内容正文:
专题:工艺流程题
一、解题思路与方法
工艺流程题的结构分题头、流程图和问题三部分。题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括副产品);流程图部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来;问题部分主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设制成系列问题,构成一道完整的化学试题。因此在解题过程中不妨按这三部分进行分析:
1、明确目的,提取有用信息
通过阅读题头,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,进而明确生产目的——制备什么物质,找到制备物质时所需的原料及所含杂质,提取出所给的相关信息——物质反应方程式、物质稳定性、物质溶解性等。
2、分析流程,弄清各步作用
首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质原材料与最后一种物质产品,从对比分析中找出原料与产品之间的关系,弄清生产流程过程中原料转化为产品的的过程中依次进行了什么反应?每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物?杂质是否要除去,采用什么操作方法除去?
3、看清问题,准确规范作答
这一步很关键,历年高考评卷分析都指出学生的简述能力比较差,特别是化学用语的表述存在很大的偏差。所以答题时要看清所问题,不能答非所问,要注意语言表达的科学性,如不能将离子方程式写成化学方程式、方程式要配平、分清实验操作名称还是具体操作步骤。
二、例题分析
例:硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料。以下是某工厂用含铁废铜为原料生产胆矾(CuSO4·5H2O)的生产流程示意图:
胆矾和石膏在不同温度下的溶解度(g/100g水)见下表。
温度(℃)
20
40
60
80
100
石膏
0.32
0.26
0.15
0.11
0.07
胆矾
32
44.6
61.8
83.8
114
请回答下列问题:
(1)红棕色滤渣的主要成分是 ;
(2)写出浸出过程中生成硫酸铜的化学方程式 ;
(3)操作I的操作温度应该控制在 ℃左右;
(4)从溶液中分离出硫酸铜晶体的操作II应为 、洗涤、干燥;
(5)反应产物中的NO可以循环使用,试仅用一个化学方程式表示NO转化为HNO3
。
解析:对比原料与产品可知,该生产的主要工序:一是除去原料中的杂质铁,二是利用溶解度数据分离石膏和胆矾。再进一步分析,由于目的是制胆矾,则投入的硝酸应反应完;杂质铁应除去,除铁一般方法是将之氧化成Fe3+然后调节溶液pH使之水解完全形成Fe(OH)3沉淀。该题经这样分析,题设的所有问题自然迎刃而解。
答案:(1)Fe(OH)3
(2)3Cu + 2HNO3 + 3H2SO4 =3CuSO4 + 2NO↑+ 4H2O
(3)100℃ (4)冷却结晶、过滤
(5)①方案二 ②Cu2+的蓝色对检验有干扰
(6)4NO + 3O2 +H2O = 4HNO3。
三、习题推荐
1、以黄铜矿(主要成份为CuFeS2,含少量杂质SiO2等)为原料,进行生物炼铜,同时得到副产品绿矾(FeSO4·7H2O)。其主要流程如下:
(
细菌
)
已知:① 4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O
② 部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如下表
沉淀物
Cu(OH)2
Fe(OH)3
Fe(OH)2
开始沉淀pH
4.7
2.7
7.6
完全沉淀pH
6.7
3.7
9.6
(1)试剂a是 ,试剂b是 。
(2)操作X应为蒸发浓缩、 、 。
(3)反应Ⅱ中加CuO调pH为3.7~4的目的是 ;
(4)反应Ⅴ的离子方程式为 。
2、工业上制取CuCl2的生产流程如下:
请结合下表数据,回答问题:
物 质
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)3
溶度积/25℃
8.0×10-16
2.2×10-20
4.0×10-38
完全沉淀时的pH范围
≥9.6
≥6.4
3~4
(1)写出下列离子方程式:
A→B ; B→C+D