新高考一轮复习鲁科版第三章第4课时无机化工流程解题指导学案

第4课时无机化工流程解题指导

❷课标要求

1.能运用化学符号描述常见物质及其变化。

2.能运用化学反应原理分析影响化学变化的因素,初步学会运用变量

控制的方法研究化学反应。

3.具有“绿色化学”观念,能主动关心与环境保护、资源开发等有关

的社会热点问题,形成与环境和谐共处,合理利用自然资源的观念。

卜考点一/

以物质制备为主体的无机化工流程

'W必备知识房区

考虑副产品的循环利用

原对原料的核心化J产品的分目标

料预处理学反应―1离提纯产物

过滤、结晶、蒸储、萃

主要是烟烧、酸溶、

考虑可能取、分液等分离操作。

碱溶等操作,初步

的副反应通常要考虑分离条

除掉杂质

件:pH、温度等

增大接触面积,

原研磨

I除去可燃性杂质hII—增大反应速率

料

-⅞∣-预

使原料初步转化I处与水接触反应

理

的--O-

使可溶物溶解

改变结构,使一方

些物质能溶解法

和

目与酸反应，使可溶

的原浏-性金属离子进入溶

使一些杂质在高

温下氧化、分解液，不溶物通过过

滤除去

调节溶液常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节PH

的PH所需的物质一般应满足两点:①能与中反应,使溶液

PH变大;②不引入新杂质

根据需要升温或降温,改变反应速率或使平衡向需要

控制温度

的方向移动

控制压强改变速率,影响平衡

使用合适

加快反应速率,缩短达到平衡所需要的时间

的催化剂

趁热过滤防止某物质降温时析出

洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中

冰水洗涤

的溶解损耗

T关键能力房不

1.某兴趣小组利用硫酸厂产生的烧渣（主要含Fe2O3>FeO,还有一定量

的SiO2）来制备FeCO3,其流程如图:

烧渣殛堡惬图―-

滤液

已知:①FeSz不溶于稀硫酸;②“还原”时,Fe3通过两个反应被还原,

其中一个反应为FeS2+14Fe"+8H2θ-15Fe2++2Sθf+16H'°

下列说法不正确的是（C）

A.“还原”时另一个反应的离子方程式为2Fe*+FeS2-2S+3Fe"

B.“还原”后可以用KSCN检验Fe"是否反应完全

C.流程中多次进行过滤,过滤所用玻璃仪器为烧杯、漏斗、胶头滴管

和玻璃棒

3需充分洗涤,可用稀盐酸和BaCb溶液检验FeeO3是否已洗涤干净

解析：由题图可知“还原”后过滤所得滤渣中含有S,所以“还原”时

另一个反应的离子方程式为2Fe"+FeS2-2S+3Fe=A正确；Fe"可与

KSCN反应生成红色物质，所以“还原”后可以用KSCN检验Fe"是否反

应完全,B正确;过滤时不用胶头滴管,C不正确;所得FeCO3需充分洗

涤,用稀盐酸和BaCl2溶液检验最后一次洗涤液中是否含有Sof来确

定FeCCh是否已洗涤干净,D正确。

2.(2021•山东临沂二模)工业上用铝精矿(主要成分是MOS2,含少量

的PbS)制备铝酸钠晶体(Na2MoO4∙2H20)的流程如图所示。

空气Na2CO,溶液Na2S溶液

铝Ill

攀一殛卜丽T除铅「I结晶H

s[(g)4⅛a鑫

Na2MoO4∙2H2O(s)-^⅞结晶U

J液

已知：“浸取”时PbO转化为NazPbθ2°

回答下列问题。

(1)“焙烧”时为了使铝精矿充分反应,可采取的措施是

(答出一条即可)；“焙烧”时MoSz转化为MoO%该反应中氧化剂和还原

剂的物质的量之比为「浸取”时生成的气体a的电子式

为。

(2)“除铅”过程中发生反应的离子方程式为。

(3)①结晶前需加入Ba(OH)2固体以除去CO^o当BaMe)Ol开始沉淀

时,COr的去除率为87∙5%,则Ksp(BaMoO4)=［结晶前溶液中

9

C(MOof)=O.40mol/L,c(COf)=O.20mol/L,Ksp(BaCO3)=I×10^,

体积变化可忽略］。

②结晶得到的母液可以在下次重结晶时重复使用，但达到一定次数后

必须净化处理,原因是O

(4)铝酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。常温下,

碳素钢在不同介质中的腐蚀速率实验结果如图。

(⅛

U/

m

⅛

oI

∕)

⅛

S

J

g

醺

0l°0200300月桂酰肌氨酸

缓蚀剂的浓度/(mg∕L)

①若缓蚀剂铝酸钠-月桂酰肌氨酸的总浓度为300mg∕L,则缓蚀效果

最好时铝酸钠(M=206g∕mol)的物质的量浓度为mol/L

(保留3位有效数字)。

②a点前,随着酸的浓度增大,碳素钢在盐酸中的腐蚀速率明显比在硫

酸中的腐蚀速率快,其原因可能是,请设计实验证明

上述结论o

解析：(1)“焙烧”时为了使铝精矿充分反应,可采取的措施是将铝精

矿粉碎以增大接触面积,通入适当过量的空气或者从下端鼓入空气让

铝精矿与空气充分接触；由题意可知，“焙烧”时MoSz转化为MO的

反应为2MOS2+702±±2MO03+4S02,故该反应中氧化剂和还原剂的物质的

量之比为7:2;“浸取”时的反应为Mo03+Cθf—MoθΓ+C02↑,

PbO+COf-Pbθt+C02f,故生成的气体a为CO2,其电子式为

・・・・・

：0：C：；0：O

*

⑵“浸取”后PbO转化为Na2PbO2,除铅时向溶液中加入沉淀剂NazS

2+2

溶液除去Pb,离子方程式为PbQ2-+2H20+S-PbSI+40H0

⑶①当BaMOo4开始沉淀时,溶液中钢离子浓度C(Ba2、)

C(MoO4)

κ('M?)中碳酸根离子浓度C(COr)=缥警1=0.20mol/L

0.4mol∕Lɔc(Ba2+)

×(1-87.5%)=0.025mol∕L,⅛c(Ba2t)-10x109×IO8mol∕L,

0.025

2+8

故Ksp(BaMoO1)=C(Ba)∙c(MoOf×10^o②由于使用的次数较多后，

母液中杂质的浓度增大,影响产品纯度,所以必须进行净化处理。

(4)①根据图示可知，当铝酸钠一月桂酰肌氨酸浓度相等时,腐蚀速率

最小,缓蚀效果最好,所以铝酸钠的浓度为150mg∕L,1L溶液中含有

的铝酸钠物质的量为翳吟义lθ^4mol,所以铝酸钠溶液的物义10'

mol∕Lo②由图示数据可知,a点前,随着酸的浓度增大,碳素钢在盐酸

中的腐蚀速率明显比在硫酸中的腐蚀速率快,其原因可能是CI有利

于碳素钢的腐蚀,Sof不利于碳素钢的腐蚀,设计实验证明上述结论

可设计为向上述硫酸溶液中加入少量氯化钠等可溶性氯化物,碳素钢

的腐蚀速率明显加快。

答案：（1）将铝精矿粉碎以增大接触面积;通入适当过量的空气;从下

端鼓入空气让铝精矿与空气充分接触7：2,0,：C：：0：

*

（2）PbO^+2⅛0+S2^-PbS；+40HXlO8

Xio4②Cr有利于碳素钢的腐蚀,SOf不利于碳素钢的腐蚀向上

述硫酸溶液中加入少量氯化钠等可溶性氯化物,碳素钢的腐蚀速率明

显加快

目方法规律一

制备型工艺流程题过程解读

L读题干,找信息、，明确原料成分和生产目的。

2.读流程,分析明确流程转化原理和目的。

⑴看箭头:进入的是投料（即反应物）；出去的是产物（包括主产物和

副产物）。

⑵看三线:主线主产品、分支副产品、回头为循环。

（3）找信息：明确反应条件控制和分离提纯方法。

⑷关注所加物质的可能作用：参与反应、提供反应氛围、满足定量

要求。

3.读设问，明确所答问题,答什么。

常见答题切入点：

①原料及产品的分离提纯;②生产目的及反应原理;③生产要求及反

应条件;④有关产率、产量及组成的计算;⑤绿色化学。

考点二

►以物质分离提纯为主体的无机化工流程

必备知识/熬O

一、物质分离提纯的原则

1.不增：不引入新的杂质。

2.不减:不减少被提纯的物质。

3.易分离:被提纯物与杂质易于分离。

4.易复原:被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。

二、常用的提纯方法

水溶法除去可溶性杂质

酸溶法除去碱性杂质

碱溶法除去酸性杂质

氧化剂或还原剂法除去还原性或氧化性杂质

加热灼烧法除去受热易分解或易挥发的杂质

调节溶液的PH法如除去酸性CU2.溶液中的Fe*等

三、常用的分离方法

分离难溶物和易溶物,根据特殊需要采用趁热过滤或抽

过滤

滤等方法

萃取和利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物

分液质，如用CCL或苯萃取澳水中的澳

蒸发提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl

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

冷却

晶水合物，如KNO3、FeCl3、CUCI2、CuSO4∙5H20>FeSO4•

结晶

7庆0等

蒸储或

分离沸点不同且互溶的液体混合物,如分离乙醇和甘油

分储

利用气体液化的特点分离气体,如合成氨工业采用冷却

冷却法

法分离平衡混合气体中的氨气

吐逊拔调节溶液PH分离提纯

(1)控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀,而另

一部分金属离子不能生成氢氧化物沉淀。

⑵要求:分离提纯的不同离子开始沉淀与沉淀完全的pH没有交叉点。

⑶调节pH所需的物质应满足两点：能与H-反应,使溶液PH增大;不引

入新杂质。如除去CU加溶液中混有的Fe*,可加入CU0、CU(OH)2、

Cw(OH)2CO3等物质来调节溶液的pHO

、T关键能力有厂

1.(2022・广东深圳月考)富硼渣中含有镁硼酸盐(2Mgo∙B2O3)>镁硅

酸盐(2Mg0∙SiOJ及少量AI2O3、FeO等杂质。由富硼渣湿法制备硫酸

镁晶体和硼酸(HsBO)晶体的一种工艺流程如图:

「硫酸镁晶体

A硼酸晶体

溶解度/g

40

20岁/

050100150200温度/*€

注:温度高时,硼酸

会随水蒸气挥发

为了获得晶体,会先浓缩溶液接近饱和,然后将浓缩液放入高压釜中，

控制温度进行结晶(硫酸镁与硼酸溶解度随温度的变化如图)。下列说

法错误的是(B)

B.在高压釜中，先降温结晶得到硼酸晶体，再蒸发结晶得到硫酸镁

晶体

C.“酸浸”中镁硼酸盐发生反应:2MgO-B203+2H2S0r¾022MgS04+

2H3B03

D.加入MgO后过滤,所得滤渣主要是Al(OH)3和Fe(OH)3

解析:根据流程图可知,该工艺流程中加快反应速率的措施有研磨(增

大反应物的接触面积)、加热两种措施,A正确;根据硫酸镁与硼酸溶

解度随温度的变化图可知,大约80。C之前硫酸镁和硼酸的溶解度随

温度的升高而升高，因此先降温结晶会同时得到硫酸镁和硼酸的晶体,

正确的操作应为浓缩后,升温控制温度在200℃以上结晶,趁热过滤

得到硫酸镁晶体,再降温结晶,得到硼酸晶体,B错误；“酸浸”时,镁

硼酸盐发生的反应为2MgO∙B203+2H2S01+H20^2MgS04+2H3B03,C正确；

加入MgO调节PH可得到Al(OH)3和Fe(OH)3的沉淀，即过滤后的滤渣

主要为Al(OH)3和Fe(OH)3的沉淀,D正确。

2.(2021•山东潍坊二模)高纯碑(AS)常用于制造碑化线、碑化楮等半

导体材料。工业上用含碑废料(主要成分为As2S3,含少量Sio2、Fe2O3>

FeO)为原料制取高纯碑的工艺流程(硫化一还原法)如图所示：

已知:碑酸(H3AsOD在酸性条件下有强氧化性,能被So2、氢碘酸等还原

为亚神酸(LAsO3),H3AsO3在加热蒸发过程中会失水生成AS2O3。25℃

时KsplFe(OH)31的值为1义10。

回答下列问题。

⑴半导体材料GaAS中Ga元素的化合价为,“氧化(加压)”

时As2S3发生反应的化学方程式为o

⑵用NaOH溶液调溶液的pH时,pH的最小值为×W5

mol∙L时,可认为该离子沉淀完全)。

(3)“还原”过程发生反应的离子方程式为o

(4)过程中,检验SOz还原碑酸后所得溶液中是否仍存在碑酸。需进行

的实验操作是取3mLSO2还原珅酸后的溶液于试管中,

___________________________________________(请补充完整)。

(5)工业上用硫化-还原法制取碑的优点是。

解析：(1)根据化合物中各元素化合价代数和为0,碑化合价为-3价,

则半导体材料GaAs中Ga元素的化合价为+3价,“氧化(加压)”时As2S3

与水、氧气反应生成LASOI和硫,发生反应的化学方程式为2AS2S3+

502+6H20-4H3ASO1+6S。(2)25℃时Ksp［Fe(OH)3］的值为IXlO,用NaOH

溶液调溶液的PH时，目的是除铁，除［Fe(OH)31=c(Fe*)∙c3(0H)=

XW5XC3(OH)=IXIO,贝IJC(OH)=Iomol∙L'',故c(H+)=10

mol∙Lj,pH的最小值为2.8o(3)“还原”过程二氧化硫与IMsO^

应生成LAsG,发生反应的离子方程式为SO2+H3AsO,+H2O-H3AsO3+

+

2H+S0fo(4)过程中，检验SOz还原碑酸后所得溶液中是否仍存在碑

酸,需进行的实验操作是取3mLSOz还原碑酸后的溶液于试管中，加入

足量氢碘酸,然后加入几滴淀粉溶液,振荡,若溶液变蓝色，说明存在

碑酸,反之,无碑酸。(5)工业上用硫化-还原法制取碑的优点是制取的

珅纯度高,H2S可循环使用，避免对空气造成污染。

答案：⑴+3价2AS2S3+502+6H20-4H3ASO4+6S(2)2.8

+

(3)S02+H3AS01+H20-H3AS03+2H+S05-(4)加入足量氢碘酸，然后加

入几滴淀粉溶液,振荡,若溶液变蓝色,说明存在碑酸,反之,无碑酸

(5)制取的碑纯度高,H2S可循环使用，避免对空气造成污染

用归纳拓展

工艺流程题常见答题方向

工艺操作(结果)目的评价(或操作名称)

I研磨(粉碎)

增大接触面积,加快反应(溶解)速率

I搬烧(焙烧)

矿物分解、燃烧,转化为易溶于酸、碱

的物质

施水浸利用水溶性把物质进行分离

利用物质与酸（碱）反应除掉杂质或把

酸浸（碱浸）

目标物质转化为可溶性离子

调节溶液PH某些金属离子的沉淀,控制物质的溶解

加快反应速率,促进平衡移动;物质的

控控制温度

溶解、析出、挥发等

制

增大某反

条增大另一反应物的转化率

应物用量

件

某种试剂的选

是否带入杂质、是否影响产品的纯度

择

不相溶液体分液

相溶性液体蒸储

分难溶性固体过滤

离易溶性固体蒸发浓缩、冷却结晶

提趁热过滤防止温度降低,某物质析出

纯冰水洗涤减少晶体的溶解损失

乙醇、有机

减少晶体的水溶性损失

溶剂洗涤

走进新高考

1.(2020・江苏卷，19)实验室由炼钢污泥(简称铁泥,主要成分为铁的

氧化物)制备软磁性材料ɑ-Fe2O3o其主要实验流程如下：

铁泥…一α-FQ(⅜

(1)酸浸。用一定浓度的ILSOi溶液浸取铁泥中的铁元素。若其他条件

不变,实验中采取下列措施能提高铁元素浸出率的有(填

序号)。

(2)还原。向“酸浸”后的滤液中加入过量铁粉,使Fe*完全转化为Fe2+o

“还原”过程中除生成Fe*卜,还会生成(填化学式)；检验

Fe*是否还原完全的实验操作是o

(3)除杂。向“还原”后的滤液中加入NH1F溶液,使Ca"转化为CaF2

沉淀除去。若溶液的PH偏低,将会导致CaFz沉淀不完全,其原因是—

94

[Ksp(CaF2XlO-,Ki,×IO]o

(4)沉铁。将提纯后的FeS0∣溶液与氨水-N乩Heo3混合溶液反应,生成

FeCO3沉淀。

①生成FeeO3沉淀的离子方程式为o

②设计以FeSol溶液、氨水-NNHCO3混合溶液为原料,制备FeCO的实

验方案:[FeCO3沉淀需“洗涤

完全"，Fe(OH)2开始沉淀的pH=6.5]。

解析：(1)适当升高酸浸温度、适当加快搅拌速度,均可以加快铁泥的

溶解,即提高铁元素的浸出率。(2)“酸浸”时,H2SO4过量,加入过量铁

粉，除生成Fe*卜,还会产生H2oFb与KSCN反应所得溶液呈血红色，

2+

当加入KSCN溶液观察不到血红色,则说明Fe*已完全被还原为Feo

⑶当c(Ca2+)∙C?(F)CKSP(CaF2)时,CaFz不会沉淀出来,HF为弱酸,当

PH过低时,H*与F结合成弱电解质HF,则c(F)减小,导致CaF2沉淀不

完全。⑷①Fe"与HCOg反应生成FeCo3沉淀,HCOg电离出的H*与

NH3∙H2O结合生成NH，则生成FeC沉淀的离子方程式可以写成

2+2+

Fe+HCO3+NH3∙H2O-FeCO3I+NHt+H2O或Fe+HCO3+NH3-FeCO3

I+NH3②用FeSOl和氨水-NH∣HCθ3混合溶液反应生成FeCO3,若PH大

于6.5,则会生成Fe(OH)2沉淀,故需要控制PH不大于6.5;对生成的

FeeO3用蒸储水洗涤2〜3次;因Feeo3表面会附着有SOf,若用盐酸酸

化的BaCb溶液检验不出SOf,则说明FeCO3已洗涤干净。

答案：(I)AB(2)H2取少量清液，向其中滴加几滴KSCN溶液,观察溶

液颜色是否呈血红色

(3)pH偏低形成HF,导致溶液中F浓度减小,CaFz沉淀不完全

2+2+

(4)φFe+HCO3+NH3∙H2O=FeCO3I+NH^+H2O或Fe+HCθ3+NH3-

FeCO31+NH]

②在搅拌下向FeSOI溶液中缓慢加入氨水-NH∕C03混合溶液,控制溶液

pH不大于6.5;静置后过滤,所得沉淀用蒸储水洗涤2〜3次;取最后一

次洗涤后的滤液,滴加盐酸酸化的BaCI2溶液,不出现白色沉淀

2.(2021•湖南卷17)Ce2(C03可用于催化剂载体及功能材料的制备。

天然独居石中，锦(Ce)主要以CePol形式存在,还含有SiO2^Al2O3>Fe2O3>

CaF2等物质。以独居石为原料制备Ce2(CO3)3∙nH2O的工艺流程如下：

①Mgo调pH=5

浓HZS0,H2OFeCL溶液②絮凝剂

酸性废气滤渣I滤渣U滤渣In

NHHCO,溶液

4了

Ce2(CO3)3∙“HQ一沉铺一

滤液

回答下列问题:

⑴铀的某种核素含有58个质子和80个中子，该核素的符号

为O

(2)为提高“水浸”效率,可采取的措施有

(至少写两条)。

(3)滤渣ΠI的主要成分是(填化学式)。

⑷加入絮凝剂的目的是O

(5)“沉锦”过程中，生成Ce2(CO3)3∙nH20的离子方程式

为,常温下加入的NH4HCO3

液呈(填“酸性”“碱性”或“中性”)(已知:N⅛・H2O的

71

KbX10∖H2CO3的Kal×10