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第9讲 专题三 化学工艺流程题类型


专题三 │ 化学工艺流程题类型及其解题策略1

专题三

化学工艺流程题类型 及其解题策略1

专题三 │ 方法技巧总述 方法技巧总述
化学工艺流程题是近年高考命题的热点。化学工艺流程题, 顾名思义,就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用 框图形式表示出来,并根据生产流程中有关的化学知识步步设 问,形

成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。

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? 一、物质制备类工艺流程题的解题策略

要解决物质的制备、合成等往往需要从成本角度(原料是否廉 价易得)、环保角度(是否符合绿色化学的要求)、现实角度等方面 考虑, 这类试题有很多都是以框图信息的形式给出, 解答时要看框 内,看框外,里外结合;边分析,边思考,易处着手;先局部,后 全盘,逐步深入。而且还要看清问题,不能答非所问。要求用理论 回答的试题应采用“四段论法”:本题改变了什么条件(或是什么 条件)——根据什么理论——所以有什么变化——结论。

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例 1 [2011· 广东卷] 由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金 属钠和氢气,这些杂质可采用吹气精炼法除去,产生的尾气经处 理后可用于钢材镀铝,工艺流程如下:

图Z3-1

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(注:NaCl 熔点为 801 ℃;AlCl3 在 181 ℃升华) (1)精炼前,需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂,防止精炼时 它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质,相关的化学方程式为 高温 Fe2O3+2Al=====Al2O3+2Fe 3SiO2+4Al===== ①______ _________②_________ 高温 2Al2O3+3Si _____。 (2)将 Cl2 连续通入坩埚中的粗铝熔体, 杂质随气泡上浮除去。 HCl、氯化铝 气泡的主要成分除 Cl2 外还含有________;固态杂质黏附于气泡 上,在熔体表面形成浮渣,浮渣中肯定存在________。 NaCl (3)在用废碱液处理气体 A 的过程中, 所发生反应的离子方程 + - - - - H +OH ===H_____。 2O Cl2+2OH 式为_________ ===ClO +Cl +H2O 阳 (4)镀铝电解池中,金属铝为________极,熔融盐电镀液中铝 - - 元素和氯元素主要以 AlCl4 和 Al2Cl7 形式存在,铝电极的主要电 - - - Al-3e +7AlCl4 ===4Al_________。 Cl7 极反应式为____ 2 (5)钢材镀铝后,表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀, 致密的氧化铝膜能隔绝钢材与空气中的 O2、CO2 和 H2O 等接触, 其原因是_____ ______。
使电化学腐蚀和化学腐蚀不能发生

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变式题 [2011· 南通调研] KNO3 是重要的化工产品,下面是

一种已获得专利的 KNO3 制备方法的主要步骤:

图Z3-2

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(1)反应Ⅰ中,CaSO4 与 NH4HCO3 的物质的量之比为 1∶2,该反应的化学
4 方程式为__________

CaSO +2NH4HCO3===CaCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑ ___________________。

(2)反应Ⅱ需在干态、 加热的条件下进行, 加热的目的是________________;

加快化学反应速率,分离NH4Cl与K2SO4
从反应Ⅳ所得混合物中分离出 CaSO4 的方法是趁热过滤, 趁热过滤的目的

防止KNO3结晶,提高KNO3的产率 是______________ _________。
(3)检验反应Ⅱ所得 K2SO4 中是否混有 KCl 的方法是:取少量 K2SO4 样品

加入Ba(NO3)2溶液至不再产生沉淀,静置,向上层清液中 溶解于水,_______________ ___________________。
CaSO4 (4)整个流程中, 可循环利用的物质除(NH4)2SO4 外, 还有______(填化学式)。 KNO3 (5)将硝酸与浓 KCl 溶液混合,也可得到 KNO3,同时生成等体积的气体 A

滴加AgNO3溶液,若有沉淀生成,说明K2SO4中混有KCl

和气体 B。 是三原子分子, 与 O2 反应生成 1 体积气体 A 和 2 体积红棕色气 B B

NClO 体 C。B 的分子式为________。

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? 二、化工流程式实验题
在实验设计与评价试题中,有关检测物质组成的实验设计是 最为常见的一类考题。需要注意的是,在离子检测、汽化后的成 分检测的过程中,要严格掌握离子检测、气体成分检测的先后顺 序,防止各成分检验过程中的相互干扰。若试题只给出部分药品 和装置,则应需要给出必要的补充;若有剩余,则应进行筛选。

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例 2 [2011· 韶关调研] 工业生产无铁硫酸铝,以硫酸浸取铝 土矿(主要成分是 Al2O3,还有少量的 Fe2O3、SiO2)得含铁(Fe3 ) 的硫酸铝溶液,加热到一定温度,搅拌,加入一定量高锰酸钾溶 液和硫酸锰溶液,在溶液中生成活性二氧化锰,调节溶液的 pH, 反应一段时间,二氧化锰和 Fe(OH)3 发生吸附共沉作用,最终得 到无铁硫酸铝产品。


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(1)硫酸浸取铝土矿时主要反应的离子方程式为__________;

Al2O3+6H+===2Al3++3H2O (2)完成高锰酸钾溶液和硫酸锰溶液反应的化学方程式: 5MnO2↓+K 2KMnO4+3MnSO4+2H2O===_________; 2SO4+2H2SO4
(3)调节 pH 的作用是__________; 使铁离子转化为氢氧化铁沉淀除去
过滤 (4)操作 1 的名称为________, 实验室进行操作 2 用到的陶瓷 .. 蒸发皿(泥三角) 质仪器有____________; .

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(5)下列有关工艺的说法正确的是________(双选,填字母)。 A.可以向溶液中再加入铝土矿粉等调节 pH B.溶液的碱性越强,则除铁效果越好,而且不会影响硫酸 铝的产率 C.活性二氧化锰生成量应适宜,不足时铁的去除率较低, 过量时会增加成本 D.可以直接向溶液中加入二氧化锰粉末以除去 Fe(OH)3

AC

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变式题 随着我国经济实力的增强,高锰酸钾在城市生活污

水的处理和卫生消毒等方面得以广泛应用,因此,高锰酸钾的需 求量飞速增长。下面是传统生产高锰酸钾的工艺流程:

图Z3-4

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(1)工业生产中,锰酸钾(K2MnO4)是制备高锰酸钾的中间产物, 即工业生产中先制备锰酸钾,然后通过电解锰酸钾浓溶液的方法得 到目标产物高锰酸钾,请补全电解锰酸钾生成高锰酸钾的化学方程 电解 式:_____K2MnO4 +__________===== ____KMnO4 +_________+ _________。 (2)实验室制备氯气可用下面两种方法: △ 方法一:MnO2+4HCl(浓)=====MnCl2+Cl2↑+2H2O 方法二:2KMnO4 +16HCl(浓)===2MnCl2 +2KCl+5Cl2↑+ 8H2O

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实验室中利用“方法二”制备氯气,为了制备、收集干燥和纯净 的氯气,所需实验仪器是________(从如图 Z3-5 甲、乙、丙、丁、 戊 五 组 仪 器 中 选 取 ); 按 照 气 流 的 方 向 正 确 的 仪 器 连 接 顺 序 是 ____________________(用仪器中的进气口、出气口的小写字母表 示);装置丁盛装的溶液是________,为了防止实验过程中造成的污 染,需要将尾气进行正确处理,方法是将装置戊中逸出的气体通入 到某种溶液中,写出该反应的离子方程式: _____________。

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图Z3-5

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(3)上述传统生产高锰酸钾的工艺流程中, “滤渣”可以循环 利用,“滤渣”的主要成分是________(写化学式)。 (4)电解后的溶液中含有高锰酸钾,经过浓缩、结晶、 ________、________、干燥,即可得到产品高锰酸钾晶体,干 燥 需 要 控 制 温 度 小 于 150 ℃ , 若 温 度 过 高 , 则 会 导 致 ___________________________。

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[答案] (1)2 2H2O 2 2KOH H2↑

(2)乙、丙、丁、戊 都错) 饱和 NaCl 溶液 (3)MnO2 (4)过滤 答案亦可) 洗涤

b、e、f、d、c、h、g(其他任何连接方式 Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O

高锰酸钾分解或高锰酸钾产率降低(其他合理


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