工艺流程习题专练知识讲解

教学过程

一、复习预习

1.金属元素化合物性质与反应

2.非金属元素有化合物性质与反应

3.过滤与洗涤

二、知识讲解

考点1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2考点模型

(1)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煅烧：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．控制低温：防止物质的分解，如NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、HNO3(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

Al，CO2(HCl、H2O)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。

三、例题精析

【例题1】高锰酸钾是中学常用的试剂。工业上用软锰矿制备高锰酸钾流程如下。

(1)铋酸钠(NaBiO 3不溶于水)用于定性检验酸性溶液中Mn 2＋

的存在(铋的还原产物为Bi 3

＋

，Mn 的氧化产物为＋7价)，写出反应的离子方程式______________________。

(2)KMnO 4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与下列物质相同的是________(填代号)。

a ．84消毒液(NaClO 溶液)

b ．双氧水

c ．苯酚

d ．75%酒精

(3)上述流程中可以循环使用的物质有________、________(写化学式)。

(4)理论上(若不考虑物质循环与制备过程中的损失)1 mol MnO 2可制得________ mol KMnO 4。

(5)该生产中需要纯净的CO 2气体。写出实验室制取CO 2的化学方程式________，所需气体产生装置是________(选填代号)。

(6)操作Ⅰ的名称是________；操作Ⅱ根据KMnO 4和K 2CO 3两物质在________(填性质)上的差异，采用________(填操作步骤)、趁热过滤得到KMnO 4粗晶体。 【答案】(1)2Mn 2＋

＋5NaBiO 3＋14H ＋

===2MnO －

4＋5Bi 3＋

＋5Na ＋

＋7H 2O

(2)ab

(3)MnO 2 KOH (4)23

(5)CaCO 3＋2HCl===CaCl 2＋H 2O ＋CO 2↑ AC (6)过滤 溶解度 浓缩结晶

【解析】软锰矿的成分叫二氧化锰，是一种常见的锰矿物。软锰矿含锰为63.19%，是重要的锰矿石。软锰矿非常软，还不及人的指甲硬。它的颜色为浅灰到黑，具有金属光泽。如果用手去摸，它会像煤一样弄黑你的手。

第一步：将软锰矿与氢氧化钾在空气中共熔得锰酸钾：2MnO2+4KOH+O2==2K2MnO4+2H2O

第二步通CO2，加酸歧化：3K2MnO4+2CO2==2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3 (1)由于NaBiO 3不溶于水，在写离子方程式时，应保留其化学式。

(2)KMnO 4作为消毒剂，是利用其强氧化性，与84消毒液、H 2O 2的消毒原理相同。 (3)在流程图中，一开始用到MnO 2和KOH ，通入CO 2后，又产生MnO 2；加入石灰苛化，生成KOH ，所以MnO 2、KOH 可循环利用。 (4)MnO 2―→K 2MnO 4―→KMnO 4＋MnO 2 1

1

x

1－x

根据电子守恒得：x ＝2(1－x ) 解得：x ＝2

3

故理论上1 mol MnO 2可制得2

3

mol KMnO 4。

(5)实验室制CO 2气体，应选用CaCO 3和稀盐酸(或稀HNO 3)，可选用A 、C 装置。 (6)操作Ⅰ应使KMnO 4、K 2CO 3、MnO 2分离开，应采取过滤的方法，KMnO 4、K 2CO 3两种物质溶解度不同，采取浓缩结晶使KMnO 4晶体析出，然后再趁热过滤。

【例题2】(2012·广东理综，32)难溶性杂卤石(K 2SO 4·MgSO 4·2CaSO 4·2H 2O)属于“呆矿”，在

水中存在如下平衡： K 2SO 4·MgSO 4·2CaSO 4·2H 2O(s)

2Ca 2＋

＋2K ＋

＋Mg 2＋

＋4SO 2－

4＋2H 2O