無(wú)機(jī)化工流程題的解題策略

1、無(wú)機(jī)化工流程題的解題策略化學(xué)工藝流程題是將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來(lái)，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識(shí)步步設(shè)問(wèn)，是無(wú)機(jī)框圖的創(chuàng)新。它以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為基礎(chǔ)，與化工生產(chǎn)成本、 產(chǎn)品提純、環(huán)境保護(hù)等相融合， 考查物質(zhì)的制備、 檢驗(yàn)、分離提純等基本實(shí)驗(yàn)原理在化工生 產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，要求考生依據(jù)流程圖分析原理，緊扣信息，抓住關(guān)鍵、準(zhǔn)確答題。這類(lèi)試 題具有較強(qiáng)的實(shí)用性和綜合性，是近幾年高考化學(xué)命題的?？碱}型，全國(guó)一卷近4年必考題型。題型一物質(zhì)制備類(lèi)化工流程題稀硫酸h2o2nh3 出0j j菱鎂礦t酸溶t過(guò)濾t氧化t調(diào)ph4 t過(guò)濾t木炭t 煅燒 |t mgoj氣體【考題感悟】（2013 江蘇，咼

2、純氧化鎂是一種新的探索?；V的實(shí)驗(yàn)流程如下：16）氧化鎂在醫(yī)藥、建筑等行業(yè)應(yīng)用廣泛。硫酸鎂還原熱解制備以菱鎂礦（主要成分為mgco,含少量feco）為原料制備高純氧1濾渣1濾渣2酸溶前一般先把菱鎂礦研磨成礦粉，目的是 ; mgco3與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為 。（2）加入h2o2氧化時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。濾渣2的成分是 （填化學(xué)式）。（4）煅燒過(guò)程存在以下反應(yīng)：800 c木木2mgso 4 + c=2mgo + 2so2t + co2?mgso 4+ c=2 mgo + so2 f + co fmgso 4+ 3c= mgo + s f + 3co f利用下圖裝置對(duì)煅燒產(chǎn)生的氣體進(jìn)行分

3、步吸收或收集。# d中收集的氣體是 （填化學(xué)式）。b中盛放的溶液可以是 （填字母）。2a. naoh 溶液 b. na2co3溶液c.稀硝酸d. kmno4溶液 a中得到的淡黃色固體能與熱的naoh溶液反應(yīng)，產(chǎn)物中元素的最高價(jià)態(tài)為+4,寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式：。廠濾渣fc(o11)5-mgso4 * mgo科學(xué)審題 明確物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程：菱鎂礦稀hsomgso4j2cmgso4加氯氷調(diào) ph=lfeso4fe2 (so4) 3【解析】(1)mgco3微溶于水寫(xiě)離子方程式時(shí)不能拆成離子形式，硫酸是強(qiáng)酸能拆成離子形 式。(2)由于菱鎂礦中含有 feco3,所以溶液中存在 fescu,要除去雜質(zhì)fe2+

4、可先將其氧化成 fe3+,再調(diào)節(jié)ph除去，因此h2o2是氧化劑，發(fā)生反應(yīng)：2feso4+ h2o2+ h2so4=fe2(so4)3 + 2h2o。用氨水調(diào)節(jié)ph = 4除去fe濾渣2為fe(oh)3。(4)題目中要求利用圖中裝置 進(jìn)行氣體的分步吸收或收集。煅燒后存在四種氣體：s、so2、co2和co。由可知a中得淡黃色固體，即 s, b吸收so2, c吸收co2, d中收集co。b吸收so2但不吸收co2, 可 選用kmno4溶液，注意不能用 naoh溶液或 w2co3溶液，因?yàn)樗鼈兾?so2【答案】(1)增大反應(yīng)物接觸面積或增大反應(yīng)速率或使反應(yīng)更充分+ 2 +mgco 3 + 2h =m

5、g+ co2 f + h2o(2)2feso4 + h2o2 + h 2so4=fe2(so4)3 +2 22h2o(3)fe(oh)3 (4) co d3s+6oh-=2s -+so3 -+3h2o題型二 以混合物的分離、提純?yōu)槟康墓に嚵鞒填}【考題感悟】(2013全國(guó)新課標(biāo)n, 純化工業(yè)級(jí)氧化鋅27)氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。 含有fe( n卜mn( n卜ni( n )等雜質(zhì)的流程如下：工業(yè)小稀硫酸口、亠調(diào)ph約為5過(guò)濾浸出液適量高錳酸鉀溶液濾液no3 濾濾餅煅燒zno 3#提示：在本實(shí)驗(yàn)條件下，ni( n )不能被氧化，高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是mno2。回答下列問(wèn)題：(1

6、) 反應(yīng)中除掉的雜質(zhì)離子是 ，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 ;在加高錳酸鉀溶液前，若 ph較低，對(duì)除雜的影響是 。反應(yīng)的反應(yīng)類(lèi)型為,過(guò)濾得到的濾渣中，除了過(guò)量的鋅外還有(3) 反應(yīng)形成的沉淀要用水洗，檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是 。反應(yīng)中產(chǎn)物的成分可能是znco3xzn(oh)2,取干燥后的濾餅 11.2 g，煅燒后可得到產(chǎn)品8.1 g,貝u x等于。科學(xué)審題 明確物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程:稀h2so4znso4、fes°4工業(yè)zno浸出液mnso4、mso4曇phlnot結(jié)合提示濾渣：fe (oh ) 3和 mno濾液：znso4過(guò)濾viniso4 結(jié)合提示na2co3過(guò)濾煅燒znco 3 xzn(

7、oh) 2>zno過(guò)濾2濾渣：zn、ni 濾液：znso4【解析】本題實(shí)際是利用化學(xué)方法對(duì)zno提純，就是要除去 fe( n )、mn(n )、ni( n )。綜合流程信息、提示信息，顯然除去fe( n )、mn(n )是在步進(jìn)行的，fe2+被kmno氧化為fe3 j在ph = 5的條件下，fe3+生成fe(oh)3沉淀，mrt被kmno氧化生成mno沉淀。除ni( n ) 是在步進(jìn)行，發(fā)生了ni( n )與zn的置換反應(yīng)。、是將 zn2+(aq)轉(zhuǎn)化為沉淀，重新生成znq (3)中檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈，就是檢驗(yàn)洗液中是否還含有濾液中的某種離子，顯 然檢驗(yàn)sq2比較合理。(4)中寫(xiě)出分解

8、化學(xué)方程式，列比例式計(jì)算即可，木znco 3 xzn(oh) 2=(x+ 1)zno + cozf + xh?。125+ 99x81(x+ 1)11. 2 8.1解得x= 1。2 i2 i一2 i2【答案】 (1)fe 和 mn mno + 3fe + 7h2o=3fe(oh) j + mnoj + 5h、2mno + 3mn + + 2h2o=5 mnoj + 4h+ 鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無(wú)法除去鐵和錳雜質(zhì)(2) 置換反應(yīng)鎳(3)取少量水洗液于試管中，滴入12滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則說(shuō)明沉淀已經(jīng)洗滌干凈(4)1【解題策略】1. 一個(gè)完整的無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)流程一

9、般具有下列過(guò)程：2各過(guò)程涉及的考點(diǎn)：(1) 對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理的常用方法及其作用：研磨：減小固體的顆粒度，增大固體與液體或氣體間的接觸面積，加快反應(yīng)速率。水浸：與水接觸反應(yīng)或溶解。酸浸：與酸接觸 反應(yīng)或溶解，使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過(guò)過(guò)濾除去。近年來(lái)，在高考題出現(xiàn)了浸出”操作。在化工生產(chǎn)題中，礦物原料浸出”的任務(wù)是選擇適當(dāng)?shù)娜軇?，使礦物原料中的有用組分或有害雜質(zhì)選擇性地溶解，使其轉(zhuǎn)入溶液中，達(dá)到有用組分與有害雜質(zhì)或與脈石組分相分離的目的。灼燒：除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化，如從海帶中提取碘時(shí)的灼燒就是為了除去可燃性雜質(zhì)，將有機(jī)碘轉(zhuǎn)化為碘鹽。煅燒：改變結(jié)構(gòu)和組成，使一些物質(zhì)能溶解；并使

10、一些雜質(zhì)在高溫下氧化、分解，如煅燒高嶺土和石灰石。(2) 核心化學(xué)反應(yīng)要掌握：元素及其化合物知識(shí)：化工生產(chǎn)將原料轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品的過(guò)程， 也是物質(zhì)經(jīng)歷相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程。理解物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，就要用到元素及其化合物的相關(guān) 知識(shí)。一般圍繞鐵、銅、鋁、鎂、氯、硫、磷、硅等元素的單質(zhì)或化合物的工業(yè)制備來(lái)進(jìn)行命題，需要掌握這些元素及其化合物的知識(shí)還要掌握有關(guān)化工生產(chǎn)的知識(shí)，熟悉的有純堿工業(yè)、氨工業(yè)、硅單質(zhì)的制備、氯堿工業(yè)、海水中提取鎂、海水中提取溴等；化學(xué)反應(yīng)原理：化工生產(chǎn)中把原料轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品的過(guò)程就是化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，從化學(xué)反應(yīng)原理的角度選 擇原料、控制條件和選擇設(shè)備等，是化工生產(chǎn)的基本思路?；瘜W(xué)反應(yīng)原理的相關(guān)

11、知識(shí)包括質(zhì) 量守恒定律、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、電化學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)等，做到能綜合運(yùn)用這些知識(shí) 分析化工生產(chǎn)中化學(xué)反應(yīng)的情況。（3）化工生產(chǎn)過(guò)程中分離提純、除雜等環(huán)節(jié)，與高中化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)的原理緊密聯(lián)系，包括 過(guò)濾、洗滌、蒸發(fā)、結(jié)晶、蒸餾、萃取、分液等基本實(shí)驗(yàn)操作及原理，并要熟悉所用到的相 關(guān)儀器。（4）對(duì)整個(gè)工藝流程能進(jìn)行評(píng)價(jià) : 體現(xiàn)綠色化學(xué)思想 （使用無(wú)毒無(wú)害原料， 采用原子利用 率高的制備路線，原料的循環(huán)利用，畐u產(chǎn)物綜合利用，節(jié)能，等）：高效節(jié)能方面（原料廉價(jià)，工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品的純度高，能耗低等）（5）化學(xué)計(jì)算：純度，轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率計(jì)算，有效數(shù)字的取舍2. 解答基本步驟（1） 讀題頭，得目的

12、，劃原料，明產(chǎn)品，解決“干什么 ”一般采用“首尾分析法” ：通過(guò)閱讀題頭，了解流程圖以外的文字描述、表格信息、后續(xù)設(shè) 問(wèn)中的提示性信息， 通過(guò)對(duì)比分析工業(yè)流程示意圖中的第一種物質(zhì)（原材料）與最后一種物質(zhì)（產(chǎn)品 ），弄清從原料出發(fā)，要得到最終產(chǎn)品，必須除去什么元素、引進(jìn)什么元素。（2）讀題問(wèn)，逐空填答，用語(yǔ)要規(guī)范，解決“怎么寫(xiě) ”從化學(xué)原理的角度、用化學(xué)語(yǔ)言作答；要抓住主要問(wèn)題，針對(duì)具體問(wèn)題作具體分析。具體答題要點(diǎn)如下：答題所問(wèn)：要看清題目要求，按要求答題。如：寫(xiě)離子方程式還是化學(xué)方程式； 寫(xiě)物質(zhì)的名稱(chēng)還是化學(xué)式等； 方程式中反應(yīng)物、產(chǎn)物的分子式書(shū)寫(xiě)要正確； 尤其是化 學(xué)方程式要配平， 電極反應(yīng)

13、式和化學(xué)方程式一定要書(shū)寫(xiě)正確； 正確使用等號(hào)或可逆符號(hào)； 沉 淀、氣體、水溶液等符號(hào)要標(biāo)明。準(zhǔn)確、規(guī)范：回答問(wèn)題的要準(zhǔn)確全面，注意語(yǔ)言表達(dá)的 規(guī)范性，例如評(píng)價(jià)或比較實(shí)驗(yàn)方案時(shí)要全面考慮： 反應(yīng)物種類(lèi)多少、是否易得、是否對(duì)環(huán)境 有污染；反應(yīng)產(chǎn)物的種類(lèi)多少，對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物的分離和提純是否有影響；反應(yīng)條件是否苛刻； 儀器、設(shè)備是否要求高；工藝流程、實(shí)驗(yàn)步驟的多少。注意答題的完整性：要答到對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)的影響這一步！除雜：除去中的（只寫(xiě) 除雜”一類(lèi)是不給分的）3. 注意歸納答題的套路（1）增大原料浸出率 （離子在溶液中的含量多少 ）的措施：攪拌、升高溫度、延長(zhǎng)浸出時(shí)間、 增大氣體的流速 （濃度、壓強(qiáng) ），增大

14、氣液或固液接觸面積。（2）加熱的目的：加快反應(yīng)速率或促進(jìn)平衡向某個(gè)方向（一般是有利于生成物生成的方向）移動(dòng)。（3）溫度不高于xxc的原因：適當(dāng)加快反應(yīng)速率，但溫度過(guò)高會(huì)造成（如濃硝酸）揮發(fā)、（如h2o2、 nh4hco3）分解、（如na2so»氧化或促進(jìn)（如alcl 3）水解等，影響產(chǎn)品的生成。（4）從濾液中提取一般晶體 （溶解度隨溫度升高而增大的晶體）的方法：蒸發(fā)濃縮 （至有晶膜出現(xiàn)）、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌 （冰水洗、熱水洗、乙醇洗 ）、干燥。（5）從濾液中提取溶解度受溫度影響較小或隨溫度升高而減小的晶體的方法:蒸發(fā)濃縮、趁熱6過(guò)濾(如果溫度下降，雜質(zhì)也會(huì)以晶體的形式析出來(lái))、洗滌

15、、干燥。(6) 溶液配制、灼燒、蒸發(fā)、過(guò)濾用到的儀器。(7) 控制某反應(yīng)的ph值使某些金屬離子以氫氧化物的形式沉淀：調(diào)節(jié)ph所用試劑為主要元素對(duì)應(yīng)的氧化物、碳酸鹽、堿，以避免引入新的雜質(zhì)；ph分離時(shí)的范圍確定、范圍過(guò)小的后果(導(dǎo)致某離子沉淀不完全)或過(guò)大的后果(導(dǎo)致主要離子開(kāi)始沉淀)。(8) 減壓蒸餾(減壓蒸發(fā))的原因：減小壓強(qiáng)，使液體沸點(diǎn)降低，防止(如 h2o2、濃硝酸、nwhc03) 受熱分解、揮發(fā)。(9) 檢驗(yàn)溶液中離子是否沉淀完全的方法：將溶液靜置一段時(shí)間后，向上層清液中滴入沉淀 劑，若無(wú)沉淀生成，則離子沉淀完全。(10) 檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法：取少量最后一次的洗滌液于試管中，向

16、其中滴入某試劑，若，則沉淀洗滌干凈。(11) 洗滌的目的：除掉附著在沉淀表面的可溶性雜質(zhì)。提高可溶性物質(zhì)的產(chǎn)率(12) 洗滌沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸餾水至液面浸沒(méi)沉淀，待水自然流下后，重復(fù)操作23次。(13) 冰水洗滌的目的：洗去晶體表面的雜質(zhì)離子并降低被洗滌物質(zhì)的溶解度，減少其在洗滌 過(guò)程中的溶解損耗。(14) 乙醇洗滌的目的：降低被洗滌物質(zhì)的溶解度，減少其在洗滌過(guò)程中的溶解損耗，得到較 干燥的產(chǎn)物。(15) 蒸發(fā)、反應(yīng)時(shí)的氣體氛圍：抑制某離子的水解，如加熱蒸發(fā)alcl 3溶液時(shí)為獲得 alcl 3需在hci氣流中進(jìn)行。(16) 事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的氣體(如氧氣)防止某物

17、質(zhì)被氧化。【針對(duì)訓(xùn)練】1、近年來(lái)，硫化銅礦的濕法冶煉技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展?，F(xiàn)有一種催化氧化酸浸硫化銅礦的冶煉法，其工藝流程如圖1所示：捌 硫+溶21海綿鋼7#關(guān)1 cusat法爍銅工藝流程示盤(pán)揖回答下列問(wèn)題：800°c(1)火法煉銅的主要反應(yīng)：2cufes 2 + 40 2= cu 2s1 200 c+ 3s0 2 + 2fe0(爐渣)： 2cu 2s + 30 2= 2cu 2o +1 200 ca2s0 2 : 2cu 2o + cu 2s= 6cu + so 21；#則由1 mol cufes2生成1 mol cu，共消耗 mol o2。在反應(yīng)中氧化劑為 ,當(dāng)有0.3 mo

18、l電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，生成so2的體積為 (標(biāo)準(zhǔn)狀況)。(2)寫(xiě)出反應(yīng)1的化學(xué)方程式： ，濕法煉銅與火法煉銅相比，優(yōu)點(diǎn)是。從溶液中得到 fes04 7h2o 晶體的操作是;實(shí)驗(yàn)時(shí)常用乙醇洗滌晶體， 優(yōu)點(diǎn)【答案】 (1)2.5 cu20、cu2s 1.12 l(2)2cus + 02 + 2h2so4= 2cuso4+ 2出0 + 2s 污染小，同時(shí)得到副產(chǎn)物硫酸亞鐵晶體及硫黃，資源得到充分利用(3) 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗去晶體表面的水和雜質(zhì)離子，同時(shí)減少晶體的損失2、鋇鹽行業(yè)生產(chǎn)中排出大量的鋇泥主要含有bacos、basios、basq、ba(feo2)2等。某主要生產(chǎn)bacj、bacos、baso4的化工廠利用鋇泥制取 ba(nos)2，其部分工藝流程如 下：lj1酸瞎*中和丨 ph=4«5中和11phh過(guò)濾洗矗(1) 酸溶后溶液中ph =1, ba(feo2)2與hno3的反應(yīng)化學(xué)方程式為 。(2) 酸溶時(shí)通?？刂品磻?yīng)溫度不超過(guò)70 c，且不使用濃硝酸，原因是、。(3) 該廠結(jié)合本廠實(shí)際，選用的x為(填化學(xué)式)；中和i使溶液中 (填離子符號(hào))的濃度減少(中和i引起的溶液體積變化可忽略)。(4) 上述流程中洗滌的目的是 。【分析】1本題主要考查的是無(wú)機(jī)化工流程的分析，此題為化工生產(chǎn)題型，主要考察了化合 物性質(zhì)。(1) ba(feo2