2022年《无机化工流程题解题方法指导》

专题讲座无机化工流程题解题方法指导一、解题策略化工流程中常见的操作与名词化工流程题目在流程上一般分为3 个过程：原料处理 分离提纯 获得产品(1)原料处理阶段的常见考点与常见名词加快反应速率溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸、浓硫酸等水浸：与水接触反应或溶解浸出：固体加水(酸 )溶解得到离子浸出率：固体溶解后，离子在溶液中含量的多少(更多转化 ) 酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解控制反应条件的方法(2)分离提纯阶段的常见考点调 pH 值除杂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沉淀完全Fe(OH)32.7 3.7 Fe(OH)27.6 9.6 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - Mn(OH)28.3 9.8 若要除去Mn2溶液中含有的Fe2，应该怎样做？提示：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：能与 H反应，使溶液pH 值增大；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。试剂除杂加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如：侯氏制碱中的 NaHCO3；还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓 )等物质。降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解 )、为使化学平衡向着题目要求的方向移动萃取(3)获得产品阶段的常见考点洗涤 (冰水、热水 )：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。蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、 MgCl2等溶质时，应在 HCl 的气流中加热，以防其水解。蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl 中的少量KNO3。重结晶(4)其他常见考点化学方程式实验仪器计算信息二、热点题型探究热点 1碱金属及其矿物的开发利用名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - 例 1(2012广东理综， 32)难溶性杂卤石(K2SO4 MgSO4 2CaSO4 2H2O)属于“呆矿”，在水中存在如下平衡：K2SO4 MgSO4 2CaSO4 2H2O(s)2Ca2 2K Mg24SO24 2H2O 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见下图。由图可得，随着温度升高，_ ，_ 。(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：CaSO4(s)CO23CaCO3(s)SO24已知 298 K 时， Ksp(CaCO3)2.80109，Ksp(CaSO4)4.90105，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）要求用理论回答的试题，应采用“四段论法 ”：改变了什么条件(或是什么条件)根据什么理论 有什么变化 得出什么结论。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - 精练 1KNO3是重要的化工产品，下面是一种已获得专利的KNO3制备方法的主要步骤：(1)反应中，CaSO4与 NH4HCO3的物质的量之比为12，该反应的化学方程式为_ 。(2)反应需在干态、加热的条件下进行，加热的目的是_ ；从 反 应 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 )。热点 2镁、铝及其矿物的开发利用例 22013江苏， 16(1)(2)(3)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - (1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为_。(2)加入 H2O2氧化时，发生反应的化学方程式为_。(3)滤渣 2 的成分是 _(填化学式 )首尾分析法：对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙生产工序)试题，首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质(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，弄清生产流程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。关键在于认真对比分析原料与产品的组成，从中找出将原料转化为产品和除去原材料中所包含的杂质的基本原理和所采用的工艺生产措施。当把生产的主线弄清楚了，围绕生产主线所设计的系列问题也就可以解答了。精练 2镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。某学校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤(主要含Na、Mg2、Cl、 Br等 )中模拟工业生产来提取镁，主要过程如下：回答下列问题：(1) 工 业 上 从 盐 卤 中 获 取Mg(OH)2用 石 灰 乳 而 不 用NaOH溶 液 的 原 因 是_ 。(2)从过程得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2，除去少量 Ca(OH)2的方法是先将沉名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - 淀加入到盛有_溶液的烧杯中，充分搅拌后经_、 _(填操作方法 )可得纯净的 Mg(OH)2。(3)下图是该兴趣小组设计进行过程的实验装置图：其中装置 A 的作用是 _ 。(4)写出过程中发生反应的化学方程式_ 。热点 3铁、铜及其矿物的开发利用例 3工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：(1)步骤是在反射炉中进行的。把黄铜矿和石英砂混合加热到1 000 左右，黄铜矿与空气反应生成Cu 和 Fe 的低价硫化物，且部分Fe 的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是_、_。(2)步骤是在转炉中发生的。冰铜含 Cu 量为 20% 50%。 转炉中， 将冰铜加熔剂(石英砂 )，在 1 200 左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S 被氧化为 Cu2O。生成的 Cu2O 与 Cu2S 反应 ， 生 成 含Cu量 约 为98.5% 的 泡 铜 ， 该 过 程 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 分 别 是_、 _。气体A 中的大气污染物可选用下列试剂中的_(填字母 )吸收。a浓硫酸b稀硝酸cNaOH 溶液d氨水(3)步骤是由泡铜冶炼粗铜的反应，反应方程式为_ 。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - (4)用稀硝酸浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈血红色，说明溶液中存在_(填离子符号 )， 检验溶液中还存在Fe2的方法是 _(注明试剂、 现象 )。解答无机化工流程图题的策略1粗读题干，挖掘图示图示中一般会呈现超出教材范围的知识，但题目中往往会有提示或者问题中不涉及，所以一定要关注题目的每一个关键字，尽量弄懂流程图，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，精读信息这里信息包括三个方面：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。精练 3实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁 (碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾 (FeSO4 7H2O)，主要工艺流程如下。(1)将过程产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是_(填字母 )。A品红溶液B紫色石蕊溶液C酸性 KMnO4溶液D溴水(2)过程中，FeS、 O2和 H2SO4反应的化学方程式为_ 。(3)过程中需加入的物质是_。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - (4)过程中，蒸发结晶时需使用的仪器除酒精灯、三脚架外，还需要_。(5)过程调节pH 可选用下列试剂中的_(填字母 )。A稀硫酸BCaCO3CNaOH 溶液热点 4其他金属及化合物的制取例 4硫酸铅 (PbSO4)广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。利用方铅矿精矿(PbS)直接制备硫酸铅粉末的流程如下：已知： ()PbCl2(s)2Cl(aq)PbCl4(aq) H0 ( )Ksp(PbSO4)1.08 108，Ksp(PbCl2)1.6105( )Fe3、Pb2以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH 值分别为 3.2、7.04 (1)步骤中生成PbCl2和 S 的离子方程式为_ ，加入盐酸的另一个目的是为了控制pH 值在 0.5 1.0， 原因是 _ 。(2)用化学平衡移动的原理解释步骤中使用冰水浴的原因_ 。(3)写出 PbCl2晶体转化为PbSO4沉淀的离子方程式_ 。(4)请用离子方程式解释滤液2 加入 H2O2可循环利用的原因_，滤液 3是 _。(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_。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - 精练 42013山东理综， 30(2)TiO2既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。工业上由钛铁矿(FeTiO3)(含 Fe2O3、SiO2等杂质 )制备 TiO2的有关反应包括：酸溶FeTiO3(s)2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)TiOSO4(aq)2H2O(l) 水解TiOSO4(aq)2H2O(l)=90 H2TiO3(s)H2SO4(aq) 简要工艺流程如下：试剂 A 为_。钛液需冷却至70 左右，若温度过高会导致产品TiO2收率降低，原因是 _ 。取少量酸洗后的H2TiO3，加入盐酸并振荡，滴加KSCN 溶液后无明显现象，再加H2O2后出现微红色， 说明 H2TiO3中存在的杂质离子是_。 这种 H2TiO3即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO2也会发黄，发黄的杂质是_(填化学式 )。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -