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1、1全国卷热考微专题全国卷热考微专题(6)(6)无机化学工艺流程题无机化学工艺流程题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，一般具有如下环节：原料对原料的 预处理核心化 学反应产品的提 纯分离目标 产物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，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问。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，是新课标全国卷命题的热考题型。(2017海南卷)以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取 MgSO47H2O 的过程
2、如图所示：硼镁泥的主要成分如下表：MgOSiO2FeO、Fe2O3CaOAl2O3B2O330%40%20%25%5%15%2%3%1%2%1%2%回答下列问题：(1)“酸解”时应该加入的酸是_， “滤渣 1”中主要含有_(写化学式)。(2)“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是_、_。(3)判断“除杂”基本完成的检验方法是_。(4)分离滤渣 3 应趁热过滤的原因是_2_。解析：(1)流程制备的是 MgSO47H2O，为了不引入杂质，因此所用的酸是硫酸，化学式为 H2SO4；根据硼镁泥的成分，SiO2不与硫酸反应，因此滤渣 1 为 SiO2；(2)硼镁泥中含有 FeO，与硫酸反应后生成 F
3、eSO4，次氯酸钙具有强氧化性，能把 Fe2氧化成 Fe3，氧化镁的作用是调节 pH，使 Al3和 Fe3以氢氧化物形式沉淀出来，除去 Fe3和 Al3；(3)除杂是除去 Fe3和 Al3，因此验证 Fe3就行，方法是取滤液将其酸化后滴加 KSCN 溶液，若溶液未变红，则说明除杂完全；(4)防止 MgSO47H2O 结晶析出。答案：(1)H2SO4 SiO2(2)将 Fe2氧化为 Fe3 调节溶液 pH，使 Fe3、Al3以氢氧化物的形式沉淀除去(3)取滤液将其酸化后滴加 KSCN 溶液，若溶液未变红，则说明除杂完全(4)防止 MgSO47H2O 结晶析出方法指导 解答化学工艺流程题的三方法首
4、尾分析法对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试题，首先对比分析流程图中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。分段分析法对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工艺流程题，用分段分析法更容易找到解题的切入点。交叉分析法有些化工生产选用多组原材料，率先合成一种或几种中间产品，再用这一中间产品与其他原材料合成生产所需的主流产品，这种题就适合用交叉分析法。就是将提供的工艺流程示意图结合常见化合物的制取原理划分成几
5、条生产流水线，然后上下交叉分析。1铝是重要的金属材料，铝土矿(主要成分是 Al2O3和少量的 SiO2、Fe2O3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取 Al2(SO4)3和铵明矾晶体NH4Al(SO4)212H2O的工艺流程如图所示：请回答下列问题：(1)固体 a 的化学式为_，中通入足量 CO2气体发生反应的离子方程式为3_。(2)由制取铵明矾溶液的化学方程式为_，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为(填操作名称)_、冷却结晶、过滤洗涤。(3)以 1 000 kg 含氧化铝 36%的铝土矿为原料制取 Al2(SO4)3，需消耗质量分数为 98%的硫酸(密度
6、1.84 gcm3)_ L(保留一位小数)。(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为 11，则投料时铝土矿中的 Al2O3和 H2SO4的物质的量之比为_。解析：(1)铝土矿中 Al2O3和 Fe2O3能溶于盐酸，SiO2不溶于盐酸，所以固体 a 的化学式为 SiO2。Al2O3溶于烧碱生成 NaAlO2溶液，在其中通入 CO2生成 Al(OH)3沉淀。(2)Al(OH)3分解生成 Al2O3，Al2O3与稀硫酸、氨气反应生成铵明矾溶液。(3)m(Al2O3)1 000 kg36%360 kg，m(H2SO4) kg1 0
7、37. 6 98 3 360 102kg，需消耗质量分数 98%的硫酸(密度 1.84 gcm3)为575.4103 mL575.4 L。1 037.6 103 g 1.84 gmL1 98%(4)设制得的 Al2(SO4)3和 NH4Al(SO4)212H2O 的物质的量都是 1 mol，则 Al3共 3 mol，SO共 5 mol，根据铝元素和 SO守恒原理可得，加入 Al2O3和 H2SO4的物质的量2424之比为 5310。3 2答案：(1)SiO2 AlOCO22H2O=HCOAl(OH)3 2 3(2)Al2O34H2SO42NH3=2NH4Al(SO4)23H2O 蒸发浓缩 (3
8、)575.4 (4)3102铁纳米粉在现代电子工业上用途极为广泛，用赤铁矿石 (含 Fe2O3、FeO，也含有 Al2O3、MnO2、CuO 等)制备纳米铁颗粒的实验流程如下：已知：部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的 pH：4沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2pH5.23.29.76.7(1)步骤中用 pH 试纸测定溶液 pH 的操作是_。步骤滤液中含有的金属阳离子是_，步骤中碾碎的目的是_。(2)将第步过滤所得的 MnO2与 KClO3、KOH 溶液共热，可得到 K2MnO4，此反应的化学方程式是_。(3)步骤灼烧所需的仪器有酒精灯、三脚架、_。(4)若步骤
9、是利用电弧加热使金属熔融蒸发成蒸汽，使大量颗粒状烟灰尘与周围 X 气体原子激烈碰撞进行充分的能量交换和电荷交换生成 Fe，X 气体可以为_。aO2 bN2cHe dH2(5)“纳米铁”在空气中受撞击时会燃烧，其反应与铁在纯氧中燃烧相同，写出该反应的化学方程式_。解析：(1)Fe2O3、FeO、Al2O3、CuO 与硫酸反应，a 中金属阳离子为Cu2、Al3、Fe2、Fe3，加双氧水将 Fe2氧化为 Fe3。根据阳离子沉淀时 pH 数据，可知控制 pH4 时，铁离子已全部变成 Fe(OH)3沉淀，滤液中主要为 Cu2、Al3。(2)MnO2与 KClO3、KOH 溶液共热，MnO2做还原剂，生成
10、 K2MnO4，KClO3做氧化剂生成 KCl。(3)灼烧需酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳。答案：(1)将一小块 pH 试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在 pH 试纸上，再与标准比色卡对照 Cu2、Al3 增大接触面积，提高原料的转化率和反应速率(2)3MnO26KOHKClO33K2MnO4KCl3H2O=(3)泥三角、坩埚、坩埚钳 (4)c (5)3Fe2O2Fe3O4=撞击3锌是一种常用金属，冶炼方法有火法和湿法。.镓(Ga)是火法冶炼锌过程中的副产品，镓与铝同主族且相邻，化学性质与铝相似。氮化镓(GaN)是制造 LED 的重要材料，被誉为第三代半导体材料。(1)GaN
11、 可由 Ga 和 NH3在高温条件下合成，该反应的化学方程式为_5_。(2)镓的性质与铝类似，下列有关镓和镓的化合物的说法正确的是_(填序号)。A一定条件下，Ga 可溶于盐酸和氢氧化钠B常温下，Ga 可与水剧烈反应放出氢气CGa2O3可由 Ga(OH)3受热分解得到D一定条件下，Ga2O3可与 NaOH 反应生成盐.工业上利用锌焙砂(主要含 ZnO、ZnFe2O4，还含有少量 CaO、FeO、CuO、NiO 等氧化物)湿法制取金属锌的流程如图所示，回答下列问题：已知：Fe 的活泼性强于 Ni。(3)ZnFe2O4可以写成 ZnOFe2O3，写出 ZnFe2O4与 H2SO4反应的化学方程式_。
12、(4)净化操作分为两步：第一步是将溶液中少量的 Fe2氧化；第二步是控制溶液pH，只使 Fe3转化为 Fe(OH)3沉淀。净化生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质，溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是_。(5)净化中加入 Zn 的目的是_。解析：(1)此反应是置换反应：2Ga2NH32GaN3H2。=高温(2)根据元素周期律，铝和镓的性质类似，A、C、D 项正确，B 项错误。(3)碱性氧化物和酸生成对应的盐和水，所以化学方程式为ZnFe2O44H2SO4=ZnSO4Fe2(SO4)34H2O。(4)氢氧化铁是胶体，胶体有很强的吸附能力，所以把溶液中的悬浮物也吸附了过来，一起沉淀。(5)锌比铜、镍活
13、泼，加入锌将 Cu2、Ni2置换出来，提高产品的纯度。答案：(1)2Ga2NH32GaN3H2 (2)ACD=高温(3)ZnFe2O44H2SO4=ZnSO4Fe2(SO4)34H2O(4)Fe(OH)3胶体具有强吸附性(5)使 Cu2、Ni2转化为 Cu、Ni 而除去4(2016全国卷)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收 V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分6为：物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质量分数/%2.22.92.83.122286065121以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：回答下
14、列问题：(1)“酸浸”时 V2O5转化为 VO，反应的离子方程式为 2_，同时 V2O4转化成 VO2。 “废渣 1”的主要成分是_。(2)“氧化”中欲使 3 mol 的 VO2变为 VO，则需要氧化剂 KClO3至少为_ 2mol。(3)“中和”作用之一是使钒以 V4O形式存在于溶液中。 “废渣 2”中含有412_。(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为 4ROHV4OR4V4O124OH(ROH412离子交换洗脱为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈_性(填“酸” “碱”或“中”)。(5)“流出液”中阳离子最多的是_。(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，写出
15、“煅烧”中发生反应的化学方程式_。解析：(1)“酸浸”时 V2O5转化为 VO，V2O5、VO中 V 元素均显5 价，V 元素化合 2 2价不变，则该反应是非氧化还原反应，结合溶液的酸碱性及元素守恒写出离子方程式：V2O52H=2VOH2O。废钒催化剂中除 SiO2外，其余物质均与稀硫酸反应生成易溶于 2水的盐，则“废渣 1”的主要成分是二氧化硅。7(2)“氧化”中使 3 mol 的 VO2变为 VO，转移电子的物质的量为 3 mol(54)3 2mol；氧化剂 KClO3被还原为 KCl，Cl 元素由5 价降低到1 价，根据电子守恒可知，需要 KClO3的物质的量至少为0.5 mol。3 m
16、ol 6(3)由图可知，加入 KOH 中和后产生废渣 2，而“中和”作用之一是使钒以 V4O形412式存在于溶液中，后续操作中未进行除杂操作，显然该过程中还生成 Fe(OH)3和 Al(OH)3沉淀，从而除去 Fe3、Al3，故“废渣 2”中含有 Fe(OH)3和 Al(OH)3。(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为 4ROHV4OR4V4O124OH(ROH412离子交换洗脱为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，应增加溶液中c(OH)，使平衡逆向移动，故淋洗液应该呈碱性。(5)“氧化”和“中和”操作中分别加入 KClO3、KOH，而“离子交换”过程中，消耗V4O同时生成 OH，而阳离子未参与离子交换，故“流出液”中阳离子最多的是 K。412(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀， “煅烧”过程中生成 V2O5，考虑铵盐的不稳定性，还应生成 NH3和 H2O，结合元素守恒写出化学方程式：2NH4VO3V2O5H2O2NH3。=答案：(1)V2O52H=2VOH2O SiO2 (2)0.5 2(3)Fe(OH)3和 Al(OH)3 (4)碱(5)K (6)2NH4VO3V2O5H2O2NH3= = =