压轴题二化学工艺流程题

压轴题二化学工艺流程题

题型模型】

化学工艺流程题结构一般包括题头、题干和题尾三部分。题头一般简单介绍以何种物质（主

要成分是什么、含什么杂质等，要注意一些关键信息）为原料制备哪种物质，以及物质的性

质和用途。题干部分则是工业制备的简化工艺流程图。题尾部分则是根据工业生产流程中涉

及到的化学知识命题者精心设计的系列问题。对于学生解题需要的未学过的信息在三个部分

都有可能出现，审题时须全盘考虑。

【考点模型】

⑴原料处理的方法和作用

①研磨：增大接触面积，加快溶解或加快反应速率。

②水浸：与水接触溶解或反应，可通过延长时间、搅拌或适当升温来加速，以提高浸出率。

③酸浸：与酸接触反应而溶解，使可溶性离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。可通过适当

增大酸的浓度、升温和强力搅拌等加快反应速率。

④灼烧：除去可燃性杂质或使原料初步转化。

⑤煨烧：改变结构，使一些物质在后续过程中易溶解，并可使一些杂质（如有机物）在高温下

氧化、分解。

（2）实验条件的控制和目的

①调节溶液的pH值：使某些离子转变为沉淀而达到分离的目的，抑制某些离子的水解，防

止某些离子的氧化等。在题目中常以表格形式给出信息。

②控制体系的温度

a.控缶I低温：防止物质的分解，如NaHCC）3、NH4HCO3>H2O2>HN（）3（浓）等；防止物质的

挥发，如盐酸、醋酸等；抑制物质的水解，如冰水洗涤，以防止洗涤过程中的溶解损耗；增

大气体反应物的溶解度，使其被充分吸收；

b.采取加热：加速某固体的溶解，加快反应速率；减少气体生成物的溶解并使其逸出；使

平衡向需要的方向移动；趁热过滤，防止某物质降温时因析出而损耗或带入新的杂质；

c.控制范围：确保催化剂的催化效果，兼顾速率和转化率，追求更好的经济效益，防止副

反应发生等。

（3）物质分离或提纯常用的化学方法

①溶解法：利用特殊溶剂把杂质溶解而除去，如Fe（Al）可用过量的NaOH溶液而除去A1,

CO2（HCk印。）先通过饱和食盐水，再通过浓H2sO4。

②沉淀法：a.加合适的沉淀剂（要使杂质离子充分沉淀，加入的沉淀剂必须过量，且在后续步

骤中容易除去）；b.调节溶液的酸碱性。

③洗涤法：a.水洗；b.冰水洗；c.有机溶剂洗。其目的是：洗去目标物表面的杂质离子；减少

目标物的溶解损耗或增大有机杂质的溶解量；防止目标物形成结晶水合物;使晶体快速干燥。

（4）可循环物质的判断

①流程图中回头箭头的物质

②生产流程中后面新生成或新分离的物质（不要忽视结晶后的母液），可能是前面某一步反应

的相关物质。

1.钗有金属“维生素”之称，研究发现锐的某些化合物对治疗糖尿病有很好的疗效。工业

上设计将VOSO4中的K2s。4、SiO2>CuO杂质除去并回收得到V2O5的流程如下：

请回答下列问题:

⑴步骤②、③的变化过程可表示为（HM为有机萃取剂）：

VOSOK水层）+2HM（有机层）VOM2（有机层）+H2sO’冰层）

步骤②中萃取时必须加入适量碱，其原因是__________________________________。

步骤③中X试剂为O

（2）步骤④的离子方程式为。

（3）该工艺流程中，可以循环利用的物质有和o

（4）操作I得到的废渣，用溶解，充分反应后，（填写系

列操作名称）,称量得到mg氧化铜。

⑸为了制得氨水，甲、乙两小组选择了不同方法制取氨气，请将实验装置的字母编号和制

备原理填写在下表空格中。

实验装置实验药品制备原理

反应的化学方程式为

①

甲小

A氢氧化钙、氯化镂

组

__

分析产生氨气的原因

乙小③________________

②—浓氨水、氢氧化钠固体

组

答案⑴加入碱中和硫酸，促使平衡正向移动，提高钗的萃取率H2so4

2+

(2)cior+6VO+9H2O===Cr+6Voi+18H+

(3)氨气(或氨水)有机萃取剂

⑷氢氧化钠溶液过滤、洗涤、干燥

(5)(D2NH4C1+Ca(OH)2=====CaCl2+2H2O+2NH3f

②B

③氢氧化钠溶于水放出大量热，温度升高，使氨的溶解度减小而放出；固体氧氧化钠吸水,

促使氨放出；氢氧化钠电离出的OH-增大了氨水中OH-浓度，促使氨水电离平衡左移，导

致氨气放出

解析⑴根据平衡移动原理，加碱中和H2sO,，使平衡正向移动，提高钗的萃取率。根据箭

头的指向及名称(反萃取)，得到有机萃取剂，X应为H2SO4。⑵Ke。作氧化剂，VC>2+作还

原剂，离子方程式为C1O「+6VO2++9H2O===C「+6VO^+18H+。(3)根据箭头的指向，有

机萃取剂和NH.3可循环利用。⑷操作I得到的废渣有Sit)和CuO,用NaOH溶解Sit),过

滤、洗涤、干燥可得到CuO。⑸若用NHQ固体和Ca(OH)z固体制NH3,应选用A装置，

其化学方程式为2NH4C1+Ca(OH)2=====2NH3f+2H2O+CaCl2,若用浓氨水和NaOH固体

制NH3,应选用B装置，放出NH3的原因可以从以下几个方面回答：①温度升高；②《QH

一)增大；③NaOH固体吸水。

2.以硫铁矿(主要成分为FeSJ为原料制备氯化铁晶体(FeCh-6H的工艺流程如下：

空气30%盐酸氯气

硫铁矿……―懦朦

嬴泡渣

⑴氧化过程中发生反应的离子方程式是_______________________________________

检验氧化生成的阳离子的试剂是o

(2)尾气中主要含N2、5、SC>2和少量的co2>H2O,取标准状况下的尾气PL测定SC>2含量:

方案一:让尾气缓慢通过以下装置。

碱石灰

①C仪器的名称是,该装置的作用是

②实验时先通入尾气，再通入一定量氮气。若通过B装置的增重来测量SO2的体积分数。

你认为该方案是否合理(填“是”或“否”)，请说明理由

__________________________________________________________(若方案合理该空不必填

写)。

方案二：将尾气缓慢通过足量滨水，在所得的溶液中加入过量氯化钢溶液后，过滤，将沉淀

洗涤、干燥，称得其质量为mg。

①加入过量氯化钢溶液的目的是»

②进行沉淀洗涤的方法是___________________________________________________。

③SO2含量的表达式是______________________(用含m、P的代数式表示)。

(3)从FeCh溶液中得到FeCb•6印。晶体的操作包括、冷却结晶、过滤，该过

程需保持盐酸过量，结合必要的离子方程式说明原因_____________________________

2+3+

答案(l)2Fe+Cl2===2Cr+2FeKSCN溶液

(2)方案一：①球形干燥管防止空气中的水蒸气、CO2被B装置吸收

②否尾气中的CO?也能被B装置吸收使所测质量分数偏大

方案二：①使生成的SO厂完全转化为沉淀

②在漏斗中加蒸储水至恰好没过沉淀，待水流下后再重复2〜3次此操作

22403

③233『%

3++

(3)蒸发浓缩Fe+3H2OFe(OH)3+3H,过量盐酸能够抑制Fe3+水解

解析工艺流程中的物质转化关系是：

o[Fe2O3HCIfFeCbC1

FeS2―一一-'FeCb溶液一＞FeCl3.6HQ

FeOtFeCl2一

⑴Cl?把Fe?+氧化成Fe3+,检验Fe3+应选用KSCN溶液。

⑵①干燥管的作用是为了防止外界CO2和H2O(0进入B装置，干扰测定结果；

②因为CO?也能被碱石灰所吸收，所以该方案不合理。方案二的原理是，利用澳水把SO2

氧化成H2SO4,再加入BaCk生成BaSO,沉淀，通过BaSO,沉淀的质量来确定SO?的含量；

m

说X22.4

③------------X100%o

(3)因为FeCE水解生成具有挥发性的盐酸，所以应保持盐酸过量，抑制Fe3+的水解。

3.工业上利用电镀污泥(主要含有Fez。,、CuO、C0O3及部分难溶杂质)回收铜和铭等金属,

回收流程如下：

|Ca(0H)2iNaHSOj

Cr(OH)3-Cr

也液液

滤渣i滤渣n0”--CuX

已知部分物质沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲线如下:

开始沉淀pH

完全沉淀pH

20406080

温度/七

⑴在浸出过程中除了生成Fe2(SC)4)3、Cr2(SO,3外，主要还有。

(2)在除铁操作中，需要除去Fe，+和CaSO4,请完成相关操作：①加入石灰乳调节pH到约

,检验Fe3+已经除尽的操作是_____________________________________；

②将浊液加热到80℃,o

(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NaHSC)3得到Cu2。的产率为95%,若NaHSC)3过量，除了浪费试剂外，还会

出现的问题是______________。

(4)当离子浓度小于或等于1X10-5mol•r1时可认为沉淀完全，若要使完全沉淀则要

31

保持《OH—)》o[已知：A；p[Cr(OH)3]=6.3X10-,^63^4.0]

答案(l)CuSO4

(2)①3.2取适量滤液，加KSCN溶液，若不变红，则说明Fe3+已除尽②趁热过滤

2++

(3)2H2O+HSOr+2Cu===Cu2OJ+SOi~+5H

产生SO2,污染环境

(4)4.0XIO-9mol-LT

解析⑴FezC%CuO、5O3均和H2so4反应，分别生成FezO。.、CuSO4^Cr2(S04)3o⑵

根据表格中的数据，通过调节pH值，使Fe"完全沉淀，而CF+、C/+不沉淀，应调节pH

达到3.2,检验微量Fe3+,应选用KSCN溶液。根据CaSO”的溶解度曲线特点，应趁热过滤

得到CaSO,沉淀。⑶Ci?+把HSO3氧化成SO厂，本身还原成Cu?。，离子方程式为2H

2+

HSOr+2Cu===Cu2O1+SOr+5H+

在上述反应中生成H+,若NaHSOs过量，会产生SO2,造成空气污染。

：I。一”

(4)40丁)=

10-5

3

63X10-27=4.0X10-9•L1

4.铁及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。

⑴氧化铁是重要工业颜料，用废铁屑制备它的流程如下：

稍过量的

NHHCO

Na2cO3溶液稀硫酸溶液43

铁屑.除,污TL卜国

U滤液片

I滤液II

而卜操作"HFeCOs沉淀[■)

回答下列问题：

①操作I、□的名称分别是、o

②写出在空气中煨烧FeCO,的化学方程式；

③燃烧如果不充分，产品中将有Fe?+存在，试设计实验检验产品中有无Fe?+。

⑵有些同学认为I<MnO4溶液滴定也能进行铁元素含量的测定。

a.称取2.850g绿矶(FeSCU-7H2。)产品,配成250mL溶液;

b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；

c.用硫酸酸化的0.01000mol-L-]KMnO”溶液滴定至终点，消耗KMnO,溶液体积的平均

值为20.00mL。

①写出酸性KMnCU溶液与FeSO,溶液反应的离子方程式。

②计算上述样品中FeSO4-7H2O的质量分数为

[已知MFeSC14•7H2(3)=278g•moF1]

③滴定达到终点时锥形瓶中溶液颜色变化为O

④下列操作会导致样品中FeSO4-7H2O的质量分数的测定结果偏高的有。

a.未干燥锥形瓶

b.盛装标准液的滴定管没有用标准液润洗

c.滴定结束时仰视刻度线读数

d.量取待测液的滴定管没有润洗

答案⑴①过滤洗涤

②4FeCC)3+O2=^=2Fe2O3+4CO2

③取固体样品少许放置试管中，加入足量稀硫酸，振荡试管，再加入几滴KMnO”溶液。如

果溶液褪色，则有Fe2+

+3+2+

⑵①5Fe?++MnO]+8H===5Fe+Mn+4H2O

②0.9754

③滴加最后一滴溶液，溶液刚好由黄色变成紫红色，且半分钟内不褪去

④be

解析⑴①分析流程可知操作I、n的名称分别是过滤、洗涤。

②在空气中燃烧FeCO3的化学方程式为4FeCO3+O2=^B=2Fe2O3+4CO20

③Fe"中存在Fe?+,检验方法为取固体样品少许放置试管中，加入足量稀硫酸，振荡试管,

再加入几滴KMnC>4溶液。如果溶液褪色，则有Fe2+。

(2)②根据反应关系式

I<MnO45FeSO4-7H2O

0.01000mol-L-1X20X10-3L1XIO-3mol

则样品中FeSO4-7H2O的质量分数为

10X10-3molX278g-moL

〜0.9754。

2.850g

滴定达到终点时锥形瓶中溶液颜色变化为滴加最后一滴溶液，溶液刚好由黄色变成紫红色,

且半分钟内不褪去。

④a.未干燥锥形瓶对结果没有影响；b.盛装标准液的滴定管没有用标准液润洗，造成浓度偏

低，标准液体积偏大，结果偏大；c.滴定结束时仰视刻度线读数，标准液体积读数偏大，结

果偏高；出量取待测液的滴定管没有润洗，待测液的量偏小，结果偏低。

5.铁及其化合物在日常生活中应用广泛，请回答下列问题：

(l)Fe(NO3)3-9H2。在工业上用细铁屑与稀硝酸反应制备，主要流程如下:

铁蒸发

降

屑缩

晶

结

①耐酸反应器中可以观察到的现象是

制备过程中需对溶液进行蒸发浓缩，注意事项为

②从反应器中出来的气体的主要成分是；直接排放到大气中造成环境污染的后

果是O

⑵某兴趣小组在实验室用下图装置制取Fe(NO»3(夹持仪器和加热装置未画出)。

①该实验中对圆底烧瓶加热的最佳方式用

加热；

②请在图中虚线框内画出防止倒吸的尾气吸收装置(提示：碱液可快速、充分吸收产生的氮

氧化物气体)。

答案⑴①铁屑溶解，溶液变为黄色，有无色气体产生，在液面上气体变为红棕色(后又变

为无色)边加热边不断搅拌，防止局部过热，液体发生飞溅

②氮氧化物形成酸雨和光化学烟雾

(2)①水浴

1O

②一塞~滤液(答案合理即可)

解析⑴铁和过量稀硝酸反应，产物为Fe3+和N。，现象是溶液变为黄色，产生无色气体；

加热蒸发时应注意搅拌散热。氮氧化物造成的污染主要为酸雨和光化学污染。

⑵制取Fe(NC>3)3-9H2O需要控制的温度为40〜50°C,水浴加热更容易控制，防倒吸的尾气

吸收装置应用NaOH溶液。

6.铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛。

⑴在某温度下，&p(FeS)=8.1X10-",FeS饱和溶液中《H+)与&S?一)之间存在关系：，(H

+).4S2-)=1.0X10T,为了使溶液里迪+)达到1mol-L-1,现将适量FeS投入其饱和溶

液中，应调节溶液中的pH约为(填字母)。

A.2B.3C.4D.5

(2)氧化铁红颜料跟某些油料混合，可以制成防锈油漆。以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸

渣中含氏2。3、SiO2.AI2O3、MgO等，用硫酸渣制备铁红£与。3)的过程如下：

H2Is。4FeSI2粉滤渣IA①N\aO/H②空气

硫酸渣T酸溶过滤卜［氧化H过滤卜滤液B

铁红一|研磨N烘干H1涤卜.。

①酸溶过程中Fe2O3发生反应的离子方程式为；

“滤渣A”主要成分的化学式为o

2+

②还原过程中加入FeS2的目的是将溶液中的Fd+还原为Fe,而本身被氧化为H2SO4,请

完成该反应的离子方程式：

3+2+

FeS2+Fe+===Fe+SOr+

③氧化过程中，。2、NaOH与Fe?+反应的离子方程式为

④为了确保铁红的质量和纯度，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是3.2〜3.8。

沉淀物Fe(OH)3