届高考化学二轮专题复习之难点突破无机工艺流程题解题技巧.docx
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届高考化学二轮专题复习之难点突破无机工艺流程题解题技巧
【考点剖析】
2020届高考化学二轮专题复习之难点突破
专题5无机工艺流程题解题技巧
化学工艺流程题是将化工生产中的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，是无机框图题的创新。
它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，要求考生依据流程图分析原理，紧扣信息，抓住关键、准确答题。
这类试题具有较强的实用性和综合性，是近几年高考化学命题的热门题型。
解题思路：
1．读流程图
（1）箭头：
箭头进入的是投料（反应物）、出去的是主产物或副产物（生成物）。
（2）三线：
出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。
2．解题要点
（1）审题要点：
①了解生产目的、原料及产品，②了解题目提供的信息，③分析各步的反应条件、原理及物质成分，④理解物质分离、提纯、条件控制等操作的目的及要点。
（2）答题切入点：
①原料及产品的分离提纯，②生产目的及反应原理，③生产要求及反应条件，④有关产率、产量及组成的计算，⑤绿色化学。
考点一以物质制备为目的的工艺流程
【典例1】
【解题技巧】
1．制备过程中原料预处理的常用方法
2.制备过程中控制反应条件的方法
[注意]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。
例如若要除去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。
【同类迁移】
1．[2019新课标Ⅲ]高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。
回答下列问题：
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：
（1）“滤渣1”含有S和；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式
。
（2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是。
（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为~6之间。
（4）“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是。
（5）“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。
若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是
。
（6）写出“沉锰”的离子方程式。
（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn
的化合价分别为+2、+3、+4。
当x=y=1时，z=。
3
2．[2018新课标Ⅰ卷]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）。
3．（2016·四川理综，11节选）资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。
磷尾矿主要含Ca5（PO4）3F和CaCO3·MgCO3。
某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案，制备具有重要工业用途的CaCO3、Mg（OH）2、P4和H2，其简化流程如下：
已知：
①Ca5（PO4）3F在950℃不分解；
高温
②4Ca5（PO4）3F＋18SiO2＋30C=====2CaF2＋30CO＋18CaSiO3＋3P4。
请回答下列问题：
（1）950℃煅烧磷尾矿生成气体的主要成分是。
（2）实验室过滤所需的玻璃仪器是。
（3）NH4NO3溶液能从磷矿Ⅰ中浸取出Ca2＋的原因是
。
（4）在浸取液Ⅱ中通入NH3，发生反应的化学方程式是
。
【解题策略】
化工流程题中表述性词汇“答题方向”
化工生产流程和综合实验题中经常会出现一些表述性词语中，这些表述性词语就是隐性信息，它可以暗示我们所应考虑的答题角度。
常见的有：
（1）“控制较低温度”——常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。
（2）“加过量试剂”——常考虑反应完全或增大转化率、产率等。
（3）“能否加其他物质”——常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。
（4）“在空气中或在其他气体中”——主要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或达到防氧化、
防水解、防潮解等目的。
（5）“判断沉淀是否洗净”——常取少量最后一次洗涤液于试管中，向其中滴加某试剂，以检验其中的某种离子。
（6）“检验某物质的设计方案”——通常取少量某液体于试管中，加入另一试剂产生某现象，然后得出结
论。
（7）“控制pH”——常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。
（8）“用某些有机试剂清洗”——常考虑降低物质溶解度有利于析出、减少损耗和提高利用率等。
考点二以分离提纯为目的的工艺流程
【典例1】从废钒催化剂（主要成分V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2等）中回收V2O5的一种生产工艺流程示意图如下，请回答下列问题：
（1）步骤①中废渣的主要成分是
，③中X试剂为。
（2）实验室中进行萃取分液操作时，注入萃取剂，充分振荡，将分液漏斗于铁圈上静置，当液体分层后，
接下来的操作是。
（3）②③的变化过程可简化为（下式R表示VO2＋，HA表示有机萃取剂）R2（SO4）n（水层）＋2nHA（有机层）2RAn（有机层）＋nH2SO4（水层）
为提高②中萃取百分率，应采取的措施是。
（4）请完成④中的反应离子方程式：
ClO－＋VO2＋＋H＋===VO3＋＋
＋。
（5）25℃时，取样进行实验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：
结合上表，在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH为。
（6）该工艺流程中，可以循环利用的物质有。
【解题方法】
1．把握物质提纯的常用方法
2.正确选择物质分离的常用方法
【同类迁移】
1．[2018北京卷]磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下：
已知：
磷精矿主要成分为Ca5（PO4）3（OH），还含有Ca5（PO4）3F和有机碳等。
溶解度：
Ca5（PO4）3（OH）（1）上述流程中能加快反应速率的措施有。
（2）磷精矿粉酸浸时发生反应：
△
2Ca5（PO4）3（OH）+3H2O+10H2SO4
10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4
①该反应体现出酸性关系：
H3PO4H2SO4（填“>”或“<”）。
②结合元素周期律解释①中结论：
P和S电子层数相同，。
（3）酸浸时，磷精矿中Ca5（PO4）3F所含氟转化为HF，并进一步转化为SiF4除去。
写出生成HF的化学方程式：
。
（4）H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除，同时自身也会发生分解。
相同投料比、相同反应时间，不同温度下的有机碳脱除率如图所示。
80℃后脱除率变化的原因：
。
4
（5）脱硫时，CaCO3稍过量，充分反应后仍有SO2-残留，原因是
；加入BaCO3可进一步提高
硫的脱除率，其离子方程式是。
（6）取ag所得精制磷酸，加适量水稀释，以百里香酚酞作指示剂，用bmol·L−1NaOH溶液滴定至终点时
生成Na2HPO4，消耗NaOH溶液cmL。
精制磷酸中H3PO4的质量分数是
。
（已知：
H3PO4摩尔质量
为98g·mol−1）
2．（2016·北京理综，27）以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。
其工作流程如下：
（1）过程Ⅰ中，在Fe2＋催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是
。
4
（2）过程Ⅰ中，Fe2＋催化过程可表示为：
ⅰ：
2Fe2＋＋PbO2＋4H＋＋SO2－===2Fe3＋＋PbSO4＋2H2O
ⅱ：
……
①写出ⅱ的离子方程式：
。
②下列实验方案可证实上述催化过程。
将实验方案补充完整。
a．向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO2，溶液变红。
b．。
（3）PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：
PbO（s）＋NaOH（aq）NaHPbO2（aq），其溶解度曲线如图所
示。
①过程Ⅱ的目的是脱硫。
滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用，其目的是（选填序号）。
A．减少PbO的损失，提高产品的产率
B．重复利用NaOH，提高原料的利用率
C．增加Na2SO4浓度，提高脱硫效率
②过程Ⅲ的目的是提纯。
结合上述溶解度曲线，简述过程Ⅲ的操作：
。
3.（2016·课标全国Ⅲ，28）以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生产硫酸的催化剂。
从废矾催化剂中回收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：
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：
回答下列问题：
2
（1）“酸浸”时V2O5转化为VO＋，反应的离子方程式为同时V2O4转化成VO2＋。
“废渣1”的主要成分是。
2
（2）“氧化”中欲使3mol的VO2＋变为VO＋，则需要氧化剂KClO3
至少为
，
mol。
12
（3）“中和”作用之一是使钒以V4O4－形式存在于溶液中。
“废渣2”中含有。
离子交换
12
－
（4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：
4ROH＋V4O4－
洗脱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。
【提升训练】
1．工业上以铬铁矿（主要成分为FeO和Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等杂质）为主要原料生产化工原料红矾钠（主要成分为:
Na2Cr2O7·2H2O），其主要工艺流程如下：
查阅相关资料得知:
i.常温下，NaBiO3不溶于水，有强氧化性，在碱性条件下能将Cr3+转化为CrO4。
2-
ii.
回答下列问题:
（1）固体A的成分是。
（2）操作I、III、IV用到的主要玻璃仪器有玻璃棒和
、（填仪器名称）。
（3）③为加入物质来调节溶液的pH，则pH的合适范围是。
（4）写出④反应的离子方程式。
2-2-
（5）⑤中酸化是使CrO4
转化为Cr2O7
写出该反应的离子方程式。
（6）取一定质量的固体D溶解于200mL的稀硫酸中，向所得溶液中加入5.0mol/L的NaOH溶液，生成沉淀
的物质的量（n）与加入NaOH溶液的体积（V）关系如图所示，则稀硫酸的浓度为
，固体D中
含Fe化合物的物质的量为。
2．高铁酸钾是一种新型绿色氧化剂，制备高铁酸钾的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）步骤①中NaClO作
（填“氧化剂”“还原剂”或“催化剂”）。
（2）步骤②脱除的盐除NaNO3外，还有
（填化学式）。
（3）步骤③是利用溶解度的不同进行的操作。
则溶解度：
Na2FeO4（填“>”或“<”）K2FeO4。
（4）本次实验中K2FeO4的产率为。
（5）取少量K2FeO4于试管中，加硝酸酸化并堵住试管口，观察到溶液中有细微的小气泡产生，溶液紫色逐渐褪去，伸入一根带火星的木条，木条复燃；再向溶液中加入KSCN溶液，溶液变为血红色。
如果标况
下产生气体2.24L,则参加反应的FeO42-数目
；K2FeO4作为净水剂的优点除铁无毒，能消毒杀
菌外还有。
（6）某同学设计以下两个实验探究高铁酸钾的稳定性。
（实验1）将适量K2FeO4固体分别溶解于pH为4.74、7.00、11.50的水溶液中，配得FeO42-浓度为1.0mmol•L-1
（1mmol•L-1=10-3mol•L-1）的试样，静置，结果见图1。
（实验2）将适量K2FeO4溶解于pH=4.74的水溶液中，配制成FeO42-浓度为1.0mmol•L-1的试样，将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中，结果见图2。
（实验结论）根据图一，可以得出的结论是：
图1图2
（7）常温下，某水溶液含有Fe3+,Cu2+,调节溶液pH=10时，两种氢氧化物沉淀共存，已知该温度下，Ksp
（Fe（OH）3）=a,Ksp（Cu（OH）2）=b,则溶液中C（Fe3+）/C（Cu2+）=。
3．某一化工厂以废铁屑为原料制备FeCl3溶液，用作印刷电路铜板腐蚀剂，并对溶液B进行电解处理
的实验流程如图：
（1）试剂a应选用（填写名称）；
（2）步骤Ⅰ用到的主要玻璃仪器有漏斗、
（填写仪器名称）；
（3）写出步骤Ⅱ中主要反应的化学方程式；
（4）实验室制取气体E的离子方程式是，欲对气体E进行干燥和吸收，需选用下列装置中的（填写序号）；
（5）如何用化学方法检验气体E？
。
4．镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由Ni（OH）2、碳粉和氧化铁等涂在铝箔上制成。
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回收研究，设计实验流程如下：
已知：
a.NiCl2易溶于水，Fe3＋不能氧化Ni2＋。
b．某温度下一些金属氢氧化物的Ksp及开始沉淀和完全沉淀时的理论pH如表所示：
回答下列问题：
（1）根据表中数据判断步骤②依次析出的沉淀Ⅱ
和沉淀Ⅲ
（填化学式），则
pH1pH2（填“>”、“＝”或“<”），控制两种沉淀析出可利用（填序号）。
A．pH试纸B．石蕊指示剂
C．pH计
（2）已知溶解度：
NiC2O4>NiC2O4·H2O>NiC2O4·2H2O，则步骤③的化学方程式是
。
步骤③后，过滤沉淀所需的玻璃仪器有的角度给出两种可能的原因：
。
若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作
。
（3）④中阳极反应产生的气体E为，验证该气体的试剂为。
（4）试写出步骤⑥的离子方程式：
。
解析①注意电极材料的成分以及和盐酸反应后的离子；
②A呈酸性，加入NiO的目的，是为了降低H＋浓度，促进Fe3＋、Al3＋的水解，根据表中提供信息，Fe3
＋先形成沉淀；
③只要注意到表中pH的数据，即可选出答案；
④溶解度越小，越先形成沉淀；
⑤注意只要求写出玻璃仪器；
⑥注意D的成分为NaCl溶液；
⑦看准要求。
5．（2016·江苏化学，16）以电石渣[主要成分为Ca（OH）2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下：
（1）氯化过程控制电石渣过量、在75℃左右进行。
氯化时存在Cl2与Ca（OH）2作用生成Ca（ClO）2的反应，
Ca（ClO）2进一步转化为Ca（ClO3）2，少量Ca（ClO）2分解为CaCl2和O2。
①生成Ca（ClO）2的化学方程式为。
②提高Cl2转化为Ca（ClO3）2的转化率的可行措施有（填序号）。
A．适当减缓通入Cl2速率
B．充分搅拌浆料
C．加水使Ca（OH）2完全溶解
（2）氯化过程中Cl2转化为Ca（ClO3）2的总反应方程式为：
6Ca（OH）2＋6Cl2===Ca（ClO3）2＋5CaCl2＋6H2O氯化完成后过滤。
①滤渣的主要成分为
（填化学式）。
②滤液中Ca（ClO3）2与CaCl2的物质的量之比n[Ca（ClO3）2]∶n[CaCl2]1∶5（填“>”、“<”或“＝”）。
（3）向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca（ClO3）2转化为KClO3，若溶液中KClO3的含量为100g·L－1，从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是。
6．钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。
从钛白工业废酸（含钪、钛、铁、锰等离子）中提取氧化钪（Sc2O3）的一种流程如下：
回答下列问题：
（1）洗涤“油相”可除去大量的钛离子。
洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。
混合的实验操作是。
（2）先加入氨水调节pH＝3，过滤，滤渣主要成分是；再向滤液加入氨水调节pH＝6，滤液中
Sc3+的浓度为9.0×10－31）
。
（已知：
Ksp[Mn（OH）2]＝1.9×10－13、Ksp[Fe（OH）3]＝2.6×10－39，Ksp[Sc（OH）3]＝
（3）用草酸“沉钪”。
25℃时pH＝2的草酸溶液中＝
（保留两位有效数字）。
写出“沉钪”
得到草酸钪的离子方程式
。
[已知Ka1（H2C2O4）＝5.9×10－2，Ka2（H2C2O4）＝6.4×10－5]
（4）草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为。
（5）废酸中含钪量为15mg·L－1，VL废酸最多可提取Sc2O3的质量为。
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