考点22 化工流程综合题 ——2023年江苏省普通高中化学学业水平合格性考试专项精讲+测试

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考点22 化工流程综合题
【学业要求】
1.掌握常见工艺流程题的解题思路和总结解题方法，2.加强对元素及化合物知识的理解与应用。

一、 工艺流程题的常见题型
1．以物质制备为目的的化学工艺流程
原料处理阶段的常见考查点：(1)加快反应速率(2)溶解：通常用酸溶。如用稀硫酸、盐酸、浓硫酸等。(3)灼烧、焙烧、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。
2．以分离提纯为目的的化学工艺流程
(1)物质分离提纯的原则：不增：不引入新的杂质。(2)不减：不减少被提纯的物质。(3)易分离：被提纯物与杂质易于分离。(4)易复原：被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。
(2)常用的提纯方法[来源:Z+xx+k.Com]
水溶法
除去可溶性杂质
酸溶法
除去碱性杂质
碱溶法
除去酸性杂质
氧化剂或还原剂法
除去还原性或氧化性杂质
加热灼烧法
除去受热易分解或易挥发的杂质
调节溶液的pH法
如除去酸性Cu2＋溶液中的Fe3＋等
(3)常用的分离方法
过滤
分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法
萃取和分液
利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴
蒸发结晶
提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl
冷却结晶
提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等
蒸馏或分馏
分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油
冷却法
利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气
二、工艺流程题的解题思路
工艺流程题实际上是考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能力 。解此类题目的基本思路：
(1)先粗读，从题干中获取有用信息，理清思路。先不必把每个环节的原理都搞清楚。
(2)针对问题再精读，分析细节，根据问题去研究某一步或某一种物质。
(3)要看清所问问题，不能答非所问，并注意语言表达的规范性。
2.工艺流程题的解题方法
(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——化学反应方程式、物质的稳定性、物质的溶解性等。
(2)分析流程，弄清各步作用。对比分析流程图中的第一种物质(原料)与最后一种物质(产品)，找出原料与产品之间的关系，联系问题有针对性地思考：原料转化为产品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，历年的评卷分析都指出考生的简述能力比较差，特别是化学用语的表述与实际要求存在很大偏差。所以答题时要看清问题，不能答非所问，要注意语言表达的科学性和准确性，如分清是要求回答实验操作名称还是具体操作步骤。
【真题演练】
例1．(2020·江苏合格考)硝酸钙晶体[Ca(NO3)2·4H2O]常用于电子、仪表及冶金工业。一种利用CaO制备Ca(NO3)2·4H2O的流程如下：

（1）“制浆”过程中发生反应的化学方程式是__。
（2）“气体X”的化学式是___。
（3）Ca(NO3)2·4H2O的溶解度随温度变化的曲线如图所示。“酸化”后制取Ca(NO3)2·4H2O的操作主要包括加热浓缩、__、过滤、洗涤、干燥。实验室过滤操作必须用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和__。

【答案】 ①. CaO+H2O=Ca(OH)2 ②. NH3 ③. 降温结晶 ④. 漏斗
【解析】
【分析】（1）依据加入的物质写出化学方程式；
（2）依据氢氧化钙和硝酸铵反应分析产生的气体；
（3）依据过滤的操作选择仪器。
【详解】（1）制浆的时候加入的是氧化钙和水，所以化学方程式是CaO+H2O=Ca(OH)2 ，
故答案为：CaO+H2O=Ca(OH)2 。
（2）制浆时生成了Ca(OH)2 ，氢氧化钙与硝酸铵反应生成氨气，故放出气体是氨气，
故答案为：NH3；
（3）从溶液中获得晶体需要蒸发浓缩，降温结晶，过滤，洗涤，干燥，过滤的时候需要的玻璃仪器有漏斗，烧杯，玻璃棒，
故答案为：降温结晶；漏斗。
例2．(2017·江苏合格考)）铁黑（Fe3O4）是常见的铁系颜料.一种制取铁黑的实验流程如下图所示：

制取铁黑的反应原理可表示为Fe(OH)2+2Fe(OH)3Fe(OH)2·2Fe(OH)3 Fe3O4
（1）加入氨水调pH至7～9时，发生反应的离子方程式为__________________________。
（2）为了保证铁黑样品的质量，“合成”中需要控制的因素有_________________（填三个）。
（3）铁黑产品中Fe3O4的含量是判断产品等级的依据之一。某铁黑样品中混有的杂质为FeO、Fe2O3中的一种。根据国标方法，进行的测定实验如下：
步骤1：称取1.908g样品置于锥形瓶中，加入足量盐酸，加热使之完全溶解。
步骤2：向锥形瓶中先加入足量的SnCl2溶液，将Fe3+全部转化为Fe2+，除去过量的Sn2+，再加入一定量的硫酸和磷酸，并滴加指示剂。
步骤3：再向锥形瓶中滴加0.08200mol·L-1K2Cr2O7溶液，发生反应：
Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O
恰好完全反应时，共消耗50.00mL K2Cr2O7溶液。请计算样品中Fe3O4的质量分数（写出计算过程）。
【答案】 （1）Fe2++2NH3·H20=Fe(OH)2↓+2NH4+。
（2） 通入空气的量（或通入空气的速率），控制氨水的浓度大小，还要控制反应的温度根据 （3）Cr2O72-~6Fe2+，n(Fe2+)=0.08200mol·L-1×50.00×10-3L×6=2.46×10-2mol
运用极端假设法，根据铁元素守恒有：
第一种情况：全部为Fe3O4:2.46×10-2mol÷3×232g·mol-1=1.9024g
第二种情况：全部为Fe2O3:2.46×10-2mol÷2×160g·mol-1=1.968g
第三种情况：全部为FeO:2.46×10-2mol×72g·mol-1=1.7712g
因为1.9024g