工业流程题竞赛用
Last revision date: 13 December 2020.
工业流程题 1. 解题思路
明确整个流程及每一部分的目的 → 仔细分析每步发生的反应及得到的产物 → 结合基础理论与实际问题思考 → 注意答题的模式与要点
在解这类题目时：
首先，要粗读试题，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出。 其次，再精读试题，根据问题去精心研究某一步或某一种物质。 第三，要看清所问题，不能答非所问，并注意语言表达的科学性
在答题时应注意：前一问回答不了，并不一定会影响回答后面的问题。 分析流程图需要掌握的技巧是：
① 浏览全题，确定该流程的目的——由何原料获得何产物（副产物）,对
比原料和产物；
② 了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，并
在下一步分析和解题中随时进行联系和调用； ③ 解析流程图并思考：
从原料到产品依次进行了什么反应利用了什么原理（氧化还原溶解度溶液中的平衡）。每一步操作进行到什么程度最佳每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物杂质或副产物是怎样除去的
无机化工题：要学会看生产流程图，对于比较陌生且复杂的流程图，宏观把握整个流程，不必要把每个环节的原理都搞清楚，针对问题分析细节。 考察内容主要有： 1）、原料预处理
2）、反应条件的控制（温度、压强、催化剂、原料配比、PH调节、溶剂选择）
3）、反应原理（离子反应、氧化还原反应、化学平衡、电离平衡、溶解平衡、水解原理、物质的分离与提纯）
4）、绿色化学（物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用）
5）、化工安全（防爆、防污染、防中毒）等。
2、规律
主线主产品 分支副产品 回头为循环
核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制产品分离提纯
3.工业生产流程主线与核心
原料预处理 除杂、净化 产品分离提反应条件控制 原料循环利用 排放物的无害化处理
4. 熟悉工业流程常见的操作与名词 原料的预处理
①溶 解 通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等 ②灼 烧 如从海带中提取碘
③煅 烧 如煅烧高岭土 改变结构，使一些物质能溶解。并使一些杂质
高温下氧化、分解
④研 磨 适用于有机物的提取 如苹果中维生素C的测定等。 控制反应条件的方法
①控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀 ---- pH值的控制。 例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH 如下表所示 物质 开始沉淀 沉淀完全 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2
问题：若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应该怎样做
调节pH所需的物质一般应满足两点：
i、能与H＋反应，使溶液pH值增大； ○ii、不引入新杂质。 ○例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值 ②蒸发、反应时的气体氛围
③加热的目的 加快反应速率或促进平衡向某个方向移动
④降温反应的目的 防止某物质在高温时会溶解或为使化学平衡向着题目要求
的方向移动
⑤趁热过滤 防止某物质降温时会析出
⑥冰水洗涤 洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶
解损耗
物质的分离和提纯的方法
①结晶——固体物质从溶液中析出的过程（蒸发浓缩、冷却结晶） ②过滤——固、液分离
③蒸馏——液、液分离
④分液——互不相溶的液体间的分离
⑤萃取——用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。 ⑥升华——将可直接气化的固体分离出来。
⑦盐析——加无机盐使溶质的溶解度降低而析出 常见名词
浸 出：固体加水（酸）溶解得到离子
浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少
酸 浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的
溶解过程
水 洗：通常为除去水溶性杂质 水 浸：与水接触反应或溶解
专 项 练 习
1．空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下：
①硫酸酸化 含Br2的 ③空气吹出 含Br2的 提取粗盐 海水苦卤 ②Cl2氯化 海水 空气 ④SO2吸收 ⑦冷凝 溴水 吸收液 液溴 溴蒸气 ⑥ 蒸馏 ⑧分离 混合物 ⑤ 氯化 （1）溴在周期表中位于_________周期，_________族。 粗溴水 （2）步骤④的离子方程式：
________________________________________ 。
（3）步骤⑥的蒸馏过程中，溴出口温度为何要控制在80—90℃。温度过高或过低都不利于生产 ，请解释原
因:_______________________________________。
（4）步骤⑧中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。若在实验室分离上述混合物的分离仪器的名称是___________， 分离时液溴从分离器的________（填“上口”或“下口”）排出。
（5）为什么不直接用含溴的海水进行蒸馏得到液溴，而要经过“空气吹出、SO2吸收、氯
化”： 。 2.现代循环经济要求综合考虑环境污染和经济效益。请填写下列空白。
（1）实验室里，可用于吸收SO2尾气的一种试剂是 。
（2）高纯氧化铁可作现代电子工业材料。以下是用硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2）为原料制备高纯氧化铁（软磁α- Fe2O3）的生产流程示意图：
酸浸 硫铁矿过滤 烧渣 步骤I 滤液 调节pH至 调节pH=1 加入足量铁粉 5～，过滤 步骤III 步骤II 滤液 加入NH4HCO3， 过滤 步骤IV FeCO3 固体 煅烧 高纯 氧化铁 滤液C 回收利用 ①步骤I中过滤所得滤渣的主要成分是 。 ②步骤II中加入铁粉的目的是 。 ③步骤Ⅲ中可选用 试剂调节溶液的pH（填标号）。 A．稀硝酸 B．双氧水 C．氨水 D．高锰酸钾溶液
④写出在空气中煅烧FeCO3，制备高纯氧化铁的化学方程式 。 ．．．．
⑤从滤液C中回收的主要物质的一种用途是 。
3．镁砂（MgO）是一种高温耐火材料。下图是氨法制取高纯镁砂的部分工艺流程：
请回答：
（1）MgCl26H2O的相对分子量__________， （2）写出氨分子的电子式 。
（3）蒸氨是将石灰乳通入氯化铵溶液中，并加热，写出该反应的化学方程式： 。
（4）轻烧后的产物为 。
（5）工业获取的MgCl26H2O常混有FeCl3,除去MgCl2溶液中的Fe3+，可选用下列试剂
A． MgO B ．NaOH C ．Mg（OH）2 D ．KSCN
（6）氨化反应过程中反应的离子方程式 。 （7）过滤洗涤主要是除去附着在固体表面的氯离子，过滤后洗涤沉淀的方法是 ；
检验沉淀已洗涤干净的方法是 。 4．（16分）某化学研究性小组同学提出回收含铜电缆废料中提取铜的两种方
案，并向老师咨询，老师就以下几个方面与同学们展开讨论：
方案甲：
在空气中灼黑色固体及残留物 足量稀硫蓝色溶液及不溶物 含铜废料 ① ②
过滤 滤液 加铁屑 浅绿色溶液及红色沉淀物 过滤 红色粉末 ③ 方案乙：
加入足量稀粉蓝色溶液及不溶物 含铜废料 碎铜．碎电缆皮．其他杂质 通入空气并 加热 过滤 过滤 加铁屑 滤液 浅绿色溶液及红色沉淀物 红色粉末
（1）两个方案哪个符合当前生产的绿色理念，为什么
．
（2）写出方案甲中的②③步骤与铜有关的离子反应的离子方程式。 __________________ _ 。
（3）老师建议，无论是甲还是乙的方案，在“加铁屑”这一步时，应该加入略过量的铁屑，目的是： 。 （4）老师请同学们用化学方法检验红色粉末中是否含有过量的铁屑。请你填写下列表格写出实验操作、预期实验现象、结论及操作（②中相关的离子方程式）。 序实验操作 实验现象 结论及离子方程式 号 ① 取适量的样品于试管—— —— 内 ② 用滴管滴入足量硫酸溶液，并充分振荡试管 ③ 溶液先黄色，滴入KSCN溶液后显红色 （5）为了提高原料的,老师建议把最后一步所得浅绿色滤液通过蒸发．冷却结晶．过滤．洗涤．自然干燥得到一种带结晶水的硫酸亚铁晶体。 研究小组按老师的建议完成上面操作步骤，获得晶体后对其进行检测 ①先取a g的晶体进行脱水实验，获得无水固体为（a—1．26）g
②将无水固体溶于足量的水配成溶液后滴加1．00mol/L的氯化钡溶液，当滴加10．00mL溶液时，沉淀恰好完全。
研究小组通过计算测知该晶体的化学式是 。 5．（1）工业上以粗铜为原料采取如图17所示流程制备硝酸铜晶体：
①在步骤a中，还需要通入氧气和水，其目的是 。
②在保温去铁的过程中，为使Fe3+沉淀完全，可以向溶液中加入CuO，调节溶液的pH，根据下表数据，溶液的pH应保持在 范围。 Fe3+ Cu2+
氢氧化物开始沉淀时的pH
氢氧化物沉淀完全时的pH
不用加水的方法调节溶液pH的原因是 。
（2）图18是某小组同学查阅资料所绘出的硝酸铜晶体[ Cu(NO3)2·nH2O ]的溶解度曲线（温度在30℃前后对应不同的晶体），下列说法正确的是 （填字母）。
a. A点时的溶液为不饱和溶液 b. B点时两种晶体可以共存
c.按上述流程最终得到的晶体是Cu(NO3)2·3H2O
d.若将C点时的溶液降温至 30℃以下，可以析出Cu(NO3)2·6H2O晶体 （4）某些共价化合物（如H2O、NH3、N2O4等）在液态时有微弱的导电性，主要是因为发生了电离，如：2NH3NH4＋+NH2－，由此制备无水硝酸铜的方法之一是用Cu与液态N2O4反应。液态N2O4电离得到的两种离子所含电子数相差18，则液态N2O4电离的方程式是 ；Cu与液态N2O4反应制得无水硝酸铜的化学方程式是 。
6．锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题。某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn2O4、碳粉行涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下：
⑴第②步反应得到的沉淀X的化学式为 。
⑵第③步反应的离子方程式是 。 ⑶第④步反应后，过滤Li2CO3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： 。
7.聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6－n]。
本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3
（%～%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下：
高岭土15%盐酸少量铝粉适量CaCO3煅烧溶解搅拌、过滤 调节溶液pH在4.2～4.5蒸发浓缩90℃～100℃Al2(OH)nCl6－n
根据流程图回答下列问题： ⑴“煅烧”的目的是
___________________________________________________。
⑵配制质量分数15％的盐酸需要200 mL 30％的浓盐酸（密度约为 g·cm－3）和_______ g蒸馏水，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、______________。 ⑶“溶解”过程中发生反应的离子方程式为_______________________________。
⑷加少量铝粉的主要作用是_____________________________________。
⑸“调节溶液pH在～”的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是_________________；“蒸发浓缩”需保持温度在90～100℃，控制温度的实验方法是_________________。
8、工业上用铝土矿（成分为氧化铝、氧化铁）制取铝的过程如下：
请回答下列问题：
（1）水蒸气的作用 。
（2）沉淀C的化学式为________，该物质除了用于金属冶炼以外，还可用作________。
（3）操作I、操作II、操作III都用到的玻璃仪器是有________________。
（4）实验室洗涤Al(OH)3沉淀应该如何操作： 。
（5）生产过程中，除NaOH、H2O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有________（填化学式）。用此法制取铝的副产品是________（填化学式）。
参考答案
1.（1）第四 ⅦA（2分） （2）Br2+SO2+2H2O=4H+2Br+ SO4（2分） （3）温度过高，大量水蒸气排出，溴气中水增加；
温度过低，溴不能完全蒸出，吸收率低。（2分）（4）分液漏斗下口（2分） （5）氯化后的海水虽然含有溴单质，但浓度低，如果直接蒸馏原料，产品成本高
+
―
2―
“空气吹出、SO2吸收、氯化”的过程实际上是一个Br2的浓缩过程。（2分）
2.（1）NaOH溶液（或其它合理答案）（2分）
（2）①SiO2 （2分） ②将Fe3+还原为Fe2+ （2分）
煅烧
③C（2分） ④4FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2 （2分） ⑤氮肥（2分）
3．
（1）203 （2
HNH分） （2）H （2
分）
（3）Ca（OH）2 + 2NH4Cl 2NH3↑+ CaCl2 +2H2O （2分，物质全对1
分，配平1分，条件和气体符号不扣分） （4）MgO（或氧化镁）（2分）
（5）AC （满分2分,选对1个1分，错选或多选0分） （6）Mg2++ 2NH3 + 2H2O = Mg （OH）2↓ +2 NH4+
（或Mg2++ 2NH3 ·H2O = Mg （OH）2↓ +2 NH4+） （2分，物质全对1分，配平1分，条件和沉淀符号不扣分）
（7）沿玻璃棒向过滤器中滴加蒸馏水到浸没沉淀，待水自然流下，重复此操作2-3次。（2分；试剂1分，现象1分）
向最后一次洗涤后的溶液中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀生成，证明已经洗涤干净。（2分；试剂1分，现象1分） 4．（16分）
（1）乙 （1分） 甲方案第一步“灼烧”会产生污染空气的气体、粉尘、烟雾 （1分） （2）② CuO + 2 H+=== Cu2+ + H2O （1分）
③ Fe + Cu2+ === Fe2+ + Cu （1分） （3）确保Cu完全置换出来 （2分） （4）（每空2分，一个要点1分，共 8分） 序实验操作 实验现象 结论 号 ① —— —— ② 样品部分溶样品含过量的铁解，并有气屑 泡放出 Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑ ③ 将试管静止，将Fe2+被硝酸氧化上层清液倾倒于另成Fe3+，遇SCN—一试管中，先滴入呈现血红色 少许硝酸溶液，再滴入几滴KSCN溶液 （5）FeSO4·7H2O 5．（1）①提高原料的利用率，减少污染物的排放②~ 加水会将溶液稀释，不利于将滤液蒸发浓缩（2）b d
（4）N2O4NO+＋NO3- Cu＋2N2O4＝Cu(NO3)2＋2NO↑ 6．（1）Al(OH)3
（2）4LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O
（3）漏斗玻璃棒烧杯； 滤纸破损、滤液超过滤纸边缘等（其它合理答案均可）
7.⑴改变高岭土的结构，使其能溶于酸； ⑵230；量筒； ⑶Al2O3＋6H＋＝2Al3＋＋3H2O Fe2O3＋6H＋＝2Fe3＋＋3H2O；
⑷除去溶液中的铁离子； ⑸pH计（或精密pH试纸）；水浴加热 8、（1）加热加快反应 （2）Fe2O3 颜料； （3）烧杯、漏斗、玻璃棒；
（4）用玻璃棒引流向过滤器中加水浸没沉淀，滤去洗液后，反复2到3次即可。；
（5）CaO和CO2 Fe2O3和O2；
工业流程题竞赛用
