无机工艺流程中Al
高中化学第8章 第55讲 无机化工流程题的解题策略---2023年高考化学一轮复习(新高考)
第55讲无机化工流程题的解题策略复习目标 1.培养从试题提供的新信息中准确地提取实质性内容，并与已有知识块整合重组为新知识块的能力。
2.培养将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题的能力。
3.培养将分析和解决问题的过程及成果用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达并做出解释的能力。
一、工业流程题的结构二、流程图中主要环节的分析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，并根据化合价升降相等配平。
(2)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。
2．原料的预处理(1)溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸等。
水浸与水接触发生反应或溶解浸出固体加水(酸)溶解得到离子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浸出率固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(2)灼烧、焙烧、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。
(3)审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。
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。
防止某物质降温时析出。
(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。
4．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。
化学工艺流程讲义
无机工艺流程图讲义一、题目特点无机工艺流程题已逐渐成为高考试卷的主角，该类型题目的特点是：1.试题源于生产实际，重点考查选修二《化学与技术》，以解决课堂互动探究化学实际问题为思路进行设问，充分体现了理论与实践相结合的观点。
2.试题内容丰富，涉及基础知识较为全面，较好地考查学生对“双基”的掌握情况。
3.题目难度为中等以上，分值较大，区分度强。
生产流程图二、题目类型从化工工艺分，可分为基础化工工艺题和精细化工工艺题；解此类型题目的基本步骤是：①从题干中获取有用信息，了解生产的产品②分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：A．反应物是什么B．发生了什么反应C．该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。
抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。
③从问题中获取信息，帮助解题。
三、考点模型(1)原料处理的方法和作用①研磨：增大接触面积，加快溶解或加快反应速率。
西城一模：含杂质的菱锰矿使用前需将其粉碎，主要目的是。
②水浸：与水接触溶解或反应，可通过延长时间、搅拌或适当升温来加速，以提高浸出率。
③酸浸：与酸接触反应而溶解，使可溶性离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。
可通过适当增大酸的浓度、升温和强力搅拌等加快反应速率。
西城一模：滤液2中加入稍过量的难溶电解质MnS，以除去Cu2+，反应的离子方程式是。
海淀二模：①写出“酸浸”过程中正极粉发生反应的化学方程式。
④灼烧：除去可燃性杂质或使原料初步转化。
如从海带中提取碘西城二模：2）Mg(OH)2可制取MgO，进而制得金属镁。
①灼烧Mg(OH)2得到MgO的化学方程式是______。
⑤煅烧：改变结构，使一些物质在后续过程中易溶解，并可使一些杂质(如有机物)在高温下氧化、分解。
如煅烧高岭土改变结构，使一些物质能溶解。
并使一些杂质高温下氧化、分解⑥原材料：矿样（明矾石、孔雀石、蛇纹石、大理石、锂辉石、黄铜矿、锰矿、高岭土，烧渣），合金（含铁废铜），药片（补血剂），海水（污水）(2)实验条件的控制和目的①调节溶液的pH值：使某些离子转变为沉淀而达到分离的目的，抑制某些离子的水解，防止某些离子的氧化等。
高考化学工艺流程题解题方法
高考化学工艺流程题一、探究解题思路呈现形式：流程图、表格、图像 设问方式：措施、成分、物质、缘由实力考查：获得信息的实力、分解问题的实力、表达实力 学问落点：基本理论、元素化合物、试验无机工业流程图题能够以真实的工业生产过程为背景，体现实力立意的命题指导思想，能够综合考查各方面的基础学问及将已有学问敏捷应用在生产实际中解决问题的实力。
【例题】某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO 3、MgSiO 3、CaMg(CO 3)2、Al 2O 3和Fe 2O 3等，回收其中镁的工艺流程如下：原 料：矿石（固体） 预处理：酸溶解（表述：“浸出”）除 杂：限制溶液酸碱性使金属离子形成沉淀核心化学反应是：限制条件，调整PH ，使Mg 2+全部沉淀 1. 解题思路明确整个流程及每一部分的目的 → 细致分析每步发生的反应及得到的产物 → 结合基础理论与实际问题思索 → 留意答题的模式与要点在解这类题目时：首先，要粗读试题，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出。
其次，再精读试题，依据问题去细心探讨某一步或某一种物质。
第三，要看清所问题，不能答非所问，并留意语言表达的科学性在答题时应留意：前一问回答不了，并不肯定会影响回答后面的问题。
分析流程图须要驾驭的技巧是：① 阅读全题，确定该流程的目的——由何原料获得何产物（副产物）,对比原料和产物；② 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；③ 解析流程图并思索：从原料到产品依次进行了什么反应？利用了什么原理（氧化还原？溶解度？溶液中的平衡？）。
每一步操作进行到什么程度最佳？每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？杂质或副产物是怎样除去的？无机化工题：要学会看生产流程图，对于比较生疏且困难的流程图，宏观把握整个流程，不必要把每个环节的原理都搞清晰，针对问题分析细微环节。
考察内容主要有： 1）、原料预处理2）、反应条件的限制（温度、压强、催化剂、原料配比、PH 调整、溶剂选择）3）、反应原理（离子反应、氧化还原反应、化学平衡、电离平衡、溶解平衡、水解原理、物质的分别与提纯） 4）、绿色化学（物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用） 5）、化工平安（防爆、防污染、防中毒）等。
氧化铝的生产
氧化铝的生产目前，生产铝的方法一般是采用先从含铝的矿石中制得氧化铝，然后以氧化铝为原料，用熔盐电解的方法制取金属铝。
一、从铝矿石中提取氧化铝从含铝矿石提取氧化铝的方法，目前有碱法和酸法两种。
碱法有拜尔法、碱石灰烧结法、石灰烧结法、拜尔-烧结联合法、高压水化学法等。
拜尔法一直是生产氧化铝的主要方法，其产量约占全世界氧化铝总产量的90%以上。
酸法有硫酸法、盐酸法、硝酸法。
酸法是用无机酸溶出和处理含铝原料，原料中的氧化硅基本上不与酸反应而留在渣中，得到含铁的铝酸盐酸性水溶液，经除铁净化后的铝盐酸性溶液可通过不同方法得到铝盐水化合物结晶或氢氧化铝结晶，煅烧后得到氧化铝。
酸法主要用于处理粘土、高岭土等高硅低铁含铝原料。
含铝矿物有250余种，其中能用于工业生产的矿物主要是铝土矿、明矾石、霞石和高岭土等。
据统计，2002年，全世界已探明的铝土矿储量约246.9亿吨，储量丰富的主要国家有几内亚、澳大利亚、牙买加、巴西、印度等，其中几内亚、澳大利亚、牙买加、巴西、印度、圭亚那六国的储量约占世界铝土矿总储量的70%。
铝土矿床的赋存状态，大致分为三类：新生代红土型矿床、古生代岩溶型矿床、古生代（或中生代）其他型矿床。
红土型矿床以三水铝石型矿石为主，其次为三水铝石和一水软铝石混合型矿石。
矿石质量较好，以高铁、低硅、高铝硅比（铝和硅之比）为特点，是铝工业的优质原料，主要分布在赤道附近地区的国家，如几内亚、澳大利亚、牙买加、巴西、印度等国家。
岩溶型矿床以一水硬铝石为主，其次为一水硬铝石和一水软铝石混合型矿石。
矿石以高铝、高硅、中低铝硅比为特点。
主要分布在中国、南欧和加勒比海等一些国家。
其他型矿床的矿石类型与岩溶型矿床相似，但矿床规模较小，矿石质量较差，工业意义不大。
在欧、亚大陆及北美东西部有大量分布。
这里主要是介绍碱法生产氧化铝（一）拜尔法拜尔法是奥地利科学家拜尔（K.J.Bayer）于1889年发明的，其原理用苛性钠溶液在高温下溶解铝土矿中的氧化铝，得到铝酸钠溶液。
氧化铝生产工艺及计算
氧化铝生产工艺及计算第一章氧化铝生产方法简介氧化铝生产方法大致可分为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法和热法。
但目前用于工业生产的几乎全属于碱法。
碱法生产氧化铝的基本过程如下：焙烧3图1：碱法生产氧化铝基本过程碱法生产氧化铝又分为拜耳法、烧结法和联合法等多种流程。
拜耳法是直接用含有大量游离NaOH的循环母液处理铝矿石，以溶出其中的氧化铝而获得铝酸钠溶液，并用加晶种搅拌分解的方法，使溶液中的氧化铝以Al(OH)3状态结晶析出。
种分母液经蒸发后返回用于浸出另一批铝矿石。
矿石中的主要杂质SiO2是以水合铝硅酸钠（Na2O•Al2O3•1.7SiO2•nH2O）的形式进入赤泥，造成Al2O3和Na2O的损失。
因此，拜耳法适合处理高品位铝矿，铝硅比A/S 大于9。
烧结法是将铝矿石配入石灰石（或石灰）、苏打（含有Na2CO3的碳分母液），在高温下烧结得到含固体铝酸钠的物料，用稀碱溶液溶出熟料便得到铝酸钠溶液。
经脱硅后的纯净铝酸钠溶液用碳酸化分解法使溶液中的氧化铝呈Al(OH)3析出。
碳分母液经蒸发后返回用于配制生料浆。
矿石中的主要杂质SiO2是以原硅酸钙（2CaO•SiO2）的形式进入赤泥，不会造成Al2O3和Na2O的损失。
因此，烧结法适合处理高硅铝矿，铝硅比A/S可以为3-5。
拜耳－烧结联合法兼有拜耳法和烧结法流程，兼收了两个流程的优点，获得更好的经济效果。
它适合处理A/S为6-8的中等品位铝矿。
由于流程较复杂，只有生产规模较大时，采用联合法才是可行和有利的。
酸法是用硝酸、硫酸、盐酸等无机酸处理含铝原料而得到相应的铝盐的酸性水溶液。
然后使这些铝盐成水合物晶体（蒸发结晶）或碱式铝盐（水解结晶）从溶液中析出，亦可用碱中和这些铝盐的水溶液，成氢氧化铝析出，煅烧后得无水氧化铝。
酸法适合处理高硅低铁铝矿，如粘土、高岭土等。
但它的缺点是耐酸设备昂贵，酸的回收困难，从溶液中除铁也困难。
酸碱联合法是先用酸法从高硅铝矿中制取含铁、钛等杂质的不纯氢氧化铝，再用碱法（拜耳法）处理。
高三化学二轮复习无机化工流程课件
(2)控制反应的温度 ①调节化学反应速率。 ②控制固体的溶解与结晶，如趁热过滤能防止某物质降温时析出。 ③通过温度提高化学反应的选择性。 ④促进或防止溶液中气体的逸出或物质的分解。 ⑤防止副反应的发生。 (3)使用保护气 ①隔绝空气(主要是 O2、H2O)。 ②抑制弱离子的水解(如 HCl 氛围)。
色时的反应为2NO+O2=2NO2，反应前后元素化合价有升降，为氧化还原反应；与氧化还原反应无关的是C项，答案选C。
A. 1:4
B. 1:2
C. 2:1
D. 4:1
（1）3He是高效核能原料，其原子核内中子数为_____________。
⑥久置浓硝酸变黄 ⑦O2转化为O3⑧海水中提取金属镁
【解析】
C．Ag+、OH-、Cl-、NH3•H2O D．Ba2+、Fe3+、NO3-、Cl-
1．无机工艺流程试题结构模型
[解题思路] ●首尾对比：对比分析原料与目标产物之间的关系，比较物质变化和主要元素化 合价的变化 ●主元素跟踪：跟踪主要物质(元素)的转化形式和转化方法，即原料→中间转化 物质→目标产物 ●除杂分析：分析原料中的“杂质”转化除去过程，分析每一步骤的目的以及反 应产物、反应过程 ●综合判断：根据题干信息、流程信息、题中设问信息审题、解题(读完全题再 做题)
陌生氧化还原反应方程式的书写
[典题示例 2] (2020·全国Ⅰ卷)钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以＋3、＋4、 ＋5 价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及 SiO2、Fe3O4。采用以下工 艺流程可由黏土钒矿制备 NH4VO3。
该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 pH 如下表所示：
）无影响；C、该情况导致n偏小，但对V无影响，因此 （即c）偏小；D、该情况导致V偏小，但对n无影响，因此因此 （即c）偏大。
高考化学无机工艺流程练题含答案
（人教版）高考化学：无机工艺流程二轮练题含答案*无机工艺流程*1、我国电池的年市场消费量约为80亿只，其中70%是锌锰干电池，利用废旧锌锰干电池制备硫酸锌晶体(ZnSO4·7H2O)和纯MnO2的工艺如下：已知：①锌皮的主要成分为Zn，含有少量Fe；炭包的主要成分为ZnCl2、NH4Cl、MnO2、炭粉等，还含有少量的Cu、Ag、Fe等。
②K sp[Zn(OH)2]＝2.0×10－16；K sp[Fe(OH)2]＝8.0×10－16；K sp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。
(1)除去炭包中炭粉的操作为__________(填字母)。
A．酸浸B．过滤C．焙炒D．焙烧(2)粗MnO2转化为MnSO4时，主要反应的离子方程式为___________________________。
(3)焙烧时发生反应的化学方程式为________________________________________________________________。
(4)制备硫酸锌晶体流程中，用ZnO 调节pH 的目的是________________________________________________________________________，若溶解时不加H 2O 2带来的后果是________________________。
(5)“草酸钠高锰酸钾返滴法”可测定MnO 2的纯度：取a g MnO 2样品于锥形瓶中，加入适量稀硫酸，再加入V 1 mL c 1 mol ·L －1 Na 2C 2O 4溶液(足量)，最后用c 2 mol ·L －1 KMnO 4溶液滴定剩余的Na 2C 2O 4，达终点时消耗V 2 mL 标准KMnO 4溶液。
①MnO 2参与反应的离子方程式为__________________________________________。
无机化工流程图题的解答方法及常见答题技巧
无机化工流程图题的解答方法及常见答题技巧工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。
题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括副产品）；题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来;题尾主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设制成系列问题，构成一道完整的化学试题.因此解答化工工艺流程题的基本步骤是：推荐阅读：运用规律解工艺流程题——“模型解题法”一、读题头，得目的,划原料明产品,解决“干什么"通过阅读题头，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，通过对比分析工业流程示意图中的第一种物质（原材料）与最后一种物质(产品），弄清从原料出发,要得到最终产品，必须除去什么元素、引进什么元素?阅读题干时要随手画出题目提供的一些课本上未出现过的诸如溶解度、物质的热稳定性和熔沸点等不知何用的信息，以便在后面阅读流程图和解题时随时调用.二、读题干，析过程，看措施推用意，解决“怎么做”题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来。
分析流程中的每一步骤的反应物是什么？发生了什么反应？利用了什么原理(氧化还原、溶解度、电离平衡、水解平衡、溶解平衡)?该反应造成了什么后果（除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？这些物质又是如何分离、提纯和循环利用的？如何体现绿色化学思想？）？每一步操作进行到什么程度最佳？在此过程中抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务，在回答相关操作的原因或目的时要从对产品的影响层面作答。
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。
氧化铝冶炼工艺流程简介
氧化铝的主要冶炼工艺介绍氧化铝的冶炼工艺大致可以分为烧结法、拜耳法和烧结-拜耳联合法等。
一、烧结法1.1烧结法的基本原理将铝土矿与一定数量的纯碱、石灰（或者石灰石）、配成炉料在高温下进行烧结，使氧化硅和石灰化合成不溶于水的原硅酸钙，氧化铝与纯碱化合成可溶于水的固体铝酸钠，而氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠，将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时固体铝酸钠便进入溶液，铁酸钠水解放出碱，氧化铁以水合物与原硅酸钙一道进入赤泥。
在用二氧化碳分解铝酸钠溶液便可以析出氢氧化铝，经过焙烧后产出氧化铝。
分离氢氧化铝后的母液成为碳分母液经过蒸发后返回配料。
1.2烧结法工艺过程简述烧结法生产氧化铝有生料浆制备、熟料烧结、熟料溶出、赤泥分离以及洗涤、粗液脱硅、精液碳酸化分解、氢氧化铝的分离以及洗涤、氢氧化铝焙烧、母液蒸发等主要生产工序。
生料浆制备：将铝土矿、石灰（或石灰石）、碱粉、无烟煤以及碳分母液按一定的比例，送入原料磨中磨制成生料浆，经过料浆槽的三次调配成各项指标合格的生料浆，送熟料窑烧结。
熟料烧结：配合格的生料浆送入熟料窑内，在1200℃-1300℃的高温下发生一系列的物理化学变化，主要生产使氧化硅和石灰化合成不溶于水的熟料。
熟料窑烧结过程通常在熟料窑（回转窑）内进行，氧化硅和石灰化合成不溶于水的原硅酸钙，氧化铝和纯碱化合成可溶于水的固体铝酸钠，而氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠，并且烧至部分熔融，冷却后成外观为黑灰色的颗粒状物料即熟料。
熟料溶出：熟料经过破碎达到要求的粒度后，用稀碱溶液（生产上称调整液），在湿磨内进行粉碎性溶出，有用成分氧化铝和氧化钠进入溶液，成为铝酸钠溶液，而杂质铁和硅则进入赤泥。
赤泥分离和洗涤：为了减少溶出过程中的化学损失，赤泥和铝酸钠溶液必须快速分离，为了回收赤泥附液中所带走的有用成分氧化铝和氧化钠，将赤泥进行多次反向洗涤再排入堆场。
粗液脱硅：熟料溶出过程中，原硅酸钙不可避免的与溶液发生反应，造成粗液中会有5-6g/l的二氧化硅，这部分杂质将影响成品氧化铝的质量。
题型11 无机工业流程(二)(解析版)
2021届全国新课标高考化学培优“题对题”提分狂练题型11 无机工业流程(二)1．(2019·四川成都市成都七中高三质检)钒钛磁铁矿炼钢后剩余的尾渣中含有V 2O 3、MgO 、Al 2O 3、Fe 2O 3、SiO 2等，现从该钒渣中回收V 2O 3的工艺流程如图：(1)滤液I 的成分是NaVO 3、NaAlO 2和______________(写化学式)。
(2)检验滤渣I 中是否含有Fe 2O 3的方法是____________________________________。
(3)用离子方程式表示NaAlO 2溶液具有碱性的原因_________________________。
(4)加入硫酸铵溶液后滤液II 的pH 会有所降低，已知常温时NH 3·H 2O 的电离常数K b =2×10-5；则0.1mol·L -1的(NH 4)2SO 4溶液的pH 约为______________。
(5)写出沉钒步骤反应的离子方程式_________________________。
(6)在沉钒操作中，若使用(NH 4)2CO 3，其沉钒效率比用等物质的量(NH 4)2SO 4更低，其原因为(NH 4)2CO 3溶液中____________________________________。
(不超过20字)(7)最后制备V 2O 3时煅烧的温度不宜过高，当温度在1000℃时，偏钒酸铵(NH 4VO 3)会分解生成V 2O 3和N 2以及其他常见的化合物，请写出偏钒酸铵在1000℃时分解的化学方程式：_______________________________________________。
【答案】(1)Na 2SiO 3 (2)将少量滤渣I 浓于稀盐酸中，向溶解后的混合液中滴加KSCN溶液，若溶液变为血红色，说明滤渣中含有Fe 2O 3(3)AlO 2-+2H 2O Al(OH)3+OH - (4)5(5)NH 4++VO 3-=NH 4VO 3↓(6)CO 32-与NH 4+离子水解相互促进，导致(NH 4)2CO 3溶液中的c(NH 4+)比(NH 4)2SO 4溶液中的c(NH 4+)小，因此(NH 4)2SO 4溶液沉钒效率更高(7)6NH 4VO 3 3V 2O 3+2N 2↑+2NH 3↑+9H 2O↑【解析】钒钛磁铁矿炼钢后剩余的尾渣中含有V 2O 3、MgO 、Al 2O 3、Fe 2O 3、SiO 2等，加入纯碱850℃焙烧反应生成NaVO 3、NaAlO 2和Na 2SiO 3，MgO 、Fe 2O 3和碳酸钠不反应，加入蒸馏水溶解过滤得到滤渣℃为MgO 、Fe 2O 3，滤液℃加入试剂调节溶液pH=9，升温到80℃过滤得到滤渣℃为SiO 2、Al(OH)3和滤液℃主要成分为NaVO 3，滤液中加入硫酸铵沉钒，得到偏钒酸铵晶体，550℃煅烧得到V 2O 3。