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1、學案29無機工藝流程題的解答技巧一、題目特點無機工藝流程題已逐漸成為高考試卷的主角，尤其是2020年的高考中，全國14套理綜(化學)試卷，純粹的無機工藝流程題有6道(其中江蘇卷18題、20題都是無機工藝流程題)，實驗室模擬的有3道。該類型題目的特點是：1.試題源于生產實際，以解決課堂互動探究化學實際問題為思路進行設問，充分體現了理論與實踐相結合的觀點。2.試題內容豐富，涉及基礎知識較為全面，較好地考查學生對“雙基”的掌握情況。3.題目難度為中等以上，分值較大，區(qū)分度強。二、題目類型從化工工藝分，可分為基礎化工工藝題和精細化工工藝題；從生產過程中的主要工序分，可分為除雜提純工藝流程題(如海水提純

2、)、原材料化學轉化工藝流程題、電解工藝流程題、資源(能源)綜合利用工藝流程題；按資源的不同，分為空氣資源生產的工藝流程題(如合成氨)、利用水資源生產的工藝流程題(如海水提溴、鎂、氯堿工業(yè)等)、利用礦產資源生產的工藝流程題(如工業(yè)制H2SO4、煉鐵、煉鋼等)、化石燃料生產的工藝流程題等。三、知識貯備1熟練掌握中學化學中重要的化工生產原理(列舉如下)化學工業(yè)化學工業(yè)2熟練掌握分離、提純的實驗技能，如溶解、過濾、蒸餾、結晶、重結晶等。3熟練掌握化學計算的方法技巧，如守恒法、關系式法、差量法等。四、解題思路無機工藝流程題考慮的問題主要有以下幾方面：一是選擇將原料轉化為產品的生產原理；二是除雜并分離提純

3、產品；三是提高產量和產率；四是減少污染，注意環(huán)保，發(fā)展“綠色化學”；五是考慮原料的來源豐富和經濟成本；六是生產設備簡單，生產工藝簡便等。命題者圍繞以上幾方面設問，我們的解題思路是：(1)從生產目的(標)出發(fā)，讀懂框圖(流程)。解答時要看框內，看框外，里外結合；邊分析，邊思考，易處著手；先局部，后全盤，逐步深入。(2)分析流程中的每一步驟，從幾個方面了解流程：A.反應物是什么，B.發(fā)生了什么反應，C.該反應造成了什么后果，對制造產品有什么作用。抓住一個關鍵點：一切反應或操作都是為了獲得產品。(3)從問題中獲取信息，幫助解題，了解流程后著手答題。對反應條件的分析可從以下幾個方面著手：對反應速率有何

4、影響、對平衡轉化率有何影響、對綜合生產效益有何影響(如可以從原料成本，原料來源是否廣泛、是否可再生，能源成本，對設備的要求，環(huán)境保護等方面考慮)。五、典例導悟典例導悟1利用化學原理對工廠排放的廢水、廢渣等進行有效檢測與合理處理。(一)染料工業(yè)排放的廢水中含有大量有毒的NO，可以在堿性條件下加入鋁粉除去(加熱處理后的廢水會產生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體)。除去NO的離子方程式為_。(二)某工廠對制革工業(yè)污泥中Cr元素的回收與再利用工藝如下(硫酸浸取液中金屬離子主要是Cr3，其次是Fe3、Fe2、Al3、Ca2、Mg2)：常溫下部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：陽離子Fe3Fe

5、2Mg2Al3Cu2Cr3開始沉淀時的pH1.97.04.7沉淀完全時的pH3.29.011.186.79(9溶解)(1)酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施是_(至少寫一條)。(2)調pH8是為了除去_(填Fe3、Al3、Ca2、Mg2)。(3)鈉離子交換樹脂的原理為MnnNaRMRnnNa，被交換的雜質離子是_(填Fe3、Al3、Ca2、Mg2)。(4)試配平氧化還原反應方程式：Na2Cr2O7SO2H2O=Cr(OH)(H2O)5SO4Na2SO4；每生成1 mol Cr(OH)(H2O)5SO4消耗SO2的物質的量為_。(三)印刷電路銅板腐蝕劑常用FeCl3。腐蝕銅板后的混合溶液中，若C

6、u2、Fe3和Fe2的濃度均為0.10 molL1，請參照上表給出的數據和提供的藥品，簡述除去CuCl2溶液中Fe3 和Fe2的實驗步驟：_；_；過濾。(提供的藥品：Cl2、濃H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu)。典例導悟2(2020江蘇，20)以水氯鎂石(主要成分為MgCl26H2O)為原料生產堿式碳酸鎂的主要流程如下： (1)預氨化過程中有Mg(OH)2沉淀生成，已知常溫下Mg(OH)2的Ksp1.81011 mol3L3，若溶液中c(OH)3.0106molL1，則溶液中c(Mg2)_。(2)上述流程中的濾液濃縮結晶，所得主要固體物質的化學式為_。(3)高溫煅燒堿式碳酸鎂得到MgO。

7、取堿式碳酸鎂4.66 g，高溫煅燒至恒重，得到固體2.00 g和標準狀況下CO2 0.896 L，通過計算確定堿式碳酸鎂的化學式。(4)若熱水解不完全，所得堿式碳酸鎂中將混有MgCO3，則產品中鎂的質量分數_(填“升高”、“降低”或“不變”)。典例導悟3(2020福建理綜，24)硫酸鋅可作為食品鋅強化劑的原料。工業(yè)上常用菱鋅礦生產硫酸鋅，菱鋅礦的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等，生產工藝流程示意如下：(1)將菱鋅礦研磨成粉的目的是_。(2)完成“氧化除鐵”步驟中反應的離子方程式：Fe(OH)2_=Fe(OH)3Cl(3)針鐵礦(Coethite)是以德國

8、詩人歌德(Coethe)名字命名的，組成元素是Fe、O和H，化學式量為89，化學式是_。(4)根據下表數據，調節(jié)“濾液2”的pH時，理論上可選用的最大區(qū)間為_。Mg(OH)2Zn(OH)2MgCO3CaCO3開始沉淀的pH10.46.4沉淀完全的pH12.48.0開始溶解的pH10.5Ksp5.61012 mol3L36.8106 mol2L22.8109 mol2L2(5)工業(yè)上從“濾液3”制取MgO過程中，合適的反應物是_(選填序號)。a大理石粉b石灰粉c純堿溶液d燒堿溶液(6)“濾液4”之后的操作依次為_、_、過濾、洗滌、干燥。(7)分析圖中數據，菱鋅礦粉中ZnCO3的質量分數不低于_。

9、典例導悟4(2020四川理綜，29)四川攀枝花蘊藏豐富的釩、鈦、鐵資源。用鈦鐵礦渣(主要成分為TiO2、FeO、Fe2O3、Ti的最高化合價為4)作原料，生產白色顏料二氧化鈦的主要步驟如下：請回答下列問題：(1)硫酸與二氧化鈦反應的化學方程式是_。(2)向濾液中加入鐵粉，發(fā)生反應的離子方程式為_、_。(3)在實際生產過程中，向沸水中加入濾液，使混合液pH達0.5，鈦鹽開始水解。水解過程中不斷通入高溫水蒸氣，維持溶液沸騰一段時間，鈦鹽充分水解析出水合二氧化鈦沉淀。請用所學化學平衡原理分析通入高溫水蒸氣的作用：_。過濾分離出水合二氧化鈦沉淀后，將濾液返回的主要目的是充分利用濾液中的鈦鹽、_、_、_

10、(填化學式)，減少廢物排放。(4)A可用于生產紅色顏料(Fe2O3)，其方法是：556a kg A(摩爾質量為278 gmol1)溶于水中，加入適量氫氧化鈉溶液恰好完全反應，鼓入足量空氣攪拌，產生紅褐色膠體；再向紅褐色膠體中加入3 336b kg A和112c kg鐵粉，鼓入足量空氣攪拌，反應完成后，有大量Fe2O3附著在膠體粒子上以沉淀形式析出；過濾后，沉淀經高溫灼燒得紅色顏料。若所得濾液中溶質只有硫酸鈉和硫酸鐵，則理論上可生產紅色顏料_ kg。典例導悟5(2020上海，27)工業(yè)生產純堿的工藝流程示意圖如下： AB NH3CO2 E C D完成下列填空：(1)粗鹽水加入沉淀劑A、B除雜質(

11、沉淀劑A來源于石灰窯廠)，寫出A、B的化學式：A_，B_。(2)實驗室提純粗鹽的實驗操作依次為：取樣、_、沉淀、_、_、泠卻結晶、_、烘干。(3)工業(yè)生產純堿工藝流程中，碳酸化時產生的現象是_。碳酸化時沒有析出碳酸鈉晶體。其原因是_。(4)碳酸化后過濾，濾液D最主要的成分是_(填寫化學式)，檢驗這一成分的陰離子的具體方法是：_。(5)氯堿法流程中氨是循環(huán)使用的，為此，濾液D加入石灰水產生氨。加石灰水后所發(fā)生的反應的離子方程式為_。濾液D加石灰水前先要加熱，原因是_。(6)產品純堿中含有碳酸氫鈉。如果用加熱分解的方法測定純堿中碳酸氫鈉的質量分數，純堿中碳酸氫鈉的質量分數可表示為_。1鋁用途廣泛，

12、用鋁土礦(主要成分為Al2O3nH2O、少量SiO2和Fe2O3)制取Al有如下途徑：(1)濾液A可用于凈水，其凈水原理用離子方程式表示為_。(2)灼燒時盛放藥品的儀器名稱是_。(3)步驟V中發(fā)生反應的化學方程式是_。(4)步驟中生成固體C的離子反應方程式為_；_濾液C中c(Na)_(用電荷守恒式表達)。(5)取濾液B 100 mL，加入1 molL1鹽酸200 mL，沉淀量達到最大且質量為11.7 g。則濾液B中c(AlO)_，c(Na)_2 molL1(填“”、“”或“”)。2亞氯酸鈉(NaClO2)是一種重要的含氯消毒劑，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺菌。以下是過氧化氫法生產亞

13、氯酸鈉的工藝流程圖：已知：NaClO2的溶解度隨溫度升高而增大，適當條件下可結晶析出NaClO23H2O；純ClO2易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下較安全；HClO2可看成是強酸。(1)160 gL1 NaOH溶液的物質的量濃度為_，若要計算該溶液溶質的質量分數，還需要的一個條件是_。(2)在發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是_(填序號)。A將SO2氧化成SO3，增強酸性B稀釋ClO2以防止爆炸C將NaClO3氧化成ClO2(3)吸收塔內的反應的化學方程式為_，吸收塔的溫度不能超過20，其目的是防止H2O2分解，寫出H2O2分解的化學方程式：_。(4)在堿性溶液中NaClO2比較穩(wěn)定

14、，所以吸收塔中應維持NaOH稍過量，判斷NaOH是否過量的簡單的實驗方法是_。(5)吸收塔中為防止NaClO2被還原成NaCl，所用還原劑的還原性應適中。除H2O2外，還可以選擇的還原劑是_(填序號)。ANa2O2 BNa2S CFeCl2 DPbO(懸濁液)(6)從濾液中得到NaClO23H2O粗晶體的實驗操作依次是_(填序號)。A蒸餾 B蒸發(fā) C灼燒 D過濾 E冷卻結晶要得到更純的NaClO23H2O晶體必須進行的操作是_(填操作名稱)。3海水是寶貴的資源寶庫，目前氯堿工業(yè)、海水提鎂、海水提溴為人類提供了大量工業(yè)原料。下圖是海水綜合利用的部分流程圖，據圖回答問題：(1)由海水曬制的粗鹽中含

15、有Ca2、Mg2、SO等離子，為除去這些離子，所加試劑及其先后順序為(寫化學式)_ _。(2)目前較先進的電解制堿法是離子交換膜電解法，即用陽離子交換膜把電解槽隔成陰極室和陽極室，其作用是_，電解飽和食鹽水的化學反應方程式為_。制取MgCl2的過程中涉及反應：MgCl26H2OMgCl26H2O，該反應要在HCl氣氛中進行，原因是_。(3)苦鹵中通入Cl2已經置換出Br2，為什么吹出后用SO2吸收轉化為Br再用Cl2置換_，由此判斷Cl2、Br2、SO2的氧化性由強到弱的順序為_。(4)也有工藝是在吹出Br2后用碳酸鈉溶液吸收，形成溴化鈉和溴酸鈉，同時有CO2放出。該反應的離子方程式是_；最后

16、再用H2SO4處理得到Br2，該反應的離子方程式是_。一、金屬的冶煉二、海洋資源的開發(fā)利用三、煤、石油、天然氣的綜合利用煤石油四、環(huán)境保護、綠色化學與可持續(xù)發(fā)展環(huán)境問題酸雨、光化學煙霧、臭氧空洞、溫室效應、白色污染、赤潮等答案【專題探究區(qū)】典例導悟1(一)2AlOHNO2H2O=2AlONH3H2O(二)(1)升高溫度、攪拌、過濾后再向濾渣中加入硫酸(多次浸取)、適當延長浸取時間(只要答出任意一點即可，其他合理答案也可)(2)Fe3、Al3(3)Mg2、Ca2(4)1311211.5 mol(三)通入足量氯氣將Fe2氧化成Fe3加入CuO調節(jié)溶液的pH至3.24.72(1)2.0 molL1(

17、2)NH4Cl(3)n(CO2)4.00102 moln(MgO)5.00102 moln(H2O)5.00102 moln(MgO)n(CO2)n(H2O)5.001024.001025.00102545，則堿式碳酸鎂的化學式為Mg(OH)24MgCO34H2O。(4)升高解析(1)常溫下Mg(OH)2的Kspc(Mg2)c2(OH)c(Mg2)(3.0106)21.81011 mol3L3，求得c(Mg2)2.0 molL1。(2)主要流程中加NH3、NH4HCO3進行沉淀鎂得到主要物質為MgCO3和NH4Cl，濾液的主要成分為NH4Cl。(3)設該堿式碳酸鎂的化學式為Mgx(OH)y(C

18、O3)z，高溫煅燒后產物為MgO、CO2和H2O，其物質的量之比為n(MgO)n(CO2)n(H2O)xzy，由題中數據知生成氣體CO2的物質的量n(CO2)4.00102 mol，得到的固體為MgO，其物質的量n(MgO)5.00102 mol，n(H2O)5.00102 mol，n(MgO)n(CO2)n(H2O)xzy5.001024.001025.00102545，所以求得該堿式碳酸鎂的化學式為Mg5(OH)10(CO3)4，但該化學式化合價代數和不為0，推測可能含結晶水，故化學式應為Mg5(OH)2(CO3)44H2O，也可寫為Mg(OH)24MgCO34H2O。(4)將堿式碳酸鎂的

19、化學式分為兩部分，分別是4MgCO3和Mg(OH)24H2O。MgCO3中鎂的質量分數為24/84100%28.6%，Mg(OH)24H2O中鎂的質量分數為24/(24172184)100%18.5%，MgCO3增多，鎂的質量分數升高。3(1)增大反應物接觸面積或增大反應速率或使反應更充分(2)Fe(OH)2ClOH2O=Fe(OH)3Cl(3)FeO(OH)(或其他合理答案)(4)8.0pH10.4(或其他合理答案)(5)b(或b和d或d)(6)蒸發(fā)濃縮冷卻結晶(或其他合理答案)(7)125m2/81m1(或其他合理答案)解析(1)固體顆粒越小，反應時接觸面積越大，反應速率越大；同時反應更充

20、分。(2)因漂白粉中含有強氧化性的Ca(ClO)2，可將Fe(OH)2氧化為Fe(OH)3，同時ClO被還原為Cl，分析化合價的變化：F (OH)2F (OH)3化合價升12ClC 化合價降21配平Fe(OH)2、Fe(OH)3、ClO、Cl前的化學計量數后，可根據原子個數守恒，確定反應物H2O及其化學計量數。(3)設針鐵礦的化學式為FexOyHz，則有56x16yz89。x只能為1，若y1，則z17，化學式FeOH17，由化合價規(guī)則可排除；若y2，則z1，化學式為FeO2H，或寫為FeO(OH)，符合題意。(4)由流程圖可知，濾液2中主要含有ZnCl2、MgCl2、CaCl2等物質，調節(jié)pH

21、時，只能考慮將Zn2轉化為Zn(OH)2，而Mg2必須留在溶液中，因此由表中數據可確定pH的理論范圍為8.0pH10.4。(5)濾液3中的主要成分為MgCl2和CaCl2，大理石粉不能參加反應，而純堿溶液可將Ca2轉化為CaCO3，只有石灰乳或燒堿溶液可將Mg2轉化為Mg(OH)2，而Ca2仍留在溶液中。(6)由ZnSO4溶液制備ZnSO47H2O，首先應將溶液加熱蒸發(fā)濃縮，然后冷卻析出晶體。(7)由流程圖可知沉淀2中ZnO全部來自菱鋅礦，由鋅元素守恒可得n(ZnCO3)n(ZnO)，則m(ZnCO3)125 gmol1125m2/81 kg，菱鋅礦中ZnCO3的質量分數為125m2/81m1

22、。4(1)TiO22H2SO4=Ti(SO4)22H2O或TiO2H2SO4=TiOSO4H2O(2)2Fe3Fe=3Fe2Fe2H=H2Fe2(3)加水促進鈦鹽水解，加熱促進鈦鹽水解，降低H濃度促進鈦鹽水解H2OFeSO4H2SO4(4)160a320b160c解析(1)TiO2是Ti的最高價氧化物，與硫酸反應生成鹽和水，反應的化學方程式為TiO22H2SO4=Ti(SO4)22H2O或TiO2與少量硫酸反應TiO2H2SO4=TiOSO4H2O。(2)從框圖信息知加硫酸后，TiO2、FeO、Fe2O3都與H2SO4反應，生成Fe3和Fe2等離子，再加入鐵粉時，鐵粉與Fe3和過量H2SO4反應：2Fe3Fe=3Fe2，Fe2H=H2Fe2。(3)從框圖信息可知加入足量鐵粉過濾，FeSO47H2O晶體析出，濾液中主要以鈦鹽為主。鈦鹽開始水解是在沸水中，且水解過程要維持沸騰，由于鹽的水解與鹽本身性質、外界溫度、濃度等因素有關，溫度升高，水解程度增大，濃度越小水解程度越大，外加酸堿對鹽的水解也有影響，因為鈦鹽是以硫酸鹽形式存在，屬強酸弱堿鹽水解顯酸性，降低H的濃度有利于鈦鹽水解。過濾后剩余物質是沒有水解的鈦鹽、H2O、FeSO4、H2SO4等物質。(4)A是FeSO47H2O。由556a kgA鼓入空氣生成Fe(OH)3反應中與NaOH之間的關系是：FeSO