沖刺高考化學(xué)復(fù)習(xí)專題11無(wú)機(jī)化工流程推斷題的解法含解析

1、第十一部分無(wú)機(jī)化工流程推斷題的解法無(wú)機(jī)化工工藝流程題是近年來(lái)流行的一種新題型，試題一般是物質(zhì)分離或提純?yōu)楸尘翱疾樵鼗衔镏R(shí)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)。無(wú)機(jī)化工工藝流程題就是將化工生產(chǎn)過(guò)程中的主要生產(chǎn)階段即生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來(lái)，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)化學(xué)知識(shí)步步設(shè)問(wèn)，形成與化工生產(chǎn)緊密聯(lián)系的化工工藝試題。1. 考察內(nèi)容：無(wú)機(jī)化工推斷題考查的內(nèi)容主要是元素化合物知識(shí)、化學(xué)反應(yīng)原理和化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)。考試熱點(diǎn)：利用化學(xué)方法除雜質(zhì)、物質(zhì)的分離提純（過(guò)濾、蒸餾、結(jié)晶、萃取）、氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)、簡(jiǎn)單的化學(xué)計(jì)算、反應(yīng)熱、化學(xué)平衡、原電池、沉淀溶解平衡。2. 無(wú)機(jī)化工工藝流程推斷題的考點(diǎn)加快反應(yīng)速率；溶解浸出；煅燒

2、焙燒反應(yīng)；反應(yīng)條件控制。（ 2）分離提純階段的常見(jiàn)考點(diǎn)：調(diào) pH值除雜；除雜試劑選擇；加熱或降溫原因；化學(xué)方程式書寫（ 氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)） ；產(chǎn)品過(guò)濾、洗滌、結(jié)晶、萃取。（ 3）獲得產(chǎn)品階段的常見(jiàn)考點(diǎn)：洗滌（冰水、熱水、特殊試劑等）蒸發(fā)、反應(yīng)時(shí)的氣體氛圍（抑制水解）蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾完整流程：結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥或結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥、灼燒、冷卻（ 4）其他常見(jiàn)考點(diǎn)：試劑作用、循環(huán)利用物質(zhì)的判斷；實(shí)驗(yàn)儀器辨識(shí)或作用分析；特殊操作原因分析；產(chǎn)率或純度計(jì)算。3. 答題技巧：（ 1 ）瀏覽試題，了解題意：首先認(rèn)真將題目從頭到尾粗讀一遍，初步了解大意。知道題目是

3、要求分離提純、除去雜質(zhì)、制備物質(zhì)中的哪一種。其次，分析題目已知的信息有哪些？需要利用什么知識(shí)解決問(wèn)題。（ 2）分析推理，理解過(guò)程：原料與產(chǎn)品：從某原料出發(fā)，要得到最終產(chǎn)品，必須除去什么元素、引進(jìn)什么元素？。步驟與目的：加入某種試劑，采取這樣的方法，其目的是什么？一般只考慮后面提問(wèn)有關(guān)的步驟，其他不必清楚。感覺(jué)與結(jié)果：有的步驟不能讀懂，這時(shí)主要看這一步的結(jié)果，“跟著感覺(jué)走”、“順藤摸瓜”，用已學(xué)過(guò)的知識(shí)來(lái)“圓”這個(gè)結(jié)果，“難得糊涂”。信息與遷移：所給信息一定有用，而且一定用到，有時(shí)還需分解、重組、遷移到本題中來(lái)。（ 3）步步為營(yíng)，各個(gè)擊破。大多數(shù)提問(wèn)用所學(xué)知識(shí)，可逐步直接回答，但個(gè)別地方往往有悖

4、所學(xué)知識(shí)，這時(shí)就要考慮產(chǎn)物、環(huán)保、產(chǎn)量、成本等等。4. 常見(jiàn)操作：浸出：固體加入水或酸溶解得到離子。酸浸：指在酸溶液中反應(yīng)使可溶金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過(guò)過(guò)濾除去溶解的過(guò)程。水洗：水洗通常是為了除去水溶性的雜質(zhì)。用冰水洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，減少晶體在洗滌過(guò)程中的溶解損耗。用熱水洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，提高純度。調(diào)節(jié)酸和堿的作用：酸作用：溶解、去氧化物膜、調(diào)節(jié)pH 促進(jìn)水解（沉淀）。堿作用：去油污，去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅，調(diào)節(jié)pH促進(jìn)水解（沉淀）。控制 pH 值：促進(jìn)某離子水解，使其沉淀，利于過(guò)濾分離?？刂迫芤旱乃釅A性使其某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。例如：已知下列物質(zhì)開(kāi)始沉淀和沉淀

5、完全時(shí)的pH 如下表所示：若要除去Mn2 溶液中含有的Fe2 ，應(yīng)該怎樣做？物質(zhì)開(kāi)始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8結(jié)論：先用氧化劑把Fe2 氧化為Fe3 ，再調(diào)溶液的pH 到 3.7 。5. 高頻問(wèn)題及解法“浸出”步驟中，為提高某種金屬氧化物的浸出率，可采取的措施有？答：適當(dāng)提高反應(yīng)溫度、增加浸出時(shí)間，加入過(guò)量硫酸，邊加硫酸邊攪拌。從溶液中過(guò)濾得到晶體，欲稱重的操作？答：蒸發(fā)濃縮- 冷卻結(jié)晶(或蒸發(fā)結(jié)晶)、過(guò)濾(或趁熱過(guò)濾)、洗滌、干燥、稱重。如何檢驗(yàn)沉淀Fe(OH)3是否洗滌干凈(母液含SO42-)？答：取最后一次洗滌液，加入BaC

6、l2溶液，若有白色沉淀則說(shuō)明未洗滌干凈，若無(wú)白色沉淀則說(shuō)明洗滌干凈。檢驗(yàn)Fe(OH)3是否沉淀完全的試驗(yàn)操作？答：取少量上層清液或過(guò)濾后的濾液，滴加幾滴KSCN溶液，若不出現(xiàn)血紅色，則表明Fe(OH)3 沉淀完全。沉淀洗滌操作方法？答：往漏斗中加入蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作2-3 次。如何從MgCl2· 6H2O中得到無(wú)水MgCl2？答：在干燥的HCl 氣流中加熱，干燥的HCl 氣流中抑制了MgCl2的水解。哪些物質(zhì)可以循環(huán)利用與回收利用？答：循環(huán)利用是作為原料在前面投入了，卻在后面的反應(yīng)中生成的物質(zhì)；回收利用是指有一定利用價(jià)值的副產(chǎn)品。 CuCl2中混有Fe3+

7、加何種試劑調(diào)pH值？答：為了不引入雜質(zhì)，用含銅元素且可以與H+反應(yīng)的CuO、 Cu(OH)2、 CuCO3、 Cu2(OH)2 CO3。原因：加CuO消耗溶液中的H+的，促進(jìn)Fe3+的水解，生成Fe(OH) 3沉淀析出。趁熱過(guò)濾的原因？答：減少過(guò)濾時(shí)間、保持過(guò)濾溫度，防止××雜質(zhì)析出。趁熱過(guò)濾后，有時(shí)先往濾液中加入少量水，加熱至沸，然后再冷卻結(jié)晶？答：稀釋溶液，防止降溫過(guò)程中××析出，提高產(chǎn)品的純度(或產(chǎn)率) 。【鏈接高考】1.2018-1-27. 焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉?wèn)題：1）生產(chǎn)Na2S2O5，

8、通常是由NaHSO3過(guò)飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過(guò)程的化學(xué)方程式：2）利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為： pH=4.1 時(shí)，中為溶液（寫化學(xué)式）。工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是?！窘馕觥?（ 1）由NaHSO3過(guò)飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制Na2S2O5 。所以，化學(xué)方程式為：2NaHSO3=Na2S2O5+H2O（ 2）SO2與 Na2CO3反應(yīng)生成Na2SO3和 NaHSO3， pH=4.1 時(shí)顯酸性，故不可能是Na2SO3，是NaHSO3。由第一問(wèn)可知，由NaHSO3過(guò)飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制Na2S2O5，工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是

9、得到NaHSO3過(guò)飽和溶液。2.2018- 2-26. 我國(guó)是世界上最早制得和使用金屬鋅的國(guó)家。一種以閃鋅礦（ ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、 PbS雜質(zhì)）為原料制備金屬鋅的流程如圖所示：相關(guān)金屬離子c 0（Mn+）=0.1mol/L 形成氫氧化物沉淀的pH范圍如表中所示：回答下列問(wèn)題：（ 1）焙燒過(guò)程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為。（ 2）濾渣1 的主要成分出SiO2外還有 ; 氧化除雜工序中ZnO的作用是。若不通入氧氣，其后果是。（ 3）溶液中的Cd2+可用鋅粉除去，還原除雜工序中反應(yīng)的離子方程式為。（ 4）電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式為; 沉積鋅后的電解液可返回工序

10、繼續(xù)使用?！窘馕觥?（ 1 ）焙燒主要反應(yīng)就是硫化鋅與氧氣反應(yīng)，生成氧化鋅和二氧化硫。焙燒過(guò)程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2ZnS+3O2=2ZnO + 2SO2（ 2） 焙燒后的固體主要是幾種氧化物，稀硫酸溶?后不溶物是不溶于水的SiO2和 PdSO4。 濾渣 1 的主要成分出 SiO2外還有PdSO4。過(guò)濾后的溶液中含有Cd2+、 Fe2+、 Fe3+，通過(guò)氧化將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+, 通過(guò)ZnO調(diào)整pH除去Fe3+, 若不通入氧氣，無(wú)法除去Fe2+。（ 3）用鋅粉除去Cd2+，發(fā)生置換反應(yīng)，所以方程式為：Zn + Cd 2+ = Zn 2+ Cd 。（ 4）電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時(shí)，電

11、極反應(yīng)為：陽(yáng)極：2H2O-4e- =O2+4H+；陰極：Zn 2+2e-= Zn。沉積鋅后的電解液是硫酸，所以可以返回溶?工序繼續(xù)使用。3.2018-3-27. KIO 3是一種重要的無(wú)機(jī)化合物，可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）KIO 3的化學(xué)名稱是。（2） 利用“KClO3氧化法”制備KIO3工藝流程如下圖所示：“酸化反應(yīng)”所得產(chǎn)物有KH（IO3）2、 Cl2和KCl。“逐Cl 2”采用的方法是 。“濾液”中的溶質(zhì)主要是 ?！罢{(diào)pH”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為:電解過(guò)程中通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子主要為，其遷移方向是。與“電解法”相比，“KClO 3氧化法”的主要不足之處有 （寫出一點(diǎn)）

12、。【解析】 （ 2）由于 “酸化反應(yīng)”所得產(chǎn)物有KH（IO3） 2、 Cl2和KCl，氯氣在水中有少量溶解，所以逐氯氣采用加熱的方法。結(jié)晶過(guò)濾后，所得晶體用于制取KIO3，所以濾液中的溶質(zhì)應(yīng)該是：KCl。從流程圖分析可知，調(diào)pH時(shí)反應(yīng)物是KH（IO3）2， 生成物是KIO3，為了不引人新雜質(zhì)，應(yīng)該用KOH調(diào)節(jié)，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)為：KH（IO3）2+KOH=2KIO3+H2O。（ 3）陽(yáng)極區(qū)的單質(zhì)碘和氫氧化鉀反應(yīng)：3I 2 6KOH KIO3 5KI 3H2O。其中，生成的碘離子在陽(yáng)極失電子再轉(zhuǎn)化為單質(zhì)碘，多出的鉀離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū)生成氫氧化鉀，陰極區(qū)得到的氫氧化鉀可以循環(huán)使用。單質(zhì)碘

13、再與氫氧化鉀反應(yīng)，生成KIO3和 KI ， 以上反應(yīng)反復(fù)循環(huán)最終將所有的碘都轉(zhuǎn)化為碘酸鉀。4.2017-2- 26. 水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、 SiO2，并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。實(shí)驗(yàn)室測(cè)定水泥樣品中鈣含量的過(guò)程如圖所示：回答下列問(wèn)題：（ 1）在分解水泥樣品過(guò)程中，以鹽酸為溶劑，氯化銨為助溶劑，還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是 ，還可使用代替硝酸。【解析】在測(cè)定鈣含量時(shí)，需要排除其它離子干擾，因而在其中加入氧化劑可以將Fe2+氧化為Fe3+ ，在后續(xù)反應(yīng)中除去。硝酸和過(guò)氧化氫及其它不引入新雜質(zhì)的氧化劑均可以發(fā)揮作用。（ 2 ）沉淀 A 的主要成分是，其

14、不溶于強(qiáng)酸但可與一種弱酸反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為【解析】在第一步反應(yīng)結(jié)束后，除SiO2外，其它物質(zhì)均溶解，因而過(guò)濾后的沉淀A是 SiO2。 SiO2可以與氫氟酸反應(yīng)：SiO2+4HF=SiF4 +2H2O（ 3）加氨水過(guò)程中加熱的目的是。沉淀B 的主要成分為、 （填化學(xué)式）?！窘馕觥糠磻?yīng)中加熱的目的一般就是加快反應(yīng)，促進(jìn)反應(yīng)發(fā)生。加氨水調(diào)pH 后，產(chǎn)生的沉淀主要是：Fe（OH） 3 、 Al（OH） 3 。 pH 為 4-5 時(shí)，Ca2+、 Mg2+不沉淀。（ 4）草酸鈣沉淀經(jīng)稀H2SO4處理后，用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，通過(guò)測(cè)定草酸的量可間接獲知鈣的含量，滴定反應(yīng)為：MnO4 +H+H2C

15、2O4 Mn2+CO2+H2O。實(shí)驗(yàn)中稱取0.400 g 水泥樣品，滴定時(shí)消耗了0.0500 mol ·L -的 KMnO4溶液36.00 mL ，則該水泥樣品中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為?！窘馕觥?Ca2+ 5H2C2O4 2KMnO4n（KMnO4）=0.0500mol/L × 36.00 × 10 3mL=1.80× 10 3moln(Ca2+)=4.50 × 10 熔塊中的三種物質(zhì)，只有Fe2O3不溶于水，是濾渣1 的成分，所以金屬元素是鐵。由流程可知，在 鋁元素進(jìn)入溶液，調(diào)節(jié)pH=7后，產(chǎn)生 Al（OH） 3沉淀，故濾渣2 中除了含硅雜質(zhì)外還有A

16、l（OH） 3 。mol水泥中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：4.50 × 10 3mol× 40.0g/mol/0.400g × 100%=45.0%5. 2017-3-27. 重鉻酸鉀是一種重要的化工原料，一般由鉻鐵礦制備，鉻鐵礦的主要成分為FeO· Cr 2O3，還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示：回答下列問(wèn)題：（ 1）步驟的主要反應(yīng)為：FeO· Cr2O3+Na2CO3+NaNO3 高溫Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+ NaNO2上 述反 應(yīng)配 平后FeO· Cr 2O3 與NaNO3 的系數(shù)比為 。該 步驟 不能使 用陶 瓷容 器，

17、原 因是2）濾渣 1 中含量最多的金屬元素是，濾渣 2 的主要成分是及含硅雜質(zhì)。3）步驟調(diào)濾液2 的 pH 使之變 （填“大”或“小”） ，原因是（用離子方程式表示） 。4） 有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl ， 蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾得到K2Cr2O7（填標(biāo)號(hào)）得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。a.80b.60c.40 d.10 步驟的反應(yīng)類型是。（ 5）某工廠用m1 kg 鉻鐵礦粉（含Cr2O3 40%）制備K2Cr2O7，最終得到產(chǎn)品m2 kg ，產(chǎn)率為?！窘馕觥浚?） 由氧化還原反應(yīng)中的得失電子守恒可知二者系數(shù)比應(yīng)為2： 7; 該步驟中存在Na2CO3 固體，(

18、3) 分析可知，濾液 2 中的主要成分是Na2CrO4 ， 濾液3中的主要成分應(yīng)為Na2Cr2O7 ， 則第步調(diào)節(jié)pH的作用是使Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7 ， 離子方程式為：2CrO42-+2H+ =Cr2O72-+H2O ， 由此可知應(yīng)調(diào)節(jié)pH使之變小，有利于反應(yīng)發(fā)生。( 4)由溶解度曲線圖可知，10時(shí)K2Cr2O7 溶解度最小，而其它三種物質(zhì)此時(shí)溶解度均大于K2Cr2O7 ，故此時(shí)得到的K2Cr2O7 固體最多。由流程得到步驟的反應(yīng)方程式為：2KCl +Na2Cr2O7=2NaCl+K2Cr2O7，故該反應(yīng)為復(fù)分解反應(yīng)。( 5)產(chǎn)率等于實(shí)際產(chǎn)量比理論產(chǎn)量。樣品中Cr2O3 的質(zhì)量

19、為m1× 40%K，則生成gK2Cr2 O7 的理論產(chǎn)量為 :(m1× 40%÷ 152) × 294 Kg，則所得產(chǎn)品的產(chǎn)率為m2Kg÷ (m1× 40%÷ 152) × 294Kg× 100%=152m2/117.6m 1× 100%。6.2017-1-27 Li 4Ti 5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、 SiO2等雜質(zhì))來(lái)制備，工藝流程如下：1)“酸浸”實(shí)驗(yàn)中，鐵的浸出率結(jié)果如圖所示。由圖可知，當(dāng)鐵的凈出率為70%時(shí)

20、，所采用的實(shí)驗(yàn)條件為 。2 )“ 酸 浸 ” 后 ， 鈦 主 要 以 TiOCl 42- 形 式 存 在 ， 寫 出 相 應(yīng) 反 應(yīng) 的 離 子 方 程 式3） TiO2· xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40 min 所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示：溫度 / 3035404550TiO2· xH2O轉(zhuǎn)化率%9295979388分析 40 時(shí)TiO2· xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因。4） 4） Li 2Ti 5O15中Ti 的化合價(jià)為+4，其中過(guò)氧鍵的數(shù)目為?！窘馕觥?（ 1）從圖中可知，100、2h 或90、5h；5） 2）由題目信息可知，F(xiàn)eTiO3與鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生TiOC

21、l 42- 。根據(jù)原子守恒和電荷守恒即可寫出反應(yīng)的離子方程式。（ 3） TiO2· xH2O轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增加，但是， 如果溫度升高雙氧水分解與氨氣逸出，導(dǎo)致TiO2· xH2O轉(zhuǎn)化率下降。所以，超過(guò)40，會(huì)使TiO2· xH2O轉(zhuǎn)化率下降。（ 4） Li2Ti5O15中Ti 的化合價(jià)為+4，根據(jù)化合價(jià)規(guī)律，正價(jià)為22 價(jià) ,15 個(gè)O原子共-22 價(jià)，設(shè)有x個(gè) -1價(jià)O， -x-（15-x）x2=-22， x=8，故過(guò)氧鍵的數(shù)目為4個(gè)。7.2016-3-28. 從廢釩催化劑中可以回收五氧化二釩（V2O5） ，廢釩催化劑的主要成分為：物質(zhì)V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al 2 O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%2.22.92.83.12228606512<1以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：回答下列問(wèn)題：（ 1 ）“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+，反應(yīng)的離子方程式為 ，