6 突破全国卷小专题7 无机化学工艺流程题的解题策略

突破全国卷小专题7无机化学工艺流程题的解题策略一、无机化学工艺流程题的结构二、无机化学工艺流程题分类突破题型一物质制备类化工流程题1.核心反应——陌生方程式的书写关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。

(1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律，判断产物并配平。

(2)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。

2.对原料进行预处理的常用方法及其作用(1)研磨——减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率。

(2)水浸——与水接触反应或溶解。

(3)酸浸——与酸接触反应或溶解，使可溶性金属进入溶液，不溶物通过过滤除去。

(4)灼烧——除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质。

(5)煅烧——改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土。

[注意]提高矿石浸出率的方法为①加热升温；②将矿石研成粉末；③搅拌；④适当增大酸的浓度。

3.常用的控制反应条件的方法(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增大；②不引入新杂质。

例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、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)趁热过滤。

防止某物质降温时会析出，如除去NaCl中少量KNO3的方法是蒸发结晶、趁热过滤。

(4)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。

（2019·高考全国卷Ⅰ，26，14分）硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。

一种以硼镁矿（含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：回答下列问题：（1）在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

（2）“滤渣1”的主要成分有。

为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3＋离子，可选用的化学试剂是。

（3）根据H3BO3的解离反应：H3BO3＋H2O H＋＋B（OH）－4，K a＝5.81×10－10，可判断H3BO3是酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至 3.5，目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

（4）在“沉镁”中生成Mg（OH）2·MgCO3沉淀的离子方程式为________________________________________________________________________，母液经加热后可返回工序循环使用。

由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是。

【解析】（1）硫酸铵溶液中存在水解平衡：NH＋4＋H2O NH3·H2O＋H＋，硼酸镁能与水解出的H＋反应，促进平衡向右移动，生成的一水合氨浓度增大，因溶液中存在平衡NH3·H2O NH3＋H2O，一水合氨浓度增大，促进NH3·H2O分解产生NH3。

用NH4HCO3溶液吸收氨，发生的反应为NH4HCO3＋NH3===（NH4）2CO3。

（2）二氧化硅、氧化铁、氧化铝不溶于硫酸铵溶液，滤渣1的主要成分是二氧化硅、氧化铁、氧化铝。

检验Fe3＋的试剂可选用KSCN。

（3）由题给硼酸的解离反应方程式知，硼酸是一元弱酸。

“过滤2”之前，调节pH≈3.5目的是将硼元素转化为硼酸，促进硼酸析出。

（4）“沉镁”中，碳酸铵溶液与硫酸镁溶液发生相互促进的水解反应生成碱式碳酸镁：2MgSO4＋2（NH4）2CO3＋H2O===Mg （OH）2·MgCO3↓＋2（NH4）2SO4＋CO2↑，或者反应生成碱式碳酸镁和碳酸氢盐。

母液含硫酸铵，可以将母液返回“溶浸”工序循环使用，体现绿色化学理念和环境保护思想。

碱式碳酸镁转化成轻质氧化镁，联系碳酸镁、氢氧化镁受热都能分解生成氧化镁，也可以联系碱式碳酸铜分解生成氧化铜、水和二氧化碳，可知采用的方法是高温焙烧法，化学方程式为MgCO 3·Mg （OH ）2=====高温2MgO ＋H 2O ＋CO 2↑。

【答案】 （1）NH 4HCO 3＋NH 3===（NH 4）2CO 3（2）SiO 2、Fe 2O 3、Al 2O 3 KSCN（3）一元弱 转化为H 3BO 3，促进析出（4）2Mg 2＋＋3CO 2－3＋2H 2O===Mg （OH ）2·MgCO 3↓＋2HCO －3[或2Mg 2＋＋2CO 2－3＋H 2O===Mg （OH ）2·MgCO 3↓＋CO 2↑] 溶浸 高温焙烧题型二 提纯类化工流程题1.明确常用的提纯方法(1)水溶法：除去可溶性杂质。

(2)酸溶法：除去碱性杂质。

(3)碱溶法：除去酸性杂质。

(4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。

(5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。

(6)调节溶液的pH 法：如除去酸性溶液中的Fe 3＋等。

2.明确常用的分离方法(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或抽滤等方法。

(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl 4或苯萃取溴水中的溴。

(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl 。

(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO 3、FeCl 3、CuCl 2、CuSO 4·5H 2O 、FeSO 4·7H 2O 等。

(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。

(6)冷却法：利用气体易液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨。

（2019·高考全国卷Ⅲ，26，14分）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[c 0（M n ＋）＝0.1 mol·L －1]形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下：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MnO 2 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Zn 2＋和Ni 2＋，“滤渣3”的主要成分是 。

（5）“除杂2”的目的是生成MgF 2 沉淀除去Mg 2＋。

若溶液酸度过高，Mg 2＋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LiNi x Co y Mn z O 2，其中Ni 、Co 、Mn 的化合价分别为＋2、＋3、＋4。

当x ＝y ＝13时，z ＝ 。

【解析】 （1）硫化锰矿中硅元素主要以SiO 2或不溶性硅酸盐形式存在，则“滤渣1”的主要成分为S 和SiO 2（或不溶性硅酸盐）。

结合“滤渣1”中含S ，可知“溶浸”时MnO 2与MnS 在酸性条件下发生氧化还原反应生成MnSO 4和S ，根据化合价升价法可配平该反应。

（2）“溶浸”后溶液中可能含Fe 2＋，“氧化”中加入的适量MnO 2能将Fe 2＋氧化为Fe 3＋。

（3）“调pH ”除去Fe 3＋和Al 3＋时，结合表格中数据信息可知需控制溶液的pH 范围为4.7～6之间。

（4）“除杂1”中加入Na 2S 能将Zn 2＋和Ni 2＋分别转化为沉淀除去，故“滤渣3”的主要成分为NiS 和ZnS 。

（5）“除杂2”中F －与Mg 2＋反应生成MgF 2沉淀，若溶液酸度过高，则F －与H ＋结合生成弱电解质HF ，导致MgF 2（s ）Mg 2＋（aq ）＋2F －（aq ）平衡向右移动，Mg 2＋不能完全除去。

（6）“沉锰”时Mn 2＋与HCO －3反应生成MnCO 3、CO 2和H 2O ，由此可写出离子方程式。

（7）化合物LiNi x Co y Mn z O 2中，当x ＝y ＝13时，根据化合价代数和为0得1＋2×13＋3×13＋4z －2×2＝0，解得z ＝13。

【答案】 （1）SiO 2（或不溶性硅酸盐） MnO 2＋MnS ＋2H 2SO 4===2MnSO 4＋S ＋2H 2O（2）将Fe 2＋氧化为Fe 3＋ （3）4.7（4）NiS 和ZnS（5）F －与H ＋结合形成弱电解质HF ，MgF 2（s ）Mg 2＋（aq ）＋2F －（aq ）平衡向右移动（6）Mn 2＋＋2HCO －3===MnCO 3↓＋CO 2↑＋H 2O（7）131.（2019·高考全国卷Ⅱ，26，13分）立德粉ZnS·BaSO 4（也称锌钡白），是一种常用白色颜料。

回答下列问题：（1）利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。

灼烧立德粉样品时，钡的焰色为 （填标号）。

A.黄色B.红色C.紫色D.绿色（2）以重晶石（BaSO 4）为原料，可按如下工艺生产立德粉：①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为________________________________________________________________________。