高中化学工艺流程习题

2-（4）欲使1L该废水中的Cr2O 完全转化为Cr0.5Fe1.5FeO4。理论上需要加入

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g FeSO4·7H2O。

2-〖说明〗本题以含毒性较大的Cr2O 的废水处理为问题情境，通过简明直观的

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实验流程图，将氧化还原反应、离子反应、实验基本操作、化学计算及元素化合物等内容综合在一起，考查考生分析和解决问题的能力，及用正确的化学用语和文字表述分析解决问题的过程和结果。试题设计将理论和实际相结合，引导考生学会从化学视角观察和认识环境保护这一重大社会问题，关注化学科学对环境保护的重要作用，强化学以致用的意识。其中第（1）小题，考查考生对离子反应、氧化还原反应实质的理解，以及对离子方程式、氧化还原反应方程式的配平等知识的掌握；第（2）小题，考查实验基本操作——用pH试纸测量溶液的pH；第（3）小题，要求考生能结合题给信息，根据铁的化合物的性质进行分析、推理，得出结论；第（4）小题，考查考生根据质量守恒定律进行计算的能力。 〖来源〗2009年安徽理综卷

工艺流程解题方法

题型一 化学工艺流程与物质的制备 【考点精讲】 1.明确题目目的是制取什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质。善于从基本概念和反应原理的角度分析流程图试题中的元素及化合物知识，善于从质量守恒原理的角度分析未知物质，寻找解题的突破口。箭头进入的是投料(反应物)，箭尾是生成物。

2．注意制备过程中所需的原料和条件的控制以及物质分离方法的选择。读懂流程图，写出主要的化学反应方程式或制备原理。

3．要解决一个物质的制备、合成等实际的化学问题往往从成本角度、环保角度、现实角度等多角度考虑。

【例1】 (循环型工艺流程)利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下：

依据上述流程，完成下列填空：

(1)图中CH4的第一次转化过程中的化学方程式是_________。

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(2)脱硫过程中，若有n mol Fe2O3·H2O转化，则生成S的物质的量为________mol(用含n的代数式表示)。

(3)整个流程有三个循环：一是K2CO3(aq)循环，二是N2和H2循环，第三个循环中被循环物质是__________________。

(4)改用过量NaOH溶液吸收天然气中的硫化氢，以石墨作电极电解吸收后所得溶液可回收硫，其电解总反应方程式(忽略氧气的氧化还原)为____________________，该方法的优点是_________________________________________________。

〖解析〗该生产工艺属于多处循环生产工艺，因此分析工艺流程示意图时，分析的主线是弄清基本原材料CH4合成氨的基本原料N2和H2的工艺生产原理。但还要回头分析循环生产的理由和循环生产的工艺生产段。通过这样既考虑产品的合成，又考虑原料的充分利用，则该题所涉及的问题也就可以解答了。

〖答案〗(1)CH4＋H2O(g) 2H2O

CO＋3H2 (2)n (3)Fe2O3·H2O (4)Na2S＋

2NaOH＋S＋H2↑ NaOH可以循环利用，同时获得副产品氢气(优点答

到“NaOH可以循环利用”即可)

【例2】 (分离提纯工艺流程)“卤块”的主要成分为MgCl2(含Fe2＋、Fe3＋、Mn2＋

等杂质离子)，若以它为原料，按如下工艺流程图，即可制得“轻质氧化镁”。如果要求产品尽量不含杂质离子，而且成本较低，流程中所用试剂或pH值控制可参考下列附表确定。

表1 生成氢氧化物沉淀的pH值

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注 Fe2＋的氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以常常将它氧化为Fe3＋，生成Fe(OH)3沉淀而去除。

表2 化学试剂价值表

请填写以下空白：

(1)在步骤②加入的试剂X，最佳选择应是________，其作用是____________________________________________。

(2)步骤③加入的试剂Y应是__________；之所以要控制pH＝9.8，其目的是__________________。 (3)在步骤⑤时发生的化学反应方程式是________________。

〖解析〗本题结合工业生产实际考查无机化合物(轻质氧化镁)的生成、分离、提纯问题。涉及金属元素(Mg、Fe、Mn)及其化合物相互转化的知识和信息加工、迁移能力，逻辑推理和逆向思维能力。在题目第一段阅读中要明确试题要求：

＋＋＋

(1)由卤块(含杂质的MgCl2)制得不含杂质Fe2、Fe3、Mn2 的“轻质氧化镁”。

(2)成本较低，在阅读观察工艺流程图时要明确。 (3)杂质离子在步骤③加入Y(NaOH)强调pH＝9.8后除去[成为Fe(OH)3、Mn(OH)2沉淀]。 (4)步骤④⑤⑥是由MgCl2(含Na＋)到轻质氧化镁的转化、制备过程。通过逆向思维：MgO→Mg(OH)2 →MgCO3。因此步骤③所得滤液中加的Z是Na2CO3(步骤④)，所得沉淀物为MgCO3，经过步骤⑤在水中煮沸，MgCO3水解生成Mg(OH)2，并放出CO2气体。

＋＋

(5)在阅读附表1时需结合试题分析，在步骤②需加氧化剂使Fe2转化为Fe3以便沉淀完全容易除去。 (6)步骤③控制pH＝9.8是为了使Mn(OH)2沉淀完全，虽然Mg(OH)2已开始沉淀会影响产率，但保证了产品纯度，且原料卤块价格比较低廉。 (7)在阅读附表2时可以从成本较低的角度考虑步骤②。

＋＋

〖答案〗 (1)漂液 使Fe2转化为Fe3，既不带进杂质同时又相对经济 (2)NaOH

＋＋

使杂质离子(Fe3、Mn2)沉淀完全，又尽量减少Mg2＋的损失 (3)MgCO3＋H2O Mg(OH)2↓＋CO2↑

〖规范答题指导〗在对工艺流程的目的及过程清晰之后，并不表示你就可以轻松的得分了，规范答题也是非常关键的一步。历年高考评卷分析都发现学生的简述能力比较差，特别是化学用语的表述存在很大的误差。因此在此环节中要训练自己掌握不同题型的答题模式，多思考总结如何作答更完美。这当然不是一朝一夕

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可以做好的，是需要平时不断的累积。

题型二 化学工艺流程与反应原理

【考点精讲】 化学工艺流程常涉及的化学反应原理有： 1．沉淀溶解平衡的相关应用

(1)沉淀的最小浓度控制。(2)沉淀转化的条件。 2．反应速率及化学平衡理论在实际生产中的应用 (1)反应速率控制。(2)化学平衡移动。

(3)化学平衡常数的应用。(4)反应条件的控制。 3．氧化还原反应的具体应用

(1)强弱规律。(2)守恒规律。(3)选择规律。 4．盐类水解的具体应用

(1)水解规律。(2)水解反应的控制(抑制或促进)。

【例3】 (2010·福建理综，24)硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3 、FeCO3、MgO、CaO等，生产工艺流程示意图如下：

(1)将菱锌矿研磨成粉的目的是________________________。 (2)完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：

Fe(OH)2＋ ______＋ ______= Fe(OH)3＋ Cl－

(3)针铁矿(Goethite)是以德国诗人歌德(Goethe)名字命名的，组成元素是Fe、O和H，化学式量为89，化学式是_______。

(4)根据下表数据，调节“滤液 2”的pH时，理论上可选用的最大区间为________________。

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