学年第二学期高考第一轮复习专题1工艺流程解题模板一解析版A4.docx

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学年第二学期高考第一轮复习专题1工艺流程解题模板一解析版A4

第一讲-流程工艺解题模板

知识图谱

错题回顾

工艺流程解题模板（预处理、循环物质、调pH、……）

知识精讲

一．解题思路

无机工业流程图题能够以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题指导思想，能够综合考查各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。

1．课本上的具体工艺流程

（1）侯氏纯碱工艺

（2）工业合成硫酸

（3）工业合成硝酸

2．抽象出工艺流程模板

3．具体试题中的几个过程的划分

无机化工题：

要学会看生产流程图，对于比较陌生且复杂的流程图，宏观把握整个流程，不必要把每个环节的原理都搞清楚，针对问题分析细节。

（1）考察内容主要有：

①原料预处理

②反应条件的控制（温度、压强、催化剂、原料配比、PH调节、溶剂选择）

③反应原理（离子反应、氧化还原反应、化学平衡、电离平衡、溶解平衡、水解原理、物质的分离与提纯）

④绿色化学（物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用）

⑤化工安全（防爆、防污染、防中毒）等。

（2）给出各种不同核心反应原理的工艺流程的流程图，指导学生分析工业流程的主线和核心步骤。

在分析过程中关注以下几个方面：

①明确实验的目的

②抓住几条线索

二．核心知识点突破

1．预处理的各种方法

（1）粉碎或研磨：

增大固液（或固气或固固）接触面积，加快反应（溶解）速率，增大原料的转化率（或浸取率）。

其他提高浸取率的方法：

升高浸取时的温度、延长浸取的时间、增大浸取液的浓度、充分搅拌等。

（2）煅烧或灼烧：

不易转化的物质转为容易提取的物质；其他矿转化为氧化物；除去有机物；除去热不稳定的杂质。

（3）酸浸：

溶解、去氧化物（膜）、调节pH促进水解（沉淀）。

（4）碱溶：

去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH促进水解（沉淀）。

例题1

步骤I前，

要粉碎成细颗粒的目的是____________________________________。

例题2

（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有___________________________、________________（要求写出两条）

例题3

聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝[Al2（OH）nCl6－n]。

本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。

其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：

Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0.5%～3.0%）以及少量杂质和水分。

已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。

制备碱式氯化铝的实验流程如下：

根据流程图回答下列问题：

（1）“煅烧”的目的是_________________________________________________________。

例题4

在已知提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中，采用下面的工艺流程生产单质碘：

第④步操作中用稀H2SO4浸洗的目的是_________________。

a．除去未反应的

b．除去未反应的I－

c．除去未反应的Fed．除去碱性物质

例题5

从含镍废催化剂中可回收镍，其流程如下：

某油脂化工厂的含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质（3.3%）。

（1）“碱浸”的目的是除去_______________________________。

（2）“酸浸”时所加入的酸是_______________（填化学式）。

例题6

硅酸钠被国家列为“我国优先发展的精细化学品”和“今后我国无机化工产品发展重点”之一。

下图是用海边的石英砂（含氯化钠、氧化铁等杂质）制备硅酸钠的工艺流程示意简图：

（3）在以上流程中，要将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是________。

A．增加反应物的浓度，增大化学反应速率，提高生产效率。

B．作为催化剂载体，增加反应物与催化剂接触面积，增加反应速率，提高生产效率。

C．增加反应物之间的接触面积，增大反应速率，提高生产效率。

D．增加正反应速率，减小逆反应速率，使平衡向正反应方向移动，降低生产成本。

【答案】

例题1：

略

例题2：

略

例题3：

改变高岭土中氧化铝的结构，使其能溶于酸

例题4：

c

例题5：

（1）Al、Al2O3、油脂；

（2）H2SO4

例题6：

C

2．循环利用的物质和可回收的物质

（1）同学理解物质循环利用目的：

节能减排，“绿色化学”，降低成本等生产问题，提炼出：

①一定不会用于循环的物质：

目标产物，杂质；②可以用于循环的物质：

辅助试剂、母液

（2）可回收的物质：

副产品（非目标产品）

例题1

某科研小组以难溶性钾长石（K2O•Al2O3•6SiO2）为原料，提取Al2O3、K2CO3等物质，工艺流程如下：

（4）上述工艺中可以循环利用的主要物质是_______________、________________和水。

例题2

碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。

以

（主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2）为原料制备Li2CO3的工艺流程如下：

已知：

Fe3＋、Al3＋、Fe2＋和Mg2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g。

（5）从母液中可回收的主要物质是_____________________。

例题3

某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg（CO3）2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：

（3）从滤液Ⅱ中可回收利用的主要物质有______________。

【答案】

例题1：

碳酸钠；CO2

例题2：

例题3：

CaSO4、Na2SO4

3．调节溶液的pH

（1）目的：

使溶液中的……金属阳离子形成氢氧化物完全沉淀下来而除去

（2）需要的物质：

含主要阳离子的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，是pH增大的物质如用MgO、Mg（OH）2等等。

（3）原理：

加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了的浓度，增大PH

（4）pH控制的范围：

大于除去离子的完全沉淀值，小于保留离子的开始沉淀的pH

例题1

碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。

以

（主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2）为原料制备Li2CO3的工艺流程如下：

已知：

Fe3＋、Al3＋、Fe2＋和Mg2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g。

（2）步骤I中，酸浸后得到酸性溶液中含有Li＋、

，另含有Al3＋、Fe3＋、Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋、Na＋等杂质，需在搅拌下加入__________________（填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的pH到6.0～6.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。

例题2

稀土元素是周期表中ⅢB族钪、钇和镧系元素之总称。

他们都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价为＋3价。

其中钇（Y）元素是激光和超导的重要材料。

我国蕴藏着丰富的含钇矿石（Y2FeBe2Si2O10），工业上通过如下生产流程可获得氧化钇。

已知：

①该流程中有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH见下表：

（3）为使Fe3＋沉淀完全，用氨水调节pH＝a时，a应控制在________范围内。

例题3

锶（Sr）为第五周期ⅡA族元素。

高纯六水氯化锶晶体（SrCl2·6H2O）具有很高的经济价值，61℃时晶体开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水。

用工业碳酸锶粉末（含少量Ba、Fe的化合物）制备高纯六水氯化锶的过程如下图。

（3）步骤③中调节溶液pH至8一10，宜选用的试剂为_______________。

A．稀硫酸B．氢氧化锶粉末C．氢氧化钠D．氧化锶粉末

例题4

硫酸工业中废渣的成分为

SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO。

某探究性学习小组的同学设计以下方案，进行硫酸渣中金属元素的提取实验。

已知：

阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：

一水合氨电离常数

，其饱和溶液中

约为

。

（2）上述流程中两次使用试剂X，推测试剂X是_______________（填以下字母编号）。

A．水B．氧化铝C．氨水D．氢氧化钠

（3）溶液D到固体E过程中需要控制溶液pH=13，如果pH过小，可能导致的后果是_________________________________________。

（任写2点）。

【答案】

例题1：

石灰石

例题2：

略

例题3：

BD

例题4：

（2）D；（3）镁离子沉淀不完全、氢氧化铝溶解不完全等

4．氧化还原反应和反应方程式的相关信息

（1）选择合适的氧化剂：

不引入新的杂质，无污染等等

（2）离子方程式的书写

（3）氧化还原反应方程式的书写

思路：

（1）判断出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物

（2）根据化合价升降法配平这四种物质

（3）根据电荷守恒补充

和

，并配平

（4）根据原子个数左右相等配平并不上H2O

例题1

某炼铁废渣中含有大量CuS及少量的铁和铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产

CuCl2·2H2O的流程如下：

（2）高温煅烧时CuS发生的反应为：

__CuS+___NaCl+__O2

__CuCl2+__Na2SO4，配平该反应方程式。

（3）调pH后铁元素生成滤渣的离子方程式为_____________________________________。

（4）试剂A最好选用下列三种物质中的_____（填序号）理由是____________________________。

a．NaClOb．Cl2c．浓硫酸

例题2

镍电池电极材料由

、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。

由于电池使用后电极材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，设计实验流程如下：

已知：

①NiCl2易溶于水，Fe3＋不能氧化Ni2＋。

②已知实验温度时的溶解度：

NiC2O4＞NiC2O4·H2O＞NiC2O4·2H2O

③某温度下一些金属氢氧化物的Ksp及沉淀析出的pH如下表所示：

（2）写出加入Na2C2O4溶液的反应的化学方程式：

_____________________________________。

（4）写出“氧化”反应的离子方程式：

________________________________________________。

【答案】

例题1：

（2）12211；（3）

；（4）a；NaClO能将Fe2＋氧化为Fe3＋，且NaClO溶液显碱性，能增大溶液pH

例题2：

（2）

；

（4）

5．滤液和滤渣的成分判断

例题1

由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。

工艺流程如下：

（注

：

NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华）

（2）将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。

气泡的主要成分除Cl2外还含有______________；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在___________。

例题2

某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、

、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：

（2）滤渣I的主要成分有___