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(共41张PPT)
专题五　工艺流程题
专题突破·明技法
强化训练·检成效
专题突破·明技法
一、解答工业流程题的基本步骤
此类题型考查学生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能力。
解答此类型题目的基本步骤:
了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手:对反应速率有何影响 对综合生产效益有何影响 如原料成本,原料来源是否广泛、是否可再生,能源成本,对设备的要求,环境保护(从绿色化学方面作答)。
二、工业流程题中常用的关键词
1.原材料:矿样(明矾石、孔雀石、大理石、黄铜矿),合金(含铁废铜),药片(补血剂),海水(污水)。
2.灼烧(煅烧):原料的预处理,不易转化的物质转化为容易提取的物质。
3.酸:溶解、去氧化物(膜)、调节pH、除去溶液中可溶性杂质。
4.碱:去油污,调节pH、除去溶液中可溶性杂质。
5.煮沸:除去溶解在溶液中的气体,如氧气。
6.趁热过滤:减少结晶损失,提高纯度。
7.过量:将某物质完全反应。
【示范题1】铜导电性好,常用于制造电缆。从含铜废料(主要成分为Cu)中回收铜,
部分实验流程如图:
提示:灼烧后得到黑色固体和残留物,残留物不溶于水和稀硫酸。请回答下列问题:
(1)“粉碎”操作的目的是__________________________。
(2)“灼烧”得到黑色固体的成分是__________。
(3)“酸溶”过程发生的反应的化学方程式为_____________________________。
(4)“过滤2”得到滤渣的成分为____________。
(5)“操作X”的具体操作是_________________________________________________。
　增大反应物的接触面积　
　CuO　
CuO+H2SO4===CuSO4+H2O　
　Cu、Fe　
用磁铁接触滤渣(或加入足量稀硫酸中,充分反应后过滤)
三、工业流程常见的操作
1.原料预处理的方法及目的
(1)粉碎、研磨或喷淋:增大反应物间的接触面积,加快反应速率。
(2)搅拌:使反应物充分接触,加快反应速率。
(3)酸浸(或碱浸):使能与酸(或碱)反应的物质溶解,与不溶物分离。
【示范题2】碳酸锂常用于制备锂离子电池的正极。工业上用碳化分解法对碳
酸锂粗品(主要成分为碳酸锂,含少量杂质)提纯的工艺流程图如图:
(1)操作①的名称是__________。
(2)对碳酸锂粗品的预处理主要是粉碎研磨等,其目的是
________________________________________。
(3)反应2所涉及反应的化学方程式为_______________________________。
(4)上述工艺流程中可循环利用的物质(水除外)是_____________________。
　过滤　
　增大反应物间的接触面积,加快反应速率　
2LiHCO3 Li2CO3+H2O+CO2↑
　二氧化碳(或 CO2)　
2.物质的分离和提纯的方法
(1)结晶——固体物质从溶液中析出的过程(蒸发溶剂、冷却热饱和溶液、浓缩蒸发)。
(2)过滤——固、液分离。
(3)蒸馏——液、液分离。
【示范题3】(2023·江西中考)烧碱-纯碱法净化卤水过程产生的盐泥中主要含有CaCO3及少量的Mg(OH)2和NaCl。如图是实验室模拟工业上以该盐泥为原料制备CaCl2的操作流程:
(1)步骤①中操作a的名称是__________。
(2)步骤②中发生中和反应的化学方程式为______________________________。
(3)步骤③中的试剂X应选下列物质中的_______(填字母)。
A.KOH溶液　　　　　 B.Ca(OH)2溶液
C.Na2SO4溶液 D.Ca(NO3)2溶液
(4)步骤④中“一系列操作”包括降温结晶,说明CaCl2的溶解度随温度的降低
而__________。
　过滤　
Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
　B　
　减小　
3.控制反应条件的目的
(1)调节pH:除去杂质离子。
(2)控制温度:防止某物质温度过高发生分解。
【示范题4】从废线路板中提炼贵重金属和制备硫酸铜晶体的一种工艺流程如图:
已知:在酸性环境中有过氧化氢存在时,铁和铜分别会转化为铁离子和铜离子。
(1)操作①的名称是__________;
(2)调节pH的主要目的是除去滤液中______________(填离子符号);
(3)写出粗铜中的铜与稀硫酸和过氧化氢的混合溶液发生反应的化学方程式:
____________________________________。
　过滤　
　Fe3+、Al3+　
　Cu+H2SO4+H2O2===CuSO4+2H2O　
4.判断能回收利用和可循环使用的物质
(1)逆向箭头一般表示可循环利用的物质。如图1,物质A为可循环利用的物质。
(2)某设备或某步骤的生成物,为前面某一设备或步骤的反应物,则该物质为可循环利用的物质。如图2,物质B为可循环利用的物质。
【示范题5】(2023·玉林一模)化学兴趣小组的同学利用废硫酸液制备K2SO4,
设计的流程如图所示:
(1)上述流程中可循环使用的物质有_________________(填化学式)。
(2)反应Ⅱ中把温度控制在40~60 ℃的原因是________(填字母)。
A.提高温度至40 ℃,增大反应速率
B.增大CO2的溶解度
C.温度不高于60 ℃,防止氨水分解
　CaCO3、CO2　
　AC　
(3)反应Ⅲ中发生了复分解反应,则该反应的化学方程式为
______________________________________。
(4)反应Ⅲ中相关物质在25 ℃时的溶解度如下表,反应Ⅲ在常温下(25 ℃)能实现
的原因是____________________________。

洗涤反应Ⅲ所得晶体时用饱和K2SO4溶液而不用水的目的是
__________________________。
物质 KCl K2SO4 NH4Cl M
溶解度/g 34.0 11.1 37.2 19.5
　(NH4)2SO4+2KCl===K2SO4↓+2NH4Cl　
　常温下硫酸钾溶解度最小　
　防止硫酸钾溶解在水中　
5.陌生化学方程式的书写
(1)找出反应物和生成物并配平化学方程式
①若设问中已给出反应的过程,可直接写出反应物和生成物;
②若设问中未给出反应的过程,可从流程图中分析出反应物和生成物:箭头进入的是反应物,箭头出去的是生成物。
(2)若找出的反应物和生成物不满足质量守恒定律,可从以下两个方面考虑:
①反应在溶液中进行,可考虑是否有水参与反应或有水生成;
②反应在空气中进行或通入空气,可考虑空气中的各成分(一般为O2或CO2)是否参与反应。
注意:不要漏写反应条件、漏标生成物状态。
类型1 海水资源的利用
1.某工厂综合加工海水的主要步骤如图所示。请根据图示回答下列问题:
强化训练·检成效
(1)操作Ⅰ的名称是__________。
(2)试剂1是____________(写化学式,下同),白色沉淀D是____________。
(3)溶液B中含有的溶质是______________________,向溶液B中加入试剂2后,
在溶液中可观察到________________的现象。
(4)在熔融状态下电解无水氯化镁,会产生一种金属单质和一种双原子分子的气
体单质,该反应的化学方程式是________________________。
　过滤　
　Na2CO3　
　CaCO3　
NaCl、Na2CO3、NaOH
　有气泡产生　
　MgCl2 Mg+Cl2↑　
2.(2023·怀化中考)海水是一种重要资源,利用海水可制取金属镁等物质。某化学兴趣小组的同学设计了如下实验流程:
根据流程回答下列问题:
(1)操作Ⅰ的名称是__________,该操作用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和
____________,该仪器在操作Ⅰ中的作用是__________。操作Ⅰ中加入的NaOH
溶液应过量,其目的是___________________________________。
(2)试剂X是____________(填名称),写出溶液A中加入试剂X发生反应的化学方
程式:_____________________________。
　过滤　
　玻璃棒　
　引流　
　将MgCl2完全转化为氢氧化镁沉淀　
　稀盐酸　
　NaOH+HCl===NaCl+H2O　
3.某工厂附近海水中含有较多Na2CO3等物质。该工厂采用海水脱硫技术吸收燃煤烟气中的SO2,其主要设备及流程如图:
(1)海水脱硫设备中,排出的海水呈碱性的是_______(填字母序号)。
A.海水泵　　　　　 B.吸收塔　
C.曝气池①　 D.曝气池②
(2)向曝气池①内通入空气后,主要有两个化合反应发生,写出其中一个反应的化
学方程式:__________________________________________________。
(3)曝气池②排放的海水中不含H2SO4的原因是
________________________________________(用化学方程式表示)。
　A　
　2H2SO3+O2===2H2SO4(或2Na2SO3+O2===2Na2SO4)　
　Na2CO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+CO2↑　
类型2金属资源的回收与利用
1.(2023·深圳中考)某同学以金泥(含有Au、CuS、ZnS等)为原料制备Au和Cu的流程如图所示:
琴琴同学查阅资料已知:
①预处理的主要目的是将含硫化合物转化为氧化物;
②热空气流充分加热的目的是将Cu、Zn转化为氧化物,并完全分离出ZnO烟尘。
(1)“预处理”中会产生SO2,若SO2直接排放会导致__________。
(2)“过程Ⅱ”产生的固体a中,除CuO外一定还有的物质是_____________。
(3)“过程Ⅲ”分离Au的操作是__________,加入过量稀硫酸的目的是
__________________________________________。
　酸雨　
　金(或Au)　
　过滤　
　将氧化铜完全转化为硫酸铜,提高铜的产率　
(4)“系列进程”中有一步是向滤液中加入过量铁粉,这一步生成气体的化学方程
式为____________________________,该反应属于__________反应(填写基本反
应类型)。
(5)ZnO烟尘可用NaOH溶液吸收,该反应生成偏锌酸钠(Na2ZnO2)和H2O的化学
方程式为_________________________________。
　Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑　
　置换　
　ZnO+2NaOH===Na2ZnO2+H2O　
2.(2023·眉山中考)钛金属具有硬度大、密度小、熔点高、常温下耐酸碱、耐腐蚀等优良的性能,被誉为“未来金属”。我国钒钛磁铁矿床分布广泛,储量丰富,由钒钛磁铁矿提取金属钛的主要工艺过程如下。回答下列问题:
(1)钛铁矿需要粉碎,其目的是________________________________________;
(2)钛铁矿的主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3),其中钛元素的化合价为________价;
(3)TiCl4在高温下与足量Mg反应生成金属钛,该反应的化学方程式为
_____________________________;
(4)金属矿物不能再生。下列能有效保护钛金属资源的措施是____(填字母)。
A.回收利用废旧钛金属制品
B.任意开采钛金属矿石
C.钛金属抗腐蚀性能好,可随意堆放储存
D.寻找、开发钛金属的代替品
增大反应物的接触面积,加快化学反应的速率
　+4　
　2Mg+TiCl4 2MgCl2+Ti　
AD
类型3物质的工业生产与制备
1.(2023·随州中考)CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用。一种捕集烟气中CO2并转化利用的流程如图:
(1)CaO俗称____________。
(2)催化转化器中发生反应的化学方程式是_______________________________。
(3)甲醇(CH3OH)属于____________(填“无机物”或“有机物”)。
(4)我国力争在2060年前实现“碳中和”。下列措施不利于大气中CO2减少的是
_______(只有一个选项符合题意)。
A.用氨水捕集废气中的CO2,将其转化为氮肥
B.大力推广使用干冰实现人工增雨,缓解旱情
C.利用和开发风能、太阳能、氢能等清洁能源
D.通过植树造林,利用光合作用吸收大气中的CO2
　生石灰　
CaCO3+CH4 CaO+2CO+2H2
　有机物　
　B　
2.(2022·桂林中考)利用工业废液(主要含NaHS以及少量Na2S和Mg、Ca、Fe的化合物)制备重要化工原料硫酸钠的流程图如图:
已知:Ⅰ.粗品硫酸钠含少量H2SO4、MgSO4、CaSO4、FeSO4等杂质。
Ⅱ.在溶液里,微溶物发生复分解反应可转化为不溶物。
Ⅲ.部分物质的溶解性见如表。
离子 S C
Na+ 溶 溶
Ca2+ 微溶 不溶
Mg2+ 溶 微溶
Fe2+ 溶 不溶
部分物质的溶解性表(室温)
(1)操作①名称是______________。
(2)“反应器1、2”内均需要进行的操作是__________。
(3)泥渣的成分有MgCO3、___________________等。
(4)流程中可循环使用的物质是________和__________。
(5)“反应器1”中NaHS发生复分解反应生成H2S气体的化学方程式是
___________________________________。
　蒸发结晶　
　搅拌　
　CaCO3、FeCO3　
　水　
　硫酸　
　2NaHS+H2SO4===2H2S↑+Na2SO4　
3.轻质碳酸镁是广泛应用于橡胶和塑料的化工产品,以卤块(主要成分为MgCl2,含Fe2+、Mn2+等杂质离子)为原料制备轻质碳酸镁的工艺流程如下。
【查阅资料】
Ⅰ.次氯酸钠(NaClO)可将Fe2+转化为Fe3+;
Ⅱ.下表为生成氢氧化物沉淀的pH
物质 Mg(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Mn(OH)2
开始沉淀 9.9 7.6 2.7 8.3
沉淀完全 11.1 10.2 3.7 9.6
(1)操作1的名称是__________;此操作用到的玻璃仪器名称是
________________________。
(2)“调节pH”为的是除去溶液中的杂质离子,滤渣的主要成分的化学式为
_______________________;为保证除尽杂质的同时不让Mg2+沉淀,应调节溶液
pH的范围是_______________。
(3)加入NH4HCO3发生反应的化学方程式为
______________________________________________________。
(4)“热解”温度不高于75 ℃,其原因是__________________________。
　过滤　
　烧杯、漏斗、玻璃棒　
　Fe(OH)3、Mn(OH)2　
　9.6≤pH<9.9　
　MgCl2+2NH4HCO3 MgCO3↓+2NH4Cl+CO2↑+H2O　
　防止碳酸氢铵受热分解　
类型4工业废料的处理等其他类型
1.(2023·广西中考)柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种易被吸收的补血剂。利用硫酸厂的废渣(主要含Fe2O3、Fe3O4,还有少量SiO2)制备柠檬酸亚铁,该工艺流程如图所示,回答下列问题:
资料1:Fe3O4+4H2SO4===Fe2(SO4)3+FeSO4+4H2O,Fe+Fe2(SO4)3===3FeSO4。
资料2:SiO2不溶于水,也不与稀硫酸反应。
(1)柠檬酸亚铁进入人体肠道后以_________(填阳离子符号)的形式被吸收,达到
补血效果。
(2)固体C的成分是______________。
(3)步骤①②③④中涉及置换反应的是________(填数字序号)。
(4)步骤③中发生反应的化学方程式是_________________________________。
(5)“一系列操作”中,将柠檬酸亚铁晶体与溶液分离的操作是__________。
　Fe2+　
　SiO2和Fe　
　②　
FeSO4+Na2CO3===FeCO3↓+Na2SO4
　过滤　
2.(2022·北部湾中考)某工厂生产硼砂产生的固体废料中,主要含有MgCO3、CaCO3、SiO2、Al2O3和Fe2O3等,其中MgCO3质量分数为63%。用该固体废料回收镁的工艺流程如下:
(1)操作Ⅰ的名称是__________。
(2)“酸浸”时,试剂A的化学式是___________,为加快酸浸速率,可采取的措施是
___________________________(写一条即可)。
(3)滤液a中的阳离子是_________________________。
(4)“沉镁”时发生反应的化学方程式是
_______________________________________。
(5)若流程中镁的总损耗为10%,则100 t的固体废料可回收镁的质量是______。
　过滤　
　H2SO4　
　固体废料粉碎(合理即可)　
　Mg2+、Al3+、Fe3+、H+　
　MgSO4+2NaOH===Na2SO4+Mg(OH)2↓　
16.2 t
3.(2022·贺州中考)某燃煤电厂产生的固体废弃物粉煤灰中含有较多的氧化铝。从粉煤灰中提取氧化铝的工艺流程如图。
(1)“酸浸”中使用的酸是_______(填字母序号)。
A.HCl　　B.H2SO4　　C.HNO3
(2)“煅烧”后产物X的化学式为_________,写出“煅烧”过程发生的化学方程式:
______________________________。
(3)该工艺的价值在于____________________________(其他合理答案均可)。
　B　
　H2O　
　2Al(OH)3 Al2O3+3H2O　
　实现了废物的回收再利用　

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