高考化学工业流程题
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1 高三化学专题学案（13）： 工业流程题
一、化工流程题主要解题方法
化学工艺生产主要解决的矛盾，归纳起来主要有六方面问题：
1.解决将原料转化为产品的生产原理； 2.除去所有杂质并分离提纯产品；
3.提高产量与产率；
4.减少污染，考虑 “绿色化学”生产（原子经济化、原料循环、过程无害化）；
5.原料的来源既要考虑丰富，还要考虑成本问题；
6.生产设备简单，生产工艺简便可行等工艺生产问题。
二、 熟悉工业流程常见的实验方法：
（1）原料的预处理
①研磨、粉碎：增大反应物间的接触面积，加快反应速率，使反应更充分（提高转化率或浸出率等）。
②溶解、浸取：通常用水或酸（08年高考）或碱（07高考、10年广一模）溶解，目的是让固态变成溶液或除去不需要检验的离子）。
③灼烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解。并使一些杂质高温下氧化、分解如从海带中提取碘、煅烧贝壳、黄铁矿等。
（2）控制反应条件的方法
①最常用的是调节溶液的PH值，如要除去Cu2＋溶液中含有的Fe3＋，若要除去Cu2＋溶液中含有的Fe2＋，应该怎样做？
②加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动
③控温：防止某物质在高温时会溶解、分解或为使化学平衡向着题目要求的方向移动
（3）产品的分离与提纯
①蒸发浓缩、冷却结晶：从溶液中得到固体产品，产品溶解度一般随温度变化较大。
②蒸发结晶、趁热过滤：从溶液中获得固体产品，防止某物质降温时会析出。
为了使产品更纯，采用多次结晶的方法均称之为重结晶
③洗涤（用冰水或酒精）：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗
操作方法： 。
【例1】（16分）某实验室对煤矸石的综合利用课题展开如下探究：
【资料检索】
①煤矸石主要含Al2O3、SiO2及Fe2O3．
②聚合氯化铝（［Al2(OH)nCl6－n］m (商业代号PAC）是一种新型、高效絮凝剂和净水剂．
【探究思路】用煤矸石为原料，采用铝盐水解絮凝法，可制得聚合氯化铝．
【探究实验】
【交流讨论】
（1）用浓盐酸配20%的盐酸所需的玻璃仪器有：_______ ______________________。
（2）加20%的盐酸酸浸，有关的离子方程式为_________ ____________。
（3）残渣2的主要成分是 ，设计实验证明你的结论（填“操作”、 2 “现象”）： 。
（4）从澄清的PAC稀溶液获得聚合氯化铝固体，该实验操作是
，得到PAC粗产品中可能含有杂质离子是 。
（5）从不引入杂质去考虑，调节溶液的pH可改为_________ （填序号）。
A．NaOH B．Al C．氨水 D．Al2O3
（1）量筒、烧杯、玻璃棒 …………………………………………………（各1分共3分）（2）Al2O3 + 6H+＝2Al3++3H2O Fe2O3+6H+＝2Fe3++3H2O………………（各2分共4分）
（3）Fe(OH)3…………（2分） 取少量残渣2于小试管中，加入稀盐酸使其完全溶解，再加入KSCN溶液，溶液呈（血）红色。………………………………………（2分）
（4）蒸发浓缩，冷却结晶………………（2分 答蒸发结晶也给分）
Ca2+………（1分） （5） BD…………………（1个1分2分，有错得0分
1. （10分）工业上制备BaCl2的工艺流程图如下：
重晶石矿高温焙烧炭溶解盐酸气体吸收过滤结晶滤液产物
某研究小组在实验室用重晶石（主要成分BaSO4）对工业过程进行模拟实验。查表得
BaSO4(s) + 4C(s)高温4CO(g) + BaS(s) △H1 = 571.2 kJ·mol-1 ①
BaSO4(s) + 2C(s)高温2CO2(g) + BaS(s) △H2= 226.2 kJ·mol-1
②
⑴气体用过量NaOH溶液吸收,得到硫化钠。Na2S水解的离子方程式为
。
⑵向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr，当两种沉淀共存时，c(Br-)c(Cl-)=
。
[Ksp(AgBr)=5.4×10-13，Ksp(AgCl)=2.0×10-10]
⑶反应C(s) + CO2(g)高温2CO(g)的△H2= kJ·mol-1。
⑷实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是
，
。
．⑴S2- + H2OHS- +OH- HS- + H2OH2S +OH-（可不写）
⑵2.7×10-3 ⑶172.5 ⑷使BaSO4得到充分的还原（或提高BaS的产量）
①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温
3.(13分)（某地有软锰矿（主要成份为MnO2，含少量Al2O3、SiO2）和闪锌矿（主要成份ZnS，含少量FeS、CuS、CdS、SiO2），科研人员采用新工艺生产二氧化锰．．．．和锌．，同时还得副产品镉和X、Y、Z等。工业流程图如下图（框图中水省略）：
3
（1）副产品X的名称是 ，Y的名称是 、Z的化学式为 。
（2）他们的主要产品中的元素在周期表中，锌属 族，X在 周期。
（3）图中“操作(1)~(4)”都包含的共同一种操作，在实验室中该操作的名称为 。
（4）操作（1）中，在稀H2SO4存在下MnO2把硫化物氧化成硫单质和+2价硫酸盐。如果硫化物用MS表示，请写出MnO2与硫化物反应的化学方程式： 。
（5）操作（3）生成的铁、铝化合物的化学式为 。
（6）请写出电解制得锌和二氧化锰的化学方程式 。
（7）旧工艺生产二氧化锰，是将软锰矿与煤混合粉碎后高温焙烧，再用硫酸浸取焙烧料净化后电解。对比旧工艺，新工艺有好多个优点，请你至少说出新工艺的一个优点： 。
（1）（3分）硫 铜 Na2SO4
（2）（2分）ⅡB 三
（3）过滤（1分）
（4）（2分）MnO2+MS+2H2SO4==MnSO4+ MSO4+S↓+2H2O
（5）（2分）Fe(OH)3、Al(OH)3
（6）（2分）MnSO4+ ZnSO4+2H2O=MnO2+Zn+2H2SO4
（7）（1分）新工艺不需要高温焙烧，大大节约了能源（燃料）（或旧工艺高温焙烧产生大气污染物SO2，新工艺不产生有害气体；或新工艺许多物质都可以循环利用
22.(12分) 锌锰废电池经处理后，生产并回收硫酸锌及碳酸锰，其中生产工业级碳酸锰工艺如下：
试回答下列问题 软锰矿闪锌矿H2SO4操作(1)MnSO4ZnSO4少量:FeSO4Al2(SO4)3单质Y+单质Cd X单质+不溶性物质MnSO4ZnSO4[少量:Al2(SO4)3H2SO4CuSO4、Fe2(SO4)3CdSO4 ]铁、铝化合物操作(2)MnSO4ZnSO4锌粉MnO2水解操作(3)MnO2操作(4)取少量Na2CO3物质ZH2SO4ZnZnCO3MnCO3电解通电 4 （1）锰在元素周期表中第 周期，第 族。
(2)步骤1和步骤2是将MnO2等转化为MnO并溶于硫酸，其中步骤2中的氢气，是另一个流程产生的副产品，请写出产生氢气的反应方程式 。
(3) 步骤3和步骤4都是除杂质
①X是一种“绿色”氧化剂,则X是____________(填化学式)。
②步骤3是除去杂质Fe2+。请用文字和必要的方程式简述除去Fe2+的方法 (已知三种离子沉淀的pH范围为Fe3+：2.7～3.7，Mn2+：8.6～10.1，Fe2+：7.6～9.6 。)
___________________________________________________________________________。
③步骤4中主要反应方程式为：MeSO4+BaS=MeS↓+BaSO4↓(Me主要为Pb、Cd、Hg等)，则其除去杂质的原理是______________________________________________。
(4) 已知进行步骤5的操作时，溶液3(主要成分为MnSO4)会产生大量无色无味的气泡，则步骤5反应的化学方程式为 。
(1)四，ⅦB（各1分，共2分）
(2) Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(2分)
(3) ①H2O2 (2分)
②在酸性条件下加入双氧水，将Fe2+氧化成Fe3+ ，2Fe2++ 2H2O2+ 2H+ = 2Fe3++ 2H2O
调节pH至3.7-8.6，使Fe3+沉淀完全， Fe3++ 3H2O Fe(OH)3 + 3H+ (4分)
③以BaS为沉淀剂，使Pb2+、Cd2+、Hg+等金属离子，生成更难溶的硫化物而除去。(2分)
(4)MnSO4+2NH4HCO3 = (NH4)2 SO4 +MnCO3 + H2O + CO2↑(2分)
24．（12分）减少SO2的排放、回收利用SO2是环保的重要课题。我国研究人员研制的利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO2)吸收废渣高温焙烧产生的SO2，制备硫酸锰的生产流程如下：
废渣高温焙烧SO2浸出软锰矿浆浸出液氧化MnO2粉调节PH静置过滤滤渣吸附阳离子吸附剂操作a干燥MnSO4H2O石灰浆
浸出液的pH＜2，其中的金属离子主要是Mn2＋，还含有少量的Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Pb2＋等其它金属离子。
有关金属离子的半径以及形成氢氧化物沉淀时的pH见下表，阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见下图。
离子 离子半径(pm) 开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH
Fe2＋ 74 7.6 9.7
F64 2.7 3.7 5
已知PbO2的氧化性强于MnO2。请回答下列问题：
⑴ 写出浸出过程中主要反应的化学方程式 ，
氧化过程中主要反应的离子方程式 。
