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Ⅱ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；

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　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：

　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①加快反应速率②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③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④控制反应条件的方法

　（ 2）分离提纯阶段的常见考点

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　①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)3

　2.7

　3.7

　Fe(OH)2

　7.6

　9.6

　Mn(OH)

　8.3

　9.8

　2

　2＋

　2＋

　，应该怎样做？

　若要除去 Mn

　溶液中含有的 Fe

　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。

　2＋

　3＋

　，可加入 CuO、Cu(OH)2、Cu2

　(OH)2CO等物质来调节溶液的pH 值。

　例如：若要除去 Cu

　溶液中混有的 Fe

　3

　②试剂除杂

　③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。

　④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

　⑤萃取

　（ 3）获得产品阶段的常见考点：

　①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。

　②蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出 FeCl 3、 AlCl 3、 MgCl2 等溶质时，应在 HCl 的气流中加热，以防其水解。

　③蒸发浓缩、冷却结晶：如除去

　KNO3中的少量

　NaCl。

　④蒸发结晶、趁热过滤：如除去

　NaCl 中的少量 KNO3。

　⑤重结晶

　（ 4）其他常见考点

　①化学方程式

　②实验仪器

　③计算

　④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：

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　（ 1）答是所 ：要看清 目要求，按要求答 。如：写离子方程式 是化学方程式；写物 的名称 是化学式等方程；式中反 物、 物的分子式 写要正确；尤其是化学方程式要配平， 极反 式和化学方程式一定要 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 明。

　2）准确、 范：回答 的要准确全面，注意 言表达的 范性，例如 价或比 方案 要全面考 ：反 物种 多少、是否易得、是否 境有 染；反 物的种 多少， 目 物的分离和提 是否有影响；反 条件是否苛刻； 器、 是否要求高；工 流程、 步 的多少。

　3）注意答 的完整性：要答到 品生 的影响 一步！①除 ：除去中的（只写“除 ”一 是不 分的）②干燥：除去气体中的水蒸气，防止

　4）注意 答 的套路：①增大原料浸出率（离子在溶液中的含量多少）的措施： 拌、升高温度、延 浸出 、增大气体的流速（ 度、 ） ，增大气液或固液接触面 ②加 的目的：加快反 速率或促 平衡向某个方向（一般是有利于生成物生成的方向）移

　③温度不高于××℃的原因

　适当加快反 速率

　,

　但温度 高会造成（如 硝酸）

　// （如 H2O2、

　NH4HCO3）分解 // ( 如 Na2SO3) 氧化或促 （如

　AlCl 3）水解等，影响 品的生成

　④从 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

　浓缩 <至有晶膜出 >、冷

　却 晶、 、洗 （冰水洗、 水洗、乙醇洗）

　、干燥】

　⑤从 液中提取溶解度受温度影响 小或随温度升高而减小的晶体的方法（蒸 、趁

　<

　如果温度下降， 也会以晶体的形式析出来

　>、洗 、干燥）

　分析溶液中阳离子， 合 2 知，开始 OA段没有 析出， 明溶液中有 量的 离子， 离子的氧化性 于 离子，故 离子 先被 原成 离子， 极反 ：

　Fe3++e- =Fe2+，

　3+

　-

　2+

　故答案 ： Fe +e =Fe；

　(6)

　根

　据

　溶

　度

　积

　计

　算

　，

　pH=3

　，

　c(H +)=1 × 10-3 mol/L

　，

　c(OH- )=1 × 10-11 mol/L

　，

　c(Fe 3+)=

　mol/L=4 ×10 -5 mol/L ，

　故答案 ： 4× 10-5 。

　【点睛】

　分析流程 需要掌握的技巧是： 全 ，确定 流程的目的，看懂生 流程 ，了解流程 以外的文字描述、表格信息，后 中的提示性信息，并在下一步分析和解 中随 行 系和 用。

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　【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

　_____________。

　“浸渣 1”中除铋的化合物外，还有的物质是_______________( 填化学式 )

　“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

　ZnSO·7H O晶体的操作有 ________、 ________、过滤、洗涤、干燥。

　4

　2

　(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 mol ·L -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

　__ ________________________________ 。

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　(6) “沉铋”时需要控制溶液的

　pH=3.0 ，此时 BiCl 3 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 = Mn 2++ Cu 2++S↓+2H2O

　提供较高浓度的

　Cl -

　盐酸中

　HCl 的挥发

　BiCl 3+ Na 2CO3= BiOCl

　↓+ 2NaCl+ CO 2↑

　【解析】

　【分析】

　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。

　PbSO 4 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。

　“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】

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　2．石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含

　SiO2(7.8%) 、 Al 2 O3(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：

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　( 注： SiCl 4 的沸点为

　57.6 ℃，金属氯化物的沸点均高于

　150 ℃)

　向反应器中通入 Cl 2 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Ⅰ中的碳氧化物主要为

　________。由

　气体Ⅱ中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为

　_____________________________________ 。

　(3) 步骤①为：搅拌、

　________。所得溶液Ⅳ中的阴离子有

　________________ 。

　(4)100 kg

　初级石墨最多可获得Ⅴ的质量为

　________kg 。

　【答案】排出装置中的空气

　COSiCl 4＋ 6NaOH=Na2SiO3＋ 4NaCl＋3H2O

　-

　－

　－

　7.8

　过滤 AlO2

　、 OH

　、 Cl

　【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 SiCl 4、 AlCl 3、 FeCl 3 等，气体 I 中碳氧化物主要为 CO，SiCl 4 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Ⅱ含有

　SiCl 4 及 CO， SiCl 4 与氢氧化钠溶液反应得到硅酸钠与氯化

　钠，固体Ⅲ存在

　AlCl 3、 FeCl 3、MgCl2，其中

　FeCl 3、 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

　Cl 2 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

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　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

　SiCl 4、 AlCl 3、

　FeCl 3 等，气体 I 中碳氧化物主要为

　CO，SiCl 4 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Ⅱ含有

　SiCl 4 及 CO， SiCl 4 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Ⅲ中存在 AlCl 3、FeCl 3、MgCl2，其中 FeCl 3、 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

　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 ) 。

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　已知：

　① NaClO溶液在受热温度过高或酸性条件下容易分解，如

　3NaClO=2NaCl+ NaClO3

　② AgCl 可溶于氨水： AgCl+2NH3·H2O

　+

　+ Cl

　－

　+2H2O

　Ag(NH3) 2

　③常温时 N2H4·H2O(水合肼 ) 在碱性条件下能还原

　+

　+

　+

　Ag(NH3) 2 ； 4Ag(NH3) 2 +N2H4·H2O===4Ag↓+N2

　↑+4NH

　+4NH3↑ +H 2O

　（ 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

　HNO代替 NaClO 的缺点是： __________________________ 。

　3

　（ 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： 2mol·L － 1 水合肼溶

　液、 1mol·L－ 1H2SO4 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 +2H O═ 4AgCl+4OH+O↑

　2

　2

　4HNO3+3Ag=3AgNO+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

　2~3 次

　向滤液中滴加 2mol?L-1 水合

　肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用

　1 mol?L

　-1

　H SO溶液吸收反应中放出的NH，待溶液中无气泡产生，

　2

　4

　3

　停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥。

　【解析】

　【详解】

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　（ 2）NaClO 溶液与 Ag

　反应的产物为

　AgCl 、NaOH 和 O 2，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+2HO═ 4AgCl+4NaOH+O2↑，反应的离

　子方程式为 4Ag+4ClO- +2H2O═ 4AgCl+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=3AgNO+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

　(FeSO4·7H2O)。

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　(1)

　①中过量的还原剂应是 ____________________ 。

　(2)

　向溶液 b 中加入酸性 KMnO溶液发生反应的离子方程式为 _______________________ 。

　4

　②中加入 H2O2，并调节 pH值得到溶液 c，在⑥中，将溶液 c 控制到 70- 80℃的目的是 ________。

　在③中，蒸发浓缩需要的硅酸盐仪器除酒精灯外，还有_________________________ 。

　在④中的氧化剂 X 是 ________________________ 。

　(6) 在⑤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

　MnO

　4

　-

　2+

　+

　2+

　3+

　2

　升高温度促进

　3+

　+5Fe

　+8H =Mn +5Fe

　+4H O

　Fe 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

　Na

　2O2 或 NaClOFe

　2+

　-

　=FeCO3

　↓+ CO2 ↑+H2O

　+2HCO3

　【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①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⑥中，将溶液

　c 控制到

　70～ 80℃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，

　3

　FeCO煅烧生成氧化铁，据此答题。

　【详解】

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　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④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

　2+

　-

　2+

　-

　3

　3

　2

　2

　3

　3

　2

　2

　【详解】

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