高三二輪復習《專題二：工業流程題》化工生產、工藝流程問題及解題策略

是船，就要搏擊風浪；是槳，就要奮勇向前。以苦學、善學、樂學的精神，達到忘時、忘物、忘我的境界。博觀而約取,厚積而薄發。------蘇軾

2012.3.111基本特征234【2004–2011年高考廣東卷無機工業流程題統計與分析】

年份題號分值省均分難度區分度與工業流程非密切相關與工業流程密切相關總分042016100%00%167.060.440.600522650%650%128.110.680.670620228967%69%4433%31%12137.217.210.600.550.680.580721246660%60%60%4440%40%40%10105.383.520.540.350.530.630819234736%64%50%7464%36%50%11115.578.140.510.740.410.560922650%650%126.880.570.691032212.5%1487.5%168.020.500.721132956%744%166.50.41－表12004–2011年高考廣東卷無機工業流程題分類統計

45【2004–2011年高考廣東卷無機工業流程題統計與分析】

屬于中等偏難題，【統計分析】流程難讀懂圖-1無機工業流程題難度分布56圖-2與無機工業流程非密切及密切相關分值對比分布表22004–2011年高考廣東卷無機工業流程題考點分類統計【統計分析】6【2004–2011年高考廣東卷無機工業流程題統計與分析】

考點分布廣泛能力立意設問流程難看懂與工業流程非緊密相關的考查內容難點與工業流程緊密相關的考查內容難點分頭突破【統計分析】7一、試題特點1．考查的知識點

無機化工試題能全方位的考查學生高中階段的主要的知識點，涉及到氧化還原反應、離子或化學方程式的書寫、化學反應速率及平衡原理、電離理論、水解理論、溶解平衡原理、中和滴定、電化學、物質分離提純、綠色化學理念、物質的性質和用途、基本實驗操作等，考查學生對知識的靈活掌握、綜合應用及遷移能力，在此基礎上能用相關化學知識從綠色化學和經濟效益的視角分析化工生產中出現的各種問題。82．考查的方式

無機化工題取材于成熟的化工工藝，構思新穎、形式多樣，源于教材又高于教材、理論聯系實際、創新性極強又富有挑戰性，具有鮮活的生命力。它將化學知識與STSE問題緊密結合，有利于學生學會從化學的視角去觀察問題。STSE是科學(Science)，技術(Technology)，社會(Society)，環境(Environment)的英文縮寫。9A.呈現形式：

流程圖、表格、圖像B.設問方式：

措施、成分、物質、原因C.能力考查：

獲取信息的能力、分解問題的能力、表達能力D.知識落點：

基本理論、元素化合物、實驗

綜上所述，無機工業流程圖題能夠以真實的工業生產過程為背景，體現能力立意的命題指導思想，能夠綜合考查學生各方面的基礎知識及

將已有知識靈活應用在生產實際中解決問題的能力。所以近年來廣東高考該類型題持續出現。10某工廠生產硼砂過程中產生的固體廢料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中鎂的工藝流程如下：沉淀物Fe（OH）3Al(OH)3Mg(OH)2部分陽離子以氫氧化物形式完全深沉時溶液的pH由見上表，請回答下列問題：（1）“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有

（要求寫出兩條）。（2）濾渣I的主要成分有

。。。。。。Ⅰ預處理Ⅱ分離提純Ⅱ分離提純Ⅲ還原單線型【粵-2009-化-22】11【粵-2010-化-32】已知：Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氫氧化物形式完全沉淀時，溶液的PH分別為3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分別為34.2g、12.7g和1.3g．（1）步驟Ⅰ前，B-鋰輝石要粉碎成細顆粒的目的是_____________．（2）步驟Ⅰ中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO42-,另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+等雜質，需在攪拌下加入_____________(填“石灰石”、“氯化鈉”或“稀硫酸”)以調節溶液的PH到6.0~6.5，沉淀部分雜質離子，然后分離得到浸出液。（3）步驟Ⅱ中，將適量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的雜質金屬離子有______________．（4）步驟Ⅲ中，生成沉淀的離子方程式為________________．（5）從母液中可回收的主要物質是_____________．單線型12雙線型【粵-2011-化-32】（2）將Cl2連續通入坩堝中的粗鋁熔體，雜質隨氣泡上浮除去。氣泡的主要成分除Cl2外還含有

；固態雜質粘附于氣泡上，在熔體表面形成浮渣，浮渣中肯定存在_________；

（注：NaCl熔點為801℃；AlCl3在181℃升華）（4）鍍鋁電解池中，熔融鹽電鍍中鋁元素和氯元素主要以AlCl4―

和Al2Cl7―形式存在，鋁電極的主要電極反應式為：

13二.工業生產流程主線與核心

原料預處理除雜、凈化產品分離提純反應條件控制原料循環利用排放物的無害化處理14規律主線主產品分支副產品回頭為循環核心考點：1、物質的分離操作

2、除雜試劑的選擇

3、生產條件的控制151.把操作流程轉化為物質流程2.把操作的目的明確分類3.提煉有關操作的方法（1）預處理：

粉碎、研磨；酸溶（浸）、堿溶、灼燒、煅燒

目的：增大表面積，加快后續過程溶解或反應速率

高溫分解或氧化（2）分離提純化學方法：調節pH值（調高還是調低）蒸發、反應時的氣體氛圍（目的：抑制水解）物理方法：過濾（趁熱過濾）、蒸發結晶或冷卻結晶、重結晶、洗滌三.解題思路16a、問方程式書寫：（1）指定過程：防止漏寫（2）陌生方程式：

氧化還原、水解、復分解b、問加入試劑的目的：（除去什么雜質）c、問濾渣（溶液）的主要成分：

（注意完整，不要遺漏）d、問措施：（結合原理：速率和平衡、電化學）4.總結題目的設問規律：17無機化工流程試題常常在哪些地方設問？

1.反應速率與平衡理論的運用；2.氧化還原反應的判斷、方程式書寫；3.利用控制pH分離除雜；4.利用溶解度分離；5.常用的分離方法、實驗操作；6.流程中的物質轉化和循環；7.綠色化學評價；18四.熟悉工業流程常見的操作與名詞（1）原料的預處理①溶解②灼燒③煅燒通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等如從海帶中提取碘如煅燒高嶺土改變結構，使一些物質能溶解。并使一些雜質高溫下氧化、分解。④粉碎、研磨

增大表面積，加快后續過程溶解或反應速率19（2）控制反應條件的方法①控制溶液的酸堿性使其某些金屬離子形成氫氧化物沉淀pH值的控制。例如：已知下列物質開始沉淀和沉淀完全時的pH如下表所示若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，應該怎樣做？物質開始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)2

8.39.820調節pH所需的物質調節pH所需的物質一般應滿足兩點：①能與H＋反應，使溶液pH值增大；②不引入新雜質。例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質來調節溶液的pH值。21②蒸發、反應時的氣體氛圍③加熱的目的④降溫反應的目的⑤趁熱過濾⑥冰水洗滌⑦乙醇洗滌

加快反應速率或促進平衡向某個方向移動

防止某物質在高溫時會溶解或為使化學平衡向著題目要求的方向移動防止某物質降溫時會析出洗去晶體表面的雜質離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗避免水洗時晶體溶解而損失22(3)常見名詞浸出：浸出率：酸浸：水洗：水浸：

固體加水（酸）溶解得到離子固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少在酸溶液中反應使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去的溶解過程通常為除去水溶性雜質與水接觸反應或溶解23五、工業流程題的解題策略1、認真審題：分析題干信息，明確生產目的、產品性質、生產中的反應原理等；2、初步了解生產流程；3、根據題目所提出的問題，結合題干信息、工業生產流程圖等，整合、提取有關信息答題。能否準確整合、提取題目中的有關信息是解題的關鍵，也是能力的體現，需要刻苦訓練及不斷總結、反思。241.工業流程題的答題要點（1）答是所問：如：寫離子方程式還是化學方程式；寫物質的名稱還是化學式等；（a）除雜：除去…..中的…..雜質（3）注意答題的完整性及試劑的加入順序（避免株連效應）：（b）干燥：除去….氣體中的水蒸汽，防止..（2）準確、規范：回答問題的要準確全面，注意語言表達的規范性；要答到對產品生產的影響這一步！25（a）加試劑的目的或作用：答該反應造成了什么結果，該結果對制造產品有什么影響。(4)注意歸納答題的套路：（b）控制條件的目的或原因：答控制該條件的直接結果，防止…...（c）洗滌沉淀：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（d）從溶液中得到晶體：

蒸發濃縮-冷卻結晶-過濾-（洗滌）26（1）注意化學方程式的書寫：反應物、產物的分子式書寫要正確；化學方程式要配平，電極反應式和化學方程式一定要書寫正確；等號或可逆符號不能少；沉淀、氣體、固態、水溶液等符號要標明。（2）注意評價或比較實驗方案要全面：反應物種類多少、是否易得、是否對環境有污染；反應產物的種類多少，對目標產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。（3）注意描述語言的規范性和準確性：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；要看清題目要求，按要求答題。2.流程題的解答注意點27【解決化工流程的方法】看圖要有高度——明確整個流程及每一部分的目的。讀圖要有深度——仔細分析每步發生的反應及得到的產物。思考要有方向——在基礎理論框架下結合實際問題進行思考。答題要有模式和要點——注意提升表達能力。小結28總之，要做好無機化工題必須掌握物質的性質和相應的化學反應原理，“功夫在平時”。平時注意總結解題規律與技巧，就可以得到該得的分數。29解答一道無機化工流程試題的程序是什么？

此類試題的題干通常包括文字說明、工藝（實驗）流程以及供參考的數據（以表格、圖像等呈現）。①首先要通過閱讀文字說明，清楚試題背景是工業生產還是實驗室研究，準確抓住工藝（實驗）的目的是什么，還提供了哪些信息（原料成分？含量？產品成分？從用途能看出什么性質？）；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接下來可以先看看設問，使下一步的深入分析重點更明確；④然后再帶著質與量的意識具體分析各個化學過程（必要時才使用參考數據），組織語言回答設問。

30

一起lai感受曾考過的化工流程題……31【感受高考】（09江蘇）以氯化鉀和鈦白廠的副產品硫酸亞鐵為原料生產硫酸鉀、過二硫酸鈉和氧化鐵紅顏料，原料的綜合利用率較高。其主要流程如下：（1）反應I前需在溶液中加入

（填字母），以除去溶液中的Fe3+。

A.鋅粉B.鐵屑C.KI溶液D.H2B除雜的原則32氯化銅晶體（CuCl2·xH2O）是重要的化工原料，可用作反應的催化劑、消毒劑等。用孔雀石[主要含Cu2(OH)2CO3，還含少量Fe、Si的化合物]制備氯化銅晶體，方案如下：(要將溶液中Cu2+、Fe2+、Fe3+沉淀為氫氧化物，需溶液的PH分別為6.4、9.4、3.7。）若溶液A含有的金屬離子有Cu2+、Fe2+、Fe3+，則試劑①最好為

（填字母）。a．(NH4)2S

b．H2O2c．NaClOd．Cl2【練一練】bd33【感受高考】（09江蘇）以氯化鉀和鈦白廠的副產品硫酸亞鐵為原料生產硫酸鉀、過二硫酸鈉和氧化鐵紅顏料，原料的綜合利用率較高。其主要流程如下：（2）反應Ⅰ需控制反應溫度低于35℃，其目的是

。防止NH4HCO3分解（或減少Fe2＋的水解）

控制較低溫度常考慮物質的揮發、不穩定而分解、物質轉化等

34

Fe(NO3)3·9H2O易溶于水，微溶于硝酸，用作催化劑和媒染劑。工業上用細鐵屑與硝酸反應制備，主要流程如下：

【練一練】鐵屑與硝酸反應時溫度控制在40~50℃，不宜過高的原因是

。

硝酸易揮發、易分解，溫度高會加快硝酸的揮發和分解。

35

2006年世界鋰離子電池總產量超過25億只，鋰電池消耗量巨大，對不可再生的金屬資源的消耗是相當大的。因此鋰離子電池回收具有重要意義，其中需要重點回收的是正極材料，其主要成分為鈷酸鋰（LiCoO2）．導電乙炔黑（一種炭黑）．鋁箔以及有機粘接劑。某回收工藝流程如下：【練一練】 已知Li2CO3在水中的溶解度隨著溫度升高而減小，最后一步過濾時應_______。趁熱

36

多晶硅（硅單質的一種）被稱為“微電子大廈的基石”，制備中副產物以SiCl4為主，它對環境污染很大，能遇水強烈水解，放出大量的熱。研究人員利用SiCl4水解生成的鹽酸和鋇礦粉（主要成份為BaCO3，且含有鈣、鐵、鎂等離子）制備BaCl2·2H2O，工藝流程如下。已知常溫下Fe3+、Mg2+完全沉淀的pH分別是：3.4、12.4

控制溫度70℃的目的是

。

確保鈣離子完全除去（或溫度越高，Ca(OH)2溶解度越小）

【練一練】37【感受高考】（09江蘇）以氯化鉀和鈦白廠的副產品硫酸亞鐵為原料生產硫酸鉀、過二硫酸鈉和氧化鐵紅顏料，原料的綜合利用率較高。其主要流程如下：

(3)工業生產上常在反應Ⅲ的過程中加入一定量的醇類溶劑，其目的是

。降低K2SO4

的溶解度，有利于K2SO4

析出。

用某些有機試劑清洗常考慮降低物質溶解度、有利于析出，減少損耗，提高利用率等

38

Fe(NO3)3·9H2O易溶于水，微溶于硝酸，用作催化劑和媒染劑。工業上用細鐵屑與硝酸反應制備，主要流程如下：

制得的Fe(NO3)3·9H2O用20%HNO3洗滌的目的是

。

【練一練】

洗滌除去晶體表面附著的雜質，用20%HNO3洗滌可降低洗滌過程中晶體的損耗。

39綠礬（FeSO4·7H2O）是治療缺鐵性貧血藥品的重要成分。下面是以市售鐵屑（含少量錫、氧化鐵等雜質）為原料生產純凈綠礬的一種方法：

操作IV得到的綠礬晶體用少量冰水洗滌，其目的是：①除去晶體表面附著的硫酸等雜質；②

。

降低洗滌過程中FeSO4·7H2O的損耗【練一練】40

以硫酸工業的尾氣、氨水、石灰石、焦炭及碳酸氫銨和KCl為原料可以合成有重要應用價值的硫化鈣、硫酸鉀、亞硫酸氫銨等物質。合成路線如下：

反應Ⅴ反應液用40%乙二醇溶液，溫度控制在25℃，硫酸鉀的產率超過90%，其原因是

。

乙二醇是有機溶劑能減小K2SO4的溶解度，使硫酸鉀充分析出

【練一練】41【感受高考】（09江蘇）以氯化鉀和鈦白廠的副產品硫酸亞鐵為原料生產硫酸鉀、過二硫酸鈉和氧化鐵紅顏料，原料的綜合利用率較高。其主要流程如下：（4）反應Ⅳ常被用于電解生產(過二硫酸銨)。電解時均用惰性電極，陽極發生地電極反應可表示為

。

信息條件下方程式的書寫可以從以下幾方面考慮42

信息條件下方程式的書寫可以從以下幾方面考慮（1）借助流程尋找反應物、生成物（一般為氧化還原反應）（2）根據電子守恒確定氧化還原反應兩劑兩物四種物質前的計量數（3）根據電荷守恒找H+或OH-配平（4）最后根據質量守恒配平43【感受高考】（09江蘇）以氯化鉀和鈦白廠的副產品硫酸亞鐵為原料生產硫酸鉀、過二硫酸鈉和氧化鐵紅顏料，原料的綜合利用率較高。其主要流程如下：（4）反應Ⅳ常被用于電解生產(過二硫酸銨)。電解時均用惰性電極，陽極發生地電極反應可表示為

。

2SO42--2e-==S2O82-

44現有一種濕法冶煉技術，以黃銅礦為主要原料來生產銅、鐵紅顏料和可用于橡膠硫化的硫單質，原料的綜合利用率較高。其主要流程如下空氣反應ⅣNaCl溶液CuCl(s)S(s)鐵紅反應ⅢFeCO3過濾Na2CO3反應Ⅱ過濾FeCl3CuFeS2反應ⅠCu過濾Na[CuCl2]反應Ⅴ水溶液A

寫出反應Ⅰ中FeCl3與CuFeS2所發生反應的化學方程式：

；寫出反應Ⅳ中發生反應的離子方程式:

；

【練一練】CuFeS2+3FeCl3=CuCl↓+4FeCl2+2S↓

Cl-+CuCl=[CuCl2]-

45（10江蘇）鋇鹽行業生產中排出大量的鋇泥[主要含有BaCO3BaSiO3BaSO3Ba(FeO2)2等]。某主要生產BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工廠利用鋇泥制取Ba(NO3)2，其部分工藝流程如下：（1）酸溶后溶液中pH＝1，Ba(FeO2)2與HNO3的反應化學方程式為

。【感受高考】Ba(FeO2)2＋8HNO3

＝Ba(NO3)2＋2Fe(NO3)3＋4H2O

模仿AlO2-與酸的反應46（10江蘇）鋇鹽行業生產中排出大量的鋇泥[主要含有BaCO3BaSiO3BaSO3Ba(FeO2)2等]。某主要生產BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工廠利用鋇泥制取Ba(NO3)2，其部分工藝流程如下：（2）酸溶時通常控制反應溫度不超過70℃，且不使用濃硝酸，原因是

、

。【感受高考】防止反應速度過快

濃HNO3易揮發、易分解

47（10江蘇）鋇鹽行業生產中排出大量的鋇泥[主要含有BaCO3BaSiO3BaSO3Ba(FeO2)2等]。某主要生產BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工廠利用鋇泥制取Ba(NO3)2，其部分工藝流程如下：（3）該廠結合本廠實際，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）。【感受高考】BaCO3

Fe3＋

、H＋

48（10江蘇）鋇鹽行業生產中排出大量的鋇泥[主要含有BaCO3BaSiO3BaSO3Ba(FeO2)2等]。某主要生產BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工廠利用鋇泥制取Ba(NO3)2，其部分工藝流程如下：（4）上述流程中洗滌的目的是

。【感受高考】減少廢渣中可溶鋇鹽對環境的污染

49【典型例題和練習】5051增大固體與硫酸接觸面積，加快反應速率，提高浸出率。石灰石Fe2+Mg2+Ca2+2Li++CO32-=Li2CO3↓Na2SO4522、聚合氯化鋁是一種新型、高效絮凝劑和凈水劑，其單體是液態的堿式氯化鋁[Al2(OH)nCl6-n]。本實驗采用鋁鹽溶液水解絮凝法制備堿式氯化鋁。其制備原料為分布廣、價格廉的高嶺土，化學組成為：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0.5%～3.0%）以及少量雜質和水分。已知氧化鋁有多種不同的結構，化學性質也有差異，且一定條件下可相互轉化；高嶺土中的氧化鋁難溶于酸。制備堿式氯化鋁的實驗流程如下：已知：Fe3＋、Al3＋以氫氧化物形式完全沉淀時，溶液的pH分別為

3.2、5.2。53改變高嶺土中氧化鋁的結構，使其能溶于酸。根據流程圖回答下列問題：（1）“煅燒”的目的是__________________________。（2）“浸出”過程中發生反應的離子方程式為_______________________________。（3）“浸出”選用的酸為_______。配制質量分數15％的A酸需要200mL30％的A酸（密度約為1.15g/cm3）和____g蒸餾水，配制用到的儀器有燒杯、玻璃棒、____。（4）為提高鋁的浸出率，可采取的措施有

____________________________

（要求寫出三條）。（5）“調節溶液pH在4．2～4．5”的過程中，除添加必要的試劑，還需借助的實驗用品是___________；“蒸發濃縮”需保持溫度在90～100℃，控制溫度的實驗方法是_________________。（6）實驗中制備堿式氯化鋁反應的化學方程式為__________________________________Al2O3+6H+=Fe2O3+6H+=鹽酸量筒230加熱或提高反應溫度，將煅燒后的塊狀固體粉碎，適當增大鹽酸濃度，充分攪拌，延長反應時間

pH計水浴加熱

54cdCuO的作用是什么？加多少？多余如何除去？55冷卻結晶引流NH3·H2Ob注視凹頁面的最低處與刻度線

凹頁面的最低處與刻度線相平

酸式滴定終點如何確定？56酸式增大反應物的接觸面，加快反應速率ClO-+H2OFeO(OH)578.0≤pH<10.4b蒸發濃縮、冷卻結晶125m2/81m158適當提高反應溫度、增加浸出時間59Fe(OH)3Al(OH)3Na2SO4

反應物混合后，Na+和Cl-結合生成溶解度較小的NaCl，結晶析出，從而使反應進行。