无机化工流程题的解题策略

无机化工流程题的解题策略

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常考题型,全国一卷近4年必考题型。

题型一 物质制备类化工流程题

【考题感悟】(2013·江苏，16)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MgCO 3，含少量FeCO 3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：

(1)酸溶前一般先把菱镁矿研磨成矿粉，目的是______________________；MgCO 3与稀硫酸反应的离子方程式为____________________________________。

(2)加入H 2O 2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)。

(4)煅烧过程存在以下反应：

利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。

①D 中收集的气体是________(填化学式)。

②B 中盛放的溶液可以是________(填字母)。

稀硫酸↓ H 2O 2↓ NH 3·H 2O ↓

菱镁矿→酸溶→过滤→氧化→调pH ≈4→过滤→ ↓滤渣1 ↓滤渣2 木炭↓ …→煅烧→MgO ↓气体 2MgSO 4＋C======800 ℃2MgO ＋2SO 2↑＋CO 2↑

MgSO 4＋C======800 ℃MgO ＋SO 2↑＋CO ↑ MgSO 4＋3C======800 ℃MgO ＋S ↑＋3CO ↑

a ．NaOH 溶液

b ．Na 2CO 3溶液

c ．稀硝酸

d ．KMnO 4溶液

③A 中得到的淡黄色固体能与热的NaOH 溶液反应，产物中元素的最高价态为＋4，写出该反应的离子方程式：_______ __________________。

科学审题 明确物质转化过程：

【解析】(1)MgCO3微溶于水写离子方程式时不能拆成离子形式，硫酸是强酸能拆成离子形

式。(2)由于菱镁矿中含有FeCO 3，所以溶液中存在FeSO 4，要除去杂质Fe 2＋可先将其氧化成

Fe 3＋，再调节pH 除去，因此H2O2是氧化剂，发生反应：2FeSO 4＋H 2O 2＋H 2SO 4===Fe 2(SO 4)3

＋2H 2O 。(3)用氨水调节pH ＝4除去Fe 3＋，滤渣2为Fe(OH)3。(4)题目中要求利用图中装置

进行气体的分步吸收或收集。煅烧后存在四种气体：S 、SO 2、CO 2和CO 。由③可知A 中得淡黄色固体，即S ，B 吸收SO2，C 吸收CO 2，D 中收集CO 。B 吸收SO 2但不吸收CO 2，可选用KMnO 4溶液，注意不能用NaOH 溶液或Na 2CO 3溶液，因为它们吸收SO 2

【答案】(1) 增大反应物接触面积或增大反应速率或使反应更充分

MgCO 3＋2H ＋===Mg 2＋＋CO 2↑＋H 2O(2)2FeSO 4＋H 2O 2＋H 2SO 4===Fe 2(SO 4)3＋

2H 2O(3)Fe(OH)3（4）①CO ②d ③3S+6OH -====2S 2-+SO 32-+3H 2O

题型二 以混合物的分离、提纯为目的工艺流程题

【考题感悟】(2013·全国新课标Ⅱ，27)氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质]的流程如下：

提示：①在本实验条件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化，②高锰酸钾的还原产物是MnO 2。

回答下列问题：

(1)反应②中除掉的杂质离子是__________，发生反应的离子方程式为__________；在加高锰酸钾溶液前，若pH 较低，对除杂的影响是________________。

(2)反应③的反应类型为____________，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有______________。

(3)反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是________________。

(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO 3·x Zn(OH)2，取干燥后的滤饼11.2 g ，煅烧后可得到产品8.1 g ，则x 等于__________。

科学审题 明确物质转化过程：

菱镁矿――――→稀H 2SO 4MgSO 4FeSO 4

――→H 2O 2MgSO 4Fe 2（SO 4）3 工业ZnO ――→稀硫酸①浸出液――――――――――→调pH 约为5适量高锰酸钾溶液

――→过滤 ②

滤液――→Zn ③――→过滤滤液―――→Na 2CO 3④――→过滤滤饼――→煅烧⑤

ZnO 工业ZnO ――――→稀H 2SO 4浸出液⎩⎪⎨⎪⎧ZnSO 4、FeSO 4MnSO 4、NiSO 4

――――――――――――――→调pH ≈5，适量KMnO 4溶液结合提示② ――→过滤⎩⎪⎨⎪⎧滤渣：Fe （OH ）3和MnO 2滤液：ZnSO 4NiSO 4――――→Zn 过滤 结合⎩⎪⎨⎪⎧滤渣：Zn 、Ni 滤液：ZnSO 4

提示①

【解析】本题实际是利用化学方法对ZnO 提纯，就是要除去Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)。综合流程信息、提示信息，显然除去Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)是在②步进行的，Fe 2＋被KMnO 4氧化为 Fe 3＋，在pH ＝5的条件下，Fe 3＋生成Fe(OH)3沉淀，Mn 2＋被KMnO 4氧化生成MnO 2沉淀。除Ni(Ⅱ)是在③步进行，发生了Ni(Ⅱ)与Zn 的置换反应。④、⑤是将Zn 2＋(aq)转化为沉淀，重新生成ZnO 。(3)中检验沉淀是否洗涤干净，就是检验洗液中是否还含有滤液中的某种离子，显然检验SO 42－比较合理。(4)中写出分解化学方程式，列比例式计算即可，

125＋99x 81(x ＋1)

11．2 8.1

解得x ＝1。

【答案】 (1)Fe 2＋和Mn 2＋ MnO 4－＋3Fe 2＋＋7H 2O===3Fe(OH)3↓ ＋MnO 2↓＋5H ＋、2MnO 4－＋3Mn 2＋＋2H 2O===5MnO 2↓＋4H ＋

铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质 (2)置换反应 镍 (3)取少量水洗液于试管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净 (4)1

【解题策略】

1. 一个完整的无机化工生产流程一般具有下列过程：

2.各过程涉及的考点：

（1）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，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。近年来，在高考题出现了“浸出”操作。在化工生产题中，矿物原料“浸出”的任务是选择适当的溶剂，使矿物原料中的有用组分或有害杂质选择性地溶解，使其转入溶液中，达到有用组分与有害杂质或与脉石组分相分离的目的。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，将有机碘转化为碘盐。⑤煅烧：改变结构和组成，使一些物质能溶解；并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土和石灰石。

（2）核心化学反应要掌握：① 元素及其化合物知识：化工生产将原料转变成产品的过程，也是物质经历相互转化的过程。理解物质之间的转化关系，就要用到元素及其化合物的相关知识。一般围绕铁、铜、铝、镁、氯、硫、磷、硅等元素的单质或化合物的工业制备来进行命题，需要掌握这些元素及其化合物的知识②还要掌握有关化工生产的知识，熟悉的有纯碱工业、氨工业、硅单质的制备、氯碱工业、海水中提取镁、海水中提取溴等；③ 化学反应原理：化工生产中把原料转变成产品的过程就是化学反应的过程，从化学反应原理的角度选择原料、控制条件和选择设备等，是化工生产的基本思路。化学反应原理的相关知识包括质ZnCO 3·x Zn(OH)2=====△(x ＋1)ZnO ＋CO 2↑＋x H 2O