学案12专题十五工艺流程

1、学案12专题十五工艺流程【考纲要求】对以下工业生产仔细分析并理解记忆,从矿物到根底材料必须从原理、原料、工艺流程、产品、平安及环境保护等方面, 更要关注工业生产中对经济性、环保性等许多细节方面的更高要求。1专题2 从海水中获得的化学物质：溴、碘、镁2、专题33、专题4 硫、氮和可持续开展4、侯氏制碱5、氯碱工业6、从铝土矿制备铝7、工业生产硫酸、硝酸、合成氨8石油和煤的炼制和加工【重点难点】掌握工艺流程题的解题方法和技巧【根底知识】1. 课本上的重要物质制备的流程图(1) 侯氏制碱工艺(2)工业合成硝酸(3) 工业生成硫酸O,Ch(4) 从海带中提取碘的流程燃烧(5) 从海水中提镁(6) 从铝

2、土矿提取铝过址匚62. 化工生产选择适宜条件的原那么化工生产选择适宜条件的目的是尽可能加快反响速率和提高反响进行的程度，依据外界条件对化学反响速 率和化学平衡影响的规律确定，其原那么是：(1) 对任一可逆反响，增大反响物浓度，能提高反响速率和转化率。故生产中常使廉价易得的原料适当过量，以提高另一原料的利用率，如氮气与氢气的配比为1.07 : 3。(2) 对气体分子数减少的反响，增大总压使平衡向增大生成物的的方向移动。但压强太大，动力消耗，设备 要求、本钱增高，故必须综合考虑。(3) 对放热反响，升温，提高反响速率，但转化率降低，假设温度太低，反响速率又太慢，故需使用适当的催 化剂。对吸热反响，

3、升温，加快反响速率，又能提高转化率，但要防止反响物或生成物的过热分解。(4) 使用催化剂可大大提高反响速率且不影响化学平衡，但使用时必须注意其活性温度范围，且防止催化剂“中毒，延长使用寿命。合成氨适宜条件：500 C、铁触媒、2 X 1075 X 107、循环操作。3绿色化学中学化学中涉及到的化工生产知识渗透绿色化学的观点，具体表达在如下几个方面：(1) 节省资源，提高原料转化率和利用率。例如在合成氨工业，硝酸工业，接触法制硫酸，联合制碱法等工 艺流程中采取了循环操作，表达了绿色化学中节省能源的根本原理。(2) 化工生产中均介绍了尾气回收方法和处理装置以防止或减少环境污染。例如：氨氧化法制硝酸

4、、接触法 制硫酸、炼钢、炼铁等均介绍了尾气处理或尾气吸收装置。(3) 现行教材中涉及的化工生产表达了绿色化学内涵一一设计新的化学反响条件，降低对人类健康和 环境的危害，减少废弃物的产生和排放。例如教材中介绍了无氰电镀，由乙炔制乙醛工业生产中使用非汞 催化剂的原因。【考点突破】例1 . 2021江苏卷(12分)烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含AI2O3、Si02等)制备碱式硫酸铝Al 2(SO4)x(OH) 6- 2x溶液，并用于烟气脱硫研究。EtSO# 罂潦末念 SOiS 气1L丄粉煤灰一*>>过渕n>>1t7建洛T龍皤S(1) 酸浸时反响的化学

5、方程式为 ；滤渣I的主要成分为 (填化学式)。加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使AD(SO4)3转化为Al 2(SO4)x(OH)6-2x。滤渣n的主要成分为 (填化学式)；假设溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是(用离子方程式表示 )。(3)上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量，其主要原因是;与吸收SO2前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将(填 增 大减小或不变。例 1 答案：(1)Al 2O3 + 3H2SO4=Al2(SO4)3+ 3H2O SiO2CaSO4 3CaCO3 + 2Al3+ 3SO2_ + 3

6、H2O=2AI(OH) 3 + 3CaSO4+ 3CO2 f溶液中的局部 so3一被氧化成so4一减小解析粉煤灰中的Al 2O3能与H2SO4反响生成Al2SO43,而SiO2不能与H2SO4反响，因而滤渣I 为SiO2。滤液为Al 2SO43,与CaCO3反响生成微溶物 CaSOq，因而滤渣n为 CaSOq。溶液中存在 Al3+ + 3出0AlOUj3+ 3H* , CaCO3+ 2H J= Ca2+ + 出0 + CO2 T,溶液的 pH 偏高，碱性增强，会促进 Al3+水解，铝元素容易转化为 AlOH 3沉淀而导致溶液中铝元素含量降低。3 + 4价S具有较强复原性，溶液中的SO3容易被氧

7、化为SO2。SO2在水中溶解度较大且 SO2溶于水生成H2SO3,且加热时局部 H2SO3会被氧化为酸性更强的 H2SO4，因而比吸收 SO2前酸性增强，pH减小。例2. 2021山东卷化学一化学与技术工业上用重铬酸钠Na2Cr2O7给晶后的母液含少量杂质Fe3+生产重铬酸钾K2Cr2O7。工艺流程及相关物质溶解度曲线如下图:Na.Cr母液KC1(»)K,CraO反响器毋灌口圖体A冷却母液nr结晶<-浓编。通过由Na2Cr2O7生产K262O7的化学方程式为 冷却结晶析出大量 K2Cr2O2的原因是向Na2Cr2O7母液中加碱液调 pH的目的是3固体A主要为填化学式。固体B主要

8、为填化学式。4用热水洗涤固体 a，回收的洗涤液转移到母液 填I n或如中，既能提高产率又可使能耗最低。例2答案：1Na2Cr2O7 + 2KCI=K 262O7+ 2NaCl低温下K262O7溶解度远小于其他组分，随温度的降低，K2Cr2O7溶解度明显减小合理即可除去Fe3+(3)NaClK2Cr2O7n解析利用流程图知向母液I(溶质为Na2Cr2O7)中参加 KCI(s)固体后得到 K262O7,由此可知由Na2Cr2O7生成K262O7的反响的方程式为Na2C2O7+ 2KCI=K 262O7+ 2NaCI;再结合溶解度曲线图可知该反响发生的原因是 K2Cr2O7的溶解度受温度影响变化大，

9、并且低温时溶解度远比其他组分小，将反响后的热溶液降温可使 K2Cr2O7结晶析出。(2)pH = 4时，Fe3+可完全转化为 Fe(OH)3沉淀，通过过滤可进行固 液别离，因此向Na2Cr2O7母液中加碱调节pH = 4的目的是除去Fe3+。(3)利用中反响方程式和溶解度曲 线知，母液n中主要含有 NaCI和少量K262O7,再结合K262O7在高温时溶解度大可知将母液n蒸发浓缩 得到固体 A应是析出NaCI固体，母液川为高温下不饱和的K2Cr2O7溶液，再冷却结晶得到固体 B应是K2Cr2O7 °洗涤固体A(NaCI)的洗涤液中含有 K2CHO7，因此将回收液转移到母液n中可提高K

10、2CHO7的产率，同时降低能耗。例3.(12分)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁复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MgCO含少量FeCO)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：木接稀硫战HOMHs菱镁矿MgO气休滤渣2滤渣IOO吸收或收集。 (填化学式)。(1) MgCQ与稀硫酸反响的离子方程式为 (2) 参加fQ氧化时，发生反响的化学方程式为(3) 滤渣2的成分是(4) 煅烧过程存在以下反响：2MgSO+ 輕2MgOF 2SQf+ COfMgSO+ C MgOF SO f + COTMgSO+ 3C MgO ST + 3COT 利用右图装置对煅烧产生的气体进行

11、分步 D 中收集的气体可以 B中盛放的溶液可以是 ( 填字母)。a.NaOH溶液 b.Na2CO溶液c. 稀硝酸d.K MnO 4溶液4,写出该反响的离子方程 A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反响，产物中元素最高价态为+式：。例3【参考答案】(1) MgCO3 + 2H = Mg + CQT+ H2O(2) 2FeSO4 + H2O+ H2SQ= Fe2(SO4)3+ 2HzO(3) Fe(OH) 3 CO d 3S+ 6OH 呈 2S2+ SQ2+ 3H2O【解析】此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。此题考查学生在“工艺流程阅

12、读分析，离子反响议程式和氧化复原反响方程式的书写等方面 对元素化合物性质及其转化关系及根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， 参加H2O2氧化时，使 FeSQ转化Fe2(SQ)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中除去CQ, D中收集CO【根底训练】1. 设计了四种制备气体的方案：加热稀硫酸和乙醇制备乙烯；实验室加热氢氧化钠和氯化铵制备氨气；用稀硫酸和大理石制备二氧化碳；用稀硝酸和锌粒制备氢气。不宜采用的 方案有A. B. C. D.2. 2021 南京考前复习资料以下物质的制备与工业生产相符的是 N

13、H- NOHNOMhOefJII热石廣乳、“ t t t 浓盐酸Cl2漂白粉 MgC2aq沁;无水 MgC2 Mg 饱和 NaCIaq ' " " NaHCO，NaCO 铝土矿亠玉NaAIO溶液亠 AIOH3 AI2Q "IA. B. C. D.3. 2021 扬州中学质量检测以下有关工业生产的表达正确的选项是、厶亠熾烧水一，悔水ita軽"A.海水提镁:海滩贝冗-石灰水-'1晶体 镁热空碱腹B.海水提溴:海水浓缩' -溴蒸气；b b液溴甥腾炉C.工业制硫酸：黄铁矿尾气处理D.工业合成氨:4.海水是珍贵的自然资源。利用海水可以得到一

14、系列产品，也可以进行废气处理。1利用氯碱工业产品来处理含SO2的烟气的流程如图 K32-3所示：烟tT 吸牛装軽T ml :业 H 合成堆匸二S01回收图 K32-3 吸收装置中发生反响的离子方程式是 。 上述流程中循环利用的物质是 。(2) 利用海水脱硫可以有效地解决煤燃烧过程中排放的S02造成的一系列环境问题。其工艺流程如图K32-4所示：天柠鲜水 氧气天氛梅水吉離册tT陛呢塔H 莖优 I反响稲释卜排成V图 K32-4天然海水吸收含硫的烟气后，需要用氧气进行氧化处理，其反响的化学方程式是 ?氧化后的海水需要参加氢氧化钠，与之混合后才能排放。该操作的主要目的是(3)从海水中提纯粗盐后的母液中

15、含有属镁。K十、Na +和Mg2+等阳离子。对母液进行一系列的加工可制得金从离子反响的角度思考在母液中参加石灰乳所起的作用是 要利用 MgCl2 6H2O制得无水氯化镁，应采取的措施是 电解熔融的无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境中冷却后即为固体镁。以下物质中可以用作镁蒸气的冷却剂的是(填字母)。A . Ar B. CO2C .空气 D. O2E.水蒸气4. (1)S02+ OH =HSO3NaCl(2) 2H 2SO3+ O2=2H2SO4使氢氧化钠与硫酸发生中和反响沉淀Mg"或制取Mg(OH) 2在HCI气流中脱水，抑制 MgCI 2的水解 A【能力提升】1. (12分)纳米Zn

16、S具有独特的光电效应，在电学、磁学、光学等领域应用广泛。以工业废渣锌灰(主要成分为Zn、ZnO,还含有Fe2O3、FeO、CuO等杂质)为原料制备纳米ZnS的工业流程如下：稀盹 ZriOZnH2S t锌茯 *调节pH極園 过滤 欄节胡曲淀纳氷EnShIIHO滤渣1滤渣2请答复以下问题。(1) 酸浸时FeO与稀HNO3反响的离子方程式 。(2) 将酸浸的尾气循环利用，参加的 X气体可以是 。(3) 流程中参加 ZnO调pH的目的是 。(4) 滤渣2中的成分是。(5) ZnS的溶度积Ksp= 1.6X 10一24，溶液中Zn2+浓度为O.OImol L-1，那么溶液中S2浓度大于 mol L 一实

17、际投料时，n ( Fe3 +)/ n ( Fe2 + )略小于理论反响的比值，这是因为局部Fe2 +会直接生成FQO4粒子，该反响的离子方程式为。(3) 共沉时需不断地强烈搅拌，一是使反响充分进行，另一原因是。(4) 固液别离后，用去离子水反复洗涤Fe3O4粒子。洗涤是否干净的实验操作是：。(5) 检验FesO4中不同价态的铁元素。选用的试剂是(填字母代号)。a.浓盐酸b.稀硫酸c硫氰化钾溶液d.高锰酸钾溶液e溴水2. 【参考答案】 Fe2 + + 2Fe3 + + 8OH = Fe3O4 + 4H2O (2分),才生成ZnS沉淀。(6) 试设计简单实验方案，判断所得ZnS样品颗粒是否为纳米级

18、 c+3+1. 【参考答案】(1) 3FeO+10H +NO3 =3Fe +NO+5H 2O(2 分)(2)空气(或。2)(2分)(3)除去溶液中的Fe3+(2分)(4) Cu、Zn(2分)(5) 1.6X 1022(2分)(6)取少量样品和水混合形成分散系，让一束光照射，假设出现一条光亮的通路， 那么是纳米级，否那么不是。(2分)2. (12分)共沉淀法制备磁性纳米 Fe3O4微粒的工艺流程如下:NaOH溶液FeCl3 6H2OFeSO4 7H2O(1)(2)假设共沉一水基Fe3O4粒子1固液别离、低温枯燥尸纳米Fe3O4粒子共沉"制备Fe3O4粒子的离子方程式为。3 +2 +n

19、( Fe ) / n ( Fe )对Fe3O4粒子制备有较大的影响。Fe3 4 5 +过量，过量的Fe3 +会生成副产物FeO(OH)。生成副产物FeO(OH)的离子方程式为 。煅1溶解碳酸1过操作操作碳酸冷烧过滤*化I滤I-n化n却N矿石 石灰石 煤滤液WpH=8X霞石泥灼烧Na2CO3X固体Mt水过滤10 c溶解过滤工序产生的滤液中含钠、钾和铝的可溶性盐类,质的溶解度见图，根据题意答复以下问题：1 固体M的化学式是 ，X物质是2实验室进行煅烧操作时盛放固体物质的实验仪器是，滤液W中主要含有的离子有3碳酸化I中发生主要反响的离子方程式是4 操作I是 填写名称，操作n是 选填编号。a.趁热过滤

20、b .冷却过滤c.蒸馏5碳酸化n调整 pH=8的目的是 ,品K2CO3中最可能含有的杂质是 写化学式。3.【参考答案】1 Al 2O3CO 2 2 分2 坩埚Na+、K+、HCO3- 2分32AIO 2- + CO 2 + 3H 2O = 2AIOH 3 J + CQ2-产物写成HCO3不给分2分4 蒸发a 2分5 碳酸根转化为碳酸氢根离子，利于KHCO3结晶析出140ICO:莹81石二啊睡牌OK2CO3钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中。局部物 ； - - I- -f- - "； - -il- _ - i- - - ；-：yNa2CO3 2分4. 12分高锰酸钾是中学常用的试剂。工业上用软锰矿制备高锰酸钾流程如下。 空气HtO锻二壓曙融COjKMnO.K;COiMnOi操作KMnO.操作HKiCOi 母液KMnOdKMnO4詁体1铋酸钠不溶于水用于定性检验酸性溶液中Mn2+的存在铋的复原产物为 Bi3*, Mn的氧化产物为+7价，写出反响的离子方程式 。2KMnO 4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与以下物质相同的是 填代号。a. 84消毒液NaClO溶液 b.