知识讲解 无机化工生产流程专题（基础）

1、.无机化工消费流程专题根底撰稿：房鑫 审稿：曹玉婷【高考展望】一、考纲要求结合海水、金属矿物等自然资源综合利用的实例，理解运用物质性质和反响规律能实现物质间的转化。认识化学在环境监测与保护中的重要作用。二、高考动向 化工流程题关注与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境，它以化工流程为背景素材，将工业消费中的真实情况以信息的形式给出，运用中学化学中涉及到的元素化合物知识、化学反响原理、化学实验技能、化学计算来解决化工消费实际问题的综合类题型。与无机框图推断题不同，流程类试题摒弃虚拟的框图，其优点是：素材来源广泛，工业流程、最新科技成果信手拈来；流程中超纲的可以不设问，提问灵敏，不受素材限制，有

2、些小问的答案设计为开放或半开放也很方便；流程图只提供一个素材背景，即使其中某些物质推不出也不影响后面要答复的问题，减少了“连带丢分，降低了猜题押题的风险。流程类试题最早出如今上海高考试题中，随后在江苏和广东乃至全国更多省市高考试题中相继出现并逐步替代了无机框图推断题。 这些试题的出现是新课程改革催生的必然结果，试题一方面可以凸现出新课程所强调的根底性、选择性和时代性STSE，能关注学生的个性开展，另一方面可以突出对学生素质的考察，表达高中化学新课程的根本理念。这些试题都有着共同的特性，即“以才能测试为主导，考察考生对根底知识、根本技能和方法的掌握程度以及运用所学知识分析、解决化学详细问题的才能

3、，重视理论联络实际。关注与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境的协调开展，具有很高的区分度和很好的选拔功能。 【方法点拨】【高清课堂：408780工业流程题考点规律及如何解读流程图】一、化工流程图的一般形式 工业流程题目在流程上一般分为三个过程：原料处理别离提纯获得产品要点诠释：1、规律：主线主产品，分支副产品，回头为循环。2、核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生成条件的控制等。3、原料预处理初步别离1起到富集反响物的作用：在无机题中，原材料是一种混合物，可能是矿石、某工厂废料或发生变质的材料等，整个实验过程或反响流程就是别离提纯，想方法提取有效元素。2工业流程常见的操作与名词：研矿

4、：增大接触面积，使反响充分，进步反响速率溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸、浓硫酸等有时可用碱溶，如铝矿溶解。水浸：与水接触反响或溶解。浸出：固体加水酸溶解得到离子浸出。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：在酸溶液中反响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。焙烧、灼烧或煅烧构造改变更易溶解浸出；使一些杂质高温下氧化、分解吹出利用空气吹出溶液中的气体调pH值除杂：控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。4、中间产品、终极产品的别离提纯 1物理方法：溶解过滤、水洗、结晶、蒸馏 、萃取分液、升华、液化、盐析、渗析法 、电渗析、离子交换、吸附法、浮选

5、法 2化学方法：热分解法，酸、碱处理法，沉淀法 ，氧化复原法、电解法 二、分析流程题需要的一般思路流程类试题的构造分题头、题干和题尾三部分。题头一般是简单介绍实验目的和原理或工艺消费的原材料和工艺消费的目的包括附产品；题干部分主要用框图形式将操作或物质转换或原料到产品的主要消费工艺流程表示出来；题尾主要是根据流程中涉及到的化学知识设制成系列问题，构成一道完好的化学试题。 解答流程题的一般思路是：阅读全题，确定该流程的目的，看懂消费流程图；理解流程图以外的文字描绘、表格信息、后续设问中的提示性信息，并在下一步分析和解题中随时进展联络和调用；解析流程图并考虑从原料到产品依次进展了什么反响，利用了什

6、么原理。每一步操作进展到什么程度最正确，每一步除目的物质外还产生了什么杂质或副产物，杂质或副产物是怎样除去的等等。要抓住一个关键点：一切反响或操作都是为获得产品而效劳。解答流程题要注意的问题是：注意化学方程式的书写，反响物、产物的分子式书写要正确；化学方程式要配平，电极反响式和化学方程式一定要书写正确；等号或可逆符号不能少；沉淀、气体、固态、水溶液等符号要标明。注意评价或比较实验方案要全面，反响物种类多少、是否易得、是否对环境有污染；反响产物的种类多少，对目的产物的别离和提纯是否有影响；反响条件是否苛刻；仪器、设备是否要求高；工艺流程、实验步骤的多少。注意描绘语言的标准性和准确性，从化学原理的

7、角度、用化学语言作答；要抓住主要问题，针对详细问题作详细分析；要看清题目要求，按要求答题。【典型例题】类型一、以矿石为原料的化工消费流程例1、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，消费白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：请答复以下问题：1硫酸与二氧化钛反响的化学方程式是_。2向滤液中参加铁粉，发生反响的离子方程式为：_、_。3在实际消费过程中，向沸水中参加滤液，使混合液pH达0.5，钛盐开场水解。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

8、作用：_ _。过滤别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。4A可用于消费红色颜料Fe2O3，其方法是：将556a kg A摩尔质量为278 gmol溶于水中，参加适量氢氧化钠溶液恰好完全反响，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体；再向红褐色胶体中参加3336b kg A和112c kg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反响完成后，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。假设所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁，那么理论上可消费红色颜料_kg。【思路点拨】根据酸的通性，酸一般可以与金属氧化物反响，又知道Ti的

9、化合价，可以写出化学方程式。【答案】1TiO2+2H2SO4=TiSO42+2H2O或TiO2+H2SO4=TiOSO4+H2O2Fe+2Fe3+=3Fe2+ Fe+2H+=Fe2+H23加水促进钛盐水解，加热促进钛盐水解，降低H+浓度促进钛盐水解 H2O FeSO4 H2SO44160a+320b+160c【解析】此题属于化工消费流程题。1考察酸的通性，可以与金属氧化物反响，又知道Ti的化合价，可以写出化学方程式：TiO2+2H2SO4=TiSO42+2H2O或TiO2+H2SO4=TiOSO4+H2O。2参加浓硫酸后，浓硫酸可以氧化亚铁离子，再参加铁粉，铁粉可以复原铁离子。除此外，铁粉还可

10、以与溶液中的H+反响、3考察了影响盐类水解的因素。4考虑最后溶质只有硫酸钠和硫酸铁，根据开场参加A为2a×103mol参加适量氢氧化钠溶液恰好完全反响,说明参加氢氧化钠的物质的量为4a×103mol，后来又参加12b×103mol的A和2c×103mol的铁。根据电荷守恒：nNa+3nFe3+=2nSO42-,溶液中参加的硫酸根离子物质的量共计为2a+12b×103mol, nNa+=4a×103mol,可求出溶液中的铁离子为8b×103mol。根据铁元素守恒，红色颜料中的Fe 为：nFe= 2a+12b+2c-8b mol

11、 =2a+4b+2c×103mol，故n Fe2O3=a+2b+c ×103mol，计算得Fe2O3的质量为mFe2O3=160a+320b+160ckg。【总结升华】此题属于化工消费流程题，考察物质的分离操作、化学反响原理、守恒法计算等。举一反三：【高清学案：408780例2】【变式1】铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr2O3，还含有SiO2、Al2O3等杂质，以铬铁矿为原料制备重铬酸钾K2Cr2O7的过程如以下图所示： NaFeO2遇水强烈水解。 Cr2O72+ H2O 2CrO42 + 2H+ 请答复： 1K2Cr2O7中Cr元素的化合价是 。2生成滤渣1

12、中红褐色物质的反响的化学方程式是 。滤液1的成分除Na2CrO4外，还含有填化学式 。3利用滤渣2，可制得两种氧化物，其中一种氧化物经电解冶炼可获得金属，该电解反响的化学方程式是 。4由滤液2转化为Na2Cr2O7溶液应采取的措施是 。5向Na2Cr2O7溶液中参加KCl固体，获得K2Cr2O7晶体的操作依次是：加热浓缩、 、过滤、洗涤、枯燥。6煅烧铬铁矿生成Na2CrO4和NaFeO2反响的化学方程式是 。【答案】1+6 2NaFeO2 + 2H2ONaOH + FeOH3NaAlO2、Na2SiO3和NaOH 32Al2O3熔融4Al + 3O24加硫酸酸化5冷却结晶 冰晶石 64FeO&

13、#183;Cr2O3 + 7O2 + 20NaOH8Na2CrO4 + 4NaFeO2+ 10H2O 类型二、以废料为原料的化工消费流程例2、信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70Cu、25Al、4Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的道路：请答复以下问题： 第步Cu与酸反响的离子方程式为_；得到滤渣1的主要成分为_。 第步加H2O2的作用是_，使用H2O2的优点是_；调溶液pH的目的是使_生成沉淀。 用第步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是_。 由滤渣2制取

14、Al2SO43·18H2O ，探究小组设计了三种方案：上述三种方案中，_方案不可行，原因是_ ；从原子利用率角度考虑，_方案更合理。 探究小组用滴定法测定CuSO4·5H2O Mr250含量。取a g试样配成100 mL溶液，每次取20.00 mL，消除干扰离子后，用c mol·L1 EDTAH2Y2标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液bmL。滴定反响如下：Cu2+ + H2Y2 CuY2 + 2H+ 写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式 _ ；以下操作会导致CuSO4·5H2O含量的测定结果偏高的是_。a未枯燥锥形瓶 b滴定终点时

15、滴定管尖嘴中产生气泡 c未除净可与EDTA反响的干扰离子【思路点拨】第步加稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热，Cu、Al、Fe发生反响生成Cu2+、Al3+、Fe2+。所以滤渣1的成分是Pt和Au，滤液1中的离子是Cu2+、Al3+、Fe2+。【答案】 Cu + 4H+ + 2NOCu2+ + 2NO2+ 2H2O 或3Cu + 8H+ + 2NO3Cu2+ + 2NO+ 4H2O Au、Pt 将Fe2+氧化为Fe3+ 不引入杂质，对环境无污染 Fe3+、Al3+ 加热脱水 甲 所得产品中含有较多Fe2SO43杂质 乙 c【解析】第步加H2O2的作用是把Fe2+氧化为Fe3+，该氧化剂的优点是不引入杂

16、质，产物对环境无污染。调溶液pH的目的是使Fe3+和Al3+形成沉淀。所以滤液2的成分是Cu2+，滤渣2的成分为氢氧化铁和氢氧化铝。第步由五水硫酸铜制备硫酸铜的方法应是在坩埚中加热脱水制备硫酸铝晶体的甲、乙、丙三种方法中，甲方案在滤渣中只加硫酸会生成硫酸铁和硫酸铝，冷却、结晶、过滤得到的硫酸铝晶体中混有大量硫酸铁杂质，方法不可行。乙和丙方法均可行。乙方案先在滤渣中加H2SO4，生成Fe2SO43和Al2SO43，再加Al粉，Al粉和Fe2SO43生成Al2SO43，蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体。丙方案先在滤渣中加NaOH，和AlOH3反响生成NaAlO2，再在滤液中加H2SO4生成Al

17、2SO43，蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体。但从原子利用角度考虑方案乙更合理，因为丙加的NaOH和制备的Al2SO43的原子组成没有关系，造成原子浪费。5考察中和滴定的简单计算和误差的分析。，造成偏高的选c。【总结升华】该实验题是物质制备的工艺流程式试题。在天津第一次以这种形式考察，全国各地已多年屡次出现。举一反三：【变式1】锂电池消耗量宏大，这对不可再生的金属资源的消耗是相当大的。因此锂离子电池回收具有重要意义，其中需要重点回收的是正极材料，其主要成分为钴酸锂LiCoO2、导电乙炔黑一种炭黑、铝箔以及有机粘接剂。某回收工艺流程如下： 1上述工艺回收到的产物有AlOH3、 填化学式；其中

18、生成AlOH3的离子方程式为 。 2废旧电池可能由于放电不完全而残留有原子态的锂，为了平安，对拆解环境的要求是 。 3酸浸时假如用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液也能到达溶解的目的，但不利之处是 。 4生成Li2CO3的化学反响方程式为 。Li2CO3在水中的溶解度随着温度的升高而减小，所以在浓缩结晶后的操作是 。【答案】1CoSO4、Li2CO3 AlO2 + H+ + H2O = AlOH3 或 AlOH4 + H+ = AlOH3 + H2O 2隔绝空气和水分 3有氯气生成，污染较大4Li2SO4Na2CO3 = Na2SO4Li2CO3；趁热过滤答“过滤得一半分 类型三、以海水为原

19、料的化工消费流程例3、海水是宏大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下：1请列举海水淡化的两种方法：_、_。2将NaCl溶液进展电解，在电解槽中可直接得到的产品有H2、_、_、或H2、_。3步骤中已获得Br2，步骤中又将Br2复原为Br，其目的为_。4步骤用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95，有关反响的离子方程式为_，由此反响可知，除环境保护外，在工业消费中应解决的主要问题是_。5某化学研究性学习小组为理解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料，Br2的沸点为59。微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观消费过程后，设计了如下装置简图：请你参与

20、分析讨论：图中仪器B的名称：_。整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因是_。实验装置气密性良好，要到达提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：_。C中液体产生颜色为_。为除去该产物中仍残留的少量Cl2，可向其中参加NaBr溶液，充分反响后，再进展的别离操作是_。【答案】1蒸馏法、电渗析法、离子交换法及其他合理答案中的任意两种2Cl2 NaOH NaClO3富集溴元素4Br2SO22H2O=4HSO422Br- 强酸对设备的严重腐蚀5冷凝管 Br2腐蚀橡胶控制温度计b的温度，并搜集59的馏分深红棕色 分液或蒸馏【解析】电解NaCl溶液的方程式：2NaCl + 2H2O 2NaOH+H

21、2+Cl2，其中Cl2有可能与NaOH会生成NaClO。步骤I中的Br2的浓度很小，屡次用SO2反复吸收，最终用Cl2处理，那么可获得大量的工业溴。溴具有强氧化性可以氧化SO2，生成H2SO4，因此要注意酸对设备的腐蚀问题。溴具有腐蚀性，可以腐蚀橡胶。蒸馏的目的，就是通过沸点不同而提纯Br2，所以要通过温度计控制好Br2沸腾的温度，尽可能使Br2纯洁。此题考察了海水中提取溴的实验。【总结升华】以下是海水提溴的流程示意图 举一反三：【变式1】食盐是日常生活的必需品，也是重要的化工原料。1粗食盐常含有少量K、Ca2、Mg2、Fe3、SO42等杂质离子，实验室提纯NaCl的流程如下：提供的试剂：饱和

22、Na2CO3溶液 饱和K2CO3溶液 NaOH溶液 BaCl2溶液 BaNO32溶液 75%乙醇 四氯化碳欲除去溶液I中的Ca2、Mg2、Fe3、SO42离子，选出a所代表的试剂，按滴加顺序依次是_只填化学式。洗涤除去NaCl晶体外表附带的少量KCl，选用的试剂为_。2用提纯的NaCl配制500 mL 4.00 mol·L-1 NaCl溶液，所用仪器除药匙、玻璃棒外还有_填仪器名称。3电解饱和食盐水的装置如下图，假设搜集的H2为2 L，那么同样条件下搜集的Cl2_填“、“=或“2 L，原因是_。装置改进后可用于制备NaOH溶液，假设测定溶液中NaOH的浓度，常用的方法为_。4实验室制

23、备H2和Cl2通常采用以下反响：ZnH2SO4=ZnSO4H2MnO24HCl浓MnCl2Cl22H2O据此，从以下所给仪器装置中选择制备并搜集H2的装置_填代号和制备并搜集枯燥、纯洁Cl2的装置_填代号。可选用制备气体的装置： 【答案】1BaCl2、NaOH、Na2CO3错选或多项选择本小题不得分。NaOH溶液的参加顺序及是否答NaOH不影响得分 75乙醇2天平、烧杯、500 mL容量瓶、胶头滴管3 电解生成的氯气与电解生成的NaOH发生了反响 酸碱中和滴定4e d 【解析】1要除去SO42，只有选BaCl2溶液，假设选用BaNO32，会引入新的离子NO3-，再选用NaOH溶液除去Mg2和Fe3溶液，最后选用Na2CO3溶液除去Ca2，此处不能选用K2CO3溶液，否那么会引入新的K，再用HCl除去过量的CO32。Na2CO3溶液不能加在BaCl2溶液前，否那么会引入Ba2。除去NaCl晶体外表的少量的KCl，应选用75%的乙醇，因为CCl4有毒，同时KCl也不会溶解在CCl4中。32NaCl2H2O2NaOHCl2H2，在阴级区内产生的Cl2能与该区生成的NaOH反响NaCl、NaClO和H2O，使得部分的Cl2被