(高三二轮复习)化工生产与工艺流程讲解

高三二轮复习《专题二：工业流程题》化工生产、工艺流程问题及解题策略

是船，就要搏击风浪；是桨，就要奋勇向前。以苦学、善学、乐学的精神，达到忘时、忘物、忘我的境界。博观而约取,厚积而薄发。------苏轼

2012.3.111基本特征234【2004–2011年高考广东卷无机工业流程题统计与分析】

年份题号分值省均分难度区分度与工业流程非密切相关与工业流程密切相关总分042016100%00%167.060.440.600522650%650%128.110.680.670620228967%69%4433%31%12137.217.210.600.550.680.580721246660%60%60%4440%40%40%10105.383.520.540.350.530.630819234736%64%50%7464%36%50%11115.578.140.510.740.410.560922650%650%126.880.570.691032212.5%1487.5%168.020.500.721132956%744%166.50.41－表12004–2011年高考广东卷无机工业流程题分类统计

45【2004–2011年高考广东卷无机工业流程题统计与分析】

属于中等偏难题，【统计分析】流程难读懂图-1无机工业流程题难度分布56图-2与无机工业流程非密切及密切相关分值对比分布表22004–2011年高考广东卷无机工业流程题考点分类统计【统计分析】6【2004–2011年高考广东卷无机工业流程题统计与分析】

考点分布广泛能力立意设问流程难看懂与工业流程非紧密相关的考查内容难点与工业流程紧密相关的考查内容难点分头突破【统计分析】7一、试题特点1．考查的知识点

无机化工试题能全方位的考查学生高中阶段的主要的知识点，涉及到氧化还原反应、离子或化学方程式的书写、化学反应速率及平衡原理、电离理论、水解理论、溶解平衡原理、中和滴定、电化学、物质分离提纯、绿色化学理念、物质的性质和用途、基本实验操作等，考查学生对知识的灵活掌握、综合应用及迁移能力，在此基础上能用相关化学知识从绿色化学和经济效益的视角分析化工生产中出现的各种问题。82．考查的方式

无机化工题取材于成熟的化工工艺，构思新颖、形式多样，源于教材又高于教材、理论联系实际、创新性极强又富有挑战性，具有鲜活的生命力。它将化学知识与STSE问题紧密结合，有利于学生学会从化学的视角去观察问题。STSE是科学(Science)，技术(Technology)，社会(Society)，环境(Environment)的英文缩写。9A.呈现形式：

流程图、表格、图像B.设问方式：

措施、成分、物质、原因C.能力考查：

获取信息的能力、分解问题的能力、表达能力D.知识落点：

基本理论、元素化合物、实验

综上所述，无机工业流程图题能够以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题指导思想，能够综合考查学生各方面的基础知识及

将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。所以近年来广东高考该类型题持续出现。10某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：沉淀物Fe（OH）3Al(OH)3Mg(OH)2部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表，请回答下列问题：（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有

（要求写出两条）。（2）滤渣I的主要成分有

。。。。。。Ⅰ预处理Ⅱ分离提纯Ⅱ分离提纯Ⅲ还原单线型【粤-2009-化-22】11【粤-2010-化-32】已知：Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的PH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g．（1）步骤Ⅰ前，B-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是_____________．（2）步骤Ⅰ中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO42-,另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+等杂质，需在搅拌下加入_____________(填“石灰石”、“氯化钠”或“稀硫酸”)以调节溶液的PH到6.0~6.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。（3）步骤Ⅱ中，将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有______________．（4）步骤Ⅲ中，生成沉淀的离子方程式为________________．（5）从母液中可回收的主要物质是_____________．单线型12双线型【粤-2011-化-32】（2）将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有

；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在_________；

（注：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华）（4）镀铝电解池中，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4―

和Al2Cl7―形式存在，铝电极的主要电极反应式为：

13二.工业生产流程主线与核心

原料预处理除杂、净化产品分离提纯反应条件控制原料循环利用排放物的无害化处理14规律主线主产品分支副产品回头为循环核心考点：1、物质的分离操作

2、除杂试剂的选择

3、生产条件的控制151.把操作流程转化为物质流程2.把操作的目的明确分类3.提炼有关操作的方法（1）预处理：

粉碎、研磨；酸溶（浸）、碱溶、灼烧、煅烧

目的：增大表面积，加快后续过程溶解或反应速率

高温分解或氧化（2）分离提纯化学方法：调节pH值（调高还是调低）蒸发、反应时的气体氛围（目的：抑制水解）物理方法：过滤（趁热过滤）、蒸发结晶或冷却结晶、重结晶、洗涤三.解题思路16a、问方程式书写：（1）指定过程：防止漏写（2）陌生方程式：

氧化还原、水解、复分解b、问加入试剂的目的：（除去什么杂质）c、问滤渣（溶液）的主要成分：

（注意完整，不要遗漏）d、问措施：（结合原理：速率和平衡、电化学）4.总结题目的设问规律：17无机化工流程试题常常在哪些地方设问？

1.反应速率与平衡理论的运用；2.氧化还原反应的判断、方程式书写；3.利用控制pH分离除杂；4.利用溶解度分离；5.常用的分离方法、实验操作；6.流程中的物质转化和循环；7.绿色化学评价；18四.熟悉工业流程常见的操作与名词（1）原料的预处理①溶解②灼烧③煅烧通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等如从海带中提取碘如煅烧高岭土改变结构，使一些物质能溶解。并使一些杂质高温下氧化、分解。④粉碎、研磨

增大表面积，加快后续过程溶解或反应速率19（2）控制反应条件的方法①控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀pH值的控制。例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应该怎样做？物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)2

8.39.820调节pH所需的物质调节pH所需的物质一般应满足两点：①能与H＋反应，使溶液pH值增大；②不引入新杂质。例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值。21②蒸发、反应时的气体氛围③加热的目的④降温反应的目的⑤趁热过滤⑥冰水洗涤⑦乙醇洗涤

加快反应速率或促进平衡向某个方向移动

防止某物质在高温时会溶解或为使化学平衡向着题目要求的方向移动防止某物质降温时会析出洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗避免水洗时晶体溶解而损失22(3)常见名词浸出：浸出率：酸浸：水洗：水浸：

固体加水（酸）溶解得到离子固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程通常为除去水溶性杂质与水接触反应或溶解23五、工业流程题的解题策略1、认真审题：分析题干信息，明确生产目的、产品性质、生产中的反应原理等；2、初步了解生产流程；3、根据题目所提出的问题，结合题干信息、工业生产流程图等，整合、提取有关信息答题。能否准确整合、提取题目中的有关信息是解题的关键，也是能力的体现，需要刻苦训练及不断总结、反思。241.工业流程题的答题要点（1）答是所问：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；（a）除杂：除去…..中的…..杂质（3）注意答题的完整性及试剂的加入顺序（避免株连效应）：（b）干燥：除去….气体中的水蒸汽，防止..（2）准确、规范：回答问题的要准确全面，注意语言表达的规范性；要答到对产品生产的影响这一步！25（a）加试剂的目的或作用：答该反应造成了什么结果，该结果对制造产品有什么影响。(4)注意归纳答题的套路：（b）控制条件的目的或原因：答控制该条件的直接结果，防止…...（c）洗涤沉淀：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2-3次（d）从溶液中得到晶体：

蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-（洗涤）26（1）注意化学方程式的书写：反应物、产物的分子式书写要正确；化学方程式要配平，电极反应式和化学方程式一定要书写正确；等号或可逆符号不能少；沉淀、气体、固态、水溶液等符号要标明。（2）注意评价或比较实验方案要全面：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。（3）注意描述语言的规范性和准确性：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；要看清题目要求，按要求答题。2.流程题的解答注意点27【解决化工流程的方法】看图要有高度——明确整个流程及每一部分的目的。读图要有深度——仔细分析每步发生的反应及得到的产物。思考要有方向——在基础理论框架下结合实际问题进行思考。答题要有模式和要点——注意提升表达能力。小结28总之，要做好无机化工题必须掌握物质的性质和相应的化学反应原理，“功夫在平时”。平时注意总结解题规律与技巧，就可以得到该得的分数。29解答一道无机化工流程试题的程序是什么？

此类试题的题干通常包括文字说明、工艺（实验）流程以及供参考的数据（以表格、图像等呈现）。①首先要通过阅读文字说明，清楚试题背景是工业生产还是实验室研究，准确抓住工艺（实验）的目的是什么，还提供了哪些信息（原料成分？含量？产品成分？从用途能看出什么性质？）；②然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段；③接下来可以先看看设问，使下一步的深入分析重点更明确；④然后再带着质与量的意识具体分析各个化学过程（必要时才使用参考数据），组织语言回答设问。

30

一起lai感受曾考过的化工流程题……31【感受高考】（09江苏）以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钠和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：（1）反应I前需在溶液中加入

（填字母），以除去溶液中的Fe3+。

A.锌粉B.铁屑C.KI溶液D.H2B除杂的原则32氯化铜晶体（CuCl2·xH2O）是重要的化工原料，可用作反应的催化剂、消毒剂等。用孔雀石[主要含Cu2(OH)2CO3，还含少量Fe、Si的化合物]制备氯化铜晶体，方案如下：(要将溶液中Cu2+、Fe2+、Fe3+沉淀为氢氧化物，需溶液的PH分别为6.4、9.4、3.7。）若溶液A含有的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+，则试剂①最好为

（填字母）。a．(NH4)2S

b．H2O2c．NaClOd．Cl2【练一练】bd33【感受高考】（09江苏）以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钠和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：（2）反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是

。防止NH4HCO3分解（或减少Fe2＋的水解）

控制较低温度常考虑物质的挥发、不稳定而分解、物质转化等

34

Fe(NO3)3·9H2O易溶于水，微溶于硝酸，用作催化剂和媒染剂。工业上用细铁屑与硝酸反应制备，主要流程如下：

【练一练】铁屑与硝酸反应时温度控制在40~50℃，不宜过高的原因是

。

硝酸易挥发、易分解，温度高会加快硝酸的挥发和分解。

35

2006年世界锂离子电池总产量超过25亿只，锂电池消耗量巨大，对不可再生的金属资源的消耗是相当大的。因此锂离子电池回收具有重要意义，其中需要重点回收的是正极材料，其主要成分为钴酸锂（LiCoO2）．导电乙炔黑（一种炭黑）．铝箔以及有机粘接剂。某回收工艺流程如下：【练一练】 已知Li2CO3在水中的溶解度随着温度升高而减小，最后一步过滤时应_______。趁热

36

多晶硅（硅单质的一种）被称为“微电子大厦的基石”，制备中副产物以SiCl4为主，它对环境污染很大，能遇水强烈水解，放出大量的热。研究人员利用SiCl4水解生成的盐酸和钡矿粉（主要成份为BaCO3，且含有钙、铁、镁等离子）制备BaCl2·2H2O，工艺流程如下。已知常温下Fe3+、Mg2+完全沉淀的pH分别是：3.4、12.4

控制温度70℃的目的是

。

确保钙离子完全除去（或温度越高，Ca(OH)2溶解度越小）

【练一练】37【感受高考】（09江苏）以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钠和氧化铁红颜料，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Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是

。降低K2SO4

的溶解度，有利于K2SO4

析出。

用某些有机试剂清洗常考虑降低物质溶解度、有利于析出，减少损耗，提高利用率等

38

Fe(NO3)3·9H2O易溶于水，微溶于硝酸，用作催化剂和媒染剂。工业上用细铁屑与硝酸反应制备，主要流程如下：

制得的Fe(NO3)3·9H2O用20%HNO3洗涤的目的是

。

【练一练】

洗涤除去晶体表面附着的杂质，用20%HNO3洗涤可降低洗涤过程中晶体的损耗。

39绿矾（FeSO4·7H2O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料生产纯净绿矾的一种方法：

操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；②

。

降低洗涤过程中FeSO4·7H2O的损耗【练一练】40

以硫酸工业的尾气、氨水、石灰石、焦炭及碳酸氢铵和KCl为原料可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸氢铵等物质。合成路线如下：

反应Ⅴ反应液用40%乙二醇溶液，温度控制在25℃，硫酸钾的产率超过90%，其原因是

。

乙二醇是有机溶剂能减小K2SO4的溶解度，使硫酸钾充分析出

【练一练】41【感受高考】（09江苏）以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钠和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：（4）反应Ⅳ常被用于电解生产(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极发生地电极反应可表示为

。

信息条件下方程式的书写可以从以下几方面考虑42

信息条件下方程式的书写可以从以下几方面考虑（1）借助流程寻找反应物、生成物（一般为氧化还原反应）（2）根据电子守恒确定氧化还原反应两剂两物四种物质前的计量数（3）根据电荷守恒找H+或OH-配平（4）最后根据质量守恒配平43【感受高考】（09江苏）以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钠和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：（4）反应Ⅳ常被用于电解生产(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极发生地电极反应可表示为

。

2SO42--2e-==S2O82-

44现有一种湿法冶炼技术，以黄铜矿为主要原料来生产铜、铁红颜料和可用于橡胶硫化的硫单质，原料的综合利用率较高。其主要流程如下空气反应ⅣNaCl溶液CuCl(s)S(s)铁红反应ⅢFeCO3过滤Na2CO3反应Ⅱ过滤FeCl3CuFeS2反应ⅠCu过滤Na[CuCl2]反应Ⅴ水溶液A

写出反应Ⅰ中FeCl3与CuFeS2所发生反应的化学方程式：

；写出反应Ⅳ中发生反应的离子方程式:

；

【练一练】CuFeS2+3FeCl3=CuCl↓+4FeCl2+2S↓

Cl-+CuCl=[CuCl2]-

45（10江苏）钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3BaSiO3BaSO3Ba(FeO2)2等]。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2，其部分工艺流程如下：（1）酸溶后溶液中pH＝1，Ba(FeO2)2与HNO3的反应化学方程式为

。【感受高考】Ba(FeO2)2＋8HNO3

＝Ba(NO3)2＋2Fe(NO3)3＋4H2O

模仿AlO2-与酸的反应46（10江苏）钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3BaSiO3BaSO3Ba(FeO2)2等]。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2，其部分工艺流程如下：（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70℃，且不使用浓硝酸，原因是

、

。【感受高考】防止反应速度过快

浓HNO3易挥发、易分解

47（10江苏）钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3BaSiO3BaSO3Ba(FeO2)2等]。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2，其部分工艺流程如下：（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）。【感受高考】BaCO3

Fe3＋

、H＋

48（10江苏）钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3BaSiO3BaSO3Ba(FeO2)2等]。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2，其部分工艺流程如下：（4）上述流程中洗涤的目的是

。【感受高考】减少废渣中可溶钡盐对环境的污染

49【典型例题和练习】5051增大固体与硫酸接触面积，加快反应速率，提高浸出率。石灰石Fe2+Mg2+Ca2+2Li++CO32-=Li2CO3↓Na2SO4522、聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6-n]。本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0.5%～3.0%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下：已知：Fe3＋、Al3＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为

3.2、5.2。53改变高岭土中氧化铝的结构，使其能溶于酸。根据流程图回答下列问题：（1）“煅烧”的目的是__________________________。（2）“浸出”过程中发生反应的离子方程式为_______________________________。（3）“浸出”选用的酸为_______。配制质量分数15％的A酸需要200mL30％的A酸（密度约为1.15g/cm3）和____g蒸馏水，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、____。（4）为提高铝的浸出率，可采取的措施有

____________________________

（要求写出三条）。（5）“调节溶液pH在4．2～4．5”的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是___________；“蒸发浓缩”需保持温度在90～100℃，控制温度的实验方法是_________________。（6）实验中制备碱式氯化铝反应的化学方程式为__________________________________Al2O3+6H+=Fe2O3+6H+=盐酸量筒230加热或提高反应温度，将煅烧后的块状固体粉碎，适当增大盐酸浓度，充分搅拌，延长反应时间

pH计水浴加热

54cdCuO的作用是什么？加多少？多余如何除去？55冷却结晶引流NH3·H2Ob注视凹页面的最低处与刻度线

凹页面的最低处与刻度线相平

酸式滴定终点如何确定？56酸式增大反应物的接触面，加快反应速率ClO-+H2OFeO(OH)578.0≤pH<10.4b蒸发浓缩、冷却结晶125m2/81m158适当提高反应温度、增加浸出时间59Fe(OH)3Al(OH)3Na2SO4

反应物混合后，Na+和Cl-结合生成溶解度较小的NaCl，结晶析出，从而使反应进行。