工业流程题教学内容

提升点2无机化工流程题揭秘

一、无机化工流程题的命题特点

无机工业流程题以真实的工业生产过程为背景，以能力立意为命题指导思想，综合考查学生各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。这类题的一般呈现形式是流程图、表格、图象，通常围绕以下几个知识点进行设问：

(1)反应速率与平衡理论的运用；

(2)氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写；

(3)利用控制pH分离除杂；

(4)化学反应的能量变化；

(5)实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等；

(6)流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；

(7)环境保护与绿色化学评价。

二、工业生产流程的模式及规律

模式：

规律：主线主产品、分支副产品、回头为循环；

核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制。

三、解答无机化工流程试题的程序

1. 审题步骤

2. 解题思路

明确流程目的→分析条件和性质→结合问题联系原理→答题注意模式，抓住要点

四、八大热点题型揭秘

热点题型1氯及其化合物的工业加工和利用

[例1]下图所示是以海水为原料，获得某产物的工艺流程图。已知在吸收塔中，溶液的pH显著减小。试回答下列问题：

(1)图中两次氯化的作用是否相同？________(选填“是”或“否”)。

(2)吸收塔中反应的化学方程式为______________________，

第2次氯化的离子方程式为___________________________。

(3)资料证实，在酸性介质中，第1次氯化过程中可用O2或空气替代。但在实际工业生产中为什么不用更廉价的空气替代Cl2？___________________________________________________________________________________________ _________________________。

(4)本工艺的处理方法可简单概括为“空气吹出、X气体吸收、氯化”。某同学认为在工业生产过程中对第1次氯化液直接蒸馏也可得到产物，不必进行上述过程，请对该同学的说法作出正确的评价：__________________________________________________________。

[解析]本工艺流程是海水中Br－被Cl2氧化，然后用热空气吹出，载溴空气进入吸收塔，根据题中信息，吸收塔内溶液pH显著减小，可确定气体X是SO2，吸收塔内反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，生成的Br－再被Cl2氧化，生成的Br2用蒸气蒸出，再冷凝得到液态溴。

[答案](1)是(2)Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－(3)若用廉价的空气替代Cl2进行第1次氯化，反应的离子方程式为4Br－＋O2＋4H＋===2Br2＋2H2O，则反应时需要将大量的盐卤(浓度不大)酸化，反应后又要将废液中和才能排放，在经济上不合算(4)氯化后的海水虽然含有溴单质，但浓度低，如果直接蒸馏原料，产品成本高，“空气吹出、SO2气体吸收、氯化”的过程实际上是一个溴的富集过程，以提高其浓度，减少能源的消耗

热点题型2氮及其化合物的工业加工和利用

[例2][2013·太原模考]合成氨是“将空气变成面包”的反应，合成氨工业在国民经济中占有重要地位。下图是合成氨的简要流程图：

Ⅰ.原料气的制备

(1)合成氨所需氮气来自空气，方法之一是将空气液化后再加热分离；请另设计一种从空气中分离出氮气的方法：

______________________________________________________。

(2)请写出工业上获得氢气的一种方法(用化学方程式表示)：_________________________________________________________。

Ⅱ. 原料气的净化

为了防止催化剂“中毒”，原料气在进入压缩机之前必须经过净化、精制处理，“精制”过程通常是将含有少量CO、CO2、O2和H2S等杂质的原料气体通入含有氨水的醋酸亚铜二氨([Cu(NH3)2]Ac)溶液，以获得纯净的原料气。其中，吸收CO的反应为CO(g)＋[Cu(NH3)2]Ac(l)＋NH3·H2O(l)[Cu(NH3)3CO]Ac(l)＋H2O(l)ΔH<0(Ac－代表CH3COO－)。

(3)为了提高CO的吸收率，可采取的有效措施是_____________________。

(4)除去氧气时，氧气将[Cu(NH3)2]Ac氧化为[Cu(NH3)4]Ac2，则反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比是________。

Ⅲ. 氨的合成

(5)合成氨工业中采取的下列措施可用勒夏特列原理解释的是________(填序号)。

A. 采用较高的压强(20～50 MPa)

B. 采用500℃的高温

C. 用铁触媒作催化剂

D. 将生成的氨液化并及时从体系中分离出来，N2和H2循环到合成塔中并补充N2和H2

(6)如图是实验室模拟工业法合成氨的简易装置。简述检验有氨气生成的方法_________________。

[答案](1)将空气与碳作用生成CO2，除去CO2即可得到氮气(其他合理答案也可)

(2)C ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2或CO ＋H 2O(g)=====高温

CO 2＋H 2(或其他合理答案)

(3)降低温度、增大压强 (4)4∶1 (5)AD

(6)将湿润的红色石蕊试纸放到导管口处，若变蓝说明有氨气生成

热点题型3 硫及其化合物的工业加工和利用

[例3] [2013·扬州调研] 一种以黄铜矿和硫黄为原料制备铜和其他产物的新工艺的原料综合利用率较高。其主要流程如下：

注：反应Ⅱ的离子方程式为

Cu 2＋＋CuS ＋4Cl －===2CuCl －2＋S 请回答下列问题：

(1)反应Ⅰ的产物为 _________________________(填化学式)。

(2)反应Ⅲ的离子方程式为_______________________________。

(3)一定温度下，在反应Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸铜晶体，其原因是________________________________________

__________________________________________________________。

(4)炼钢时，可将铁红投入熔融的生铁中，该过程中主要反应的化学方程式是__________________________________________。

(5)某硫酸厂为测定反应Ⅳ所得气体中SO 2的体积分数，取280 mL(已折算成标准状况)气体样品与足量

Fe 2(SO 4)3溶液完全反应后，用浓度为0.02000 mol·L －1的K 2Cr 2O 7标准溶液滴定至终点，消耗25.00 mL

K 2Cr 2O 7溶液。

已知：Cr 2O 2－7＋Fe 2＋＋H ＋―

→Cr 3＋＋Fe 3＋＋H 2O(未配平) ①将SO 2通入Fe 2(SO 4)3溶液中，发生反应的离子方程式为_____

________________________________________________________。

②反应Ⅳ所得气体中SO 2的体积分数为__________________。

[解析] (5)②由反应的化学方程式知各物质间存在如下关系：

3SO 2～6Fe 2＋～Cr 2O 2－7

3 1

n (SO 2) 0.02000×25×10－3 mol 可求得n (SO 2)＝1.5×10－3 mol ，则V (SO 2)＝33.6 mL 。

则所得气体中SO 2的体积分数为33.6 mL 280 mL

×100%＝12.00%。 [答案] (1)FeS 2、CuS

(2)4CuCl －2＋O 2＋4H ＋===4Cu 2＋＋8Cl －＋2H 2O

(3)该温度下，硫酸铜的溶解度小于氯化铜

(4)3C ＋Fe 2O 3=====高温

2Fe ＋3CO ↑

(5)①SO 2＋2Fe 3＋＋2H 2O===SO 2－4＋2Fe 2＋＋4H ＋ ②12.00%

热点题型4 钠及其化合物的工业加工和利用

[例4] 碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料。工业碳酸钠(纯度约98%)中含有Ca 2＋、

Mg 2＋、Fe 3＋、Cl －和SO 2－4等杂质，提纯工艺流程如下：