第八章 第一节 微专题十

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1．工艺流程题的结构规律：“主线主产品，分支副产品，回头为循环”。2．对原料预处理的常用方法(1)研磨——减小固体颗粒的体积，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灼烧就是为了除去可燃性杂质。(5)煅烧——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，如煅烧高岭土。3．解答化工流程题的方法——目标分析法制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成，每一步操作都有其具体的目标、任务。要求用理论回答的试题应采用“四段论法”：1．(2018·河北衡水中学期中)已知海水中的溴含量约为65 mg·L－1，从海水中提取溴的工业流程如下：(1)上述步骤Ⅰ中已获得游离态的溴，步骤Ⅱ又将其转化成化合态的溴，目的是__________________。(2)步骤Ⅱ通入热空气吹出Br2，利用了溴的________(填字母)。A．氧化性   B．还原性C．挥发性   D．腐蚀性(3)步骤Ⅱ中涉及的离子反应如下，请在方框内填入正确的化学计量数：(4)上述流程中吹出的溴蒸气也可以先用二氧化硫的水溶液吸收，再用氯气氧化，然后进行蒸馏，则溴与二氧化硫的水溶液反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________。(5)实验室分离溴还可以用萃取法，下列可以用作溴的萃取剂的有________(填字母)。A．乙醇   B．四氯化碳C．裂化汽油   D．苯答案　(1)富集溴元素　(2)C　(3)3　3　1　5　3(4)SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO　(5)BD解析　(1)由于海水中Br－的浓度低，故步骤Ⅱ的目的是富集溴元素。(2)溴单质易挥发。(5)乙醇与水互溶，不能作为溴的萃取剂；裂化汽油中含有不饱和烃，能与溴单质发生反应，不能作为溴的萃取剂。2．我国拥有很长的海岸线，具有丰富的海洋资源，以海水为原料的盐化工是我国的重要产业。盐卤是海水晒盐后的富含镁盐的溶液，其中除含镁盐外，还含有其他盐类(如图甲所示)。盐卤在食品、化工等方面具有广泛的用途。请解答下列与盐卤有关的题目：(1)根据图甲所示，写出盐卤中含量最多的两种盐的化学式：________________、________________。(2)图乙是盐卤中某些物质的溶解度曲线，已知t1 ℃时，MgSO4和KCl的溶解度分别为M、N，则它们溶解度大小的关系为________；将盐卤加热到t2 ℃以上，根据溶解度曲线，首先析出的晶体应是________。(3)化工厂利用卤水生产金属镁的工艺流程如图所示：“操作①”的目的是将氢氧化镁沉淀分离出来，操作①的名称是________。氢氧化镁与试剂B反应的化学方程式为________________________________________________________。操作②的名称是________。该方法的优点为_______________________________________________________________________________________________________________。(4)用电解法制备金属镁，两位同学分别设计了下面的两种方法。甲：电解熔融的氧化镁乙：电解熔融的氯化镁其中同学________(填“甲”或“乙”)制备金属镁的方案更合理，假设生产过程中镁元素没有损失，则100 g卤水可制备镁________ g。答案　(1)NaCl　MgCl2　(2)M＝N　MgSO4　(3)过滤Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O　蒸发、结晶　就地取材，节约资源，降低成本　(4)乙　4.8解析　(1)从甲图中可以看出1 000 g盐卤中含有的NaCl、MgCl2、MgSO4、KCl分别为163.0 g、142.5 g、60.0 g、22.0 g。由此可见，含量最多的是NaCl、MgCl2。(2)在t1 ℃时，KCl和MgSO4的溶解度曲线相交；t2 ℃以后，MgSO4的溶解度随着温度的升高而降低，故将盐卤加热到t2 ℃以上首先析出的是MgSO4。(3)分离固体与液体混合物应用过滤方法，而使溶液中的溶质以晶体的形式析出则需要蒸发、结晶。由于就地选用了海边的贝壳为原料来生产CaO，所以节约了资源，降低了生产成本。(4)制备金属镁应该电解熔融的MgCl2，如果电解氧化镁则耗能大；根据卤水中镁元素守恒，可以得出电解所得到的镁的质量为100 g××＋100 g××＝3.6 g＋1.2 g＝4.8 g。3．以已经提取出氯化钠、单质溴、镁等化学物质的富碘卤水为主要原料，采用如图所示的工艺流程生产单质碘。(1)写出乙、丁溶液中溶质的化学式：乙________________，丁________________。(2)第④步操作中用稀硫酸浸洗的目的是________(填字母)。A．除去NO   B．除去未反应的I－C．除去未反应的Fe   D．除去碱性物质(3)第⑦步操作中提纯I2的步骤是________、________、________。(4)实验室检验I2的方法是_______________________________________________________。(5)甲物质见光易变黑，其原因是___________________________(用化学方程式表示)。答案　(1)FeI2　FeCl3　(2)C　(3)萃取　分液　蒸馏(4)将其加入淀粉溶液中，溶液显蓝色　(5)2AgI2Ag＋I2解析　题述流程中的反应过程如下所示：4．(2019·天津一中月考)钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿储量居世界首位。用含Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制备TiO2流程如下：(1)步骤①加Fe的目的是________________________________________________________；步骤②冷却的目的是_________________________________________________________。(2)上述制备TiO2的过程中，可以利用的副产物是__________________；考虑成本和废物综合利用因素，水浸后废液中应加入____________处理。(3)由金红石(TiO2)制取单质钛(Ti)，涉及到的步骤为―→反应TiCl4＋2Mg===2MgCl2＋Ti在Ar气氛中进行的理由是_______________________________________________________________________________________________。答案　(1)将Fe3＋还原为Fe2＋　析出绿矾(FeSO4·7H2O)(2)绿矾(FeSO4·7H2O)　生石灰(或碳酸钙、废碱)(3)防止高温下镁或钛与O2、N2等反应解析　(1)分析框图知，铁最终转化成副产品绿矾，所以要将＋3价Fe转化为＋2价Fe，降温减小FeSO4·7H2O的溶解度，有利于绿矾结晶。(2)水浸后发生的离子反应为TiO2＋＋2H2O===H2TiO3↓＋2H＋，废液主要呈酸性，所以应加入CaO、CaCO3或碱。(3)反应后Ti和Mg易与空气中O2、N2等反应，故应在Ar气氛中进行。5．(2019·南京高一下学期月考)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，还含有杂质SiO2和Fe2O3)提取氧化铝并冶炼Al的操作过程如下：(1)滤渣A是____________，滤渣B是____________。(2)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称是___________________________________________________。(3)操作Ⅳ中，灼烧时盛放药品的仪器是____________，发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)生成滤渣C的离子方程式为_______________________________________________________________________________________________________________________。(5)取滤液B 100 mL，加入1 mol·L－1 200 mL盐酸时，沉淀量达到最大且质量为11.7 g。则滤液B中c(AlO)＝________，c(Na＋)＞________ mol·L－1。答案　(1)SiO2(或二氧化硅)　Fe(OH)3(或氢氧化铁)(2)过滤(3)坩埚　2Al(OH)3Al2O3＋3H2O(4)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO(5)1.5 mol·L－1　6.0解析　(1)铝土矿中的二氧化硅与稀硫酸不反应，则滤渣A是SiO2(或二氧化硅)；滤液A中含有铝离子、铁离子，加入过量的氢氧化钠溶液生成氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠，则滤渣B是Fe(OH)3(或氢氧化铁)。(2)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称均是过滤。(3)操作Ⅳ中，灼烧固体时盛放药品的仪器是坩埚。滤液B中含有偏铝酸钠，通入过量的二氧化碳生成氢氧化铝沉淀，滤渣C是Al(OH)3，则发生反应的化学方程式是2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。(4)由于二氧化碳是过量的，则生成滤渣C的离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。(5)取滤液B 100 mL，加入1 mol·L－1 200 mL盐酸时，沉淀量达到最大且质量为11.7 g，即氢氧化铝是11.7 g，其物质的量是＝0.15 mol，根据铝原子守恒可知，溶液B中c(AlO)＝0.15 mol÷0.1 L＝1.5 mol·L－1。根据化学方程式Al2(SO4)3＋8NaOH===3Na2SO4＋2NaAlO2＋4H2O可知，Al2(SO4)3消耗氢氧化钠0.6 mol，又因为氢氧化钠还会与硫酸等反应，因此最终滤液B中Na＋的浓度大于6.0 mol·L－1。化工生产工艺流程类试题解答方法(1)抓首尾，看中间：从原料到产品为一条龙的生产工序试题，其关键点是认真分析对比原材料与产品的组成，从中得出将原料转化为产品和除去原材料中所含杂质的基本原理和所用工艺。(2)用交叉，看分流：有些化工生产选用多组原料，解题关键在于找准中间产品和相互交叉的流水生产线，在分析过程中，抓住中间产品的关联作用，逐一破解。(3)明目的，读流程：化工工艺流程综合题目一般是关于物质制备，首先明确题目目的是制取什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质，并结合基本概念和反应原理分析流程图试题中的元素及化合物知识，从质量守恒原理的角度分析未知物质，寻找解题的突破口。“→”前是投料(反应物)，“→”后是生成物。(4)看控制，找分离：物质制备工艺都涉及物质的分离提纯，注意制备过程中所需的原料和条件的控制以及物质分离方法的选择(如过滤、萃取、分液、蒸馏等)，尽可能写出主要的化学反应方程式或制备原理。若出现工艺评价内容，从成本、环保、现实等多角度考虑分析即可。