1、专题学案35无机工艺流程题的解答技巧一、题目特点无机工艺流程题已逐渐成为高考试卷的主角，尤其是2010年的高考中，全国14套理综(化学)试卷，纯粹的无机工艺流程题有6道(其中江苏卷18题、20题都是无机工艺流程题)，实验室模拟的有3道。该类型题目的特点是：1.试题源于生产实际，以解决课堂互动探究化学实际问题为思路进行设问，充分体现了理论与实践相结合的观点。2.试题内容丰富，涉及基础知识较为全面，较好地考查学生对“双基”的掌握情况。3.题目难度为中等以上，分值较大，区分度强。二、题目类型从化工工艺分，可分为基础化工工艺题和精细化工工艺题；从生产过程中的主要工序分，可分为除杂提纯工艺流程题(如海水
2、提纯)、原材料化学转化工艺流程题、电解工艺流程题、资源(能源)综合利用工艺流程题；按资源的不同，分为空气资源生产的工艺流程题(如合成氨)、利用水资源生产的工艺流程题(如海水提溴、镁、氯碱工业等)、利用矿产资源生产的工艺流程题(如工业制H2SO4、炼铁、炼钢等)、化石燃料生产的工艺流程题等。三、知识贮备1熟练掌握中学化学中重要的化工生产原理(列举如下)2熟练掌握分离、提纯的实验技能，如溶解、过滤、蒸馏、结晶、重结晶等。3熟练掌握化学计算的方法技巧，如守恒法、关系式法、差量法等。四、解题思路无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面：一是选择将原料转化为产品的生产原理；二是除杂并分离提纯产品；三是提
3、高产量和产率；四是减少污染，注意环保，发展“绿色化学”；五是考虑原料的来源丰富和经济成本；六是生产设备简单，生产工艺简便等。命题者围绕以上几方面设问，我们的解题思路是：1从生产目的(标)出发，读懂框图(流程)。解答时要看框内，看框外，里外结合；边分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。2分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：A.反应物是什么，B.发生了什么反应，C.该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为了获得产品。3从问题中获取信息，帮助解题，了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手：对反应速率有何影响、对平衡转化率有何影
4、响、对综合生产效益有何影响(如可以从原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护等方面考虑)。五、典例导悟典例导悟1利用化学原理对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。(一)染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO，可以在碱性条件下加入铝粉除去(加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体)。除去NO的离子方程式为_。(二)某工厂对制革工业污泥中Cr元素的回收与再利用工艺如下(硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3，其次是Fe3、Fe2、Al3、Ca2、Mg2)：常温下部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：阳离子Fe3Fe2Mg2Al3Cu2Cr
5、3开始沉淀时的pH1.97.04.7沉淀完全时的pH3.29.011.186.79(9溶解)(1)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是_(至少写一条)。(2)调pH8是为了除去_(填Fe3、Al3、Ca2、Mg2)。(3)钠离子交换树脂的原理为MnnNaRMRnnNa，被交换的杂质离子是_(填Fe3、Al3、Ca2、Mg2)。(4)试配平氧化还原反应方程式：Na2Cr2O7SO2H2O=Cr(OH)(H2O)5SO4Na2SO4；每生成1 mol Cr(OH)(H2O)5SO4消耗SO2的物质的量为_。(三)印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl3。腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2、Fe3和Fe2的浓
6、度均为0.10 molL1，请参照上表给出的数据和提供的药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3 和Fe2的实验步骤：_；_；过滤。(提供的药品：Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu)。典例导悟2(2010江苏，20)以水氯镁石(主要成分为MgCl26H2O)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下： (1)预氨化过程中有Mg(OH)2沉淀生成，已知常温下Mg(OH)2的Ksp1.81011 mol3L3，若溶液中c(OH)3.0106molL1，则溶液中c(Mg2)_。(2)上述流程中的滤液浓缩结晶，所得主要固体物质的化学式为_。(3)高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO。取碱式碳酸镁4.66 g
7、，高温煅烧至恒重，得到固体2.00 g和标准状况下CO2 0.896 L，通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。(4)若热水解不完全，所得碱式碳酸镁中将混有MgCO3，则产品中镁的质量分数_(填“升高”、“降低”或“不变”)。典例导悟3(2010福建理综，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)3Cl(3)针铁矿(Coethite)是以德国诗人歌德(Coethe)
8、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)2Zn(OH)2MgCO3CaCO3开始沉淀的pH10.46.4沉淀完全的pH12.48.0开始溶解的pH10.5Ksp5.61012 mol3L36.810mol2L22.8109 mol2L2(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石灰粉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_。典例导悟4(2010四川理综
9、，29)四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣(主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3、Ti的最高化合价为4)作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：请回答下列问题：(1)硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是_。(2)向滤液中加入铁粉，发生反应的离子方程式为_、_。(3)在实际生产过程中，向沸水中加入滤液，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：_。过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、_、_、_(填化学式)，减少废物排放。
10、(4)A可用于生产红色颜料(Fe2O3)，其方法是：556a kg A(摩尔质量为278 gmol1)溶于水中，加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体；再向红褐色胶体中加入3 336b kg A和112c kg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料_ kg。典例导悟5(2010上海，27)工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：完成下列填空：(1)粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂)，写出A、B的化学式：A_，B_。(
11、2)实验室提纯粗盐的实验操作依次为：取样、_、沉淀、_、_、泠却结晶、_、烘干。(3)工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是_。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体。其原因是_。(4)碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是_(填写化学式)，检验这一成分的阴离子的具体方法是：_。(5)氯碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为_。滤液D加石灰水前先要加热，原因是_。(6)产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为_。1(2011广东理综，32)由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，
12、这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：(注：NaCl熔点为801 ；AlCl3在181 升华)(1)精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为_和_。(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有_；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在_。(3)在用废碱液处理气体A的过程中，所发生反应的离子方程式为_。(4)镀铝电解池中，金属铝为_极。熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl和Al2Cl形式存在，铝电极的主要电极反应式为_。(
13、5)钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是_。2铝用途广泛，用铝土矿(主要成分为Al2O3nH2O、少量SiO2和Fe2O3)制取Al有如下途径：(1)滤液A可用于净水，其净水原理用离子方程式表示为_。(2)灼烧时盛放药品的仪器名称是_。(3)步骤V中发生反应的化学方程式是_。(4)步骤中生成固体C的离子反应方程式为_；滤液C中c(Na)_(用电荷守恒式表达)。(5)取滤液B 100 mL，加入1 molL1盐酸200 mL，沉淀量达到最大且质量为11.7 g。则滤液B中c(AlO)_，c(Na)_2 molL1(填“”、“”或“”)。3亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的
14、含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：已知：NaClO2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO23H2O；纯ClO2易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下较安全；HClO2可看成是强酸。(1)160 gL1 NaOH溶液的物质的量浓度为_，若要计算该溶液溶质的质量分数，还需要的一个条件是_。(2)在发生器中鼓入空气的作用可能是_(填序号)。A将SO2氧化成SO3，增强酸性B稀释ClO2以防止爆炸C将NaClO3氧化成ClO2(3)吸收塔内的反应的化学方程式为_，吸收塔的温度不能超过20 ，其目的是防止H2O
15、2分解，写出H2O2分解的化学方程式：_。(4)在碱性溶液中NaClO2比较稳定，所以吸收塔中应维持NaOH稍过量，判断NaOH是否过量的简单的实验方法是_。(5)吸收塔中为防止NaClO2被还原成NaCl，所用还原剂的还原性应适中。除H2O2外，还可以选择的还原剂是_(填序号)。ANa2O2 BNa2SCFeCl2 DPbO(悬浊液)(6)从滤液中得到NaClO23H2O粗晶体的实验操作依次是_(填序号)。A蒸馏 B蒸发 C灼烧 D过滤E冷却结晶要得到更纯的NaClO23H2O晶体必须进行的操作是_(填操作名称)。4海水是宝贵的资源宝库，目前氯碱工业、海水提镁、海水提溴为人类提供了大量工业原
16、料。下图是海水综合利用的部分流程图，据图回答问题：(1)由海水晒制的粗盐中含有Ca2、Mg2、SO等离子，为除去这些离子，所加试剂及其先后顺序为(写化学式) _。(2)目前较先进的电解制碱法是离子交换膜电解法，即用阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室，其作用是_，电解饱和食盐水的化学反应方程式为_。制取MgCl2的过程中涉及反应：MgCl26H2OMgCl26H2O，该反应要在HCl气氛中进行，原因是_。(3)苦卤中通入Cl2已经置换出Br2，为什么吹出后用SO2吸收转化为Br再用Cl2置换_，由此判断Cl2、Br2、SO2的氧化性由强到弱的顺序为_。(4)也有工艺是在吹出Br2后用碳酸钠溶
17、液吸收，形成溴化钠和溴酸钠，同时有CO2放出。该反应的离子方程式是_；最后再用H2SO4处理得到Br2，该反应的离子方程式是_。一、金属的冶炼二、海洋资源的开发利用三、煤、石油、天然气的综合利用煤石油四、环境保护、绿色化学与可持续发展环境问题酸雨、光化学烟雾、臭氧空洞、温室效应、白色污染、赤潮等专题学案35无机工艺流程题的解答技巧【专题探究区】典例导悟1(一)2AlOHNO2H2O=2AlONH3H2O(二)(1)升高温度、搅拌、过滤后再向滤渣中加入硫酸(多次浸取)、适当延长浸取时间(只要答出任意一点即可，其他合理答案也可)(2)Fe3、Al3(3)Mg2、Ca2(4)1311211.5 mo
18、l(三)通入足量氯气将Fe2氧化成Fe3加入CuO调节溶液的pH至3.24.72(1)2.0 molL1(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，则碱式碳酸镁的化学式为Mg(OH)24MgCO34H2O。(4)升高解析(1)常温下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进行沉淀镁得到主要物
19、质为MgCO3和NH4Cl，滤液的主要成分为NH4Cl。(3)设该碱式碳酸镁的化学式为Mgx(OH)y(CO3)z，高温煅烧后产物为MgO、CO2和H2O，其物质的量之比为n(MgO)n(CO2)n(H2O)xzy，由题中数据知生成气体CO2的物质的量n(CO2)4.00102 mol，得到的固体为MgO，其物质的量n(MgO)5.00102 mol，n(H2O)5.00102 mol，n(MgO)n(CO2)n(H2O)xzy5.001024.001025.00102545，所以求得该碱式碳酸镁的化学式为Mg5(OH)10(CO3)4，但该化学式化合价代数和不为0，推测可能含结晶水，故化学式
20、应为Mg5(OH)2(CO3)44H2O，也可写为Mg(OH)24MgCO34H2O。(4)将碱式碳酸镁的化学式分为两部分，分别是4MgCO3和Mg(OH)24H2O。MgCO3中镁的质量分数为24/84100%28.6%，Mg(OH)24H2O中镁的质量分数为24/(24172184)100%18.5%，MgCO3增多，镁的质量分数升高。3(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)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)蒸发浓缩冷却结晶(或其他合理答案)(7)1
21、25m2/81m1(或其他合理答案)解析(1)固体颗粒越小，反应时接触面积越大，反应速率越大；同时反应更充分。(2)因漂白粉中含有强氧化性的Ca(ClO)2，可将Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3，同时ClO被还原为Cl，分析化合价的变化：F (OH)2F (OH)3化合价升12ClC 化合价降21配平Fe(OH)2、Fe(OH)3、ClO、Cl前的化学计量数后，可根据原子个数守恒，确定反应物H2O及其化学计量数。(3)设针铁矿的化学式为FexOyHz，则有56x16yz89。x只能为1，若y1，则z17，化学式FeOH17，由化合价规则可排除；若y2，则z1，化学式为FeO2H，或写为FeO
22、(OH)，符合题意。(4)由流程图可知，滤液2中主要含有ZnCl2、MgCl2、CaCl2等物质，调节pH时，只能考虑将Zn2转化为Zn(OH)2，而Mg2必须留在溶液中，因此由表中数据可确定pH的理论范围为8.0pH解析首先明确铝土矿的组成，根据组成物质的性质了解流程中所加药品和操作目的，比较每一步骤反应前后物质组成的变化和相关化学方程式，最后形成整体思维。(1)铝土矿溶解在过量稀硫酸溶液中，过滤后得到的滤渣是SiO2，滤液为Al2(SO4)3、H2SO4、Fe2(SO4)3的混合液。因Al3、Fe3能水解产生具有吸附作用的Al(OH)3、Fe(OH)3胶体，具有净水作用。向Al2(SO4)
23、3、H2SO4、Fe2(SO4)3的混合液中加入过量NaOH时，Al2(SO4)3转化为NaAlO2，Fe2(SO4)3转化为Fe(OH)3，经过滤后得到滤渣Fe(OH)3。滤液B中含有NaAlO2，向滤液B中通入过量CO2时，生成Al(OH)3和NaHCO3，经过滤后得到固体CAl(OH)3和含有NaHCO3、Na2SO4的滤液C。(2)在坩埚中灼烧Al(OH)3得到Al2O3。(3)电解熔融的Al2O3得到Al和O2。(4)NaHCO3、Na2SO4的混合溶液中，根据电荷守恒有：c(Na)2c(SO)2c(CO)c(HCO)c(OH)c(H)。(5)滤液B为含有NaOH、NaAlO2、Na
24、2SO4的混合溶液，加入盐酸生成Al(OH)311.7 g，即n(NaAlO2)0.15 mol，c(AlO)1.5 molL1。NaOH、NaAlO2都转化为NaCl，再加上Na2SO4的量，故c(Na)2 molL1。3(1)4 molL1该溶液的密度(2)B(3)2NaOH2ClO2H2O2=2NaClO22H2OO22H2O22H2OO2(4)连续测定吸收塔内溶液的pH(5)AD(6)BED或ED重结晶4(1)BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl(BaCl2必须在Na2CO3之前加入，其他答案合理也可)(2)既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的纯度2NaCl2H2OCl2H22NaOH防止MgCl2水解(3)第一次吹出的Br2浓度太低，分离浪费原料，SO2吸收主要起到富集作用Cl2Br2SO2(4)3Br23CO=5BrBrO33CO25BrBrO6H=3Br23H2O解析(1)除去杂质时要保证杂质除尽还不能引入新的杂质，Na2CO3溶液一定在BaCl2溶液后面加，先过滤后加盐酸。(2)主要考虑电解时阴阳极发生的主要反应及目标产物之间的反应；在HCl气氛中加热MgCl26H2O，主要是为了防止MgCl2的水解。(4)中的两个离子方程式根据已知的反应物和生成物很容易写出来。
