5.4 化工生产中的重要非金属元素单元复习（知识解读）- 2023-2024学年高一化学同步知识点解读与能力训练（人教版2019必修第二册）

5.4化工生产中的重要非金属元素单元复习（知识解读）•知识点1无机框图推断题的解题策略•知识点2常见气体的制备•知识点3常见气体的检验•知识点4无机化工流程题的解题策略知识点1无机框图推断题的解题策略知识点1无机框图推断题的解题策略1.解题技巧框图型推断题解题的关键在于寻找突破口，即所谓的“题眼”，解题技巧主要有以下几种：①特征物理性质切入法：在物质推断题框图中常有一些物质能表现特殊的物理性质，如颜色、状态和气味，这往往可以作为解题的突破口。②高频信息切入法：化学推断题中通常有一种元素或物质出现的频率特别高，与其他元素或物质发生交联关系，其他元素或物质的推断都依赖于它，这样的元素或物质的推断就是解题的突破口。④尝试法：由于某些推断题的结论只有较少的可能性，因此可将每种可能的结论代入题内尝试，即可找出正确答案。⑤逻辑推理法：解物质推断题的过程，就是根据题给物质的某项性质或特征来推理判断的过程。在推理过程中必须具有严密的逻辑性，必须要清楚框图中是因果关系还是递进关系才能顺藤摸瓜以求得准确答案。2.寻找“题眼”的途径①从物质的组成、结构方面寻找：例如，具有正四面体结构的物质可能为甲烷或白磷或NH4＋；不含金属元素的离子化合物为铵盐；组成为A2B2型的物质可能为Na202、H202、C2H2等。②从实验现象寻找：例如，气体燃烧呈苍白色火焰的必为H2在Cl2中燃烧；在空气中点燃后火焰呈蓝色，则气体可能为CO、H2、CH4、H2S等。③从反应类型寻找：例如，同一元素的气态氢化物和气态氧化物反应生成该元素的单质和水，则该元素可能为S或N；两种溶液混合生成沉淀和气体，则反应可能为Ba(OH)2与(NH4)2S04，或可溶性铝盐与可溶性金属硫化物(如Na2S、NaHS)、可溶性碳酸盐(如Na2CO3、NaHCO3)或可溶性铁盐与可溶性碳酸盐(如Na2CO3、NaHCO3)之间的双水解反应；遇水能生成气体和难溶性物质的可能为Al2S3、Al(CH3)3或Mg3N2。④从典型性质寻找：如具有臭鸡蛋气味的气体必为H2S；与H2S反应有淡黄色沉淀生成的气体可能为02、C12或SO2；使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体为NH3；密度最小的气体为H2；地壳中含量最多的元素为O，最多的金属元素为Al；能溶解SiO2的酸为HF；遇苯酚生成紫色溶液的离子为Fe3+等。⑤从反应条件寻找：如必须控制在170℃的反应，必是制取乙烯的反应；稀溶液与铜常温下不反应，浓溶液与铜加热时反应为浓硫酸。学!科网⑥从数据去寻找：根据计算或题给信息，可获取某些数据，这些数据也可使我们找到突破口。如物质的熔点较低，说明可能为分子晶体；反之，熔点较高则可能为原子晶体或离子晶体。⑦从转化关系寻找：a.直线型转化关系，如盐A有如下转化：，D比C式量大16，E为酸。则可推知：若X为碱，则A中含NH4＋；若X为酸，则A中含S2－(或HS－)；b.常见的三角形转化关系：；c.常见的“归中”转化关系：非氧化还原反应：①Al3＋＋AlOeq\o\al(－,2)→Al(OH)3，②COeq\o\al(2－,3)＋H2O＋CO2HCOeq\o\al(－,3)；氧化还原反应：①Cl－＋ClO－eq\o(→,\s\up17(H＋))Cl2(或Cl－＋ClOeq\o\al(－,3)eq\o(→,\s\up17(H＋))Cl2)，②S2－＋SOeq\o\al(2－,3)eq\o(→,\s\up17(H＋))S③H2S＋SO2→S。3.解答无机推断题五步骤一审：审清题意，从题干→问题→框图迅速浏览一遍，尽量在框图中把相关信息表示出来。二找：找“题眼”即找到解题的突破口。“题眼”主要有：物质的特殊颜色、特征反应现象、特殊反应条件、特征转化关系、特征数据等。三析：从“题眼”出发，联系新信息及所学的旧知识，大胆猜测，顺藤摸瓜，应用正逆向思维、横向纵向思维等多种思维方式进行综合分析、推理，初步得出结论。四验：验证确认，将结果放入原题检验，完全符合才算正确。五答：按题目要求写出答案。4.解推断题的关键：找到突破口和切入点，而每个推断题都有突破口和切入点，就是我们常说的题眼，一般都是从物质的特性和特殊反应、特殊规律和特殊现象中找到切入点，再结合顺推、逆推等方法，顺藤摸瓜，逐一确定各物质的化学式。5.框图推断的思路(1)迅速浏览→整体扫描→产生印象→寻找“题眼”；(2)由点到面→随机检验；(3)注意联系→大胆假设→全面分析[顺推法、逆推法或假想验证法]→验证确认。【典例1-1】金属及其化合物的种类很多，我们可以按照“金属单质、金属氧化物、金属氢氧化物、盐”的类别进行研究。图是钠及其化合物之间的转化关系，“→”所指的转化都是一步完成)。(1)若B为呼吸面具中的供氧剂，则阴阳离子个数比为，写出A→B的化学方程式

并用双线桥标示出电子转移的方向和数目；B→C的离子方程式为，1个B参与反应时转移个电子。(2)若D为发酵剂，则C→D的化学方程式为，D和盐酸反应的离子方程式为。(3)某同学将一小块A单质露置于空气中，观察到下列现象：银白色①→变灰暗②→变白色③→出现液滴④→白色固体；则下列说法正确的是_______(填字母)。A．①发生了氧化还原反应B．①变灰暗色是因为生成了过氧化钠C．③是碳酸钠吸收空气中的水蒸气形成了溶液D．④发生了化学变化【答案】(1)1：21(2)(3)AD【解析】（1）①若B为呼吸面具中的供氧剂，则是Na2O2，则阴阳离子个数比为1:2；②从A到B是钠转化为过氧化钠，用双线桥标示出电子转移的方向和数目为：；③B转化为C是过氧化钠转化为氢氧化钠，则离子方程式为：；④过氧化钠与水反应，既做氧化剂又做还原剂，所以1个过氧化钠转移1个电子；（2）①若D为发酵剂，则为NaHCO3，C转化为D，则是氢氧化钠转化为碳酸氢钠，方程式为；②碳酸氢钠与盐酸反应的离子方程式为：；（3）Na的性质活泼，易与空气中氧气反应生成Na2O，Na2O易与水反应生成NaOH，NaOH吸收空气中的水和CO2生成Na2CO3•xH2O，Na2CO3•xH2O风化脱水生成Na2CO3。A．①发生氧化还原反应生成了氧化钠，故A正确；B．①变灰暗色主要是因为生成了氧化钠，4Na+O2=2Na2O，故B错误；C．③是氢氧化钠潮解，吸收水蒸气形成氢氧化钠溶液，故C错误；D．④是二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠固体，发生了化学反应，故D正确；故选AD。【典例1-2】在一定条件下含有相同元素的物质的转化是有规律的。某金属单质A及其化合物间的转化关系如图(某些产物和反应条件已略去)，其中C为淡黄色的固体，D是一种无色无味的气体，能使澄清石灰水变浑浊，常温下E为液体，完成下列问题：(1)实验现象是。(2)写出C+D=B+G的化学方程式：。(3)C可在呼吸面具中作为氧气来源，假设每人每分钟消耗0.448LO2(标准状况)，且所需的O2全部由Na2O2来提供，则某消防员工作1小时所需Na2O2的质量为g。(4)写出F+H=E+G反应的离子方程式：。(5)向G的饱和溶液中通入过量D会生成H沉淀，其原因有①生成的H质量大于原溶液中G质量；②在相同条件下，；③溶剂H2O质量减少。(6)下列有关G和H的性质比较，叙述正确的是___________(填字母)。A．分别向固体G和H中滴入少量水，前者温度升高，后者温度下降B．分别向等物质的量浓度的G和H溶液中滴加酚酞，后者红色更深C．二者热稳定性不同，G的热稳定性强于HD．同一温度下，与同浓度的盐酸反应时，固体G比固体H更剧烈(7)加热5.00gG和H的固体混合物，使H完全分解，固体混合物的质量减少了1.24g，则原混合物中G的质量为g。【答案】(1)钠受热熔化成闪亮的小球，剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体(2)(3)187.2(4)(5)碳酸钠溶解度大于碳酸氢钠(6)AC(7)1.64【分析】结合题意A是金属单质，C为淡黄色的固体，D是一种无色无味的气体，能使澄清石灰水变浑浊，常温下E为液体，同时结合转化关系图可知，A为Na；B为O2；C为Na2O2；D为CO2；E为H2O；G为Na2CO3；H为NaHCO3；【解析】（1）也即钠和氧气反应生成过氧化钠，实验现象是：钠受热熔化成闪亮的小球，剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体；（2）C+D=B+G也即过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，化学方程式为：；（3）分析可知，每2个Na2O2参加反应生成1个氧气，工人呼吸一小时消耗氧气，故需过氧化钠质量为；（4）F+H=E+G反应，也即碳酸氢钠溶液和氢氧化钠溶液反应，离子方程式为：；（5）向碳酸钠的饱和溶液中通入过量二氧化碳会生成碳酸氢钠沉淀，其原因有①生成的碳酸氢钠质量大于原溶液中碳酸钠质量；②在相同条件下，碳酸钠溶解度大于碳酸氢钠；③溶剂H2O质量减少。（6）下列有关碳酸钠和碳酸氢钠的性质比较A.分别向固体碳酸钠和碳酸氢钠中滴入少量水，碳酸铵溶解放热，碳酸氢钠溶液吸热，故前者温度升高，后者温度下降，A正确；B.分别向等物质的量浓度的碳酸钠和碳酸氢钠溶液中滴加酚酞，前者红色更深，B错误；C.二者热稳定性不同，碳酸钠的热稳定性强于碳酸氢钠，C正确；D.同一温度下，与同浓度的盐酸反应时，固体碳酸氢钠比固体碳酸钠更剧烈，D错误；故选AC；（7）加热5.00g碳酸钠和碳酸氢钠的固体混合物，使碳酸氢钠完全分解，固体混合物的质量减少了1.24g，减少的质量是碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳和水，根据，2molNaHCO3受热分解质量会减少62g，因此计算得到碳酸氢钠质量为3.36g，则原混合物中碳酸钠的质量为5.00g-3.36g=1.64g；故答案为：1.64g。【变式1-1】现有七种物质，它们之间能发生如下反应（图中部分反应物、产物及反应条件未标出）。请根据以上信息回答下列问题：(1)A物质在空气中燃烧的产物是色的粉末，写出该物质与反应的化学方程式。(2)写出反应③和反应⑤的离子反应方式：、。(3)向物质F的水溶液中加入溶液，现象为，写出上述过程发生的氧化还原反应反应的化学方程式。【答案】(1)淡黄(2)(3)先生成白色沉淀，然后变为灰绿色，最后变为红褐色【分析】焰色为黄色的金属为Na，加入水后生成氢气和NaOH，氢气与黄绿色气体氯气反应生成HCl，溶于水生成盐酸E，NaOH与氯化铁生成红褐色沉淀氢氧化铁，则F为氯化亚铁，能与NaOH产生氢气的金属为铝，综上A：Na、B：Al、C：Fe、D：NaOH、E：盐酸、F：FeCl2、G：FeCl3，甲：H2、乙：Cl2、丙：HCl；【解析】（1）金属钠在空气中燃烧生成Na2O2，为黄色粉末；；故答案为：淡黄；；（2）金属铝与强碱反应，；氯化亚铁具有还原性，与氯气反应生成氯化铁；故答案为：；；（3）向氯化亚铁中加入NaOH先生成白色沉淀，然后变为灰绿色最终变为红褐色，；故答案为：先生成白色沉淀，然后变为灰绿色，最后变为红褐色；。【变式1-2】几种常见物质之间转化关系如图所示。回答下列问题：(1)A所含元素位于元素周期表第周期第族。(2)C是(填化学式，右同)，H是。(3)E→F的化学方程式：。(4)在氢碘酸溶液中加入少量F，写出离子方程式：。(5)在B溶液中加入溶液，产生固体(M是A物质对应的元素)。该固体在空气中加热分解，得到分解产物的热重曲线如图所示。①a点固体的物质的量为。②b→c的化学方程式为。【答案】(1)四Ⅷ(2)(3)(4)(5)0.02【分析】由E、F颜色可知，A为铁，B为，E为，F为，G为。由J的焰色可知，C为，D为，J为，H为。【解析】（1）位于元素周期表第四周期第Ⅷ族。（2）C是，H是。（3）E→F的化学方程式为。（4）足量时，发生反应：。（5）a点固体为，物质的量为0.02，b点固体失去质量为，，b点固体为。固体失重过程中铁元素质量不变，c点固体中，，故固体的化学式为。知识点2常见气体的制备知识点2常见气体的制备 1．气体物质制备流程2．气体发生装置(1)设计原则：根据制备原理、反应物状态和反应所需条件、制取气体的量等因素来设计反应装置。(2)基本类型装置类型反应装置图适用气体操作注意事项固、固加热型O2、NH3等①试管要干燥；②试管口略低于试管底；③加热时先均匀加热再固定加强热固、液加热或液、液加热型Cl2、HCl等①烧瓶加热时要隔石棉网②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片(或沸石)固、液不加热或液、液不加热型H2、CO2、SO2、NO、NO2等①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下；②启普发生器只适用于块状固体和液体反应，且气体不溶于水；③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速3.气体的净化装置(1)基本类型装置示意图适用范围试剂与杂质气体反应，与主要气体不反应；装置③用固体吸收还原性或氧化性杂质气体杂质气体被冷却后变为液体，主要气体不变为液体(2)吸收剂的选择选择吸收剂应根据被提纯气体的性质和杂质的性质而确定，一般情况如下：①易溶于水的气体杂质可用水来吸收；②酸性杂质可用碱性物质吸收；③碱性杂质可用酸性物质吸收；④水为杂质时，可用干燥剂来吸收；⑤能与杂质发生反应生成沉淀(或可溶物)的物质也可作为吸收剂。4.气体的收集方法及收集装置根据制备气体的水溶性及气体的密度选择收集方法及收集装置：（1）排液法：难溶于水(或某溶液)或微溶于水(或某溶液)，又不与其反应的气体可用排液法收集，选用、等收集装置收集。用该装置可收集O2、H2、Cl2(饱和NaCl溶液)、NO、CO2(饱和NaHCO3溶液)、CO、C2H2、C2H4等气体。（2）向上排空气法：密度大于空气且不与空气中的成分反应的气体可用向上排空气法收集，选用等收集装置收集。用该装置可收集Cl2、SO2、NO2、CO2等气体。（2）向下排空气法：密度小于空气且不与空气中的成分反应的气体可用向下排空气法收集，选用等收集装置收集。用该装置可收集H2、NH3、CH4等气体。5．气体的量取装置对难溶于水且不与水反应的气体,往往利用量筒或滴定管组装如图所示的装置量取其体积。6．尾气处理装置的选择a用于吸收溶解或反应速率不是很快的气体，如用NaOH溶液吸收Cl2等。b用于收集少量气体。c、d用于吸收极易溶且溶解很快的气体，如HCl、HBr、NH3等；其中d吸收量少。e用于处理难以吸收的可燃性气体，如H2、CO等。7．涉气类制备实验先后顺序(1)装配仪器时：先下后上，先左后右。(2)加入试剂时：先固后液。(3)实验开始时：先检查装置气密性，再加药品，后点酒精灯。(4)净化气体时：一般先除去有毒、有刺激性气味的气体，后除去无毒、无味的气体，最后除水蒸气。(5)防倒吸实验：往往是最后停止加热或停止通气。(6)防氧化实验：往往是最后停止通气。8．实验条件的控制(1)排气方法为了防止空气中的成分氧气、CO2、水蒸气干扰实验，常用其他稳定的气体(如氮气)排尽装置中的空气；有时也可充分利用反应产物气体(如：氨气、氯气、二氧化硫)等排尽装置中的空气。(2)控制气体的流速及用量①用分液漏斗控制液体滴加的速度和用量。②观察气泡，控制气流速度，如图1，可观察气泡得到N2、H2的体积比约为1∶2的混合气。③平衡气压如图2，用长玻璃管平衡气压，防堵塞。(3)压送液体根据装置的密封性，让反应生成气体或消耗气体，产生压强差，将液体压入或倒流入另一反应容器。(4)温度控制①控制低温的目的：减少某些反应物或产品分解如H2O2、NH4HCO3等；减少某些反应物或产品挥发，如盐酸、氨水等；防止某物质水解，避免副反应发生等。②采取加热的目的：加快反应速率或使平衡移动，加速溶解等。③常考温度控制方式：a．水浴加热：均匀加热，反应温度在100℃以下。b．油浴加热：均匀加热，反应温度100～260℃。c．冰水冷却：使某物质液化、降低产物的溶解度；减少其他副反应，提高产品纯度等。d．保温：如中和热测定时，两烧杯之间填泡沫，真空双层玻璃容器等。【典例2-1】在实验室采用如图装置制备并收集气体(下列试剂均可反应且能生成对应的气体)，合理的是选项化学试剂制备的气体ANa2CO3和H2SO4(稀)CO2BNa和H2OH2CNa2O2和H2OO2DMnO2和H2O2O2【答案】B【分析】由实验装置图可知，制备气体的反应是固液不加热生成密度小于空气的气体的反应。【解析】A．二氧化碳的密度大于空气，不能用向下排空气法收集，故A错误；B．钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，氢气的密度小于空气，则题给装置能用于制备并收集氢气，故B正确；C．氧气的密度大于空气，不能用向下排空气法收集，故C错误；D．氧气的密度大于空气，不能用向下排空气法收集，故D错误；故选B。【典例2-2】实验室制取下列气体，所选反应试剂、制备装置、干燥装置与收集方法正确的是选项气体反应试剂制备装置干燥剂及装置收集方法A、a碱石灰

hdB浓氨水、CaOb无水

heC、浓盐酸c

hdD、70%硫酸b浓硫酸

if【答案】A【解析】A．、和加热时反应生成氧气，符合“固体固体加热”制备气体，即选择制备装置a，氧气能用碱石灰干燥且密度大于空气，可以选择向上排空气法收集，收集方法正确，A正确；B．生成的氨气能和氯化钙反应而被吸收，故不能使用氯化钙干燥氨气，B错误；C．二氧化锰和浓盐酸在加热条件下生成氯气，反应中不需使用温度计，C错误；D．二氧化硫易溶于水，不能用排水法收集，密度比空气大，可以用向上排空气法收集，D错误；故选A。【变式2-1】实验室采用如图装置制备气体，合理的是选项化学试剂制备的气体A氯酸钾与二氧化锰B氯化铵和碱石灰C铜与浓硝酸D锌粒与稀硫酸【答案】D【解析】A．氯酸钾和二氧化锰制备氧气属于固体加热制气体，A不符合题意；B．氯化铵和碱石灰制备氨气属于固体加热制气体，氨气极易溶于水，不能用排水法收集，B不符合题意；C．二氧化氮与水反应生成一氧化氮气体，不能用排水法收集，C不符合题意；D．锌粒与稀硫酸常温反应生成氢气，氢气难溶于水，用排水法收集，D符合题意；故选D。【变式2-2】实验室制取下列气体，所选的反应试剂、制备装置与收集方法合理的是选项气体反应试剂制备装置收集方法A石灰石、稀硫酸beB、浓盐酸bdC浓盐酸、bdDae【答案】C【解析】A．由于硫酸钙微溶，生成的硫酸钙附着在碳酸钙表面阻止反应进行，应该用盐酸，另外二氧化碳密度大于水的，应该用向上排空气法收集，选择d装置，A错误；B．二氧化锰氧化浓盐酸需要加热，应该选择c装置，B错误；C．浓盐酸和高锰酸钾反应生成氯气，氯气密度大于空气，用向上排空气法收集，C正确；D．氧气密度与空气接近，不能用排空气法收集，应该用排水法收集，D错误；答案选C。知识点3常见气体的检验与除杂知识点3常见气体的检验与除杂1.常见气体的检验气体检验特征性质注意事项O2使带火星的木条复燃—H2纯净的H2在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯，烧杯的内壁有水雾生成产物只有水CH4在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯，烧杯的内壁有水雾生成，同时生成能使澄清石灰水变浑浊的气体产物有二氧化碳和水CO在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体产物只有二氧化碳SO2无色，有刺激性气味；能使品红溶液褪色，加热后恢复红色；能使酸性KMnO4溶液褪色；能使溴水褪色；能使澄清石灰水变浑浊CO2也能使澄清石灰水变浑浊；SO2的漂白原理与新制氯水的漂白原理不同CO2能使澄清石灰水变浑浊，能使燃着的木条熄灭应注意区别，SO2也能使澄清石灰水变浑浊，N2也能使燃着的木条熄灭NO无色气体，接触空气时立即变为红棕色—Cl2黄绿色，有刺激性气味，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝Cl2有毒，注意闻气味的方法NO2红棕色，有刺激性气味，通入水中生成无色溶液并产生无色气体，水溶液显酸性NO2的颜色与溴蒸气相近，NO2溶于AgNO3溶液无沉淀生成，而溴蒸气溶于AgNO3溶液有淡黄色沉淀生成HCl无色，有刺激性气味，在潮湿的空气中形成白雾；用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近时冒白烟；通入AgNO3溶液时有白色沉淀生成HCl极易溶于水，做相关实验时应防倒吸NH3无色，有刺激性气味，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近时冒白烟NH3极易溶于水，做相关实验时应防倒吸2．常见气体的除杂方法气体(括号内为杂质)除杂试剂化学方程式或原理C2H2(H2S)CuSO4溶液H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4H2(NH3)浓硫酸NH3＋H2SO4===NH4HSO4Cl2(HCl)饱和NaCl溶液HCl极易溶于水，Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度小CO2(HCl)饱和NaHCO3溶液HCl＋NaHCO3===NaCl＋H2O＋CO2SO2(HCl)饱和NaHSO3溶液HCl＋NaHSO3===NaCl＋H2O＋SO2CO2(SO2)饱和NaHCO3溶液SO2＋2NaHCO3===Na2SO3＋H2O＋2CO2CO2(CO)灼热CuOCO＋CuOeq\o(=====,\s\up7(△))Cu＋CO2CO(CO2)NaOH浓溶液CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2ON2(O2)灼热铜网2Cu＋O2eq\o(=====,\s\up7(△))2CuO【典例3-1】实验室用炭与浓硫酸反应并对产生气体的成分进行检验，下列实验装置和操作不能达到实验目的的是A．用装置甲进行反应B．用装置乙检验C．用装置丙检验D．用装置丁检验【解析】A．炭与浓硫酸在加热条件下，在装置甲中发生反应，A正确；B．检验和均需经过水溶液，带出的水蒸气会影响对反应生成水的检验，所以在发生反应后就检验反应生成的水，B正确；C．利用的漂白性，用品红溶液检验和混合气体中，C正确；D．由装置丙导出的气体中仍然混有，而也能与澄清石灰水反应出现浑浊，不能检验炭与浓硫酸反应生成的，D错误；故答案为D。【答案】D【典例3-2】下列有关常见气体成分检验的结论正确的是选项仪器或试剂实验现象结论A湿润的红色石蕊试纸试纸变蓝一定含B灼热CuO黑色固体变为红色一定含C澄清石灰水溶液中出现浑浊一定含D湿润的淀粉-KI试纸试纸变蓝一定含【答案】A【解析】A．氨气水溶液显碱性，能使湿润红色石蕊试纸变蓝色，故试纸变蓝，一定含，故A正确；B．能还原氧化铜的气体也可能是一氧化碳等还原性气体，故B错误；C．二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊，故C错误；D．二氧化氯、二氧化氮等氧化性气体也能使碘离子氧化为碘单质，故D错误；故选A。【变式3-1】检验碳粉与浓硫酸反应产生气体的装置和所加药品如下，下列叙述不正确的是（

）A．a中品红溶液褪色，说明混合气体中有SO2B．b中KMnO4溶液的作用是除去SO2C．b中发生反应的离子方程式为：D．c中品红溶液不褪色，d中Ca(OH)2溶液变浑浊，说明混合物中存在CO2【分析】检验碳粉与浓硫酸反应产生气体，也就是检验二氧化硫与二氧化碳是否存在，二者均能使澄清石灰水变浑浊，因此先检验并除去二氧化硫再检验二氧化碳。【解析】A．SO2能使品红溶液褪色而CO2不能，当a中品红溶液褪色，说明混合气体中有SO2，A项正确；B．b中的KMnO4溶液的作用是除去SO2，防止对后续二氧化碳的检验产生干扰，B项正确；C．题中所给离子方程不符合元素守恒电荷守恒，b中发生反应的离子方程式为：，C项错误；D．c中品红溶液不褪色，证明二氧化硫已被除尽，此时d中Ca(OH)2溶液变浑浊，说明混合气体中存在CO2，D项正确；答案选C。【答案】C【变式3-2】吸烟有害健康，香烟烟雾中含有CO、CO2、SO2、H2O等气体，用下列物质可将其一一检出：a．无水硫酸铜b．澄清石灰水c．红热氧化铜d．生石灰e．酸性高锰酸钾溶液f．品红溶液检出的正确顺序是A．混合气→a→e→b→f→d→cB．混合气→c→d→e→e→aC．混合气→a→e→f→b→d→cD．混合气→b→e→a-→d→c【答案】C【解析】利用红热氧化铜检验CO，利用酸性高锰酸钾溶液检验并除去SO2，利用品红溶液检验SO2是否除净，利用澄清石灰水检验CO2，利用无水硫酸铜检验H2O(g)，考虑排除干扰因素，操作顺序为混合气→检验H2O(g)→检验并除去SO2→检验是否仍有SO2→检验CO2→干燥气体(生石灰)→检验CO，故正确顺序为混合气→a→e→f→b→d→c，故选C。无机化工流程题的解题策略知识点4无机化工流程题的解题策略知识点4一、工业流程试题的基本特点

1、试题的切入点（或试题素材）较多的采用了与生产生活密切联系的化学新技术、新成果。故题干内容来源都是真实的工业生产过程，内容丰富，提问灵活。

2、无机化工流程题的结构：分题头、题干和题尾三部分。（1）题头一般是介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括获得副产品）；

（2）题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；

（3）题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识设置系列问题。

3、呈现形式：流程图、数据表格、图像、实验装置。

4、设问方式：措施、成分、物质、原因。

5、能力考查：获取、整合、处理、应用信息的能力、分解问题的能力、表达能力。

6、知识落点：基本理论、元素化合物、实验。学科&网二、工艺流程题的主线分析方法如按照主线分析法分析如下：三、识别流程图化工流程中箭头指出的是投料(反应物)，箭头指向的是生成物(包括主产物和副产物)，返回的箭头一般是被“循环利用”的物质。四、原料预处理的常用方法及其作用(1)研磨:减小固体颗粒度,增大物质间接触面积,加快反应速率,提高浸出率。(2)水浸或酸浸:与水接触反应或溶解;与酸接触反应或溶解,得可溶性金属离子溶液,不溶物过滤除去。(3)浸出:固体加水(酸)溶解得到溶液(离子)。(4)灼烧:除去可燃性杂质或使原料初步转化。(5)煅烧:改变结构,使一些物质能溶解或高温下氧化、分解。五、无机化工流程题中的除杂、净化1．常用的方法(1)水溶法：除去可溶性杂质。(2)酸溶法：除去碱性杂质。(3)碱溶法：除去酸性杂质。(4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。(5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。(6)调节溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3＋等。2．常用的操作(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇或甘油。(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。3．结合沉淀溶解平衡进行的条件控制(1)运用Ksp计算反应所需要的pH条件；(2)根据题目要求计算某条件下的离子浓度、需要加入的试剂量等。六、制备过程中应注意的反应条件(1)溶液的pH:①控制反应的发生,增强物质的氧化性或还原性,或改变水解程度。②常用于形成或抑制某些金属离子的氢氧化物沉淀。(2)温度:根据需要选择适宜温度,改变反应速率或使平衡向需要的方向移动,减少副反应的发生,确保一定的反应速率,控制溶解度便于提纯。(3)浓度:①根据需要选择适宜浓度,控制一定的反应速率,使平衡移动利于目标产物的生成,减小对后续操作产生的影响。②过量,能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率,但对后续操作也会产生影响。(4)趁热过滤:防止某物质降温时会大量析出。(5)冰水洗涤:洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体损耗。七、无机化工流程中的分离方法(1)洗涤(冰水、热水):洗去晶体表面的杂质离子;(2)过滤(热滤或抽滤):分离难溶物和易溶物;(3)萃取和分液:利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质;(4)蒸发结晶:提取溶解度随温度的变化不大的溶质;(5)冷却结晶:提取溶解度随温度的变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物,如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等;(6)蒸馏或分馏:分离沸点不同且互溶的液体混合物;(7)冷却法:利用气体易液化的特点分离气体。八、工艺流程题的解题策略1.粗读题干，挖掘图示图示中一般会呈现超出教材范围的知识，但题目中往往会有提示或者问题中不涉及，所以一定要关注题目的每一个关键字，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出，只需问什么推什么。如制备类无机化工题，可粗读试题，知道题目制取什么、大致流程和有什么提示等。2.携带问题，精读信息这里信息包括三个方面：一是主干，二是流程图示，三是设置问题。读主干抓住关键字、词；读流程图，重点抓住物质流向(“进入”与“流出”)、实验操作方法等。3.跳跃思维，规范答题答题时应注意前后问题往往没有“相关性”，即前一问未答出，不会影响后面答题。要求用理论回答的试题，应采用“四段论法”：改变了什么条件(或是什么条件)→根据什么理论→有什么变化→得出什么结论。4.积累常考的答题模板(1)除杂：除去……中的……(2)干燥：除去……气体中的水蒸气，防止……(3)增大原料浸出率(离子在溶液中的含量多少)的措施：搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气体的流速(浓度、压强)，增大气液或固液接触面积。(4)加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利于生成物生成的方向)移动。(5)温度不高于××℃的原因：适当加快反应速率，但温度过高会造成挥发(如浓硝酸)、分解(如H2O2、NH4HCO3)、氧化(如Na2SO3)或促进水解(如AlCl3)等，影响产品的生成。(6)从滤液中提取一般晶体(溶解度随温度升高而增大)的方法：蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥。(7)从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法：蒸发浓缩、趁热过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥。(8)控制某反应的pH使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀，调节pH所用试剂为主要元素对应的氧化物、碳酸盐、碱等，以避免引入新的杂质；沉淀时pH范围的确定：范围过小导致某离子沉淀不完全，范围过大导致主要离子开始沉淀。(9)减压蒸馏(减压蒸发)的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)受热分解、挥发。(10)检验溶液中离子是否沉淀完全的方法：将溶液静置一段时间后，向上层清液中滴入沉淀剂，若无沉淀生成，则离子沉淀完全。(11)洗涤沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作2～3次。(12)检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀洗涤干净。(13)洗涤沉淀的目的：除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质。(14)冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗。(15)乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗，得到较干燥的产物。(16)蒸发、反应时的气体氛围：抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl3溶液时为获得AlCl3需在HCl气流中进行。(17)事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的氧化性气体(如氧气)，防止某物质被氧化。5.化工流程氧化还原反应方程式的解答措施第1步：根据题干信息或流程图，判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物第2步：按“氧化剂+还原剂-还原产物+氧化产物”写出方程式，根第3步：根据电荷守恒和溶液的酸碱性，通过在反应方程式的两端添加H＋或OH－的形式使方程式的两端的电荷守恒。第4步：根据原子守恒，通过在反应方程式两端添加H2O(或其他小分子)使方程式两端的原子守恒。6.解决本类题目的三步骤:(1)从题干中获取有用信息,了解生产的产品。(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)分析流程中的每一步骤,从以下几个方面了解流程:①反应物是什么;②发生了什么反应;③该反应造成了什么后果,对制造产品有什么作用;④抓住一个关键点:一切反应或操作都是为获得产品而服务。【典例4-1】石墨在材料领域有重要应用，某初级石墨中含和等杂质，提纯与综合利用工艺流程如下：已知：①氯化后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物；②的沸点为金属氯化物的沸点均高于(1)“氯化”时，先向反应器中通入一段时间，再加热，主要目的是。(2)“冷凝”后，所得“气体”的成分有和(填化学式)。(3)“溶解过滤”时，加过量NaOH溶液的目的是。(4)“沉铝”时，通过量得到沉淀，实验室洗涤沉淀的操作为；工业上由得A1，需以下两步，写出第一步化学方程式：、2Al2O3(熔融)4A1+3O2↑(5)工业上利用100kg初级石墨经上述流程，可生产出2.43kgAl，其产率为。(已知产率为产品实际产量占产品理论产量的百分数)【答案】(1)排尽装置中的氧气，以防在高温下与石墨反应(2)SiCl4(3)除去Fe3+，使A13+完全转化为四羟基合铝酸钠(4)向漏斗中加蒸馏水没过沉淀，待蒸馏水流尽，重复2~3次(5)90%【分析】初级石墨氯化后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，即SiO2、Al2O3和Fe2O3分别转化为SiCl4、AlCl3、FeCl3蒸汽，冷凝到80℃，SiCl4为气体，AlCl3、FeCl3为固体，固体加过量氢氧化钠生成四羟基合铝酸钠溶液和氢氧化铁沉淀，四羟基合铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳气体生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，氢氧化铝经灼烧生成氧化铝，电解熔融氧化铝得金属铝。【解析】（1）“氯化”时，先向反应器中通入Cl2一段时间，再加热，主要目的是排尽装置中的氧气，以防在高温下与石墨反应。（2）SiCl4的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃，冷凝到80℃，“冷凝”后，SiCl4为气体，AlCl3、FeCl3为固体，所得“气体”的成分有Cl2和SiCl4。（3）氯化铝和过量的氢氧化钠反应生成可溶性四羟基合铝酸钠，氯化铁和过量氢氧化钠生成氢氧化铁沉淀，“溶解过滤”时，加过量NaOH溶液的目的是除去Fe3+，使A13+完全转化为四羟基合铝酸钠；（4）洗涤氢氧化铝沉淀的方法为：向漏斗中加蒸馏水没过沉淀，待蒸馏水流尽，重复2~3次；氢氧化铝经灼烧生成氧化铝，电解熔融氧化铝得金属铝，故第一步反应为：；（5）初级石墨中含Al2O35.1%，根据铝元素守恒，100kg初级石墨理论上生成金属铝的质量为，实际产出2.43kgAl，其产率为。【典例4-2】钛白粉(纳米级)广泛用作功能陶瓷、催化剂、化妆品和光敏材料等。以钛铁矿(主要成分为、MgO)为原料制备高纯度钛白粉，同时得到绿矾的工艺流程如图1。已知：常温下，稀硫酸几乎不与反应。回答下列问题：(1)“酸浸”中增加稀硫酸的浸出率的方法有(任写一种)。(2)图2、图3分别为不同固液比、温度下“浸出”中Ti的浸出率。据图分析，最适合的固液比和温度分别是和。(3)“浸出”后Ti元素以形式存在，该反应的化学方程式为。(4)“一系列操作”包含、过滤、洗涤、干燥。得到的绿矾用冰水洗涤的目的是。(5)若取10kg钛铁矿(的质量分数为95%)，经过上述流程(钛元素损失率为5%)，则可制得钛白粉固体的质量为kg。【答案】(1)将钛铁矿粉碎、搅拌、适当升温等(2)1：10160℃(3)(4)蒸发浓缩、冷却结晶洗去表面可溶性杂质，并减少绿矾的溶解(5)4.75【分析】根据题给信息，钛铁矿加稀硫酸酸浸时，MgO溶解，FeTiO3不溶解，过滤后，滤渣1主要为FeTiO3，加入热浓硫酸浸出后，FeTiO3反应溶解，生成Fe3+、TiO2+，再加入铁粉还原，使Fe3+转化成Fe2+，经一系列操作后获得绿矾晶体，滤液经水解后获得TiO(OH)2沉淀，过滤分离后，煅烧滤渣得到钛白粉。据此答题。【解析】（1）“酸浸”中增加稀硫酸的浸出率的方法有：将钛铁矿粉碎、搅拌、适当升温等。（2）浸出时使用的是浓硫酸，根据图2，固液比大于1：10后，浸出率增加不明显，为降低浓硫酸使用量，以1：10最适合；根据图3，温度高于160℃后，浸出率增加也不明显，为降低能耗。最适合的温度为160℃。（3）“浸出”后Ti元素以形式存在，该反应的化学方程式为：。（4）“一系列操作”的目的是从溶液中分离出绿矾晶体，因此包含蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等。冰水可降低绿矾的溶解度，得到的