专题三 工艺流程
工艺流程题一般以“生产工艺”或“实验操作流程”为情境，将化工生产过程中的主要生产阶段以生产流程呈现出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。中考中的工艺流程题主要是物质的制备和除杂。
工艺流程题常考的知识点有：物质成分的分析(推断某物质)，化学反应原理(物质的除杂、化学方程式的书写等)，操作步骤的名称及操作所需要的仪器等，绿色化学(物质的循环利用、废物处理、能量的充分利用等)，工艺流程的评价等。因此解答化学工艺流程题，除了必须要掌握物质的性质和物质之间相互作用的基本知识及分离、提纯物质的基本技能外，还要学会从题干中获取有用信息，了解生产的产品。关注流程图中的出线、进线(均表示物料流向或操作流程)、可逆线(表示物质循环使用)和核心化学反应(如下所示)。
1．物质成分的分析(推断流程图中的某种物质等)
(1)分析流程中的每一步骤，从几个方面解流程：
①反应物是什么；
②发生了什么反应；
③图中有没有物质没有写上去或是省略了；
④该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。
(2)要判断所加的试剂，可以从加入试剂的目的、反应的产物入手进行分析。
(3)推断流程图中某一步中的物质，从上一步操作中反应物可能发生的反应入手进行分析，同时需注意所加试剂是否有剩余。
2．化学方程式的书写
(1)根据流程图书写某步中发生反应的化学方程式：根据所学知识判断其可能发生的反应，然后写出反应物、产物，并进行配平。
(2)陌生化学方程式的书写：根据箭头方向，箭头进入的是投料(即反应物)，出去的是生成物(包括主产物和副产物)；若从已知信息中找出的反应物和生成物不满足质量守恒定律，可以在反应物或生成物中加上水，然后进行配平，还应注意反应条件的有关信息；若在空气中煅烧或通入空气则还需考虑空气中的氧气是否参与反应。
3．混合物分离、提纯的操作及所需仪器的判断
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(1)固体和液体混合物的分离：过滤。其所需的仪器有铁架台、漏斗、烧杯、玻璃棒、滤纸。
(2)从物质的溶液中得到该物质的晶体常用的方法：
①蒸发结晶(具体操作见粗盐的提纯)。
②降温结晶，操作过程为蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥。
4．判断能够回收利用或可循环使用的物质
(1)回收利用的物质：若流程图中的原料在生产中以副产物的形式产生，则可将其进行回收利用。
(2)循环使用的物质：步骤中一步的产物是另一步的原料，根据上图中箭头方向(可逆线)即可判断出可循环使用的物质。
5．工艺流程的评价
(1)设计方案的科学性：能否达到实验目的，杂质是否完全除去、是否引入新的杂质等。
(2)安全性和简便性：尽量选用较温和的反应条件，避免高温、高压条件。
(3)对环境的影响：是否符合绿色化学理念。
(4)节约性：原料利用率要尽量高。
注：绿色化学又称环境友好化学，它的主要特点是：①充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；②在无毒、无害的条件下进行反应，以减少废物向环境排放；③提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”；④生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。
类型一 物质制备(实验室模拟、工业生产等) (2015、2012、2010、2008考)
例1 (2017南通)实验室以MnO2为原料制备少量高纯MnCO3的流程如下：
已知：①反应Ⅰ的化学方程式：MnO2＋SO2=== MnSO4；
②MnCO3、Mn(OH)2均难溶于水，MnCO3在100 ℃时开始分解。
(1)反应Ⅰ属于基本反应类型中的__________反应。
(2)流程中“操作”的名称为__________，所需要的主要玻璃仪器有______________。
(3)反应Ⅱ的化学方程式为_________________________。反应Ⅱ需控制溶液的酸碱性，若碱性过强，MnCO3粗产品中将混有____________________(填化学式)。
(4)验证MnCO3粗产品表面附着有Na2SO4杂质：取样品少许，向其中加入水，搅拌、过滤，向滤液中加入适量的____________________(填化学式)溶液，有白色沉淀产生。
(5)为获得高纯MnCO3
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，需选择“低温”干燥的原因是___________________________。
例2 (2017广州)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于冶金、电镀、医药等行业。已知CuCl难溶于水和乙醇，在潮湿空气中易变质。CuCl的制备流程如下：
(1)“滤液1”中除了Na＋、SO外，还存在较多的离子是__________(写离子符号)。
(2)“反应”中发生的化学变化是2CuCl2＋Na2SO3=== 2CuCl↓＋2NaCl＋SO3，产生的SO3迅速与水化合生成一种酸，该反应的化学方程式为__________________________。
(3)“操作a”的名称是__________，流程中可以循环利用的物质(水除外)是__________(写化学式)。
(4)可用“水洗”的原因是______________________________，“醇洗”的目的是_________________________________。
(5)160 g CuSO4与足量NaCl经上述制备流程，可生成的CuCl最多是______________________________。
例3 (2017陕西改编)我国每年报废的手机超过1亿部。废旧手机的电路板中含有铝、铁、铜、银、金等多种金属，化学兴趣小组为回收其中的铜，设计并进行了如下实验：
已知：Cu＋H2O2＋H2SO4=== CuSO4＋2H2O；不考虑金、银发生类似反应。
(1)将电路板粉碎成粉末的目的是__________________________。
(2)步骤①所得滤液中的溶质除硫酸外，还有____________________________。
(3)步骤②中的实验现象：固体部分溶解，__________________。
(4)步骤④中反应的化学方程式是_____________________________。
(5)对废旧手机中的金属加以回收的意义是___________________(写一条)。
例4 (2015广东)现有工厂丢弃的废铜屑(铜屑表面呈绿色，其中混有少量生锈铁屑)。课外活动小组同学欲利用其制取胆矾，他们设计了下面的两种制取流程。已知：Cu＋Fe2(SO4)3=== 2FeSO4＋CuSO4。请回答：
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(1)铜屑表面呈绿色的物质的化学式是Cu2(OH)2CO3，俗称________；操作①所用到的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒和________。
(2)溶液A的溶质有____________(只写一种)；铁锈与稀硫酸反应的化学方程式为_______________________________________。
(3)两种方法比较，符合绿色化学要求的是方法__________；方法Ⅱ的化学反应方程式为：2Cu＋2H2SO4＋________=== 2CuSO4＋________；操作②的实验步骤为：________、降温结晶。
类型二 分离提纯 (2014、2013、2011考)
例5 (2016德州改编)CO2是造成温室效应的主要气体，而工业上却可用CO2来制备甲醛等物质，“碳捕捉技术”是指通过一定的方法，将工业生产中产生的CO2分离出来并加以利用——如可利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其过程如图所示(部分条件及物质未标出)。
请根据有关信息回答问题：
(1)用NaOH溶液“捕捉”CO2的化学方程式是________________________________。
(2)“反应分离”环节中，分离物质所采用的基本操作是__________。
(3)此化学工艺流程中没有涉及到的基本反应类型是________________。
(4)整个过程中，可以循环利用的物质是__________和__________。
例6 (2016兰州改编)粗盐中MgCl2、CaCl2等杂质，提纯粗盐的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1)氢氧化钠有强烈的腐蚀性，如果不慎沾到皮肤上，要用大量的水冲洗，再涂上__________。
(2)步骤①中发生反应的化学方程式为________________________________，步骤②加入过量的碳酸钠溶液的作用是________________________。
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(3)操作a的名称是__________。
(4)步骤④中，要用玻璃棒不断搅拌，其目的是________________________________。
类型三 环保相关 (2017、2009、2008考)
例7 (2017广东)某垃圾处理厂对生活垃圾进行处理与综合利用的部分流程如下图：
资料1: 垃级焚烧产生的烟气中含有SO2等有害气体。
资料2：FeSO4容易被空气中的O2氧化。
回答下列问题：
(1)石灰浆吸收SO2(性质与CO2相似)的化学反应方程式为_______________________。
(2)溶解步骤中同时发生的三个化学反应方程式为：Fe＋Fe2(SO4)3=== 3FeSO4、_________________________、__________________________。
(3)将所得FeSO4溶液在氮气环境中蒸发浓缩、__________、过滤，得到FeSO4晶体，其中氮气的作用是___________________________________。
(4)政府倡导垃圾分类，其好处是__________________________(写一点)。
注：领跑化学2017版课时作业P50第10题与该题基本一样。
例8 某烟气脱硫的工艺不仅能消除SO2，还能将其转化为石膏(CaSO4·2H2O)等产品，实现“变废为宝”。主要物质转化关系如图1所示：
图1
图2
(1)设备1中，通过喷淋水脱去烟气中的SO2，该反应的化学方程式为__________________________，若将烟气直接排放到空气中，可能会导致的环境问题是__________。
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(2)设备2中，加入CaCO3的目的是_______________________________。
(3)设备3中反应的化学方程式是_______________________________。
(4)有一工厂为防治SO2的污染，另外设计了一种治污方法，不仅吸收了二氧化硫，同时也得到了硫酸等工业产品，该工艺流程如图2所示。
①Fe2(SO4)3吸收SO2的化学方程式是：Fe2(SO4)3＋2__________＋SO2=== 2FeSO4＋2H2SO4。
②该流程中可循环利用的物质是__________________。
专题三 工艺流程
例1 (1)化合 (2)过滤 漏斗、玻璃棒、烧杯
(3)MnSO4＋2NaHCO3=== Na2SO4＋MnCO3↓＋CO2↑＋H2O Mn(OH)2 (4)BaCl2
(5)MnCO3的分解温度为100 ℃，为防止MnCO3高温分解，影响高纯MnCO3的纯度
例2 (1)Cu2＋、Cl－ (2)SO3＋H2O=== H2SO4 (3)过滤 NaCl (4)能够除去可溶性杂质 可以除去水，防止在后续步骤中CuCl变质 (5)99.5
【解析】(5)160 g CuSO4中铜元素质量为160 g××100%＝64 g，反应过程中硫酸铜的铜元素完全转化到了氯化亚铜中，因此足量NaCl经上述制备流程，可生成的CuCl最多为64 g÷(×100%)＝99.5 g。
例3 (1)增大反应物接触面积，加快反应速率
(2)硫酸铝、硫酸亚铁[或Al2(SO4)3、FeSO4]
(3)溶液由无色变成蓝色
(4)Fe＋H2SO4=== FeSO4＋H2↑
(5)节约金属资源(或减少对环境的污染等)
例4 (1)铜绿 漏斗 (2)CuSO4(或FeSO4，或H2SO4)
Fe2O3＋3H2SO4=== Fe2(SO4)3＋3H2O
(3)Ⅱ O2 2H2O 蒸发
【解析】(2)分析溶液A中的溶质应注意利用题给信息，首先铜屑表面的铜绿及生锈的铁屑会与稀硫酸发生反应，分别生成CuSO4和Fe2(SO4)3，再根据题给信息Cu＋Fe2(SO4)3=== 2FeSO4＋CuSO4可以判断其中不含Fe2(SO4)3，同时还应注意稀硫酸是过量的。(3)方法Ⅱ中通入空气说明氧气参与反应，再根据质量守恒定律可知有水生成。
例5 (1)2NaOH＋CO2=== Na2CO3＋H2O (2)过滤
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(3)置换反应 (4)氢氧化钠 氧化钙
【解析】(3)氧化钙和水反应的属于化合反应，碳酸钙高温分解的反应属于分解反应，碳酸钠和氢氧化钙的反应属于复分解反应，所以化学工艺流程中没有涉及到的基本反应类型是置换反应。(4)根据箭头的方向确定可逆线，由此推出可循环利用的物质是氢氧化钠和氧化钙。
例6 (1)硼酸溶液
(2)MgCl2＋2NaOH=== 2NaCl＋Mg(OH)2↓ 完全除去氯化钙
(3)过滤 (4)防止液体受热不均匀，造成液滴飞溅
例7 (1)Ca(OH)2＋SO2=== CaSO3＋H2O
(2)Fe＋H2SO4=== FeSO4＋H2↑
Fe2O3＋3H2SO4=== Fe2(SO4)3＋3H2O
(3)降温结晶 作保护气，防止FeSO4被空气中氧气氧化，提高转化率(合理即可)
(4)方便对垃圾进行无害化处理(或有利于保护环境等)
例8 (1)SO2＋H2O=== H2SO3 酸雨 (2)CaSO3
(3)2CaSO3＋O2=== 2CaSO4 (4)①H2O ②H2SO4和FeSO4
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