内容正文:
通关01 工业流程题解法
目录
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工业流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来,并根据生产流程中有关的化学知识步步设问,是无机框图的创新,是近几年常考的题型。它以现代工业生产为依托,与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合,考查物质的制备、检验、分离、提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用,要求考生依据流程图分析原理,紧扣信息,抓住关键,准确答题。
工业流程题通常从以下几个方面考查学生的知识点与能力。
①判断流程中得到的滤液或滤渣成分;
②书写流程中涉及到变化的化学方程式;
③判判断流程中可循环利用的物质;
④分析流程中所用的操作方法或步骤;
⑤设计流程中对物质的检验或除杂方案;
⑥分析流程中化学实验条件的控制,如温度、压强、pH;
⑦根据流程中提供的数据进行量的计算。
考向预测:
01 金属制取
02 环境保护与能源类
03 物质的制备
04 分离与提纯类
05 回收与利用类
06 海洋资源开发与利用类
一、原料预处理的方法
【例1】 (2022江苏苏州中考)锰元素能形成MnO、MnO2、Mn2O3和Mn3O4等多种氧化物,其中Mn3O4是重要的结构材料。工业用硫酸锰(MnSO4)制备Mn3O4的流程如下:
(1)“沉淀”反应是MnSO4+NH3·H2O=Mn(OH)2↓+(NH4)2SO4。该反应的基本类型为___________。
(2)写出“过滤”所得滤液的一种用途:___________。
(3)将Mn(OH)2加水“打浆”制成悬浊液,可加快“氧化”反应速率的原因是___________。
(4)“氧化”时,Mn(OH)2与空气中的氧气在60℃条件下反应生成Mn3O4,该反应的化学方程式为___________。
(5)通过测定固体产物中锰元素质量分数来推断产物成分。“氧化”所得固体产物中锰元素质量分数随通空气时间的变化如图所示。
①通空气8小时左右,所得固体几乎全部为Mn3O4推出该结论的依据是___________。
②通空气超过8小时,产物中锰元素质量分数减小的原因是___________。
二、控制反应条件的方法
【例2】(2023·四川内江·中考真题)镁、纯碱在工业生产中有广泛的用途。某地的菱镁矿中主要含MgCO3及少量FeCO3、Al2O3和SiO2,以菱镁矿等为原料制取镁、纯碱的工艺流程如图。请回答下列问题:
(1)在反应①中,为了加快反应速率,选用_______(填“块状”或“粉末状”)菱镁矿:写出菱镁矿中碳酸镁与盐酸反应的化学方程式_______。
(2)向饱和食盐水中通入NH3、CO2气体时,需加压通入的气体是_______;在反应②③中均发生_______反应(填化学反应基本类型)。
(3)此工艺条件下金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示:
金属离子
Mg2+
Al3+
Fe3+
开始沉淀的pH
8.9
3.4
1.5
沉淀完全的pH
10.9
4.7
2.8
向a溶液中通入足量空气后,溶液中_______元素化合价发生了改变:向b溶液中加MgO调节溶液pH,调pH范围为_______。
1.温度的控制
(1)加热:加快反应速率或溶解速率;除杂,除去热不稳定的杂质,如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物质;使沸点相对较低或易升华的原料气化。但要注意避免反应物或生成物的过热分解。
(2)降温:防止某物质在高温时会溶解(或分解);使某个沸点较高的产物液化,使其与其他物质分离;降低晶体的溶解度,减少损失。
(3)控温:(用水浴带温度计便于控温且受热均匀)防止某种物质温度过高时会分解或挥发;为了使某物质达到沸点挥发出来;使催化剂的活性达到最好;防止副反应的发生。
(4)降温或减压可以减少能源成本,降低对设备的要求,达到绿色化学的要求。
2.调节溶液的pH:
(1)目的:使溶液中的金属阳离子形成氢氧化物完全沉淀而除去
(2)需要的物质:含主要阳离子的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐,即能与H+反应,使pH增大的物质如用MgO、Mg(OH)2等等。
(3)原理:加入的物质能与溶液中的H+反应,降低了的浓度,增大pH
(4)pH控制的范围:大于除去离子的完全沉淀值,小于主要离子的开始沉淀的pH
3.使用催化剂目的是:提高反应速率,但使用时必须注意其活性温度范围。
三、提纯分离的方法
【例3】(2022广西梧州中考)二氧化氯(ClO2)是一种常用的消毒剂,工业以粗盐水(含少量Ca2+、Mg2+、等杂质离子)为原料生产ClO2,工艺流程如图