專題三工藝流程題一、工藝流程題概述工藝流程圖與生產(chǎn)、生活實(shí)際及化學(xué)學(xué)科發(fā)展的前沿密切相關(guān)。其實(shí)質(zhì)是通過(guò)流程圖示的形式來(lái)考查實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、操作名稱、物質(zhì)的循環(huán)利用以及綠色環(huán)保等問(wèn)題。該類題目?jī)?nèi)容新穎、問(wèn)題復(fù)雜，但解決問(wèn)題時(shí)用到的知識(shí)往往非?；A(chǔ)，具有“起點(diǎn)高、落點(diǎn)低”的特點(diǎn)。常見(jiàn)的工藝流程圖示形式如下：二、工業(yè)流程常見(jiàn)的操作1．原料預(yù)處理的方法及目的(1)粉碎、研磨或噴淋：增大反應(yīng)物間的接觸面積，加快反應(yīng)速率。(2)攪拌：使反應(yīng)物充分接觸，加快反應(yīng)速率。(3)酸浸(或堿浸)：使能與酸(或堿)反應(yīng)的物質(zhì)溶解，與不溶物分離。(4)煅燒：使一些雜質(zhì)在高溫下反應(yīng)或分解。2．物質(zhì)的分離和提純的方法(1)結(jié)晶——可溶性固體物質(zhì)從溶液中析出的過(guò)程(冷卻熱飽和溶液、濃縮蒸發(fā))。(2)過(guò)濾——難溶性固體與液體分離。(3)蒸餾——液、液分離。3．控制反應(yīng)條件的目的(1)調(diào)節(jié)pH：調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，在一定pH范圍內(nèi)，使得某些離子開(kāi)始沉淀或完全沉淀，目的是除去雜質(zhì)離子。(2)控制溫度：防止某物質(zhì)溫度過(guò)高發(fā)生分解、揮發(fā)、熔化等，防止副反應(yīng)的發(fā)生。4．判斷能回收利用和可循環(huán)使用的物質(zhì)(1)逆向箭頭一般表示可循環(huán)利用的物質(zhì)。如圖1，物質(zhì)A為可循環(huán)利用的物質(zhì)。(2)某設(shè)備或某步驟的生成物，為前面某一設(shè)備或步驟的反應(yīng)物，則該物質(zhì)為可循環(huán)利用的物質(zhì)。如圖2，物質(zhì)B為可循環(huán)利用的物質(zhì)。三、化學(xué)方程式的書(shū)寫根據(jù)箭頭方向，進(jìn)入的是反應(yīng)物，出去的是生成物，熟練書(shū)寫反應(yīng)的化學(xué)方程式，若反應(yīng)在溶液中進(jìn)行，可考慮是否有水參與反應(yīng)或有水生成；若反應(yīng)在空氣中進(jìn)行或通入空氣，可考慮空氣中的成分(一般為O2)是否參與反應(yīng)。注意：不要漏寫反應(yīng)條件、漏標(biāo)生成物狀態(tài)。四、對(duì)流程進(jìn)行評(píng)價(jià)1．安全性和簡(jiǎn)便性：若反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生可燃性物質(zhì)，應(yīng)注意做好防護(hù)措施，如通風(fēng)和遠(yuǎn)離火源；盡量選用較溫和的反應(yīng)條件，避免高溫和高壓等復(fù)雜條件。2．環(huán)保性：是否符合“綠色化學(xué)”理念，環(huán)保、低碳方案優(yōu)先。3．經(jīng)濟(jì)實(shí)用性：應(yīng)遵循原料廉價(jià)易得、反應(yīng)能耗低、產(chǎn)率或原料的利用率高等原則。類型1海洋資源利用流程圖1．[2025·潮南模擬]如圖是利用海水提取粗鹽的過(guò)程，有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．氯化鈉在海水中以分子的形式存在B．進(jìn)入貯水池的海水中不含任何雜質(zhì)C．在蒸發(fā)池中，海水中氯化鈉的質(zhì)量逐漸增加D．析出氯化鈉晶體后的母液為氯化鈉的飽和溶液2．NaCl是一種重要的化工原料。(1)據(jù)記載，炎帝時(shí)期人們就掌握了熬煮海水獲得食鹽的技術(shù)。該過(guò)程利用了_____(填“蒸發(fā)”或“冷卻”)結(jié)晶方式。(2)科學(xué)家從海水中取樣，根據(jù)樣品中氯化鈉和海水的質(zhì)量比，進(jìn)而計(jì)算出海水中大致的含鹽量，理由是溶液具有_____性。蒸發(fā)均一(3)如圖是利用海水提取粗鹽的過(guò)程：①要除去食鹽水中混有的少量泥沙，需要用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和_____。漏斗②根據(jù)海水曬鹽的原理，下列說(shuō)法中，正確的是___(填序號(hào))。A．海水進(jìn)入“儲(chǔ)水池”，海水的成分基本不變B．在蒸發(fā)池中，海水中氯化鈉的質(zhì)量逐漸增大C．在蒸發(fā)池中，海水中水的質(zhì)量逐漸減小D．析出晶體后的母液是氯化鈉的不飽和溶液AC3．[2025·安徽一模改編]利用海水提取粗鹽的過(guò)程如圖所示，回答有關(guān)問(wèn)題。(1)一定質(zhì)量的海水，通過(guò)儲(chǔ)水池引入蒸發(fā)池中，在沒(méi)有引入結(jié)晶池之前的蒸發(fā)過(guò)程中，蒸發(fā)池中氯化鈉的質(zhì)量會(huì)_____(填“增大”“不變”或“減小”)。不變(2)在結(jié)晶池中，繼續(xù)風(fēng)吹日曬，海水就會(huì)變?yōu)槭雏}的_____(填“飽和”或“不飽和”)溶液。(3)析出粗鹽后，母液中氯化鈉的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)_____(填“不變”或“變”)。飽和不變(4)粗鹽中含有的難溶性雜質(zhì)，在實(shí)驗(yàn)室里可以通過(guò)溶解、過(guò)濾、蒸發(fā)等操作將其去除，這些操作中都會(huì)用到玻璃棒，其中在過(guò)濾操作中玻璃棒的作用是_____，在蒸發(fā)操作時(shí)，當(dāng)蒸發(fā)皿中_____________時(shí)停止加熱。引流出現(xiàn)較多固體4．[2025·德陽(yáng)]海水“曬鹽”后剩下的“苦鹵”也是寶貴的化學(xué)資源，其中主要是由氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、溴等元素組成的鹽。利用苦鹵生產(chǎn)“國(guó)防元素”金屬鎂的工藝流程如下。回答下列問(wèn)題：(1)“沉淀池”中分離出Mg(OH)2沉淀的操作名稱是_____。(2)“溶解池”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)__________________________。過(guò)濾2HCl＋Mg(OH)2===MgCl2＋2H2O(3)生產(chǎn)過(guò)程中，將“苦鹵”中的MgCl2先轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2，再將Mg(OH)2重新轉(zhuǎn)化為MgCl2，其目的是___(填序號(hào))。A．富集MgCl2B．提純MgCl2C．沒(méi)有任何價(jià)值A(chǔ)B類型2生產(chǎn)制備流程圖5．[2025·河北]高純氧化鈣是一種重要的化工原料。如圖所示為小組同學(xué)以某工廠廢渣(主要成分為CaCO3，含少量Fe2O3和MgCO3)為原料，在實(shí)驗(yàn)室制備高純氧化鈣的實(shí)驗(yàn)方案。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)氧化鈣的化學(xué)式為_(kāi)___。(2)將廢渣粉碎為細(xì)小顆粒的目的是____________________________________________。(3)步驟②中過(guò)濾時(shí)玻璃棒的作用是_____。CaO增大反應(yīng)物之間的接觸面積，使反應(yīng)更快更充分引流(4)步驟③中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________________________________________(寫一個(gè)即可)。(5)以相同質(zhì)量的廢渣為原料，僅將步驟②中的石灰水換為氫氧化鈉溶液，會(huì)使產(chǎn)品的產(chǎn)量_____(填“提高”“不變”或“降低”)。Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH(或CaCl2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaCl)降低6．[2025·成都]成都盛產(chǎn)蛇紋石，利用蛇紋石生產(chǎn)氫氧化鎂的工藝如圖?！举Y料信息】①蛇紋石的主要成分為MgO和SiO2，含少量Fe2O3、Al2O3等。②SiO2難溶于水，不與稀硫酸反應(yīng)。③部分金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下表。金屬離子Fe3＋Al3＋Mg2＋開(kāi)始沉淀的pH2.33.59.4沉淀完全的pH3.24.612.4(1)“酸浸”后，濾液中陽(yáng)離子有Mg2＋和_______________(填符號(hào))，濾渣1的主要成分是____。(2)“堿洗”時(shí)，適宜的pH范圍為_(kāi)____________。(3)“沉鎂”的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________。H＋、Fe3＋、Al3＋SiO24.6≤pH＜9.4MgSO4＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋Na2SO4(4)“洗滌”時(shí)，證明氫氧化鎂已洗凈的方法是_____________________________________________________________________________________。取少量最后一次洗滌液于試管中，滴入無(wú)色酚酞溶液和氯化鋇溶液，無(wú)明顯變化，說(shuō)明已洗凈7．[2025·湖北]鋼鐵工業(yè)加速綠色轉(zhuǎn)型，由“碳冶金”向“氫冶金”升級(jí)。工程師在高爐煉鐵(圖甲)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了氫基豎爐煉鐵新工藝，其流程如下(圖乙)。(1)赤鐵礦石主要成分Fe2O3中鐵元素的化合價(jià)為_(kāi)___。(2)煉鐵高爐進(jìn)風(fēng)口附近的反應(yīng)，主要生成CO2而不是CO的原因是____________________________________________________________________________。＋3進(jìn)風(fēng)口鼓入的是熱空氣，氧氣充足，碳與充足的氧氣在高溫條件下反應(yīng)生成二氧化碳(3)新工藝綠色環(huán)保，“還原反應(yīng)室”中主反應(yīng)為Fe2O3＋3H22Fe＋3X。①X的化學(xué)式為_(kāi)__。②該反應(yīng)屬于__(填序號(hào))。a．化合反應(yīng)b．分解反應(yīng)c．置換反應(yīng)d．復(fù)分解反應(yīng)H2Oc(4)圖乙中合成氣由甲烷和水反應(yīng)制得，也可由焦炭制得：C＋H2OH2＋CO。消耗相同質(zhì)量的水時(shí)，理論上前者與后者制得H2的質(zhì)量比為_(kāi)____。3∶1類型3回收利用流程圖8．[2025·煙臺(tái)]某化學(xué)興趣小組利用工業(yè)廢鎳材料(含有金屬鎳及少量Fe、Cu、Fe2O3)回收金屬鎳(Ni)，設(shè)計(jì)流程如下圖所示(部分產(chǎn)物略去)?；卮鹣铝袉?wèn)題：【查閱資料】①“轉(zhuǎn)化”過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)：2FeSO4＋H2SO4＋H2O2===Fe2(SO4)3＋2H2O；②“除鐵”過(guò)程中，可以通過(guò)調(diào)節(jié)溶液pH，使溶液中的硫酸鐵生成Fe(OH)3沉淀，而硫酸鎳不生成沉淀。(1)“酸浸”過(guò)程中Ni與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________________，此反應(yīng)的基本反應(yīng)類型是_________。酸浸后，濾渣的成分是___。Ni＋H2SO4===NiSO4＋H2↑置換反應(yīng)Cu(2)“除鐵”過(guò)程中，生成Fe(OH)3沉淀，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____________________________________。(3)“置換”過(guò)程中，生成鎳的化學(xué)方程式是_____________________。鐵粉能置換出鎳，說(shuō)明鐵的金屬活動(dòng)性比鎳___。Fe2(SO4)3＋6NaOH===2Fe(OH)3↓＋3Na2SO4Fe＋NiSO4===FeSO4＋Ni強(qiáng)類型39．[2025·廣安]2025年，中國(guó)經(jīng)濟(jì)新動(dòng)能澎湃發(fā)展，我國(guó)制造業(yè)向著高質(zhì)量發(fā)展的航道穩(wěn)健前行。制造業(yè)中的芯片用到的高純度硅，可用石英砂(主要成分SiO2，含少量Al2O3、Fe2O3、其他雜質(zhì))為原料制得，制備過(guò)程中還可以回收金屬鋁和鐵。其工藝流程如圖：已知：①SiO2不溶于水，且不與酸反應(yīng)；②Si＋3HClSiHCl3＋H2；③其他雜質(zhì)不溶于水也不參與反應(yīng)?；卮鹣?/p>