专题一：工艺流程题

专题一——工艺流程题2化工流程题的构成特点2、题目结构：分题头、题干和题尾三部分。1、内容来源：真实化工生产过程，题材丰富，提问灵活。3、呈现形式：流程图、表格、图像。4、设问方式：措施、成分、物质、原因、原理。5、能力考查：获取信息的能力、分解问题的能力、表达能力。6、知识落点：基本理论、元素化合物、实验。试题特点：陌生度高、阅读量大、综合性强、区分度高（2013年全国新课标卷I）27．锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。滤液滤渣H2SO4、H2O2过滤Al(OH)3固体废旧锂离子电池放电处理拆解正极碱浸NaOH溶液调pH滤液酸浸萃取水相（Li2SO4溶液）有机相反萃取有机相再生回用水相（CoSO4溶液）NH4HCO3溶液沉钴CoCO3固体过滤调pH过滤滤渣滤液过滤滤液一、两种意识整体意识：快速浏览全题①流程的目的（特别是流程中的始末物质）1.从混合物中分离、提纯某一物质；2.利用某些物质制备另一物质。②题目设问情况整体意识局部意识（2013年全国新课标卷I）27．锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。滤液滤渣H2SO4、H2O2过滤Al(OH)3固体废旧锂离子电池放电处理拆解正极碱浸NaOH溶液调pH滤液酸浸萃取水相（Li2SO4溶液）有机相反萃取有机相再生回用水相（CoSO4溶液）NH4HCO3溶液沉钴CoCO3固体过滤调pH过滤滤渣滤液过滤滤液（6）在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有______(填化学式)。Al(OH)3、Li2SO4、CoCO3（2010安徽卷）27．锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题：某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下：废旧锂离子电池正极材料加过量NaOH溶液过滤滤液LiMn2O4、碳粉通入过量CO2过滤沉淀X加稀H2SO4通入空气MnO2、碳粉加一定量Na2CO3过滤Li2CO31234滤液滤液过滤Al(OH)3（2011福建卷）24．四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：钛铁矿TiO2nH2O2341强酸性浸出液（含TiO2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等）废渣废液废气富含TiO2+溶液粗TiO2成品TiCl4绿矾氯气、焦炭铁屑该工艺流程中存在的不足之处是产生三废。两种意识局部意识：定位意识（1）设问一般相对独立，无连带效应，一个问题解决不了不会影响下一个问题的解决。（2）题中基本上都有与流程无关的问题，可直接作答；（3）对于超纲知识，题目中要么有信息提示，要么与解答题目无关。（2013年全国新课标卷I）27．回答下列问题：（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为_________。（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式___________。（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式_____________________；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是_____________。（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式___________。（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式______________________。（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是_________。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有__________(填化学式)。实验方案评价化合价氧化还原反应原电池反应元素化合物离子反应化学方程式原电池工作原理滤液滤渣H2SO4、H2O2过滤Al(OH)3固体废旧锂离子电池放电处理拆解正极碱浸NaOH溶液调pH滤液酸浸萃取水相（Li2SO4溶液）有机相反萃取有机相再生回用水相（CoSO4溶液）NH4HCO3溶液沉钴CoCO3固体过滤调pH过滤滤渣滤液过滤滤液滤液滤渣H2SO4、H2O2过滤Al(OH)3固体废旧锂离子电池放电处理拆解正极碱浸NaOH溶液调pH滤液酸浸萃取水相（Li2SO4溶液）有机相反萃取有机相再生回用水相（CoSO4溶液）NH4HCO3溶液沉钴CoCO3固体过滤调pH过滤滤渣滤液过滤滤液滤液滤渣H2SO4、H2O2过滤Al(OH)3固体废旧锂离子电池放电处理拆解正极碱浸NaOH溶液调pH滤液酸浸萃取水相（Li2SO4溶液）有机相反萃取有机相再生回用水相（CoSO4溶液）NH4HCO3溶液沉钴CoCO3固体过滤调pH过滤滤渣滤液过滤滤液充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6滤液滤渣H2SO4、H2O2过滤Al(OH)3固体废旧锂离子电池放电处理拆解正极碱浸NaOH溶液调pH滤液酸浸萃取水相（Li2SO4溶液）有机相反萃取有机相再生回用水相（CoSO4溶液）NH4HCO3溶液沉钴CoCO3固体过滤调pH过滤滤渣滤液过滤滤液反应方程式的书写原料目标产物核心反应反应条件的控制二、三个过程氧化还原反应：①判断产物（关注箭头）②配平非氧化还原反应：结合反应实际（物质性质、试剂用量）反应方程式的书写滤液滤渣H2SO4、H2O2过滤Al(OH)3固体废旧锂离子电池放电处理拆解正极碱浸NaOH溶液调pH滤液酸浸萃取水相（Li2SO4溶液）有机相反萃取有机相再生回用水相（CoSO4溶液）NH4HCO3溶液沉钴CoCO3固体过滤调pH过滤滤渣滤液过滤滤液（2013年全国新课标卷I）27．锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式______________________；2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O、2H2O22H2O+O2↑LiCoO2+H2SO4+H2O2——Li2SO4+CoSO43．(15分)工业上利用电镀污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质)回收铜和铬等金属，回收流程如下：(3)写出还原步骤中加入NaHSO3生成Cu2O固体反应的离子方程式___________________________________，此步骤中加入NaHSO3得到Cu2O的产率为95%，若NaHSO3过量，除了浪费试剂外，还会出现的问题是___________________________________________。2H2O＋HSO3－＋2Cu2＋===Cu2O↓＋SO42－＋5H＋4．(15分)亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。某工厂生产亚氯酸钠的主要流程如下：(1)气体a的化学式为______。溶液A的名称是_____________。(2)反应I的离子方程式为______________________________________，(3)反应Ⅱ的化学方程式为____________________________________________。2NaOH＋2ClO2＋H2O2===2NaClO2＋2H2O＋O2O2硫酸2ClO3-＋SO32－＋2H＋==2ClO2↑＋SO42－＋H2O滤液滤渣H2SO4、H2O2过滤Al(OH)3固体废旧锂离子电池放电处理拆解正极碱浸NaOH溶液调pH滤液酸浸萃取水相（Li2SO4溶液）有机相反萃取有机相再生回用水相（CoSO4溶液）NH4HCO3溶液沉钴CoCO3固体过滤调pH过滤滤渣滤液过滤滤液（2013年全国新课标卷I）27．锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_________________。CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑（√）全省38.3%考生这样作答：CoSO4+NH4HCO3=CoCO3↓+NH4HSO4（×）（2013年全国新课标卷I）27．锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。滤液滤渣H2SO4、H2O2过滤Al(OH)3固体废旧锂离子电池放电处理拆解正极碱浸NaOH溶液调pH滤液酸浸萃取水相（Li2SO4溶液）有机相反萃取有机相再生回用水相（CoSO4溶液）NH4HCO3溶液沉钴CoCO3固体过滤调pH过滤滤渣滤液过滤滤液（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式________________________________________。2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑关注杂质！3．(15分)工业上利用电镀污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质)回收铜和铬等金属，回收流程如下：(1)在浸出过程中除了生成Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外，主要还有_______________________。CuSO4关注杂质！反应速率物质的溶解度（溶解度曲线）物质的热分解与挥发弱离子的水解（平衡）反应条件的控制保护气:pH:温度:调节pH使某些杂质离子沉淀析出充入Ar、N2、H2等，防止某些物质被氧化4．(15分)亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。某工厂生产亚氯酸钠的主要流程如下：(3)反应过程中控制温度不高于20℃，目的是____________。防止H2O2分解反应速率物质的溶解度物质的热分解与挥发弱离子的水解（平衡）CO2(g)过滤反应I反应II反应III反应IVFeSO4溶液NH4HCO3溶液CO2(g)H2(g)稀硫酸过滤KClK2SO4(s)NH4Cl溶液(NH4)2S2O8溶液FeCO3(s)空气中煅烧Fe2O3(s)（2009江苏卷·16）以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O（3）反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是________。防止NH4HCO3分解（或减少Fe2+的水解）反应速率物质的溶解度物质的热分解与挥发弱离子的水解（平衡）（2010江苏卷·16）钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等]。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2，其部分工艺流程如下：（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70℃，且不使用浓硝酸，原因是________、______。防止反应速率过快浓HNO3易挥发、分解反应速率物质的溶解度物质的热分解与挥发弱离子的水解（平衡）2.【2015全国（Ⅰ）27题】硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5•H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：回答下列问题：（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是_________________。然