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微专题二 工艺流程题突破
专题9　金属与人类文明
1．工艺流程题的结构
规律：“主线主产品，分支副产品，回头为循环”。
2．对原料预处理的常用方法
(1)研磨——减小固体颗粒的体积，增大固体与液体或气体间的接触面积，增大反应速率。
(2)水浸——与水接触反应或溶解。
(3)酸浸——与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。
(4)灼烧——除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时灼烧就是为了除去可燃性杂质。
(5)煅烧——改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土。
3．解答化工流程题的方法——目标分析法
制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成，每一步操作都有其具体的目标、任务。
4．化工生产工艺流程类试题解答方法
(1)抓首尾，看中间：从原料到产品为一条龙的生产工序试题，其关键点是认真分析对比原材料与产品的组成，从中得出将原料转化为产品和除去原材料中所含杂质的基本原理和所用工艺。
(2)用交叉，看分流：有些化工生产选用多组原料，解题关键在于找准中间产品和相互交叉的流水生产线，在分析过程中，抓住中间产品的关联作用，逐一破解。
(3)明目的，读流程：化工工艺流程综合题目一般是关于物质制备，首先明确题目目的是制取什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了
解产品的性质，并结合基本概念和反应原理分析流程图试题中的元素及化合物知识，从质量守恒原理的角度分析未知物质，寻找解题的突破口。“→”前是投料(反应物)，“→”后是生成物。
(4)看控制，找分离：物质制备工艺都涉及物质的分离提纯，注意制备过程中所需的原料和条件的控制以及物质分离方法的选择(如过滤、萃取、分液、蒸馏等)，尽可能写出主要反应的化学方程式或制备原理。若出现工艺评价内容，从成本、环保、利用率等多角度考虑分析即可。
[例1] 由镁铝合金制取MgSO4·7H2O的工艺流程如图所示：
(1)“碱溶”的离子方程式为_____________________________________
___________________________________________________________。
(2)“操作1”的名称为________。
(3)试剂X的名称为________。
(4)“操作2”含“加热浓缩、降温结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥”，用乙醇洗涤的目的是________________________________。
答案：(1)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(2)过滤　(3)稀硫酸　(4)减少MgSO4·7H2O的溶解损失，利于后续的干燥(答出一点即可)
解析：
(1)镁铝合金中镁与NaOH溶液不反应，铝与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，其反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑。
(2)操作1得到“滤液”，故操作1为过滤。
(3)操作1得到的固体为镁单质，由最终制备物质为MgSO4·7H2O可知，加入的试剂X为稀硫酸。
(4)由MgSO4溶液得到MgSO4·7H2O，经过加热浓缩、降温结晶、过滤后，得到的MgSO4·7H2O表面含有硫酸和水，因MgSO4·7H2O易溶于水以及乙醇具有良好的挥发性，所以用乙醇洗涤的目的是减少MgSO4·7H2O的溶解损失，利于后续的干燥。
[例2] 由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的工艺流程示意图如图所示：
回答下列问题：
(1)Ti在元素周期表中的位置是___________________________________
_____________________________________。
(2)钛精矿、焦炭和氯气高温反应制取粗TiCl4过程中产生CO和CO2，若产生CO和CO2物质的量之比为2∶1，则该步反应的化学方程式为___________________________________________________________。
(3)实验室进行蒸馏提纯时所用的玻璃仪器有蒸馏烧瓶、酒精灯、牛角管、锥形瓶、________、________。
(4)用金属镁还原TiCl4过程中需要保护气，下列气体可作为保护气的是________(填标号)。
a．Cl2 b．N2 c．Ar d．CO2
(5)有同学认为用金属镁制取钛生产成本较高，若采用电解TiCl4的方法制取金属钛可降低生产成本。你是否认同该同学的设想？____(填“是”或“否”)。你的理由是________________________________________
___________________________________________________________。
解析：
解析：
(4)Mg能在Cl2中燃烧，则不能使用Cl2作保护气，a错误；Mg能在N2中燃烧，则不能使用N2作保护气，b错误；Mg在Ar中不能燃烧，可选用Ar作保护气，c正确；Mg能在CO2中燃烧，则不能使用CO2作保护气，d错误。
(5)粗TiCl4可以蒸馏获得纯TiCl4，说明TiCl4的熔、沸点低，TiCl4是共价化合物，液态TiCl4不导电，故不能采用电解TiCl4的方法制取金属钛。
1．海带中含有丰富的碘，为了从海带中提取碘，某研究性学习小组的同学设计并进行了以下实验：
请回答下列问题：
(1)步骤①灼烧海带，除需要三脚架、泥三角外，还需要的仪器是________(填标号)。
A．烧杯 B．坩埚
C．表面皿 D．干燥器
E．酒精灯
(2)步骤⑤的实验操作名称是__________；步骤⑥的目的是从含碘的苯溶液中分离出碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是______。
(3)步骤⑤中，选择用苯来提取碘的理由是________________________
__________________________________________________________。
(4)写出步骤④中发生的离子方程式：___________________________
__________________________________________________________。
答案：(1)BE　(2)萃取分液　蒸馏　(3)苯与水互不相溶且不发生反应，碘在苯中的溶解度比在水中的大　(4)2I－＋MnO2＋4H＋===I2＋Mn2+＋2H2O
解析：
(1)灼烧固体物质一般使用(瓷)坩埚，而坩埚加热需要用泥三角支撑然后放在三脚架上，三脚架下面的空间放酒精灯，灼烧海带时，除需要三脚架、泥三角外，还需要用到的实验仪器是坩埚、酒精灯、坩埚钳，选BE。
(2)从碘的水溶液，得到含碘的苯溶液，需加入有机溶剂苯，萃取分液；步骤⑥的目的是从含碘的苯溶液中分离出单质碘和回收苯，是利用互溶的两种液体的沸点不同来分离，实验操作为蒸馏。
解析：
(3)根据萃取的基本原则：两种溶剂互不相溶、互不反应，且溶质在一种溶剂中的溶解度比在另一种溶剂中大得多，可知用苯来提取碘的理由是碘在苯中的溶解度大于在水中的溶解度，而且苯和水互不相溶、互不反应。
(4)碘离子在酸性条件下可被MnO2氧化，锰元素被还原为Mn2+，根据得失电子守恒可知I－与MnO2的化学计量数比为2∶1，再结合元素守恒可得反应的离子方程式为2I－＋MnO2＋4H＋===I2＋Mn2+＋2H2O。
2．已知某工业废水中含有大量CuSO4，少量Ag＋、Hg2+以及部分污泥，通过下述过程可从该废水中回收硫酸铜晶体及其他物质。
(1)步骤1的主要操作是________，需用到的玻璃仪器除烧杯外还有______________。
(2)步骤2中需加入某种试剂后再将混合物分离，该试剂是______(填化学式)，生成固体残渣成分是__________________(填化学式)。步骤3中
涉及的操作是蒸发浓缩、__________、过滤、干燥。步骤2应该在通风橱中进行，原因是_____________________________________________
___________________________。
答案：(1)过滤　玻璃棒、漏斗　(2)Cu　Ag、Cu　
冷却结晶　Hg有挥发性，且有毒
解析：
(1)由流程知，步骤1要将固体和液体分离，可用过滤操作，除烧杯外，还需要用到的玻璃仪器为漏斗、玻璃棒。
(2)Cu比Ag、Hg活泼，加入过量的Cu，可置换出Ag、Hg，且不引入新的杂质，所加入的试剂应为Cu；Hg在常温下为液体，则固体残渣为Ag、Cu；从溶液中获取结晶水合物，需经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、烘干等操作；Hg有挥发性，且有毒，应在通风橱中进行。
3．明矾在日常生活中用途非常广泛。用废铝灰(含Al、Al2O3、Fe、Fe2O3、FeO等)为原料制取明矾的工艺流程如图所示。回答下列问题：
已知：Fe3+开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH为1.9～3.7。
(1)加快“酸溶”速率的措施有________(列举一种即可)，其中“酸溶”时，Al2O3溶解的化学方程式为_________________________________
___________________________________________________________。
(2)“氧化”时，发生反应的离子方程式为________________________
___________________________________________________________。
(3)“步骤①”的目的是________________________；检验“过滤2”滤液中是否含Fe3+可用试剂________________。
(4)“步骤②”包含的操作有________、________、过滤及干燥。
答案：(1)搅拌、增加酸的浓度、加热、粉碎等(列举一种即可)　Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O
(2)2Fe2+＋H2O2＋2H＋===2Fe3+＋2H2O
(3)调节溶液pH，使Fe3+转化为沉淀　KSCN溶液
(4)蒸发浓缩　冷却结晶
解析：
(1)增大反应物的接触面积，可以采用搅拌、粉碎；增大反应物的浓度，可以增加酸的浓度；可以采用加热等方法；“酸溶”时，Al2O3和硫酸反应生成硫酸铝和水，化学方程式为Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O。
(2)“氧化”时，加入氧化剂过氧化氢，将滤液中的Fe2+氧化为Fe3+，发生反应的离子方程式为2Fe2+＋H2O2＋2H＋===2Fe3+＋2H2O。
解析：
(3)“步骤①”滤液中加入Al(OH)3，作用是调节溶液的pH，使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀而除去；“滤渣2”的成分是Fe(OH)3，检验“过滤2”滤液中是否含Fe3+所用的试剂是KSCN溶液，若溶液出现血红色，证明原溶液中含有Fe3+。
(4)“步骤②”是从溶液中获得产品明矾，包含的操作有蒸发浓缩、冷却结晶、过滤及干燥。

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