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专题3 化工工艺流程题
化工工艺流程题是近年来高考中备受关注的一类题型，该类题是将化工生产过程中的主要生产流程用框图形式表示出来，并根据其中涉及的化学知识步步设问，构成与化工生产紧密联系的化工工艺流程题。化工工艺流程题的结构分题头、流程图和问题三部分。
一题头部分一般简单介绍该工艺生产的原材料和生产目的，
二流程图部分主要用框图形式将原材料到产品的主要生产工艺表示出来，
三问题部分主要根据生产过程中涉及的化学知识设计一系列问题。
解答化工工艺流程题的三种方法
范 例 审题指导 (14分)镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料是由111Ni(OH)2、碳粉和氧化铁等涂在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行回收研究，设计实验流程如下： 1注意电极材料的成分以及和盐酸反应后的 离子 3＋2＋已知：a.NiCl2易溶于水，Fe不能氧化Ni。 2A溶液呈酸性，加入b.某温度下一些金属氢氧化物的Ksp及沉淀析出的理论pH如表所示： NiO的目的是为了降低＋3＋3pH H浓度，促进Fe、Al＋M(OH)n Ksp 开始沉沉淀的水解，根据表中提3＋淀 完全 供信息，Fe先形成沉－332Al(OH)3 1.9×10 3.43 4.19 淀 －382Fe(OH)3 3.9×10 2.53 2.94 3只要注意到表中pH－14Ni(OH)2 1.6×10 7.60 9.75 的数据，即可选出答案 4溶解度越小，越先形回答下列问题： 成沉淀 (1)根据表中数据判断步骤②依次析出沉淀Ⅱ________和沉淀5注意只要求写出玻璃Ⅲ________(填化学式)，则pH1________pH2(填“>”、“＝”或仪器 “<”)，控制两种沉淀析出可利用________(填序号)。 6注意D的成分为NaClA.pH试纸 B．石蕊指示剂 C．pH计 溶液 (2)已知溶解度：NiC2O4>NiC2O4·H2O>NiC2O4·2H2O，则步骤③的化学7看准要求 方程式是__________________________________________。步骤③后，过滤沉淀所需的玻璃仪器有__________________。若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：_____________________________________________。 (3)④中阳极反应产生的气体E为____________，验证该气体的试剂为___________________________________________。 (4)试写出步骤⑥的离子方程式：____________________________________________。 [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) (普通)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) 淀粉-KI溶液(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)化学方程式漏写“↓”不扣分。所需玻璃仪器少写一种扣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。 [失分点评] 本题属于化工工艺流程与实验技术的结合，较简单，但仍未得满分，主要原因是化学用语书写不规范，审题不仔细，如化学式出现错误、把化学试剂写成了试纸等。
题型一.制备类工艺流程题
1.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] (1)反应Ⅰ中，CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为1∶2，由流程图可知生成
CaCO3、(NH4)2SO4和CO2，由质量守恒可知反应方程式为CaSO4＋2NH4HCO3===CaCO3＋(NH4)2SO4＋CO2↑＋H2O。
(2)(NH4)2SO4加入KCl，在干态、加热的条件下进行，可生成易分解的NH4Cl，加热时NH4Cl分解生成HCl和NH3，温度降低又生成NH4Cl，以此可分离出NH4Cl，得K2SO4，且能加快反应速率；从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaSO4的方法是趁热过滤，目的是防止KNO3结晶，提高KNO3的产率。
(3)检验反应Ⅱ所得K2SO4中是否混有KCl，应先加入Ba(NO3)2，使K2SO4完全转化为BaSO4
－
沉淀，以免干扰Cl的检验，然后再加入AgNO3检验KCl，操作方法为加入Ba(NO3)2溶液至不再产生沉淀，静置，取上层清液，滴加AgNO3溶液，若有沉淀生成，说明K2SO4中混有KCl。
(4)整个流程中，可循环利用的物质有(NH4)2SO4、CaSO4、KNO3。 (5)根据氧化还原反应的规律及原子守恒，即可写出化学方程式。 [答案] (1)CaSO4＋2NH4HCO3===CaCO3＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑
(2)分离NH4Cl与K2SO4，加快化学反应速率 防止 KNO3结晶，提高KNO3的产率
(3)加入过量Ba(NO3)2溶液至不再产生沉淀，静置，取上层清液，滴加AgNO3溶液，若有沉淀生成，说明 K2SO4中混有KCl
(4)CaSO4、KNO3、(NH4)2SO4
(5)4HNO3＋3KCl(浓)===NOCl↑＋Cl2↑＋3KNO3＋2H2O 2NOCl＋O2===Cl2＋2NO2
1.(2015·河南洛阳高三期末)钛合金是航天航空工业的重要材料。由钛铁
矿(主要成分为钛酸亚铁，化学式为FeTiO3)制备Ti等产品的一种工艺流程示意图如下：
2＋
已知：①TiO易水解，只能存在于强酸性溶液中。 ②常温下，难溶电解质溶解度与pH关系如图。
③25 ℃时TiO(OH)2溶度积Ksp＝1×10。 回答下列问题：
(1)写出钛铁矿酸浸时反应的离子方程式：__________________________。
(2)操作Ⅱ包含的具体操作方法有____________________________________________。
2＋
(3)向“富含 TiO溶液”中加入Na2CO3粉末的作用是
________________________________________________________________________， 2＋
TiO水解的离子方程式为________________________，当溶液pH＝________时，TiO(OH)2已沉淀完全。
3＋2＋
(4)加入铁屑将Fe转化为Fe的原因是_________________________________。
－29
解析：(1)钛铁矿酸浸时，发生反应的离子方程式为FeTiO3＋4H===TiO＋Fe＋2H2O。
2＋2＋3＋3＋2
(2)向含有TiO、Fe、Fe等的酸性溶液中加入适量的Fe屑，发生反应：2Fe＋Fe===3Fe＋
，然后将溶液蒸发浓缩、冷却结晶就会产生FeSO4·7H2O，然后将晶体过滤出来，就得到了
2＋
绿矾。(3)滤液中含有大量的TiO，向该溶液中加入Na2CO3粉末，调整溶液的酸碱性，促进2＋
TiO的水解，由图像可知当溶液的pH＝2.5 时，TiO(OH)2已经完全沉淀。(4)若不加入铁屑，
3＋
就会同时产生TiO(OH)2和Fe(OH)3导致制取的物质纯度不高，所以加入铁屑将Fe转化为2＋3＋2＋
Fe，避免Fe和TiO同时沉淀。
＋2＋2＋
答案：(1)FeTiO3＋4H===TiO＋Fe＋2H2O (2)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
2＋2＋＋
(3)调节溶液pH，促进TiO水解 TiO＋2H2OTiO(OH)2↓＋2H 2.5
3＋2＋
(4)避免Fe和TiO同时沉淀
题型二.产品提纯类工艺流程题
1.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：
＋2＋2＋
查询资料，得有关物质的数据如下表： 25 ℃ 时 pH 3＋
(1)检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe， 饱和H2S溶液 3.9 可选用的试剂为________。
SnS沉淀完全 1.6 A．KSCN溶液 B．NaOH溶液
FeS开始沉淀 3.0 C．KMnO4溶液 D．苯酚溶液
FeS沉淀完全 5.5 (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________________________________________________________________________
____________________。
2＋
(5)测定绿矾产品中Fe含量的方法：a.称取2.85 g绿矾产品，溶解，在250 mL容量
－1
瓶中定容；b.量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中；c.用硫酸酸化的0.010 00 mol·LKMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。
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________。
3＋3＋
[解析] (1)A.KSCN溶液和Fe反应生成红色溶液，可以检验Fe的存在，故A符合；
2＋3＋
B.NaOH溶液和Fe反应生成白色沉淀迅速变化为灰绿色最后变为红褐色，NaOH和Fe反应
3＋3＋
也生成红褐色沉淀，不能检验Fe的存在，故B不符合；C.KMnO4溶液不与Fe反应，无现
3＋3＋
象发生，故C不符合；D.苯酚溶液和Fe反应生成紫色溶液，可以检验Fe的存在，故D符合。
2＋2＋
(2)通入硫化氢，可以沉淀Sn，并因为硫化氢具有强还原性，可以防止Fe被氧化。已知：在H2S饱和溶液中，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时的pH为5.5，操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH＝2的目的是在溶液pH＝2
高考化学复习专题3 化工工艺流程题
