无机化工流程题的解题策略

1、无机化工流程题的解题策略化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图的创新。它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、 产品提纯、环境保护等相融合， 考查物质的制备、 检验、分离提纯等基本实验原理在化工生 产中的实际应用，要求考生依据流程图分析原理，紧扣信息，抓住关键、准确答题。这类试 题具有较强的实用性和综合性，是近几年高考化学命题的常考题型，全国一卷近4年必考题型。题型一物质制备类化工流程题稀硫酸H2O2NH3 出0J J菱镁矿t酸溶t过滤t氧化t调pH4 t过滤t木炭T 煅烧 |t MgOJ气体【考题感悟】（2013 江苏，咼

2、纯氧化镁是一种新的探索。化镁的实验流程如下：16）氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备以菱镁矿（主要成分为MgCO,含少量FeCO）为原料制备高纯氧1滤渣1滤渣2酸溶前一般先把菱镁矿研磨成矿粉，目的是 ; MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为 。（2）加入H2O2氧化时，发生反应的化学方程式为 。滤渣2的成分是 （填化学式）。（4）煅烧过程存在以下反应：800 C木木2MgSO 4 + C=2MgO + 2SO2T + CO2?MgSO 4+ C=2 MgO + SO2 f + CO fMgSO 4+ 3C= MgO + S f + 3CO f利用下图装置对煅烧产生的气体进行分

3、步吸收或收集。# D中收集的气体是 （填化学式）。B中盛放的溶液可以是 （填字母）。2a. NaOH 溶液 b. Na2CO3溶液c.稀硝酸d. KMnO4溶液 A中得到的淡黄色固体能与热的NaOH溶液反应，产物中元素的最高价态为+4,写出该反应的离子方程式：。厂滤渣Fc(O11)5-MgSO4 * MgO科学审题 明确物质转化过程：菱镁矿稀HSOMgSO4j2CMgSO4加氯氷调 pH=lFeSO4Fe2 (SO4) 3【解析】(1)MgCO3微溶于水写离子方程式时不能拆成离子形式，硫酸是强酸能拆成离子形 式。(2)由于菱镁矿中含有 FeCO3,所以溶液中存在 FeSCU,要除去杂质Fe2+

4、可先将其氧化成 Fe3+,再调节pH除去，因此H2O2是氧化剂，发生反应：2FeSO4+ H2O2+ H2SO4=Fe2(SO4)3 + 2H2O。用氨水调节pH = 4除去Fe滤渣2为Fe(OH)3。(4)题目中要求利用图中装置 进行气体的分步吸收或收集。煅烧后存在四种气体：S、SO2、CO2和CO。由可知A中得淡黄色固体，即 S, B吸收SO2, C吸收CO2, D中收集CO。B吸收SO2但不吸收CO2, 可 选用KMnO4溶液，注意不能用 NaOH溶液或 W2CO3溶液，因为它们吸收 SO2【答案】(1)增大反应物接触面积或增大反应速率或使反应更充分+ 2 +MgCO 3 + 2H =M

5、g+ CO2 f + H2O(2)2FeSO4 + H2O2 + H 2SO4=Fe2(SO4)3 +2 22H2O(3)Fe(OH)3 (4) CO d3S+6OH-=2S -+SO3 -+3H2O题型二 以混合物的分离、提纯为目的工艺流程题【考题感悟】(2013全国新课标n, 纯化工业级氧化锌27)氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。 含有Fe( n卜Mn( n卜Ni( n )等杂质的流程如下：工业小稀硫酸口、亠调pH约为5过滤浸出液适量高锰酸钾溶液滤液NO3 滤滤饼煅烧znO 3#提示：在本实验条件下，Ni( n )不能被氧化，高锰酸钾的还原产物是MnO2。回答下列问题：(1

6、) 反应中除掉的杂质离子是 ，发生反应的离子方程式为 ;在加高锰酸钾溶液前，若 pH较低，对除杂的影响是 。反应的反应类型为,过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有(3) 反应形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是 。反应中产物的成分可能是ZnCO3xZn(OH)2,取干燥后的滤饼 11.2 g，煅烧后可得到产品8.1 g,贝U x等于。科学审题 明确物质转化过程:稀H2SO4ZnSO4、FeS4工业ZnO浸出液MnSO4、MSO4曇pHlnOT结合提示滤渣：Fe (OH ) 3和 MnO滤液：ZnSO4过滤VINiSO4 结合提示Na2CO3过滤煅烧ZnCO 3 xZn(OH) 2Z

7、nO过滤2滤渣：Zn、Ni 滤液：ZnSO4【解析】本题实际是利用化学方法对ZnO提纯，就是要除去 Fe( n )、Mn(n )、Ni( n )。综合流程信息、提示信息，显然除去Fe( n )、Mn(n )是在步进行的，Fe2+被KMnO氧化为Fe3 J在pH = 5的条件下，Fe3+生成Fe(OH)3沉淀，MrT被KMnO氧化生成MnO沉淀。除Ni( n ) 是在步进行，发生了Ni( n )与Zn的置换反应。、是将 Zn2+(aq)转化为沉淀，重新生成ZnQ (3)中检验沉淀是否洗涤干净，就是检验洗液中是否还含有滤液中的某种离子，显 然检验SQ2比较合理。(4)中写出分解化学方程式，列比例式

8、计算即可，木ZnCO 3 xZn(OH) 2=(x+ 1)ZnO + COzf + xH?。125+ 99x81(x+ 1)11. 2 8.1解得x= 1。2 I2 I一2 I2【答案】 (1)Fe 和 Mn MnO + 3Fe + 7H2O=3Fe(OH) J + MnOJ + 5H、2MnO + 3Mn + + 2H2O=5 MnOj + 4H+ 铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质(2) 置换反应镍(3)取少量水洗液于试管中，滴入12滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净(4)1【解题策略】1. 一个完整的无机化工生产流程一般具有下列过程：2各

9、过程涉及的考点：(1) 对原料进行预处理的常用方法及其作用：研磨：减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率。水浸：与水接触反应或溶解。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。近年来，在高考题出现了浸出”操作。在化工生产题中，矿物原料浸出”的任务是选择适当的溶剂，使矿物原料中的有用组分或有害杂质选择性地溶解，使其转入溶液中，达到有用组分与有害杂质或与脉石组分相分离的目的。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的灼烧就是为了除去可燃性杂质，将有机碘转化为碘盐。煅烧：改变结构和组成，使一些物质能溶解；并使一些杂质在高温下氧化

10、、分解，如煅烧高岭土和石灰石。(2) 核心化学反应要掌握：元素及其化合物知识：化工生产将原料转变成产品的过程， 也是物质经历相互转化的过程。理解物质之间的转化关系，就要用到元素及其化合物的相关 知识。一般围绕铁、铜、铝、镁、氯、硫、磷、硅等元素的单质或化合物的工业制备来进行命题，需要掌握这些元素及其化合物的知识还要掌握有关化工生产的知识，熟悉的有纯碱工业、氨工业、硅单质的制备、氯碱工业、海水中提取镁、海水中提取溴等；化学反应原理：化工生产中把原料转变成产品的过程就是化学反应的过程，从化学反应原理的角度选 择原料、控制条件和选择设备等，是化工生产的基本思路。化学反应原理的相关知识包括质 量守恒定

11、律、化学反应速率、化学平衡、电化学、化学热力学等，做到能综合运用这些知识 分析化工生产中化学反应的情况。（3）化工生产过程中分离提纯、除杂等环节，与高中化学基本实验的原理紧密联系，包括 过滤、洗涤、蒸发、结晶、蒸馏、萃取、分液等基本实验操作及原理，并要熟悉所用到的相 关仪器。（4）对整个工艺流程能进行评价 : 体现绿色化学思想 （使用无毒无害原料， 采用原子利用 率高的制备路线，原料的循环利用，畐U产物综合利用，节能，等）：高效节能方面（原料廉价，工艺简单，产品的纯度高，能耗低等）（5）化学计算：纯度，转化率、产率计算，有效数字的取舍2. 解答基本步骤（1） 读题头，得目的，划原料，明产品，解

12、决“干什么 ”一般采用“首尾分析法” ：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， 通过对比分析工业流程示意图中的第一种物质（原材料）与最后一种物质（产品 ），弄清从原料出发，要得到最终产品，必须除去什么元素、引进什么元素。（2）读题问，逐空填答，用语要规范，解决“怎么写 ”从化学原理的角度、用化学语言作答；要抓住主要问题，针对具体问题作具体分析。具体答题要点如下：答题所问：要看清题目要求，按要求答题。如：写离子方程式还是化学方程式； 写物质的名称还是化学式等； 方程式中反应物、产物的分子式书写要正确； 尤其是化 学方程式要配平， 电极反应式和化学方程式一定要

13、书写正确； 正确使用等号或可逆符号； 沉 淀、气体、水溶液等符号要标明。准确、规范：回答问题的要准确全面，注意语言表达的 规范性，例如评价或比较实验方案时要全面考虑： 反应物种类多少、是否易得、是否对环境 有污染；反应产物的种类多少，对目标产物的分离和提纯是否有影响；反应条件是否苛刻； 仪器、设备是否要求高；工艺流程、实验步骤的多少。注意答题的完整性：要答到对产品生产的影响这一步！除杂：除去中的（只写 除杂”一类是不给分的）3. 注意归纳答题的套路（1）增大原料浸出率 （离子在溶液中的含量多少 ）的措施：搅拌、升高温度、延长浸出时间、 增大气体的流速 （浓度、压强 ），增大气液或固液接触面积。

14、（2）加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向（一般是有利于生成物生成的方向）移动。（3）温度不高于XXC的原因：适当加快反应速率，但温度过高会造成（如浓硝酸）挥发、（如H2O2、 NH4HCO3）分解、（如Na2SO氧化或促进（如AlCl 3）水解等，影响产品的生成。（4）从滤液中提取一般晶体 （溶解度随温度升高而增大的晶体）的方法：蒸发浓缩 （至有晶膜出现）、冷却结晶、过滤、洗涤 （冰水洗、热水洗、乙醇洗 ）、干燥。（5）从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法:蒸发浓缩、趁热6过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥。(6) 溶液配制、灼烧、

15、蒸发、过滤用到的仪器。(7) 控制某反应的pH值使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀：调节pH所用试剂为主要元素对应的氧化物、碳酸盐、碱，以避免引入新的杂质；pH分离时的范围确定、范围过小的后果(导致某离子沉淀不完全)或过大的后果(导致主要离子开始沉淀)。(8) 减压蒸馏(减压蒸发)的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止(如 H2O2、浓硝酸、NWHC03) 受热分解、挥发。(9) 检验溶液中离子是否沉淀完全的方法：将溶液静置一段时间后，向上层清液中滴入沉淀 剂，若无沉淀生成，则离子沉淀完全。(10) 检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若，则沉淀洗涤干

16、净。(11) 洗涤的目的：除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质。提高可溶性物质的产率(12) 洗涤沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作23次。(13) 冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤 过程中的溶解损耗。(14) 乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗，得到较 干燥的产物。(15) 蒸发、反应时的气体氛围：抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl 3溶液时为获得 AlCl 3需在HCI气流中进行。(16) 事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的气体(如氧气)防止某物质被氧化。【针对训练】1、近年来

17、，硫化铜矿的湿法冶炼技术已经取得了很大的进展。现有一种催化氧化酸浸硫化铜矿的冶炼法，其工艺流程如图1所示：捌 硫+溶21海绵钢7#關1 CuSat法烁铜工艺流程示盘揖回答下列问题：800C(1)火法炼铜的主要反应：2CuFeS 2 + 40 2= Cu 2S1 200 C+ 3S0 2 + 2Fe0(炉渣)： 2Cu 2S + 30 2= 2Cu 2O +1 200 CA2S0 2 : 2Cu 2O + Cu 2S= 6Cu + SO 21；#则由1 mol CuFeS2生成1 mol Cu，共消耗 mol O2。在反应中氧化剂为 ,当有0.3 mol电子发生转移时，生成SO2的体积为 (标准

18、状况)。(2)写出反应1的化学方程式： ，湿法炼铜与火法炼铜相比，优点是。从溶液中得到 FeS04 7H2O 晶体的操作是;实验时常用乙醇洗涤晶体， 优点【答案】 (1)2.5 CU20、CU2S 1.12 L(2)2CuS + 02 + 2H2SO4= 2CuSO4+ 2出0 + 2S 污染小，同时得到副产物硫酸亚铁晶体及硫黄，资源得到充分利用(3) 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗去晶体表面的水和杂质离子，同时减少晶体的损失2、钡盐行业生产中排出大量的钡泥主要含有BaCOs、BaSiOs、BaSQ、Ba(FeO2)2等。某主要生产BaCJ、BaCOs、BaSO4的化工厂利用钡泥制取 Ba(NOs)2，其部分工艺流程如 下：LJ1酸瞎*中和丨 pH=45中和11pHh过滤洗矗(1) 酸溶后溶液中pH =1, Ba(FeO2)2与HNO3的反应化学方程式为 。(2) 酸溶时通常控制反应温度不超过70 C，且不使用浓硝酸，原因是、。(3) 该厂结合本厂实际，选用的X为(填化学式)；中和I使溶液中 (填离子符号)的浓度减少(中和I引起的溶液体积变化可忽略)。(4) 上述流程中洗涤的目的是 。【分析】1本题主要考查的是无机化工流程的分析，此题为化工生产题型，主要考察了化合 物性质。(1) Ba(F