第二部分第2讲三、化工流程题

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三、化工流程题标准答案(1)Fe(OH)3(1分)Al(OH)3(1分)(1分)C(1分)(2)NiCl2+Na2C2O4+2H2O===NiC2O4·2H2O↓+2NaCl(2分)漏斗、玻璃棒和烧杯(2分)玻璃棒划破滤纸(1分)、滤液超过滤纸边缘(1分)(3)Cl2(1分)湿润的淀粉­KI试纸(1分)(4)2Ni(OH)2+2OH-+Cl2===2Ni(OH)3+2Cl-(2分)评分细则(1)写成名称不得分,“”写成“小于”不得分。(2)漏写“↓”不扣分,少写一种扣1分,少写两种不得分。原因按标准答案评分。(3)Cl2写成氯气不扣分。检验Cl2也可以用其他方法,如NaBr溶液和苯或CCl4。(4)按照标准答案评分。解题技能化工流程题中表述性词汇的作用化工生产流程和综合实验题中经常会出现一些表述性词语,这些表述性词语就是隐性信息,它可以暗示我们所应考虑的答题角度。常见的有:(1)“控制较低温度”——常考虑物质的挥发,物质的不稳定性和物质的转化等。(2)“加过量试剂”——常考虑反应完全或增大转化率、产率等。(3)“能否加其他物质”——常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。(4)“在空气中或在其他气体中”——主要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。(5)“判断沉淀是否洗净”——常取少量最后一次洗涤液于试管中,向其中滴加某试剂,以检验其中的某种离子。(6)“检验某物质的设计方案”——通常取少量某液体于试管中,加入另一试剂产生某现象,然后得出结论。(7)“控制pH”——常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。(8)“用某些有机试剂清洗”——常考虑降低物质溶解度有利于析出、减少损耗和提高利用率等。元贝驾考驾考宝典2016科目一科目四备考策略解答这类试题的起点是会识别流程图[箭头指出的是投料(反应物),箭头指向的是生成物(包括主产物和副产物),返回的箭头一般是被“循环利用”的物质]。关键是会利用题给信息,正确运用原理,一般要思考以下问题:①生产目的,设计的原理,生产过程的作用等;②化学反应条件控制原理;③实验基本操作;④资源的回收和利用;⑤“绿色化学”生产,环境保护等。考点分析无机化工流程题考查的知识点如下:化学反应速率、化学平衡理论的应用,氧化还原反应的判断,化学式、化学方程式、热化学方程式的书写,利用控制pH值分离或除杂,利用溶解度分离,常用的分离方法,实验操作,流程中的物质转化和循环,循环利用的物质,产品的成分和要求,题给数据等。结合中学化学实验原理、反应原理进行解答。类型一化工工艺与废水处理1.(16分)电镀含铬废水的处理方法较多。Ⅰ.某工业废水中主要含有Cr3+,同时还含有少量的Cu2+、Fe2+、Fe3+和Al3+等,且酸性较强。为回收利用,通常采用如下流程处理:已知:a.Cr(OH)3→NaCrO2→Na2CrO4―→Na2Cr2O7b.Cu(OH)2能溶于氨水:Cu(OH)2+4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O请回答:(1)操作Ⅰ的名称为________,上述操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相同,进行该实验操作所需要的主要玻璃仪器除烧杯、漏斗外,还有__________。(2)滤渣Ⅰ的主要成分为________(写化学式),试剂乙的名称为__________。(3)加入试剂甲的目的是_____________________________。(4)废水处理流程中生成滤渣Ⅲ的离子方程式为__________。Ⅱ.酸性条件下,六价铬主要以Cr2O2-7形式存在。工业上用以下方法处理含Cr2O2-7的废水:①往废水中加入适量的NaCl,搅拌均匀;②用Fe为电极进行电解,经过一段时间,最后有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀产生;③过滤回收沉淀,废水达到排放标准。(5)电解时能否用Cu电极来代替Fe电极________(填“能”或“不能”),理由是______________________________。(6)已知某含Cr2O2-7的酸性工业废水中铬元素的含量为104.5mg·L-1,处理后铬元素最高允许排放浓度为0.5mg·L-1。处理该废水1000m3并达到排放标准至少消耗铁的质量为________kg。解析流程图分析:工业废水中含有Fe2+,加入试剂之后无Fe2+,所以加入甲的目的是将Fe2+氧化,加入NaOH之后,滤渣是Cu(OH)2、Fe(OH)3,滤液是NaAlO2和NaCrO2混合液,根据信息,试剂乙是氨水,试剂丙是NaOH,所以滤渣Ⅱ是Fe(OH)3,滤液Ⅱ是[Cu(NH3)4](OH)2溶液;因为由NaCrO2到CrO2-4化合价升高,所以试剂丙应具有氧化性,向NaAlO2溶液中通入过量CO2应生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3。(6)设需要xkg,根据电子守恒得:x×103g56g·mol-1×1=103×103L×104.5-0.5mg·L-1103×52g·mol-1×(6-3)x=336kg。标准答案(1)过滤(1分)玻璃棒(1分)(2)Cu(OH)2、Fe(OH)3(2分)氨水(2分)(3)将Fe2+氧化成Fe3+(2分)(4)AlO-2+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO-3(2分)(5)不能(2分)因阳极产生的Cu2+不能还原Cr2O2-7(2分)(6)336(2分)评分细则(1)出现汉字错误不得分。(2)不按要求书写化学式或名称不得分。(3)体现出Fe2+被氧化均得分。(4)“↓”不占分,写成CO2-3不得分。(5)其他描述也得分,如Cu2+不具有还原性。(6)写成336kg扣1分。类型二化学工艺流程与反应原理2.(15分)绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生产纯净绿矾的一种方法:查询资料,得有关物质的数据如下表:25℃时pH值饱和H2S溶液3.9SnS沉淀完全1.6FeS开始沉淀3.0FeS沉淀完全5.5(1)检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3+,最好选用的试剂为________。A.KSCN溶液B.NaOH溶液C.KMnO4溶液D.苯酚溶液(2)操作Ⅱ中,通入硫化氢至饱和的目的是____________;在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是_________________。(3)操作Ⅳ的顺序依次为____________、冷却结晶、_______________________________________。(4)操作Ⅳ得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤,其目的是:①除去晶体表面附着的硫酸等杂质;②____________________。(5)测定绿矾产品中Fe2+含量的方法是:a.称取2.850g绿矾产品,溶解,在250mL容量瓶中定容;b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中;c.用硫酸酸化的0.01000mol·L-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL。①滴定时盛放KMnO4溶液的仪器为________(填仪器名称)。②判断此滴定实验达到终点的方法是___________________。③计算上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为___________。解析(1)检验Fe3+最好选用它的特征反应。(2)通入H2S至饱和,可以增大c(H+),使Sn2+沉淀,因为-2价的硫具有还原性,所以还可以防止Fe2+氧化。因为Fe2+开始沉淀的pH为3.0,当pH=2时,Fe2+不会沉淀。(3)一定要记准这三步操作。(4)冰水温度较低,可以降低绿矾的溶解,减少损耗。(5)根据电子守恒计算。20.00×10-3L×0.01000mol·L-1×(7-2)=n(FeSO4·7H2O)×1,n(FeSO4·7H2O)=10-3mol。FeSO4·7H2O的质量分数为10-3mol×10×278g·mol-12.850g×100%≈97.5%。标准答案(1)AD(2分)(2)除去溶液中的Sn2+,并防止Fe2+被氧化(2分)防止Fe2+生成沉淀(2分)(3)蒸发浓缩(1分)过滤洗涤(1分)(4)降低洗涤过程中FeSO4·7H2O的损耗(2分)(5)①酸式滴定管(1分)②滴加最后一滴KMnO4溶液时,溶液变成浅红色且半分钟内不褪色(2分)③97.5%(2分)评分细则(1)对一个得1分,有错不得分。(2)每一点得1分,后一步目的按标准答案评分。(3)只答“蒸发”、“过滤”均不得分,严格按照标准答案评分。(4)强调减少“FeSO4·7H2O”或“绿矾的损耗”。(5)①只答“滴定管”不得分。②溶液颜色变化占1分,半分钟不褪色占1分。③写成0.975不扣分。类型三循环工艺流程与物质制备3.(16分)KNO3是重要的化工产品,下面是一种已获得专利的KNO3制备方法的主要步骤:(1)反应Ⅰ中,CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为1∶2,该反应的化学方程式为______________________________。(2)反应Ⅱ需在干态、加热的条件下进行,加热的目的是___________________________________________________;从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaSO4的方法是趁热过滤,趁热过滤的目的是____________________________________。(3)检验反应Ⅱ所得K2SO4中是否混有KCl的方法是:取少量K2SO4样品溶解于水,________________________________。(4)整个流程中,可循环利用的物质有___________________(填化学式)。(5)将硝酸与浓KCl溶液混合,也可得到KNO3,同时生成等体积的气体A和气体B(NOCl),该反应的化学方程式为_________________________________________________;气体B与O2反应生成1体积气体A和2体积红棕色气体C,该反应的化学方程式为______________________________。解析本题化工流程较为复杂,可针对涉及问题直接回答。(1)根据流程图中的物质判断反应产物,除(NH4)2SO4、H2O外,还有CaCO3、CO2,即CaSO4+2NH4HCO3===CaCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑。(2)加热应从加快反应速率来回答,趁热过滤的目的是为了防止KNO3结晶。(3)应使SO2-4完全沉淀,取上清液检验Cl-是否存在。(4)根据箭头的“左向”判断循环物质。(5)根据化合价的升降判断气体A,氮元素由+5价降到+3价,所以化合价升高的只能是Cl-,气体A应是Cl2,方程式为4HNO3+3KCl(浓)===NOCl↑+Cl2↑+3KNO3+2H2O,NOCl与O2反应的化学方程式为2NOCl+O2===Cl2+2NO2。标准答案(1)CaSO4+2NH4HCO3===CaCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑(2分)(2)分离NH4Cl与K2SO4,加快化学反应速率(2分)防止KNO3结晶,提高KNO3的产率(2分)(3)(共3分)加入过量Ba(NO3)2溶液至不再产生沉淀,静置(1分),向上层清液中滴加AgNO3溶液(1分),若有沉淀生成,说明K2SO4中混有KCl(1分)(4)CaSO4、KNO3、(NH4)2SO4(3分)(5)4HNO3+3KCl(浓)===NOCl↑+Cl2↑+3KNO3+2H2O(2分)2NOCl+O2===Cl2+2NO2(2分)评分细则(1)“↓”、“↑”不计分。(2)按照标准答案评分。(3)必须强调Ba(NO3)2溶液过量否则扣一分。(4)答对一个给1分,不倒扣分。(5)“↑”不计分,少“浓”字扣1分。类型四物质制备工艺流程与数据的处理、应用4.(8分)利用染化厂的废料铁泥(主要成分是Fe2O3、FeO和铁)制备可用于

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