2014工艺流程教师版

1、2014化学工艺流程【命题趋势】1. 近5年江苏高考化学试卷对于元素化合物综合题的考点分析:年份试题背景考点分析2008 年以一系列有实际用 途的反应编制的框 图2个化学方程式2个离子方程式，综合了一个有机 结构(核磁共振氢谱)的问题。2009 年以氯化钾和钛白厂 的副产品硫酸亚铁 为原料生产硫酸 钾、过二硫酸钾和 氧化铁红颜料(1) 除去FeSQ溶液中的Fe3+的试剂(2) 控制反应温度低于 35 C的目的(防止 NH4HCO3分解，或减少 Fe2+的水解)。(3) 反应中加一定量的醇类溶剂的目的(降低 K2SO4的溶解度，有利于 K2SO4析出)(4) 电极反应式2010 年某主要生产Ba

2、Cb、BaCQ BaSQ的化工 厂利用钡泥制取Ba(NQ)2。(1) 与化学方程式(2) 控制反应温度不超过 70 C,且不使用浓 硝酸的原因(防止反应速度过快；浓 HNO易挥发、 易分解)。(3) 中和过程试剂的选择，中和中参与反应的 离子。(4) 洗涤的目的(减少废渣中可溶钡盐对环境 的污染)。2011 年以硫铁矿(主要成 分为Fe$)为原料 制备氯化铁晶体(FeC3 6H2Q)(1) 平衡常数表达式(2) 过量的SQ与NaOH溶液反应的化学方程 式(3) 酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量的目的(提高铁元素的浸出率，抑制Fe3+水解)。(4) 通氯气氧化时，发生的主要反应的离子方 程式，尾

3、气中污染成分。2012 年利用石灰乳和硝酸 工业的尾气(含 NO、NQ)反应，既能净化 尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO3)2(1) 平衡常数表达式(2) 气液逆流接触吸收的目的 (使尾气中NO、 NO2被充分吸收)。滤渣成分(Ca(OHb)(3) 控制NO和NO2物质的量之比接近 1 : 1 的目的。(4) Ca(NO2)2在酸性条件下反应的离子方程 式。2. 考查特点分析从江苏5年特别是近3年的考题可以发现如下特点：(1) 以有实际应用的工艺流程为命题素材。所选的素材一般与环境保护、资源利用等 相关，以宣传化学对社会发展的积极的正面作用。(2) 结合工艺流程考查对化学反应方程式或离子方程

4、式的书写。学生只有对工艺流程 看懂了，才能书写方程式。(3) 结合反应原理的内容进行考查，以强调理论对元素化合物知识的指导作用。如平 衡常数表达式，从反应速率、化学平衡、水解平衡等角度来理解条件控制的目的。【典型错误】以2012年江苏卷第16题为例分析如下：(1) 化学符号表示错误或不规范 ，如NO?的浓度应表示为c(NO2)，有些学生错误表示为 CNO2，在写Ca(NQ)2在酸性溶液中发生分解反应离子方程式时，出现未配平、Ca(NQ)2没有 拆成离子形式等错误。(2) 语言表述不清楚，指向不明，答非所问。如题中要求回答“气-液逆流接触吸收的目的”这一问题时，有学生答成“净化作用”、“排除空气

5、”、“加快反应速率”等，而没有从“气-液逆流接触”这一吸收方式对尾气吸收效果的影响方面进行分析。(3) 分析问题不全面。如题中关于滤渣的成分的问题，不少学生答成Ca(NQ)2或CaOo 滤渣应为不溶于水的物质，因此滤渣为Ca(NQ)2显然不可能；另滤渣是从水溶液中分离出来 的，CaO必于水反应生成 Ca(OHb,故滤渣不能为 CaO。再如“若n(NO) : n(NO0v 1 : 1，则会导致。”的解答，有学生答成“ NO2有剩余”、“得不到Ca(NO2)2产物等”。事实上，NO与NO2按物质的量之比接近 1: 1与Ca(OH)2 反应就能生成 Ca(NQ)2,过量的 NO2必与水反应生成 HN

6、O3, HNO3与Ca(OH),反应生成 Ca(NQ)2,故“ NO?有剩余”、“得不到Ca(NQ)2产物等”都是不正确的。【思路方法】课程标准和考试说明对这一部分的要求是“以海水、金属矿物等自然自然资源的综合利用为例，了解化学方法在实现物质间转化中的作用。认识化学在自然资源综合利用方面的重要价值”。近几年，江苏高考化学试卷中对元素化合物知识和化学反应原理的理解和掌握情 况考查的试题多以工艺流程图为呈现方式，它取代了传统的框图题考查元素化合物转化的形式，更贴近生产生活和科学研究实际，能节省大量文字去说明反应和操作步骤，清晰地表示出生产过程的相关步骤及其反应物的来源和生成物的去向，有利于学生迅速

7、有效地掌握试题的相关信息，从而顺利地作答。复习时应特别注意以下两点：(1) 以化学反应原理为指导，理解掌握元素化合物的性质及应用。考试说明要求“了解元素(主族和零族)原子结构、在周期表中的位置，性质及其它们 之间的关系；认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。”元素化合物知识的考察都离不开对反应原理的考查，如2011年高考化学第16题硫铁矿焙烧后的固体在“酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是”，就是在考查对反应速率的影响因素和对溶液中盐的水解原理的理解和应用。因此，进行元素化合物知识的复习时，必须与化学基本理论相结合。(2) 明确工艺流程图的特点，掌握分析

8、问题的方法。解决这类问题需要进行如下分析： 了解该工艺的总体目的是什么。如2012年江苏高考第16题所述工艺的目的是 “利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO3)2。” 分析每个步骤是由几个步骤组成，每个步骤的作用是什么。如2012年江苏高考第16题所述工艺：第一步，吸收(用石灰乳吸收硝酸工业的尾气得到亚硝酸钙，使尾气能达标排放);第二步，过滤(将生成的亚硝酸钙溶液与不容于水的滤渣分离)；第三步及以后步骤是将亚硝酸钙从溶液中分离出来，获得无水亚硝酸钙。 分析每个步骤的反应条件控制。如2012年江苏高考第16题所述工艺中“采用气液逆流接触吸收

9、”、“控制NO和NO2物质的量之比接近1 : 1 ”和“生产中溶液需保持弱碱性”。 分析试题所作答要求并准确作答。试题的设问通常围绕条件控制的原因、物质成分、 步骤目的、实际操作等方面。答题时，必须根据所学知识，科学运用化学语言准确地进行表 述。【真题再现】16.(12分)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新 的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCQ含少量FeCO)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:稀硫議H2O2 NHrHzO木接|11F菱樣矿一战落过濾氧化调 pH4 过滤! 4锻烧MgOTr滤渣I滤潰2气休(1) MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为 (2)

10、加入H2C2氧化时，发生反应的化学方程式为 (3) 滤渣2的成分是(4) 煅烧过程存在以下反应：2MgSC 血 2MgCF 2SQ f + CQTMgSC C MgQF SQ f + COfMgSCH 3C MgQF Sf + 3CQf利用右图装置对煅烧产生的气体进行分步 吸收或收集。 D中收集的气体可以是 B中盛放的溶液可以是a.NaOH 溶液 b.Na(填化学式)。(填字母)。4溶液2CO溶液c. 稀硝酸 d.K MnOA中得到的淡黄色固体与热的 NaOH溶液反应，产物中元素最高价态为+4，写出该反应的离子方程式： 。【参考答案】16.(12 分)(1) MgCQ + 2H = Mg +

11、COf+ H2O(2) 2FeSO4+ H2Q+ H2SQ= Fe2(SO4)3+ 2HzOFe(OH) 3 CO d 3S+ 6OHT=2S2+ SO2+ 3fO【解析】本题是元素化合物知识与生产工艺相结合的试题，意在引导中学化学教学关注化学学科的应用性和实践性。本题考查学生在“工艺流程阅读分析，离子反应议程式和氧化还原 反应方程式的书写”等方面对元素化合物性质及其转化关系及基本实验的理解和应用程度， 考查学生对新信息的处理能力。酸溶后，加入HQ氧化时，使FeSQ转化Fa(SO4)3这样在pH左右除尽铁。对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集中注意“分步”两字，A中冷凝硫，B中除去SO, C中除

12、去CO, D中收集CQ1. (2008年江苏卷，16)根据下列框图回答问题(答题时，方程式中的M、E用所对应的元素符号表示)：写出M溶于稀H2SQ和H2Q2混合液的化学方程式：某同学取X的溶液，酸化后加入KI、淀粉溶液，变为蓝色。写出与上述变化过程相关的离子方程式： 、 写出CI2将Z氧化为2EQ的化学方程式：由E制备的E（C5H5）2的结构如右图，其中氢原子的化学环境完全相同。但早期人们却错误地认为它的结构为:。核磁共振法能够区分这两种结构。在核磁共振氢谱中，正确的结构有 种峰,错误的结构有 种峰。【参考答案】 Cu+ H2O2+ H2SQ= CuSQ+ 2H2O 4Fe2+ O2 + 4H

13、+= 4Fe3+ + 2出02Fe'+ 2I= 2Fe2 + + I2 10KOH+ 3CI2 + 2Fe(OH)3= 2K>FeO4+ 6KC+ 8出02. （2009年江苏卷，16）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 .硫酸钾和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：M H?SO*r一 (NHiJ jSjOi fSf#5即fNHXI將浪FeCOX*)*一 FcD(町反应I前需在 FeSQ溶液中加入（填字母），以除去溶液中的 Fe3 +。A.锌粉B.铁屑C. KI溶液 D. H2反应I需控制反应温度低于35 C，其目的是 。工业生产上常在反应川的过

14、程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是。反应W常被用于电解生产 （NH4）2&08 （过二硫酸铵）。电解时均用惰性电极，阳极发生 的电极反应可表示为。【参考答案】B防止NH4HCQ分解（或减少Fe2+的水解）降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4析出 2SO42一 2e=$O823. （2010年江苏卷，16）钡盐行业生产中 排出大量的钡泥主要含有HNOBaCO BaSiOsBaSO Ba（FeO2）2等。某主要生产 BaCh、BaCO、BaSO的化工厂利用钡泥制取 Ba（NQ）2,其 部分工艺流程如下：HjO.稀 HNO,Ba(NO)?溶液 HjO（1）酸溶后溶液中pH= 1 , Ba

15、（FeQ）2与HNO的反应化学方程式为(3) 该厂结合本厂实际，选用的 X为 (填化学式)；中和I使溶液中(填离子符号)的浓度减少(中和I引起的溶液体积变化可忽略)。(4) 上述流程中洗涤的目的是 。【参考答案】(1) Ba(FeQ)2+ 8HNO = 8 Ba(NO 3) 2+ 2Fe(NQ)3+ 4fO(2) 防止反应速度过快浓HNO易挥发、易分解(3) BaCOFe+> H+(4) 减少废渣中可溶钡盐对环境的污染(凡合理答案均可)4. (2011年江苏卷，16)以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCI? 6H2O) 的工艺流程如下：空气 孔盐粮氮气*FcC13

16、6Hz0晶休粗品)硝酸工业的尾气石灰乳无水 CafNOsh气体排放(1)一定条件下，NO与NO2存在下列反应:式为K= 滤瀆NO(g) + NO 2(g) 一- N2O3(g)，其平衡常数表达so2滤渣回答下列问题：(1 )在一定条件下，SO2转化为SO3的反应为2SO2+ O2一 2SO3,该反应的平衡常数表达 式为 K = ;过量的SO2与NaOH 溶液反应的化学方程式为。(2) 酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是 、。(3) 通氯气氧化时， 发生的主要反应的离子方程式为 ;该 过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为(2) 上述工艺中采用气液逆流接触吸收 (尾气从吸收

17、塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋),其目的是;滤渣可循环利用， 滤渣的主要成分是(填化学式)。该工艺需控制 NO和NO2物质的量之比接近 1 : 1。若n(NO) : n(NO2) > 1: 1,则会导致;若 n (NO) : n (NO2) v 1 : 1,则会导致。(4) 生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO,其反应的离子方程式。【参考答案】(1) k= c(N2O3)/c(NO) c(NO2)使尾气中 NO、NO2被充分吸收Ca(OH)2放气体中NO含量升高产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高(4) 3NO2+ 2H + = N

18、O3+ 2NOt + H?O【拓展练习】2+2+3+2 1. (2012南京市三模 16)以粗盐(主要成分为NaCl，含少量Ca、Mg 、Fe、SO4等)为原料制备亚氯酸钠 (NaCIO2)的工艺流程如下(试剂A为依次加入过量的 BaCbNaOH、Na2CO3 溶液)：试剂A 盐酸水硫酸、二氧化硫 30%H2O2、烧碱粗盐精制中和电解 *氯酸钠亠|二氧化氯发生吸收塔 蒸发结晶 亚氯酸钠11T滤渣BH2残液CO2回答下列问题:(1) “精制”过程中，加入过量的Na2CO3的作用是。(2 )电解时发生主要反应的离子方程式为 ;该过程中有少量有毒气体单质产生，可用碱液吸收，该气体为(填化学式)。(3

19、) 二氧化氯发生器中发生的化学反应，其氧化剂和还原剂的物质的量之比为_。(4) 吸收塔中发生反应的化学方程式为;二氧化氯气体和 H2O2需稍过量,其目的是 。2. ( 2012苏北四市10月统测 16) (12分)硫酸铜在工农业生产中有广泛应用。用某种氧化铜矿制备硫酸铜的新工艺流程如下:29.4 g/L 硫酸氧化铜铜萃取剂400 g/L硫酸浸岀渣萃余液(1)浸出时所用硫酸的质量浓度(单位体积的溶液所含溶质的质量)为 29.4g/L,其物质的量浓 度是 ，浸出过程中反应的化学方程式 是 。S24 CuSO45H20(晶体粗品)I : 4 I : 5 拒比(0/A)血姑比则啤叩貂8684I进囲矗凋

20、辰(2) 萃取 相比”是表示萃取效果的参数之一，指的是有机相(0)与水相(A)的体积比。采用一定浓度的铜萃取剂萃取硫酸浸出液中的铜离子，测得当萃取时间为120s时，相比”(0/A对铜萃取率的影响如图9所示。在实际操作中，采用相比为1:3的理由是_。(3) 已知铜萃取剂可用 HR(O)表示，萃取过程可表示为：Cu2+2HR(o)=CuR2(o)+2H +。反萃时加入400g/L硫酸的理由是 。(4) 从富铜液中获得较多CUSO4 5H2O晶体的实验操作依次为(填操作名称)9、 过滤、干燥。(5) 游泳场馆常用硫酸铜作杀菌剂，这是利用CuSC4的 性质。3. ( 2012镇江期末调研 16)用金属

21、钴板(含少量Fe、Ni)制备应用广泛的氯化钴的工艺流程如下：钻板 盐酸硝酸氨水调pH=x盐酸调pH=4双氧水纯碱 盐酸注：钻与盐酸反应极慢，需加入催化剂硝酸才可能进行实际生产。化学式沉淀完全时的pH钻镍性质Co(OH)29.4Co + 2HCI = CoCI 2+ 出匸Co2+ 2NH3 出0 = Co(OH)2J+ 2NH42+ +Co + 2H2OCo(OH )2 + 2HNi + 2HCl = NiCl 2+ 出 fNi “除镍”步骤中，NH3 出0用量对 反应收率的影响见右表：从表中可知x =。时，除镍效果最好。 “除镍”步骤必须控制在一定的时间内完成，否则沉淀中将有部分 Co(OH)

22、2转化为 + 6NH3 出0 = Ni(NH3)6】2 + 6出0Fe(OH)29.6Fe (OH)33.7有关钻、镍和铁化合物的性质见下表:加 NH3 Hq 调 pH收率/%Ni2+含量/%998.10.089.5980.051097.60.00510.3940.005Co(OH)3,此反应的化学方程式为 。(3) “除铁”步骤中加入双氧水发生反应的离子方程式是 。(4) “除铁”步骤中加入的纯碱作用是 。(5) 在“调 pH”步骤中，加盐酸的作用是 。(6) 已知 25C时，KsdFe(OH)3 = 4.0X 1038,则该温度下反应 FeT + 3H2O = Fe(OH)3+ 3H+的平

23、衡常数为。4. ( 2012南京市二模 16) (12分)以电石渣主要成分是 Ca(OH)2，含SiO?、Al 2O3以及其 它少量杂质为原料生产氯酸钾联产碳酸钙的流程如下：水氯气活性炭1氯化钾溶解氯化过滤复分解电石渣-NH3 CO2滤渣回答下列问题:过滤碳化过滤氯酸钾副产品A碳酸钙(1) 电石渣溶于水形成电石渣浆时发生的主要反应的化学方程式为、_(2 )氯化过程的温度控制在 7580 C,该过程发生主要反应的化学方程式为(3 )该流程中加入活性炭的作用是;(4) 该流程中碳化反应的离子方程式为;(5) 副产品A的化学式为 q5. ( 2012苏中三市一模 16) (12分)碱式硫酸铁Fe(O

24、H)SQ是一种用于污水处理的新型高 效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。工业上利用废铁屑(含少量氧化铝稀硫酸滤渣碱式硫酸铁H2SO4 NaNO2氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如下: 过量废铁屑 NaHCOs已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3开始沉淀2.37.53.4完全沉淀3.29.74.4回答下列问题：加入少量 NaHCQ的目的是调节 pH，使溶液中的沉淀，该工艺中“搅拌”的作用是 q在实际生产中，反应n常同时通入 O2以减少NaNO2的用量，O2与NaNQ在反应中均 作 。若参与反应的 O2有11.2L (标

25、准状况)，则相当于节约 NaNQ的物质的量为 Q碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OHf+离子，可部分水解生成Fe2(OH)42+聚合离子。该水解反应的离子方程式为 Q在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有 Fe2 NO3一。为检验所得产品中是否含有Fe2+,应使用的试剂A.氯水B. KSCN溶液C. NaOH溶液D.酸性KMnO4溶液6. （2012 南京期初 16） （12 分）以 AI（OH） 3、H2SO4、工业（NH4）2SO4（含 FeSO4）为原料制备透明氧化铝陶瓷的工艺流程如下:工业(NH4)2SO4透明氧化铝陶瓷H2SO4AI

26、(OH) 3 酸溶 一 合成 NH4AI(SO4)2 -12H2O加热一一-:IBW胸IE址 II 浜陛回答下列问题:（1）氧化步骤中发生的主要反应的离子方程式为。在（NH4）2SO4 溶液中，存在 NH4+ + H2O NH3 H2O+H+,该反 应的平衡常数表达式为 K= Q（2） NH 4AI（SO 4）2溶液与过量NaOH溶液混合加热，反应的-X化学方程式为。1111一 2004 00600£001000（3）固体NH4AI（SO4）2 12H2O在加热时，固体残留率随温度的变化如图9所示。633C时剩余固体的成分化学式为 q（4） 综上分析，流程图中M的主要成分的化学式为,

27、 M可用一种物质吸收以实现循环利用，该物质的名称是 Q【参考答案】1. （ 12 分）（1）除去Ca2+和过量的Ba2+ （2分）_电解_（2）Cl_ + 3H2O = CIO3_ + 3出匸（2 分）CI2 （2 分）（3）2 ： 1（ 2 分）（4）2CIO2+ H2O2 + 2NaOH = 2NaCIO2图细2。+ O2 （2 分）使NaOH完全反应（1分），便于产物提纯（1分）2. （12 分）_ 1（1） 0.3 mol L （2 分）CuO+H2SOt=CuSQ+H2O（2 分）（2） 铜离子的萃取率已经达到95%以上，相比太小，萃取效果差；相比太大，萃取效果虽然提高，但萃取剂的用量多（或其它合理答