工艺流程图解题技巧

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根底，与化工生产本钱、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、别离提纯等根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例1、(2023·江苏，16)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁复原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：酸溶前一般先把菱镁矿研磨成矿粉，目的是______________________；MgCO3与稀硫酸反响的离子方程式为____________________________________。(2)参加H2O2氧化时，发生反响的化学方程式为___________________________。(3)滤渣2的成分是________(填化学式)。(4)煅烧过程存在以下反响：利用以下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。①D中收集的气体是________(填化学式)。②B中盛放的溶液可以是________(填字母)。a．NaOH溶液b．Na2CO3溶液c．稀硝酸d．KMnO4溶液③A中得到的淡黄色固体能与热的NaOH溶液反响，产物中元素的最高价态为＋4，写出该反响的离子方程式：_________________________。科学审题明确物质转化过程：题型二以混合物的别离、提纯为目的工艺流程题例2、(2023·全国新课标Ⅱ，27)氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质]的流程如下：提示：①在本实验条件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化，②高锰酸钾的复原产物是MnO2。答复以下问题：反响②中除掉的杂质离子是__________，发生反响的离子方程式为__________；在加高锰酸钾溶液前，假设pH较低，对除杂的影响是________________。反响③的反响类型为____________，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有__________。(3)反响④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是________________。(4)反响④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2，取枯燥后的滤饼11.2g，煅烧后可得到产品8.1g，那么x等于__________。科学审题明确物质转化过程：【解题策略】1.一个完整的无机化工生产流程一般具有以下过程：目标产物原料核心化学反响产品的提纯和目标产物原料核心化学反响产品的提纯和别离对原料的预处理2.各过程涉及的考点：〔1〕对原料进行预处理的常用方法及其作用：①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，加快反响速率。②水浸：与水接触反响或溶解。③酸浸：与酸接触反响或溶解，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，到达有用组分与有害杂质或与脉石组分相别离的目的。④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。⑤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、分解，如煅烧高岭土和石灰石。核心化学反响要掌握：①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②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；③化学反响原理：化工生产中把原料转变成产品的过程就是化学反响的过程，从化学反响原理的角度选择原料、控制条件和选择设备等，是化工生产的根本思路。化学反响原理的相关知识包括质量守恒定律、化学反响速率、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响的情况。〔3〕化工生产过程中别离提纯、除杂等环节，与高中化学根本实验的原理紧密联系，包括过滤、洗涤、蒸发、结晶、蒸馏、萃取、分液等根本实验操作及原理，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:①表达绿色化学思想〔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，副产物综合利用，节能，等〕；②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.解答根本步骤〔1〕读题头，得目的，划原料，明产品，解决“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，通过比照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，用语要标准，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：=1\*GB3①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；方程式中反响物、产物的分子式书写要正确；尤其是化学方程式要配平，电极反响式和化学方程式一定要书写正确；正确使用等号或可逆符号；沉淀、气体、水溶液等符号要标明。②准确、标准：答复以下问题的要准确全面，注意语言表达的标准性，例如评价或比拟实验方案时要全面考虑：反响物种类多少、是否易得、是否对环境有污染；反响产物的种类多少，对目标产物的别离和提纯是否有影响；反响条件是否苛刻；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。(2)加热的目的：加快反响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××℃的原因：适当加快反响速率，但温度过高会造成(如浓硝酸)挥发、(如H2O2、NH4HCO3)分解、(如Na2SO3)氧化或促进(如AlCl3)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)、枯燥。(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、趁热过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、枯燥。(6)溶液配制、灼烧、蒸发、过滤用到的仪器。(7)控制某反响的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，以防止引入新的杂质；pH别离时的范围确定、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、NH4HCO3)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，假设无沉淀生成，那么离子沉淀完全。(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，假设……，那么沉淀洗涤干净。(11)洗涤的目的：=1\*GB3①除掉附着在沉淀外表的可溶性杂质。②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2～3次。(13)冰水洗涤的目的：洗去晶体外表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，得到较枯燥的产物。(15)蒸发、反响时的气体气氛：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。(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，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：答复以下问题：那么由1molCuFeS2生成1molCu，共消耗________molO2。在反响③中氧化剂为________，当有0.3mol电子发生转移时，生成SO2的体积为________(标准状况)。(2)写出反响1的化学方程式：________________________，湿法炼铜与火法炼铜相比，优点是____________________。(3)从溶液中得到FeSO4·7H2O晶体的操作是___________________________________；实验时常用乙醇洗涤晶体，优点是________________________________________。2、钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有、、、等]。某主要生产、、的化工厂利用钡泥制取，其局部工艺流程如下：〔1〕酸溶后溶液中，与的反响化学方程式为。〔2〕酸溶时通常控制反响温度不超过70℃，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。3、高纯六水氯化锶晶体〔SrCl2•6H2O〕具有很高的经济价值，工业上用难溶于水的碳酸锶〔SrCO3〕为原料〔含少量钡和铁的化合物等〕，制备高纯六水氯化锶晶体的过程为：：Ⅰ．SrCl2•6H2O晶体在61℃时开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水．Ⅱ．有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH表：氢氧化物Fe〔OH〕3Fe〔OH〕2开始沉淀的pH1.56.5沉淀完全的pH3.79.7操作①加快反响速率的措施有__________〔写一种〕．碳酸锶与盐酸反响的离子方程式__________．〔2〕酸性条件下，参加30%H2O2溶液，将Fe2+氧化成Fe3+，其离子方程式为__________．〔3〕在步骤②﹣③的过程中，将溶液的pH值由1调节至4时，宜用的试剂为__________．A．氨水B．氢氧化锶粉末C．氢氧化钠D．碳酸钠晶体〔4〕操作③中所得滤渣的主要成分是__________〔填化学式〕．〔5〕步骤④的操作是__________、__________．〔6〕工业上用热风吹干六水氯化锶，适宜的温度是__________A．50～60℃B．70～80℃C．80～100℃D．100℃以上．4、孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3，还含少量FeO、SiO2。以孔雀石为原料可制备CuSO4·5H2O步骤如下：(1).写出孔雀石与稀硫酸反响的化学方程式：________________________________，为了提高原料浸出速率，可采取的措施有______________________〔写出两条〕。(2).溶液A的金属离子有Cu2+、Fe2+。实验步骤中试剂①最正确选〔填代号〕。a．KMnO4b．Cl2c．H2O2d．HNO3〔3〕溶液B中参加CuO作用是_____________________________。〔4〕常温下Fe(OH)3的Ksp=1×10-39，假设要将溶液中的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，使溶液中c(Fe3+)降低至1×10—3mol／L，必需将溶液pH调节至。〔5〕由溶液C获得CuSO4·5H2O晶体，需要经_____________、___________和过滤。〔6〕可用KMnO4标准溶液测定溶液A中Fe2+的浓度，量取A溶液20.00ml，用0.010mol/L酸性KMnO4标准溶液滴定，消耗KMnO410.00ml,A溶液中Fe2+的物质的量浓度___mol/L.〔反响原理：MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O〕5、某化学兴趣小组利用废弃铝矿〔含CuO、Al2O3及SiO2〕，模拟工业上提取铝的工艺，设计如以下图所示的简单操作流程：：局部阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：答复以下问题：〔1〕滤渣主要成分的化学式为______________________。灼烧Al〔OH〕3时，用到多种硅酸盐质的仪器，除玻璃棒、酒精灯、泥三角外，还有___________〔填仪器名称〕。〔3〕溶液Y中要参加稍过量原料A，原料A的化学式是_________，=5\*GB3⑤的离子方程式是__________________。〔4〕操作流程中③的离子方程式为_______________________。〔5〕铝电池性能优越，Al—Ag2O电池可用作水下动力电源，其原理如下图：请写出该电池正极反响式。6、硼及其化合物在工业上有许多用途．以铁硼矿〔主要成分为Mg2B2O5•H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等〕为原料制备硼酸〔H3BO3〕的工艺流程如下图：答复以下问题：〔1〕写出Mg2B2O5•H2O与硫酸反响的化学方程式．为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有〔写出两条〕．〔2〕利用的磁性，可将其从“浸渣〞中别离．“浸渣〞中还剩余的物质是〔化学式〕．〔3〕“净化除杂〞需先加H2O2溶液，作用是．然后在调节溶液的pH约为5，目的是．〔4〕“粗硼酸〞中的主要杂质是〔填名称〕．〔5〕以硼酸为原料可制得硼氢化钠〔NaBH4〕，它是有机合成中的重要复原剂，其电子式为．单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢．以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程．7、二氧化氯〔ClO2，黄绿色易溶于水的气体〕是高效、低毒的消毒剂，答复以下问題：〔1〕工业上可用KClO3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，该反响氧化剂与复原剂物质的量之比为．〔2〕实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2〔亚氯酸钠〕为原料，通过以下过程制备ClO2：①电解时发生反响的化学方程式为．②溶液X中大量存在的阴离子有．③除去ClO2中的NH3可选用的试剂是〔填标号〕a．水b．碱石灰c．浓硫酸d．饱和食盐水〔3〕用如图装置可以测定混合气中ClO2的含量：Ⅰ．在锥形瓶中参加足