无机化工流程题复习策略与解题方法指导及试题训练有答案.docx

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无机化工流程题复习策略与解题方法指导及试题训练有答案

无机化工流程题复习策略与解题方法指导

工艺流程题常以元素化合物知识作为依托，以反应原理、实验操作与设计（技术）为考查点，意在引导中学化学关注化学的真实性和实用性。

1.题型结构：

多以流程图的形式出现，从生产原料到产品的整个过程以简单的文字加框架和箭头形式呈现。

有些题目会有主产物和副产物。

一般的流程：

原料（可能含预处理）----分离提纯-----产品（或含有副产品）。

如：

（1）题中常有物质的加料、产生条件、物质的分离等说明。

如：

（2）有时还伴有一些“环状线”设计，意为“可循环利用”的物质等。

总的形式为：

“主线主产品，分支副产品，回头为循环。

”

2.解题思路

（1）辨别出预处理、提纯分离、反应等阶段

（2）分析出每步发生的反应及得到的主要产物与副产物

（3）通过流程的前后联系，明确整个流程中每步操作的目的

（4）答题要有模式和要点，注意提升表达能力

例题1：

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：

沉淀物

Fe（OH）3

Al（OH）3

Mg（OH）2

PH

3.2

5.2

12.4

部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表，请回答下列问题：

（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）。

（2）滤渣I的主要成分有。

（3）从滤渣Ⅱ中可回收利用的主要物质有。

（4）Mg（ClO3）2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂，可采用复分解反应制备：

MgCl2+2NaClO3===Mg（ClO3）2+2NaCl

已知四种化合物的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如下图所示：

1

将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg（ClO3）2。

简述可制备Mg（ClO3）2的原因：

。

2按①中条件进行制备实验。

在冷却降温析出Mg（ClO3）2过程

中，常伴有NaCl析出，原因是：

。

除去产品中该杂质的方法是：

。

【解析】四步分析

第一步：

辨别出预处理、提纯分离、反应等阶段

第二步：

分析出每步发生的反应及得到的主要产物与副产物

3.常涉及的问题：

原料预处理、反应条件的控制（温度、压力、催化剂、原料的配比、PH、溶剂）、

反应原理（化学反应速率与平衡、水解平衡、反应热、电化学）、绿色化学（物质循环利用、废物的处理、原子利用率、能量充分利用）、化工安全（防爆、防污染、防中毒）

4.规范答题

（1）常用的化工词语

关键词

释义

研磨、雾化

将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分

灼烧（煅烧）

使固体在高温下分解或改变结构，使一些物质能溶解。

并使一些杂质高温下氧化、分解等。

浸取

向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性物质溶液，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等。

浸出率

固体溶解后，离子在溶液中含量的多少。

酸浸

在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程。

水浸

与谁接触反应或溶解

蒸发结晶

蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出

蒸发浓缩

蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度。

（2）常见操作与答题角度

常见操作

答题角度

加过量试剂

使反应完全进行（或增大转化率、产率）

加入氧化剂

氧化某物质，生成目标产物或除去某些离子

判断能否加入其他物质

要考虑是否引入杂质（或影响产物纯度）等

分离提纯

过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作

在空气或其他气体中进行反应或操作

要靠考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气防氧化、水解、潮解。

判断沉淀是否洗净

取最后洗涤液少量，检验其中是否还含有某种离子存在等。

控制溶液的PH

调节溶液的酸碱性，抑制水解（或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀）；

“酸作用还可以除去氧化物（膜）

“碱作用”还可以除去油污、除去铝片氧化物、溶解铝、二氧化硅、

特定的氧化还原反应需要的酸性（或碱性条件）

控制温度的目的（常用水浴、冰浴）

控制温度防止副反应发生；

控制温度使化学平衡移动；控制化学反应的方向；

控制温度以控制反应速率，使催化剂的活性达到最好；

控制温度以控制固体的溶解与结晶，如趁热过滤能防止某物质降温时会析出；

升温促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸腾挥发；

加热煮沸：

促进水解，聚沉后有利于过滤分离

降温防止物质高温分解或挥发；

降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求

洗涤晶体

水洗：

通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质

“冰水洗涤”能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中溶解损耗；

用特定有机试剂清洗晶体：

洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、有利于

析出，减少损耗等。

【重点点评】

调节pH值除杂

1.目的：

控制溶液的酸碱性使其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

沉淀完全

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＋，应该怎样做？

2.要求：

调节pH所需的物质一般应满足两点：

①能与H＋反应，使溶液pH值增大；②不引入新杂质。

例如：

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值

3.问题：

①除去含有Cu2+溶液中Fe3+，向溶液中加入CuO调节PH为××的原因：

？

使溶液中Fe3+离子形成Fe（OH）3沉淀除去，而防止Cu2+沉淀。

②亚硫酸钠与氯化铜反应制氯化亚铜,加入适量氢氧化钠并控制的pH值为××的目的是什么?

③氯化铝制净水剂碱式氯化铝加入碳酸钙控制的pH值为××的目的是什么?

【题型研究】

例题1.从粗产品硫酸锌固体除去铁、铜、镉等可溶性硫酸盐，从而得到纯净的硫酸锌，实验流程如下：

沉淀物

Zn（OH）2

Fe（OH）2

Fe（OH）3

Cu（OH）2

Cd（OH）2

Mn（OH）2

pH值

8.0

9.7

3.2

6.7

9.4

10.4

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH参见上表，请回答下列问题：

（１）“酸浸”步骤中，为提高锌的浸出率，可采取的措施有。

“酸浸”时适当补充少量水的原因是。

（２）滤液I加入酸性KMnO4所发生反应的离子方程式为。

加入ZnO的原因是。

（３）滤渣III的成份主要是。

（４）从滤液III得到晶体的操作过程为、冷却结晶、过滤冼涤、小心干燥。

【针对性训练1】为了回收利用SO2，研究人员研制了利用低品位软锰矿浆（主要成分是MnO2）吸收高温焙烧含硫废渣产生的SO2废气，制备硫酸锰晶体的生产流程，其流程示意图如下：

已知：

浸出液的pH＜2，其中的金属离子主要是Mn2＋，还含有少量的Fe2＋、Al3＋等其它金属离子。

有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH见下表：

离子

开始沉淀时的pH

完全沉淀时的pH

Fe2＋

7.6

9.7

Fe3＋

2.7

3.7

Al3＋

3.8

4.7

Mn2＋

8.3

9.8

请回答下列问题：

（1）写出浸出过程中主要反应的化学方程式：

___________________________________。

（2）写出氧化过程中主要反应的离子方程式：

___________________________________。

（3）在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH，pH应调节至______________________。

（4）滤渣的主要成分的化学式为_________________________________________。

（5）下列各组试剂中，能准确测定尾气中SO2含量的是__________。

（双选，填字母）

A.品红溶液B.酸性KMnO4溶液C.碘水、淀粉溶液D.BaCl2溶液

（6）已知废气中SO2浓度为8g/m3，软锰矿浆对SO2的吸收率为80%，则处理100m3废气，可得到硫酸锰晶体（MnSO4•H2O）质量为_____________g。

（可能用到的相对原子质量：

H—1、O—16、S—32、Mn—55）

【针对性训练2】镍电池电极材料由Ni（OH）2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。

由于电池使用后材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池材料进行资源回收研究，设计实验如下：

已知：

①NiCl2易溶于水，Fe3+不能氧化Ni2+

②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：

M（OH）n

Ksp

开始沉淀时的PH

完全沉淀时的PH

Al（OH）3

1.9×10-23

3.4

4.2

Fe（OH）3

3.8×10-38

2.5

2.9

Ni（OH）2

1.6×10-14

7.6

9.8

回答下列问题:

（1）用NiO调节溶液的PH，依次析出的沉淀Ⅰ和沉淀Ⅱ（化学式）

（2）写出加入Na2C2O4溶液反应的化学方程式：

（3）写出电解滤液的阴极电极反应式：

检验电解滤液时阳极产生的气体的方法是

（4）写出“氧化”反应的离子方程式：

（5）如何检验Ni（OH）3是否洗涤干净？

例题2：

难溶性杂卤石（K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O）属于“呆矿”，在水中存在如下平衡

为能充分利用钾资源，用饱和Ca（OH）2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：

（1）滤渣主要成分有和以及未溶杂卤石。

（2）用化学平衡移动原理解释Ca（OH）2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因：

。

（3）“除杂”环节中，先加入溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入溶液调滤液PH至中性。

（4）不同温度下，K+的浸出浓度与溶浸时间的关系是图14，由图可得，随着温度升高，

①②

（5）有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：

:

已知298K时，Ksp（CaCO3）=2.80×10-9，Ksp（CaSO4）=4.90×10-5，求此温度下该反应的平衡常数K（计算结果保留三位有效数字）。

【针对性训练1】硫酸铅广泛应用于制造蓄电池、白色颜料等。

利用锌冶炼过程中的铅浮渣生产硫酸铅的流程如下：

已知铅浮渣的主要成分是PbO、Pb，还含有少量Ag、CaO和其他不溶于硝酸的杂质。

25℃时，Ksp（CaSO4）＝4.9×10－5，Ksp（PbSO4）＝1.6×10－8。

（1）已知步骤Ⅰ有NO产生，浸出液中含量最多的阳离子是Pb2+。

分别写出PbO、Pb参加反应的化学方程式_________________、________________。

（2）步骤Ⅰ需控制硝酸的用量并使Pb稍有剩余，目的是_______________。

（3）母液可循环利用于步骤Ⅰ，其溶质主要是____________（填一种物质化学式），若母液中残留的SO42－过多，循环利用时可能出现的问题是_____________________。

（4）产品PbSO4还需用Pb（NO3）2溶液多次洗涤，目的是除去____________。

（5）铅蓄电池的电解液是硫酸，充电后两个电极上沉积的PbSO4分别转化为PbO2和Pb，充电时阴极的电极反应式为________________。

【针对性训练2】绿矾（FeSO4·7H2O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。

下面是以市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料生产纯净绿矾的一种方法：

查询资料，得有关物质的数据如下表：

25℃时

pH值

饱和H2S溶液

3.9

SnS沉淀完全

1.6

FeS开始沉淀

3.0

FeS沉淀完全

5.5

（1）检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3+，最好选用的试剂为。

A．KSCN溶液B．NaOH溶液C．KMnO4溶液D．苯酚溶液

（2）操作II中，通入硫化氢至饱和的目的是；在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是。

（3）操作IV的顺序依次为、冷却结晶、。

（4）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：

①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；②。

（5）测定绿矾产品中Fe2+含量的方法是：

a.称取2.850g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；c.用硫酸酸化的0.01000mol/LKMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL。

①滴定时盛放KMnO4溶液的仪器为（填仪器名称）。

②判断此滴定实验达到终点的方法是。

③计算上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为。

（结果保留3位有效数字）

（FeSO4·7H2O的式量为278）

【针对性训练3】NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于化学镀镍、生产电池等，可由

电镀废渣（除含镍外，还含有：

Cu、Zn、Fe、Cr等杂质）为原料获得。

操作步骤如下：

（1）加Na2S的目的是除去铜、锌等杂质，请写出除去Cu2+的离子方程式____________________

（2）加6%的H2O2时，温度不能过高，其目的是：

_____________。

（3）除铁方法：

用H2O2充分氧化后，再用NaOH控制pH值2～4范围内生成氢氧化铁沉淀。

在上述方法中，氧化剂可用NaClO3代替，请写出用氯酸钠氧化Fe2+的离子方程式为：

___________________________________________________________________________

（4）上述流程中滤液Ⅲ的主要成分是：

　　。

（5）操作Ⅰ包括以下过程：

过滤，用（填试剂化学式）溶解，蒸发浓缩，冷却结晶，洗涤获得产品。

例题3：

由固体碱熔氧化法可制备重铬酸钾，已知精选后的铬铁矿主要成分是亚铬酸铁[Fe（CrO2）2或FeO·Cr2O3]，还含有硅、铝的氧化物等杂质。

（1）若氧化焙烧在实验室进行，所用的主要仪器是______（填序号，下同）；蒸发浓缩时所用的主要仪器是_______。

A．蒸发皿B．普通坩埚C．铁坩埚

（2）氧化焙烧时，发生重要反应的化学方程式有：

以及：

。

（3）用水浸取熔块时，NaFeO2强烈水解，生成氢氧化铁沉淀而除去，试写出离子方程式：

__________________________________。

（4）残渣2的主要成分有（填化学式）、。

（5）已知K2Cr2O7和NaCl两种物质的溶解度随温度变化变化如下

温度

10℃

20℃

50℃

80℃

100℃

K2Cr2O7溶解度（g）

8.5

13.1

37.0

73.0

102.0

NaCl溶解度（g）

35.8

36.0

37.0

38.4

39.8

则最后一步由混合液转变成K2Cr2O7晶体的操作是_______、_______、过滤、洗涤、烘干。

例题4：

工业上常采用天然矿物法生产硝酸钾，工艺流程如下图所示，

已知：

①滤液1中含有K+、Na+、NO3-、Cl-、SO42-以及微量Mg2+。

②KNO3、NaNO3、NaCl、Na2SO4四种物质在不同温度的溶解度曲线图：

回答下列问题：

（1）“滤渣2”的主要成分是（填序号）

A.NaClB.KNO3C.NaSO4D.NaNO3

（2）趁热过滤的原因是。

（3）“母液”多次循环使用会使Mg2+浓度增大，造成产品纯度降低，处理的方法是：

在多次循环后的“母液”中加入NaOH溶液，其反应原理是。

（用离子反应方程式表示）

（4）在滤液1蒸发浓缩过程中，可加入适量的KCl固体，提高产品的产量，原因是。

（5）若要进一步提高硝酸钾晶体的纯度，还必须进行的操作是。

例题5：

KNO3是重要的化工产品，下面是一种已获得专利的KNO3制备方法的流程图：

（1）反应Ⅰ中，CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为1︰2，该反应的化学方程式为：

CaSO4＋2NH4HCO3＝CaCO3↓＋（NH4）2SO4＋H2O＋CO2↑，反应Ⅳ的化学方程式。

（2）反应Ⅱ需在干态、加热的条件下进行，加热的目的是；从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaSO4的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是。

（3）检验反应Ⅱ所得K2SO4中是否混有KCl的方法是：

取少量K2SO4样品溶解于水，。

（4）整个流程中，可循环利用的物质除（NH4）2SO4外，还有（填化学式）。

【针对性训练4】红矾钠（重铬酸钠：

Na2Cr2O7·2H2O）是重要的基础化工原料。

铬常见价态有+3、+6价。

铬的主要自然资源是铬铁矿FeCr2O4（含有Al2O3、MgO、SiO2等杂质），实验室模拟工业以铬

铁矿为原料生产红矾钠的主要流程如下：

①中主要反应：

4FeCr2O4+8Na2CO3+7O2

8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2

①中副反应：

Al2O3+Na2CO3

2NaAlO2+CO2↑，

SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑

请回答下列问题：

（1）FeCr2O4化学名为亚铬酸亚铁，写出它的氧化物形式________________。

步骤“①”的反应器材质应选用__________（填“瓷质”、“铁质”或“石英质”）。

（2）“②”中滤渣1的成分是__________，“③”中调pH值是_______（填“调高”或“调低”），

“④”中滤渣2的成分是___________。

（3）“⑤”酸化的目的是使CrO42－转化为Cr2O72－，写出平衡转化的离子方程式：

____________________。

（4）右图是Na2Cr2O7·2H2O和Na2SO4的溶解度曲线，则操作I是______，操作II是______。

【针对性训练5】高铁酸钾是一种高效的多功能水处理剂，具有氧化、吸附、絮凝、、助凝、杀菌、除臭等作用，高铁酸钾的开发和利用正日益显示出其广阔的应用前景。

其制备路线如下：

试回答下列问题

（1）操作①搅拌的目的是：

。

（2）操作②与操作③相同，该操作名称是：

___________________。

（3）反应器中，NaOH、NaClO及Fe（NO3）3反应的离子方程式为：

_______________________。

（4）写出向Na2FeO4加入KOH溶液转化K2FeO4的化学方程式.

（5）次氯酸钠浓度对高铁酸钾产率有一定影响，当高铁酸钾产率最高时，NaClO的物质的量浓度约为_________。

（计算结果保留一位小数）

（6）从环境保护的角度看，制备中间产物Na2FeO4较好的方法为电化学法，其装置如图乙所示，则阳极的电极反应式为。

【针对性训练6】锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题：

其中需要重点回收的是正极材料，其主要成分为钴酸锂（LiCoO2）、导电乙炔黑（一种炭黑）、铝箔以及有机粘接剂。

某回收工艺流程如下：

（1）上述工艺回收到的产物有。

（2）废旧电池可能由于放电不完全而残留有原子态的锂，为了安全对拆解环境的要求是______________。

（3）碱浸时主要反应的离子方程式为___________________。

（4）酸浸时反应的化学方程式为________。

如果用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液也能达到溶解

的目的，但不利之处是________。

（5）若废旧锂离子电池正极材料为LiMn2O4、碳粉、铝箔；碱浸后的滤渣在酸浸时用空气代替H2O2

也能达到溶解回收的目的，且同时生成MnO2。

则该过程反应的离子方程式。

（6）生成Li2CO3的化学反应方程式为____________。

已知Li2CO3在水中的溶解度随着温度升高而减小，最后一步过滤时应___________。

例题6：

工业上用共沉淀法制备活性Fe3O4的流程如下：

试回答下列问题：

（1）在制备过程中，不但要将块状固体原料粉碎、磨成粉末，而且反应池、合成池都要安装搅拌机。

作用都是______________________________。

（2）在反应池中几乎没有气体产生。

在反应池中生成亚铁离子的反应的离子方程式为

_____________________________________。

（3）在合成池里生成Fe3O4反应的离子方程式为_______________________________，反应温度需控制在50℃，其方法是__________________________。

（4）根据以上反应可知，配料中心很可能使混合物中的Fe2O3与Fe物质的量之比接近________。

（5）在分离车间进行___________、_________和烘干等操作可得活性Fe3O4。

例题7：

铁氧体可用于隐形飞机上吸收雷达波涂料。

一种以废旧锌锰电池为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如下：

（1）酸浸时，二氧化锰被双氧水还原的化学方程式为___________________________。

（2）活性铁粉除汞时，铁粉的作用是_____（填“氧化剂”或“还原剂”或“吸附剂”）。

（3）除汞是以氮气为载气吹入滤液带出汞蒸汽经KMnO4溶液进行吸收而实现的。

右下图是KMnO4溶液处于不同pH值时对应的Hg去除率变化图，图中物质为Hg与MnO4－在该pH范围内的主要产物。

①请根据该图给出pH值对汞去除率影响的变化规律：

_______________________。

②试猜想在强酸性环境下汞的去除率高的原因：

______________。

（4）当x=0.2时，所得到的锰锌铁氧体对雷达波的吸收能力特别强，试用氧化物形式表示该铁氧体组成____________________。

（5）经测定滤液成分后同时加入一定量的MnSO4和铁粉的目的是_____________________。

例题8：

高纯碳酸锰广泛应用于电子工业，是制造高性能磁性材料的主要原料。

新工艺采用工业冶铜后的废气SO2进行湿法浸取软锰矿（主要含MnO2，同时含有少量SiO2、Fe2O3、Al2O3）来制备。

（已知亚硫酸酸性强于碳酸）

①将过量的S02气体通入软锰矿浆中进行“浸锰”操作，并控制温度加热反应；

②向浸锰结束后的滤液中加入MnO2、同时通入空气，再用Na2CO3，溶液调节pH为3.7后过滤分离；

③调节滤液pH值为6.5～7.2，控制温度为60～70℃，然后加入NH4HC03，有浅红色的沉淀生成，

过滤洗涤干燥后就可以得到高纯碳酸锰。

工业流程图如下：

请根据题中有关信息回答问题：

（1）“浸锰”时MnO2与SO2反应的化学方程式：

_____________，“浸锰”后所得混合液中主要存在的

金属阳离子有___________