内容正文:
专题6 工艺流程图
2023江西·化学
1.工艺流程示意图
突破点1
工艺流程图类题的解题策略
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2.解题策略
(1)关注方框内容:包括原料、反应设备、中间产物、副产物、目标产物等。
(2)关注箭头:箭头入是投料(即反应物、催化剂等),箭头出是产物(即中间产物、副产物、目标产物等);箭头回头为物质循环。
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(3)对原料预处理的方法及作用如下:
①粉碎、研磨、喷淋:增大固体与固体、液体或气体之间的接触面积,加快反应速率。
②酸浸:与酸接触反应或溶解,使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去。
碱浸:溶解Al2O3等。
水浸:使可溶物与不溶物分离。
③灼烧、煅烧(焙烧):除去可燃性杂质或使原料初步转化。
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(4)常用分离提纯的方法及所需仪器:
①过滤:分离不溶性物质和可溶性物质。仪器:铁架台(带铁圈)、滤纸、漏斗、烧杯、玻璃棒(作用是引流)。
②蒸发:除去溶液中的水分获得固体溶质。所需仪器:酒精灯、铁架台(带铁圈)、坩埚钳、蒸发皿、玻璃棒(作用是搅拌,防止因局部温度过高,引起液滴飞溅)。
③蒸发结晶:提纯溶解度随温度变化不大的溶质,如氯化钠。
④降温结晶:提纯溶解度随温度升高(降低)显著增大(减小)的溶质,如硝酸钾。
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3.物质成分的分析及物质的作用
(1)根据参加反应的物质(加入的试剂)、生成的物质判断流程图中物质成分、可循环使用的物质等。
(2)加入足量(或过量)试剂A的作用:除去B物质,或是将C物质全部转化为D物质。
(3)通入稀有气体(如氩气)的作用:作保护气,隔绝空气,防止物质与空气成分反应或是防止生成物被氧化(根据题干信息判断)。
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4.化学方程式的书写
(1)根据箭头寻找反应物、生成物和反应条件(若在空气中反应,要考虑氧气是否参与反应;若在溶液中反应,要考虑水是否参与反应)。
(2)根据质量守恒定律在反应物或生成物中不要漏掉水,然后配平。
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对工艺流程的评价属于开放性试题,言之有理即可,可从以下四个方面进行分析:
(1)设计方案的科学性:能否达到目的,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。
(3)对环境的影响:是否符合绿色化学理念,是否产生有毒气体等。
(4)节约性:原料来源丰富,价格低廉,物质可循环利用,原料利用率要高。
突破点2
对工艺流程的评价
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1.(2022·江西·5分)某化工厂以生产钛白粉的主要副产物(含硫酸亚铁)为原料,制取含高纯度氧化铁的氧化铁红,其工业流程如下:
专题精练
类型1
工业制备
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(1)操作1能得到硫酸亚铁晶体,说明硫酸亚铁的溶解度随温度的升高而 增大 。
(2)实验室中完成操作2时,玻璃棒的作用是 引流 。
(3)操作3中,硫酸亚铁在空气中煅烧得到氧化铁和三氧化硫的化学方程式为 4FeSO4+O2════2Fe2O3+4SO3。
(4)操作4涉及的化学反应的基本类型为 化合反应 。
高温(或煅烧)
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2.(2021·江西·6分)江西赣州被誉为“世界钨都”,钨(W)是一种重要的战略资源。如图是一种生产钨的工业流程:
已知:白钨矿的主要成分是钨酸钙(CaWO4),还含有CaO、SiO2等;碳在高温条件下会与金属钨反应生成碳化钨。
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(1)操作1中粉碎白钨矿的目的是 增大反应物接触面积,加快反应速率。
(2)操作2所得滤液中一定含有的阳离子是 Ca2+、H+。
(3)流程中氨水(NH3·H2O)和H2WO4反应生成(NH4)2WO4的化学方程式为 H2WO4+2NH3·H2O══(NH4)2WO4+2H2O。
(4)用氢气还原WO3可获得高纯度的钨,此处不宜用焦炭代替氢气的原因是 碳在高温条件下会与金属钨反应生成碳化钨。
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3.(2018·江西·5分)分子筛(又称为沸石,主要成分为水合硅铝酸钠)可作为催化剂或吸附剂等。以高岭土[主要成分为Al2(Si2O5)(OH)4]、烧碱等为主要原料生产分子筛的工艺流程如下:
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(1)步骤①所得烧渣中主要含有两种固体氧化物,分别为SiO2和
Al2O3 (写化学式)。
(2)步骤②加入NaOH溶液前需将烧渣粉碎,其目的是