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第二部分 专题综合提升
　工艺流程图题
一、题型结构和题目分析
二、常考的知识点
1.对原料进行预处理的常用方法及其目的
(1)粉碎(研磨)的目的：增大反应物间的接触面积，加快反应速率，使反应更充 。
(2)搅拌的目的：使反应物充分接触，反应更充分，加快反应速率。
(3)水浸的目的：通过加水，使可溶物溶解，与不溶物分离。
(4)酸或碱浸的目的：使与酸或碱反应的物质溶解，与不溶物分离。
(5)灼烧(煅烧)的目的：使固体或杂质在高温条件下分解，使反应充分进行或增大转化率。
增大反应物间的接触面积，加快反应速率，使反应更充分
充分接触，反应更充分，加快反应速率
使可溶物溶解，与不溶物分离
充分进行或增大
转化率
2.流程中反应条件的控制
(1)调节pH的目的：使反应发生或者避免某反应的发生。
(2)控制温度的目的：防止某种物质温度过高时分解。
(3)加入过量试剂的目的：①完全除去某物质(非目标产物)；②使某物质完全转化为目标产物。
(4)通入保护气(如氩气)的作用：防止主物质与氧气等发生反应。
3.混合物分离、提纯的操作及所需仪器的判断
(1)过滤：实验操作后得到的物质分别为固体和液体，如图操作a。实验室过滤操作所用仪器：(玻璃仪器)玻璃棒、烧杯和漏斗，铁架台(带铁圈)。
玻璃棒
烧杯
漏斗
(2)蒸发结晶：使溶液中的溶质析出，获取该物质固体的过程，如图操作b。蒸发结晶操作所用仪器：蒸发皿、玻璃棒、酒精灯、坩埚钳、铁架台(带铁圈)。
①当溶液中只含有一种溶质时：
a.最后所得晶体不带结晶水(如NaCl、KNO3)：蒸发结晶；
b.最后所得晶体带结晶水(如CuSO4·5H2O)：蒸发浓缩、冷却结晶。
②当溶液中有两种或两种以上溶质时：根据两种物质溶解度随温度的变化趋势确定提纯方法。
蒸发皿
玻璃棒
酒精灯
温度
4.物质成分的分析(物质化学式的推断及书写)
(1)判断所加试剂：从加入试剂的目的、反应的产物入手进行分析，但一定要考虑是否会引入新的杂质。
(2)判断物质成分：从上一步操作中反应物可能发生的反应或题干所给信息入手进行分析。反应的生成物一定含有，同时需注意所加试剂是否过量，过量试剂在流程图的滤液中一定含有。
新的杂质
生成物
5.化学方程式的书写及反应类型的判断(含陌生化学方程式)
(1)根据流程图中线的走向，找出反应物和生成物，然后根据化学反应前后元素种类不变，书写化学方程式；
(2)若从已知信息中找到的反应物和生成物不满足质量守恒定律，需确认反应中是否有水参与或生成；
(3)若在空气中燃烧或通入空气，则需考虑空气中的氧气或CO2是否参加反应，再根据题意写出反应条件并配平，最后结合化学方程式判断基本反应类型。
6.可循环利用的物质的判断
(1)可逆线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)某设备或流程的生成物，为另一设备或流程的反应物，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。
7.对流程进行评价
(1)科学性：是否能达到实验目的，是否引入新的杂质，杂质是否完全除去等。
(2)安全性和简便性：若反应中会产生可燃性物质，应注意做好防护措施，如通风和远离火源；尽量选用较温和的反应条件，避免高温高压等复杂条件。
(3)环保性：是否符合“绿色化学”理念，是否产生有毒物质等，环保、低碳方案优先。
(4)经济实用性：应遵循原料廉价易得，反应能耗低，产率或原料的利用率高等原则。
二．解题思路第一步：理解题意，明确目的。认真审题，把握化工生产目的，整体领会设计思路。第二步：抓关键点，找突破口。审题过程中把关键信息在题目中圈出，把名称改写为化学式。第三步：以点带面，分析推理。围绕突破口逐一破解，必要时写出反应的化学方程式，注意物质是否过量，全面理解流程图每一步的机理，如何实现流程目的。第四步：细心审题，规范作答。审清题目的要求，如要求写名称还是化学式等，切勿牛头不对马嘴；要做到规范作答，答案简洁明了。
三、解题步骤
——①明确原料的主要成分和杂质成分。②明确获得什么物质。③浏览作答内容。——①寻找信息在流程中的作用。②寻找信息与某设问的对应关系。——①明确三线：主线产物，分支产物，回线为循环物。②结合设问的问题细审流程中转化原理，找出进料物质(反应物)和出去物质(生成物)的主产物和副产物。——依据答题要求规范作答。
类型一 物质的制备
例3 (2022枣庄36题5分)回收含铜废料(主要成分为Cu)中的铜，部分实验流程如下：
注：灼烧后得到黑色固体和残留物，残留物不溶于水和稀硫酸。
回答下列问题：
(1)“灼烧”的主要目的是将Cu转化为CuO。
(2)“酸溶”发生反应的化学方程式为CuO＋ H2SO4===CuSO4＋H2O，反应类型为复分解反应 。
(3)“转化”生成气体X的成分为 氢气(或H2)。　
将Cu转化为CuO
CuO＋ H2SO4=== CuSO4＋H2O
复分解反应
氢气(或H2)
(1)铜灼烧发生氧化反应生成氧化铜。
(2)“酸溶”的原理是氧化铜能与稀硫酸反应生成硫酸铜和水，化学方程式为CuO＋H2SO4=== CuSO4＋H2O，该反应是由两种化合物相互交换成分生成两种新的化合物，因此属于复分解反应。(3)过滤后的滤液中含有硫酸铜和稀硫酸，加入过量的铁屑时，铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气。
氧化铜
硫酸铜
水
复分解反应
硫酸铜
硫酸亚铁
氢气
思路解析
类型二 回收利用流程
例1 (2022潍坊22题8分)工业上常采用“盐硝联产工艺”生产高纯度食盐和硫酸钠。方法是先用火碱和烟道空气中的CO2为原料净化卤水(主要成分是NaCl，还含有少量Na2SO4、CaSO4、MgSO4、CaCl2、MgCl2)，然后进一步制得高纯食盐和硫酸钠，该方法符合低碳经济发展要求。请结合流程图回答下列问题。
(1)反应器1中主要除去的离子是Mg2＋(用符号表示)。
(2)脱硫塔中发生反应的化学方程式是CaS＋SO2＋O2===S＋CaSO4。
(3)反应器2中生成沉淀的化学方程式为Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl(或Na2CO3＋ CaSO4===CaCO3↓＋Na2SO4)(写出一个即可)，脱水塔的作用相当于实验室中的 过滤 (填一种基本实验操作)。
(4)如表为NaCl和Na2SO4在不同温度时的溶解度。
Mg2＋
CaS＋SO2＋O2=== S＋CaSO4
Na2CO3＋CaCl2=== CaCO3↓＋2NaCl(或
Na2CO3＋ CaSO4=== CaCO3↓＋Na2SO4)
过滤
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}温度/℃
溶解度/g
NaCl
Na2SO4
10
35.8
9.1
20
36.0
19.5
32.4
36.4
52.0
40
36.6
48.8
60
37.3
45.3
80
38.4
43.7
100
39.8
42.5
为提高Na2SO4纯度，析硝罐中需采用升温 (填“升温”或“降温”)结晶方法。
(5)流程中可循环使用的物质有硫酸钙。
升温
硫酸钙
(1)火碱是氢氧化钠的俗名，镁离子与氢氧根离子结合生成氢氧化镁沉淀，故反应器1中主要除去的离子是Mg2＋。(2)由流程图可知，脱硫塔中CaS、SO2、O2反应生成S、CaSO4，反应的化学方程式是CaS＋SO2＋O2=== S＋CaSO4。(3)反应器2中二氧化碳与火碱反应生成Na2CO3，碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，化学方程式为Na2CO3＋CaCl2=== CaCO3↓＋2NaCl；碳酸钠与硫酸钙反应生成碳酸钙沉淀和硫酸钠，化学方程式为
Na2CO3＋CaSO4=== CaCO3↓＋Na2SO4；脱水塔中分离出泥渣和精卤水，固液分离的操作是过滤。(4)32.4 ℃之后升高温度NaCl的溶解度增大、而 Na2SO4的溶解度减小，则为提高 Na2SO4纯度，析硝罐中析出 Na2SO4需采用升温结晶方法。(5)本工艺流程是要制备高纯硫酸钠，而卤水中原有的少量硫酸钙不足以制备硫酸钠，需要另加硫酸钙提供足量的硫酸根离子制备硫酸钠，所以流程中可循环使用的物质是硫酸钙。
Mg2＋
CaS、SO2、
O2
S、CaSO4
过滤
升温结晶
卤水
硫酸根离子
硫酸钙
思路解析
例2 (2021青岛28题8分)海洋是巨大的资源宝库。“筑梦”学习小组模拟化工厂生产流程，利用海水制取纯碱和金属镁，设计方案如图所示。请回答下列问题。
类型三 分离、提纯、除杂流程
(1)流程Ⅰ为海水“晒盐”。由海水获得粗盐的结晶方法是蒸发结晶。
(2)流程Ⅱ为粗盐精制。粗盐中通常含有泥沙等难溶性杂质和Ca2＋、Mg2＋、 等可溶性杂质离子。为除去上述可溶性杂质离子，将粗盐溶解并依次加入下列试剂：过量氢氧化钠溶液→过量氯化钡溶液→a→适量稀盐酸。
①上述除杂过程中，a是 过量的Na2CO3溶液　。
②有同学认为，用一种试剂代替氢氧化钠和氯化钡两种试剂也能达成实验目的，该试剂是Ba(OH)2溶液 。
③加入稀盐酸之前应进行的操作是过滤。
(3)流程Ⅲ为海水“制碱”。滤液A中碳酸氢钠是否饱和？是 (填“是”或“否”)；流程Ⅲ中循环利用的物质是 CO2(填写化学式)。
(4)流程Ⅳ为海水提镁。氢氧化镁和盐酸反应的化学方程式为
2HCl＋Mg(OH)2===MgCl2 ＋ 2H2O　　　　　　　　　　　　　　
蒸发结晶
过量的Na2CO3溶液　
Ba(OH)2溶液
过滤
是
CO2
2HCl＋Mg(OH)2=== MgCl2 ＋ 2H2O　　　
(2)①粗盐中含有Ca2＋、Mg2＋、 等可溶性杂质离子，加入过量NaOH溶液，除去Mg2＋；加入过量BaCl2溶液，除去 SO　；加入过量Na2CO3溶液，除去
Ca2＋及过量的Ba2＋；最后加入适量稀盐酸除去 OH－、CO　。②也可以用 Ba(OH)2　溶液代替NaOH、BaCl2两种试剂，同时除去Mg2＋、SO。③加入稀盐酸之前要进行过滤，防止沉淀与稀盐酸反应，又生成新的杂质。(3)小苏打是碳酸氢钠的俗名，由流程Ⅲ可知，滤液A为NaHCO3的饱和溶液，可以循环使用的物质是CO2。
Mg2＋
过量Na2CO3溶液
OH－、　
Ba(OH)2　
Mg2＋、
沉淀
碳酸氢钠
滤液A
CO2
思路解析

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