無機化工流程題答題策略

無機化工流程題答題策略命題熱點①物質(zhì)的分離、提純與檢驗型②化工原料制備型命題特點無機化工流程題是一類特色鮮明的高考新題型，能很好地體現(xiàn)《新課程標(biāo)準(zhǔn)》和《考試說明》的要求，在高考試題中出現(xiàn)的頻率呈增多趨勢。這類題的題干一般比較長，信息比較多，又是以真實的工業(yè)生產(chǎn)作為背景，對考生而言，陌生度大，難度也比較大。只要考生掌握命題者的意圖，明確解題的一般思路，總結(jié)解題的規(guī)律和策略，定能化難為易，正確解答。無機化工流程重要考點命題規(guī)律1.通過對科學(xué)實驗中化學(xué)現(xiàn)象以及相關(guān)模型、圖形和圖表等的觀察，運用分析、比較、概括、歸納等方法對所獲取的信息進行初步加工和應(yīng)用。2.綜合運用相關(guān)知識和科學(xué)方法，解決生產(chǎn)、生活實際和科學(xué)研究中的簡單化學(xué)問題。3.用正確的化學(xué)用語及文字、圖表、模型、圖形等表達化學(xué)問題解決的過程和成果，并做出正確解釋。從2008年開始，逐步用工業(yè)生產(chǎn)流程圖取代了無機框圖的題型。此類題情景新，綜合性強，思維量大，難以押題，區(qū)分度大。并在2013年的考試說明中作為例題出現(xiàn)。近五年考到的主要元素時間全國新課標(biāo)卷II全國新課標(biāo)卷I2011年CuSO4·5H2O鈦白粉、明礬、鈦鐵礦（化學(xué)與技術(shù)）2012年鐵及其化合物、高鐵酸鉀、黃銅礦（化學(xué)與技術(shù)）2013年工業(yè)氧化鋅制取藥用氧化鋅回收處理廢舊鋅錳干電池（化學(xué)與技術(shù)）廢舊鋰離子電池回收處理：Al(OH)3、Li2SO4、CoCO3制備草酸2014年鉛及其化合物、鈷次磷酸磷酸鈣（化學(xué)與技術(shù)）2015年回收處理廢舊鋅錳干電池鐵硼礦制取硼酸、硼氫化鈉、CuCl化工流程實驗試題的特征題干特征1、產(chǎn)品的價值或工業(yè)生產(chǎn)的目的2、化工生產(chǎn)流程圖3、數(shù)據(jù)的表格或圖像信息常設(shè)問題1、有關(guān)方程式的書寫2、化學(xué)藥品的選擇3、分離和提純操作方法及其目的性解釋4、對某一步驟的評價或優(yōu)化策略5、對產(chǎn)品的實驗室分析和處理整體意識：﹡﹡﹡﹡兩種意識﹡﹡﹡﹡快速瀏覽全題①流程的目的（特別是流程中的始末物質(zhì)）②題目設(shè)問情況③特別關(guān)注“已知”局部意識：﹡﹡﹡﹡兩種意識﹡﹡﹡﹡（1）設(shè)問一般相對獨立，無連帶效應(yīng)，一個問題解決不了不會影響下一個問題的解決。（2）題中基本上都有與流程無關(guān)的問題，可直接作答；對于超綱知識，題目中要么有信息提示，要么與解答題目無關(guān)。定位意識：（2013年全國新課標(biāo)卷I）27．鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiCoO2），導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時，該鋰離子電池負極發(fā)生的反應(yīng)為6C+xLi++xe-=LixC6?，F(xiàn)欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源（部分條件未給出）。（2013年全國新課標(biāo)卷I）27．回答下列問題：（1）LiCoO2中，Co元素的化合價為_________。（2）寫出“正極堿浸”中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式___________。（3）“酸浸”一般在80℃下進行，寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________；可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺點是_____________。（4）寫出“沉鈷”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式___________。（5）充放電過程中，發(fā)生LiCoO2與Li1-xCoO2之間的轉(zhuǎn)化，寫出放電時電池反應(yīng)方程式______________________。（6）上述工藝中，“放電處理”有利于鋰在正極的回收，其原因是_________。在整個回收工藝中，可回收到的金屬化合物有__________(填化學(xué)式)。實驗方案評價化合價氧化還原反應(yīng)原電池反應(yīng)元素化合物離子反應(yīng)化學(xué)方程式原電池工作原理充電時，該鋰離子電池負極發(fā)生的反應(yīng)為6C+xLi++xe-=LixC6原料目標(biāo)產(chǎn)物原料的預(yù)處理反應(yīng)條件的控制產(chǎn)品的分離提純成本環(huán)保﹡﹡﹡﹡﹡建模﹡﹡﹡﹡﹡

核心反應(yīng)123、核心反應(yīng)——陌生方程式的書寫關(guān)注箭頭的指向：箭頭指入———反應(yīng)物箭頭指出———生成物氧化還原反應(yīng)：熟練應(yīng)用氧化還原規(guī)律①判斷產(chǎn)物②配平非氧化還原反應(yīng)：結(jié)合物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)實際判斷產(chǎn)物1（2013福建卷）24．二氧化氯（ClO2）是一種高效、廣譜、安全的殺菌、消毒劑。（1）氯化鈉電解法是一種可靠的工業(yè)生產(chǎn)ClO2方法。②該法工藝原理示意圖如右。其過程是將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉（NaClO3）與鹽酸反應(yīng)生成ClO2。工藝中可以利用的單質(zhì)有H2、Cl2（填化學(xué)式），發(fā)生器中生成ClO2的化學(xué)方程式為______________________。Cl2HClNaClO3+HCl——ClO2↑+H2/Cl2↑(?)+NaCl2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2ONaClNaClO3氧化還原規(guī)律（2010安徽卷）27.鋰離子電池的廣泛應(yīng)用使回收利用鋰資源成為重要課題：某研究性學(xué)習(xí)小組對廢舊鋰離子電池正極材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在鋁箔上）進行資源回收研究，設(shè)計實驗流程如下：（2）第③步反應(yīng)的離子方程式是

。Li+LiMn2O4+O2——Li++MnO24LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O瞻前顧后（2013年全國新課標(biāo)卷I）27．鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiCoO2），導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。（3）“酸浸”一般在80℃下進行，寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________；2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O、2H2O22H2O+O2↑瞻前顧后全面LiCoO2+H2SO4+H2O2——Li2SO4+CoSO4（2013年全國新課標(biāo)卷I）27．鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiCoO2），導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。（4）寫出“沉鈷”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________。CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑（√）

許多考生的作答：

CoSO4+NH4HCO3=CoCO3↓+NH4HSO4（×）反應(yīng)實際（2015.28）（2）實驗室用NH4Cl、鹽酸、NaClO2（亞氯酸鈉）為原料，通過以下過程制備ClO2：①電解時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

．②溶液X中大量存在的陰離子有

．NH4Cl+2HClNCl3+3H2↑．Cl﹣、OH﹣核心反應(yīng)——陌生方程式的書寫1關(guān)注箭頭的指向（聚焦局部）前后追溯物質(zhì)（放大局部）氧化還原規(guī)律反應(yīng)實際（物質(zhì)性質(zhì)、試劑用量）全面考慮增大固體樣品與液體（或氣體）的接觸面積，加快反應(yīng)速率。原料的預(yù)處理浸出：研磨：（水浸、酸浸、堿浸）使原料中的**溶解（物理溶解或與浸取液接觸反應(yīng)），可溶性離子進入溶液，不溶物通過過濾除去。灼燒：攪拌：使反應(yīng)物充分接觸，增大反應(yīng)（或溶解）速率。（焙燒、煅燒）除去可燃性的雜質(zhì)（或使原料初步轉(zhuǎn)化）雜質(zhì)高溫下氧化、分解2.1溫度:反應(yīng)速率物質(zhì)的溶解度物質(zhì)的熱分解與揮發(fā)弱離子的水解（平衡）溫度、pH、保護氣pH：物質(zhì)的沉淀與溶解弱離子的水解反應(yīng)條件的控制2.2保護氣：隔絕空氣（主要是O2、H2O）弱離子的水解（2009江蘇卷·16）以氯化鉀和鈦白廠的副產(chǎn)品硫酸亞鐵為原料生產(chǎn)硫酸鉀、過二硫酸銨和氧化鐵紅顏料，原料的綜合利用率較高。其主要流程如下：FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O

（3）反應(yīng)Ⅰ需控制反應(yīng)溫度低于35℃，其目的是________。防止NH4HCO3分解（或抑制Fe2+的水解）反應(yīng)速率物質(zhì)的溶解度物質(zhì)的熱分解與揮發(fā)弱離子的水解（平衡）（2010江蘇卷·16）

鋇鹽行業(yè)生產(chǎn)中排出大量的鋇泥[主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等]。某主要生產(chǎn)BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工廠利用鋇泥制取Ba(NO3)2，其部分工藝流程如下：（2）酸溶時通?？刂品磻?yīng)溫度不超過70℃，且不使用濃硝酸，原因是________、______。防止反應(yīng)速率過快濃HNO3易揮發(fā)、分解反應(yīng)速率物質(zhì)的溶解度物質(zhì)的熱分解與揮發(fā)弱離子的水解（平衡）產(chǎn)品的分離提純過濾、結(jié)晶、蒸餾、萃取分液趁熱過濾——考慮溶解度沉淀的洗滌——水（冰水、熱水）、有機物（乙醇、乙醚）（主要考慮溶解度）降低因溶質(zhì)的溶解而引起的損耗；乙醇易揮發(fā)，有利于干燥，同時可防止溶質(zhì)與水反應(yīng)生成結(jié)晶水合物。2.3沉淀的洗滌方法——向過濾器中加入蒸餾水（或其他溶劑）至浸沒固體，待水自然流出，重復(fù)操作2~3次。檢驗沉淀是否洗凈的方法：取最后一次洗滌液少許于試管中,滴加………..試劑，產(chǎn)生………現(xiàn)象則證明沒洗滌干凈；若不產(chǎn)生…….現(xiàn)象，則證明洗滌干凈。強調(diào)：分析清楚溶液中的成分蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、冷卻結(jié)晶重結(jié)晶結(jié)晶：成本意識：效率意識：環(huán)保意識：浸出率、轉(zhuǎn)化率、利用率、原料價格、能耗的控制、原料、能量的循環(huán)利用生產(chǎn)速率、催化劑的使用、反應(yīng)條件的選擇3生產(chǎn)實際：三個意識綠色化學(xué)：無污染、無腐蝕、“三廢”(廢氣、廢渣、廢水)的處理。（2013年全國新課標(biāo)卷I）27．鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiCoO2），導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等?？捎名}酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺點是_________。有氯氣生成，污染較大污染：廢渣、廢液（酸、堿、重金屬鹽）、廢氣（Cl2、Br2、硫和氮的氧化物）很多同學(xué)答不出循環(huán)利用：箭頭指回為循環(huán)（實質(zhì)就是降低成本）（2013—福建卷·24）（2005—上海卷·26A）

理綜：在如何更好地考查學(xué)生的實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新意識方面作了新嘗試

2015年全國卷理綜試題提供的信息來源豐富，這就要求考生通過“現(xiàn)場獨立自學(xué)”的方式，從中概括抽象出新的知識或發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，同時與學(xué)過的知識相組合，形成較全面的網(wǎng)絡(luò)化的知識體系，將這些知識體系進一步應(yīng)用到新的知識情境中，從而解決問題。這種試題對具有自主學(xué)習(xí)和獨立思考能力的培養(yǎng)和考查，將發(fā)揮非常重要的作用。而且在如何更好地考查學(xué)生的實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新意識方面作了新的嘗試。一些題目具有較大的開放性，考生只有在平時動手做實驗的基礎(chǔ)上進行獨立思考，才能得到正確的結(jié)果。

迅速提取、加工信息的能力－當(dāng)今信息社會下，對信息提取、加工的能力十分重視，提高自己從不同呈現(xiàn)方式中提取有用信息、加工信息，并利用信息進行思考或推理的能力。

創(chuàng)新能力－重視個人創(chuàng)新能力的持續(xù)培養(yǎng)，關(guān)注科學(xué)事實，重視實驗現(xiàn)象，而不是囿于實驗結(jié)果，自覺培養(yǎng)開放的思想方法和創(chuàng)新的思維方式。1.（2013全國新課標(biāo)1）鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiCoO2），導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。充點時，該鋰離子電池負極發(fā)生的反應(yīng)為6C+xLi++xe-=LixC6?，F(xiàn)欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源（部分條件為給出）?；卮鹣铝袉栴}：（1）LiCoO2中，Co元素的化合價為_________。（2）寫出“正極堿浸”中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_______________。（3）“酸浸”一般在80℃下進行，寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________________；可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺點是______________________________________________。（4）寫出“沉鈷”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________。（5）充放電過程中，發(fā)生LiCoO2與Li1-xCoO2之間的轉(zhuǎn)化，寫出放電時電池反應(yīng)方程式____________________________。（6）上述工藝中，“放電處理”有利于鋰在正極的回收，其原因是______________。在整個回收工藝中，可回收到的金屬化合物有______________(填化學(xué)式)。Li+從負極中脫出，經(jīng)由電解質(zhì)向正極移動并進入正極材料3.(2015·福建高考·24)無水氯化鋁在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。(1)氯化鋁在水中形成具有凈水作用的氫氧化鋁膠體,其反應(yīng)的離子方程式為

。(2)工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等雜質(zhì))制取無水氯化鋁的一種工藝流程示意如下:已知:物質(zhì)SiCl4AlCl3FeCl3FeCl2沸點/℃57.6180(升華)300(升華)1023①步驟Ⅰ中焙燒使固體水分揮發(fā)、氣孔數(shù)目增多,其作用是

(只要求寫出一種)。②步驟Ⅱ中若不通入氯氣和氧氣,則反應(yīng)生成相對原子質(zhì)量比硅大的單質(zhì)是

。③已知:Al2O3(s)＋3C(s)=2Al(s)＋3CO(g)ΔH1=＋1344.1kJ·mol－12AlCl3(g)=2Al(s)＋3Cl2(g)

ΔH2=＋1169.2kJ·mol－1由Al2O3、C和Cl2反應(yīng)生成AlCl3的熱化學(xué)方程式為

。④步驟Ⅲ的尾氣經(jīng)冷卻至室溫后,氣體用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的鹽主要有3種,其化學(xué)式分別為

⑤結(jié)合流程及相關(guān)數(shù)據(jù)分析,步驟Ⅴ中加入鋁粉的目的是

。防止后續(xù)步驟生成的AlCl3水解或增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率除去FeCl3，提高AlCl3純度CaO

11

易生成硫酸鈣沉淀而導(dǎo)致碳酸鈣產(chǎn)率降低

OH￣、NO3￣Ca(HCO3)2

Al2O3+2OH￣=2AlO2￣+H2O

2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑高溫Al+7AlCl4--3e￣=4Al2Cl7-

Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O

C

Fe2+

被氧化為Fe3+

，F(xiàn)e3+

水解產(chǎn)生H+

4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)?H=-260kJ?mol￣1FeS2+4e￣+4Li+=Fe+2Li2S或FeS2+4e￣=Fe+2S2￣

0.0118ab-1.044c或作氧化劑

過濾

Cu(NH3)42++2RH=CuR2+2NH4++2NH3

分液漏斗

ab

RHA。分液漏斗尖端未緊靠燒杯內(nèi)壁B.液體過多

O2

、H2SO4

蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾

H2SO4

防止由于溶液中C(OH￣)過高，生成Cu(OH)2

沉淀2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe高溫4Al+3SiO2=2Al2O3+3Si高溫HCl、AlCl3NaClCl2+2OH￣=Cl￣+ClO￣+H2O；H++OH￣=H2O

陽Al+7AlCl4--3e￣=4Al2Cl7-致密的氧化鋁膜可以阻止內(nèi)部的Fe與化學(xué)物質(zhì)接觸，從而防止腐蝕Fe2+

、Mn2+

MnO4￣+3Fe2++7H2O=MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+

提高Mn2+含量

還原反應(yīng)

Fe、MnO2

、Ni

取少量洗滌液于試管中，滴加澄清石灰水，若不產(chǎn)生白色沉淀則洗滌干凈，若產(chǎn)生白色沉淀，則未洗滌干凈19.（2013.36）（15）鋅錳電池（俗稱干電池）在生活中的用量很大。兩種鋅錳電池的構(gòu)造圖如圖（a）所示。普通鋅錳電池堿性鋅錳電池ZnNH4Cl

MnO2