化学流程图专题分析

化学流程图专题分析

随着新课改的进行，在高考化学试题中化工题逐渐成为一类热门的主流题型" 它将高中化学与某些化工生产很好地融合在一起，题目情景新颖，综合性强，思维量大，具有挑战性。一些专家预测，在新课改背景下，无机化工题可能会逐渐取代以往高考化学试题中的无机框图型推断题。化学工艺流程题主要从以下两点设置：(1)环境与化学：主要涉及“废水、废气、废渣”的来源，对环境的影响和处理原理。(2)重要化工生产及资源利用：旨在用所学的基本理论(氧化还原、化学平衡、盐类水解、电化学、热化学、有机物结构与性质等) 指导化工生产。从命题趋势来看，一般有三种题型：一是从实验设计和评价的角度对化工生产进行模拟；二是根据一些化工生产的流程来考查考生的综合应用能力；三是关于化工生产的相关计算。

破解方法, 统览整体、截段分析是做“化工流程”题的主要方法。统览整体就是对一些线型工艺流程试题，对比分析流程图中原料与产品之间的关系，弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化学工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。截段分析就是针对题目所涉及的问题在流程中的呈现位置进行截段，做重点分析，分析时，也要注意“前扯后挂”，不要“断章取义”。

1. 为了回收利用SO 2，研究人员研制了利用低品位软锰矿浆（主要成分是MnO 2）吸收高温焙烧含硫废渣产生的SO 2废气，制备硫酸锰晶体（MnSO 4·H 2O ）的生产流程，其流程示意图如下：

已知，浸出液的pH ＜2，其中的金属离子主要是Mn ，还含有少量的Fe 、Al 等其他

2＋2＋3＋

请回答下列问题：

（1）写出浸出过程中主要反应的化学方程式：______________________________________。

（2）写出氧化过程中主要反应的离子方程式：______________________________________。

（3）用石灰浆调节pH ，pH 应调节范围是_______________________。

（4）滤渣的主要成分有_________________________________________。

（5）操作a 包括 等过程。

（6）下列各组试剂中，能准确测定尾气中SO 2含量的是__________。（填标号） a. NaOH溶液、酚酞试液 b. 稀H 2SO 4酸化的KMnO 4溶液

c. 碘水、淀粉溶液 d. 氨水、酚酞试液

【答案】24．（15分）

(1）SO 2＋MnO 2＝MnSO 4（3分）

＋＋＋＋（2）2Fe 2＋MnO 2＋4H ＝2Fe 3＋Mn 2＋2H 2O （3分）

（3）5～8 （合理答案均可）（2分）

（4）氢氧化铁、氢氧化铝、硫酸钙（全对2分）

（5） 蒸发、浓缩、结晶（2分 ）

（6）b 、c （ 3分）

＋提示：浸出液中的少量的Fe 2开始沉淀时的pH 为7.6，完全沉淀时的pH 为9.7，

＋＋从氢氧化物沉淀时pH 数据可知，Fe 2的沉淀会影响Mn 2+，因此，需将Fe 2氧化为

＋Fe 3 。

（6）b 、c 中的反应分别是 2MnO 4—+5SO2+2H2O =2Mn2++5SO42—+4H+ 和

SO 2+I2+2H2O=H2SO 4+2HI 两个反应中氧化剂和还原剂间均存在定量关系，且反应

终点变色明显。而a 、d 中SO 2和氢氧化钠或氨水反应的产物不确定，可能是亚硫酸

盐或亚硫酸氢盐或二者的混合物。

2．某工厂用软锰矿（含MnO 2约70%及Al 2O 3）和闪锌矿（含ZnS 约80%及FeS ）共同生产MnO 2和Zn （干电池原料）：

② IV

（1）A 中属于还原产物的是_____________________

（2）加入MnCO 3、Zn 2(OH)2CO 3的作用是

（3）请写出IV 中电解的阳极反应式

（4）电解IV 分离出的产物C 的化学式是____________

（5）该生产中除得到MnO 2和Zn 以外，还可得到的副产品有Na 2SO 4、Fe 2O 3和____________。

（6）如果不考虑生产中的损耗，除矿石外，需购买的化工原料是_____________________。（填名称）

（7）要从Na 2SO 4溶液中得到芒硝（Na 2SO 4·10H 2O ），需进行的操作有、__ 、过滤、洗涤、干燥等。

【答案】24．（14分，每空2分）(1) MnSO4 (2)增大溶液的pH ，使Fe 3+和 Al 3+生成沉淀；

2++ (3）Mn +2H2O-2e=MnO2+4H (4)H2SO 4 (5) Al2O 3、S

(6)碳酸钠 、硫酸 （或纯碱 、浓硫酸） (7）蒸发浓缩、降温结晶 (或浓缩结晶)

3．重铬酸钾（K 2Cr 2O 7）是工业生产和实验室的重要氧化剂。实验室模拟工业生产重铬酸钾

时用铬铁矿（主要成份为FeO·Cr 2O 3）、纯碱、烧碱、氯酸钾等为原料先制得铬酸钠

（Na 2CrO 4），涉及的主要反应是6FeO·Cr 2O 3 + 24NaOH +7KClO

3 12Na 2CrO 4 +

3Fe 2O 3 +7KCl + 12H2O ，然后将铬酸钠转化为K 2Cr 2O 7。其主要工艺如下：

试回答下列问题：

（1）在反应器①中，有Na 2CrO 4生成，同时Fe 2O 3转变为NaFeO 2，杂质SiO 2、Al 2O 3

与纯碱反应转变为可溶性盐，写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式：

（2）NaFeO 2能强烈水解，在操作②生成沉淀而除去，写出该反应的化学方程式：

（3）操作③的目的是什么，用简要的文字和化学方程式说明：

（4）操作④中，酸化时，CrO 42转化为Cr 2O 72, 写出平衡转化的离子方程式： －－

。

（5）称取重铬酸钾试样2.5000g 配成250mL 溶液，取出25.00mL 于碘量瓶中，加入10mL

2mol/LH2SO 4溶液和足量碘化钾(铬的还原产物为Cr 3+) ，放于暗处5min ，然后加入100mL 水，加入3mL 淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa2S 2O 3标准溶液滴定（I 2+2S2O 32－=2I+S4O 62）。 －－

①判断达到滴定终点的依据是： ； ②若实验中共用去Na 2S 2O 3标准溶液40.00mL ，则所得产品中的重铬酸钾的纯度为 （设K 2Cr 2O 7的摩尔质量为294g·mol -1，整个过程中其它杂质不参与反应）。

4．（1）Al 2O 3+Na2CO 32NaAlO 2+CO2↑（2分）

（2）NaFeO 2+2H2O=Fe(OH)3↓+NaOH（2分）

2-H 2SiO 3+2OH-（或（3）由于硅酸钠和偏铝酸钠发生水解：SiO 3+2H2O

SiO 32-+H2O HSiO 3-+OH-，HSiO 3-+H2O H 2SiO 3+OH-，

AlO 2-+H2O Al(OH)3+OH-），降低pH 值有利于平衡向正反应方向移动，当pH 调到7～8时，使它们水解完全（2分）

2+Cr 2O 72－+H2O （1分） （4）2CrO 4－+2H （5）①当滴加最后一滴硫代硫酸钠溶液时，溶液蓝色褪去，半分钟内不变色（2分）；

②94.08%（2分）。

4．I ．锂——空气电池能够提供相当于普通锂离子电池10倍的能量，因此它是很有前途的

电池技术。下图是锂——空气电池放电时的工作示意图。

（1）图1中电极a 是 极。

（2）电池中间的固体电解质（含阳离子交换膜）还能阻止H 2O 、N 2、O 2等物质的通过防止Li 和这些物质反应。Li 和水在常温下发生反应的化学方程式为 。 II．某些锂电池广泛应用于手机、数码相机及便携式电脑中。此种锂电池的负极通常由

金属锂构成，正极由二氯亚砜（SOCl 2）和碳材料构成。总反应为：4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2↑，此种锂电池是一次电池，在放电时有气体产生。以下说法中正确的是 。

+ A ．放电时电池内部Li 向负极移动

B ．放电过程中，电池负极发生氧化反应

C ．放电时每移动2mol 电子，有1molS 被还原

-- D ．放电时电池正极反应为：3SOCl 2+4e=SO2+S+4Cl

III ．锂电池回收具有重要意义，重点回收的正极材料，其主要成分为钴酸锂（LiCoO 2）、铝箔等。

某回收工艺流程如下：

（1）废旧电池残留有单质锂，拆解时需隔绝空气，是因为锂易与空气中的 反应。

（2）酸浸时钴酸锂发生反应的化学方程式为 。若用盐酸代替H 2SO 4、

H 2O 2混合液也能达到酸浸目的，但不利之处是 。

（3）Li 2CO 3在水中的溶解度随温度升高而减小，操作2的步骤是：加热浓缩析出晶体、 、洗涤、干燥。

5．（20分）已知某化工厂的含镍催化剂主要含有Ni ，还含有Al （31%）、Fe （1．3%）的

单质及氧化物，其他不溶杂质（3．3%）。某校化学研究性学习小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以该含镍废催化剂为原料来制备NiSO 4·7H 2O 。

回答下列问题：

（1）操作a 、c 中需使用的仪器除铁架台（带铁圈）、酒精灯、烧杯、玻璃棒外还需要的主要仪器为 。

（2）“碱浸”的目的是除去 。

（3）“酸浸”时所加入的酸是 （填化学式）。酸浸后，经操作a 分离出固体①后，溶液中可能含有的金属离子是 。

（4）操作b 为调节溶液的pH ，你认为pH 的最佳调控范围是 。

（5）“调pH 为2～3“的目的是 。

（6）产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeSO 4·7H 2O ），其原因可能是 。

（7） NiSO 4在强碱溶液中用次氯酸钠氧化，可以制得碱性镍镉电池电极材料——NiOOH 。该反应的离子方程式___。

（8）一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol/L时，沉淀已经完全。请利用上表中数据估算Fe （OH ）2的溶度积 和可逆反应Fe 2++ 2H2O

（OH ）2在25℃时的平衡常数 。

【答案】

2H ++ Fe

学生之所以怕无机化工信息题往往是被陌生情景和专业术语吓倒，或者是因不能完全理解流程图的含义而无从下手。解题时首先要粗读试题，尽量弄懂流程图。图中一般会出现

超纲知识，但题目中蕴涵了提示或者提问时不涉及，所以一定要关注题目的每一个字眼，尽量弄懂流程图但不必要将每一个物质都推出，问什么推什么。其次要带着问题去精心研究某一步或某一个物质。在答题时应注意前后问题往往没有联带效应，即前一问不能回答没关系，不影响后面回答问题。遇到做不出来的问题要及时放弃，以免影响其他问题的作答。最后，作答时一定要看清所提问题，不能答非所问，注意语言表达的科学性。