2019年高考化学 艺体生百日突围系列 专题3.13 无机化工流程方面试题的解题方法与技巧.doc

专题3.13 无机化工流程方面试题的解题方法与技巧无机化工流程题因其文字较少、涉及知识点较多，并能较好地考查信息处理、推理等能力而成为近年来高考命题的热点题型。化学工艺流程题以工业生产实际为载体，以元素化合物知识为基础，综合考查化学实验基本操作，物质的性质、制备和转化，环境保护等知识，它将实验、元素化合物和化学理论有机地结合在一起，综合性强，是化学卷考查的重头戏。试题以流程图为背景，阅读量大，对信息的提取和处理能力要求较高。考查的知识全面，既要对双基熟练掌握，又要有应用知识解决化工生产中有关问题的迁移推理能力。1、无机化工流程题的特点无机工业流程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为指导思想，能够综合考查学生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。所以这类题成为近年来高考的必考题型。这类题常呈现的形式：流程图、表格、图像，这类题常围绕以下几个知识点进行设问：（1）反应速率与平衡理论的运用；反应物颗粒大小：反应速率、原料的利用率等温度：反应速率、物质的稳定性、物质的结晶等（2）氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写；（3）利用控制pH分离除杂； 我们把它分为三个层次：读得懂的；读得不太懂但根据上下文可以勉强懂的；完全读不懂的。快读读得懂的，对于读得懂的，往往是常见的化学反应、化学实验操作等基础知识，是要求学生必须掌握的。出题者常在这些环节设问，让大部分学生都能得到这些分。因此要克服恐惧心理意识到，无论流程图如何复杂都会有简单的得分题。例如一些灼烧、水浸及过滤的目的。细读读得不太懂但根据上下文可以勉强懂的，这部分需要运用已有的基础知识，根据学习过的化学反应原理，联系实验工业生产及题目信息等进行知识的整合方可得到结论的。对于这类部分要尽量去回顾课本知识，联系题目找到新旧知识的切合点，从而推导出结论。例如：有些离子方程式就需要运用氧化还原的知识去推导出来。对于完全读不懂的部分，很多时候则是为了使整个工艺流程完整而出现的一些工业术语等，阅读时可以先看看问题设置若没有涉及则大胆跳过。如:“反萃取”等词。这时主要看这一步的结果（重点关注其产物），“跟着感觉走”、“顺藤摸瓜”，用已学过的知识来“圆”这个结果。2、熟悉工业流程常见的操作与名词工业流程题目在流程上一般分为3个过程：（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，离子在溶液中的含量的多少(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)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8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：侯德榜制碱中的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3、读题问，逐空填答，用语要规范，解决“怎么写”从化学原理的角度、用化学语言作答；要抓住主要问题，针对具体问题作具体分析。具体答题要点如下：（1）答是所问：要看清题目要求，按要求答题。如：写离子方程式还是化学方程式；写物质的名称还是化学式等方程；式中反应物、产物的分子式书写要正确；尤其是化学方程式要配平，电极反应式和化学方程式一定要书写正确；正确使用等号或可逆符号；沉淀、气体、水溶液等符号要标明。（2）准确、规范：回答问题的要准确全面，注意语言表达的规范性，例如评价或比较实验方案时要全面考虑：反应物种类多少、是否易得、是否对环境有污染；反应产物的种类多少，对目标产物的分离和提纯是否有影响；反应条件是否苛刻；仪器、设备是否要求高；工艺流程、实验步骤的多少。（3）注意答题的完整性：要答到对产品生产的影响这一步！除杂：除去中的（只写“除杂”一类是不给分的）干燥：除去气体中的水蒸气，防止（4）注意归纳答题的套路：增大原料浸出率（离子在溶液中的含量多少）的措施：搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气体的流速（浓度、压强），增大气液或固液接触面积加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向（一般是有利于生成物生成的方向）移动温度不高于的原因 适当加快反应速率, 但温度过高会造成（如浓硝酸）挥发/（如H2O2、NH4HCO3）分解/(如Na2SO3)氧化或促进（如AlCl3）水解等，影响产品的生成从滤液中提取一般晶体（溶解度随温度升高而增大的晶体）的方法【蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤（冰水洗、热水洗、乙醇洗）、干燥】从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法（蒸发浓缩、趁热过滤 、洗涤、干燥） (5)分析溶液中阳离子，结合图2知，开始OA段没有铜析出，说明溶液中有过量的铁离子，铁离子的氧化性强于铜离子，故铁离子优先被还原成亚铁离子，电极反应为：Fe3+e-=Fe2+，故答案为：Fe3+e-=Fe2+；(6)根据溶度积计算，pH=3，c(H+)=110-3mol/L，c(OH-)=110-11mol/L，c(Fe3+)=mol/L=410-5mol/L，故答案为：410-5。【点睛】分析流程题需要掌握的技巧是：浏览全题，确定该流程的目的，看懂生产流程图，了解流程图以外的文字描述、表格信息，后续设问中的提示性信息，并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用。【例2】氯氧化铋在汽车装饰，电子设备等生活方面有广泛的应用。利用铜转炉烟尘(主要为含铋的化合物，另外还含Cu、Pb、Bi的硫酸盐及CuS、Fe2O3)可生产氯氧化铋，其工艺流程如下：(1)提高“酸浸”反应速率的措施有适当增加硫酸的浓度和_。(2) “浸渣1”中除铋的化合物外，还有的物质是_(填化学式)(3) “浸液1”中加入过量锌粉，作用是_；反应完毕后，过滤，从滤液中得到ZnSO47H2O晶体的操作有_、_、过滤、洗涤、干燥。 (4)“浸铜”时，有单质硫生成，写出生成硫的离子方程式_(5)“浸铋”时，在室温和液固比(盐酸、NaCl溶液组成的混合溶液的质量与“浸渣2”的质量的比值)固定的条件下，c(HCl)=1 molL-1时，铋的浸出率和Cl-浓度的关系如下图所示，其中NaCl的作用是_，若升高温度，铋的浸出率反而下降，其可能的原因是_。(6)“沉铋”时需要控制溶液的pH=3.0，此时BiCl3发生反应的化学方程式为_【答案】适当升高温度(或其他合理答案) CuS、PbSO4 确保Fe、Cu元素被完全除尽 加热浓缩 冷却结晶 CuS+4H+ MnO2 = Mn2+ Cu2+S+2H2O 提供较高浓度的Cl- 盐酸中HCl的挥发 BiCl3+ Na2CO3= BiOCl + 2NaCl+ CO2 【解析】【分析】(1)提高“酸浸”反应速率的措施有适当增加硫酸的浓度和适当升高温度、搅拌等。(2) PbSO4为白色沉淀，不与硫酸反应，CuS为黑色不溶于稀硫酸的固体；据以上分析解答。(3) “浸液1”中含有锌离子、铁离子、铜离子，加入过量锌粉，锌能够与铁离子、铜离子反应生成铁和铜，据此进行分析； 【解析】2石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质。设计的提纯与综合利用工艺如下：(注：SiCl4的沸点为57.6 ，金属氯化物的沸点均高于150 )(1)向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是_。(2)高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物。气体中的碳氧化物主要为_。由气体中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为_。(3)步骤为：搅拌、_。所得溶液中的阴离子有_。(4)100 kg初级石墨最多可获得的质量为_kg。【答案】排出装置中的空气COSiCl46NaOH=Na2SiO34NaCl3H2O过滤AlO2-、OH、Cl7.8【解析】【分析】高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，根据杂质的含量可知，气体I中氯化物主要为SiCl4、AlCl3、FeCl3等，气体I中碳氧化物主要为CO，SiCl4的沸点为57.6，金属氯化物的沸点均高于150，80冷却得到的气体含有SiCl4及CO，SiCl4与氢氧化钠溶液反应得到硅酸钠与氯化钠，固体存在AlCl3、FeCl3、MgCl2，其中FeCl3、MgCl2与过量的氢氧化钠溶液反应得到沉淀，而氯化铝与过量的氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，过滤得到的溶液中含有偏铝酸钠、过量的氢氧化钠； （1）向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是排出装置中的空气；（2）高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，根据杂质的含量可知，气体I中氯化物主要为SiCl4、AlCl3、FeCl3等，气体I中碳氧化物主要为CO，SiCl4的沸点为57.6，金属氯化物的沸点均高于150，80冷却得到的气体含有SiCl4及CO，SiCl4与氢氧化钠溶液反应得到硅酸钠与氯化钠； （3）金属氯化物的沸点均高于150，则固体中存在AlCl3、FeCl3、MgCl2，其中FeCl3、MgCl2与过量的氢氧化钠溶液反应得到沉淀，而氯化铝与过量的氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，过滤得到的溶液中含有偏铝酸钠、过量的氢氧化钠；（4）偏铝酸钠发生水解，加入乙酸乙酯除去过量的氢氧化钠，且加热条件下水解平衡一直正向移动，得到氢氧化铝沉淀、醋酸钠、乙醇；根据氧化铝的含量计算氧化铝质量，再根据Al元素守恒计算氢氧化铝的质量。 【详解】【点睛】本题考查物质制备分离、阅读题目获取信息能力、化学方程式及离子方程式书写、化学计算等，需要学生具备扎实的基础及迁移运用能力，难度中等。3某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)。已知：NaClO溶液在受热温度过高或酸性条件下容易分解，如3NaClO=2NaCl+ NaClO3AgCl可溶于氨水：AgCl+2NH3H2OAg(NH3)2+ Cl+2H2O常温时N2H4H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)2+；4Ag(NH3)2+N2H4H2O=4Ag+N2+4NH4+ +4NH3 +H2O（1）氧化时采用了过量的 NaClO溶液并水浴加热，水浴加热的目的是_。（2） NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2，该反应的离子方程式为：_；若改用稀HNO3氧化Ag，生成了NO气体等，则该反应的化学方程式为：_；从反应产物的角度分析，以稀HNO3代替 NaClO的缺点是：_。（3）为提高Ag的回收率，需利用少量10%氨水对“过滤II”的滤渣进行洗涤，并将洗涤后的滤液合并入过滤II的滤液中，在实验室洗涤该滤渣的操作为：_。（4）请设计从“过滤II”后的滤液中获取单质Ag的实验方案：(提供的试剂有：2molL1水合肼溶液、1molL1H2SO4溶液)_。【答案】加快反应速率，且防止NaClO受热温度过高而分解 4Ag+4ClO-+2H2O4AgCl+4OH-+O2 4HNO3+3Ag=3AgNO3+NO+2H2O 会释放出氮氧化物（ NO ），造成环境污染 沿玻璃棒向漏斗中注入10%氨水，使溶液完全浸没沉淀，待溶液完全流尽后，重复操作23次 向滤液中滴加2molL-1水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用1 molL-1 H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥。 【解析】【详解】（2）NaClO 溶液与 Ag 反应的产物为 AgCl、NaOH 和 O2，Ag、O元素的化合价升高，Cl元素的化合价降低，由电子、原子守恒可知该反应的化学方程式为4Ag+4NaClO+2H2O4AgCl+4NaOH+O2，反应的离子方程式为4Ag+4ClO-+2H2O4AgCl+4OH-+O2； HNO3也能氧化Ag生成硝酸银、一氧化氮和水，反应的化学方程式为4HNO3+3Ag=3AgNO3+NO+2H2O；从反应产物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺点是会释放出氮氧化物（ NO ），造成环境污染；4如图是某研究性学习小组设计的对一种废旧合金各成分(含有Cu、Fe、Si三种成分)进行分离、回收再利用的工业流程，通过该流程能得到常用的单质、聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)、铁红(Fe2O3)和绿矾(FeSO47H2O)。(1)中过量的还原剂应是_。(2) 向溶液b中加入酸性KMnO4溶液发生反应的离子方程式为_。(3)中加入H2O2，并调节pH值得到溶液c，在中，将溶液c控制到70-80的目的是_。(4)在中，蒸发浓缩需要的硅酸盐仪器除酒精灯外，还有_。(5)在中的氧化剂X是_。(6)在中，向溶液b加入了NH4HCO3溶液，得到FeCO3沉淀，写出离子反应方程式 _。【答案】铁粉 MnO4-+5Fe2+ +8H+=Mn2+ +5Fe3+ +4H2O 升高温度促进Fe3+的水解，过高温度不利于聚铁的形成(或者完全水解) 蒸发皿、玻璃棒 Na2O2或NaClO Fe2+ +2HCO3- =FeCO3 + CO2 +H2O 【解析】【分析】根据流程图，加入过量的Fe2(SO4)3溶液能与Fe和Cu反应，固体A为Si，a中含有Fe2+、Fe3+、Cu2+，加入还原剂后，b溶液中只含有Fe2+，所以中过量的还原剂应是铁粉，固体B是铜；向溶液b中加入H2O2，把Fe2+氧化为Fe3+，Fe3+易水解，在中，将溶液c控制到7080的目的是升高温度促进Fe3+的水解，过高温度不利于聚铁的形成；向溶液硫酸亚铁溶液中加入了NH4HCO3溶液，得到FeCO3沉淀，FeCO3煅烧生成氧化铁，据此答题。【详解】（4）蒸发浓缩需要的硅酸盐仪器除酒精灯外，还有蒸发皿、玻璃棒；故答案为：蒸发皿、玻璃棒。（5）根据流程图，在中的氧化剂X是Na2O2或NaClO；故答案为：Na2O2或NaClO。（6）向溶液硫酸亚铁溶液中加入了NH4HCO3溶液，得到FeCO3沉淀，其离子反应方程式Fe2+2HCO3-=FeCO3+CO2+H2O；故答案为：Fe2+2HCO3-=FeCO3+CO2+H2O。 【详解】