1、第四章 化学与自然资源的开发利用无机化工流程题第四章 化学与自然资源的开发利用【专题解读】1无机化工流程题的主线化学工艺流程题就是把化工生产过程中的重要生产工序和主要流程用框图形式表示出来，并围绕生产流程中涉及的有关化学知识和原理设置问题，形成与化工生产紧密联系的化学工艺试题。其流程主线可表示为原料 对原料的预处理 核心化学反应 产品的提纯分离 目标产物第四章 化学与自然资源的开发利用2对原料预处理的常用方法(1)研磨减小固体颗粒的体积，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率。(2)水浸与水接触反应或溶解。(3)酸浸与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。(4
2、)灼烧除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时灼烧就是为了除去可燃性杂质。(5)煅烧改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土。第四章 化学与自然资源的开发利用3解答化工流程题的方法目标分析法制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成，每一步操作都有其具体的目标、任务。第四章 化学与自然资源的开发利用要求用理论回答的试题应采用“四段论法”：第四章 化学与自然资源的开发利用 我国拥有很长的海岸线，具有丰富的海洋资源，以海水为原料的盐化工是我国重要的产业。盐卤是海水晒盐后的富含镁盐的溶液，其中除含镁盐外，还含有其他盐类(如图甲所示)。盐卤在食品、化工等方面具有
3、广泛的用途。请解答下列与盐卤有关的题目：(1)根据图甲所示，写出盐卤中含量最多的两种盐的化学式：_、_。第四章 化学与自然资源的开发利用(2)图乙是盐卤中某些物质的溶解度曲线，已知 t1 时，MgSO4和 KCl 的溶解度分别为 M、N，则它们溶解度大小的关系为_；将盐卤加热到 t2 以上，根据溶解度曲线，首先析出的晶体应是_。第四章 化学与自然资源的开发利用(3)化工厂利用卤水生产金属镁的工艺流程如图所示：“操作”的目的是将氢氧化镁沉淀分离出来，操作的名称是 _。氢 氧 化 镁 与 试 剂 B 反 应 的 化 学 方 程 式 为_。第四章 化学与自然资源的开发利用操 作 的 名 称 是 _。
4、该 方 法 的 优 点 为_。(4)用电解法制备金属镁，两位同学分别设计了下面的两种方法。甲：电解氯化镁溶液 乙：电解熔融的氯化镁其中同学_(填“甲”或“乙”)能够成功地制备金属镁，假设生产过程中镁元素没有损失，则 100 g 卤水可制备镁_g。第四章 化学与自然资源的开发利用解析(1)从图甲中可以看出 1 000 g 盐卤中含有的 NaCl、MgCl2、MgSO4、KCl 分别为 163.0 g、142.5 g、60.0 g、22.0 g。由此可见，含量最多的是 NaCl、MgCl2。(2)在 t1 时，KCl 和 MgSO4 的溶解度曲线相交，说明此温度下，二者的溶解度相等；t2以后，Mg
5、SO4 的溶解度随着温度的升高而降低，故升高到一定温度时首先析出的是 MgSO4。(3)分离固体与液体混合物应用过滤的方法，而使溶液中的溶质以晶体的形式析出则需要蒸发、结晶。由于就地选用了海边的贝壳为原料来生产 CaO，所以节约了资源，降低了生产成本。第四章 化学与自然资源的开发利用(4)制备金属镁应该电解熔融的 MgCl2，如果电解氯化镁溶液，则得到的不是镁，而是氢氧化镁；根据卤水中镁元素守恒，可以得出电解所得到的镁的质量为 100 g142.51 0002495100 g 60.01 000 241203.6 g1.2 g4.8 g。答 案 (1)NaCl MgCl2 (2)M N MgS
6、O4 (3)过 滤 Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O 蒸发、结晶 就地取材，节约资源，降低成本(4)乙 4.8第四章 化学与自然资源的开发利用【突破训练】1“低碳”既是时尚，也是环保要求。“低碳”在工业生产中意义重大，充分利用原材料，不排放或减少排放“三废”，不同工厂联合生产等都是很好的“低碳”生产方式。下面是几个工厂利用废气、废渣(液)联合生产化肥硫酸铵的工艺：第四章 化学与自然资源的开发利用请回答下列问题：(1)工艺操作分别为_、_。(2)工业合成氨的化学方程式为_。第四章 化学与自然资源的开发利用(3)写出生成“产品”的离子方程式：_。(4)在实验室中检验合成氨厂排出的废气中是
7、否含有氨的方法是_。(5)“副产品”的化学式为_。该联合生产工艺中可以循环使用的物质是_。第四章 化学与自然资源的开发利用解析：(1)合成氨的原料之一氮气来源于空气，分离方法是将空气液化后分离出氧气，获得氮气。(2)工业合成氨的条件是高温、高压和催化剂。(3)“产品”是硫酸铵，反应物是硫酸钙悬浊液、二氧化碳、氨等，产物除硫酸铵外，还有碳酸钙沉淀。(4)氨溶于水显碱性，实验室中可以用湿润的红色石蕊试纸检验，或利用氨与氯化氢化合为氯化铵的反应进行检验等。第四章 化学与自然资源的开发利用(5)分析框图中各物质的关系可知“副产品”为氧化钙，能循环使用的物质是二氧化碳。答案：(1)将空气液化后分离出氧气
8、，获得氮气 过滤(2)N23H2催化剂高温、高压2NH3(3)CaSO4CO22NH3H2O=CaCO32NH4 SO24(4)用湿润的红色石蕊试纸放在导气管口，若试纸变蓝，则证明有 NH3(或其他可行的方法)(5)CaO CO2第四章 化学与自然资源的开发利用2能源“非石油化”是战略目标，发展以 CH4、CO2 等为原料的“C1 化学”成为当今化工生产的必然趋势。通常天然气中含有 H2S 等有毒气体，如图为天然气合成氨的工艺流程。第四章 化学与自然资源的开发利用(1)合成氨的原料之一为氮气，该流程中为合成氨提供氮气的物质是_。(2)处加入Fe2O3H2O的目的是_。(3)处 CH4 与 H2
9、O(g)反应生成 CO2、H2，反应的化学方程式是_。(4)处一般加入 K2CO3 溶液以吸收 CO2，K2CO3 溶液与 CO2反 应 生 成 碳 酸 氢 钾(KHCO3)，该 反 应 的 化 学 方 程 式 是_。第四章 化学与自然资源的开发利用(5)该流程中参与循环的物质是_。解析：(1)从流程图可看出，为合成氨提供氮气的物质是空气。(2)天然气中含有的 H2S 是有毒的气体，不能排放到大气中，通过加入 Fe2O3H2O 生成 FeS、单质 S 和 H2O 除去。(3)CH4与 H2O(g)反应生成 CO2、H2，根据质量守恒定律，反应的化学方程式是 CH42H2O(g)=CO24H2。
10、(4)K2CO3 溶液与CO2 反应生成碳酸氢钾(KHCO3)，根据质量守恒定律，反应的化学方程式是 K2CO3CO2H2O=2KHCO3。(5)在该流程中加入了 Fe2O3H2O，最后又生成了 Fe2O3H2O，所以该流程中参与循环的物质是 Fe2O3H2O。第四章 化学与自然资源的开发利用答案：(1)空气(2)除去H2S(3)CH42H2O(g)=CO24H2(4)K2CO3CO2H2O=2KHCO3(5)Fe2O3H2O第四章 化学与自然资源的开发利用3钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料。制备 TiO2 和 Ti 的原料是钛铁矿，我国的钛铁储量居
11、世界首位。利用含 Fe2O3 的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制备 TiO2 的流程如下：第四章 化学与自然资源的开发利用(1)步骤加 Fe 的目的是_；步骤冷却的目的是_。(2)上述制备 TiO2 的过程中，可以利用的副产物是_；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入_处理。(3)由金红石(TiO2)制取单质钛(Ti)，涉及的步骤为TiO2 TiCl4Mg800，Ar Ti反应 TiCl42Mg=2MgCl2Ti 在 Ar 气氛中进行的理由是_。第四章 化学与自然资源的开发利用解析：(1)分析框图知，铁最终转化成副产品绿矾，所以要将3 价 Fe 转化为2 价 Fe，降温减小 FeSO47
12、H2O 的溶解度，有利于绿矾结晶析出。(2)水浸后发生的离子反应为 TiO22H2O=H2TiO32H，废液主要呈酸性，所以应加入 CaO、CaCO3 或碱。(3)反应时 Ti 和 Mg 易与空气中 O2、N2 等反应，故应在 Ar 气氛中进行。第四章 化学与自然资源的开发利用答案：(1)将 Fe3还原为 Fe2 析出绿矾(FeSO47H2O)(2)绿矾(FeSO47H2O)生石灰(或碳酸钙、废碱)(3)防止高温下 Mg 或 Ti 与 O2、N2 等反应第四章 化学与自然资源的开发利用4碘及其化合物在科研、生活等方面有广泛用途。如图所示为从海带中制取碘的工艺流程。已知：3I26NaOH=5Na
13、INaIO33H2O。第四章 化学与自然资源的开发利用请回答下列问题：(1)分液漏斗使用前需要检漏，检漏方法为_。(2)步骤 X 中，萃取后分液漏斗内观察到的现象是_。第四章 化学与自然资源的开发利用(3)下列有关步骤 Y 的说法中正确的是_(填字母)。A应控制 NaOH 溶液的浓度和体积B将碘单质转化成碘离子进入水层C主要是除去海带浸取原液中的有机杂质DNaOH 溶液可以用乙醇代替(4)向“上层”中加入 H2SO4 溶液，发生反应的化学方程式为_，操作 Z 的名称为_。第四章 化学与自然资源的开发利用(5)方案甲中采用蒸馏不合理，理由是_。解析：(2)碘水中加入 CCl4 萃取的现象是液体分
14、上下两层，下层呈紫红色。(3)步骤 Y 是用 NaOH 溶液反萃取，为了将 CCl4中溶解的 I2 全部转化成易溶于水的离子，要使用稍过量的NaOH 溶液，故“应控制 NaOH 溶液的浓度和体积”，选项 A、B 正确。(4)“上层”溶液中的溶质是 NaI 和 NaIO3，加入 H2SO4溶 液 后 发 生 归 中 反 应 生 成 碘 单 质：5NaI NaIO3 3H2SO4=3Na2SO43I23H2O；过滤分离出粗碘。第四章 化学与自然资源的开发利用答案：(1)向分液漏斗中加入少量水，检查旋塞处是否漏水；将漏斗倒转过来，检查玻璃塞处是否漏水(2)液体分上下两层，下层呈紫红色(3)AB(4)5NaINaIO33H2SO4=3Na2SO43I23H2O 过滤(5)碘易升华，会导致碘的损失第四章 化学与自然资源的开发利用本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放
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