2012-2013化学一轮复习导学案学案29 无机工艺流程题的解答技巧

1、.学案29无机工艺流程题的解答技巧一、题目特点无机工艺流程题已逐渐成为高考试卷的主角，尤其是2010年的高考中，全国14套理综(化学)试卷，纯粹的无机工艺流程题有6道(其中江苏卷18题、20题都是无机工艺流程题)，实验室模拟的有3道。该类型题目的特点是：1.试题源于生产实际，以解决课堂互动探究化学实际问题为思路进行设问，充分体现了理论与实践相结合的观点。2.试题内容丰富，涉及基础知识较为全面，较好地考查学生对“双基”的掌握情况。3.题目难度为中等以上，分值较大，区分度强。二、题目类型从化工工艺分，可分为基础化工工艺题和精细化工工艺题；从生产过程中的主要工序分，可分为除杂提纯工艺流程题(如海水提

2、纯)、原材料化学转化工艺流程题、电解工艺流程题、资源(能源)综合利用工艺流程题；按资源的不同，分为空气资源生产的工艺流程题(如合成氨)、利用水资源生产的工艺流程题(如海水提溴、镁、氯碱工业等)、利用矿产资源生产的工艺流程题(如工业制H2SO4、炼铁、炼钢等)、化石燃料生产的工艺流程题等。三、知识贮备1熟练掌握中学化学中重要的化工生产原理(列举如下)化学工业化学工业2熟练掌握分离、提纯的实验技能，如溶解、过滤、蒸馏、结晶、重结晶等。3熟练掌握化学计算的方法技巧，如守恒法、关系式法、差量法等。四、解题思路无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面：一是选择将原料转化为产品的生产原理；二是除杂并分离提

3、纯产品；三是提高产量和产率；四是减少污染，注意环保，发展“绿色化学”；五是考虑原料的来源丰富和经济成本；六是生产设备简单，生产工艺简便等。命题者围绕以上几方面设问，我们的解题思路是：(1)从生产目的(标)出发，读懂框图(流程)。解答时要看框内，看框外，里外结合；边分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。(2)分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：A.反应物是什么，B.发生了什么反应，C.该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为了获得产品。(3)从问题中获取信息，帮助解题，了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手：对反应速率有

4、何影响、对平衡转化率有何影响、对综合生产效益有何影响(如可以从原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护等方面考虑)。五、典例导悟典例导悟1利用化学原理对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。(一)染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO，可以在碱性条件下加入铝粉除去(加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体)。除去NO的离子方程式为_。(二)某工厂对制革工业污泥中Cr元素的回收与再利用工艺如下(硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3，其次是Fe3、Fe2、Al3、Ca2、Mg2)：常温下部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：阳离子Fe3F

5、e2Mg2Al3Cu2Cr3开始沉淀时的pH1.97.04.7沉淀完全时的pH3.29.011.186.79(9溶解)(1)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是_(至少写一条)。(2)调pH8是为了除去_(填Fe3、Al3、Ca2、Mg2)。(3)钠离子交换树脂的原理为MnnNaRMRnnNa，被交换的杂质离子是_(填Fe3、Al3、Ca2、Mg2)。(4)试配平氧化还原反应方程式：Na2Cr2O7SO2H2O=Cr(OH)(H2O)5SO4Na2SO4；每生成1 mol Cr(OH)(H2O)5SO4消耗SO2的物质的量为_。(三)印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl3。腐蚀铜板后的混合溶液中，若

6、Cu2、Fe3和Fe2的浓度均为0.10 mol·L1，请参照上表给出的数据和提供的药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3 和Fe2的实验步骤：_；_；过滤。(提供的药品：Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu)。典例导悟2(2010·江苏，20)以水氯镁石(主要成分为MgCl2·6H2O)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下： (1)预氨化过程中有Mg(OH)2沉淀生成，已知常温下Mg(OH)2的Ksp1.8×1011 mol3·L3，若溶液中c(OH)3.0×106mol·L1，则溶液中c(Mg2)_。(2)上述流

7、程中的滤液浓缩结晶，所得主要固体物质的化学式为_。(3)高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO。取碱式碳酸镁4.66 g，高温煅烧至恒重，得到固体2.00 g和标准状况下CO2 0.896 L，通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。(4)若热水解不完全，所得碱式碳酸镁中将混有MgCO3，则产品中镁的质量分数_(填“升高”、“降低”或“不变”)。典例导悟3(2010·福建理综，24)硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等，生产工艺流程示意如下：(1)将菱锌矿研磨成粉的目的是_。(2)完成“氧化除铁”步

8、骤中反应的离子方程式：Fe(OH)2_=Fe(OH)3Cl(3)针铁矿(Coethite)是以德国诗人歌德(Coethe)名字命名的，组成元素是Fe、O和H，化学式量为89，化学式是_。(4)根据下表数据，调节“滤液2”的pH时，理论上可选用的最大区间为_。Mg(OH)2Zn(OH)2MgCO3CaCO3开始沉淀的pH10.46.4沉淀完全的pH12.48.0开始溶解的pH10.5Ksp5.6×1012 mol3·L36.8×106 mol2·L22.8×109 mol2·L2(5)工业上从“滤液3”制取MgO过程中，合适的反应物是_

9、(选填序号)。a大理石粉b石灰粉c纯碱溶液d烧碱溶液(6)“滤液4”之后的操作依次为_、_、过滤、洗涤、干燥。(7)分析图中数据，菱锌矿粉中ZnCO3的质量分数不低于_。典例导悟4(2010·四川理综，29)四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣(主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3、Ti的最高化合价为4)作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：请回答下列问题：(1)硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是_。(2)向滤液中加入铁粉，发生反应的离子方程式为_、_。(3)在实际生产过程中，向沸水中加入滤液，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液

10、沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：_。过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、_、_、_(填化学式)，减少废物排放。(4)A可用于生产红色颜料(Fe2O3)，其方法是：556a kg A(摩尔质量为278 g·mol1)溶于水中，加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体；再向红褐色胶体中加入3 336b kg A和112c kg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶质只有硫

11、酸钠和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料_ kg。典例导悟5(2010·上海，27)工业生产纯碱的工艺流程示意图如下： AB NH3CO2 E C D完成下列填空：(1)粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂)，写出A、B的化学式：A_，B_。(2)实验室提纯粗盐的实验操作依次为：取样、_、沉淀、_、_、泠却结晶、_、烘干。(3)工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是_。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体。其原因是_。(4)碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是_(填写化学式)，检验这一成分的阴离子的具体方法是：_。(5)氯碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰水产生氨。

12、加石灰水后所发生的反应的离子方程式为_。滤液D加石灰水前先要加热，原因是_。(6)产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为_。1铝用途广泛，用铝土矿(主要成分为Al2O3·nH2O、少量SiO2和Fe2O3)制取Al有如下途径：(1)滤液A可用于净水，其净水原理用离子方程式表示为_。(2)灼烧时盛放药品的仪器名称是_。(3)步骤V中发生反应的化学方程式是_。(4)步骤中生成固体C的离子反应方程式为_；_滤液C中c(Na)_(用电荷守恒式表达)。(5)取滤液B 100 mL，加入1 mol·L1盐酸200 mL

13、，沉淀量达到最大且质量为11.7 g。则滤液B中c(AlO)_，c(Na)_2 mol·L1(填“>”、“”或“<”)。2亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：已知：NaClO2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O；纯ClO2易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下较安全；HClO2可看成是强酸。(1)160 g·L1 NaOH溶液的物质的量浓度为_，若要计算该溶液溶质的质量分数，还需要的一个条件是_。(2)在发生器中

14、鼓入空气的作用可能是_(填序号)。A将SO2氧化成SO3，增强酸性B稀释ClO2以防止爆炸C将NaClO3氧化成ClO2(3)吸收塔内的反应的化学方程式为_，吸收塔的温度不能超过20，其目的是防止H2O2分解，写出H2O2分解的化学方程式：_。(4)在碱性溶液中NaClO2比较稳定，所以吸收塔中应维持NaOH稍过量，判断NaOH是否过量的简单的实验方法是_。(5)吸收塔中为防止NaClO2被还原成NaCl，所用还原剂的还原性应适中。除H2O2外，还可以选择的还原剂是_(填序号)。ANa2O2 BNa2S CFeCl2 DPbO(悬浊液)(6)从滤液中得到NaClO2·3H2O粗晶体的

15、实验操作依次是_(填序号)。A蒸馏 B蒸发 C灼烧 D过滤 E冷却结晶要得到更纯的NaClO2·3H2O晶体必须进行的操作是_(填操作名称)。3海水是宝贵的资源宝库，目前氯碱工业、海水提镁、海水提溴为人类提供了大量工业原料。下图是海水综合利用的部分流程图，据图回答问题：(1)由海水晒制的粗盐中含有Ca2、Mg2、SO等离子，为除去这些离子，所加试剂及其先后顺序为(写化学式)_ _。(2)目前较先进的电解制碱法是离子交换膜电解法，即用阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室，其作用是_，电解饱和食盐水的化学反应方程式为_。制取MgCl2的过程中涉及反应：MgCl2·6H2OMg

16、Cl26H2O，该反应要在HCl气氛中进行，原因是_。(3)苦卤中通入Cl2已经置换出Br2，为什么吹出后用SO2吸收转化为Br再用Cl2置换_，由此判断Cl2、Br2、SO2的氧化性由强到弱的顺序为_。(4)也有工艺是在吹出Br2后用碳酸钠溶液吸收，形成溴化钠和溴酸钠，同时有CO2放出。该反应的离子方程式是_；最后再用H2SO4处理得到Br2，该反应的离子方程式是_。一、金属的冶炼二、海洋资源的开发利用三、煤、石油、天然气的综合利用煤石油四、环境保护、绿色化学与可持续发展环境问题酸雨、光化学烟雾、臭氧空洞、温室效应、白色污染、赤潮等答案【专题探究区】典例导悟1(一)2AlOHNO2H2O=2

17、AlONH3·H2O(二)(1)升高温度、搅拌、过滤后再向滤渣中加入硫酸(多次浸取)、适当延长浸取时间(只要答出任意一点即可，其他合理答案也可)(2)Fe3、Al3(3)Mg2、Ca2(4)1311211.5 mol(三)通入足量氯气将Fe2氧化成Fe3加入CuO调节溶液的pH至3.24.72(1)2.0 mol·L1(2)NH4Cl(3)n(CO2)4.00×102 moln(MgO)5.00×102 moln(H2O)5.00×102 moln(MgO)n(CO2)n(H2O)5.00×1024.00×1025.00&#

18、215;102545，则碱式碳酸镁的化学式为Mg(OH)2·4MgCO3·4H2O。(4)升高解析(1)常温下Mg(OH)2的Kspc(Mg2)·c2(OH)c(Mg2)×(3.0×106)21.8×1011 mol3·L3，求得c(Mg2)2.0 mol·L1。(2)主要流程中加NH3、NH4HCO3进行沉淀镁得到主要物质为MgCO3和NH4Cl，滤液的主要成分为NH4Cl。(3)设该碱式碳酸镁的化学式为Mgx(OH)y(CO3)z，高温煅烧后产物为MgO、CO2和H2O，其物质的量之比为n(MgO)n(CO2)

19、n(H2O)xzy，由题中数据知生成气体CO2的物质的量n(CO2)4.00×102 mol，得到的固体为MgO，其物质的量n(MgO)5.00×102 mol，n(H2O)5.00×102 mol，n(MgO)n(CO2)n(H2O)xzy5.00×1024.00×1025.00×102545，所以求得该碱式碳酸镁的化学式为Mg5(OH)10(CO3)4，但该化学式化合价代数和不为0，推测可能含结晶水，故化学式应为Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O，也可写为Mg(OH)2·4MgCO3·4H2O。(

20、4)将碱式碳酸镁的化学式分为两部分，分别是4MgCO3和Mg(OH)2·4H2O。MgCO3中镁的质量分数为24/84×100%28.6%，Mg(OH)2·4H2O中镁的质量分数为24/(2417×218×4)×100%18.5%，MgCO3增多，镁的质量分数升高。3(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)Fe(OH)2ClOH2O=Fe(OH)3Cl(3)FeO(OH)(或其他合理答案)(4)8.0pH<10.4(或其他合理答案)(5)b(或b和d或d)(6)蒸发浓缩冷却结晶(或其他合理答案)(7)125m2

21、/81m1(或其他合理答案)解析(1)固体颗粒越小，反应时接触面积越大，反应速率越大；同时反应更充分。(2)因漂白粉中含有强氧化性的Ca(ClO)2，可将Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3，同时ClO被还原为Cl，分析化合价的变化：F (OH)2F (OH)3化合价升1×2ClC 化合价降2×1配平Fe(OH)2、Fe(OH)3、ClO、Cl前的化学计量数后，可根据原子个数守恒，确定反应物H2O及其化学计量数。(3)设针铁矿的化学式为FexOyHz，则有56x16yz89。x只能为1，若y1，则z17，化学式FeOH17，由化合价规则可排除；若y2，则z1，化学式为FeO2

22、H，或写为FeO(OH)，符合题意。(4)由流程图可知，滤液2中主要含有ZnCl2、MgCl2、CaCl2等物质，调节pH时，只能考虑将Zn2转化为Zn(OH)2，而Mg2必须留在溶液中，因此由表中数据可确定pH的理论范围为8.0pH<10.4。(5)滤液3中的主要成分为MgCl2和CaCl2，大理石粉不能参加反应，而纯碱溶液可将Ca2转化为CaCO3，只有石灰乳或烧碱溶液可将Mg2转化为Mg(OH)2，而Ca2仍留在溶液中。(6)由ZnSO4溶液制备ZnSO4·7H2O，首先应将溶液加热蒸发浓缩，然后冷却析出晶体。(7)由流程图可知沉淀2中ZnO全部来自菱锌矿，由锌元素守恒可

23、得n(ZnCO3)n(ZnO)，则m(ZnCO3)×125 g·mol1125m2/81 kg，菱锌矿中ZnCO3的质量分数为125m2/81m1。4(1)TiO22H2SO4=Ti(SO4)22H2O或TiO2H2SO4=TiOSO4H2O(2)2Fe3Fe=3Fe2Fe2H=H2Fe2(3)加水促进钛盐水解，加热促进钛盐水解，降低H浓度促进钛盐水解H2OFeSO4H2SO4(4)160a320b160c解析(1)TiO2是Ti的最高价氧化物，与硫酸反应生成盐和水，反应的化学方程式为TiO22H2SO4=Ti(SO4)22H2O或TiO2与少量硫酸反应TiO2H2SO4=

24、TiOSO4H2O。(2)从框图信息知加硫酸后，TiO2、FeO、Fe2O3都与H2SO4反应，生成Fe3和Fe2等离子，再加入铁粉时，铁粉与Fe3和过量H2SO4反应：2Fe3Fe=3Fe2，Fe2H=H2Fe2。(3)从框图信息可知加入足量铁粉过滤，FeSO4·7H2O晶体析出，滤液中主要以钛盐为主。钛盐开始水解是在沸水中，且水解过程要维持沸腾，由于盐的水解与盐本身性质、外界温度、浓度等因素有关，温度升高，水解程度增大，浓度越小水解程度越大，外加酸碱对盐的水解也有影响，因为钛盐是以硫酸盐形式存在，属强酸弱碱盐水解显酸性，降低H的浓度有利于钛盐水解。过滤后剩余物质是没有水解的钛盐、

25、H2O、FeSO4、H2SO4等物质。(4)A是FeSO4·7H2O。由556a kgA鼓入空气生成Fe(OH)3反应中与NaOH之间的关系是：FeSO4·7H2O2NaOHNa2SO4Fe2O327880556a kgm1160a kg又由于最终溶液中只存在Fe2(SO4)3和Na2SO4，由Fe和SO守恒可得到关系式。FeSO4·7H2OFe2(SO4)3Fe2O3278 3 336b kgm2320b kgFeFe2O35680112c kgm3160c kg理论上可生成Fe2O3的质量为m1m2m3(160a320b160c)kg。5(1)Ca(OH)2或

26、CaONa2CO3(2)溶解过滤蒸发过滤(3)有晶体析出(或出现浑浊)碳酸钠溶解度较大，而NaHCO3溶解度较小(4)NH4Cl取样，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，若有白色沉淀生成说明有Cl(5)NHOH=NH3H2O防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀(6)wNaHCO3(m1为样品质量，m2为加热后剩余固体质量)解析(1)粗盐中含Ca2、Mg2，加入石灰乳或CaO可除去Mg2，再加入Na2CO3除去Ca2，因此A为Ca(OH)2或CaO，B为Na2CO3。(3)碳酸化即向氨的饱和NaCl溶液中通入过量CO2，可析出NaHCO3晶体。反应中由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，因此不会析出N

27、a2CO3晶体。(4)过滤除去NaHCO3，滤液D的主要成分为NH4Cl，要检验Cl应选用AgNO3溶液和稀硝酸。(5)NH4Cl溶液与石灰水的反应为：NHOH=NH3H2O。(6)样品质量m1加热后剩余固体质量为m2，则设样品中NaHCO3质量为m。2NaHCO3Na2CO3H2OCO2m168106 62m m1m2则m(m1m2)w(NaHCO3)。【专题集训区】1(1)Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H、Fe33H2OFe(OH)3(胶体)3H(2)坩埚 (3)2Al2O3(熔融)4Al3O2(4)AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO2c(SO)2c(CO)c(HCO)c(OH)c(H) (5)1.5 mol·L1>解析首先明确铝土矿的组成，根据组成物质的性质了解流程中所加药品和操作目的，比较每一步骤反应前后物质组成的变化和相关化学方程式，最后形成整体思维。(1)铝土矿溶解在过量稀硫酸溶液中，过滤后得到的滤渣是SiO2，滤液为Al2(SO4)3、H2SO4、Fe2(SO4)3的混合液。因Al3、Fe3能水解产生具有吸附作用的Al(OH)3、Fe(OH)3胶体，具有净水作用。向Al2(SO4)3、H2