专题16 工艺流程题学高考化学考点全突破解析版Word下载.docx
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xH2O转化反应速率下降（4）4
（5）Fe3+恰好沉淀完全时，c（
）=
mol·
L−1=1.3×
10–17mol·
L−1，c3（Mg2+）×
c2（
）＝
（0.01）3×
（1.3×
10–17）2=1.7×
10–40＜Ksp[Mg3（PO4）2]，因此不会生成Mg3（PO4）2沉淀。
（6）2FePO4+Li2CO3+H2C2O4
2LiFePO4+H2O↑+3CO2↑
（4）Li2Ti5O15中Li为+1价，O为–2价，Ti为+4价，过氧根（
）中氧元素显–1价，设过氧键的数目为x，根据正负化合价代数和为0，可知（+1）×
2+（+4）×
5+（–2）×
（15–2x）+（–1）×
2x=0，解得：
x=4；
（5）Ksp[FePO4]=c（Fe3+）×
c（
）=1.3×
10–2，则c（
＝1.3×
10–17mol/L，Qc[Mg3（PO4）2]＝
c3（Mg2+）×
）＝（0.01）3×
10–17）2=1.69×
10–40＜1.0×
10–24，则无沉淀。
（6）高温下FePO4与Li2CO3和H2C2O4混合加热可得LiFePO4，根据电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为2FePO4+Li2CO3+H2C2O4
2LiFePO4+H2O↑+3CO2↑。
【名师点睛】工艺流程题，就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。
制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成，每一步操作都有其具体的目标、任务。
审题的重点要放在与题设有关操作的目标、任务上，分析时要从成本角度（原料是否廉价易得）、环保角度（是否符合绿色化学的要求）、现实角度等方面考虑；
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。
而且还要看清问题，不能答非所问。
要求用理论回答的试题应采用“四段论法”：
本题改变了什么条件（或是什么条件）→根据什么理论→所以有什么变化→结论。
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2．【2017新课标3卷】
（15分）
重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·
Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。
制备流程如图所示：
（1）步骤①的主要反应为：
FeO·
Cr2O3+Na2CO3+NaNO3
Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2
上述反应配平后FeO·
Cr2O3与NaNO3的系数比为_______。
该步骤不能使用陶瓷容器，原因是_____。
（2）滤渣1中含量最多的金属元素是_______，滤渣2的主要成分是__________及含硅杂质。
（3）步骤④调滤液2的pH使之变____________（填“大”或“小”），原因是_____________（用离子方程式表示）。
（4）有关物质的溶解度如图所示。
向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。
冷却到___________（填标号）得到的K2Cr2O7固体产品最多。
a．80℃b．60℃c．40℃d．10℃
步骤⑤的反应类型是___________________。
（5）某工厂用m1kg铬铁矿粉（含Cr2O340%）制备K2Cr2O7，最终得到产品m2kg，产率为_____________。
（1）2∶7陶瓷在高温下会与Na2CO3反应
（2）铁Al（OH）3
（3）小2
+2H+
+H2O（4）d复分解反应（5）
×
100%
【解析】
（1）FeO·
Cr2O3是还原剂，氧化产物为Na2CrO4和Fe2O3，每摩转移7mol电子，而NaNO3是氧化剂，还原产物为NaNO2，每摩转移2mol电子，根据电子守恒可知，FeO·
Cr2O3和NaNO3的系数比为2∶7；
陶瓷在高温下会与Na2CO3反应，则熔融时不能使用陶瓷容器。
（2）熔块中氧化铁不溶于水，过滤后进入滤渣1，则滤渣1中含量最多的金属元素是铁；
滤液1中含有AlO2-、SiO32-及CrO42-，调节溶液pH并过滤后得滤渣2为Al（OH）3及含硅杂质。
【名师点睛】考查无机制备的工艺流程，涉及氧化还原反应、离子方程式配平、盐类水解的应用及混合物的分离与提纯等，解题时要求对整个流程进行认识分析，对流程中每一个反应的原理和操作的目的要理解清楚。
3．【2017江苏卷】
（12分）铝是应用广泛的金属。
以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质）为原料制备铝的一种工艺流程如下：
注：
SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_____________________。
（2）向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_________（填“增大”、“不变”或“减小”）。
（3）“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________。
（4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。
阳极的电极反应式为_____________________，阴极产生的物质A的化学式为____________。
（5）铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。
在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是_____________________。
（1）Al2O3+2OH−=2AlO2－+H2O
（2）减小（3）石墨电极被阳极上产生的O2氧化
（4）4CO32－+2H2O−4e−=4HCO3－+O2↑H2
（5）NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜
（3）电解I过程中，石墨阳极上氧离子被氧化为氧气，在高温下，氧气与石墨发生反应生成气体，所以，石墨电极易消耗的原因是被阳极上产生的氧气氧化。
（4）由图中信息可知，生成氧气的为阳极室，溶液中水电离的OH−放电生成氧气，破坏了水的电离平衡，碳酸根结合H+转化为HCO3－，所以电极反应式为4CO32－+2H2O−4e−=4HCO3－+O2↑，阴极室氢氧化钠溶液浓度变大，说明水电离的H+放电生成氢气而破坏水的电离平衡，所以阴极产生的物质A为H2。
（5）铝在常温下就容易与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化膜。
氯化铵受热分解产生的氯化氢能够破坏铝表面的氧化铝薄膜，所以加入少量的氯化铵有利于AlN的制备。
【名师点睛】本题通过化工流程考查了课本上学过的从铝土矿提取铝的元素化合物的知识，在问题中又结合原料的循环利用考查了电解原理。
解答时要先看框内，后看框外，里外结合；
本题改变了什么条件（或是什么条件）→根据什么理论或性质→所以有什么变化→结论，如本题最后一个问题，只要注意了铝表面易生成氧化膜和氯化铵受热易分解这两条性质，即可想到分解产物对氧化膜的作用，所以备考时，要多看课本上元素化合物方面内容，知道学了哪些，大多数的试题的根都在课本上。
4．【2017江苏卷】
（15分）某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag（金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略）。
已知：
①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解，如：
3NaClO
2NaCl+NaClO3
②AgCl可溶于氨水：
AgCl+2NH3·
H2O
Ag（NH3）2++Cl−+2H2O
③常温时N2H4·
H2O（水合肼）在碱性条件下能还原Ag（NH3）2+：
4Ag（NH3）2++N2H4·
H2O
4Ag↓+N2↑+4NH4＋+4NH3↑+H2O
（1）“氧化”阶段需在80℃条件下进行，适宜的加热方式为__________________。
（2）NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2，该反应的化学方程式为________________。
HNO3也能氧化Ag，从反应产物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺点是____________________。
（3）为提高Ag的回收率，需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤，并_______________________。
（4）若省略“过滤Ⅰ”，直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因过量NaClO与NH3·
H2O反应外（该条件下NaClO3与NH3·
H2O不反应），还因为_____________________。
（5）请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案：
________________________（实验中须使用的试剂有：
2mol·
L−1水合肼溶液，1mol·
L−1H2SO4）。
（1）水浴加热
（2）4Ag+4NaClO+2H2O
4AgCl+4NaOH+O2↑
会释放出氮氧化物（或NO、NO2），造成环境污染（3）将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中
（4）未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，且其中含有一定浓度的Cl−，不利于AgCl与氨水反应
（5）向滤液中滴加2mol·
L−1水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用1mol·
L−1H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥。
（1）“氧化”阶段需在80℃条件下进行，由于加热温度低于水的沸点，所以适宜的加热方式为水浴加热。
（2）因为已知NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2，用化合价升降法即可配平，该反应的化学方程式为4Ag+4NaClO+2H2O
4AgCl+4NaOH+O2↑。
HNO3也能氧化Ag，硝酸做氧化剂时通常被还原为有毒的氮的氧化物而污染环境，所以以HNO3代替NaClO的缺点是会释放出氮氧化物（或NO、NO2），造成环境污染。
（3）为提高Ag的回收率，需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤，洗涤的目的是为了把滤渣表面残存的银氨配离子洗涤下来，并将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中。
H2O反应外，还因为未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，氨水的浓度变小，且其中含有一定浓度的Cl−，不利于AgCl与氨水发生AgCl+2NH3·
Ag（NH3）2++Cl−+2H2O反应，使得银的回收率变小。
【名师点睛】本题以回收一种光盘金属层中的少量Ag的实验流程为载体，将实验原理的理解、实验试剂和仪器的选用、实验条件的控制、实验操作规范、实验方案的设计等融为一体，重点考查学生对实验流程的理解、实验装置的观察、信息的加工、实验原理和方法运用、实验方案的设计和评价等能力，也考查学生运用比较、分析等科学方法解决实际问题的能力和逻辑思维的严密性。
解题的关键是能读懂实验流程，分析实验各步骤的原理、目的、实验条件等。
设计实验方案时，根据限定必须使用的试剂，结合题中所给信息，注意反应条件的控制以及实验试剂的量的控制，按照“核心转化→尾气处理→产品分离→产品提纯”思路，对细节进行耐心的优化，直至得到完美方案。
考点
命题特点
高频
陌生化学方程式书写
取材灵活，能反应考生的学科素养，涉及元素化合物，氧化还原反应等知识点
元素性质及其应用
元素化合物知识为载体，考查元素化合物性质及应用
元素化合价
能够利用元素化合价的规律标出陌生物质的价态
离子方程式书写
熟悉与陌生方程式相结合，考查离子方程式书写步骤
电解质溶液
强调离子平衡问题中定性与定量分析相结合
重点考点
氧化还原反应
考查氧化还原反应的概念及在实际生活中的运用
电化学
前沿性的电化学应用为情境，但考的是基本概念，重点考查陌生电极的书写
无机化工流程题的特点：
无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面:
一是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采取的措施;
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和经济成本;
六是简化生产设备使生产工艺简便等。
命题者围绕以上几方面设问,我们的解题策略是:
（1）从生产目的出发,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:
一切措施或操作都是为了获得更多更纯的产品。
（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,环境保护等方面综合考虑）。
题型一 物质制备类化工流程题
1．明确制备类化工生产流程的特点
一个完整的物质制备化工生产流程一般具有下列特点
2．熟悉常用的操作方法及其作用
（1）对原料进行预处理的常用方法及其作用：
方法
作用
研磨
减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率。
水浸
与水接触反应或溶解。
酸浸
与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。
灼烧
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为了除去可燃性杂质。
煅烧
改变结构，使一些物质能溶解。
并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土。
（2）常用的控制反应条件的方法：
①调节溶液的pH。
a．控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。
例如：
已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示
物质
开始沉淀
完全沉淀
Fe（OH）3
2.7
3.7
Fe（OH）2
7.6
9.6
Mn（OH）2
8.3
9.8
若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH到3.7。
b．调节pH所需的物质一般应满足两点要求：
能与H＋反应，使溶液pH增大；
不引入新杂质。
若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu（OH）2、Cu2（OH）2CO3等物质来调节溶液的pH。
②控制温度。
根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。
③趁热过滤。
防止某物质降温时会析出。
④冰水洗涤。
洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
3．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。
【典例】
【2016新课标3卷】以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。
从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。
废钒催化剂的主要成分为：
V2O5
V2O4
K2SO4
SiO2
Fe2O3
Al2O3
质量分数/%
2.2～2.9
2.8～3.1
22～28
60～65
1～2
＜1
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：
（1）“酸浸”时V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为___________，同时V2O4转成VO2+。
“废渣1”的主要成分是__________________。
（2）“氧化”中欲使3mol的VO2+变为VO2+，则需要氧化剂KClO3至少为______mol。
（3）“中和”作用之一是使钒以V4O124−形式存在于溶液中。
“废渣2”中含有_______。
（4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：
4ROH+V4O124−
R4V4O12+4OH−（ROH为强碱性阴离子交换树脂）。
为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈_____性（填“酸”、“碱”或“中”）。
（5）“流出液”中阳离子最多的是________。
（6）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式____________。
（1）V2O5＋2H＋=2VO2＋＋H2O；
SiO2；
（2）0.5；
（3）Fe（OH）3、Al（OH）3；
（4）碱；
（5）K＋；
（6）2NH4VO3
V2O5＋H2O＋2NH3↑。
【考点定位】考查物质制备工艺流程图分析
【名师点睛】本题是工艺流程问题，涉及氧化还原反应方程式的书写、步骤的分析、氧化还原反应的计算、元素及其化合物的性质等知识，旨在发挥理论对实践的指导作用，将其应用于实践来解决实际问题，达到学以致用的目的。
本题充分体现了“源于教材又不拘泥于教材”的指导思想，在一定程度上考查了学生的知识的灵活运用能力和分析问题解决问题的能力。
书写离子反应方程式，首先找出反应物和生成物，然后判断此反应是否属于氧化还原反应，最后根据原子守恒、反应前后电荷守恒配平其他。
工艺流程中充分把握题目所给数据，如本题中SiO2的质量分数在60%～65%，因此滤渣1的主要成分是SiO2，因为SiO2属于酸性氧化物，不与硫酸反应。
氧化还原反应实质是电子的得失或偏移，即得失电子数目守恒，氧化还原反应的计算常常采用得失电子数目守恒进行计算，即氧化剂的物质的量×
变价原子个数×
化合价的变化值=还原剂的物质的量×
化合价的变化值，本题是3×
1×
1=n（KClO3）×
6，解得x=0.5mol；
化学平衡原理适用于任何化学平衡，如果改变影响平衡的一个条件，化学平衡会向能够减弱这种改变的方向移动。
本题难度适中。
题型二 提纯类化工流程题
解题策略
1．物质分离提纯的原则
（1）不增：
不引入新的杂质。
（2）不减：
不减少被提纯的物质。
（3）易分离：
被提纯物与杂质易于分离。
（4）易复原：
被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。
2．明确常用的提纯方法
（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：
如除去酸性铜溶液中的Fe3＋等。
3．明确常用的分离方法
（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，如分离乙醇和甘油。
（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。
4．掌握化工流程的解题方法——首尾分析法
对一些线型流程工艺（从原料到产品为一条龙的生产工序）试题，首先对比分析流程图中第一种物质（原材料）与最后一种物质（产品），从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。
【典例】【2017北京卷】
（13分）TiCl4是由钛精矿（主要成分为TiO2）制备钛（Ti）的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：
资料：
TiCl4及所含杂质氯化物的性质
化合物
SiCl4
TiCl4
AlCl3
FeCl3
MgCl2
沸点/℃
58
136
181（升华）
316
1412
熔点/℃
−69
−25
193
304
714
在TiCl4中的溶解性
互溶
——
微溶
难溶
（1）氯化过程：
TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。
TiO2（s）+2Cl2（g）=TiCl4（g）+O2（g）ΔH1=+175.4kJ·
mol-1
2C（s）+O2（g）=2CO（g）ΔH2=-220.9kJ·
①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4（g）和CO（g）的热化学方程式：
_______________________。
②氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图判断：
CO2生成CO反应的ΔH_____0（填“＞”“＜”或“=”），判断依据：
_______________。
③氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液，则尾气的吸收液依次是__________________________。
④氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有_____________。
（2）精制过程：
粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。
示意图如下：
物质a是______________，T2应控制在_________。
（1）①TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）=TiCl4（g）+2CO（g）△H=-45.5kJ/mol
②>
随温度升高，CO含量增大，说明生成CO的反应是吸热反应
③H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液④MgCl2、AlCl3、FeCl3
（2）SiCl4高于136℃，低于181℃
【名师点睛】本题以钛精矿制备纯TiCl4的流程为素材，主要考查盖斯定律和热化学方程式、化
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