化工流程专题突破.doc

高二化学“化工流程图”专题突破工业流程的主要框架规律：“主线主产品，分支副产品，回头为循环”； 解题4部曲：看图要有高度明确整个流程以及每一部分的目的。读图要有深度仔细分析每步发生的反应及得到的产物。思考要有方向在基础理论框架下结合实际问题进行思考。答题要有模式注意提升表达能力。1（16分）高纯氧化铝可用于制高压钠灯的陶瓷管。实验室制取高纯氧化铝的流程如下：硫酸铵溶液滤渣产品滤液硫酸铝溶液煅烧除杂滤液合成铵明矾滤渣结晶 （1）“除杂”操作是加入适量过氧化氢，用氨水调节溶液的pH约为8.0，以除去硫酸铵溶液中的少量Fe2+。检验Fe2+已除尽的实验操作和现象是 _ _ _ _ _ _ 。 （2）通常条件下，KSPFe(OH)34.01036，则理论上计算除杂后溶液中c（Fe3+）等于 _ 。 （3）配制硫酸铝溶液时，需用硫酸酸化，目的是 _ _ _ _ _ 。 （4）“结晶”操作中，母液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层的结晶为止，冷却结晶，得到铵明矾（含结晶水）。母液不能蒸干的原因是 。 （5）根据以下提示完整书写铵明矾在某温度下分解的化学方程式：_。_NH4Al（SO4）212H2O_N2_NH33SO29SO3_Al2O3_ _2黄铜矿(CuFeS2)是制取铜及其化合物的主要原料之 ，还可以制备硫以及铁的化合物。 I近年来，湿法炼钢有了新进展。某工厂以一种叫Thibacillus ferroxidans的细菌为基体生产 铜和绿矾的工艺流程如下：（1）试剂a为_，试剂b为_。(写名称)（2）反应l的化学方程式为_。以CuFeS2精矿为原料在沸腾炉中和02(空气)反应，生成物冷却后经溶解、除铁、结晶。得到 CuS045H2O。沸腾炉的温度与生成物主要成分的水溶性和酸溶性实验结果如下图。（1）沸腾炉生成物中的含铁物质主要成分为_ 。（2）为获得最高的水溶性Cu()，沸腾炉的温度应控制在_左右，高于该温度生成物中的水溶性 Cu()F降，可能原因是 3 近年来高锰酸钾在饮用水和工业污水处理领域的消费增长较快。实验室可用软锰矿（主要成分MnO2）为原料制备高锰酸钾。其部分流程如下：（1）实验中采用铁坩埚而不用瓷坩埚的原因是 ；（2）KOH、KClO3、MnO2共熔制得绿色K2MnO4的化学方程式 ；（3）通入CO2，可使MnO42发生歧化反应，生成MnO4及MnO2，则K2MnO4完成反应时，转化为KMnO4的百分率约 （精确至01）（4）若通入CO2太多，则在加热浓缩时，会有 晶体和KMnO4晶体一起析出。（5）在加热、浓缩、烘干的过程中温度不宜过高，其原因是 _ ；加热时用玻璃棒不停搅拌溶液的目的是 。4美国科学家理查德-海克和日本科学家根岸英一、铃木彰因在研发“有机合成中的钯催化的交叉偶联”而获得2010年度诺贝尔化学奖。有机合成常用的钯/活性炭催化剂长期使用，催化剂会被杂质（如：铁、有机物等）污染而失去活性，成为废催化剂，需对其再生回收。一种由废催化剂制取氯化钯的工艺流程如下：（1）甲酸在反应中的作用是 （选填：“氧化剂”、“还原剂”）。（2）加浓氨水时，钯转变为可溶性Pd(NH3)42+，此时铁的存在形式是 （写化学式）。（3）钯在王水（浓硝酸与浓盐酸按体积比13）中转化为H2PdCl4，硝酸还原为NO，该反应的化学方程式 。（4）700焙烧1的目的是： ；550焙烧2的目的是： 。5氮化硅硬度大、熔点高、不溶于酸（氢氟酸除外），是一种重要的结构陶瓷材料。一种用工业硅（含少量钾、钠、铁、铜的氧化物），已知硅的熔点是1420，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的工艺流程如下： （1）净化N2和H2时，铜屑的作用是： ；硅胶的作用是 。（2）在氮化炉中3SiO2(s)+2N2(g)=Si3N4(s) H=727.5kJ/mol，开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度： ；体系中要通入适量的氢气是为了 。（3）X可能是 （选填：“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”、“氢氟酸”）。（4）如何说明氮化硅产品已用水洗干净？ 。（5）用硅粉作硅源、叠氮化钠（NaN3）作氮源，直接燃烧生成氮化硅（发生置换反应），该反应的化学方程式为： 6.（2007年上海化学卷）某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应制取胆矾。其设计的实验过程为：浓硫酸，加热（1）铜中含有大量的有机物，可采用灼烧的方法除去有机物，灼烧时将瓷坩埚置于 上（用以下所给仪器的编号填入，下同)，取用坩埚应使用 ，灼烧后的坩埚应放在 上，不能直接放在桌面上。实验所用仪器：a 蒸发皿 b 石棉网 c 泥三角d 表面皿 e 坩埚钳 f 试管夹（2）杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，用以制取胆矾。灼烧后含有少量铜的可能原因是 a 灼烧过程中部分氧化铜被还原 b 灼烧不充分铜未被完全氧化c 氧化铜在加热过程中分解生成铜 d 该条件下铜无法被氧气氧化（3）通过途径实现用粗制氧化铜制取胆矾，必须进行的实验操作步骤：酸溶、加热通氧气、过滤、 、冷却结晶、 、自然干燥（4）由粗制氧化铜通过两种途径制取胆矾，与途径相比，途径有明显的两个优点是： 、 （5）若测定结果x值偏高，可能的原因是 a 加热温度过高 b 胆矾晶体的颗粒较大c 加热后放在空气中冷却 d 胆矾晶体部分风化7.（广东卷19）碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料。工业碳酸钠（钝度约98）中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO等杂质，提纯工艺路线如下：已知碳酸钠的溶解度（S）随温度变化的曲线如下图所示：回答下列问题：（1）滤渣的主要成分为。（2）“趁热过滤”的原因是。（3）若在实验室进行“趁热过滤”，可采取的措施是（写出1种）。（4）若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是。（5）已知：Na2CO310H2O(s)=Na2CO3(s)+10H2O(g) H1=+532.36 kJmol-1 Na2CO310H2O(s)=Na2CO3H2O(s)+9H2O(g) H1=+473.63 kJmol-1写出Na2CO3H2O脱水反应的热化学方程式 。8.（江苏卷17）（10分）工业上制备BaCl2的工艺流程图如下：某研究小组在实验室用重晶石（主要成分BaSO4）对工业过程进行模拟实验。查表得BaSO4(s) + 4C(s)4CO(g) + BaS(s) H1 = 571.2 kJmol-1 BaSO4(s) + 2C(s)2CO2(g) + BaS(s) H2= 226.2 kJmol-1 气体用过量NaOH溶液吸收,得到硫化钠。Na2S水解的离子方程式为 。向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr，当两种沉淀共存时，= 。 Ksp(AgBr)=5.410-13，Ksp(AgCl)=2.010-10反应C(s) + CO2(g)2CO(g)的H2= kJmol-1。实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是 ， 。9.（北京卷28）.(14分)由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成的混合粉末，取样品进行下列实验（部分产物略去） (1)取少量溶液X，加入过量的NaOH溶液，有沉淀生成。取上层清液，通入CO2，无明显变化，说明样品中不含有的物质是（填写化学式）_。(2)Z为一种或两种气体：若Z只为一种气体，试剂a为饱和NaHCO3溶液，则反应I中能同时生成两种气体的化学方程式是_。若Z为两种气体的混合物，试剂a为适量水，则Z中两种气体的化学式是_。(3)向Y中通入过量氯气，并不断搅拌，充分反应后，溶液中的阳离子是（填写离子符号）_。(4)取Y中的溶液，调pH约为7，加入淀粉KI溶液和H2O2，溶液呈蓝色并有红褐色沉淀生成。当消耗2 mol I-时，共转移3 mol电子，该反应的离子方程式是_。(5)另取原样品，加入足量稀硫酸充分反应。若溶液中一定不会产生Y中的红色固体，则原样品中所有可能存在的物质组合是（各组合中的物质用化学式表示）_。【参考答案】1（16分）（1）取少量滤液于试管中，滴加适量H2O2溶液，振荡，滴加几滴KSCN溶液，若无明显现象，说明Fe2+已除尽。（4分）（2）4.01020molL1 （3分）（3）抑制Al3+水解（2分）（4）减少可溶性杂质的析出及Al3+水解（3分）（5） （4分）4（10分）（1）还原剂(2分) （2）Fe(OH)3(2分)（3）3Pd+12HCl+2HNO3=3H2PdCl4+2NO+4H2O(2分)（4）除去活性炭及有机物(2分)；脱氨将Pd(NH3)2Cl2转变为PdCl2 (2分)。5（12分）（1）除去原料气中的氧气（1分）；除去生成的水蒸气（1分）。（2）这是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化熔合成团，阻碍与N2的接触（2分）；将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去（若答将整个体系中空气排尽也可得分）（2分）。（3）硝酸（2分）（4）洗涤后的滤出液呈中性（2分）（5）9Si+4NaN33Si3N4 +4Na（2分）6.（1）c e b（2）a b（3）蒸发 过滤（4）产生等量胆矾途径消耗硫酸少 途径不会产生污染大气的气体（5）a7.解析：(1) 滤渣的主要成分为Mg(OH)2、Fe（OH）3、CaCO3。(2) “趁热过滤”的原因是使析出的晶体为Na2CO3H2O，防止因温度过低而析出Na2CO310H20晶体，令后续的加热脱水耗时长。(3) 若在实验室进行“趁热过滤”，可采取的措施是用已预热的布氏漏斗趁热抽滤。(4) 若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是问题：溶解时有大量沉淀生成，使Na2CO3损耗且产物Na2CO3混有杂质；原因：“母液”中，含有的离子有Ca2+，Na+，Cl-，SO42-，OH-，CO32-，当多次循环后，使用离子浓度不断增大，溶解时会生成CaSO4，Ca（OH）2，CaCO3等沉淀。(5) 写出Na2CO3H2O脱水反应的热化学方程式Na2CO3H2O（S）= Na2CO3（s） + H2O（g）&8710;H= +58.73kJ/mol解释与思路：(1) 因工业碳酸钠中含有Mg2+，Fe3+，Ca2+，所以“除杂”中加入过量的NaOH溶液，可生成Mg(OH)2、Fe（OH）3、Ca（OH）2沉淀。(2) 观察坐标图，温度减少至313K时发生突变，溶解度迅速减少，弱不趁热过滤将析出晶体。(3) 思路方向：1.减少过滤的时间 2.保持过滤时的温度。(4) 思路：分析“母液”中存在的离子，若参与循环，将使离子浓度增大，对工业生产中哪个环节有所影响。(5) 通过观察两个热化学方程式，可将两式相减，得到Na2CO3H2O（s）= Na2CO3（s)+ H2O（g）。8.解析：S2- + H2OHS- +OH- HS- + H2OH2S +OH-（可不写） 2.710-3 172.5使BaSO4得到充分的还原（或提高BaS的产量） 为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温9.（1）Al （2） C+2H2SO4(浓)CO2+2SO2+2H2O NO CO2 （3）Cu2+ Fe3+ H+ （4）2Fe2+3H2O2+4I-=2Fe(OH)3+2I2（5）CuO、C; CuO、C、Fe2O3