化學(xué)工藝流程信息題專項(xiàng)試題一、解題策略與核心考點(diǎn)解析（一）工藝流程題的結(jié)構(gòu)與解題步驟化學(xué)工藝流程題通常由題頭、題干和題尾三部分構(gòu)成。題頭部分明確原料成分、目標(biāo)產(chǎn)物及物質(zhì)性質(zhì)；題干部分以流程圖形式呈現(xiàn)生產(chǎn)步驟；題尾部分則圍繞流程設(shè)計(jì)問(wèn)題鏈。解題需遵循"三階段分析法"：原料預(yù)處理階段研磨/粉碎：增大接觸面積，如鋁灰制備硫酸鋁晶體時(shí)，將鋁灰研磨可使酸浸效率提升30%以上。酸浸/堿浸：溶解金屬氧化物（如Fe?O?+6H?=2Fe3?+3H?O）或去除雜質(zhì)（如SiO?+2OH?=SiO?2?+H?O）。焙燒/煅燒：改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)（如碳酸鈣煅燒生成CaO和CO?）或氧化有機(jī)雜質(zhì)。分離提純階段pH調(diào)節(jié)除雜：需精準(zhǔn)控制溶液酸堿性。例如分離Fe3?與Cu2?時(shí)，根據(jù)Ksp數(shù)據(jù)，當(dāng)pH=3.2時(shí)Fe(OH)?完全沉淀，而Cu2?在pH=4.7時(shí)才開始沉淀，可通過(guò)加入CuO調(diào)節(jié)pH至3.2~4.7實(shí)現(xiàn)分離。溫度控制：低溫（如0~10℃）：防止H?O?分解、抑制Fe3?水解高溫（如80~100℃）：加快反應(yīng)速率（如氨鹽水碳酸化需加熱至30℃）結(jié)晶方法選擇：蒸發(fā)結(jié)晶（適用于NaCl等溶解度受溫度影響小的物質(zhì)）冷卻結(jié)晶（適用于KNO?等溶解度隨溫度變化大的物質(zhì)）產(chǎn)品獲取階段洗滌操作：水洗（去除可溶性雜質(zhì)）、乙醇洗（減少晶體溶解損耗并加速干燥）。洗滌沉淀時(shí)需"少量多次"，具體操作為：向漏斗中加蒸餾水至浸沒沉淀，待自然流下后重復(fù)2~3次。循環(huán)物質(zhì)判斷：流程圖中帶箭頭的回流物質(zhì)（如合成氨工藝中的N?、H?循環(huán)）或母液中可回收成分（如侯氏制堿法中的NH?Cl母液）。（二）高頻考點(diǎn)與答題規(guī)范化學(xué)用語(yǔ)書寫離子方程式需滿足"三守恒"（質(zhì)量、電荷、電子守恒），如酸性條件下MnO??氧化Fe2?的離子方程式為：MnO??+5Fe2?+8H?=Mn2?+5Fe3?+4H?O。電極反應(yīng)式書寫需注明介質(zhì)環(huán)境，如電解精煉銅時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)：Cu-2e?=Cu2?（若含雜質(zhì)Fe，則同時(shí)發(fā)生Fe-2e?=Fe2?）。實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范表述沉淀完全判斷：靜置，向上層清液中滴加沉淀劑（如檢驗(yàn)Fe3?是否沉淀完全，滴加KSCN溶液，若不變紅則沉淀完全）。洗滌干凈判斷：取最后一次洗滌液，檢測(cè)特征離子（如洗滌AgCl沉淀，需檢驗(yàn)Cl?：加硝酸酸化的AgNO?溶液，若無(wú)白色沉淀則洗凈）。計(jì)算類問(wèn)題產(chǎn)率計(jì)算：產(chǎn)率=（實(shí)際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量）×100%，需注意原料中雜質(zhì)對(duì)有效成分的影響。溶度積計(jì)算：如已知Ksp(Fe(OH)?)=4×10?3?，當(dāng)c(Fe3?)=1×10??mol/L時(shí)，c(OH?)=3√(4×10?3?/1×10??)=1.58×10?11mol/L，此時(shí)溶液pH≈3.2。二、典型例題深度解析例題1：從鋁灰中制備硫酸鋁晶體（Al?(SO?)?·18H?O）工藝流程：鋁灰（含Al?O?、SiO?、FeO·xFe?O?）→酸浸（過(guò)量稀H?SO?）→過(guò)濾→氧化（KMnO?溶液，pH≈3）→加熱→加入MnSO?→過(guò)濾→濃縮結(jié)晶→產(chǎn)品問(wèn)題鏈解析：（1）寫出H?SO?溶解Al?O?的離子方程式：Al?O?+6H?=2Al3?+3H?O（酸性氧化物與酸反應(yīng)生成鹽和水）（2）補(bǔ)充KMnO?氧化Fe2?的離子方程式：MnO??+□Fe2?+□H?=□Mn2?+□Fe3?+□H?O配平思路：Mn元素從+7→+2（得5e?），F(xiàn)e元素從+2→+3（失1e?），故MnO??與Fe2?計(jì)量數(shù)比為1:5；再根據(jù)電荷守恒配平H?（左側(cè)電荷總數(shù)=-1+5×2+n(H?)=+2+5×3，解得n(H?)=8），最后補(bǔ)水配平H、O原子。答案：MnO??+5Fe2?+8H?=Mn2?+5Fe3?+4H?O（3）解釋步驟Ⅱ調(diào)節(jié)pH≈3的目的：根據(jù)氫氧化物沉淀pH數(shù)據(jù)（Al(OH)?開始沉淀pH=3.4，F(xiàn)e(OH)?完全沉淀pH=3.2），控制pH≈3可使Fe3?完全沉淀為Fe(OH)?，而Al3?仍留在溶液中，實(shí)現(xiàn)鐵鋁分離。（4）步驟Ⅳ加入MnSO?的作用：MnO??與Mn2?在酸性條件下發(fā)生歸中反應(yīng)生成MnO?沉淀（2MnO??+3Mn2?+2H?O=5MnO?↓+4H?），從而去除過(guò)量的MnO??，避免引入雜質(zhì)。例題2：從煉鋅廢渣中提取鈷的工藝工藝流程：廢渣（含Zn、Pb、Cu、Fe、Co、Mn的+2價(jià)氧化物及單質(zhì)Zn、Cu）→酸浸（稀H?SO?）→過(guò)濾→沉銅（H?S）→沉錳（Na?S?O?）→調(diào)pH（NaOH，pH=4）→沉鈷（NaClO，pH=5.0~5.5）→Co(OH)?關(guān)鍵問(wèn)題分析：（1）酸浸時(shí)Pb元素的存在形式：PbO與H?SO?反應(yīng)生成PbSO?沉淀（PbO+H?SO?=PbSO?↓+H?O），故濾渣中含PbSO?。（2）沉銅反應(yīng)的離子方程式：Cu2?+H?S=CuS↓+2H?（利用CuS的極小Ksp（6.3×10?3?）實(shí)現(xiàn)Cu2?的深度去除）（3）沉錳步驟中生成1molMnO?時(shí)轉(zhuǎn)移電子數(shù)及H?生成量：反應(yīng)離子方程式為Mn2?+S?O?2?+2H?O=MnO?↓+2SO?2?+4H?，Mn元素從+2→+4（失2e?），故生成1molMnO?轉(zhuǎn)移2mol電子，同時(shí)生成4molH?。（4）沉鈷反應(yīng)的離子方程式：Co2?+ClO?+□OH?=□Co(OH)?↓+□Cl?配平依據(jù)：Co從+2→+3（失1e?），Cl從+1→-1（得2e?），故Co2?與ClO?計(jì)量數(shù)比為2:1；根據(jù)電荷守恒配OH?（左側(cè)電荷=2×2+(-1)+n(OH?)=-1，解得n(OH?)=4），結(jié)合H、O守恒得：2Co2?+ClO?+4OH?=2Co(OH)?↓+Cl?例題3：納米氧化鋅的制備工藝工藝流程：氧化鋅粗品（含F(xiàn)eO、Fe?O?、CuO）→酸浸（H?SO?）→凈化（H?O?、調(diào)pH）→沉淀（Na?CO?）→焙燒→納米ZnO拓展問(wèn)題：（1）酸浸時(shí)需控制溫度60℃的原因：溫度過(guò)低（<40℃）反應(yīng)速率太慢；溫度過(guò)高（>80℃）會(huì)導(dǎo)致H?SO?揮發(fā)加劇，且Zn2?水解程度增大（Zn2?+2H?O?Zn(OH)?+2H?）。（2）凈化階段加入H?O?的作用及反應(yīng)方程式：將Fe2?氧化為Fe3?（2Fe2?+H?O?+2H?=2Fe3?+2H?O），以便后續(xù)通過(guò)調(diào)pH一并除去Fe3?和Cu2?（Fe(OH)?完全沉淀pH=3.2，Cu(OH)?開始沉淀pH=5.2）。（3）沉淀階段生成堿式碳酸鋅的離子方程式：3Zn2?+3CO?2?+2H?O=ZnCO?·2Zn(OH)?↓+2CO?↑（碳酸根水解生成OH?，與Zn2?形成堿式鹽沉淀）（4）焙燒堿式碳酸鋅的化學(xué)方程式：ZnCO?·2Zn(OH)?=3ZnO+CO?↑+2H?O↑（注意標(biāo)注"高溫"條件及氣體符號(hào)）三、綜合應(yīng)用題（含解題思路）工業(yè)制備氯化釩（VCl?）的工藝流程原料：釩渣（主要含V?O?、FeO、Al?O?、SiO?）流程：釩渣→粉碎→焙燒（空氣）→酸浸（鹽酸）→過(guò)濾→氧化（NaClO?）→調(diào)pH→萃取（TBP）→反萃?。∟H?Cl）→煅燒（H?氣氛）→VCl?問(wèn)題設(shè)計(jì)：焙燒時(shí)V?O?轉(zhuǎn)化為可溶性釩酸鹽（VO??），寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________酸浸后濾渣的主要成分是__________，調(diào)pH=4.5的目的是__________萃取劑TBP對(duì)VO??的萃取率隨pH變化如圖所示，最適宜的pH范圍是__________（填字母）A.1.0~2.0B.2.5~3.5C.4.0~5.0反萃取時(shí)NH?Cl與VO??反應(yīng)生成NH?VO?沉淀，該反應(yīng)的離子方程式為__________煅燒NH?VO?時(shí)需通入H?，若改用空氣，產(chǎn)品中可能混有的雜質(zhì)是__________參考答案及解析：4V?O?+5O?=4V?O?（焙燒時(shí)低價(jià)釩被氧化為V?O?，V?O?與后續(xù)酸浸生成VO??）SiO?、Fe(OH)?；使Al3?完全沉淀為Al(OH)?（根據(jù)沉淀pH數(shù)據(jù)，Al3?完全沉淀pH=4.7，此時(shí)VO??不沉淀）B（pH=2.5~3.5時(shí)萃取率最高且Fe3?、Al3?已沉淀除去，避免雜質(zhì)離子干擾）NH??+VO??+2OH?=NH?VO?↓+H?O（反萃取體系為堿性，OH?參與反應(yīng)）V?O?（空氣中O?會(huì)將V3?氧化為V??，生成V?O?雜質(zhì)）四、易錯(cuò)點(diǎn)警示與應(yīng)試技巧忽視流程中的隱含反應(yīng)：如酸浸時(shí)若使用鹽酸，Cl?可能被MnO?氧化為Cl?（MnO?+4HCl(濃)=MnCl?+Cl?↑+2H?O），需在尾氣處理中考慮。沉淀劑選擇錯(cuò)誤：除雜時(shí)需避免引入新雜質(zhì)，如除去Cu2?應(yīng)選用CuO而非NaOH（后者引入Na?）。計(jì)算時(shí)忽略