2024高考化学一轮复习解题指导2化学工艺流程题的解题指导规范演练含解析新人教版

解题指导2化学工艺流程题的解题指导

化学工艺流程题是高考的必考题型，题目综合性强，难度大，通常以化工生产中流程图

的形式，以生疏元素或生疏化合物学问为载体，综合考查元素化合物学问、氧化还原反应方

程式的书写、试验基本操作、试验步骤的分析、试验方案的评价、产率的计算、启的应用、

绿色化学思想的体现等，可以说是真正的学科内综合题，无所不考。此类试题集综合性、真

实性、开放性于一体，包含必要的操作名称、化工术语或文字说明，考查学问面广、综合性

强、思维容量大。题干的呈现形式多为流程图、表格和图象；设问角度一般为操作措施、物

质成分、化学反应、条件限制的缘由和产率计算等，实刀考查侧重于获得信息的实力、分析

问题的实力、语言表达实刀和计算实力；涉及的化学学问有基本理论、元素化合物和试验基

础学问等。

解题策略

审题时要弄懂流程图中涉及的反应原理、反应条件的限制以及物质的分别等。明确流程

图中箭头方向和含义。流程图中箭头进入的是反应物（投料），箭头出去的是生成物（产物、副

产物），返回的箭头一般是“循环利用”的物质。图中一般会出现生疏学问，要读懂题给文字、

表格信息以及设问中的提示性信息，并分析和解题中随时进行联系、调用。

一、术语简答

术语思索角度

减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，增大反应

研磨

速率

搅拌使反应物充分接触，提高反应或溶解速率

水浸与水接触反应或溶解

与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤

酸浸

除去

碱浸除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物

除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是

灼烧

为了除去可燃性杂质

变更结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，

煨烧

如锻烧高岭土

调整pH常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀而除去

限制温度依据须要升温或降温，变更反应速率或使平衡向须要的方向移动

限制压强变更速率，影响平衡

运用催化剂增大反应速率，缩短达到平衡所须要的时间

冰水洗涤洗去晶体表面的杂质离子，并削减晶体在洗涤过程中的溶解损耗

趁热过滤提高纯度，削减结晶损失

有机物洗涤削减晶体损失，降低因溶质的溶解而引起的损耗

加热煮沸除去溶液中溶解的气体

二、解题策略

解题步骤解题筮略

明确目的

细致阅读题头，明确工艺流程的目的；比照流程找出原料和辅料

找出两料

以核心协助原料为准，把流程分为原料预处理、核心化学反应、产

品分别提纯三个阶段；依据箭头指向，分析每一环节中物质流入和

细审流程

流出的意义、限制反应条件的作用，融通对流程的整体分析；某些

分段剖析

短暂琢磨不透的环节，可先“淡化处理”，不必过多在此占用时间，

如在解题过程须要用到此学问，再回头看看

结合题目要求，充分利用题给信息，分析每问，规范解答；先易后

规范答题

难：确保易拿的分数先拿，最终难拿的题目，再带着问题问看流程

先易后难

进行有针对的分析

题型归类

一、物质制备类工艺流程

例1硼镁泥是一种工业废料，主要成分是m0(占40酚，还有Ca()、MnO、Fe?。」、FeO、

Al。、Si6等杂质，以此为原料制取的硫酸镁，可用于印染、造纸、医药等工业。从硼镁泥中

提取MgSO.1-7Hq的流程如图所示。

硫酸制镁泥NndO

厂II

硼铁泥-%禁咂gp睡.7Ho

嬴

已知，某些氢氧化物沉淀的pH如表所示。

氢氧化物起先沉淀时的pH完全沉淀时的pH

Mg(0H)29.310.8

Fe(OH)27.69.6

Fe(OH)32.73.7

Al(OH)33.74.7

请回答下列问题:

(1)在“酸解”过程中，欲增大“酸解”时的化学反应速率，请提出两种可行的措施:

⑵加入的NaClO可与而+反应：Mn"+Q(T+W=MnO/+2H++CP,还有一种离子也会

被NaClO氧化，并发生水解，该反应的离子方程式为一

(3)“滤渣”的主要成分除Fe(0II)3、Al(0H)3>MnO?外，还有—

(4)已知不同温度下MgSO,>CaSO.的溶解度如表所示。

温度/℃40506070

MgSO」的溶解度/g30.933.435.636.9

CaSO,的溶解度/g0.2100.2070.2010.193

“除钙”是将MgSO,司CaSOi混合溶液中的CaSO1除去，依据表中数据，简要说明操作步

骤：蒸发浓缩、。“操作I”是将滤液接着蒸发浓缩、冷却结晶、,便可得

至UMgSOq-7H20。

(5)试验中供应的硼镁泥共100g,得到的MgSO,・7H2O为172.2g,计算MgSO1-7HQ的

产率：。

(6)金属镁可用于自然水体中铁件的电化学防腐，完成防腐示意图，并作相应标注。

解析：(1)加快“酸解”过程是增大化学反应速率问题，故可采纳增大浓度、上升温度、

增大反应物的接触面积等。(2)在酸性条件下，C10可将*2,氧化为Fe时,而CIO被还原为C厂；

生成的Fe>水解生成Fe(OH)3,其离子方程式可写为2Fe2++Cl(T+5HQ=2Fe(0H)3I+C1"

4-4H+o(3)由于该硼镁泥中有MgO、CaO、MnO、Fe?。、、Fe。、AI2O3、SiOz等物质,所以“酸解”

后生成的阳离子有Mg-、Ca2\Mn2+.Fes\Fe2\A「+等，不溶物为SiO?,)府一被氧化为MnO2,

F/+被氧化为F-+,依据第个表格中数据可知，Fe(OH)3、Al(0H)3完全沉淀的pH均小丁5,

所以调整溶液pH为5〜6时,Fes\Al"分别生成沉淀Fe(0H)3、Al(OH)3,综上所述,滤渣为

Fe(0H)3、Al(0H)3、MiA、Si02o(4)由温度对MgSO」、CaSOi的溶解度影响可以看出,温度越高，

CaSO；的溶解度越小，可以采纳蒸发浓缩、趁热过滤的方法除去CaSO、操作I是将滤液接着蒸

发浓缩、冷却结晶，再经过滤洗涤，得到MgS0-7HQ。(5)100g硼镁泥中MgO的物质的量为

100gX40%4-40g-mor'=lmol,依据镁元素守恒，生成的MgSO」-7压0的物质的量为1mol,

质量为246g-molTXImol=246g,产率为172.2g+246gxi00%=70%。(6)电化学防腐有

变为VO"共失去3mol电子，而1molCIO「变为C厂得到6mol电子，所以须要0.5mol氯

酸钾。(3)中和时，Fe?+、A产分别转化犯难溶的Fe(OH)3和Al(0H)3,是废渣2的主要成分。

(4)为提高洗脱效率，须使题中所述平衡逆向移动。依据平衡移动原理，碱性越强越有利于平

衡逆向移动，所以淋洗液应当呈碱性。(5)经过“离子交换”，机以RMOn形式存在，而铁、铝

则在“中和”过程中转化为沉淀，所以“流出液”中最多的阳离子是钾离子。(6)由转

化为VQs,V的化合价未发生变更，该反应为非氧化还原反应，所以N的化合价仍为一3价，

一种生成物是NIL,另一种生成物必定是也0。

答案：(1)505+2父=2丫0：+山0SiQ

(2)0.5(3)Fe(OH)§和Al(OH)3(4)碱(5)K+

高温

(6)2NH.IV03=V205+2NH3t+H?0

巩固提升

1.闪锌矿(主要成分ZnS,含Cd、FesCu等元素杂质)是冶炼锌单质的原料，有两种常

见的冶炼方式：火法炼锌和湿法炼锌v两种方法均先将闪锌矿加热焙烧，得至ij以ZnO为主要

成分的焙砂，再分别经过两条路途得到单质锌，同时得到副产品。

iH副产品—一

焦炭

37A-I57SK

99.9%钟|

(D②

阿到演泯操作!I曳谷|99.99%锌

<§>1------------

⑦tC

已知：(I)相关金属单质的熔沸点:

金属单质ZnFeCuCd

熔点/K69318121356594

沸点/K1180302328401040

(II)几种离子生成氢氧化物沉淀的pH：

离子Fe3+Zn2+Cu2+Cd2+

起先沉淀PH1.15.94.76.9

完全沉淀pH3.28.96.79.6

请回答卜.列问题：

(1)步骤②若焦炭与ZnO(s)反应生成1molCO时汲取akJ的热量，请写出该反应的热

化学方程示_____________________________

⑵步骤④中操作I的分别方法为蒸福，得到副产品粗镉需限制温度为左右。

(3)步骤⑦需调整溶液pH为,目的是—

(4)写出步骤⑧中反应的离子方程式

___________________________________________(任写一个)。

⑸步骤⑨以Pt为电极进行电解，阴极的电极反应方程式为

(6)分别取闪锌矿200kg,通过火法炼锌得到Zn的质量为65kg,通过湿法炼锌得到Zn

的质量为78kg,闪锌矿中ZnS的质量分数约为o

解析：闪锌矿(主要成分ZnS,含Cd、Fe、Cu等元素杂质)加热焙烧，得到以ZnO为主要

成分的焙砂，其中还含有其他金属的氧化物,焙砂中的金属氧化物被焦炭还原生成金属单质

和残渣，要得到金属蒸气，须要限制温度在1373-1573K,得到的蒸气中含有锌和镉，通

过蒸储可以分别锌和镉；焙砂中加入硫酸将金属氧化物溶解，再加入双氧水将生成的亚铁盐

氧化,调整溶液的酸碱性，使铁离子沉淀,得到的溶液H中主要含有Z"+、Cu2\Cd2+,再加

入锌，将Cu2+、Cd?f还原，得到的溶液IH中土要含有z--,最线电解得到金属锌。(1)步骤②

若焦炭与ZnO(s)反应生成1molCO时汲取akJ的热量，反应的热化学方程式为ZnC'(s)+

1373~1573K

C(s)=Zn(g)+CO(g)A〃=+akJ-mol—。(2)依据相关金属单质的熔沸点数

据可知，步骤④中操作【的分别方法为蒸储，得到副产品粗镉需限制温度为1040K左右。

(3)依据几种离子生成氢氧化物沉淀的pH数据可知，步骤⑦需调整溶液pH除去溶液中的Fe3+,

因此须要限制pH在3.2<pH<5.9。(4)依据上述分析，步骤⑧中加入锌,将Ci?+、Cd”还原除

去，反应的离子方程式有Zn4-Cu'+^=Zn2++Cu.Zn+Cd'^^Zn^+Cd.(5)步骤⑨以Pt为电

极进行电解，阴极上锌离子发生还原反应生成锌，电极反应方程式为Zn"+2e-=Zn。(6)依

据流程图，闪锌矿中ZnS的质量分数只能通过火法炼锌计算，则闪锌矿中ZnS的质量分数为

97

65kgX65

I—X100%=48.5%o

200kg

1373~1573K

答案：(l)ZnO(s)+C(s)Zn(g)+CO(g)A^=+c7kJ•mol-1(2)1040

K(3)3.2<pH<5.9除去溶液中的Fe"(4)Zn+Cuz+=Zn^+Cu>Zn+Cd2+=Zn2++Cd

一个)(5)Z/++2e-=Zn(6)48.5%

2.三盐基硫酸铅(3FbO-PbSO-H2O)简称三盐，白色或微黄色粉末，稍带甜味、有毒。

200°C以上起先失去结晶水，不溶于水及有机溶剂。可用作聚氯乙烯的热稳定剂。以铅泥(主

要成分为PbO、Pb及PbSOi等)为原料制备三盐的工艺流程如图所示。

Na：CO将液硝酸NOI®),、就出溶液

铅泡瓯卜湍I-尚一唠卜血T过注慈滔虫三盐

①说「.④

滤液I'滤液3

已知：常温下PbSOi的溶解度比PbCO：,的溶解度大。请回答下列问题：

(1)步骤①转化的目的是，滤液1中的溶质为Na£03和

(填化学式)。

(2)步骤③酸溶时，为提高酸溶速率，可实行的措施是(任写一条)。

其中铅与硝酸反应生成Pb(NO；1)2和NO的离子方程式为

(3)滤液2中可循环利用的溶质为(填化学式)。

(4)步骤⑥合成三盐的化学方程式为

____________________________________________________________0

(已知反应中元素价杰不变)V

(5)简述步骤⑦洗涤沉淀的方法

____________________________________________________________0

解析：(1)步骤①向铅泥中加Na£03溶液，PbCOs的溶解度小于PbSOi的溶解度，Na£0Kaq)

+PbSO4(s)=Na2SOi(aq)+PbCOa(s),则可将PbSOi转化成PbCOs,所以滤液1的溶质主要是

Na2sol和过量的Na2mo⑵酸溶时，为提高酸溶速率，正实行的措施是适当升温(或适当增大

硝酸浓度或减小沉淀粒径等)；铅与硝酸反应生成Pb(M()3)2和NO,反应的离子方程式为3Pb+

8H++2NU：；=3Pb"+2MJf+4H2。。(3)Pb、PbO和PbCS在硝酸的作用下转化成Pb(Mh)2,

Pb(N0：)2中加稀昧0：转化成PbSOi和硝酸,HNOs可循环利用。⑷步骤⑥为PbSO.-^NaOH在50〜

50〜60℃

60℃条件下合成三盐，合成的化学方程式为4PbSO」+6NaOH=3PbO-PbSO<-H20+

3NaS(，+2H2。。(5)三盐沉淀表面附着硫酸根离子，洗涤沉淀的方法为用玻璃棒引流，问过滤

器中加蒸储水至没过沉淀，待水自然流下，重复上述操作2〜3次。

答案：(1)将PbSOi化为PbCQ“提高铅的利用率；Na2SO,(2)适当升温(或适当增大硝酸

+2+

浓度或减小沉淀粒径等其他合理答案)3Pb+8II+2N0r=3Pb-|-2N0t+4IL0(3)HN03

50〜60℃

(4)4PbS0t4-6Na0H=3Na2S0t+3Pb0-PbSOt•H20+2H20(5)用玻璃棒弓|流，向过

滤器中加蒸储水至没过沉淀，待水自然流下，重复上述操作2〜3次

3.(2024•扬州模拟)碳酸镁水合物是制备镁产品的中间体，工业上从弱碱性卤水(主要

成分为MgCL)中获得MgCO;l-3也0的方法如图1所示，请回答下列问题:

XaOH

卤水沉淀H过滤fI洗涤烘干『M£、()3•3ii2()

1I

C()2滤液

(1)写出沉淀过程的离子方程式：

(2)沉淀过程的pH随时间的变更如图2所示，沉淀过程的操作为(填字母)。

a.向卤水中滴加NaOH溶液，同时通入C0

b.向NaOH溶液中滴加卤水，同时通入Ca

c.向卤水中通入CO：至饱和，然后滴加NaOH溶液,同时接着通入CO?

d.向NaOH溶液中通入CO,至饱和，然后滴加卤水，同时接着通入CO?

图3

(3)沉淀过程中。(曲广)随时间的变更如图3所示，不同温度下所得到沉淀产物如图4所

示，沉淀过程选择的温度为,理由是

\上(0明仁0也［4H3“K

哩三二3H2P313K

MgCO,­3H,0

_・NJJN

Mg(：O,•3H,()

----------------293K

6('802er

图4

(4)写出MgCQ.•3H2O在323K温度时发生转化的化学方程式:

(5)在洗涤步骤中，表明产物洗涤干净的操作为―

_____________________________________________________________O

解析：(1)由图1可以看出，在沉淀过程中生成的是MgC(h-3H2(),反应的离子方程式为

2+

Mg+C02+20H~+2lW=Mg303­3H2OI。⑵由图2看出，起先时溶液的pH渐渐减小，后pH渐

渐增大，故先通入C02至饱和，然后加入NaOH溶液，同时接着通入C0”(3)由图3可知，323

K、313K时，沉淀结束后溶液中。(Mg?*)最低,结合图4可知在313K时，从溶液中才析出

MgCOa-3H20O(4)由图4可知,在323K时所得产物主要是Mgs(0H)2(C0：,)4-4HO故反应的化

学方程式为5(MgCa・3H20)=^=Mg3(0H)2(C03)4-4IL0+C02f+10IL0,⑸在过滤所得的昂休表

面含有c广，检验产物是否洗涤干净，只需检验洗涤滤液中是否含有c『即可。

2+

答案：(l)Mg+C024-20ir4-2H20=MgC0;1•31L0I(2)c(3)313K较高的温度能够

增大沉淀反应的速率，也使得溶液中残留的。(Mg?。较小，提高上吟+的沉淀率，但温度过高易

生成Mg5(0H)2(CO3)4・440(4)5(MgCO3•3H20)=^=Mg5(OH)2(CO：)4・4H2O+C&t+10H20(5)

取少量最终一次洗涤滤液，向其中加入HNO,酸化的AgNO,溶液，若无白色沉淀生成，则产物已

洗涤干净

4.工业上以锂辉石为原料生产碳酸锂的部分工业沆程如下：

型派孔网第至II旭和、吟)籀液

250-xxrcII「如2—|过汲冷水法阑

已知：

①锂辉石的主要成分为LizO-Aiq・4Si()2,其中含少量Ca、\1g元素。

250〜300℃

②LizO-ALOa-4SiO：+H2soi（浓）=Li2S0i+Al203-45论・H20

③某些物质的溶解度（$如下表所示。

7TC20406080

S（Li2co：）/g1.331.171.010.85

S（Li2S0.1）/g34.232.831.930.7

请回答卜列问题:

⑴从滤渣I中分宛出AM)3的流程如下图所示。请写诞生成沉淀的离子方程式:

WT1——-1溶液(含A1+)|过曳出必版闻包之A10

(2)已知滤渣2的主要成分有Mg(0H)2和CaCO..o向滤液1中加入石灰乳的作用是

_(运用化学平衡原理简述)。

(3)最终一个步骤中，用“热水洗涤”的目的是

_______________________________________________________O

(4)工业上，将LizCO,粗品制备成高纯Li£(工的部分工艺如下：a.将Li2c(h溶于盐酸作电

解槽的阳极液，LiOH溶液作阴极液，两者用离子选择透过膜隔开，用惰性电极电解。匕电解

后向LiOH溶液中加入少量NHHCOs溶液并共热，过滤、烘干得高纯Li2c03。

①a中，阳极的电极反应式是____________________________

________________________________________________________©

②电解后，LiOH溶液浓度增大的缘由,b中生成Li2c0：,反应的化

学方程式是

放电

(5)磷酸亚铁锂电池总反应为：FePO,+Li<---------^LiFePO),电池中的固体电解质可传

充电

导Li+,试写出该电池放电时的正极反应：

解析：锂辉石(Li2(HA12O3・4SiO2,含少量Ca,Mg元素)经过研磨、加热、酸化得到可

溶性的硫酸锂、硫酸铝和不溶的二氧化硅，经过过滤，得到滤渣1为二氧化硅，滤液1经过

调整pH值