专题03 解读工业流程题-备战中考化学必备解题模板系列

解读工业流程题

工业流程精要概括

一、原料预处理的方法

1.粉碎或研磨目的是：增大固液（或固气或固固）接触面积，加快反应（溶解）速率，增大原料的转化率（或浸取率）。

2.煅烧或灼烧目的是：不易转化的物质转为容易提取的物质；其他矿转化为氧化物；除去有机物；除去热不稳定的杂质

3.酸浸目的是：溶解、去氧化物（膜）、调节pH促进水解（沉淀）

4.碱溶目的是：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH促进水解（沉淀）

5.加入氧化剂：转化为易于被除去（沉淀）的离子。

6.煮沸：除去溶解在溶液中的气体，如氧气

例1：（2022山东枣庄中考）（5分）回收含铜废料（主要成分为Cu）中的铜，部分实验流程如下：

注：灼烧后得到黑色固体和残留物，残留物不溶于水和稀硫酸。

回答下列问题：

（1）“灼烧”的主要目的是 　                 　。

（2）“酸溶”发生反应的化学方程式为 　                   ，反应类型为

 　               　。

（3）“转化”生成气体X的成分为 　                   　。

【答案】（1）将Cu转化为CuO； （2）CuO+H2SO4＝CuSO4+H2O；复分解反应；

（3）氢气（或H2）。

【解析】（1）铜灼烧生成氧化铜，“灼烧”的主要目的是将铜转化为氧化铜，故答案为：将Cu转化为CuO；

（2）“酸溶”的原理是氧化铜能与稀硫酸反应生成硫酸铜和水，化学方程式为CuO+H2SO4＝CuSO4+H2O，该反应是由两种化合物相互交换成分生成两种新物质的化合物，因此属于复分解反应；故答案为：CuO+H2SO4＝CuSO4+H2O；复分解反应；

（3）过滤后的滤液中含有硫酸铜和硫酸，加入过量的铁屑时，铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，因此“转化”生成气体X的成分为氢气；故答案为：氢气（或H2）。

1. （2022北京中考）硼(B)是制造火箭耐热合金的原料。镁还原法生产硼的主要工艺流程如下图。

（1）脱水炉中，硼酸发生分解反应，配平该反应的化学方程式H3BO3B2O3+H2O：__________。

（2）还原炉中，发生反应的基本反应类型为_______________。

（3）酸煮罐中，加入盐酸的目的是_______________。

【答案】（1）    （2）置换反应    （3）除去硼中的氧化镁

【解析】

（1）根据配平化学方程式的依据是反应前后每种原子的个数不变，生成物中含2个硼原子，故硼酸的化学计量数为2，则反应物中含6个H，故生成物中也应含6个H，故水的化学计量数为3，故填：；

（2）根据流程图可知，还原炉中，发生的反应是氧化硼与镁在一定条件下反应生成硼和氧化镁，反应前镁是单质，氧化硼是化合物，反应后生成的硼是单质，氧化镁是化合物，符合置换反应的定义，故填：置换反应；

（3）由氧化镁能和稀盐酸反应生成氯化镁和水，硼不与酸反应，则加入酸后可以除去硼中的氧化镁，故填：除去硼中的氧化镁。

2. （2022江苏苏州中考）锰元素能形成MnO、MnO2、Mn2O3和Mn3O4等多种氧化物，其中Mn3O4是重要的结构材料。工业用硫酸锰（MnSO4）制备Mn3O4的流程如下：

（1）“沉淀”反应是。该反应的基本类型为___________。

（2）写出“过滤”所得滤液的一种用途：___________。

（3）将Mn（OH）2加水“打浆”制成悬浊液，可加快“氧化”反应速率的原因是___________。

（4）“氧化”时，Mn（OH）2与空气中的氧气在60℃条件下反应生成Mn3O4，该反应的化学方程式为___________。

（5）通过测定固体产物中锰元素质量分数来推断产物成分。“氧化”所得固体产物中锰元素质量分数随通空气时间的变化如图所示。

①通空气8小时左右，所得固体几乎全部为Mn3O4推出该结论的依据是___________。

②通空气超过8小时，产物中锰元素质量分数减小的原因是___________。

【答案】（1）复分解反应    （2）作氮肥    （3）增大氢氧化锰与氧气接触面积   

（4）   

（5）① Mn3O4中锰元素的质量分数约为    ②部分Mn3O4转化为更高价态的锰的氧化物（或部分Mn3O4转化为Mn2O3.MnO2）

【解析】（1）氨水可电离出铵根离子和氢氧根离子，根据反应可知硫酸锰和氨水反应生成氢氧化锰和硫酸铵，属于两种化合物互相交换成分生成另外两种化合物的反应即复分解反应，故填：复分解反应；

（2）根据题意可知，过滤后的滤液中含有硫酸铵，硫酸铵含有氮元素属于氮肥，故填：作氮肥；

（3）将氢氧化锰加水“打浆”制成悬浊液，可以在通入空气是与氧气充分接触从而加快“氧化”反应速率，故填：增大氢氧化锰与氧气接触面积；

（4）氢氧化锰与空气中的氧气在60℃条件下反应生成四氧化三锰和水，化学方程式为：；

（5）①硫酸锰中锰元素的质量分数是，如图通空气8小时左右，所得固体中锰元素质量分数也是，故说明此时所得固体几乎全部为Mn3O4；

②通空气超过8小时，产物中锰元素质量分数减小的原因是：部分Mn3O4转化为更高价态的锰的氧化物（或部分Mn3O4转化为Mn2O3.MnO2）

二、控制反应条件的方法

1.温度的控制

（1）加热：加快反应速率或溶解速率；除杂，除去热不稳定的杂质，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物质；使沸点相对较低或易升华的原料气化。但要注意避免反应物或生成物的过热分解。

（2）降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)；使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离；降低晶体的溶解度，减少损失。

（3）控温：（用水浴带温度计便于控温且受热均匀）防止某种物质温度过高时会分解或挥发；为了使某物质达到沸点挥发出来；使催化剂的活性达到最好；防止副反应的发生。

（4）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。

2.调节溶液的pH:

（1）目的：使溶液中的金属阳离子形成氢氧化物完全沉淀而除去

（2）需要的物质：含主要阳离子的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，使pH增大的物质如用MgO、Mg（OH）2等等。

（3）原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了的浓度，增大pH

（4）pH控制的范围：大于除去离子的完全沉淀值，小于主要离子的开始沉淀的pH

3.使用催化剂目的是：提高反应速率，但使用时必须注意其活性温度范围。

例2．（2022山东东营中考）（7分）海洋是人类巨大的资源宝库，如图为某课题小组模拟从海水中提取金属镁的简易流程图。

某品牌不同碱的价格

请分析：

（1）海水和母液都可以作为制取氯化镁的原料，小真同学提出选择母液更好，小组同学一致同意他的观点，理由是 　　     　　     　　。

（2）在工业生产中为了降低成本，步骤Ⅰ中的试剂①最好选择表格中的 　     　　。

（3）步骤Ⅱ由氢氧化镁制得氯化镁反应的化学方程式为 　　     　　     　　，该反应属于　　     　　反应（填基本反应类型）。

（4）在步骤Ⅳ的反应中 　   　能转变成了 　     　能。

【答案】（1）母液中的氯化镁浓度更高。（2）Ca（OH）2。  

（3）复分解反应   （4）　电　   ；　化学　

【解析】（1）海水和母液都可以作为制取氯化镁的原料，小真同学提出选择母液更好，小组同学一致同意他的观点，理由是母液中的氯化镁浓度更高。

故答案为：母液中的氯化镁浓度更高。

（2）在工业生产中为了降低成本，步骤Ⅰ中的试剂①最好选择表格中的Ca（OH）2，是因为利用该物质价格最低。

故答案为：Ca（OH）2。

（3）步骤Ⅱ中氢氧化镁和盐酸反应生成氯化镁和水，反应的化学方程式为Mg（OH）2+2HCl＝MgCl2+2H2O，该反应是复分解反应。

（4）在步骤Ⅳ的反应中电能转变成了化学能。

3.（2022湖南常德中考）某火力发电厂产生的固体废弃物粉煤灰中含有较多的氧化铝（Al2O3）。从粉煤灰中提取氧化铝的工艺流程如图，请回答下列问题：

（1）“操作 a”的名称_______；

（2）加足量氨水能将Al3+全部转化成Al（OH）3，写出氨水的化学式_______；

（3）“酸浸”时发生的主要反应的化学方程式为_______；

（4）写出“煅烧”时涉及的主要反应的化学方程式_______。

【答案】（1）过滤    （2）NH3·H2O    （3）
（4）
【解析】（1）操作a实现了固液分离，名称是过滤；

（2）氨水的化学式为：NH3·H2O；

（3）粉煤灰中含有较多的氧化铝，“酸浸”时生成硫酸铝，故加入的酸是硫酸，氧化铝和硫酸反应生成硫酸铝和水，该反应的化学方程式为：；

（4）“煅烧”时涉及的主要反应为氢氧化铝在高温下反应生成氧化铝和水，该反应的化学方程式为：。

三、提纯分离的方法

1.纯物质溶液得到晶体：蒸发结晶（NaCl型）或蒸发浓缩（至有晶体出现为止），冷却结晶（KNO3型和含有结晶水的晶体）

2.混合溶液（分离A和B）：蒸发结晶，趁热过滤（得NaCl型），将滤液冷却结晶，过滤（得KNO3型）

模板：加热浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥

3.沉淀洗涤

(1)沉淀洗涤的目的：除去沉淀表面附着或沉淀中包夹的可溶性离子。

(2)洗涤方法：向漏斗内加蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出后，重复操作2～3次。

(3)误差分析：若沉淀不洗涤或洗涤不干净，则使沉淀的质量偏高。若沉淀洗涤次数过多，则会使部分沉淀溶解而使其质量偏低。

(4)沉淀是否洗涤干净的判断方法答题模板　

取最后一次洗涤液，滴加……（试剂），若没有……现象，证明沉淀已洗净

(5)趁热过滤：减少结晶损失；提高晶体纯度

4.工业流程的主要操作：结晶、重结晶、洗涤、干燥、灼烧、分液、重复操作2-3次等。

5.实验操作答题模板：　

取少量待测液于试管中，滴加……（试剂，用量），若没有……现象，证明没有……；若出现……现象，证明含有……

6.终点现象的描述答题模板：

当滴入最后一滴×××标准溶液后，溶液变成×××色，且半分钟内不恢复原来的颜色。

例3. （2022广西梧州中考）二氧化氯(ClO2)是一种常用的消毒剂，工业以粗盐水(含少量Ca2+、Mg2+、等杂质离子)为原料生产ClO2，工艺流程如图8所示。

（1）除去粗盐中的难溶性杂质的步骤是溶解、________。

（2）“精制”中，用下列药品除去杂质离子，请写出一组合理的添加顺序____ (填序号)。

①Na2CO3②BaCl2③NaOH

（3）“精制”最后应加入适量盐酸，其目的是除去溶液中的______ (填离子符号)。

（4）电解池中发生的主要化学反应方程式为_________________。

（5）生产过程中能循环利用的物质X是________(填化学式)。

【答案】（1）过滤    （2）③②①或②③①或②①③   

（3）、OH-      （4）NaCl+3H2ONaClO3+3H2↑    （5）NaCl

【解析】

（1）除去粗盐中的难溶性杂质的步骤是溶解、过滤，因为过滤可以实现固液分离。

（2）①Na2CO3目的是除去过量氯化钡以及Ca2+，所以需要放在氯化钡之后；②BaCl2目的是除去，需在碳酸钠前面添加；③NaOH目的是除去Mg2+ ，所以顺序无影响；所以“精制”中，合理的添加顺序为③②①或②③①或②①③。

（3）“精制”最后应加入适量盐酸，其目的是除去溶液中过量的氢氧化钠和碳酸钠，所以除去的是、OH-。

（4）电解池中发生的主要化学反应为氯化钠和水在通电的条件下生成次氯酸钠和氢气，对应的方程式为NaCl+3H2ONaClO3+3H2↑。

（5）生产过程中能循环利用的物质X是氯化钠，因为氯化钠既是反应物又是生成物，对应化学式为NaCl。

4. （2022内蒙古通辽中考）我国化学家侯德榜所创立的侯氏联合制碱法，既提高了原料利用率，又“变废为宝”，降低了生产成本，促进了世界制碱技术的发展。侯氏联合制碱法的部分工艺流程如下：

已知：①；②

（1）粗盐水中主要含有Na2SO4、MgCl2、CaCl2三种可溶性杂质，工业上常用加入稍过量的_____溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液及适量的盐酸等除杂、精制。

（2）Ⅱ中发生反应的化学方程式为______。

（3）氯化铵属于化肥中的______，不采用蒸发结晶的方法得到氯化铵晶体的原因是______。

（4）该流程中可循环利用的物质是水、__________。

【答案】（1）BaCl2或氯化钡    （2）CO2+NH3+NaCl+H2O=NH4Cl+NaHCO3↓   

（3）    ①. 氮肥    ②. 氯化铵受热易分解    （4）二氧化碳或CO2

【解析】

（1）硫酸钠能与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀与氯化钠，则在溶液中加入稍过量的氯化钡可以去除杂质硫酸钠；氢氧化钠能与氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀与氯化钠，则在溶液中加入稍过量的氢氧化钠可以去除杂质氯化镁；碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀与氯化钠，则在溶液中加入稍过量的碳酸钠可以去除杂质氯化钙；

（2）根据流程图可知在饱和氯化钠溶液中通入二氧化碳与氨气反应生成碳酸氢钠沉淀与氯化铵，结合质量守恒定律可以得出反应物还有水，则综合分析得出化学反应方程式为：CO2+NH3+NaCl+H2O=NH4Cl+NaHCO3↓

（3）氯化铵中含有N，则属于氮肥；根据题干信息可知氯化铵受热易分解，蒸发结晶需要加热，故不能用蒸发结晶的方式提纯氯化铵晶体；

（4）根据流程图可知碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水与二氧化碳，在步骤II中需要加入二氧化碳，则二氧化碳与水能循环利用。

5. （2022四川内江中考）氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。提纯工业级粗氧化锌（含有FeO、MnO、NiO等杂质）的流程如图所示：

（已知：在反应①中，金属氧化物与硫酸反应生成盐和水。）

请回答下列问题：

（1）将反应⑤中的化学方程式补充完整： ______。若在实验室中进行此反应，Zn2（OH）2CO3固体应放在______（选填“坩埚”或“蒸发皿”）中高温加热。

（2）反应①中，FeO与稀硫酸反应的化学方程式为_______；反应③的化学反应基本类型为___________反应。

（3）反应②中除掉的杂质离子是___________；反应④所得滤液中，溶质的主要成分是_______。

【答案】（1）    ①. H2O    ②. 坩埚   

（2）    ①.     ②. 置换   

（3）    ①. Mn2+、Fe2+    ②. 硫酸钠或Na2SO4

【解析】

（1）根据质量守恒定律，反应前锌原子有2个、氢原子有2个、氧原子有5个、碳原子有1个，反应后锌原子有2个、氧原子有4个、碳原子有1个，则未知分子中含有2个氢原子和1个氧原子，则应补充H2O；

Zn2（OH）2CO3为固体，应放在坩埚中高温加热。

（2）氧化亚铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和水，化学方程式为FeO+H2SO4=FeSO4+H2O；反应③中硫酸镍与锌反应生成硫酸锌和镍，该反应符合“一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物”的反应，属于置换反应。

（3）反应②后滤渣中为二氧化锰和氢氧化铁，而滤液中含有硫酸镍，则说明通过反应②将原杂质中FeO、MnO除去，故除去的离子为Mn2+、Fe2+；

反应④为碳酸钠、硫酸锌与水反应生成碱式碳酸锌和硫酸钠的反应，则滤液中的溶质为硫酸钠。

四、分析工业流程

1.关注“箭头”：箭头进入的是投料（即反应物）；出去的是生成物（包括主产物和副产物）；（回头的箭头）表示循环利用的物质

2.关注方框内所指

3.关注流程“三线”和“核心”（如下图）

4.工艺流程的评价

①设计方案的科学性:能否达到实验目的，杂质是否完全除去，是否引入新的杂质等。

②安全性和简便性:尽量选用较温和的反应条件，避免高温、高压条件。

③对环境的影响:是否符合绿色化学理念，是否产生有毒气体等。

④节约性:原料利用率要尽量高。

例4．（2022年四川省德阳市中考）碘（I2）及其化合物广泛应用于医药、染料等方面。I2的一种制备方法如下图所示：         

说明：图中的“置换”指发生置换反应。

回答下列问题：

(1)“过滤”操作中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和______（填仪器名称）。

(2)在此制备流程中循环使用的物质是______（填化学式）。

(3)溶液B中主要溶质可能是______（填化学式）。

(4)“置换①”中的化学方程式为______。

【答案】(1)漏斗   (2)AgNO3    (3)FeCl3或者FeCl2    (4)

【解析】

(1)“过滤”操作中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗；

(2)有生成和投入的物质可循环利用，可看出可循环使用的物质是AgNO3；

(3)置换反应是指一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物；因此置换②的反应溶液B中的溶质是由铁元素和氯元素组成的化合物，可以为FeCl3或FeCl2；

(4)置换①是AgI和Fe反应生成FeI2和Ag，化学方程式为：。

例5.（2022广西贺州中考）某燃煤电厂产生的固体废弃物粉煤灰中含有较多的氧化铝。从粉煤灰中提取氧化铝的工艺流程如下。

（1）“酸浸”中使用的酸是______（填字母序号）。

A. HCl B. H2SO4 C. HNO3

（2）“煅烧”后产物X的化学式为______，写出“煅烧”过程发生的化学方程式：______。

（3）该工艺的价值在于______。

【答案】（1）B   

（2）H2O；   

（3）废物再利用（或有利于保护金属资源等）

【解析】（1）由于“酸浸”后生成了硫酸铝，所以“酸浸”中使用的是硫酸，故选B；

（2）氢氧化铝煅烧生成氧化铝和水，水的化学式为：H2O；该反应化学方程式；

（3）该工艺的价值在于废物再利用或有利于保护金属资源等

6.（2022四川乐山中考）垃圾分类有利于保护环境，充分利用资源。某厂从废旧电子产品中回收贵重金属同时制备CuSO4·5H2O的工艺流程如下：

已知：步骤3中发生反应的化学方程式为： 。

回答下列问题：

（1）从垃圾分类的角度，该厂加工的废旧电子产品属于     。

A. 有害垃圾    B. 可回收垃圾    C. 厨余垃圾    D. 其他垃圾

（2）流程中步骤③回收的贵重金属为_______。

（3）流程中操作a表示一系列的操作，包括：蒸发浓缩、_______、过滤、洗涤、干燥等。

（4）步骤②中发生反应的化学方程式为_______。

【答案】（1）B    （2）金、银    （3）降温结晶    （4）

【解析】（1）根据该流程图可知，可从废旧电子产品中回收贵重金属，同时制备CuSO4·5H2O，于是从垃圾分类的角度，该厂加工的废旧电子产品属于可回收垃圾，故选B；

（2）根据流程中步骤 ②是铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，步骤③是铜与稀硫酸、氧气在加热条件下生成硫酸铜和水，所以粗铜中的铜和铁均已完全反应完，则流程中步骤③回收的贵重金属为金、银；

（3）由溶液得到晶体，应进行一系列的操作，包括：蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥等，故填：降温结晶；

（4）步骤②中发生反应是铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，该化学反应方程式为：，故填：。