物不溶于水,就用有机溶剂(乙醇或苯、
四氯化碳)来萃取。
三、控制反应条件(重要)
1、调节pH值的目的:
。
调节PH值除杂:
(一般是除、、)
(1)、除Fe2+要将其氧化成Fe3+,氧化剂可选择、、、或,到底选择谁,要据具体的题景来选择;
(2)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、;b、;c、;d、(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),有时候也可能加或来调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。
例如:
已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH(如下表所示)物质开始沉淀沉淀完全
Fe(OH)32.7~3.7Fe(OH)27.6~9.6Mn(OH)28.3~9.8
问题:
若要除去Mn2+溶液中含有的Fe2+,应该怎样做?
【注】调节pH所需的物质一般应满足两点:
i、;ii、。
例如:
若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+,可加入、、等物质来调节溶液的pH值。
2、保持酸过量(酸化)的目的:
通常是。
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;
b、水浴目的:
通常防止某种物质温度过高时。
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,温度控制在这个围,目的就是防止。
而在Br2的制取过程中,出溴口的温度控制在80~90℃,目的就是。
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。
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。
e、对于一些工艺来说,降温或减压可以。
4、加热的目的:
,或或。
5、降温反应的目的:
防止,或。
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:
。
④洗涤:
通常有洗、洗涤、洗。
水洗目的:
洗去晶体表面的(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。
(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,并。
(若对溶解度小的溶质进行醇洗,则是为了,并使。
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)。
【注】蒸发反应时的气体氛围:
例如MgCl2•6H2O→MgCl2,应在HCl气体氛围下蒸发溶剂,以防。
⑦萃取:
用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。
⑧分液:
互不相溶的液体间的分离(主要仪器:
分液漏斗)
⑨升华:
将可直接气化的固体分离出来。
⑩盐析:
加无机盐使溶质的溶解度降低而析出。
⑾灼烧:
高温条件下固体物质的燃烧。
主要仪器:
坩埚。
⑿煮沸:
目的通常是是除去溶解在水中的气体(通常为O2);或是为了促进水解,聚沉后便于过滤分离。
【注】结晶方法一般为2种:
一种是结晶(适用于溶质的溶解度随温度变化而变化不大的)。
一种是结晶(适用于溶质的溶解度随温度变化而变化较大的)。
(后者具体形式又分为①冷却结晶。
②蒸发浓缩、冷却结晶。
③蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶。
)
(1)当溶液是单一溶质时
①当溶质的溶解度随温度变化不大:
(如NaCl):
结晶。
②溶质的溶解度随温度降低而变化较大:
(如KNO3):
结晶(高温下先配成饱和溶液)。
③溶质的溶解度随温度降低而变化较大,要从稀溶液得到带结晶水的晶体(如CuSO4·5H2O):
先(至有晶膜出现),再(过滤)。
(2)当溶液中有两种或以上溶质时:
A、要使受温度影响最大、溶解度最大的溶质最先结晶析出(如除去KNO3中的少量NaCl):
、(过滤、洗涤、干燥)。
B、要使受温度影响最小、溶解度最小的溶质最先结晶析出:
(如除去NaCl中的少量KNO3):
、、(洗涤、干燥)。
C、要使受温度影响大、溶解度大的溶质留在滤液中:
必须。
五、核心反应方程式的书写方法
1、据箭头找出反应物、生成物或据题目提供的信息找出反应物或部分生成物;
2、分析其化合价的变化,确定发生的反应是复分解反应还是氧化还原反应。
3、据配平的需要确定在反应物或生成物中加水、加H+或OH-。
a、水可在反应物中或生成物中据需要随意添加;
b、可据电荷守恒确定在反应物或生成物中加H+或OH-或H2O,H+、OH-不能随意添加,
必须据题意。
如反应在酸性环境下进行,可在反应物或生成物据需要加H+或H2O,但绝对不能加OH-;如在碱性环境下反应,在反应物或生成物中据需要加OH-或H2O,但绝对不能加H+。
六、常见文字叙述规套路(重要)
①如何进行滴定终点的判断?
。
(注:
只写“变色”或“褪色”不得分)
②洗涤沉淀的方法:
。
③检验沉淀是否洗涤干净的方法:
。
【注】
这种情况因为离子浓度较低,应该选用反应灵敏的特征反应。
此时一般不用焰色反应实验检验(离子浓度低、效果不好)。
④检验沉淀是否完全的方法:
静置,向上层清液中继续滴加××试剂,若没有沉淀生成,
说明沉淀完全;若出现沉淀则说明沉淀未完全。
⑤如何进行萃取操作?
答:
。
⑥如何进行分液操作?
。
⑦如何进行焰色反应的操作?
。
⑧过滤的方式有几种?
降温结晶主要包括哪些步骤?
。
⑨如何进行结晶蒸发操作?
。
【注意】:
①在写某一步骤是为了除杂是,应该注明“是为了除去XX杂质”,只写“除杂”等一类万金油式的回答是不给分的。
②看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式,注意配平。
【走近真题】
1..锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。
某离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2),导电剂乙炔黑和铝箔等。
充点时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6。
现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件为给出)。
回答下列问题:
(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为_________。
(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_____________________________。
(3)“酸浸”一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式______________________________;可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是。
(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式______________________。
(5)充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式__________________________________。
(6)上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是_____________________________________。
在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有__________________________(填化学式)。
2.(2015新课标全国I卷)硼及其化合物在工业上有许多用途。
以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、A1203和Si02等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
(1)写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式·
为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度浓度外,还可采取的措施
(写出两条)。
(2)利用的磁性,可将其从“浸渣”中分离。
“浸渣”中还剩余的物质是(化学式)。
(3)“净化除杂”需先加H202溶液,作用是。
然后在调节溶液的pH约为5,目的是。
(4)“粗硼酸”中的主要杂质是(填名称)。
(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠NaBH4,它是有机合成中的重要还原剂,其电子式为。
(6)单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。
以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程:
◆思维建模
解答物质制备类工艺流程题的思维流程如下:
明确目的,统筹全蓖,整体分析→
分解主线。
分段解惠,各个击破→
注重细节。
认冀分斩,规作答
3.{2015·高考)毒重石的主要成分为BaCO;(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质),实验室利用毒重石制备BaCl:
·2H2O的流程如下:
(1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨,目的是。
实验室用37%的盐酸配置15%的盐酸,除量筒外还需使用下列仪器中的。
a.烧杯b.容量瓶c。
玻璃棒d.滴定管
(2)加入NH3·'H20调节pH=8可除去(填离子符号),滤渣Ⅱ中含(填化学式)。
加入H2C204时应避免过量,原因是。
Ca2+
Mg2+
Fe3+
开始沉淀时的PH
11.9
9,1
1.9
完全沉淀时的PH
13.9
11。
1
3.2
已知:
Ksp(BaC204)=1.6x10-7,Ksp(CaC204)=2.3x10-9
(3)利用简洁酸碱滴定法可测定Ba2+的含量,实验分两步进行。
已知:
2Cr042-+2H+=Cr2072-+H20Ba2++Cr042-=BaCr04↓,
步骤1:
移取xml一定浓度的Na2Cr04溶液于锥形瓶中,加入酸碱指示剂,用bmo1/L盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸体积为VomL:
步骤2:
移取ymLBaCI2溶液于锥形瓶中,加入xmL与步骤I相同浓度的Na2Cr04溶液,待Ba2+完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用bmo1/L盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为VlmL。
滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管,“0”刻度位于滴定管的(填“上方’’或“下方”)。
BaCl2溶液的浓度为mol/L,若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,Ba2+浓度溅量值将(填“偏大”或“偏小”)。
◆典例导引
4.废旧印刷电路板是一种电子废弃物,其中铜的含量达到矿石中的几十倍。
湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。
某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾,流程简图如下:
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3)42+,反应中H2O2的作用是 。
写出操作①的名称:
。
(2)反应II是铜氨溶液中的Cu(NH3)42+与有机物RH反应,写出该反应的离子方程式:
。
操作②用到的主要仪器名称为 ,其目的是(填序号) 。
a.富集铜元素 b.使铜元素与水溶液中的物质分离 c.增加Cu2+在水中的溶解度
(3)反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和 。
若操作③使用右图装置,图中存在的错误是 。
(4)操作④以石墨作电极电解CuSO4溶液。
阴极析出铜,阳极产物是 。
操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是 。
(5)流程中有三次实现了试剂的循环使用,已用虚线标出两处,第三处的试剂是 。
循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是 。
◆思维建模
解答物质提纯类工艺流程题的思维流程如下:
(1)明确原料所含杂质和提纯需要得到的物质·
(2)阅读流程框图,明确提纯流程。
(3)把握物质分离、提纯的常用方法,正确选择实验仪器:
(4)按题目要求,规作答。
5. MnO2是一种重要的无机功能材料,粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)的提纯是工业生产的重要环节.如图是某研究性学习小组在实验室中模拟工业上粗MnO2转化为MnO2的工艺流程.
请回答下列问题:
(1)操作A的名称是______.
(2)NaClO3中氯元素的化合价为______价.
(3)蒸发所需的仪器有铁架台(带铁圈)、蒸发皿、酒精灯和______.
(4)写出加稀硫酸H2SO4时产生CO2的化学方程式______.
(5)该流程中可以循环利用的物质是H2SO4和______.
6.氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。
纯化工业级氧化锌(含有Fe(Ⅱ),Mn(Ⅱ),M(Ⅱ)等杂质)的流程如下:
工业ZnO浸出液滤液滤液
滤饼ZnO
提示:
在本实验条件下,Ni(Ⅱ)不能被氧化,高锰酸钾的还原产物是MnO2
回答下列问题:
(1)反应②中除掉的杂质离子是 ,发生反应的离子方程式为 。
加高锰酸钾溶液前,若pH较低,对除杂的影响是 。
(2)反应③的反应类型为 ,过滤得到的滤渣中,除了过量的锌外还有 。
(3)反应④形成的沉淀要用水洗,检验沉淀是否洗涤干净的方法是 。
(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2 .取干操后的滤饼11.2g,煅烧后可得到产品8.1g.则x等于 。
7、海水的综合利用可以制备金属镁,其流程如下图所示:
(1)若在空气中加热MgCl2·6H2O生成的是Mg(OH)Cl或MgO,写出相应反应的化学方程式;用电解法制取金属镁时,需要无水氯化镁。
写出用电解法制取金属镁的化学方程式。
(2)Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2应怎样除去?
写出实验步骤。
________________________________________________________________________
。
(3)实验室里将粗盐制成精盐的过程中,在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒,分别说明这三种情况下使用玻璃棒的目的:
溶解时:
_________________________________________________________;
过滤时:
_________________________________________________________;
蒸发时:
_________________________________________________________。
8、氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下:
依据上图,完成下列填空:
(1)在电解过程中,与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为;与电源负极相连的电极附近,溶液PH(选填:
不变、升高或下降)。
(2)工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质,精制过程发生反应的离子方程式为:
。
(3)如果精盐中SO42-含量较高,必须添加钡试剂除去SO42-,该钡试剂可以是(选填:
a、b、c);
a.Ba(OH)2 b.Ba(NO3)2 c.BaCl2
(4)为有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-加入试剂的合理顺序为(选填:
a、b、c);
a.先加NaOH,后加NaCO3,再加钡试剂 b.先加NaOH,后加钡试剂,再加Na2CO3
c.先加钡试剂,后加NaOH,再加Na2CO3
(5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异,通过、冷却、(填操作名称)除去NaCl。
(6)在隔膜法电解食盐水时,电解槽分隔为阳极区和阴极区,防止Cl2与NaOH反应;采用无隔膜电解冷的食盐水时,Cl2与NaOH充分接触,产物仅是NaClO和H2,相应的化学方程式为。
9、(2006卷20)氧化铜有多种用途,如作玻璃着色剂、油类脱硫剂等。
为获得纯净的氧化铜以探究其性质,某同学用工业硫酸铜(含硫酸亚铁等杂质)进行如下实验:
工业CuSO4一→一→CuSO4溶液一→CuSO4·5H2O一→……一→CuO
ⅠⅡⅢ
(1)制备氧化铜:
①步骤Ⅰ的目的是除不溶性杂质,操作是:
。
②步骤Ⅱ的目的是除铁,操作是:
滴加H2O2溶液,稍加热;当Fe2+完全转化后,慢慢加入Cu2(OH)2CO3粉末,搅拌,以控制pH=3.5;加热煮沸一段时间,过滤,用稀硫酸酸化滤液至pH=1。
控制溶液pH=3.5的原因是:
。
③步骤Ⅲ的目的是得到CuSO4·5H2O固体,操作是:
、过滤、水浴加热烘干。
水浴加热的特点是:
。
(2)探究氧化铜的性质:
①取A、B两支试管,往A中加入适量的CuO粉末,再分别向A和B加入等体积3%H2O2溶液,只观察到A中有大量气泡,结论是:
。
②为探究试管A中的反应速率,收集气体并测定其体积必需的实验仪器有:
。
10、(2006卷22)往有机聚合物中添加阻燃剂,可增加聚合物的使用安全性,扩大其使用围。
例如,在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg(OH)2,树脂可燃性大大降低,该Mg(OH)2的生产工艺如下:
石灰乳
精制卤水
→合成→水热处理→过滤→水洗→表面处理→过滤水洗→干燥
(1)精制卤水中的MgCl2与适量石灰乳反应合成碱式氯化镁[Mg(OH)2-nCln·mH2O],反应的化学方程式为 。
(2)合成反应后,继续在393K~523K下水热处理8h,发生发应:
Mg(OH)2-nCln·mH2O=(1-n/2)Mg(OH)2+n/2MgCl2+mH2O
水热处理后,过滤、水洗。
水洗的目的是 。
(3)阻燃型Mg(OH)2具有晶粒大,易分散、与高分子材料相容性好等特点。
上述工艺流程中与此有关的步骤是 。
(4)已知热化学方程式:
Mg(OH)2(s)=MgO(s)+H2O(g);ΔH1=+81.5kJ/mol
Al(OH)3(s)=1/2Al2O3(s)+3/2H2O(g);ΔH2=+87.7kJ/mol
①Mg(OH)2和Al(OH)3起阻燃作用的主要原因是 。
②等质量Mg(OH)2和Al(OH)3相比,阻燃效果最好的是 ,
原因是 。
(5)常用阻燃剂主要有三类:
A.卤系,如四溴乙烷;B.磷系,如磷酸三苯酯;C.无机类,主要是Mg(OH)2和Al(OH)3。
从环保的角度考虑,应用时较理想的阻燃剂是______(填代号),理由是 。
11、(2007卷21)以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠,工艺流程如下:
氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变化如上图所示。
回答下列问题:
(1)欲制备10.7gNH4Cl,理论上需NaClg。
(2)实验室进行蒸发浓缩用到的主要仪器有、烧杯、玻璃棒、酒精灯等。
(3)“冷却结晶”过程中,析出NH4Cl晶体的合适温度为。
(4)不用其它试剂,检查NH4Cl产品是否纯净的方法及操作是
。
(5)若NH4Cl产品中含有硫酸钠杂质,进一步提纯产品的方法是。
化工流程图解题技巧及练习参考答案
一、无机化工流程题的特点
1、:
原料→I预处理→II分离提纯→III核心反应→产品
二、 2、①主线主产品;②支线副产品;③回头循环品。
(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
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