無機化工流程題的解題策略匯編

1、8專題七無機化工流程題的解題策略化學工藝流程題是將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關的化學知識步步設問，是無機框圖的創(chuàng)新。它以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為基礎，與化工生產(chǎn)成本、 產(chǎn)品提純、環(huán)境保護等相融合， 考查物質(zhì)的制備、 檢驗、分離提純等基本實驗原理在化工生 產(chǎn)中的實際應用，要求考生依據(jù)流程圖分析原理，緊扣信息，抓住關鍵、準確答題。這類試 題具有較強的實用性和綜合性，是近幾年高考化學命題的?？碱}型，全國一卷近4年必考題型。題型一物質(zhì)制備類化工流程題【考題感悟】（2013江蘇，純氧化鎂是一種新的探索。化鎂的實驗流程如下：16）氧化鎂在醫(yī)藥、建筑等行業(yè)應用廣泛。 硫酸鎂還原熱解制備

2、咼 以菱鎂礦（主要成分為MgCO3,含少量FeCO3）為原料制備高純氧稀硫酸H2O2NHa - H2O木炭JJJJ煅燒 MgOJ氣體菱鎂礦 |酸溶|過濾|氧化 |調(diào)pH4|一|過濾|一 fJJ濾渣1濾渣2酸溶前一般先把菱鎂礦研磨成礦粉，目的是 ; MgCO3與稀硫酸反應的離子方程式為 。（2）加入 H2O2氧化時，發(fā)生反應的化學方程式為 。濾渣2的成分是 （填化學式）。（4）煅燒過程存在以下反應：2MgSO 4 + C=C 2MgO + 2SO 2 T+ CO 2 TMgSO 4 + C=0=C MgO + SO 2 T+ CO T800 CMgSO 4 + 3C= MgO + S T+ 3C

3、O T利用下圖裝置對煅燒產(chǎn)生的氣體進行分步吸收或收集。D D中收集的氣體是 （填化學式）。 B中盛放的溶液可以是 （填字母）。a. NaOH 溶液 b. NazCOs 溶液c.稀硝酸d. KMnO4溶液 A中得到的淡黃色固體能與熱的NaOH溶液反應，產(chǎn)物中元素的最高價態(tài)為+4,寫出該反應的離子方程式：?？茖W審題 明確物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程：菱鎂礦稀gss2MgS°4MgSO,> MgOFeSO4Fe2 (SO4)【解析】(1)MgCO3微溶于水寫離子方程式時不能拆成離子形式，硫酸是強酸能拆成離子形 式。由于菱鎂礦中含有 FeCO3,所以溶液中存在 FeSO4，要除去雜質(zhì) Fe"

4、可先將其氧化 成Fe3+,再調(diào)節(jié)pH除去，因此H2O2是氧化劑，發(fā)生反應：2FeSO4+ H2O2+ H2SO4=Fe2(SO4)3 + 2H2O。用氨水調(diào)節(jié)pH = 4除去Fe3+，濾渣2為Fe(OH)3。(4)題目中要求利用圖中裝置 進行氣體的分步吸收或收集。煅燒后存在四種氣體：S、SO2、CO2和CO。由可知A中得淡黃色固體，即 S, B吸收SO2, C吸收CO2, D中收集CO。B吸收SO?但不吸收CO?,可 選用KMnO4溶液，注意不能用 NaOH溶液或NazCOs溶液，因為它們吸收 SO?【答案】(1)增大反應物接觸面積或增大反應速率或使反應更充分MgCO3 + 2H =Mg+ C

5、O2T + H2O(2)2FeSO4 + 出。2 + H2SO4=Fe2(SO4)3 +2H2O(3)Fe(OH) 3 (4)CO d3S+6OH-=2S2-+SO32-+3H2O題型二 以混合物的分離、提純?yōu)槟康墓に嚵鞒填}【考題感悟】(2013全國新課標n , 27)氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。 純化工業(yè)級氧化鋅含有Fe( n卜Mn( n卜Ni( n )等雜質(zhì)的流程如下：工業(yè)稀硫酸ZnO T浸出液約_ 適量高錳酸鉀溶液過濾>濾液Zn過濾>濾液Na2CO 3過濾>>濾餅煅燒T ZnO提示：在本實驗條件下，Ni( n )不能被氧化，高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是

6、 MnO2?；卮鹣铝袉栴}：(1)反應中除掉的雜質(zhì)離子是 ，發(fā)生反應的離子方程式為 ;在加高錳酸鉀溶液前，若 pH較低，對除雜的影響是 。反應的反應類型為,過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有(3)反應形成的沉淀要用水洗，檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是 。反應中產(chǎn)物的成分可能是znCO3 xZn(OH)2,取干燥后的濾餅11.2 g，煅燒后可得到產(chǎn)品8.1 g,貝U x等于?？茖W審題 明確物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程:工業(yè)ZnO稀沁浸出液ZnS°4、FNSOMnSO4、NiSO4調(diào)_5_量KMnO_溶結(jié)合提示濾渣:過濾Na?CO3過濾Fe (OH ) 3和 Mn。?ZnSO4 Zn過濾濾渣：Zn、NiN

7、iSO4 結(jié)合 濾液：ZnSO4%提示TZnCO 3xZn(OH)2汽 ZnO【解析】本題實際是利用化學方法對ZnO提純，就是要除去 Fe(n )、Mn( n卜Ni( n )。綜合流程信息、提示信息，顯然除去Fe(n )、Mn( n )是在步進行的，F(xiàn)e2+被KMnO 4氧化為Fe3+,在pH = 5的條件下，F(xiàn)e3+生成Fe(OH)3沉淀，Mn2+被KMnOq氧化生成MnO2沉淀。 除Ni( n )是在步進行，發(fā)生了 Ni( n )與Zn的置換反應。、是將Zn2+ (aq)轉(zhuǎn)化為沉淀， 重新生成ZnO。(3)中檢驗沉淀是否洗滌干凈，就是檢驗洗液中是否還含有濾液中的某種離 子，顯然檢驗SO42

8、比較合理。中寫出分解化學方程式，列比例式計算即可，木ZnCO 3 xZn(OH) 2=(x+ 1)ZnO + COzf + xH?。125+ 99x81(x+ 1)11. 28.1解得x= 1?！敬鸢浮?1)Fe2 和 Mn2 MnO4 + 3Fe2 + 7H2O=3Fe(OH) 3 J + MnO2J+ 5H、2MnO4+ 3Mn2+ + 2H2O=5M nO2j + 4H* 鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無法除去鐵和錳雜質(zhì)置換反應 鎳 取少量水洗液于試管中，滴入12滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈(4)1【解題策略】1. 一個完整的無機化工生產(chǎn)流程一般

9、具有下列過程：2各過程涉及的考點：(1) 對原料進行預處理的常用方法及其作用：研磨：減小固體的顆粒度，增大固體與液體或氣體間的接觸面積，加快反應速率。 水浸：與水接觸反應或溶解。 酸浸：與酸接觸 反應或溶解，使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去。近年來，在高考題出現(xiàn)了浸出”操作。在化工生產(chǎn)題中，礦物原料浸出”的任務是選擇適當?shù)娜軇?，使礦物原料中的有用組分或有害雜質(zhì)選擇性地溶解，使其轉(zhuǎn)入溶液中，達到有用組分與有害雜質(zhì)或與脈石組分相分離的目的。灼燒：除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化，如從海帶中提取碘時的灼燒就是為了除去可燃性雜質(zhì)，將有機碘轉(zhuǎn)化為碘鹽。煅燒：改變結(jié)構和組成，使一些物質(zhì)能溶解；并

10、使一些雜質(zhì)在高溫下氧化、分解，如煅燒高嶺土和石灰石。(2) 核心化學反應要掌握： 元素及其化合物知識：化工生產(chǎn)將原料轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品的過程， 也是物質(zhì)經(jīng)歷相互轉(zhuǎn)化的過程。理解物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關系，就要用到元素及其化合物的相關 知識。一般圍繞鐵、銅、鋁、鎂、氯、硫、磷、硅等元素的單質(zhì)或化合物的工業(yè)制備來進行命題，需要掌握這些元素及其化合物的知識 還要掌握有關化工生產(chǎn)的知識， 熟悉的有純堿 工業(yè)、氨工業(yè)、硅單質(zhì)的制備、氯堿工業(yè)、海水中提取鎂、海水中提取溴等；化學反應原理：化工生產(chǎn)中把原料轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品的過程就是化學反應的過程，從化學反應原理的角度選 擇原料、 控制條件和選擇設備等， 是化工生產(chǎn)的基本思路。 化

11、學反應原理的相關知識包括質(zhì) 量守恒定律、化學反應速率、化學平衡、電化學、化學熱力學等，做到能綜合運用這些知識 分析化工生產(chǎn)中化學反應的情況。（3）化工生產(chǎn)過程中分離提純、除雜等環(huán)節(jié)，與高中化學基本實驗的原理緊密聯(lián)系，包括 過濾、洗滌、蒸發(fā)、結(jié)晶、蒸餾、萃取、分液等基本實驗操作及原理，并要熟悉所用到的相 關儀器。（4）對整個工藝流程能進行評價 : 體現(xiàn)綠色化學思想 （使用無毒無害原料， 采用原子利用 率高的制備路線，原料的循環(huán)利用，副產(chǎn)物綜合利用，節(jié)能，等）； 高效節(jié)能方面（原料廉價，工藝簡單，產(chǎn)品的純度高，能耗低等）（5）化學計算：純度，轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率計算，有效數(shù)字的取舍2. 解答基本步驟（1）

12、讀題頭，得目的，劃原料，明產(chǎn)品，解決“干什么 ”一般采用 “首尾分析法 ”：通過閱讀題頭，了解流程圖以外的文字描述、表格信息、后續(xù)設問 中的提示性信息， 通過對比分析工業(yè)流程示意圖中的第一種物質(zhì)（原材料 ）與最后一種物質(zhì) （產(chǎn)品），弄清從原料出發(fā)，要得到最終產(chǎn)品，必須除去什么元素、引進什么元素。（2）讀題問，逐空填答，用語要規(guī)范，解決 “怎么寫 ” 從化學原理的角度、用化學語言作答；要抓住主要問題，針對具體問題作具體分析。具體 答題要點如下： 答題所問：要看清題目要求，按要求答題。如：寫離子方程式還是化學方 程式； 寫物質(zhì)的名稱還是化學式等； 方程式中反應物、產(chǎn)物的分子式書寫要正確； 尤其是化

13、 學方程式要配平， 電極反應式和化學方程式一定要書寫正確； 正確使用等號或可逆符號； 沉 淀、氣體、水溶液等符號要標明。 準確、規(guī)范：回答問題的要準確全面，注意語言表達的 規(guī)范性，例如評價或比較實驗方案時要全面考慮： 反應物種類多少、是否易得、是否對環(huán)境 有污染；反應產(chǎn)物的種類多少，對目標產(chǎn)物的分離和提純是否有影響；反應條件是否苛刻； 儀器、設備是否要求高；工藝流程、實驗步驟的多少。 注意答題的完整性：要答到對產(chǎn)品 生產(chǎn)的影響這一步！除雜：除去中的（只寫 除雜”一類是不給分的）3. 注意歸納答題的套路（1）增大原料浸出率 （離子在溶液中的含量多少 ）的措施：攪拌、升高溫度、延長浸出時間、 增大

14、氣體的流速 （濃度、壓強 ），增大氣液或固液接觸面積。（2）加熱的目的：加快反應速率或促進平衡向某個方向（一般是有利于生成物生成的方向 ）移動。（3）溫度不高于XXC的原因：適當加快反應速率，但溫度過高會造成（如濃硝酸）揮發(fā)、（如H2O2、 NH4HCO3）分解、（如Na2SO3）氧化或促進（如AlCl 3）水解等，影響產(chǎn)品的生成。（4）從濾液中提取一般晶體 （溶解度隨溫度升高而增大的晶體）的方法：蒸發(fā)濃縮 （至有晶膜出現(xiàn)）、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌 （冰水洗、熱水洗、乙醇洗 ）、干燥。:蒸發(fā)濃縮、趁熱(5)從濾液中提取溶解度受溫度影響較小或隨溫度升高而減小的晶體的方法 過濾(如果溫度下降，雜質(zhì)也

15、會以晶體的形式析出來)、洗滌、干燥。(6) 溶液配制、灼燒、蒸發(fā)、過濾用到的儀器。(7) 控制某反應的pH值使某些金屬離子以氫氧化物的形式沉淀：調(diào)節(jié)pH所用試劑為主要元素對應的氧化物、碳酸鹽、堿，以避免引入新的雜質(zhì)；pH分離時的范圍確定、范圍過小的后果(導致某離子沉淀不完全)或過大的后果(導致主要離子開始沉淀)。(8) 減壓蒸餾(減壓蒸發(fā))的原因：減小壓強，使液體沸點降低，防止(如H2O2、濃硝酸、NH4HCO3) 受熱分解、揮發(fā)。(9) 檢驗溶液中離子是否沉淀完全的方法：將溶液靜置一段時間后，向上層清液中滴入沉淀 劑，若無沉淀生成，則離子沉淀完全。(10) 檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法：取少量

16、最后一次的洗滌液于試管中，向其中滴入某試劑，若，則沉淀洗滌干凈。(11) 洗滌的目的：除掉附著在沉淀表面的可溶性雜質(zhì)。提高可溶性物質(zhì)的產(chǎn)率(12) 洗滌沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸餾水至液面浸沒沉淀，待水自然流下后，重復操作23次。(13) 冰水洗滌的目的：洗去晶體表面的雜質(zhì)離子并降低被洗滌物質(zhì)的溶解度，減少其在洗滌 過程中的溶解損耗。(14) 乙醇洗滌的目的：降低被洗滌物質(zhì)的溶解度，減少其在洗滌過程中的溶解損耗，得到較 干燥的產(chǎn)物。(15) 蒸發(fā)、反應時的氣體氛圍：抑制某離子的水解，如加熱蒸發(fā)AlCl 3溶液時為獲得 AlCl 3需在HCI氣流中進行。(16) 事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶

17、液中的氣體(如氧氣)防止某物質(zhì)被氧化?！踞槍τ柧殹?、近年來，硫化銅礦的濕法冶煉技術已經(jīng)取得了很大的進展?，F(xiàn)有一種催化氧化酸浸硫化 銅礦的冶煉法，其工藝流程如圖1所示：6S .4過濾誨綿銅關1 CuS礦嚴法煉銅工藝流程示盤周回答下列問題：s 800°C火法煉銅的主要反應：2CuFeS 2 + 4O 2= Cu 2S+ 3SO 2 + 2FeO（爐渣）； 2Cu 2S + 30 2=0=C 2Cu 2O +2S0 2 ； 2Cu 2O + Cu 2 S=C 6Cu + SO 2 T；則由1 mol CuFeS2生成1 mol Cu，共消耗 mol O2。在反應 中氧化劑為 ,當有0.3

18、 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時，生成 SO2的體積為 (標準狀況)。(2) 寫出反應1的化學方程式： ，濕法煉銅與火法煉銅相比，優(yōu)點是。從溶液中得到 FeSC4 7H2O晶體的操作是;實驗時常用乙醇洗滌晶體，優(yōu)點是 。催化劑【答案】 (1)2.5 CU2O、CU2S 1.12 L2)2CuS + O2 + 2H2SO4= 2CuS0 4+ 2出0 + 2S 污染小，同時得到副產(chǎn)物硫酸亞鐵晶體及硫黃，資源得到充分利用(3) 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗去晶體表面的水和雜質(zhì)離子，同時減少晶體的損失2、鋇鹽行業(yè)生產(chǎn)中排出大量的鋇泥主要含有BaCOs、BaSiOs、BaSQ、Ba(FeO2)2等。某主要生產(chǎn)BaCJ、BaCOs、BaSO4的化工廠利用鋇泥制取 Ba(NOs)2，其部分工藝流程如 下：Ba(OHhIIjO(1) 酸溶后溶液中pH -1 , Ba(FeO2)2與HNO3的反應化學方程式為 。(2) 酸溶時通?？刂品磻獪囟炔怀^70C，且不使用濃硝酸，原因是、。(3) 該廠結(jié)合本廠實際，選用的X為(填化學式)；中和I使溶液中(填離子符號)的濃度減少(中和 I引起的溶液體積變化可忽略)。(4) 上述流程中洗滌的目的是 。【分析】1本題主要考查的是無機化工流程的分析，此題為化工生產(chǎn)題型，主要考察了化合 物性質(zhì)。(1) B