专题五 工艺流程题命题角度备考策略海洋化学资源的利用(1)审目的:实验目的是制备还是提纯某物质。(2)审试剂:加入的试剂能与流程中的什么物质反应,是与一种物质反应还是与多种物质反应。(3)审用量:加入的试剂是适量还是过量,过量的目的何在,过量的物质会进入下一流程,判断能与什么物质反应。(4)审特征:过滤原理及涉及的仪器、结晶方法、循环物质的确定、回收物质、实验方案的评价。(5)审问题:从问题中寻找答案——写化学式还是物质名称、写化学方程式还是描述实验现象、化学反应类型的判断物质的制备与生产物质的分离、提纯和除杂金属的回收与利用
1.流程中涉及的主要操作(1)粉碎或研磨:目的是增大反应物间的接触面积,加快反应(或溶解)速率。(3)过滤(4)结晶(蒸发结晶或降温结晶)
2.判断试剂的选择或加入某试剂的目的(1)加入试剂的选择:从所得反应的产物分析判断。(2)加入某试剂的作用:多为除去某过量物质或者反应副产物。3.判断可循环利用的物质根据箭头方向(可逆线),即某一步的产物是前面某步流程中的原料。4.通入稀有气体(氩气)或氮气的作用稀有气体、氮气等性质稳定,可以用作保护气,隔绝空气,防止生成物被氧化。5.陌生化学方程式的书写根据箭头方向,箭头进入的是反应物,出去的是生成物(包括主产物和副产物)。若从已知信息中找到的反应物和生成物不满足质量守恒定律,可在反应物或生成物中加入水,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。
6.对流程进行评价(1)安全性和简便性:若反应中会产生可燃性物质,应注意做好防护措施,如通风和远离火源;尽量选用较温和的反应条件,避免高温和高压等复杂条件。(2)环保性:是否符合“绿色化学”理念,环保、低碳方案优先。(3)经济实用性:应遵循原料廉价易得、反应能耗低、产率或原料的利用率高等原则。7.解题关键(1)物质的生产制备要明确目标产品,把握整体思路。(2)金属资源的回收利用要熟练掌握并应用金属活动性顺序。(3)“三废”处理的过程中要明确有害物,加入的试剂主要是为了将其无害化处理。(4)海洋资源的利用要掌握粗盐除杂过程中除杂试剂的滴加顺序、侯氏制碱法和海水制镁的步骤。
类型一 海洋化学资源的利用海洋化学类工艺流程题涉及的内容主要是海水制镁、海水制碱和粗盐提纯,以及拓展内容海水制溴、氯等。解题时需要注意:(1)熟记工艺流程,掌握和理解工艺中每一环节的目的、名称、注意事项以及涉及的化学反应。(2)掌握粗盐提纯过程中加入除杂试剂的目的,熟记除杂过程中涉及的化学反应及化学方程式。
1.(2022烟台)我国化学家侯德榜先生创立的联合制碱法,将碱厂与氨厂联合,既提高效益又减少污染,促进了世界制碱工业的发展。联合制碱法的模拟流程如图1所示。
(1)氨厂的原料N2来自空气。分离液态空气是利用空气中各成分的不同。(2)通常状况下,NH3的溶解度远大于CO2的溶解度。为了提高产率,吸氨碳化塔中应该先通入的是(填“NH3”或“CO2”)。(3)加热NaHCO3制得纯碱的化学方程式是。(4)结合图2分析,吸氨碳化塔中析出NaHCO3固体的主要原因是(填序号)。①溶剂质量减少②NaHCO3难溶于水③30～35℃时,NaCl、NaHCO3、NH4Cl的溶解度相比较,NaHCO3的溶解度最小,易达到饱和而析出(5)氨厂生产的NH3溶于水后得到的氨水可以做肥(填化肥类别)。碱厂与氨厂联合后,用NH4Cl代替氨水做化肥,其优势是(答一点即可)。沸点NH3③氮肥效高
2.(2022肥城三模)海洋是巨大的资源宝库。“筑梦”学习小组模拟化工厂生产流程,利用海水制取纯碱和金属镁,设计方案如图所示。请回答下列问题。蒸发结晶过量的Na2CO3溶液
②有同学认为,用一种试剂代替氢氧化钠和氯化钡两种试剂也能达成实验目的,该试剂是。(3)流程Ⅲ为海水“制碱”。滤液A中碳酸氢钠是否饱和?(填“是”或“否”),写出流程Ⅲ生成小苏打的化学方程式。Ba(OH)2溶液是
类型二 物质的制备与生产1.解题思路分析(1)总览全题,找出原料和目标产物。(2)在流程图上找主线。(3)围绕主线精读流程(重点是对原料进行预处理和物质的分离方法),推断相关物质,并写出相关的化学方程式。(4)若有陌生的内容,尝试回归题目,在题目中寻找答案。2.流程中箭头的意义(1)进箭头:箭头进入的是投料(即反应物),若该框图出现在起始位置,则表示原料的预处理。
(2)出箭头出去的箭头一般指的是生成物,通常过滤操作之后会有两个出箭头,其中一个代表滤渣(固体),一个代表滤液。(3)回箭头表示该物质能够循环利用。3.常见对原料进行预处理的方法(1)加酸(酸浸)或加碱(碱浸):使原料中的物质与酸或碱反应形成溶液。(2)粉碎(研磨):增大反应物的接触面积,加快反应速率或使反应更充分。(3)灼烧(煅烧):使固体或杂质在高温下分解。
3.(2022威海)某工厂生产高锰酸钾(KMnO4)的流程如图所示,下列说法不正确的是()A.混合加热室中发生物理变化B.氧化室中一定有O2参与反应C.电解室中K2MnO4发生分解反应D.该过程中可循环利用的物质是KOHC
4.(2022青岛)2022年4月16日,“神舟十三号”三位航天员“太空出差”凯旋。彰显了我国在航天领域的科技实力。制造载人飞船和太空舱使用了镁合金和钛合金,工业上可用下图所示流程制备镁和钛。下列说法不正确的是()A.步骤①中可以加入石灰乳B.步骤②和④中发生的反应都是复分解反应C.该流程中氯化镁可以循环利用D.步骤④中氩气作保护气是因为其化学性质稳定B
类型三 物质的分离、提纯和除杂1.解题思路本质就是对混合物的除杂、分离、提纯。(1)首先,找出要得到的主要物质是什么,混有哪些杂质。(2)然后,认真分析当加入某一试剂后,能与什么物质发生反应,生成了什么产物。(3)最后,思考要用什么样的方法才能将杂质除去。2.化学工艺流程的常见除杂方法(1)调pH除杂:利用物质的酸碱性调节溶液的pH,使某些离子转化为沉淀。(2)试剂除杂:根据物质的化学性质,加入相应的试剂除去某些杂质。3.常用的分离方法(1)过滤(适用于难溶性固体和液体混合物的分离)。(2)蒸发结晶。(3)降温结晶(操作过程:蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥)。(4)洗涤和烘干等。
5.(2022德阳)碘(I2)及其化合物广泛应用于医药、染料等方面。I2的一种制备方法如下图所示:说明:图中的“置换”指发生置换反应。回答下列问题:(1)“过滤”操作中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和(填仪器名称)。(2)在此制备流程中循环使用的物质是(填化学式)。(3)溶液B中主要溶质可能是(填化学式)。(4)“置换①”中的化学方程式为。漏斗AgNO3FeCl3或者FeCl2
类型四 金属的回收与利用此类型试题实际上还是金属的化学性质与金属活动性顺序的应用。解答此类试题时,首先要熟记和理解金属活动性顺序及其应用,以及与之相关的知识等;然后根据所给问题情景结合所学的相关知识和技能,细致地阅读、分析题意等进行探究、推理,最后按照题目的要求,认真地进行选择或解答。需要注意的是:(1)一般选用的酸是稀盐酸或稀硫酸。(2)所选用的金属单质一般不能超出题干中涉及的金属。
6.(2021泰安)某工厂废液中含有氯化钠、氯化铜和氯化亚铁。某课外小组要从废液中回收铜并得到铁红(主要成分Fe2O3),要求全过程不引入其他金属元素。设计实验方案如图所示:请回答下列问题:(1)工厂废液中加入过量A反应的化学方程式为。(2)用化学式表示固体甲的成分。(3)溶液甲中的金属离子是(用离子符号表示)。(4)完成步骤④的化学方程式:4Fe(OH)2+O2+24Fe(OH)3。Fe、CuNa+、Fe2+H2O
7.(2022济宁)某工业废液中主要含有CuCl2、NaCl,为防止废液直接排放对环境造成危害,课外探究小组经采样分析,尝试利用这种工业废液回收金属铜。实验设计流程见如图:(1)步骤①选用的试剂是,采用的操作为。(2)步骤②发生反应的化学方程式为。(3)步骤③发生的反应属于(填基本反应类型)。氢氧化钠过滤置换反应
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