(word完整版)高考化学无机工艺流程题

1、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（如海水提纯）、原材料化学转化工艺

2、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）化学工业主要原料：空气、化石燃料、水高温C H2O g =CO H2催化剂合成氨工业反应原理H2O g CO=CO2 H2高温、高压N2 3H2 催化剂 2NH3主要设备：合成塔主要生产过程：原料气制备净化压缩合成分离主要原料：空气、黄铁矿硫铁矿 或硫磺、水高温4

3、FeS2 11O2=2Fe2O3 8SO2反应原理 沸腾炉硫酸催化剂工业 与设备2SO2 O22SO3接触室SO3 H 2O=H2SO4 吸收塔生产过程：SO2的制取净化SO2的氧化 SO3 的吸收化学工业主要原料：饱和食盐水阴极：2H 2e =H2电极反应反应阳极： 2Cl 2e =Cl 2氯碱工业原理 总反应：2NaCl 2H2O=电解 =2NaOH H 2Cl 2主要设备：离子交换膜电解槽生产过程：粗盐水精制电解 主要原料：石灰石、石英、纯碱高温玻璃工业反应原理CaCO3 SiO2=CaSiO3 CO2高温Na2CO3 SiO 2=Na2SiO3 CO2主要成分：Na 2O·

4、CaO· 6SiO22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

5、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NO2，可以在碱性条件下加入铝粉除去（加热处理后的废水会

6、产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体）。除去NO2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Fe3Fe2Mg 2Al 3Cu2Cr3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 pH 8 是为了除去(填 Fe3 、 Al3 、 Ca2 、 Mg2 )。(3)钠离子交换树脂的原理为M n nNaRM

7、Rn nNa ，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)(H 2O)5SO4Na2SO4； 每生成 1 mol Cr(OH)(H 2O)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Fe20.10 mol ·L 1， 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：Cl 2、浓H2SO4、 NaOH 溶液、CuO、 Cu)。典例导悟2 (201

8、0·江苏，20)以水氯镁石(主要成分为MgCl 2·6H2O)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下：滤液H2O NH3 NH3、 NH4HCO3(1)预氨化过程中有Mg(OH) 2沉淀生成，已知常温下Mg(OH) 2的 Ksp 1.8× 10 11 mol3·L 3，若溶液中c(OH)3.0×106mol·L1，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，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

9、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MgCO 3，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)名字命名的，组成元素是Fe、 O 和 H， 化学式量为89，

10、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) 2MgCO 3CaCO3开始沉淀的 pH10.46.4沉淀完全的 pH12.48.0开始溶解的 pH10.5Ksp5.6× 10 12 mol3·L 3 6.8× 10 6 mol 2·L22.8× 10 922mol · L(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Zn

11、CO3的质量分数不低于。典例导悟4 (2010 ·四川理综，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

12、目的是充分利用滤液中的钛盐、 、 (填化学式)，减少废物排放。(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 g ·mol 1)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：A B

13、NH3CO2E过氨过煅纯水盐 沉淀 滤 化 碳酸化 滤 烧 碱CD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 。(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

14、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铝用途广泛，用铝土矿(主要成分为Al 2O3·nH2O、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 mol ·L 1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 2 ) ， c(N

15、a )2 mol L· 1(填 “ >、“”或”“ <)”。2亚氯酸钠(NaClO 2)是一种重要的含氯消毒剂，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：NaClO 2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O；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 g L· 1 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

16、，增强酸性B稀释ClO2以防止爆炸C将NaClO 3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H2O2分解，写出H2O2分解的化学方程式：(4)在碱性溶液中NaClO 2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)。A Na2O2B Na2SC FeCl2D PbO(悬浊液)(6)从滤液中得到NaClO2·3H2O 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

17、冷却结晶要得到更纯的NaClO2·3H2O 晶体必须进行的操作是(填操作名称)。3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 、 Mg 2 、 SO42 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 MgCl 2 的过程中涉及反应：MgCl 2 ·6H2O=MgCl 2 6H2O，该反应要在HCl气氛中进行

18、，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。二、海洋资源的开发利用水资源的开发利用海水中溴、镁、碘等元素的提取三、煤、石油、天然气的综合利用组成 多种无机物和有机物组成的复杂混合物煤的干馏煤综合利用煤的液化煤的气化组成 各种烷烃、环烷烃、芳香烃组成的混合物常压分馏 分馏石油减压分馏石油炼制裂化裂解重整四、环境

19、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1 开发绿色反应，将原子利用率提高到 100%2 使用无毒无害的原料绿色化学3 选用无毒无害的催化剂的特点4 使用无毒无害的溶剂5 发展“绿色工艺”6 开发和生产绿色产品答案【专题探究区】典例导悟1 (一 )2Al OH NO2 2H2O=2AlO 2 NH3·H2O(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 、 Al 3(3)Mg 2 、 Ca2(4)1 3 11 2 11.5 mol(三 )通入

20、足量氯气将Fe2 氧化成Fe3加入 CuO 调节溶液的pH 至 3.2 4.72 (1)2.0 mol L·1 (2)NH 4Cl(3)n(CO2) 2204.8L96mLol 1 4.00× 10 2 mol .n(MgO) .g 1 5.00× 10 2 mol40 g ·mol 1n(H2O)4.66 g 4.00× 10 2 mol× 44 g ·mol 1 2.00 g18 g m· ol 1 n(MgO) n(CO2) n(H2O) 5.00× 10 的化学式为Mg(OH) 2· 4

21、MgCO 3·4H2O。5.00× 10 2 mol 2 4.00× 10 2 5.00× 10 2 5 4 5，则碱式碳酸镁(4)升高解析(1)常温下Mg(OH)2的Kspc(Mg2) ·c2(OH)c(Mg2 )× (3.0×106)21.8× 10 11 mol3·L 3，求得c(Mg 2 ) 2.0 mol L· 1。(2)主要流程中加NH3、 NH4HCO3进行沉淀镁得到主要物质为MgCO 3 和 NH4Cl，滤液的主要成分为NH 4Cl。(3)设该碱式碳酸镁的化学式为Mgx(OH)y

22、(CO3)z， 高温煅烧后产物为MgO、 CO2和 H2O，1其物质的量之比为n(MgO) n(CO2) n(H2O) x z 2y，由题中数据知生成气体CO2的物质的量n(CO2)0.896 L 4.00× 10 2 mol，得到的固体为MgO，其物质的量n(MgO)22.4 L m· ol 12.00 g 1 5.00× 10 2 mol，40 g m· ol 1n(H2O)4.66 g 4.00× 10 2 mol× 44 g m· ol 1 2.00 g18 g ·mol 115.00× 10 2

23、 mol，n(MgO) n(CO2) n(H2O) x z 2y 5.00× 1024.00×1025.00×102545，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，故化学式应为Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O，也可写为Mg(OH) 2· 4MgCO 3· 4H2O。(4)将碱式碳酸镁的化学式分为两部分，分别是4MgCO 3和 Mg(OH) 2·4H2O。 MgCO3 中镁的质量分数为24/84 × 100% 28.6%， Mg(OH) 2

24、·4H2O 中镁的质量分数为24/(24 17× 218× 4)× 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4 ) 2 Fe(OH) 21 ClO 1 H2O= 2 Fe(OH) 3 1 Cl(3)FeO(OH)( 或其他合理答案)(4)8.0 pH<10.4(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)125m2/81m1(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

25、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：Fe2 (OH)2Fe3 (OH) 3 化合价升1× 2ClO1 C l1化合价降2× 1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y 2，则z 1，化学式为FeO2H，或写为FeO(OH)，符合题意。(4)由流程图可知，滤液2

26、中主要含有ZnCl 2、 MgCl 2、 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8.0 pH<10.4。 (5)滤液3 中的主要成分为MgCl2和 CaCl2，大理石粉不能参加反应，而纯碱溶液可将Ca2 转化为CaCO3，只有石灰乳或烧碱溶液可将Mg2转化为Mg(OH) 2，而Ca2 仍留在溶液中。(6)由 ZnSO4溶液制备ZnSO4·7H2O，首先应将溶液加热蒸发浓缩，然后冷却析出晶体。(7)由流程图可知沉淀2 中 ZnO 全部来自菱锌矿，由m2 kg锌元素守恒可得n(

27、ZnCO3) n(ZnO)， 则 m(ZnCO3)× 125 g·mol 1 125m2/81 kg，81 g m· ol 1菱锌矿中ZnCO3的质量分数为125m2/81m1。4 (1)TiO 2 2H2SO4=Ti(SO4)2 2H2O 或 TiO2 H2SO4=TiOSO4 H2O(2)2Fe3 Fe=3Fe2 Fe 2H =H2 Fe2(3)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 H2SO4(4)160a 320b 160c解析 (1)TiO 2是 Ti 的最高价氧化物，与硫酸反应生成盐和水，反应的化学方程式为TiO

28、2 2H2SO4=Ti(SO4)2 2H2O 或 TiO 2与少量硫酸反应TiO 2 H2SO4=TiOSO4 H2O。(2)从框图信息知加硫酸后，TiO 2、 FeO、 Fe2O3都与H2SO4反应，生成Fe3 和 Fe2 等离子， 再加入铁粉时，铁粉与Fe3和过量H2SO4反应：2Fe3Fe=3Fe2，Fe2H =H2 Fe2 。(3)从框图信息可知加入足量铁粉过滤，FeSO4·7H2O 晶体析出，滤液 中主要以钛盐为主。钛盐开始水解是在沸水中，且水解过程要维持沸腾，由于盐的水解与盐本身性质、外界温度、浓度等因素有关，温度升高，水解程度增大，浓度越小水解程度越大，外加酸碱对盐的水

29、解也有影响，因为钛盐是以硫酸盐形式存在，属强酸弱碱盐水解显酸性，降低H 的浓度有利于钛盐水解。过滤后剩余物质是没有水解的钛盐、H2O、 FeSO4、 H2SO4等物质。(4)A 是 FeSO4·7H2O。由 556a kgA 鼓入空气生成Fe(OH) 3反应中与NaOH 之间的关系是：1FeSO4·7H2O 2NaOH Na2SO4 2Fe2O327880556a kgm1 160a kg又由于最终溶液中只存在Fe2(SO4)3和 Na2SO4，由Fe和 SO42 守恒可得到关系式。11 FeSO4·7H2OFe2(SO4)3Fe2O31606m2 320b kg

30、32783 336b kg 1 Fe 2Fe2O35680112c kg m3 160c kg理论上可生成Fe2O3的质量为m1 m2 m3 (160a 320b 160c)kg。5 (1)Ca(OH) 2或 CaO Na2CO3(2)溶解过滤 蒸发 过滤(3)有晶体析出(或出现浑浊) 碳酸钠溶解度较大，而NaHCO3溶解度较小(4)NH 4Cl 取样，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，若有白色沉淀生成说明有Cl(5)NH 4 OH =NH3H2O 防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀(6)wNaHCO3 84 m1 m2 (m1 为样品质量，m2为加热后剩余固体质量)31m1解析(1)粗盐中含Ca2 、 M

31、g2 ，加入石灰乳或CaO 可除去Mg2 ，再加入Na2CO3除去 Ca2 ，因此 A 为 Ca(OH) 2或 CaO， B 为 Na2CO3。(3)碳酸化即向氨的饱和NaCl 溶液中通入过量CO2， 可析出 NaHCO3晶体。 反应中由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO 3的溶解度，因此不会析出Na2CO3晶体。(4)过滤除去NaHCO3，滤液D 的主要成分为NH4Cl，要检验Cl 应选用 AgNO 3溶液和稀硝酸。(5)NH 4Cl 溶液与石灰水的反应为：NH4 OH =NH3 H2O。(6)样品质量m1 加热后剩余固体质量为m2，则设样品中NaHCO 3质量为 m。2NaHCO3=Na

32、2CO3 H2O CO2m16810662mm1 m284则 m 31(m1 m2)8431 m1 m2 84 m1 m2w(NaHCO3)m131m1。【专题集训区】(1) (1)Al 33H2OAl(OH)3(胶体)3H 、Fe3 3H2OFe(OH)3(胶体)3H电解(2) 坩埚(3)2Al 2O3( 熔融)= 4Al 3O2(4)AlO 2 CO2 2H2O=Al(OH) 3HCO32c(SO42)2c(CO23)c(HCO3) c(OH )c(H) (5)1.5 molL·1>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