无机化工工艺流程题
2018届一轮复习专题
化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形 式表示出来,并根据生产流程中有关的化学知识步步设
问,是无机框图的创新。
它以现代工业生产为基础,与化工生产成本、产品提纯、 环境保护等相融合,考查物质的制备、检验、分离提纯等基本
实验原理在化工生产中的实际应用,要求考生依据流程图分析
原料预处理的常用方法总结
粉碎 研磨 水浸 酸浸 碱浸
灼烧 煅烧
增大反应物接触面积,加快反应速率。
与水反应或溶解 ,使原料变成可溶性离子。 与酸(碱)接触反应或溶解,使可溶性金属离子 进入溶液,不溶性物质过滤分离。 除去可燃性杂质或使原料初步转化。
改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质 在高温下氧化、分解。
(1)Fe2+和Mn2+
MnO4-+3Fe2++7H2O===3Fe(OH)3↓ +MnO2↓+5H+
2MnO4-+3Mn2++2H2O===5MnO2↓+4H+ 铁离子和锰离子不能生成沉淀,从而无法除去铁和锰杂质
FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O (3)反应Ⅰ需控制反应温度低于35 ℃,其目的是________。 防止NH4HCO3分解(或减少Fe2+的水解)
【例1】某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料,主要含有MgCO3、 MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等,回收其中镁的工艺流程 如下:
原料预处理 除杂、净化
反应条件控 制、核心方 程式的书写 产品分离提纯
原料循环利用
排放物的无害化处理
(一)原料预处理
例1:某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料,主要含有 MgCO3,MgSiO3,CaMg(CO3)2,Al2O3和Fe2O3等,回收其中镁 的工艺流程如下:
(1)“浸出”步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有 适当增加硫酸的浓度、升高温度等 (两条)
2014年至2017年新课程全国卷Ⅱ无机化工流程题统计
全国卷Ⅱ 题号 分值
2014 年 27题 15分 2015 年 12题 6分
考查载体
文字表述 流程图
主线
物质的性质、化学(离子) 方程式的书写、电化学 海水开发利用,来源于教材
28题 15分
2016 年 28题 15分 2017 年 26题 14分
(二)工艺流程常用的控制反应条件的方法
【例2】以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾 、过二硫酸铵和氧化铁红颜料,原料的综合利用率较高。其主 KCl 要流程如下:
稀硫酸 NH4HCO3溶液 FeSO4溶液 反应I CO2(g) 过滤 反应II 反应IV CO2(g) FeCO3(s) 空气中煅烧 反应III 过滤 K2SO4(s) NH4Cl溶液 H2(g) (NH4)2S2O8溶液 Fe2O3(s)
26题 14分 28题 14分
化学(离子)方程式的 书写、物质判断、计算
氧化还原反应、离子方 程式的书写、判断、计算
2017 年 27题 15分
一、化工流程试题的构成特点
做什么 题头: 介绍该工艺生产的原材料、目的、原理。 怎么做 题干: 用框图形式将操作或物质转换或分离提纯等主要生 产工艺流程表示出来。
(2)酸溶时通常控制反应温度不超过70 ℃,且不使用浓硝酸 HNO ,原因是 控制反应速率、浓 、 。 3不稳定,易挥发、易分解
【练习3】以黄铁矿为原料,采用接触法生 产硫酸(3)精制炉气(含SO2体积分数为7%、 O2为11%、N2为82%)中SO2平衡转化率与 温度及压强关系如下图所示。在实际生产 中,SO2催化氧化反应的条件选择常压、 450℃左右(对应图中A点),而没有选择SO2 转化率更高的B或C点对应的反应条件,其 原因分别是 B点SO2转化率提高不多,而压强升高 对反应设备要求随之提高,能耗增大。 _______________________ _、 C点温度降低,反应速率降低,影响 _______________________ ___ 生产效率
(3)控制压强。改变速率,影响平衡。 (4)使用合适的催化剂。加快反应速率,缩短达到平衡所需要 的时间。
【练习2】钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3、 BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等]。某主要生产BaCl2、BaCO3、 BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2,其部分工艺流程如下:
沉淀物 pH
Fe(OH)3 3.4
Al(OH)3 5.2
Mg(OH)2 12.4
部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表
(2)滤渣I的主要成分有
Fe(OH)3
Al(OH) 。 3
工艺流程常用的控制反应条件的方法总结
(1)调节溶液的pH。能与H+反应,使溶液pH变大,便于沉淀某 些杂质离子。(不引入新杂质) 例如:若要除去Cu2+中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2或 Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH,不加入NaOH溶液、氨 水等。 (2)控制温度。根据需要升温或降温,改变反应速率或使平衡 向需要的方向移动。
为什么 题尾: 根据流程中涉及到的化学知识设问。
二、设问特点
1、以点的形式设问: 不需要理清工业生成流程图的主线即可以答题
(1)“浸出”步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措 施有 (写两条) 2、以线的形式设问:必须先理解工业生产流程图主线与核 心部分才能答题。 (2)滤渣I的主要成分有 。
三、主线与核心
稀硫酸 调pH约为5 过滤 工业 ZnO ――→ 浸出液――――――――――→――→ ① 适量高锰酸钾溶液
②
Zn 过滤 Na2CO3 过滤 煅烧 滤液――→――→滤液―――→――→滤饼――→ZnO ③ ④ ⑤
提示:①在本实验条件下,Ni(Ⅱ)不能被氧化,②高锰酸钾的 还原产物是MnO2。 (1)反应②中除掉的杂质离子是__________,发生反应的离子 方程式为__________;在加高锰酸钾溶液前,若pH较低,对 除杂的影响是________________。
三、核心方程式的考查及解题方法
【例3】用金红石(主要含TiO2)为原料,采用亨特(Hunter)法 生产钛的流程如下:
写出沸腾氯化炉中发生反应的化学方程式:_________________ TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO ________ _
【练习4】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)、Ni(Ⅱ)等杂质]的 流程如下:
氧化还原反应、化学(离子) 流程图 方程式的书写、计算 文字表述 流程图 物质的性质、化学(离子) 方程式的书写、原因 化学方程式的书写、物质的 性质、物质判断
2014年至2017年新课程全国卷Ⅲ无机化工流程题统计 全国卷Ⅲ 题号 2016 年 分值 考查载体 流程图 流程图 流程图 主线 以实验为载体,化学方 程式的书写、物质判断
通常从化学反应速率和平衡的角度思考,旨在提高反应速率 和目标物质的转化率。
【练习1】稀土是一种不可再生的战略性资源,被广泛应用于电 子信息、国防军工等多个领域。一种从废弃阴极射线管(CRT) 荧光粉中提取稀土元素钇(Y)的工艺流程如下:
已知:①废弃CRT荧光粉的化学组成(不参与反应的杂质未列出)
成分含量/% 预处理前 预处理后 Y2O3 24.28 68.51 ZnO 41.82 5.42 Al2O3 7.81 4.33 PbO2 MgO 1.67 0.19 5.43 0.50 (1)步骤I中进行原料预处理的目的为 除去ZnO、Al 。 2O3等杂质, 富集Y O
原理,紧扣信2017年新课程全国卷Ⅰ无机化工流程题统计 全国卷Ⅰ 2014年 2015年 2016年 题号 27题 27题 28题 分值 15分 14分 14分 考查载体 主线
2017年
27题
14分
物质的性质、化学(离子) 文字表述 方程式的书写、电化学 化学(离子)方程式的书 流程图 写,化学式、电子式判断 化学方程式的书写、电化 流程图 学、氧化还原反应、计算 化学(离子)方程式的书 流程图 写,化学键的判断、计算