專題解密（三）無機化工流程題（考點考法剖析）-【高考引領教學】2023屆高考化學一輪針對性復習方案（全國通用）（原卷版）

專題解密（三）無機化工流程題【關(guān)鍵能力及高考要求】關(guān)鍵能力要求：理解辨析能力、探究創(chuàng)新能力、實驗探究能力。高考要求：無機化工流程題是近年來高考中每年必考的一種題型，該類題源于生產(chǎn)實際，以解決化學實際問題為目的，將化工生產(chǎn)過程中的主要生產(chǎn)流程用框圖形式展示出來，并根據(jù)其中涉及的化學知識步步設問，使問題情境真實，構(gòu)成與化工生產(chǎn)緊密聯(lián)系的化學工藝流程題。試題新穎，內(nèi)容豐富，閱讀量大。其結(jié)構(gòu)分題頭信息、解題信息（流程圖及相關(guān)說明）和設問三部分。題頭信息一般簡單介紹該工藝生產(chǎn)的原料和生產(chǎn)目的，流程圖部分主要用框圖形式將原料到產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝展示出來，設問部分主要根據(jù)生產(chǎn)過程中涉及的化學知識設計一系列的問題。【學科核心素養(yǎng)解析】1.證據(jù)推理與模型認知：將分析和解決問題的過程及成果用正確的化學術(shù)語及文字、圖表、模型、圖形等表達并做出解釋的能力。2.變化觀念與平衡思想：能多角度將實際問題分解，通過運用相關(guān)知識，采用分析、綜合等多種方法，解決簡單工藝問題的能力。3.科學探究與創(chuàng)新意識：能從試題提供的新信息中準確地提取實質(zhì)性內(nèi)容，并與已有知識塊整合重組為新知識塊的能力。【知識必備】一、工業(yè)流程試題的基本特點及解題思路

1、無機化工流程題的結(jié)構(gòu)：頭部信息、流程圖及相關(guān)說明和設問三部分。（1）題頭一般是介紹該工藝生產(chǎn)的原材料和工藝生產(chǎn)的目的（包括獲得副產(chǎn)品）；

（2）題干部分主要用框圖形式將原料到產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝流程表示出來；

（3）設問主要是根據(jù)生產(chǎn)過程中涉及的化學知識設置系列問題。

2、呈現(xiàn)形式：流程圖、數(shù)據(jù)表格、圖像、實驗裝置。

3、解決本類題目的三步驟:(1)從題干中獲取有用信息,了解生產(chǎn)的產(chǎn)品。(2)然后整體瀏覽一下流程,基本辨別出預處理、反應、提純、分離等階段。(3)分析流程中的每一步驟,從以下幾個方面了解流程:①反應物是什么;②發(fā)生了什么反應;③該反應造成了什么后果,對制造產(chǎn)品有什么作用;④抓住一個關(guān)鍵點:一切反應或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務。二、工藝流程題的常見專業(yè)術(shù)語和答題方向（1）工藝流程中的常見專業(yè)術(shù)語釋義研磨、霧化將塊狀或顆粒狀的物質(zhì)磨成粉末或?qū)⒁后w分散成微小液滴，增大反應物接觸面積，以加快反應速率或使反應更充分灼燒(煅燒)使固體在高溫下分解或改變結(jié)構(gòu)、使雜質(zhì)高溫氧化、分解等。如煅燒石灰石、高嶺土、硫鐵礦浸取向固體中加入適當溶劑或溶液，使其中可溶性的物質(zhì)溶解，包括水浸取、酸溶、堿溶、醇溶等酸浸在酸性溶液中使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去的過程浸出率固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少滴定定量測定，可用于某種未知濃度物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度的測定酸作用溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金屬離子的水解、除去雜質(zhì)離子等堿作用去油污、去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅、調(diào)節(jié)pH、促進水解(沉淀)（2）工藝流程題中常見問題的答題方向常見問題答題要考慮的角度分離、提純過濾、蒸發(fā)、萃取、分液、蒸餾等常規(guī)操作，如從溶液中得到晶體的方法：蒸發(fā)濃縮—冷卻結(jié)晶—過濾—(洗滌、干燥)提高原子利用率綠色化學(物質(zhì)的循環(huán)利用、廢物處理、原子利用率、能量的充分利用)在空氣中或特定氣體中進行的反應或操作要考慮O2、H2O、CO2或特定氣體是否參與反應或能否達到隔絕空氣，防氧化、水解、潮解等目的洗滌沉淀方法：往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復以上操作2～3次判斷沉淀是否洗滌干凈取最后洗滌液少量，檢驗其中是否還有某種離子存在等控制溶液的pH①調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，抑制水解(或使其中某些金屬離子形成氫氧化物沉淀)②“酸作用”還可除去氧化物(膜)③“堿作用”還可除去油污，除去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅等④特定的氧化還原反應需要的酸性條件(或堿性條件)控制溫度(常用水浴、冰浴或油浴)①使化學平衡移動；控制化學反應的方向②控制固體的溶解與結(jié)晶③控制反應速率：使催化劑達到最大活性④升溫：促進溶液中的氣體逸出，使某物質(zhì)達到沸點揮發(fā)⑤加熱煮沸：促進水解，聚沉后利于過濾分離三、工藝流程題的主線分析方法1.分析主線如按照主線分析法分析如下：2、識別流程圖化工流程中箭頭指出的是投料(反應物)，箭頭指向的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)，返回的箭頭一般是被“循環(huán)利用”的物質(zhì)。四、原料預處理的常用方法及其作用(1)研磨:減小固體顆粒度,增大物質(zhì)間接觸面積,加快反應速率,提高浸出率。(2)水浸或酸浸:與水接觸反應或溶解;與酸接觸反應或溶解,得可溶性金屬離子溶液,不溶物過濾除去。(3)浸出:固體加水溶解、酸浸（或堿浸）得到溶液(離子)。(4)灼燒:除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化。(5)煅燒:改變結(jié)構(gòu),使一些物質(zhì)能溶解或高溫下氧化、分解。五、無機化工流程題中的除雜、凈化：發(fā)生主要反應之前，要除雜；生成粗品之后，要凈化。1．常用的方法(1)過濾法：除去不可溶性雜質(zhì)。(2)酸溶法：除去堿性雜質(zhì)。(3)堿溶法：除去酸性雜質(zhì)。（4）沉淀法：EQ\o\ac(○,1)調(diào)節(jié)溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3＋，生成氫氧化鐵沉淀。EQ\o\ac(○,2)加入沉淀劑(5)氧化劑或還原劑法：除去還原性或氧化性雜質(zhì)。(6)加熱灼燒法：除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)。2．除雜、凈化都要分離，常用的分離操作(1)過濾(熱濾或抽濾)：分離難溶物和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過濾或者抽濾等方法。(2)萃取和分液：利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì)，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。(3)蒸發(fā)結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如從溶液中提取NaCl。(4)冷卻結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。(5)蒸餾或分餾：分離沸點不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇或甘油。3、結(jié)晶或沉淀的形成或凈化(1)洗滌(冰水、熱水):洗去晶體表面的雜質(zhì)離子;EQ\o\ac(○,1)為什么洗;因為晶體表面的有雜質(zhì)離子;EQ\o\ac(○,2)怎樣洗：在過濾器上的漏斗中，加入少量的水，待水面浸沒沉淀，等水濾去，反復操作2-3次。EQ\o\ac(○,3)洗滌試劑的選擇乙醇洗滌、冰水洗滌、某溶液洗滌:洗去晶體表面的雜質(zhì)離子,并減少晶體損耗。(2)過濾：沉淀或晶體，都要過濾EQ\o\ac(○,1)是否完全沉淀；EQ\o\ac(○,2)沉淀是否洗凈？(3)冷卻結(jié)晶:提取溶解度隨溫度的變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物,如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等;(4)蒸發(fā)結(jié)晶:提取溶解度隨溫度的變化不大的溶質(zhì),要蒸發(fā)結(jié)晶,趁熱過濾;防止某物質(zhì)降溫時會大量析出。(5)避免形成膠體的方法,易形成沉淀.EQ\o\ac(○,1)加熱;EQ\o\ac(○,2)摩擦試管壁;EQ\o\ac(○,3)加入過量的某電解質(zhì).六、制備過程中應注意的條件控制1.溶液的pH:（1）控制反應的發(fā)生,增強物質(zhì)的氧化性或還原性,或改變水解程度。（2）常用于形成或抑制某些金屬離子的氫氧化物沉淀。（3）調(diào)節(jié)PH所要的試劑選擇：酸性溶液中要調(diào)節(jié)PH，加入的試劑要符合的條件：EQ\o\ac(○,1)能消耗H+，能與酸反應的物質(zhì)；EQ\o\ac(○,2)不能引入新的雜質(zhì)EQ\o\ac(○,3)要保留溶液中所需要的離子EQ\o\ac(○,4)調(diào)節(jié)PH，使溶液中的有用離子沉淀出來，則可以加入雜質(zhì)離子。（4）計算PH值EQ\o\ac(○,1)運用Ksp計算反應所需要的pH條件；EQ\o\ac(○,2)根據(jù)題目要求計算某條件下的離子濃度、需要加入的試劑量等。2.溫度:根據(jù)需要選擇適宜溫度,改變反應速率或使平衡向需要的方向移動,減少副反應的發(fā)生,確保一定的反應速率,控制溶解度便于提純。溫度過高：適當加快反應速率，但溫度過高會造成揮發(fā)(如濃硝酸)、分解(如H2O2、NH4HCO3)、氧化(如Na2SO3)或促進水解(如AlCl3)等，影響產(chǎn)品的生成。溫度過低：反應速率太慢；有些物質(zhì)可能從溶液中析出晶體。3.濃度:①根據(jù)需要選擇適宜濃度,控制一定的反應速率,使平衡移動利于目標產(chǎn)物的生成,減小對后續(xù)操作產(chǎn)生的影響。②過量,能保證反應的完全發(fā)生或提高其他物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率,但對后續(xù)操作也會產(chǎn)生影響。七、化工流程中陌生的化學反應方程式的書寫第1步：根據(jù)題干信息或流程圖，判斷是氧化還原反應，還是非氧化還原反應。信息有無氧化劑、還原劑。第2步：若是氧化還原反應，按“氧化劑+還原劑-還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物”寫出方程式，根第3步：若是非氧化還原反應，化合價沒有變化，是酸堿反應、還是沉淀反應。第4步：根據(jù)電荷守恒和溶液的酸堿性，通過在反應方程式的兩端添加H＋或OH－的形式使方程式的兩端的電荷守恒。第5步：根據(jù)原子守恒，通過在反應方程式兩端添加H2O(或其他小分子)使方程式兩端的原子守恒。八.工藝流程題的答題模板(1)除雜：除去……中的……(2)干燥：除去……氣體中的水蒸氣，防止……(3)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、增大氣體的流速(濃度、壓強)，增大氣液或固液接觸面積。(4)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。(5)溫度不高于××℃的原因：適當加快反應速率，但溫度過高會造成揮發(fā)(如濃硝酸)、分解(如H2O2、NH4HCO3)、氧化(如Na2SO3)或促進水解(如AlCl3)等，影響產(chǎn)品的生成。(6)從濾液中提取一般晶體(溶解度隨溫度升高而增大)的方法：蒸發(fā)濃縮(至少有晶膜出現(xiàn))、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌(冰水洗、熱水洗、乙醇洗等)、干燥。(7)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：蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾(如果溫度下降，雜質(zhì)也會以晶體的形式析出來)、洗滌、干燥。(8)控制某反應的pH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、堿等，以避免引入新的雜質(zhì)；沉淀時pH范圍的確定：范圍過小導致某離子沉淀不完全，范圍過大導致主要離子開始沉淀。(9)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)。(10)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。(11)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2～3次。(12)檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法：取少量最后一次的洗滌液于試管中，向其中滴入某試劑，若未出現(xiàn)特征反應現(xiàn)象，則沉淀洗滌干凈。(13)洗滌沉淀的目的：除掉附著在沉淀表面的可溶性雜質(zhì)。(14)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。(15)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。(16)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)AlCl3溶液時為獲得AlCl3需在HCl氣流中進行。(17)事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的氧化性氣體(如氧氣)，防止某物質(zhì)被氧化。高頻考點1以礦石為原料的制備物質(zhì)的工藝流程題【高考實例】例1．（2022年全國高考甲卷）硫酸鋅（ZnSO4）是制備各種含鋅材料的原料，在防腐、電鍍、醫(yī)學上有諸多應用。硫酸鋅可由菱鋅礦制備，菱鋅礦的主要成分為ZnCO3，雜質(zhì)為SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制備流程如圖：本題中所涉及離子的氫氧化物溶度積常數(shù)如下表：離子Fe3+Zn2+Cu2+Fe2+Mg2+Ksp4.0×10﹣386.7×10﹣172.2×10﹣208.0×10﹣161.8×10﹣11回答下列問題：（1）菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學方程式為。（2）為了提高鋅的浸取效果，可采取的措施有、。（3）加入物質(zhì)X調(diào)溶液pH＝5，最適宜使用的X是（填標號）。A.NH3?H2OB.Ca（OH）2C.NaOH濾渣①的主要成分是、、。（4）向80～90℃的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液充分反應后過濾，濾渣②中有MnO2，該步反應的離子方程式為+。（5）濾液②中加入鋅粉的目的是。（6）濾渣④與濃H2SO4反應可以釋放HF并循環(huán)利用，同時得到的副產(chǎn)物是、?！究键c演練】1.（2022年河北高考試題）以焙燒黃鐵礦(雜質(zhì)為石英等)產(chǎn)生的紅渣為原料制備銨鐵藍顏料。工藝流程如下：回答下列問題：（1）紅渣的主要成分為_______(填化學式)，濾渣①的主要成分為_______(填化學式)。（2）黃鐵礦研細的目的是_______。（3）還原工序中，不生成S單質(zhì)的反應的化學方程式為_______。（4）工序①的名稱為_______，所得母液循環(huán)使用。（5）沉鐵工序產(chǎn)生的白色沉淀中的化合價為_______，氧化工序發(fā)生反應的離子方程式為_______。（6）若用還原工序得到的濾液制備和，所加試劑為_______和_______(填化學式，不引入雜質(zhì))。高頻考點2以工業(yè)廢料為原料的物質(zhì)分離提純的工藝流程題【高考實例】例2．（2022年全國統(tǒng)一高考化學試卷（乙卷））廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb，還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等。為了保護環(huán)境、充分利用鉛資源，通過如圖流程實現(xiàn)鉛的回收。一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如下表：難溶電解質(zhì)PbSO4PbCO3BaSO4BaCO3Ksp2.5×10﹣87.4×10﹣141.1×10﹣102.6×10﹣9一定條件下，一些金屬氫氧化物沉淀時的pH如下表：金屬氫氧化物Fe（OH）3Fe（OH）2Al（OH）3Pb（OH）2開始沉淀的pH2.36.83.57.2完全沉淀的pH3.28.34.69.1回答下列問題：（1）在“脫硫”中PbSO4轉(zhuǎn)化反應的離子方程式為，用沉淀溶解平衡原理解釋選擇Na2CO3的原因。（2）在“脫硫”中，加入Na2CO3不能使鉛膏中BaSO4完全轉(zhuǎn)化，原因是。（3）在“酸浸”中，除加入醋酸（HAc），還要加入H2O2。（?。┠鼙籋2O2氧化的離子是；（ⅱ）H2O2促進了金屬Pb在醋酸中轉(zhuǎn)化為Pb（Ac）2，其化學方程式為；（ⅲ）H2O2也能使PbO2轉(zhuǎn)化為Pb（Ac）2，H2O2的作用是。（4）“酸浸”后溶液的pH約為4.9，濾渣的主要成分是。（5）“沉鉛”的濾液中，金屬離子有