教育专题：工业流程实验题

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,解读化学考题27,化工流程实验题,什么是化工流程实验题？,化工流程实验题,就是以化工流程为,背景素材,，将工业生产中的真实情况以,信息的形式,给出，运用,中学化学,中涉及到的元素化合物知识、化学反应原理、化学实验技能,解决,化工生产中的有关,实验问题,。,【1】.,以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：,(1),反应,I,前需在,FeSO,4,溶液中加入,_,_,（填字母），以除去溶液中的,Fe,3+,。,A.,锌粉,B.,铁屑,C.KI,溶液,D.H,2,（,2,）反应,需控制反应温度低于,35,，其目的是,。,（,3,）工业生产上常在反应,的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是,。,（,4,）反应,常被用于电解生产,(NH,4,),2,S,2,O,8,（过二硫酸铵）。电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为,。,过滤,FeSO,4,溶液,反应,NH,4,HCO,3,溶液,CO,2,CO,2,反应,FeCO,3,(,固,),空气中煅烧,Fe,2,O,3,(,固,),反应,反应,KCl,过滤,K,2,SO,4,(,固,),NH,4,Cl,溶液,(NH,4,),2,S,2,O,8,溶液,H,2,(,气,),稀,H,2,SO,4,过滤,FeSO,4,溶液,反应,NH,4,HCO,3,溶液,CO,2,CO,2,反应,FeCO,3,(,固,),空气中煅烧,Fe,2,O,3,(,固,),反应,反应,KCl,过滤,K,2,SO,4,(,固,),NH,4,Cl,溶液,(NH,4,),2,S,2,O,8,溶液,H,2,(,气,),稀,H,2,SO,4,1.,配制原理,1,、配制原理：,FeSO,4,溶液配制，既要,防水解,，又要,防氧化,，故要,加,少量,硫酸,，又要,加,少量的,铁屑,。,(1),反应,I,前需在,FeSO,4,溶液中加入,_,_,（填字母），以除去溶液中的,Fe,3+,。,A.,锌粉,B.,铁屑,C.KI,溶液,D.H2,B,【1】.,以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：,2.,反应原理,2,、反应原理：,由反应物和部分产物可知该反应是非氧化还原反应。,FeSO,4,+2NH,4,HCO,3,(NH,4,),2,SO,4,+ FeCO,3,+ CO,2,+,H,2,O,2HCO,3,-,H,2,CO,3,+CO,3,2-,【1】.,以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：,过滤,FeSO,4,溶液,反应,NH,4,HCO,3,溶液,CO,2,CO,2,反应,FeCO,3,(,固,),空气中煅烧,Fe,2,O,3,(,固,),反应,反应,KCl,过滤,K,2,SO,4,(,固,),NH,4,Cl,溶液,(NH,4,),2,S,2,O,8,溶液,H,2,(,气,),稀,H,2,SO,4,（,2,）反应,需控制反应温度,低于,35,，其目的是,。,Ksp(BaSO,4,)=1.0710,-10,Ksp(FeCO,3,)=3.0710,-11,（,2,）反应,需控制反应温度,低于,35,，其目的是,。,过滤,FeSO,4,溶液,反应,NH,4,HCO,3,溶液,CO,2,CO,2,反应,FeCO,3,(,固,),空气中煅烧,Fe,2,O,3,(,固,),反应,反应,KCl,过滤,K,2,SO,4,(,固,),NH,4,Cl,溶液,(NH,4,),2,S,2,O,8,溶液,H,2,(,气,),稀,H,2,SO,4,3.,控温原因,3,、控温原因：,如果温度过高会导致,NH,4,HCO,3,分解，同样也会加速,Fe,2+,的水解，这样会使原料利用率降低。,【1】.,以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：,（,3,）工业生产上常在反应,的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是,。,过滤,FeSO,4,溶液,反应,NH,4,HCO,3,溶液,CO,2,CO,2,反应,FeCO,3,(,固,),空气中煅烧,Fe,2,O,3,(,固,),反应,反应,KCl,过滤,K,2,SO,4,(,固,),NH,4,Cl,溶液,(NH,4,),2,S,2,O,8,溶液,H,2,(,气,),稀,H,2,SO,4,4.,加酸原因,4,、加酸原因：,加入稀,H,2,SO,4,是为了除去过量的,NH,4,HCO,3,，,2NH,4,HCO,3,+H,2,SO,4,(NH,4,)SO,4,+2CO,2,+H,2,O,(NH,4,),2,SO,4,【1】.,以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：,【1】.,以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：,5.,反应原理,5,、反应原理：,（,3,）工业生产上常在反应,的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是,。,(NH,4,),2,SO,4,+2KCl,K,2,SO,4,+2NH,4,Cl,(NH,4,),2,SO,4,降低,K,2,SO,4,溶解度。,过滤,FeSO,4,溶液,反应,NH,4,HCO,3,溶液,CO,2,CO,2,反应,FeCO,3,(,固,),空气中煅烧,Fe,2,O,3,(,固,),反应,反应,KCl,过滤,K,2,SO,4,(,固,),NH,4,Cl,溶液,(NH,4,),2,S,2,O,8,溶液,H,2,(,气,),稀,H,2,SO,4,(NH,4,),2,SO,4,+2KCl,K,2,SO,4,+2NH,4,Cl,6,、电极反应式书写：,（,4,）反应,常被用于电解生产,(NH,4,),2,S,2,O,8,（过二硫酸铵）。电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为,。,阴极：,2H,+,+2e,H,2,此题实质是电解,溶液,.,阳极失电子氧化反应是,，阴极得电子还原反应是,。,(NH,4,),2,SO,4,H,+,(NH,4,),2,SO,4,OH,-,SO,4,2-,阳极：,4OH,-,-,4e,O,2,+,2H,2,O,阳极：,2SO,4,2-,2e,S,2,O,8,2-,过滤,FeSO,4,溶液,反应,NH,4,HCO,3,溶液,CO,2,CO,2,反应,FeCO,3,(,固,),空气中煅烧,Fe,2,O,3,(,固,),反应,反应,KCl,过滤,K,2,SO,4,(,固,),NH,4,Cl,溶液,(NH,4,),2,S,2,O,8,溶液,H,2,(,气,),稀,H,2,SO,4,6.,电极反应式书写,7.,反应原理,7,、反应原理：,同铁元素价态的改变可知道空气中氧气作为氧化剂，反应方程式为：,4FeCO,3,+,O,2,2Fe,2,O,3,+4CO,2,【1】.,以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：,过滤,FeSO,4,溶液,反应,NH,4,HCO,3,溶液,CO,2,CO,2,反应,FeCO,3,(,固,),空气中煅烧,Fe,2,O,3,(,固,),反应,反应,KCl,过滤,K,2,SO,4,(,固,),NH,4,Cl,溶液,(NH,4,),2,S,2,O,8,溶液,H,2,(,气,),稀,H,2,SO,4,【2】.,“,卤块”的主要成分为,MgCl,2,(,含,Fe,2+,Fe,3+,Mn,2+,等杂质离子）若以它为原料，按如下工艺流程图，即可制得“轻质氧化镁,”。,轻质氧化镁工艺流程图,表,1,化学试剂价格表,试剂,价格（元,/ t,）,漂液（含,NaClO25.2%,）,H,2,O,2,（,30%,）,NaOH,（固,98%,）,Na,2,CO,3,（固,99.5%,）,卤块（,MgCl,2,，,30%,）,450,2400,2100,600,310,表,2,生成氢氧化物沉淀的,pH,值,物质,开始沉淀,沉淀完全,Fe(OH),3,Fe(OH),2,Mn(OH),2,Mg(OH),2,2.7,7.6,8.3,9.6,3.7,9.6,9.8,11.1,请填写以下空白：,在步骤,加入试剂,X,，最佳选择应是,，其作用是,。,在步骤,加入的试剂,Y,应是,，之所以要控制,pH=9.8,，其目的是,。,在步骤,时发生的化学反应方程式是：,。,1.,配制原理,1,、配制原理：,加盐酸是抑制,Mg,2+,Fe,2+,Fe,3+,Mn,2+,等阳离子的水解。,【2】.,“,卤块”的主要成分为,MgCl,2,(,含,Fe,2+,Fe,3+,Mn,2+,等杂质离子）若以它为原料，按如下工艺流程图，即可制得“轻质氧化镁,”。,、在步骤,加入试剂,X,，最佳选择应是,，其作用是,。,3.X,选择,3,、,X,选择：,通常我们均会选,H,2,O,2,，它不会引杂质。此题为什么选,漂液,？,表,1,化学试剂价格表,试剂,价格（元,/ t,）,漂液（含,NaClO25.2%,）,H,2,O,2,（,30%,）,NaOH,（固,98%,）,Na,2,CO,3,（固,99.5%,）,卤块（,MgCl,2,，,30%,）,450,2400,2100,600,310,“只用对的，不用贵的”,漂液,Mg,2+,Fe,2+,Fe,3+,Mn,2+,【2】.,“,卤块”的主要成分为,MgCl,2,(,含,Fe,2+,Fe,3+,Mn,2+,等杂质离子）若以它为原料，按如下工艺流程图，即可制得“轻质氧化镁,”。,、在步骤,加入试剂,X,，最佳选择应是,，其作用是,。,、在步骤,加入的试剂,Y,应是,，之所以要控制,pH=9.8,，其目的是,。,4.Y,选择,4,、,Y,选择：,表,1,化学试剂价格表,试剂,价格（元,/ t,）,漂液（含,NaClO25.2%,）,H,2,O,2,（,30%,）,NaOH,（固,98%,）,Na,2,CO,3,（固,99.5%,）,卤块（,MgCl,2,，,30%,）,450,2400,2100,600,310,纯碱比烧碱便宜得多，为什么不选烧碱？,由于纯碱的碱性明显小于烧碱，要使其,PH,升到,9.8,必须加大纯碱的用量，就会形成,碳酸盐沉淀,，所以加氢氧化钠为宜。,该用贵的，不用也不对。,NaOH,(,除去,Fe,3+,Mn,2+,等杂质离子）,Mg,2+,Fe,3+,Mn,2+,、在步骤,加入的试剂,Y,应是,，之所以要控制,pH=9.8,，其目的是,。,NaOH,(,除去,Fe,3+,Mn,2+,等杂质离子）,表,2,生成氢氧化物沉淀的,pH,值,物质,开始沉淀,沉淀完全,Fe(OH),3,Fe(OH),2,Mn(OH),2,Mg(OH),2,2.7,7.6,8.3,9.6,3.7,9.6,9.8,11.1,PH=9.8,时，也会生成,Mg(OH),2,沉淀，,Mg,2+,不就损失了吗？,由于卤块价格低廉，这点不可避免的损失还是可以承受的，其结果是保证了产品的纯度。,Mg,2+,Fe,3+,Mn,2+,5.Z,选择,5,、,Z,选择：,Z,为什么不选择烧碱，而选用纯碱？,(2) Mg(OH),2,是,胶状,的，会造成过滤困难,.,(5),发生的反应为：,MgCO,3,+H,2,O,Mg(OH),2,+CO,2,，由于,CO,2,的产生，使沉淀变得疏松，灼烧沉淀后得到的是,轻质,的,MgO,。,Mg,2+,Na,2,CO,3,MgCO,3,(4),只能得到,重质,氧化镁。,(1),纯碱价格较低，,(3) MgCO,3,呈颗粒状，易过滤，,在步骤,时发生的化学反应方程式是：,。,MgO,Mg(OH),2,MgCO,3,+H,2,O,Mg(OH),2,+CO,2,25,【3】.,上海,09-27:,实验室用大理石等原料制取安全无毒的杀菌剂过氧化钙。大理石的主要杂质是氧化铁，以下是提纯大理石的实验步骤：,（,1,）溶解大理石时，用硝酸而不用硫酸的原因是,_,。,（,2,）操作,的目的是,_,，溶液,A,（溶质是共价化合物）是,_,。,（,3,）写出检验滤液中是否含铁离子方程式：,_,。,（,4,）写出加入碳酸铵所发生反应的离子方程式,。,写出滤液,B,的一种用途：,_,（,5,）,CaO,2,中一般含,CaO,。试按下列提示完成含量分析的实验设计。,试剂：氢氧化钠标准溶液、盐酸标准溶液、酚酞,仪器：电子天平、锥形瓶、滴定管,实验步骤：,_,；,加入,_,；,加入酚酞，用,NaOH,标准溶液滴定。,（,6,）若理论上滴定时耗用标准溶液,20.00mL,恰好完全反应，实际操,作中过量半滴（,1mL,溶液为,25,滴），则相对误差为,_,25,1.,试剂选择,（,1,）溶解大理石时，用硝酸而不用硫酸的原因是,_,。,1,、溶解原理：,(1),硫酸钙微溶于水,Ca(NO,3,),2,Fe(NO,3,),3,水溶、酸溶（,盐酸、硫酸、硝酸,）、碱溶,【3】.,上海,09-27:,实验室用大理石等原料制取安全无毒的杀菌剂过氧化钙。大理石的主要杂质是氧化铁，以下是提纯大理石的实验步骤：,25,（,2,）操作,的目的是,_,，溶液,A,（溶质是共价化合物）是,_,。,2.,物质提纯,2,、除杂原理,Ca(NO,3,),2,Fe(NO,3,),3,除去溶液中,Fe,3+,氨水,将,Fe,3+,变成,Fe(OH),3,沉淀除去,【3】.,上海,09-27:,实验室用大理石等原料制取安全无毒的杀菌剂过氧化钙。大理石的主要杂质是氧化铁，以下是提纯大理石的实验步骤：,25,【3】.,上海,09-27:,实验室用大理石等原料制取安全无毒的杀菌剂过氧化钙。大理石的主要杂质是氧化铁，以下是提纯大理石的实验步骤：,（,3,）写出检验滤液中是否含铁离子方程式：,_,。,3.,离子检验,3,、反应原理,Fe,3+,与,SCN,-,的络合反应显色,Fe,3+,+SCN,-,Fe(SCN),2+,25,【3】.,上海,09-27:,实验室用大理石等原料制取安全无毒的杀菌剂过氧化钙。大理石的主要杂质是氧化铁，以下是提纯大理石的实验步骤：,（,4,）写出加入碳酸铵所发生反应的离子方程式,。,写出滤液,B,的一种用途：,_,Ca(NO,3,),2,Fe(NO,3,),3,Ca(NO,3,),2,NH,4,NO,3,4.,反应式书写,Ca,2+,+CO,3,2-,CaCO,3,作化肥、炸药,4,、化学用语使用,NH,4,NO,3,25,25,用标准,NaOH,溶液反滴过量的标准盐酸,一定量、过量的标准盐酸,【3】.,上海,09-27:,实验室用大理石等原料制取安全无毒的杀菌剂过氧化钙。大理石的主要杂质是氧化铁，以下是提纯大理石的实验步骤：,（,5,）,CaO,2,中一般含,CaO,。试按下列提示完成含量分析的实验设计。,试剂：氢氧化钠标准溶液、盐酸标准溶液、酚酞,仪器：电子天平、锥形瓶、滴定管,实验步骤：,_,；,加入,_,；,加入酚酞，用,NaOH,标准溶液滴定。,过量的标准盐酸,称量,5.,定量实验操作,5,、酸碱滴定原理,样品,测出样品成分含量,【3】.,上海,09-27:,实验室用大理石等原料制取安全无毒的杀菌剂过氧化钙。大理石的主要杂质是氧化铁，以下是提纯大理石的实验步骤：,（,6,）若理论上滴定时耗用标准溶液,20.00mL,恰好完全反应，实际操作中过量半滴（,1mL,溶液为,25,滴），则相对误差为,_,6.,计算技能,6,、误差计算,（,6,）,0.1%,25,化工生产流程实验题,原料,溶解,归纳总结：,溶液,一系列反应,一系列,实验操作,目标产物,试剂选择,条件控制,反应原理,原因解释,配制操作,分离操作,鉴别操作,定量操作,反应式书写,定量计算,溶解原理,洗涤原理,配制原理,归纳总结：,1,、溶解原理,2,、溶液配制原理,4,、反应原理,5,、条件选择或控制,6,、试剂选择,7,、实验操作,8,、定量分析,9,、其它,3,、洗涤原理,化工生产流程实验题,（酸溶、碱溶、水溶、其它）,（防水解、防氧化）,（酸洗、碱洗、水洗、有机溶剂洗）,（气体、沉淀、电解、,（洗涤、配制、检验、分离、滴定、,）,（分析误差的原因、定量有关计算,）,（温度、压强、溶液的酸碱性、溶剂）,（合适的、价廉的、环保的,）,归纳总结：,化工生产流程实验题,控温原因,提高原料利用率,可逆反应平衡正移，提高反应物转化率 。,减少反应物分解、挥发或水解,催化剂活性,减少其它副反应的发生,溶解度,溶解,物质,水溶,酸溶,碱溶,可溶性的物质,某些,可溶性的,水解,盐,金属单质,大多金属氧化物,难溶的弱酸盐,非金属单质,难溶非金属氧化物（如,SiO,2,等）,难溶的某些盐,难溶两性氧化物（如,Al,2,O,3,等）,盐酸,硫酸,硝酸,混酸,归纳总结：,化工生产流程实验题,（,1,）要知其然：,（,2,）要知其所以然：,（,3,）要多发散、多联想、多迁移。,搞清每一步发生了什么,弄清流程中的反应操作原理,（,4,）要以信息为准，尊重客观事实。,（,5,）要准确表达，工整书写。,化工流程实验题,应对策略,【,练习,1】.,硫酸亚铁,(FeSO,4,7H,2,O),是一种重要的食品和饲料添加剂。实验室通过如下实验由废铁屑制备,FeSO,4,7H,2,O,晶体：,将,5%Na,2,CO,3,溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中，加热数,分钟，用倾析法除去,Na,2,CO,3,溶液，然后将废铁屑用水洗涤,2-3,遍；,向洗涤过的废铁屑中加入过量的稀硫酸，控制温度在,50-80,之间至铁屑耗尽；,趁热过滤，将滤液转入到密闭容器中，静置、冷却结晶；,待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水洗涤,2-3,次，再用滤纸,将晶体吸干；,将制得的,FeSO,4,7H,2,O,晶体放在一个小广口瓶中，密闭保存。,实验步骤,的目的是,_,，加热的作用是,_,。,请回答下列问题：,1.,洗涤原理,2.,水解原理,（,1,）除去油污,升高温度，溶液碱性增强，去油污能力增强。,CO,3,2-,+ H,2,O HCO,3,-,+ OH,-,- Q,【,练习,1】.,硫酸亚铁,(FeSO,4,7H,2,O),是一种重要的食品和饲料添加剂。实验室通过如下实验由废铁屑制备,FeSO,4,7H,2,O,晶体：,将,5%Na,2,CO,3,溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中，加热数,分钟，用倾析法除去,Na,2,CO,3,溶液，然后将废铁屑用水洗涤,2-3,遍；,向洗涤过的废铁屑中加入过量的稀硫酸，控制温度在,50-80,之间至铁屑耗尽；,趁热过滤，将滤液转入到密闭容器中，静置、冷却结晶；,待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水洗涤,2-3,次，再用滤纸,将晶体吸干；,将制得的,FeSO,4,7H,2,O,晶体放在一个小广口瓶中，密闭保存。,实验步骤,明显不合理，理由是,。,请回答下列问题：,2.,反应原理,(2),反应后溶液中必须有铁剩余，否则溶液中可能有,Fe,3+,存在，,4Fe,2+,+ O,2,+ 4H,+,2H,2,O + 4Fe,3+,【,练习,1】.,硫酸亚铁,(FeSO,4,7H,2,O),是一种重要的食品和饲料添加剂。实验室通过如下实验由废铁屑制备,FeSO,4,7H,2,O,晶体：,将,5%Na,2,CO,3,溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中，加热数,分钟，用倾析法除去,Na,2,CO,3,溶液，然后将废铁屑用水洗涤,2-3,遍；,向洗涤过的废铁屑中加入过量的稀硫酸，控制温度在,50-80,之间至铁屑耗尽；,趁热过滤，将滤液转入到密闭容器中，静置、冷却结晶；,待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水洗涤,2-3,次，再用滤纸,将晶体吸干；,将制得的,FeSO,4,7H,2,O,晶体放在一个小广口瓶中，密闭保存。,请回答下列问题：,实验步骤,中用少量冰水洗涤晶体，其目的是,.,3.,洗涤原理,洗涤,除,去晶体表面附着的硫酸等,杂质,，,用,冰水,洗涤,可,降低,洗涤过程中,FeSO,4,7H,2,O,的,损耗,经查阅资料后发现，硫酸亚铁在不同温度下结晶可分别得到,FeSO,4,7H,2,O,、,FeSO,4,4H,2,O,、和,FeSO,4,H,2,O,。硫酸亚铁在不同温度下的溶解度和该温度下析出晶体的组成如下表所示（仅在,57.6,、,64,温度下可同时析出两种晶体）。,硫酸亚铁的溶解度和析出晶体的组成,请回答下列问题：,若需从硫酸亚铁溶液中结晶出,FeSO,4,4H,2,O,，应控制的结晶温度（,t,）的范围为,_,。,温度,/,0,10,30,50,56.7,60,64,70,80,90,溶解度,/g,14.0,17.0,25.0,33.0,35.2,35.3,35.6,33.0,30.5,27,析出晶体,FeSO,4,7H,2,O,FeSO,4,4H,2,O,FeSO,4,H,2,O,4.,条件控制,4,、控温原理：,56.7t64,再见！,