1、提升点 2 无机化工流程题揭秘一、无机化工流程题的命题特点无机工业流程题以真实的工业生产过程为背景，以能力立意为命题指导思想，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。这类题的一般呈现形式是流程图、表格、图象，通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；(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；(4)化学反应的能量变化；(5)实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等；(6)流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；(7)环境保护与绿色化学评价。二、工业生产流程的模式及规律模式：规律：主线主产
2、品、分支副产品、回头为循环；核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制。三、解答无机化工流程试题的程序1. 审题步骤2. 解题思路 明 确 流 程 目 的 分 析 条 件 和 性 质 结 合 问 题 联 系 原 理 答 题 注 意 模 式 ，抓 住 要 点四、八大热点题型揭秘热点题型 1 氯及其化合物的工业加工和利用例 1 下图所示是以海水为原料，获得某产物的工艺流程图。已知在吸收塔中，溶液的 pH 显著减小。试回答下列问题：(1)图中两次氯化的作用是否相同？_( 选填“是”或“否”)。(2)吸收塔中反应的化学方程式为_ ，第 2 次氯化的离子方程式为_。(3)资料证实，在酸性介
3、质中，第 1 次氯化过程中可用 O2 或空气替代。但在实际工业生产中为什么不用更廉价的空气替代Cl2？_。(4)本工艺的处理方法可简单概括为“空气吹出、X 气体吸收、氯化” 。某同学认为在工业生产过程中对第 1 次氯化液直接蒸馏也可得到产物，不必进行上述过程，请对该同学的说法作出正确的评价：_。解析 本工艺流程是海水中 Br 被 Cl2氧化，然后用热空气吹出，载溴空气进入吸收塔，根据题中信息，吸收塔内溶液 pH 显著减小，可确定气体 X 是 SO2，吸收塔内反应的化学方程式为Br2SO 22H 2O=H2SO42HBr，生成的 Br 再被 Cl2氧化，生成的 Br2用蒸气蒸出，再冷凝得到液态溴
4、。答案 (1)是 (2)Br 2SO 22H 2O=H2SO42HBr 2Br Cl 2=Br22Cl (3)若用廉价的空气替代 Cl2 进行第 1 次氯化，反应的离子方程式为 4Br O 24H =2Br22H 2O，则反应时需要将大量的盐卤( 浓度不大)酸化，反应后又要将废液中和才能排放，在经济上不合算 (4)氯化后的海水虽然含有溴单质，但浓度低，如果直接蒸馏原料，产品成本高， “空气吹出、SO 2 气体吸收、氯化”的过程实际上是一个溴的富集过程，以提高其浓度，减少能源的消耗热点题型 2 氮及其化合物的工业加工和利用例 2 2013太原模考合成氨是 “将空气变成面包”的反应，合成氨工业在国
5、民经济中占有重要地位。下图是合成氨的简要流程图：.原料气的制备(1)合成氨所需氮气来自空气，方法之一是将空气液化后再加热分离；请另设计一种从空气中分离出氮气的方法：_。(2)请写出工业上获得氢气的一种方法( 用化学方程式表示)：_。. 原料气的净化为了防止催化剂“中毒” ，原料气在进入压缩机之前必须经过净化、精制处理， “精制”过程通常是将含有少量 CO、CO 2、O 2 和 H2S 等杂质的原料气体通入含有氨水的醋酸亚铜二氨 (Cu(NH3)2Ac)溶液，以获得纯净的原料气。其中，吸收 CO 的反应为 CO(g) Cu(NH3)2Ac(l)NH 3H2O(l)Cu(NH3)3COAc(l)H
6、 2O(l) H”、“”或 “”) 。(3)反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。图 1 为不同的温度下，Fe(NO 3)3 的质量浓度对 K2FeO4 生成率的影响曲线；图 2 为一定温度下，Fe(NO 3)3 的质量浓度最佳时，NaClO 的质量浓度对 K2FeO4 生成率的影响曲线。工业生产中应选择的最佳温度为_，Fe(NO 3)3 与 NaClO 两种溶液的最佳质量浓度之比为_。若 Fe(NO3)3 加入过量，在碱性介质中 K2FeO4 与 Fe(NO3)3 发生氧化还原反应生成 K3FeO4，此反应的离子方程式为_，若生成 71.1 g K3FeO4 时，转移的电子数
7、为_(用 NA 表示阿伏加德罗常数) 。(4)上述工艺得到的高铁酸钾粗产品中含有的杂质主要是 Na2FeO4，可用重结晶法提纯，其操作是将粗产品用稀 KOH 溶液溶解，再加入_(填试剂的序号) ，然后冷却结晶。H 2O 稀 KCl 溶液 稀 KOH 溶液 饱和 KOH 溶液解析 (1)反应为制备 NaClO，化学方程式为 2NaOHCl 2=NaClNaClOH 2O。(2)Na2FeO4可以转化为 K2FeO4，则 Ksp(K2FeO4)Ksp(Na2FeO4)。 (3)根据图 1，相同条件下，当温度为26时 K2FeO4的生成率最大。根据图 1 和图 2，Fe(NO 3)3、NaClO 的
8、质量浓度分别为 330 gL1 、275 gL1 时，K 2FeO4的生成率最大。 (4)根据 Na2FeO42KOH= =K2FeO42NaOH，加入饱和 KOH 溶液，有利于 K2FeO4的生成。答案 (1)Cl22NaOH= =NaClNaClOH 2O(2) (3)26 65(或 330275 或 1.2)2FeO Fe 3 8OH =3FeO 4H 2O 0.2N A (4)24 34热点题型 7 锂及其化合物的工业加工和利用例 7 2013课标全国卷锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO 2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池
9、负极发生的反应为6CxLi xe =LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源 (部分条件未给出)。回答下列问题：(1)LiCoO2 中，Co 元素的化合价为_。(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_。(3)“酸浸”一般在 80下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式_；可用盐酸代替 H2SO4 和 H2O2 的混合液，但缺点是_。(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_。(5)充放电过程中，发生 LiCoO2 与 Li1x CoO2 之间的转化，写出放电时电池反应方程式_。(6)上述工艺中， “放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是_。在整个回
10、收工艺中，可回收到的金属化合物有_(填化学式) 。 解析 (1)LiCoO2中，Li 为1 价，O 为2 价，根据化合价代数和为零可计算出 Co 的化合价为3价。(2)“正极碱浸”时，其中的铝箔可与 NaOH 溶液反应，离子方程式为 2Al2OH 6H 2O=2Al(OH)3H 2或 2Al2OH 2H 2O=2AlO 3H 2。(3)从工艺流程图知， “酸浸”后 LiCoO2中3 价的 4 2Co 转化为 CoSO4，化合价降低，可推知 H2O2中氧元素化合价升高，转化为 O2，故可写出反应的化学方程式为 2LiCoO23H 2SO4H 2O2 Li2SO42CoSO 4O 24H 2O，H
11、 2O2不稳定，会发生分解= = = = = 反应：2H 2O2 2H2OO 2；LiCoO 2能将 H2O2氧化生成 O2，说明 LiCoO2的氧化性比 H2O2还= = = = = 强，故用盐酸代替混合液时，LiCoO 2会将 HCl 中1 价的氯氧化生成 Cl2，污染空气。(4)观察工艺流程图可写出“沉钴”过程中反应的化学方程式：CoSO 42NH 4HCO3=CoCO3(NH 4)2SO4CO 2 H2O。(5) 依题意可写出充电时，电池正极的电极反应式为LiCoO2xe =Li1x CoO2xLi ，与题给负极反应式相加即得充电时总反应：LiCoO26C LixC6Li 1x CoO
12、2，其逆反应就是电池放电的总反应。 (6)电池放电时，Li 从负= = = = =充 电 极中脱出，经由电解质向正极移动生成正极材料 LiCoO2，故“放电处理”有利于锂在正极的回收；观察整个回收工艺流程图，可知可回收到的金属化合物有 Al(OH)3、CoCO 3和 Li2SO4。答案 (1)3(2)2Al2OH 6H 2O=2Al(OH) 3H 2 4(3)2LiCoO23H 2SO4H 2O2 Li2SO42CoSO 4O 24H 2O= = = = = 2H2O2 2H2OO 2 有氯气生成，污染较大= = = = = (4)CoSO42NH 4HCO3=CoCO3(NH 4)2SO4H
13、 2OCO 2(5)Li1 xCoO2Li xC6=LiCoO26C(6)Li 从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中 Al(OH) 3、CoCO 3、Li 2SO4热点题型 8 锌及其化合物的工业加工和利用例 8 2013浙江卷利用废旧镀锌铁皮可制备磁性 Fe3O4 胶体粒子及副产物 ZnO。制备流程图如下：已知：Zn 及其化合物的性质与 Al 及其化合物的性质相似。请回答下列问题：(1)用 NaOH 溶液处理废旧镀锌铁皮的作用有 _。A. 去除油污 B. 溶解镀锌层C. 去除铁锈 D. 钝化(2)调节溶液 A 的 pH 可产生 Zn(OH)2 沉淀，为制得 ZnO，后续操作步骤
14、是_。(3)由溶液 B 制得 Fe3O4 胶体粒子的过程中，须持续通入 N2，其原因是_。(4)Fe3O4 胶体粒子能否用减压过滤法实现固液分离？_(填“能”或“不能”)，理由是_。(5)用重铬酸钾法(一种氧化还原滴定法 )可测定产物 Fe3O4 中的二价铁含量。若需配制浓度为 0.01000 molL 1 的 K2Cr2O7 标准溶液 250 mL，应准确称取_g K2Cr2O7(保留 4 位有效数字，已知MK2Cr2O7294.0 gmol1 )。配制该标准溶液时，下列仪器中不必要用到的有_(用编号表示) 。电子天平 烧杯 量筒 玻璃棒 容量瓶胶头滴管 移液管(6)滴定操作中，如果滴定前装
15、有 K2Cr2O7 标准溶液的滴定管尖嘴部分有气泡，而滴定结束后气泡消失，则测定结果将_( 填“偏大” 、 “偏小”或“不变 ”)。解析 (1)油污可在 NaOH 溶液中水解从而被除去，同时 Zn 可与 NaOH 溶液发生反应生成偏锌酸钠。(2)抽滤得到 Zn(OH)2固体，洗涤后灼烧， Zn(OH)2分解生成 ZnO。(3)Fe 2 可与 OH 反应生成Fe(OH)2，若不持续通 N2，Fe(OH) 2会被氧化成 Fe(OH)3。(4) 胶体粒子不能透过半透膜，但可透过滤纸。(5)mK2Cr2O7 0.01000 molL1 0.25 L294.0 gmol1 0.7350 g；配制 250
16、 mL 0.01000 molL1 的K2Cr2O7溶液需经过称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀六个步骤，其中 没必要用到。(6)如果滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定结束后气泡消失，会导致代入计算式的标准溶液的体积偏大，测定结果偏大。答案 (1)A、B(2)抽滤、洗涤、灼烧(3)N2 气氛下， 防止 Fe2 被氧化(4)不能 胶体粒子太小，抽滤时容易透过滤纸(5)0.7350 (6)偏大五、高分策略熟悉无机化工流程常见的操作与名词无机化工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加快反应速率。溶解：通常用酸溶。如
17、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(更多为转化)的多少。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 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 3.7Fe(OH)2 7.6 9.6Mn(OH)2 8.3 9.8若要除去 M
18、n2 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 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、Cu 2(OH)2CO3 等物质来调节溶液的 pH。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(HCO 3)2、KMnO 4、AgNO 3、HNO 3(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。
