专题一：工艺流程题

专题一

——工艺流程题2化工流程题的构成特点2、题目结构：分题头、题干和题尾三部分。1、内容来源：真实化工生产过程，题材丰富，提问灵活。3、呈现形式：流程图、表格、图像。

4、设问方式：措施、成分、物质、原因、原理。5、能力考查：获取信息的能力、分解问题的能力、表达能力。6、知识落点：基本理论、元素化合物、实验。试题特点：陌生度高、阅读量大、综合性强、区分度高（2013年全国新课标卷I）27．锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。一、两种意识整体意识：快速浏览全题①流程的目的（特别是流程中的始末物质）1.从混合物中分离、提纯某一物质；2.利用某些物质制备另一物质。②题目设问情况整体意识局部意识（2013年全国新课标卷I）27．锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。（6）在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有______(填化学式)。Al(OH)3、Li2SO4、CoCO3（2010安徽卷）

27．锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题：某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下：Al(OH)3？（2011福建卷）

24．四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：该工艺流程中存在的不足之处是产生三废。两种意识局部意识：定位意识（1）设问一般相对独立，无连带效应，一个问题解决不了不会影响下一个问题的解决。（2）题中基本上都有与流程无关的问题，可直接作答；（3）对于超纲知识，题目中要么有信息提示，要么与解答题目无关。（2013年全国新课标卷I）27．回答下列问题：（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为_________。（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式___________。（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式_____________________；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是_____________。（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式___________。（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式______________________。（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是_________。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有__________(填化学式)。实验方案评价化合价氧化还原反应原电池反应元素化合物离子反应化学方程式原电池工作原理充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6反应方程式的书写原料目标产物核心反应反应条件的控制二、三个过程氧化还原反应：①判断产物（关注箭头）②配平非氧化还原反应：结合反应实际（物质性质、试剂用量）反应方程式的书写（2013年全国新课标卷I）27．锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式______________________；2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O、2H2O22H2O+O2↑瞻前顾后全面LiCoO2+H2SO4+H2O2——Li2SO4+CoSO43．(15分)工业上利用电镀污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质)回收铜和铬等金属，回收流程如下：(3)写出还原步骤中加入NaHSO3生成Cu2O固体反应的离子方程式___________________________________，此步骤中加入NaHSO3得到Cu2O的产率为95%，若NaHSO3过量，除了浪费试剂外，还会出现的问题是___________________________________________。2H2O＋HSO3－＋2Cu2＋===Cu2O↓＋SO42－＋5H＋

4．(15分)亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。某工厂生产亚氯酸钠的主要流程如下：

(1)气体a的化学式为______。溶液A的名称是_____________。(2)反应I的离子方程式为______________________________________，(3)反应Ⅱ的化学方程式为____________________________________________。2NaOH＋2ClO2＋H2O2===2NaClO2＋2H2O＋O2O2硫酸

2ClO3-＋SO32－＋2H＋==2ClO2↑＋SO42－＋H2O

（2013年全国新课标卷I）27．锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_________________。CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑（√）

全省38.3%考生这样作答：

CoSO4+NH4HCO3=CoCO3↓+NH4HSO4（×）反应实际（2013年全国新课标卷I）27．锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式________________________________________。2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑关注杂质！3．(15分)工业上利用电镀污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质)回收铜和铬等金属，回收流程如下：(1)在浸出过程中除了生成Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外，主要还有_______________________。CuSO4关注杂质！反应速率物质的溶解度（溶解度曲线）物质的热分解与挥发弱离子的水解（平衡）反应条件的控制保护气:pH:温度:调节pH使某些杂质离子沉淀析出充入Ar、N2、H2等，防止某些物质被氧化4．(15分)亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。某工厂生产亚氯酸钠的主要流程如下：

(3)反应过程中控制温度不高于20℃，目的是____________。防止H2O2分解反应速率物质的溶解度物质的热分解与挥发弱离子的水解（平衡）（2009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、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O

（3）反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是________。防止NH4HCO3分解（或减少Fe2+的水解）反应速率物质的溶解度物质的热分解与挥发弱离子的水解（平衡）（2010江苏卷·16）

钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等]。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2，其部分工艺流程如下：（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70℃，且不使用浓硝酸，原因是________、______。防止反应速率过快浓HNO3易挥发、分解反应速率物质的溶解度物质的热分解与挥发弱离子的水解（平衡）2.【2015全国（Ⅰ）27题】硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5•H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：回答下列问题：（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是_________________。然后再调节溶液的pH约为5，目的是_______________________。使Fe3+和Al3+转化为沉淀除去Fe2+氧化为Fe3+3．(15分)工业上利用电镀污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质)回收铜和铬等金属，回收流程如下：(2)在除铁操作中，需要除去Fe3＋和CaSO4，请完成相关操作：①加入石灰乳调节pH到约___________3.2——4.3原料目标产物核心反应原料的处理产品的处理三、两种处理增大固体样品与液体（或气体）的接触面积，加快反应速率。常见词浸出：研磨：（水浸、酸浸、碱浸）使原料中的

溶解（物理溶解或与化学反应），可溶性离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。灼烧：（焙烧、煅烧）除去可燃性的杂质（或使原料初步转化）搅拌：使反应物充分接触，加快反应（或溶解）速率。原料的处理2.【2015全国（Ⅰ）27题】硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5•H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：回答下列问题：（1）为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有_______________________________（写出两条）。搅拌、升温、将矿粉粉碎常见词蒸馏、萃取、分液过滤：结晶：洗涤：产品的处理趁热过滤①防止杂质析出，影响产品纯度②防止产品析出造成损失①洗涤方法加入蒸馏水（或其他溶剂）至浸没沉淀，待水自然流干，重复2~3次。②判断是否洗净取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加几滴（沉淀剂）溶液，若无沉淀生成，则已洗净蒸发结晶蒸发浓缩、冷却结晶蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶重结晶CuSO4·5H2ONaCl苯甲酸3．(15分)工业上利用电镀污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质)回收铜和铬等金属，回收流程如下：②将浊液加热到80℃，________________。趁热过滤已知部分物质沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲线如下：(2)在除铁操作中，需要除去Fe3＋和CaSO4，趁热过滤①防止杂质析出，影响产品纯度②防止产品析出造成损失3．(15分)工业上利用电镀污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质)回收铜和铬等金属，回收流程如下：(2)检验Fe3＋已经除尽的操作是__________________________；取适量滤液，加KSCN溶液，若不变红，则说明Fe3＋已除尽4．(15分)亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。某工厂生产亚氯酸钠的主要流程如下：

(4)NaClO2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO2•3H2O。上述生产中由NaClO2溶液得NaClO2•3H2O粗晶体的实验操作依次是_______________(填字母序号)。A.蒸馏B.蒸发C.灼烧D.过滤E.冷却结晶要得到更纯的NaClO2•3H2O晶体必须进行的操作是_______________(填操作名称)。重结晶BED

四、两效益速率快、产率高、产品纯度高成本低、无污染、循环利用（必修2课本P106，根据1997年高考试测题改编）“卤块”的主要成分是MgCl2，此外还含Fe3+、Fe2+和Mn2+等离子。若以它为原料按下图所示工艺流程进行生产，可制得轻质氧化镁。若要求产品尽量不含杂质，而且成本较低，请根据表1和表2提供的资料，填写空白。﹡Fe2+氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以常将它氧化成为Fe3+，生成Fe(OH)3沉淀除去。？？？Mg2+Fe3+Fe2+Mn2+Mg2+Fe3+Mn2+M