无机化工流程题解题策略

崇义中学黄群1、以化工流程为载体，考查元素化合物知识2、以化工流程为载体，考查物质的制备分离提纯3、以化工流程为载体，考查化学反应原理考查知识点一、明确实验目的（精读题干）解题思路二、识别流程图（粗读流程图）三、储备知识（精读题干信息，对比已知信息）四、精准答题（找准流程图位置）一、明确实验目的1、主要物质的形态/价态变化（关注价态变化环节）2、杂质的类别，性质（预测除杂方式）钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。一、明确实验目的二、识别流程图二、识别流程图（粗读）三、储备知识（精读题干信息，对比已知信息）四、精准答题（找准流程图位置）（1）“酸浸氧化”需要加热，其原因是___________。专业、简洁、完整答案：加快酸浸和氧化的反应速率，保证充分氧化四、精准答题（找准流程图位置）（2）“酸浸氧化”中，VO+和VO2+被氧化成VO2+，同时还有

离子被氧化。写出VO+转化为VO2+的离子方程式

______。答案：Fe2+四、精准答题（找准流程图位置）（3）“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V2O5∙xH2O，随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、___________，以及部分的___________。答案：Mn2+Fe3+Al3+四、精准答题（找准流程图位置）（4）“沉淀转溶”中V2O5∙xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是___________。答案：Fe(OH)3四、精准答题（找准流程图位置）（5）“调pH”中有沉淀生产，生成沉淀反应的化学方程式是_____________________________________。NaAl(OH)4+HCl=Al(OH)3↓+NaCl+H2O（6）“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是___________。四、精准答题（找准流程图位置）答案：利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全一、原料预处理的常用方法及其作用(1)研磨:减小固体颗粒度,增大物质间接触面积,加快反应速率,提高

浸出率。(2)水浸或酸浸:与水接触反应或溶解;与酸接触反应或溶解,得可溶

性金属离子溶液,不溶物过滤除去。(3)浸出:固体加水(酸)溶解得到溶液(离子)。(4)灼烧:除去可燃性杂质或使原料初步转化。(5)煅烧:改变结构,使一些物质能溶解或高温下氧化、分解。二、无机化工流程题中的除杂、净化a、常用的方法(1)水溶法：除去可溶性杂质。(2)酸溶法：除去碱性杂质。(3)碱溶法：除去酸性杂质。(4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。(5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。(6)调节溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3＋等。b、常用的操作(1)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。(2)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。(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。(4)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。(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇或甘油。(6)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。c．结合沉淀溶解平衡进行的条件控制(1)运用Ksp计算反应所需要的pH条件；(2)根据题目要求计算某条件下的离子浓度、需要加入的试剂量等。三、制备过程中的条件控制(1)

溶液的pH:①控制反应的发生,

增强物质的氧化性或还原性,

或改变水解程度。②常用于形成或抑制某些金属离子的氢氧化物沉淀。(2)

温度:根据需要选择适宜温度,改变反应速率或使平衡向需要的方向移动,

减少

副反应的发生,

确保一定的反应速率,

控制溶解度便于提纯。(3)浓度:①

根据需要选择适宜浓度,控制一定的反应速率,使平衡移动利于目标

产物的生成,减小对后续操作产生的影响。②

过量,能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率,但对后续操

作也会产生影响。(4)趁热过滤:

防止某物质降温时会大量析出。(5)冰水洗涤:

洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体损耗。四、跳跃思维，规范答题

答题时应注意前后问题往往没有“相关性”，即前一问未答出，不会影响后面答题。

要求用理论回答的试题，应采用“四段论法”：改变了什么条件(或是什么条件)→根据什么理论→有什么变化→得出什么结论。五、积累常考的答题模板(1)除杂：除去……中的……(2)干燥：除去……气体中的水蒸气，防止……(3)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。(4)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。(5)温度不高于××℃的原因：适当加快反应速率，但温度过高会造成挥发(如浓硝

酸)、分解(如H2O2、NH4HCO3)、氧化(如Na2SO3)或促进水解(如AlCl3)等，影响

产品的生成。(6)

从滤液中提取一般晶体(溶解度随温度升高而增大)的方法：蒸发浓

缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙

醇洗等)、干燥。(7)

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。(8)控制某反应的pH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、碱等，以避免引入新的杂

质；沉淀时pH范围的确定：范围过小导致某离子沉淀不完全，范围

过大导致主要离子开始沉淀。(9)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、NH4HCO3)受热分解、挥发。(10)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。(11)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2～3次。(12)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，若未出现特征反应现象，则沉淀洗涤

干净。(13)洗涤沉淀的目的：除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质。(14)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。(15)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。(16)蒸发、反应时的气体氛围:抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl3

溶液时为获得AlCl3需在HCl气流中进行。(17)事先煮沸溶液的原因:除去溶解在溶液中的氧化性气体(如氧气)，

防止某物质被氧化。第三部分：典型例题剖析以物质制备为目的工艺流程1.高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如图所示。回答下列问题：相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：(1)“滤渣1”含有S和______________________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式：_________________________________________。金属离子Mn2＋Fe2＋Fe3＋Al3＋Mg2＋Zn2＋Ni2＋开始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9SiO2(或不溶性硅酸盐)MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O解析

硫化锰矿中硅元素主要以SiO2或不溶性硅酸盐形式存在，则“滤渣1”的主要成分为S和SiO2(或不溶性硅酸盐)。结合“滤渣1”中含S，可知“溶浸”时MnO2与MnS在酸性条件下发生氧化还原反应生成MnSO4和S，根据化合价升降法可配平该反应的化学方程式。(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是__________________。解析“溶浸”后溶液中含Fe2＋，“氧化”中加入的适量MnO2能将

Fe2＋氧化为Fe3＋。将Fe2＋氧化为Fe3＋(3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________～6之间。解析“调pH”除去Fe3＋和Al3＋时，结合表格中数据信息可知需控制溶液的pH在4.7～6之间。4.7(4)“除杂1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“滤渣3”的主要成分是___________。解析“除杂1”中加入Na2S能将Zn2＋和Ni2＋分别转化为沉淀除去，故“滤渣3”的主要成分为NiS和ZnS。NiS和ZnS(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度过高，Mg2＋沉淀不完全，原因是_____________________________________________________________________。解析“除杂2”中F－与Mg2＋反应生成MgF2沉淀，若溶液酸度过高，则F－与H＋结合生成弱电解质HF，导致MgF2(s)=Mg2＋(aq)＋2F－(aq)平衡向右移动，Mg2＋不能完全除去。F－与H＋结合形成弱电解质HF，MgF2(s)=Mg2＋(aq)＋2F－(aq)平衡向右移动(6)写出“沉锰”的离子方程式：______________________________________。(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为＋2、＋3、＋4。

当x＝y＝

时，z＝______。考查以混合物的分离、提纯为目的的工艺流程题的解答2.钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如图：回答下列问题：(1)洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。混合的实验操作是_________________________________________________________________________________________。内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入双氧水中，并不断搅拌将浓硫酸沿烧杯解析在混合不同的液体时，一般先加密度较小、易挥发的，后加密度大、难挥发的，若混合时放热，则最后加受热易分解的，因此混合的实验操作是将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入双氧水中，并不断搅拌。(2)先加入氨水调节pH＝3，过滤，滤渣主要成分是_________；再向滤液中加入氨水调节pH＝6，滤液中Sc3＋的浓度为_________________。(已知：25℃时，Ksp[Mn(OH)2]＝1.9×10－13，Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，Ksp[Sc(OH)3]＝9.0×10－31)Fe(OH)39.0×10－7mol·L－1(3)用草酸“沉钪”。25℃时pH＝2的草酸溶液中

＝__________(保留两位有效数字)。写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式：____________________________________。[已知：25℃时，Ka1(H2C2O4)＝5.9×10－2，Ka2(H2C2O4)＝6.4×10－5]3.8×10－22Sc3＋＋3H2C2O4===Sc2(C2O4)3↓＋6H＋(4)草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为_____________________________________。＋12CO2(5)废酸中含钪量为15mg·L－1,VL废酸最多可提取Sc2O3的质量为_________。

0.023Vg真题演练明确考向1231.合理利用工厂烟灰，变废为宝，对保护环境具有重要意义。以某钢铁厂烟灰(主要成分为ZnO，并含少量的CuO、MnO2、Fe2O3等)为原料制备氧化锌的工艺流程如下：回答下列问题：(1)“浸取”工序中加入过量氨水的目的：①使ZnO、CuO溶解，转化为[Zn(NH3)4]2＋和[Cu(NH3)4]2＋配离子；②_______________________________。使MnO2、Fe2O3沉淀除去解析烟灰在浸取工序中可以使ZnO、CuO溶解，则剩余MnO2、Fe2O3不能发生反应，故“浸取”工序中加入过量氨水的目的还可以使MnO2、Fe2O3沉淀除去；(2)ZnO转化反应的离子方程式为__________________________________________________。123(3)“除杂”工序中，反应的离子方程式为______________________________________。

Zn＋[Cu(NH3)4]2＋===Cu＋[Zn(NH3)4]2＋解析

在除杂工序中，加入过量的锌粉，发生置换反应Zn＋[Cu(NH3)4]