化学工艺流程解题思路
今天，我与大家分享一篇关于解决化工流程中问题的思考的文章。让我们看看。化工过程问题主要考查考生运用化学反应原理及相关知识解决化工生产中实际问题的能力，具有知识面广、综合性强、思维能力强的特点。这类问题不仅全面考查了考生在中学阶段所学的元素及其化合物的知识，以及物质结构、元素周期规律、氧化还原反应、化学术语、电解质溶液、化学平衡、电化学、实验操作等知识，更重要的是，它能突出考生的综合分析判断能力和逻辑推理能力。此外，这类问题陌生程度高，写作量大，信息量大，对思维能力要求高。近年来，它已成为高考化学主观题中必不可少的考试类型。
重要的化学工业:
侯氏碱法、海水提镁、提溴、提碘、铝土矿提铝、金属冶炼、硫酸工业、硝酸工业、氨合成工业、硅酸盐工业、氯碱工业和煤的综合利用。
一、化学流程图通用模型
工业过程主题一般分为三个过程:原料加工→分离提纯→获得产品
关键注释:
1.定律:主线是主产品，分支副产品是循环利用的。
2.核心检测点:物质分离、杂质去除试剂选择、生产条件控制等。
3、原料预处理(初步分离)
(1)富集反应物:
在无机主题中，原材料是一种混合物，可能是矿石、工厂废料或变质材料。整个实验过程或反应过程是分离和纯化，并找到提取有效元素的方法。
(2)工业过程中的常见操作和名词:
(1)磨矿:增加接触面积，使反应充分，提高反应速度
(2)溶解:通常用酸，如硫酸、盐酸、浓硫酸等。(有时用碱，如铝矿溶解)。
水浸:与水接触反应或溶解。
沥滤:固体用水(酸)溶解以获得离子沥滤。
浸出率:固体溶解后溶液中离子的含量(更多的转化)。
酸浸:一种溶解过程，其中可溶性金属离子通过在酸性溶液中反应进入溶液，不溶性物质通过过滤被除去。
(3)焙烧、燃烧或煅烧(结构变化更容易溶解和浸出；一些杂质在高温下的氧化和分解)
吹出(用空气吹出溶液中的气体)
(4)调节酸碱度去除杂质:控制溶液的酸碱度，使一些金属离子形成氢氧化物沉淀。
4.中间产品和最终产品的分离和纯化
(1)物理方法:溶解和过滤、水洗、结晶、蒸馏、萃取和液体分离、升华、液化、盐析、透析、电渗析、离子交换、吸附和浮选
(2)化学方法:热分解、酸碱处理、沉淀、氧化还原和电解
第二，检查知识点
(1)反应速率和平衡理论的应用；
反应物的粒度:反应速率、原料利用率等。
温度:反应速率、物质稳定性、物质结晶等。
(2)氧化还原反应的判断，化学方程式或离子方程式的书写；
(3)通过控制酸碱度分离去除杂质；
(4)化学反应的能量变化(热化学方程的编写)；
(5)基础实验操作:除杂、分离、检验、洗涤、干燥等。
(6)过程中的物质转化和循环，以及资源的回收和利用；
(7)环境保护和绿色化学评价。
第三，分析过程中的问题需要总体思路
过程试题的结构分为三个部分:题头、题干和题尾。
标题一般是对实验目的和原理或原料和工艺生产目的(包括附带产品)的简要介绍；干燥部分主要用框图的形式来表示从原料到产品的操作或物料转换或主要生产工艺流程。问题的结尾主要是一系列基于过程中所涉及的化学知识的问题，形成一个完整的化学试题。
解决过程问题的总体思路是:
浏览整个问题，确定过程的目的，理解生产流程图；理解流程图以外的后续问题中的文本描述、表格信息和提示信息，并在下一次分析和解决问题时随时联系和致电。分析流程图，思考从原材料到产品的反应以及使用的原则。每个步骤的操作在何种程度上是最佳的，除了目标物质之外，每个步骤中产生了哪些杂质或副产物，如何去除杂质或副产物等。需要把握的一个关键点是，所有的反应或操作都是为了获得产品。
回答流程问题时需要注意的问题有:
应该注意化学方程式的书写。反应物和产物的分子式应该正确书写。化学方程式必须平衡，电极反应方程式和化学方程式必须正确书写。等号或可逆符号不能小于；应标记沉淀、气体、固态、水溶液和其他符号。注意对实验方案、反应物种类、可得性和环境污染的综合评价或比较；有多少种反应产物影响目标产物的分离和纯化；反应条件是否苛刻；仪器设备要求是否高；工艺流程和实验步骤的数量。注意描述语言的规范性和准确性，从化学原理的角度用化学语言回答。我们要抓住主要问题，具体问题具体分析。要清楚地了解主题的要求，请按要求回答问题。
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1.[2016 NMET北京卷)(12分)高纯氧化铅是由含铅废料(铅、氧化铅、二氧化铅、硫酸铅、炭黑等)制备而成。)和H2SO4，实现铅的回收利用。工作流程如下:
(1)工艺一中，在Fe2+的催化下，铅和二氧化铅反应生成硫酸铅，化学方程式为_ _ _ _ _ _。碳酸氢钠的溶解度曲线如图所示。
(1)工艺二旨在脱硫。处理后，滤液1可在工艺二中重复使用_ _ _ _ _(可选序列号)。
A.减少PbO损失，提高产品收率
重复使用氢氧化钠，提高原料利用率
提高硫酸钠的浓度以提高脱硫效率
(2)过滤三的目的是净化。根据上述溶解度曲线，简要描述工艺三的操作。
[回答] (1)铅+二氧化铅+2H2SO4==2PbSO4+ 2H2O。(2)①2fe 3 ++ Pb+SO42—= = pbso 4+2fe 2+；
(2)取少量红色溶液，加入过量的铅。完全反应后，红色会褪色。
(3)①甲、乙；(2)将粗氧化铅溶于一定量的35%氢氧化钠溶液中，加热至110℃，充分溶解，趁热过滤，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥，得到氧化铅固体。
[分析]
(1)根据给定的化学工艺流程，在工艺一中，铅、二氧化铅和硫酸在Fe2+的催化下反应生成硫酸铅和水，化学方程式为铅+二氧化铅+ 2H2SO4
(2)①催化剂通过参与反应改变了反应过程，降低了反应活化能，加快了化学反应速率，但其质量和化学性质在反应前后保持不变。根据给定的信息，反应ⅰ中的Fe2+被二氧化铅氧化成Fe3+,然后反应ⅱ中的Fe3+被铅还原成Fe2 +,离子方程式为2Fe3 ++ PB+SO4= = PbSO4+2Fe2+；
(2)一个实验证明反应ⅰ发生了，那么B实验需要证明反应ⅱ发生了。实验方案是取少量红色溶液于甲中，加入过量的铅，充分反应后，红色褪色。
(3)①工艺二脱硫过程中的反应为硫酸铅+氢氧化钠= =氧化铅+硫酸钠+H2O，而滤液一含有硫酸，可降低溶液的酸碱度并使平衡:氧化铅(s)+氢氧化钠(aq)二氧化铅(aq)反方向移动，减少氧化铅的损失，提高产品收率，再利用氢氧化钠提高原料利用率。AB是答案。
(2)根据PbO的溶解度曲线，纯化PbO粗品的方法是将PbO粗品溶于35%的氢氧化钠溶液中，在高温下制备饱和溶液，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥，得到PbO。
(8分)硫酸钾是一种复合盐，广泛应用于造纸等领域。在实验室中，从废弃易拉罐(主要成分为铝，含有少量铁和镁杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答以下问题:
(1)为了引入尽可能少的杂质，试剂①应_ _(有标签)。
A.hcl溶液b. h2so4溶液c .氨水d. naoh溶液
(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为_ _ _ _ _ _。
(3)沉淀物B的化学式为_ _ _ _ _ _；将少量明矾溶于水中，溶液呈弱酸性，原因是_ _ _ _ _ _。
(4)已知:Kw=1.0×14，氢氧化铝3
[回答]
(1)d (2分)
(2)2al+2naoh+2h2o = = 2na alo 2+3 H2 = 2分钟
(3)水解铝(羟基)3Al 3+以增加溶液中氢的浓度(每空一格扣1分，共扣2分)
(4)20 (2分)
[分辨率] (1)易拉罐(主要成分是铝，含有少量的铁和镁杂质)，这是相对活跃的金属，可以与酸反应。铝能与强碱溶液反应，使二氧化硅变成溶液，而铁和镁不能与碱反应。因此，要从含有铝的易拉罐中制备明矾，应使用碱性氢氧化钠溶液进行溶解。选项d是正确的。镁和铁不溶解，并将留在滤渣中。(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为2Al+2NaOh+2H2O = = 2NaAlO2+3H2 ↓,反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O = 2AlO +3H2 ↓( 3)滤液a的主要成分为NaAlO 2。将碳酸氢铵溶液加入其水溶液中。alo2和NH4+盐的双重水解反应产生氢氧化铝沉淀和NH3 H2O。反应方程式为AlO+2H2O+NH4+= al(oh)3 left+NH3 H2O，因此沉淀物b的化学式为al(oh)3；少量明矾溶解在水中，溶液呈弱酸性。原因是该盐是强酸弱碱盐，Al3+发生水解反应，消耗由水和电离解产生的OH-。当最终达到平衡时，溶液中的c(氢+)>c(氢氧基-)，所以溶液是酸性的。(4)已知Kw=1.0×14，al (oh) 3alo+h++h20k = 2.0× 13。平衡常数K=
(12分)电石渣
(1)氯化过程应在75℃左右进行，以控制过量的电石渣。氯化过程中，氯气与氢氧化钙发生反应，生成氢氧化钙(ClO)2。钙(ClO)2进一步转化为钙(三氧化二氯)，少量钙(ClO)2分解为氯化钙和氧气。
①生成钙(ClO)2的化学方程式为。
(2)提高Cl2向Ca(ClO3)2转化率的可能措施包括(填写序列号)。
A.适当降低Cl2引入速率
B.充分搅拌浆料
C.加水使氢氧化钙完全溶解
(2)氯化过程中Cl2与Ca2+的总反应方程式为6Ca(OH)2+6Cl2 = Ca2+5CaC 2+6H2O
氯化后过滤。
(1)滤渣的主要成分是(填充化学式)。
(2)滤液中Ca2+30CO+18CasiO 3+3P 4中Ca2+与氯化钙的比例
请回答以下问题:
(1)磷尾矿在950℃煅烧产生的气体主要成分为_ _ _ _ _ _。
(2)实验室过滤所需的玻璃仪器为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。
(3)NH4NO3溶液能从磷矿一中浸出Ca2+的原因是_ _ _ _ _ _。
(4)向浸出液二中通入NH3，反应的化学方程式为_ _ _ _ _ _ _。
(5)磷精矿CO2(克)+H2(克)是工业上常用的。当一氧化碳和H2O(g)的原料量之比为1∶5并达到平衡时，一氧化碳转化为5/6。如果akg含有质量分数为10%的Ca5(PO4)3F(相对分子质量504)的磷尾矿，在上述过程中，b%的Ca5(PO4)3F转化为P4，产生的co和H2O(g)按1∶3的原料量比例混合，在相同条件下达到平衡时可产生H2 _ _ _ _ _ _ kg
[回答] (1)二氧化碳
(2)漏斗、烧杯和玻璃棒。
(3)NH4+水解使溶液呈酸性，并与氧化钙和氢氧化钙反应生成Ca2+
(4)硫酸镁+2NH3+2H2O = = =氢氧化镁+硫酸铵。
(5)Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO 4(l)= 5CaSO 4(s)+H3PO 4(l)+氢氟酸(g) △H=-418kJ/mol .
(6)
[决议] (1)根据给定的化学过程和信息(1)知道磷尾矿
然后x2/(x)(x)=1，导致x=3/4，即当达到平衡时，一氧化碳转换为3/4。3F转化为P4的Ca5(PO4)的质量为1×10%×b % kg。根据反应4c a5(po4)3f+18 SIo 2+30 C2CaF 2+30 co+18 casio 3+3p 4，可知生成的co质量为(30×28×a×10%×b%)/(4×504)kg。则转化后的一氧化碳质量为3(30×28×a×10%×b%)/4(4×504)千克。根据反应结果:在相同条件下，达到平衡时，可生成CO2(g)+H2O(g)
(14分)过氧化钙微溶于水，溶于酸，可用作分析试剂、医用防腐剂和消毒剂。以下是制备过氧化钙的实验方法。回答以下问题:
(1)碳酸钙的制备
(1)步骤(1)添加氨水的目的是_ _ _ _ _ _。小火煮沸的效果是使沉淀的颗粒长大，这有利于_ _。
(2)右图是学生过滤操作示意图。非标准操作为_ _ _ _ _ _(填写标签)。
A.漏斗端颈部的尖端不抵靠烧杯壁
B.排水用玻璃棒
弄湿滤纸，使其靠近漏斗壁
D.滤纸的边缘高于漏斗
E.用玻璃棒在漏斗中轻轻搅拌以加速过滤。
(2)过氧化钙的制备
(4)步骤(3)中反应的化学方程式为_ _ _ _ _ _，由于_ _ _ _ _ _，反应需要在冰浴中进行。
(5)通过过滤获得的白色晶体依次用蒸馏水和乙醇洗涤。用乙醇洗涤的目的是_ _ _ _ _ _。
(6)另一种制备过氧化钙的方法是煅烧石灰石，直接加入过氧化氢反应，过滤得到过氧化钙产品。这种工艺的优点是_ _ _ _ _ _，而产品的缺点是_ _ _ _ _ _。
[回答] (1)调节溶液的酸碱度以沉淀铁(羟基)3；过滤和分离；(2)ade；(3)酸；去除二氧化碳；溶解在溶液中；
(4)氯化钙+2NH3 H2O+H2O 2 = Ca2 ↓+ 2NH4Cl+2H2O；温度过高时，过氧化氢会分解；
(5)去除晶体表面的水分；(6)工艺和操作简单；纯度较低。
[分析]
(1)反应中盐酸过量，溶液中含有铁离子，因此在步骤(1)中加入氨水的目的是中和过量的盐酸并沉淀铁离子；用小火煮沸的效果是使沉淀的颗粒长大并促进过滤。
(2) A .过滤时，漏斗端颈的尖端应靠近烧杯壁，A是错误的；玻璃棒用于排水，b正确；弄湿滤纸，使其紧贴在漏斗壁上，防止起泡。c是正确的；d .滤纸边缘应低于漏斗，d误差；如果你用玻璃棒在漏斗里搅拌，它很容易打破滤纸。
(3)步骤(2)的具体操作是逐滴加入稀盐酸，直到溶液中残留少量固体，并且在溶液中产生二氧化碳，因此溶液是酸性的。溶液中含有二氧化碳，过氧化钙会与酸发生反应，所以煮沸溶液可以去除溶解在溶液中的二氧化碳。
(4)根据原子守恒，反应中还会产生氯化铵和水，那么步骤(3)中反应的化学方程式为氯化钙+2NH3 H2O+H2O 2 = Ca2LefT+2NH4Cl+2H2O；过氧化氢不稳定，加热时容易分解，所以需要在冰浴中进行该反应的原因是防止过氧化氢分解。
(5)过氧化钙不溶于乙醇，用乙醇洗涤的目的是除去晶体表面的水。
(6)另一种制备过氧化钙的方法是煅烧石灰石，直接加入过氧化氢反应，过滤得到过氧化钙产品。该工艺的优点是原料来源丰富，操作方便，缺点是所得产品纯度较低。
6.[2016年高考新课程标准第三卷)(14分)
硅藻土负载五氧化二钒是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5不仅避免了环境污染，而且有利于资源的综合利用。废钒催化剂的主要成分是:
以下是废钒催化剂回收工艺:
回答以下问题:
(1)在“酸浸”过程中，V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为_ _ _ _ _ _ _ _ _，V2O4转化为VO2+。“废渣1”的主要成分是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。
(2)在将3摩尔VO2+氧化成VO2+的“氧化”中，氧化剂KClO3要求至少为_ _ _ _ _ _摩尔。
(3)“中和”效应之一是允许钒以V4O124的形式存在于溶液中。“废渣2”含有_ _ _ _ _ _。
(4)“离子交换”和“洗脱”可以简单地表示为:4ROH+V4O124
(5)“流出物”中阳离子最多。
(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，并在“煅烧”中写出反应的化学方程式。
[答案](1)V2O 5+2H+= 2VO 2+H2O；二氧化硅；(2)0.5；(3)铁(氢)3、铝(氢)3；
(4)碱；(5)钾离子；(6)2NH4VO3
[分析] (1)在“酸浸”过程中，V2O5转化为VO2+，钒元素的价态不变，表明它不是氧化还原反应。根据原子守恒，反应的离子方程式为V2O 5+2H+= 2VO 2 ++ H2O；如果二氧化硅不与酸反应，“废渣1”的主要成分是二氧化硅。
(2)在“氧化”过程中，为了将3摩尔的VO2+变为VO2+,钒元素的价态从+4增加到+5，而氧化剂氯化钾中氯元素的价态从+5减少到-1，根据电子得失的守恒，需要氯酸钾的物质的量为3摩尔/6 = 0.5摩尔。
(3)“中和”功能之一是使钒以V4O124的形式存在于溶液中，同时生成氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，于是“废渣2”含有铁(羟基)3和铝(羟基)3。
(4)根据方程，为了提高洗脱效率，反应应该在相反的反应方向上进行，因此洗脱液应该是碱性的。
(5)由于氯酸钾和氢氧化钾在前面加入，钾离子在“流出物”中是最阳离子的。
(6)根据原子守恒，偏钒酸铵(NH4VO3)被“煅烧”生成五氧化二钒、氨和水。该反应的化学方程式为2nh 4vo 3
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