高考化学工业流程题

高三化学专题学案（13）：工业流程题
一、化工流程题主要解题方法
化学工艺生产主要解决的矛盾，归纳起来主要有六方面问题：
1.解决将原料转化为产品的生产原理；
2.除去所有杂质并分离提纯产品；
3.提高产量与产率；
4.减少污染，考虑“绿色化学”生产（原子经济化、原料循环、过程无害化）；
5.原料的来源既要考虑丰富，还要考虑成本问题；
6.生产设备简单，生产工艺简便可行等工艺生产问题。

二、熟悉工业流程常见的实验方法：
（1）原料的预处理
①研磨、粉碎：增大反应物间的接触面积，加快反应速率，使反应更充分（提高转化率或浸出率等）。

②溶解、浸取：通常用水或酸（08年高考）或碱（07高考、10年广一模）溶解，目的是让固态变成溶液或除去不需要检验的离子）。

③灼烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解。

并使一些杂质高温下氧化、分解如从海带中提取碘、煅烧贝壳、黄铁矿等。

（2）控制反应条件的方法
①最常用的是调节溶液的PH值，如要除去Cu2＋溶液中含有的Fe3＋，若要除去Cu2＋溶液中含有的Fe2＋，应该怎样做？
②加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动
③控温：防止某物质在高温时会溶解、分解或为使化学平衡向着题目要求的方向移动
（3）产品的分离与提纯
①蒸发浓缩、冷却结晶：从溶液中得到固体产品，产品溶解度一般随温度变化较大。

②蒸发结晶、趁热过滤：从溶液中获得固体产品，防止某物质降温时会析出。

为了使产品更纯，采用多次结晶的方法均称之为重结晶
③洗涤（用冰水或酒精）：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗操作方法：。

【例1】（16分）某实验室对煤矸石的综合利用课题展开如下探究：
【资料检索】
①煤矸石主要含Al2O3、SiO2及Fe2O3．
②聚合氯化铝（［Al2(OH)n Cl6－n］m (商业代号PAC）是一种新型、高效絮凝剂和净水剂．
【探究思路】用煤矸石为原料，采用铝盐水解絮凝法，可制得聚合氯化铝．
【探究实验】
【交流讨论】
（1）用浓盐酸配20%的盐酸所需的玻璃仪器有：_______ ______________________。

（2）加20%的盐酸酸浸，有关的离子方程式为_________ ____________。

（3）残渣2的主要成分是，设计实验证明你的结论（填“操作”、
“现象”）： 。

（4）从澄清的PAC 稀溶液获得聚合氯化铝固体，该实验操作是
，得到PAC 粗产品中可能含有杂质离子是。

（5）从不引入杂质去考虑，调节溶液的pH 可改为_________ （填序号）。

A ．NaOH B ．Al C ．氨水 D ．Al 2O 3
（1）量筒、烧杯、玻璃棒 …………………………………………………（各1分共3分）（2）Al 2O 3 + 6H +＝2Al 3++3H 2O Fe 2O 3+6H +＝2Fe 3++3H 2O ………………（各2分共4分） （3）Fe(OH)3…………（2分） 取少量残渣2于小试管中，加入稀盐酸使其完全溶解，再加入KSCN 溶液，溶液呈（血）红色。

………………………………………（2分） （4）蒸发浓缩，冷却结晶………………（2分 答蒸发结晶也给分） Ca 2+………（1分） （5） BD …………………（1个1分2分，有错得0分 1. （10分）工业上制备BaCl 2的工艺流程图如下：
某研究小组在实验室用重晶石（主要成分BaSO 4）对工业过程进行模拟实验。

查表得 BaSO 4
(s) + 4C(s)4CO(g) + BaS(s) △H 1 = 571.2 kJ·mol -1 ① BaSO 4(s) + 2C(s)
2CO 2(g) + BaS(s) △H 2= 226.2 kJ·mol -1 ②
⑴气体用过量NaOH 溶液吸收,得到硫化钠。

Na 2S 水解的离子方程式为 。

⑵向BaCl 2溶液中加入AgNO 3和KBr ，当两种沉淀共存时，c (Br -)
c (Cl -)=。

[K sp (AgBr)=5.4×10-13，K sp (AgCl)=2.0×10-10] ⑶反应C(s) + CO 2(g)
2CO(g)的△H 2= kJ·mol -1。

⑷实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是
， 。

．⑴S 2- + H 2O HS - +OH - HS - + H 2O H 2S +OH -（可不写）
⑵2.7×10-3 ⑶172.5 ⑷使BaSO 4得到充分的还原（或提高BaS 的产量） ①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温
3.(13分)（某地有软锰矿（主要成份为MnO 2，含少量Al 2O 3、SiO 2）和闪锌矿（主要成份
ZnS ，含少量FeS 、CuS 、CdS 、SiO 2），科研人员采用新工艺生产二氧化锰．．．．和锌．
，同时还得副产品镉和X 、Y 、Z 等。

工业流程图如下图（框图中水省略）：
（1）副产品X 的名称是 ，Y 的名称是 、Z 的化学式为 。

（2）他们的主要产品中的元素在周期表中，锌属 族，X 在 周期。

（3）图中“操作(1)~(4)”都包含的共同一种操作，在实验室中该操作的名称为 。

（4）操作（1）中，在稀H 2SO 4存在下MnO 2把硫化物氧化成硫单质和+2价硫酸盐。

如果硫化物用MS 表示，请写出MnO 2与硫化物反应的化学方程式： 。

（5）操作（3）生成的铁、铝化合物的化学式为 。

（6）请写出电解制得锌和二氧化锰的化学方程式 。

（7）旧工艺生产二氧化锰，是将软锰矿与煤混合粉碎后高温焙烧，再用硫酸浸取焙烧料净化后电解。

对比旧工艺，新工艺有好多个优点，请你至少说出新工艺的一个优点： 。

（1）（3分）硫 铜 Na 2SO 4 （2）（2分）ⅡB 三 （3）过滤（1分）
（4）（2分）MnO 2+MS+2H 2SO 4==MnSO 4+ MSO 4+S↓+2H 2O （5）（2分）Fe(OH)3、Al(OH)3
（6）（2分）MnSO 4+ ZnSO 4+2H 2O =MnO 2+Zn+2H 2SO 4 （7）（1分）新工艺不需要高温焙烧，大大节约了能源（燃料）（或旧工艺高温焙烧产生大气污染物SO 2，新工艺不产生有害气体；或新工艺许多物质都可以循环利用
22.(12分) 锌锰废电池经处理后，生产并回收硫酸锌及碳酸锰，其中生产工业级碳酸锰工艺如下：
试回答下列问题
通电
（1）锰在元素周期表中第周期，第族。

(2)步骤1和步骤2是将MnO2等转化为MnO并溶于硫酸，其中步骤2中的氢气，是另一个流
程产生的副产品，请写出产生氢气的反应方程式。

(3) 步骤3和步骤4都是除杂质
①X是一种“绿色”氧化剂,则X是____________(填化学式)。

②步骤3是除去杂质Fe2+。

请用文字和必要的方程式简述除去Fe2+的方法 (已知三种离子
沉淀的pH范围为Fe3+：2.7～3.7，Mn2+：8.6～10.1，Fe2+：7.6～9.6 。

) ___________________________________________________________________________。

③步骤4中主要反应方程式为：MeSO4+BaS=MeS↓+BaSO4↓(Me主要为Pb、Cd、Hg等)，则
其除去杂质的原理是______________________________________________。

(4) 已知进行步骤5的操作时，溶液3(主要成分为MnSO4)会产生大量无色无味的气泡，则
步骤5反应的化学方程式为。

(1)四，ⅦB（各1分，共2分）
(2) Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(2分)
(3) ①H2O2 (2分)
②在酸性条件下加入双氧水，将Fe2+氧化成Fe3+，2Fe2++ 2H2O2+ 2H+ = 2Fe3++ 2H2O
调节pH至3.7-8.6，使Fe3+沉淀完全，Fe3++ 3H2
O Fe(OH)3 + 3H+ (4分)
③以BaS为沉淀剂，使Pb2+、Cd2+、Hg+等金属离子，生成更难溶的硫化物而除去。

(2分)
(4)MnSO4+2NH4HCO3 = (NH4)2 SO4 +MnCO3 + H2O + CO2↑(2分)
24．（12分）减少SO2的排放、回收利用SO2是环保的重要课题。

我国研究人员研制的利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO2)吸收废渣高温焙烧产生的SO2，制备硫酸锰的生产流程如下：
浸出液的pH＜2，其中的金属离子主要是Mn2＋，还含有少量的Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Pb2＋等其它金属离子。

有关金属离子的半径以及形成氢氧化物沉淀时的pH见下表，阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见下图。

已知PbO 2的氧化性强于MnO 2。

请回答下列问题：
⑴ 写出浸出过程中主要反应的化学方程式 ， 氧化过程中主要反应的离子方程式 。

⑵ 在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH ，pH 应调节至范围 ， 滤渣的主要成分有 。

⑶ 阳离子吸附剂用于除去杂质金属离子。

决定阳离子吸附剂吸附效果的因素是 （填写序号）。

a ．溶液的pH
b ．金属离子的氧化性
c ．金属离子的半径
d ．吸附时间
⑷ 操作a 包括 过程。

⑴ SO 2＋MnO 2＝MnSO 4 2Fe 2＋
＋MnO 2＋4H ＋
＝2Fe 3＋
＋Mn 2＋
＋2H 2O
⑵ 4.7～8.3 氢氧化铁、氢氧化铝、硫酸钙（全对2分，错漏一个，扣1分） ⑶ c d （全对2分，错漏一个，扣1分） ⑷蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤
24．（11分）碘化钠是实验室中常见分析试剂，常用于医疗和照相业。

工业上用铁屑还原法来制备，工艺流程如下：
（1）碘元素属于第 周期第 族；反应②中的氧化剂是（写化学式） 。

（2）判断反应①中的碘是否已完全转化的具体操作方法是 。

（3）反应②的离子方程式为 ； 反应③的化学方程式为 。

（4）将滤液浓缩、冷却、分离、干燥和包装过程中，都需要注意的问题是 ；特别是在浓缩、冷却时最好采取的措施是 。

（1）五 ⅦA NaIO 3 （各1分）
铁屑
（2）取少量反应混合液于试管中并滴入几滴淀粉溶液，若溶液未变蓝色，证明碘已完全转化；如果溶液变蓝，则说明碘没有转化完全（2分）。

（3）②3Fe + IO3－+ 3H2O ==== 3Fe (OH)2↓ + I－（2分）
③4Fe (OH)2 + O2 ==== 2 Fe2O3 + 4H2O （2分）
灼烧
（4）防止NaI被空气氧化（1分）低压蒸发浓缩，并充入氮气隔绝空气（1分。