高考无机化工流程复习策略与解题方法.doc

无机化工流程题复习策略与解题方法
一、解题方法
（一）、想考什么？
1、呈现形式：流程图、表格、图像
2、设问方式：措施、成分、物质、原因
3、能力考查：获取信息的能力、分解问题的能力、表达能力
4、知识落点：基本理论、元素化合物、实验
综上所述，无机工业流程图题能够以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题指导思想，能够综合考查学生各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。所以近年来广东高考该类型题持续出现。
（二）、无机化工流程试题常常在哪些地方设问？
a) 反应速率与平衡理论的运用；
b) 氧化还原反应的判断、方程式书写；
c) 利用控制pH分离除杂；
d) 利用溶解度分离；
e) 常用的分离方法、实验操作；
f) 流程中的物质转化和循环；
g) 绿色化学评价；
（三）、工业生产流程主线与核心
原料预处理
除杂、净化
产品分离提纯
原料循环利用
排放物的无害化处理
反应条件控制

规律: 主线主产品、分支副产品、回头为循环。
核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、 生产条件的控制
（四）、解答一道无机化工流程试题的程序是什么？
此类试题的题干通常包括文字说明、工艺（实验）流程以及供参考的数据（以表格、图像等呈现）。
①首先要通过阅读文字说明，清楚试题背景是工业生产还是实验室研究，准确抓住工艺（实验）的目的是什么，还提供了哪些信息（原料成分？含量？产品成分？从用途能看出什么性质？）；
②然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段；
③接下来可以先看看设问，使下一步的深入分析重点更明确；
④然后再带着质与量的意识具体分析各个化学过程（必要时才使用参考数据），组织语言回答设问
解题思路：明确整个流程及每一部分的目的 → 仔细分析每步发生的反应及得到的产物 → 结合基础理论与实际问题思考 → 注意答题有模式与要点
【例1】（09广东，22）
某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：

原料：矿石（固体）Ⅱ分离提纯
Ⅰ预处理
Ⅱ分离提纯
Ⅲ还原

预处理：研磨、酸溶解（表述：“浸出”）
除杂：控制溶液酸碱性使金属离子形成沉淀
核心化学反应是：控制条件，调节PH，使Mg2+全部沉淀
固体废料[MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3、Fe2O3等]
H2SO4
过滤
滤液：Mg2+、Al3+、Fe3+、Ca2+、SO42-、过量H+

滤渣：CaSO4、H2SiO3未反应完固体杂质

气体：
NaOH pH5.5
过滤
滤渣Ⅰ：Fe(OH)3Al(OH)3

滤液：Mg2+、Ca2+、SO42-、Na+

NaOH pH12.5
过滤
Mg(OH)2

滤液Ⅱ：Ca2+、SO42-、Na+

MgCl2

CO2

（五）、熟悉工业流程常见的操作与名词
（1）原料的预处理：
①溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等
②灼烧：如从海带中提取碘；如煅烧高岭土
③煅烧：如煅烧高岭土，改变结构，使一些物质能溶解。并使一些杂质高温下氧化、分解
（2）控制反应条件的方法
①控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀
pH值的控制。
例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH
如下表所示
物质
开始沉淀
沉淀完全
Fe(OH)3
2.7
3.7
Fe(OH)2
7.6
9.6
Mn(OH)2
8.3
9.8
若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应该怎样做？
注：调节pH所需的物质一般应满足两点：a 、能与H＋反应，使溶液pH值增大； b、不引入新杂质。
例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值。
②蒸发、反应时的气体氛围
③加热的目的: 加快反应速率或促进平衡向某个方向移动
④降温反应的目的:某物质在高温时会溶解（或分解）、为使化学平衡向着题目要求的方向移动
⑤趁热过滤: 防止某物质降温时会析出
⑥冰水洗涤 : 洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗
(3)常见名词
浸出：固体加水（酸）溶解得到离子
浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(更多转化)
酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程
水洗：通常为除去水溶性杂质
除去溶液中的铁离子
水浸：与水接触反应或溶解
Al2O3+6H+ == 2Al3+ + 3H2O Fe2O3+6H+ == 2Fe3++ H2O
改变高岭土中氯化铝的结构，使其能溶于酸
还原产物
分离提纯
预处理
高岭土化学组成为：Al2O3（25%~34%）、SiO2（40%~34%）、Fe2O3（0.5%~3.0%）以及少量杂质和水分
【例2】有关铝的化合物的制备，高岭土中氧化铝难溶于酸。

二、做好常见考点的整理、归纳
工业流程题目在流程上一般分为3个过程：
原料处理
分离提纯
获得产品

1.原料处理阶段的常见考点：①加快反应速率 ②溶解 浸出 ③灼烧 焙烧 ④煅烧 ⑤反应条件控制
2.分离提纯阶段的常见考点：①调pH值除杂 ②试剂除杂 ③加热④降温⑤母液（滤液）⑥萃取
3.获得产品阶段的常见考点：①洗涤（冰水 热水）
②蒸发、反应时的气体氛围 抑制水解
③蒸发浓缩、冷却结晶
④蒸发结晶、趁热过滤
⑤重结晶
4.其他常见考点：①方程式 ②实验仪器③计算 ④信息点
练习
（2010年广东卷32）
碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以-锂辉石（主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2）为原料制备Li2CO3的工艺流程如下：

已知：Fe3＋、Al3＋、Fe2＋和Mg2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303 K下的溶解度分别为34.2 g、12.7 g和1.3 g。
⑴步骤I前，-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是________________。
⑵步骤I中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li＋、SO，另含有Al3＋、Fe3＋、Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋、Na＋等杂质，需在搅拌下加入_____________（填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的pH到6．0～6．5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。
⑶步骤II中，将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有 。
⑷步骤III中，生成沉淀的离子方程式为________________。
⑸从母液中可回收的主要物质是_____________________。

32．（16分）⑴增大固液接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率。
⑵石灰石 ⑶Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋ ⑷2Li＋ ＋ CO32－ ＝ Li2CO3↓ ⑸Na2SO4

2. （08年广一模23）（9分）
聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6-n]。
本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0.5%～3.0%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下：
煅烧
溶解
搅拌、过滤
调节溶液pH
在4.2～4.5
蒸发浓缩
90～100℃
Al2(OH)nCl6-n
高岭土
15％的盐酸
少量铝粉
适量CaCO3

根据流程图回答下列问题：
（1）“煅烧”的目的是________________________________________________________。
（2）配制质量分数15％的盐酸需要200mL30％的浓盐酸（密度约为1.15g/cm3）和_______g蒸馏水，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、______________。
（3）“溶解”过程中发生反应的离子方程式为_______________________。
（4）加少量铝粉的主要作用是_____________________________________。
（5）“调节溶液pH在4.2～4.5”的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是_________________；“蒸发浓缩”需保持温度在90～100℃，控制温度的实验方法是_________________。

23．（9分）
（1）改变高岭土中氧化铝的结构，使其能溶于酸。（2分）
（2）230（1分） 量筒（1分）
（3）Al2O3+6H+ == 2Al3++3H2O（1分） Fe2O3+6H+ == 2Fe3++3H2O（1分）
（4）除去溶液中的铁离子（1分）
（5）pH计（或精密pH试纸）（1分） 水浴加热（1分）

3. （09山东理综30）（16分）孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3，还含少量Fe、S1的化合物，实验室以孔雀石为原料制备CuSO4·5H2O及CaCO3，步骤如下：

请回答下列问题：
（1）溶液A的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+。从下列所给试剂中选择：实验步骤中试剂①为 （填代号），检验溶液A中Fe3+的最佳试剂为 （填代号）。
a．KMnO4 b．(NH4) 2S c．H2O2 d．KSCN
（2）由溶液C获得CuSO4·5H2O，需要经过加热蒸发， 、过滤等操作。除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是 。
（3）制备CaCO3时，应向CaCl2溶液中先通入（或先加入） （填化学式）。若实验过程中有氨气逸出，应选用下列 装置回收（填代号）。

（4）欲测定溶液A中Fe2+的浓度，需要用容量瓶配制某标准溶液，定容时视线应 ，直到 。用KMnO4标准溶液滴定时应选用 滴定管（填“酸式”或“碱式”）。

30、（1）c d
（2）冷却结晶 引流
（3）NH3·H2O b
（4）平视凹液面的最低处与刻度线 凹液面的最低处与刻度线相切 酸式

4.（10福建24） 硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3 、FeCO3 MgO、CaO等，生产工艺流程示意如下：

（1） 将菱锌矿研磨成粉的目的是_____。
（2） 完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：
□Fe(OH)2+□____+□_____==□Fe(OH)3 +□CI-
(3)针铁矿（Goethite）是以德国诗人歌德（Goethe）名字命名的，组成元素是Fe、O和H，化学式量为89，化学式是_______。
（4）根据下表数据，调节“滤液2”的pH时，理论上可选用的最大区间为______。

Mg(OH)2
Zn(OH)2
MgCO3
CaCO3
开始沉淀的pH
10.4
6.4
—
—
沉淀完全的pH
12.4
8.0
—
—
开始溶解的pH
—
10.5
—
—
Ksp
5.6×
—
6.8×
2.8×
（5）工业上从“滤液3”制取MgO过程中，合适的反应物是______（选填序号）。
a.大理石粉 b.石灰乳 c.纯碱溶液 d.烧碱溶液
（6）“滤液4”之后的操作依次为______、_______、过滤，洗涤，干燥。
（7）分析图中数据，菱锌矿粉中ZnCO3 的质量分数不低于________。
【答案】
（1）增大反应物接触面积或增大反应速率或使反应更充分
（2）
（3）（或其它合理答案）
（4）（或其它合理答案）
（5）b或（b和d）；d
（6）蒸发浓缩、冷却结晶（或其它合理答案）
（7）（或其它合理答案）

5.（09广东22）（12分）
某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3.MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：

沉淀物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mg(OH)2
pH
3．4
5．2
12．4
部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表，请回答下列问题：
（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有 （要求写出两条）
（2）滤渣I的主要成分有 。
（3）从滤液Ⅱ中可回收利用的主要物质有 。
（4）Mg(ClO3)2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂，可采用复分解反应制备：
MgCl2+2NaClO3===Mg(ClO3)2+2NaCl
已知四种化合物的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如下图所示：

①将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg(ClO3)2.简述可制备Mg(ClO3)2的原因： 。
②按①中条件进行制备实验。在冷却降温析出Mg(ClO3)2过程中，常伴有NaCl析出，原因是： 。除去产品中该杂质的方法是： 。

22.
（1）适当提高反应温度；增加浸出时间；（或其他合理答案）
（2）Fe(OH)3、Al(OH)3
（3）Na2SO4
（4）①在某一温度时，NaCl最先达到饱和析出；Mg(ClO3)2的溶解度随温度的变化最大；NaCl的溶解度与其他物质的溶解度有一定差别。
②降温前，溶液中NaCl已经饱和；降温过程中， NaCl的溶解度降低，会少量析出；重结晶。

6.（）

7.（10年江苏16）（10分）钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有、、、等。某主要生产、、的化工厂利用钡泥制取，其部分工艺流程如下：

（1）酸溶后溶液中，与的反应化学方程式为 。
（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70℃，且不使用浓硝酸，
原因是 、 。
（3）该厂结合本厂实际，选用的X为 （填化学式）；中和Ⅰ使溶液中 （填离子符号）的浓度减少（中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略）。
（4）上述流程中洗涤的目的是 。