1、熱點突破6 無機化工流程解題策略化學工藝流程題是將化工生產中的生產流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產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)生產為基礎，與化工生產成本、產品提純、環(huán)境保護等相融合，考查物質的制備、檢驗、分離或提純等基本實驗原理在化工生產中的實際應用，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常考題型。授課提示：對應學生用書第55頁角度一以混合物的分離、提純?yōu)槟康牡墓に嚵鞒填}這類題目其實就是混合物的除雜、分離、提純。當遇到這一類題時，一定要在題目中找出要得到的主要物質是什么，混有的雜質有哪

2、些，主要物質和雜質的性質差別是什么？認真分析當加入某一試劑后，能與什么物質發(fā)生反應，生成了什么產物，要用什么樣的方法才能將雜質除去，要相信題中的每一種試劑、每一步操作都是為了得到更多和更純的產品，經過這樣的思考后將工藝流程轉化為物質轉化流程，更能明白每一步所加試劑或操作的目的。題組訓練1(2016江蘇高考卷)實驗室以一種工業(yè)廢渣(主要成分為MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物)為原料制備MgCO33H2O。實驗過程如下：(1)酸溶過程中主要反應的熱化學方程式為：MgCO3(s)2H(aq)=Mg2(aq)CO2(g)H2O(l)H50.4 kJmol1Mg2SiO4(s)4H(a

3、q)=2Mg2(aq)H2SiO3(s)H2O(l)H225.4 kJmol1酸溶需加熱的目的是_；所加H2SO4不宜過量太多的原因是_。(2)加入H2O2氧化時發(fā)生反應的離子方程式為_。(3)用如圖所示的實驗裝置進行萃取分液，以除去溶液中的Fe3。實驗裝置圖中儀器A的名稱為_。為使Fe3盡可能多地從水相轉移至有機相，采取的操作：向裝有水溶液的儀器A中加入一定量的有機萃取劑，_、靜置、分液，并重復多次。(4)請補充完整由萃取后得到的水溶液制備MgCO33H2O的實驗方案：邊攪拌邊向溶液中滴加氨水，_，過濾、用水洗滌固體23次，在50 下干燥，得到MgCO33H2O。已知該溶液中pH8.5時Mg

4、(OH)2開始沉淀；pH5.0時Al(OH)3沉淀完全。解析：(1)升溫可加快化學反應速率，故加熱的目的是加快反應速率，使廢渣中的主要成分充分溶解。若所加H2SO4過量太多，則萃取分液后的水相中含有較多的H2SO4，后續(xù)操作中會增加氨水的用量，造成浪費。(2)酸溶時，少量Fe、Al的氧化物會轉化為Fe2(或Fe3)、Al3，加入H2O2可將Fe2氧化為Fe3，反應的離子方程式為2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。(3)由儀器的特征可知，A為分液漏斗。為使Fe3盡可能多地從水相轉移到有機相，每次向分液漏斗中加入一定量的有機萃取劑后，需充分振蕩液體。(4)由廢渣的主要成分及分析制備流程可知，萃

5、取分液后的水相中主要含有Mg2、Al3、SO，為制備MgCO33H2O，要將Al3轉化為Al(OH)3沉淀，而Mg2不能轉化為Mg(OH)2沉淀，需向水溶液中滴加氨水，至5.0pH8.5，使Al3全部轉化為Al(OH)3沉淀，過濾，邊攪拌邊向濾液中滴加Na2CO3溶液至有大量沉淀生成，靜置，向上層清液中繼續(xù)滴加Na2CO3溶液，若無沉淀出現(xiàn)，說明Mg2全部轉化為MgCO33H2O，然后進行過濾、洗滌、干燥等操作。答案：(1)加快酸溶速率避免制備MgCO3時消耗過多的堿(2)2Fe2H2O22H=2Fe32H2O(3)分液漏斗充分振蕩(4)至5.0pH8.5，過濾，邊攪拌邊向濾液中滴加Na2CO

6、3溶液至有大量沉淀生成，靜置，向上層清液中滴加Na2CO3溶液，若無沉淀生成備考提醒解答工藝流程題的兩方法1首尾分析法：對線型流程工藝(從原料到產品為一條龍的生產工序)試題，首先對比分析流程圖中的第一種物質(原材料)與最后一種物質(產品)，從此分析中找出它們的關系，弄清原料轉化的基本原理和除雜、分離、提純的化工工藝，再結合題設問題，逐一解答。2分段分析法：對于用同樣的原料生產多種(兩種或兩種以上)產品(含副產品)的工藝流程題，用此法更容易找到解題的切入點。角度二以物質制備為目的的工藝流程題題組訓練2硫酸鋅是一種重要的工業(yè)原料，廣泛用于農業(yè)、化工、電鍍、水處理等行業(yè)。用煉鋅廠廢渣(含ZnO、Fe

7、O、CuO)回收生產一水硫酸鋅的工藝流程如圖所示： 已知：某溫度下，KspZn(OH)21.21017，KspFe(OH)28.01016，KspFe(OH)34.01038。(1)酸浸時，為提高浸出速率，可采取的措施是_(填兩種)。(2)氧化、中和時，需要用NaOH溶液調節(jié)pH為4.55.0，原因是_。(3)氧化、中和時用漂白粉作氧化劑，此時發(fā)生反應的化學方程式為_；實際操作中通入空氣的作用是_。(4)操作X的名稱為_。(5)第三次操作X后，得到成品的步驟為_，過濾，洗滌，加熱脫水。解析：(1)為提高浸出速率，可采取的方法有：適當增加硫酸的濃度、加熱、將廢渣粉碎等。(2)氧化、中和的目的是除

8、鐵，結合題給沉淀的Ksp可知，除鐵時鐵元素必須以三價鐵形式存在，以避免損失鋅。隨氧化液的pH升高，鐵去除率增大，但鋅的損失率也隨之上升，故pH不能太高也不能太低。(3)反應物有FeSO4、NaOH、Ca(ClO)2，生成物有沉淀Fe(OH)3，再分析知還有CaCl2和Na2SO4，根據(jù)化合價升降守恒和原子守恒可配平化學方程式。由題知氧化劑為漂白粉，但通入的空氣中有氧氣，也是一種氧化劑，故其作用是加快氧化速率。(4)從圖示看，操作X很明顯是將生成的沉淀或不溶的固體除去，故應為過濾。(5)產品為一水硫酸鋅，故從濾液中得到的物質也是結晶水合物，應采取蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶的方法。答案：(1)適當增加硫酸

9、的濃度、加熱、將廢渣粉碎(2)pH太低，鐵的去除率低，pH太高，鋅的損失率會增大(3)4FeSO48NaOHCa(ClO)22H2O=CaCl24Na2SO44Fe(OH)3加快氧化速率(4)過濾(5)蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶3實驗室利用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)制備聚鐵(堿式硫酸鐵的聚合物)和綠礬(FeSO47H2O)，主要工藝流程如下：(1)將過程產生的氣體通入下列溶液中，溶液會褪色的是_(填字母)。a品紅溶液b紫色石蕊溶液c酸性KMnO4溶液 d溴水(2)過程中，F(xiàn)eS、O2和H2SO4反應的化學方程式為_。(3)過程中需加入的物質是_。(4)過程中，蒸發(fā)結晶時

10、需使用的儀器除酒精燈、三腳架外，還需要_。(5)過程調節(jié)pH可選用下列試劑中的_(填字母)。a稀硫酸bCaCO3cNaOH溶液解析：(1)SO2具有漂白性，能使品紅褪色，SO2有還原性，能被酸性KMnO4溶液、溴水氧化，而使它們褪色。(3)溶液X為Fe2(SO4)3，需加入還原劑將Fe3還原為Fe2，又不帶入雜質離子，故需加入鐵粉。(5)過程中需將酸消耗而調高pH，而CaCO3跟硫酸反應會生成微溶于水的CaSO4，阻止反應的繼續(xù)進行。答案：(1)acd(2)4FeS3O26H2SO4=2Fe2(SO4)36H2O4S(3)鐵粉(4)蒸發(fā)皿、玻璃棒(5)c課時作業(yè)(授課提示：對應學生用書第263

11、頁)1工業(yè)上利用氨氧化獲得的高濃度NOx氣體(含NO、NO2)制備NaNO2、NaNO3，工藝流程如下：已知：Na2CO3NONO2=2NaNO2CO2(1)中和液所含溶質除NaNO2及少量Na2CO3外，還有_(填化學式)。(2)中和液進行蒸發(fā)操作時，應控制水的蒸發(fā)量，避免濃度過大，目的是_。蒸發(fā)產生的蒸氣中含有少量NaNO2等有毒物質，不能直接排放，將其冷凝后用于流程中的_(填操作名稱)最合理。(3)母液進行轉化時加入稀HNO3的目的是_。母液需回收利用，下列處理方法合理的是_。a轉入中和液b轉入結晶操作c轉入轉化液 d轉入結晶操作(4)若將NaNO2、NaNO3兩種產品的物質的量之比設為

12、21，則生產1.38噸NaNO2時，Na2CO3的理論用量為_噸(假定Na2CO3恰好完全反應)。解析：(1)NO2與Na2CO3反應有NaNO3生成。(2)中和液進行蒸發(fā)操作的目的是使NaNO2結晶析出，使NaNO3留在母液中，若水的蒸發(fā)量大，溶液濃度過大時，NaNO3有可能析出。蒸發(fā)產生的蒸氣中含有少量的NaNO2等有毒物質，不能直接排放，將其冷凝后用于流程中的溶堿最合理。(3)母液進行轉化時加入稀HNO3可將NaNO2氧化為NaNO3。母液中的溶質主要是NaNO3，將其轉入轉化液或轉入結晶操作以達到原料循環(huán)利用的目的，可以提高產率，所以合理處理的方法選c、d。(4)1.38噸NaNO2的

13、物質的量為1.38106 g69 g/mol2104 mol，則生成的NaNO3物質的量為1104 mol，根據(jù)Na原子守恒，則Na2CO3的理論用量1/2(21041104)mol106 g/mol1.59106 g1.59噸。答案：(1)NaNO3(2)防止NaNO3的析出溶堿(3)將NaNO2氧化為NaNO3cd(4)1.592以海綿銅(主要成分為銅和氧化銅)為原料采用硝酸銨氧化分解技術生產氯化亞銅的工藝流程如圖所示：請回答下列問題：(1)溶解時硫酸濃度一般控制在0.25 molL1。配制1 000 mL此硫酸，需要質量分數(shù)為98%、密度為1.84 gcm1的濃硫酸_ mL(小數(shù)點后保留

14、1位數(shù)字)。(2)溶解時需要控制溫度在6070 ，原因是_。(3)操作X的名稱是_。(4)還原、氯化過程的化學方程式是_。亞硫酸銨要適當過量，可能的原因是_(答出一條即可)。(5)隨著氯化銨用量的增加，CuCl沉淀率增大，但增大到一定程度后，沉淀率反而減小，可能的原因是_(用化學方程式表示)。解析：(1)濃硫酸的濃度c18.4(molL1)。由c(濃)V(濃)c(稀)V(稀)得：18.4 molL1V(濃)0.25 molL11 000 mL，故V(濃)13.6 mL。(2)由流程可以看出，溫度過低，銅的溶解速率慢；溫度過高，銨鹽會發(fā)生分解。(3)操作X是將不溶雜質除去，故為過濾。(4)本題的

15、目的是制取CuCl，故還原、氯化過程是將Cu2還原為CuCl。亞硫酸銨適當過量，溶液中的離子濃度較大，可以提高反應速率，同時亞硫酸銨具有還原性，可以防止空氣中的氧氣將CuCl中1價的Cu氧化。(5)氯化銨用量增加到一定程度后，CuCl沉淀率反而減小，說明CuCl可能與氯化銨發(fā)生了反應。答案：(1)13.6(2)溫度低，銅的溶解速率慢；溫度高，銨鹽會發(fā)生分解(3)過濾(4)2CuSO4(NH4)2SO32NH4ClH2O=2CuCl2(NH4)2SO4H2SO4可以提高反應速率，防止生成的CuCl被空氣氧化(答出一條即可)(5)CuClNH4Cl=NH4CuCl23七鋁十二鈣(12CaO7Al2

16、O3)是新型的超導材料和發(fā)光材料。用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和廢Al片制備七鋁十二鈣的工藝如下：(1)煅粉主要含MgO和_。用適量NH4NO3溶液浸取煅粉后，鎂化合物幾乎不溶。若濾液中c(Mg2)小于5106molL1，則溶液pH大于_Mg(OH)2的Ksp51012；該工藝中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是_。(2)濾液中的陰離子有_(忽略雜質成分的影響)；若濾液中僅通入CO2，會生成_，從而導致CaCO3產率降低。(3)用NaOH溶液可除去廢Al片表面的氧化膜，反應的離子方程式為_。(4)電解制備Al(OH)3時，電極分別為Al片和石墨，電解總反應方程式為_。

17、(5)一種可超快充電的新型鋁電池，充放電時AlCl和Al2Cl兩種離子在Al電極上相互轉化，其他離子不參與電極反應，放電時負極Al的電極反應式為_。解析：(1)碳酸鈣和碳酸鎂受熱均易分解，生成氧化鎂和氧化鈣，因此另一種物質為氧化鈣；根據(jù)溶度積常數(shù)可計算出氫氧根離子濃度為1103mol/L，因此氫離子濃度為11011mol/L，所以pH應大于11；如果用硫酸銨代替硝酸銨，鈣離子與硫酸根離子能形成硫酸鈣沉淀。(2)濾液中的陰離子包括加入硝酸銨引入的硝酸根離子，水電離生成的氫氧根離子。如果只通入二氧化碳，可能會生成碳酸氫鈣，從而導致碳酸鈣的產率降低。(3)氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式為Al2

18、O32OH=2AlOH2O。(4)陽極上為鋁失電子生成鋁離子，陰極上為氫離子得電子生成氫氣，其電解總反應方程式為2Al6H2O2Al(OH)33H2。(5)因為沒有其他離子放電，因此負極反應式為Al3e7AlCl=4Al2Cl。答案：(1)CaO11易生成硫酸鈣沉淀而導致碳酸鈣產率降低(2)NO、OHCa(HCO3)2(3)Al2O32OH=2AlOH2O(4)2Al6H2O2Al(OH)33H2(5)Al3e7AlCl=4Al2Cl章末排查練(三)授課提示：對應學生用書第56頁排查50個重要化學離子方程式1鈉及其重要化合物Na和H2O的反應_Na和CH3COOH的反應_Na2O2和H2O的反

19、應_NaH和水的反應_向NaOH溶液中通入過量CO2_將Na2CO3溶液與石灰乳混合_向Na2CO3溶液中通入過量CO2_將Na2CO3和Ca(HCO3)2混合_將含等物質的量NaHCO3溶液和NaOH溶液混合_將含等物質的量NaHCO3溶液與澄清石灰水混合_將NaHCO3溶液與少量澄清石灰水混合_向飽和Na2CO3溶液中通入過量CO2氣體_答案：2Na2H2O=2Na2OHH22Na2CH3COOH=2CH3COO2NaH22Na2O22H2O=4Na4OHO2NaHH2O=NaOHH2OHCO2=HCOCOCa(OH)2=CaCO32OHCOCO2H2O=2HCOCOCa2=CaCO3HC

20、OOH=COH2OHCOCa2OH=CaCO3H2O2HCOCa22OH=CaCO3CO2H2O2NaCOCO2H2O=2NaHCO32鋁及其重要化合物Al和NaOH溶液的反應_Al(OH)3和NaOH溶液的反應_Al(OH)3和鹽酸的反應_Al2O3和NaOH的反應_Al2O3和鹽酸的反應_NaAlO2和過量鹽酸的反應_向NaAlO2溶液中通入過量CO2氣體_將NaAlO2與NaHCO3混合_將NaAlO2與AlCl3溶液混合_向AlCl3溶液中加入過量NaOH溶液_向AlCl3溶液中加入過量氨水_將AlCl3溶液與NaHCO3溶液混合_答案：2Al2OH2H2O=2AlO3H2Al(OH)

21、3OH=AlO2H2OAl(OH)33H=Al33H2OAl2O32OH=2AlOH2OAl2O36H=2Al33H2OAlO4H=Al32H2OAlOCO22H2O=Al(OH)3HCOAlOHCOH2O=Al(OH)3CO3AlOAl36H2O=4Al(OH)3Al34OH=AlO2H2OAl33NH3H2O=Al(OH)33NHAl33HCO=Al(OH)33CO23鐵及其重要化合物Fe和過量稀HNO3的反應_Fe高溫下和水蒸氣的反應_Fe2O3和Al的反應_Fe2O3高溫下和CO的反應_FeCl3溶液和Cu的反應_FeCl3與KSCN的反應_向FeCl2溶液中加入等物質的量的Na2O2_向FeCl2溶液中加入NaClO_Fe(OH)2長時間置于空氣中_Fe3O4和稀鹽酸的反應_Fe3O4和稀HNO3的反應_Fe