高三化学专题复习无机化工流程题审题答题.docx
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高三化学专题复习无机化工流程题审题答题
高三化学专题复习07·无机化工流程题
——审题突破及答题规范专练2019-5
一．2019高考试说明
I原文一3．常见无机物及其应用
（1）常见金属元素（如Na、Mg、Al、Fe、Cu等）①了解常见金属的活动顺序。
②了解常见金属及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。
③了解合金的概念及其重要应用。
（2）常见非金属元素（如H、C、N、O、Si、S、Cl等）
①了解常见非金属元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。
②了解常见非金属元素单质及其重要化合物对环境的影响。
（3）以上各部分知识的综合应用。
II原文二一、对化学学习能力的要求
1.接受、吸收、整合化学信息的能力
（1）对中学化学基础知识能正确复述、再现、辨认，并能融会贯通。
（2）通过对自然界、生产和生活中的化学现象的观察，以及实验现象、实物、模型的观察，对图形、图表的阅读，获取有关的感性知识和印象，并进行初步加工、吸收、有序存储。
（3）从提供的新信息中，准确地提取实质性内容，并与已有知识整合，重组为新知识块。
2.分析和解决化学问题的能力
（1）将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题。
（2）将分析和解决问题的过程及成果，能正确地运用化学术语及文字、图表、模型、图形等进行表达，并做出合理解释。
3.化学实验与探究的能力
（1）掌握化学实验的基本方法和技能，并初步实践化学实验的一般过程。
（2）在解决化学问题的过程中，运用化学原理和科学方法，能设计合理方案，初步实践科学探究。
III.化工流程型实验题：
通常以元素化合物知识为依托，以反应原理、实验操作为考查重点。
重视实验技术在工业生产中的应用，意在引导考生关注化学的真实性和应用性，体现了能力立意和化学知识的应用，是今后高考命题的方向和热点，综合性强，但难度不大，能够很好地考查学生分析、解决问题的能力，培养实验技能。
二.有关化工流程基础知识
1.无机基础知识：
常见的金属元素和非金属元素有关知识【略】
2.化学实验基础：
【略】3.常见的化工术语
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）
使固体在高温下充分分解、氧化或改变结构等。
如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿
浸取
向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等
浸出率
溶解的物质占原物质的百分含量
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
与水充分反应或溶解
过滤
固体与液体的分离
滴定
可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定
蒸发结晶
蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会以晶体析出
蒸发浓缩
蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度
水洗
用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等
酸作用
溶解、去氧化物（膜）、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等
碱作用
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）
4.常见的操作与答题角度
常见的操作
答题要考虑的角度
加过量试剂
使反应完全进行（或增大转化率、产率）等
加氧化剂
氧化某物质，生成目标产物或除去某些离子
判断能否加其他物质
要考虑是否引入杂质（或影响产物的纯度）等
分离、提纯
过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作
提高原子利用率
绿色化学（经济性或环保性）
在空气中或在其他气体中进行的反应或操作
要考虑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、潮解等目的
判断沉淀是否洗涤干净
取最后洗涤液少量，检验其中是否还有某种离子存在等
控制溶液的pH
①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）
②“酸作用”还可除去氧化物（膜）
③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等
④特定的氧化还原反应需要的酸性条件（或碱性条件）
控制温度（常用水浴、冰浴或油浴）
①防止副反应的发生
②使化学平衡移动；控制化学反应的方向
③控制固体的溶解与结晶（如趁热过滤能防止某物质降温时析出）
④控制反应速率；使催化剂达到最大活性
⑤升温：
促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发
⑥加热煮沸：
促进水解，聚沉后利于过滤分离
⑦趁热过滤：
减少因降温而析出的溶质的量
⑧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
①水洗：
通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质
②“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的溶解损耗
③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
表面处理
用水洗除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法（打磨）或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等
三．考试说明样题【略】
四．化工流程典型题型特点解读
1．化学工艺流程题由题引、题干和题设三部分构成。
（1）制备型题型特点
（2）提纯型题型特点
【题引】一般简单介绍该工艺生产的原材料和生产的目的、产品（包括副产品）；【题干】以工业生产为主要背景，以文字、工艺流程图、表格相结合的形式呈现；【题设】主要是根据生产过程中涉及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，主要涉及原料的选择、循环利用、绿色化学、环境保护、分离提纯、反应原理、实验操作、产率计算等。
2．试题陌生度高，以陌生的新物质为背景，贴近工业生产（如会出现更多的工业术语和设备名称等），试题文字信息量大，综合性强，对能力要求高。
3.考察内容：
无机化工推断题考查的内容主要是元素化合物知识、化学反应原理和化学实验知识。
考试热点：
利用化学方法除杂质、物质的分离提纯（过滤、蒸馏、结晶、萃取）、氧化还原反应、离子反应、简单的化学计算、反应热、化学平衡、原电池、沉淀溶解平衡。
4.无机化工工艺流程推断题的考点
（1）①加快反应速率；②溶解浸出；③煅烧焙烧反应；④反应条件控制。
（2）分离提纯阶段的常见考点：
①调pH值除杂；②除杂试剂选择；③加热或降温原因；④化学方程式书写（氧化还原反应、离子反应、复分解反应）；⑤产品过滤、洗涤、结晶、萃取。
（3）获得产品阶段的常见考点：
①洗涤（冰水、热水、特殊试剂等）②蒸发、反应时的气体氛围（抑制水解）
③蒸发浓缩、冷却结晶④蒸发结晶、趁热过滤
⑤完整流程：
……结晶、过滤、洗涤、干燥
或……结晶、过滤、洗涤、干燥、灼烧、冷却
（4）其他常见考点：
①试剂作用、循环利用物质的判断；②实验仪器辨识或作用分析；
③特殊操作原因分析；④产率或纯度计算。
五．化工流程典型题型解题策略
1．解题思路
（1）粗读题干，挖掘图示
关注关键字，弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出，只需问什么推什么。
如制备类无机化工题，可粗读试题，知道题目制取什么、大致流程和有什么提示等。
（2）携带问题，精读信息
抓三方面：
一是主干，二是流程图示，三是设置问题。
读主干抓住关键字、词；读流程图，重点抓住物质流向（“进入”与“流出”）、实验操作方法等。
（3）跳跃思维，规范答题
答题时应注意前后问题往往没有“相关性”，即前一问未答出，不会影响后面答题。
2．破题关键
（1）看原料：
明确化工生产或化学实验所需的材料。
（2）看目的：
把握题干中的“制备”或“提纯”等关键词，确定化工生产或化学实验的目的。
（3）看箭头：
进入的是投料（即反应物）；出去的是生成物（包括主产物和副产物）。
（4）看三线：
主线主产品；分支副产品；回头为循环。
（5）找信息：
明确反应条件的控制和分离提纯方法。
（6）关注所加物质的可能作用：
参与反应、提供反应氛围、满足定量要求。
3.答题技巧：
（1）浏览试题，了解题意：
首先认真将题目从头到尾粗读一遍，初步了解大意。
知道题目是要求分离提纯、除去杂质、制备物质中的哪一种。
其次，分析题目已知的信息有哪些？
需要利用什么知识解决问题。
（2）分析推理，理解过程：
①原料与产品：
从某原料出发，要得到最终产品，必须除去什么元素、引进什么元素？
。
②步骤与目的：
加入某种试剂，采取这样的方法，其目的是什么？
一般只考虑后面提问有关的步骤，其他不必清楚。
③感觉与结果：
有的步骤不能读懂，这时主要看这一步的结果，“跟着感觉走”、“顺藤摸瓜”，用已学过的知识来“圆”这个结果，“难得糊涂”。
④信息与迁移：
所给信息一定有用，而且一定用到，有时还需分解、重组、迁移到本题中来。
（3）步步为营，各个击破。
大多数提问用所学知识，可逐步直接回答，但个别地方往往有悖所学知识，这时就要考虑产物、环保、产量、成本等等。
4.常见操作：
①浸出：
固体加入水或酸溶解得到离子。
酸浸：
指在酸溶液中反应使可溶金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去溶解的过程。
②水洗：
水洗通常是为了除去水溶性的杂质。
用冰水洗去晶体表面的杂质离子，减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
用热水洗去晶体表面的杂质离子，提高纯度。
③调节酸和碱的作用：
酸作用：
溶解、去氧化物膜、调节pH促进水解（沉淀）。
碱作用：
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）。
控制pH值：
促进某离子水解，使其沉淀，利于过滤分离。
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：
若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应该怎样做？
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
结论：
先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH到3.7。
5.高频问题及解法
①“浸出”步骤中，为提高某种金属氧化物的浸出率，可采取的措施有？
【答】：
适当提高反应温度、增加浸出时间，加入过量硫酸，边加硫酸边搅拌。
②从溶液中过滤得到晶体，欲称重的操作？
【答】：
蒸发浓缩-冷却结晶（或蒸发结晶）、过滤（或趁热过滤）、洗涤、干燥、称重。
③如何检验沉淀Fe（OH）3是否洗涤干净（母液含SO42-）？
【答】：
取最后一次洗涤液，加入BaCl2溶液，若有白色沉淀则说明未洗涤干净，若无白色沉淀则说明洗涤干净。
④检验Fe（OH）3是否沉淀完全的试验操作？
【答】：
取少量上层清液或过滤后的滤液，滴加几滴KSCN溶液，若不出现血红色，则表明Fe（OH）3沉淀完全。
⑤沉淀洗涤操作方法？
【答】：
往漏斗中沿玻璃棒加入蒸馏水至刚好浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2-3次。
⑥如何从MgCl2·6H2O中得到无水MgCl2？
【答】：
在干燥的HCl气流中加热，干燥的HCl气流中抑制了MgCl2的水解。
⑦哪些物质可以循环利用与回收利用？
【答】：
循环利用是作为原料在前面投入了，却在后面的反应中生成的物质；回收利用是指有一定利用价值的副产品。
⑧CuCl2中混有Fe3+加何种试剂调pH值？
【答】：
为了不引入杂质，用含铜元素且可以与H+反应的CuO、Cu（OH）2、CuCO3、Cu2（OH）2CO3。
原因：
加CuO消耗溶液中的H+的，促进Fe3+的水解，生成Fe（OH）3沉淀析出。
⑨趁热过滤的原因？
【答】：
减少过滤时间、保持过滤温度，防止××杂质析出。
⑩趁热过滤后，有时先往滤液中加入少量水，加热至沸，然后再冷却结晶？
【答】：
稀释溶液，防止降温过程中××析出，提高产品的纯度（或产率）。
【例1•制备型工艺流程题】（2017·全国Ⅰ卷）都是锂离子电池的电极材料，可利用【】来制备。
工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。
，所采用的实验条件为______________。
（2）“酸浸”后，钛主要以形式存在，写出相应反应的离子方程式____________________。
（3）TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示：
温度/℃
30
35
40
45
50
TiO2·xH2O转化率/%
92
95
97
93
88
分析的原因__________________________。
（4）Li2Ti5O15中Ti的化合价为＋4，其中过氧键的数目为________。
（5）若“滤液②”中c（Mg2＋）＝0.02mol·L－1，，使Fe3＋恰好沉淀完全即溶液中c（Fe3＋）＝1.0×10－5mol·L－1，此时是否有Mg3（PO4）2沉淀生成？
________。
FePO4、Mg3（PO4）2的Ksp分别为1.3×10－22、1.0×10－24。
（6）写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式__________________。
【答案】
（1）100℃、2h,90℃、5h
（2）FeTiO3＋4H＋＋4Cl－===Fe2＋＋TiOCl＋2H2O
（3）低于40℃，TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降 （4）4（5）Fe3＋恰好沉淀完全时，c（PO）＝mol·L－1＝1.3×10－17mol·L－1，c3（Mg2＋）·c2（PO）值为0.013×（1.3×10－17）2≈1.7×10－402LiFePO4＋3CO2↑＋H2O
【解析】 （4）设Li2Ti5O15中过氧键的数目为x，则非过氧键氧原子数目为15－2x，根据化合物中各元素正、负化合价代数和为零可得：
2x＋2×（15－2x）＝1×2＋4×5，解得：
x＝4。
（5）根据Ksp（FePO4）＝1.3×10－22及Fe3＋恰好完全沉淀时溶液中c（Fe3＋）＝1.0×10－5mol·L－1，可得c（PO）＝mol·L－1＝1.3×10－17mol·L－1。
c（Mg2＋）＝mol·L－1＝0.01mol·L－1，则c3（Mg2＋）·c2（PO）＝0.013×（1.3×10－17）2＝1.69×10－40≈1.7×10－40【举一反三1】（2018-Ⅰ）焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。
回答下列问题：
（1）生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。
写出该过程的化学方程式：
_____________。
（2）利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为
①pH＝4.1时，Ⅰ中为_____溶液（写化学式）。
②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是______________。
（3）制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。
阳极的电极反应式为___________________________。
电解后，________室的NaHSO3浓度增加。
将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。
（4）Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。
在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00mL葡萄酒样品，用0.01000mol·L－1的碘标准液滴定至终点，消耗10.00mL。
滴定反应的离子方程式为____________________________________________，
该样品中Na2S2O5的残留量为________g·L－1（以SO2计）。
【答案】：
（1）2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O
（2）①NaHSO3 ②得到NaHSO3过饱和溶液
（3）2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ a（4）S2O＋2I2＋3H2O===2SO＋4I－＋6H＋ 0.128
【举一反三2】（2017·高考全国卷Ⅲ）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：
回答下列问题：
（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______________。
【答案】：
（1）2∶7 陶瓷在高温下会与Na2CO3反应
（2）Fe Al（OH）3（3）小 2CrO＋2H＋
Cr2O＋H2O
（4）d 复分解反应
【知识复习·物质制备】
1．原料预处理的六种常用方法
研磨、雾化
将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分
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（煅烧）
使固体在高温下分解或改变结构，使杂质高温氧化、分解等，如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿
酸作用
溶解、去氧化物（膜）、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等
碱作用
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）
2.制备过程中控制反应条件的六种方法
（1）调节溶液的pH。
常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。
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变大；
②不引入新杂质，如若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。
（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）控制压强。
改变速率，影响平衡。
（4）使用合适的催化剂。
加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间。
（5）趁热过滤。
防止某物质降温时析出。
（6）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。
【变式探究】（2018·高考全国卷Ⅲ）KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。
回答下列问题：
（1）KIO3的化学名称是________。
（2）利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如图所示：
“酸化反应”所得产物有KH（IO3）2、Cl2和KCl。
“逐Cl2”采用的方法是________。
“滤液”中的溶质主要是________________。
“调pH”中发生反应的化学方程式为__________________________________________。
（3）KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式：
______________________________。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________________，其迁移方向是________。
③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有______（写出一点）。
【答案】：
（1）碘酸钾
（2）加热 KCl
KH（IO3）2＋KOH===2KIO3＋H2O（或HIO3＋KOH===KIO3＋H2O）
（3）①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑②K＋ 由a到b③产生Cl2易污染环境等
【例2·提纯型工艺流程题】（2018-Ⅱ）我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。
一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c0（Mn＋）＝0.1mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子
Fe3＋
Fe2＋
Zn2＋
Cd2＋
开始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
7.4
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
9.4
回答下列问题：
（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为__________________________。
（2）滤渣1的主要成分除SiO2外还有____________；氧化除杂工序中ZnO的作用是__________，若不通入氧气，其后果是__________________。
（3）溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为___________________________。
（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________________；沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用。
【答案】：
（1）ZnS＋O2ZnO＋SO2
（2）PbSO4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe2＋
（3）Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋（4）Zn2＋＋2e－===Zn 溶浸
【举一反三1】【2016-3-28】从废钒催化剂中可以回收五氧化二钒（V2O5），废钒催化剂的主要成分为：
物质
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：
回答下列问题：
（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__________________________。
【答案】
（1）V2O5+2H+=2VO2++H2O；SiO2
（2）0.5（3）Fe（OH）3和Al（OH）3（4）碱（5）K+
（6）2NH4VO3
V2O5+2NH3↑+H2O↑
【例3·选择题化工流程题】【2018-I】磷酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一。
采用湿法冶金工艺回收废旧硫酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：
下列叙述错误的是
A．合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用B．从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li
C．“沉淀”反应的金属离子为Fe3+D．上述流程中可用硫酸钠
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