1、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：从题干中获取有用信息，了解生产的产品 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。
2、抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。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 。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。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：写出“酸浸” 过程中正极粉发生反应的化学方程式 。灼烧：除去可燃性杂质或使原
3、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。 灼烧 Mg(OH)2 得到 MgO 的化学方程式是_。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。在题目中常以表格形式给出信
4、息。东城二模：控制体系的温度a 控制低温：防止物质的分解，如 NaHCO3、NH 4HCO3、H 2O2、HNO 3(浓) 等；防止物质的挥发，如盐酸、醋酸等；抑制物质的水解，如冰水洗涤，以防止洗涤过程中的溶解损耗；增大气体反应物的溶解度，使其被充分吸收。海淀二模：该步骤一般在 80以下进行，温度不能太高的原因是 。b采取加热：加速某固体的溶解，加快反应速率；减少气体生成物的溶解并使其逸出；使平衡向需要的方向移动；趁热过滤，防止某物质降温时因析出而损耗或带入新的杂质。c控制范围：确保催化剂的催化效果，兼顾速率和转化率，追求更好的经济效益，防止副反应发生等。延庆一模：操作 I 的温度应该控制在
5、_左右；(3)物质分离或提纯常用的方法溶解法：利用特殊溶剂把杂质溶解而除去，如 Fe(Al)可用 过量的 NaOH 溶液而除去Al，CO 2(HCl、H 2O)先通过饱和食盐水，再通过浓 H2SO4。沉淀法：a.加合适的沉淀剂(要使杂质离子充分沉淀，加入的沉淀 剂必须过量，且在后续步骤中易除去)。b.调节溶液的酸碱性。洗涤法：a.水洗，b.冰水洗，c.有机溶剂洗，其目的是：洗去目标物表面的杂质离子；减少目标物的溶解损耗或增大有机杂质的溶解量；防止目标物形成结晶水合物；使晶体快速干燥。结晶法：固体物质从溶液中析出的过程（蒸发溶剂、冷却热饱和溶液、浓缩蒸发）重结晶是利用固体物质均能溶于水，且在水中
6、溶解度差异较大的一种除杂质方法。过滤法：用于固、液分离。蒸馏法：用于互溶的液、液分离。分液法：用于互不相溶的液体间的分离。萃取法：用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。升华法：将可直接气化的固体分离出来。盐析法：加无机盐使溶质的溶解度降低而析出。(4)可循环物质的判断流程图中回头箭头的物质。生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶后的母液) ，可能是前面某一步反应的相关物质。四、考点分析通常情况下，无机工艺流程图题涉及的考点主要是以下三方面：1. 平衡理论：化学平衡，弱酸、弱碱的电离平衡，盐类水解平衡，沉淀溶解平衡；西城一模：（3）滤液 2 中加入稍过量的难溶电解质 MnS，以除去
7、Cu2+，反应的离子方程式是 。房山一模：（4）已知有机物 HT 能将 Ce3+从水溶液中萃取出来，该过程可表示为：2Ce3+ (水层)+ 6HT(有机层) 2CeT3 (有机层）+ 6H +(水层) 从平衡角度解释：向 CeT3 (有机层）加入 H2SO4 获得较纯的含 Ce3+的水溶液的原因是 。5 硫酸 铁铵矾Fe 2(SO4) 3(NH4) 2SO424H2O广泛用于水的净化处理，其净水原理用离子方程式解释是 。海淀二模：已知(NH 4)2C2O4 溶液呈弱酸性，下列关系中正确的是 a. c (NH4+) c(C2O42-)c (H+)c (OH-)b. c (H+) +c (NH4+
8、) =c (OH-) + c(HC2O4-)+c(C2O42-) c. c (NH4+)+ c (NH3H2O ) = 2c(C2O42-) + c(HC2O4-) + c(H2C2O4)西城二模：（1）向卤水中加入 Ca(OH)2 制取 Mg(OH)2，其离子方程式是 。2. 氧化还原反应：包括陌生方程式的书写及其计算等；西城一模：（2）向溶液 1 中加入双氧水时，反应的离子方程式是 。 （4）将 MnCl2转化为 MnO2 的一种方法是氧化法。其具体做法是用酸化的 NaClO3 溶液将 MnCl2 氧化，该反应的离子方程式为：Mn2 ClO3 _ _。海淀二模：（3）已知所用锂 离子电池的
9、正极材料为 x g，其中 LiCoO2（M = 98 gmol-1）的质量分数为 a%，则回收后得到 CoC2O42H2O （M = 183 gmol-1）的质量不高于 g。西城二模： 为确定 xMgO3SiO2 中 x 值。取三硅酸镁样品 0.52 g，加入 0.5000 mol/LH2SO4标准液 15.00 mL，充分反应后，用 0.5000 mol/L 的 NaOH 标准液滴定过量的H2SO4，消耗 NaOH 标准液 14.00 mL。则 x=_。3. 电化学原理：电极反应是核心，燃料电池及电解池。西城一模：（5）将 MnCl2转 化为 MnO2 的另一种方法是电解法。 生成 MnO2
10、 的电极反应式是 。 海淀二模： 阴极的电极反应式为：LiCoO 2 + 4H+ + e- = Li+ + Co2+ + 2H2O 、 。阳极的电极反应式为 。25五、解题思路无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面：一是选择将原料转化为产品的生产原理；二是除杂并分离提纯产品；三是提高产量和产率；四是减少污染，注意环保，发展“绿色化学” ；五是考虑原料的来源丰富和经济成本；六是生产设备简单，生产工艺简便等。命题者围绕以上几方面设问，我们的解题思路是：(1) 从生产目的(标)出发，读懂框图(流程) 。解答时要看框内，看框外，里外结合；边分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。(2) 分
11、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了获得产品。(3) 从问题中获取信息，帮助解题，了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手：对反应速率有何影响、对平衡转化率有何影响、对综合生产效益有何影响(如可以从原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护等方面考虑)。（4）对于陌生且复杂的流程图，宏观把握整个流程，不必要把每个环节都搞清楚，针对问题分析细节。六、知识贮备【知识积累一】1熟练掌握中学化学中重要的化工生产原理(列举如
12、下)化学工业Error!备注：1.工业合成氨工业制氨气 ： 3H2+N2=2NH3 H0 （反应条件：高温高压催化剂作用下） （注：催化剂为铁触媒 ）工业合成氨的条件如下：1 采用铁触媒作催化剂2 温度;500C 左右3 压强：20MPa50MPa(4)浓度：在实际生产过程中，不断 补充 N2 和 H2（nN2:nH21:3）,4 及 时 分离出 NH3a、加快反应速度。后面用勒夏定理解释：b、升高温度，平衡逆向移动，使用 500 的温度是综合催化剂的最适温度和平衡原理的。c、增大压强，平衡正向移动，压强是综合平衡和机器设备的要求确定的。d、不断收集氨气是减小生成物的浓度，平衡正向移动。2.接
13、触法制硫酸的原理、过程及典型设备a三种原料：硫铁矿（FeS2）、空气、水。接触法制硫酸主要用黄铁矿（主要成分为 FeS2）作生产硫酸的原料。b三步骤、三反应：（1） 4FeS2 +11O2= 2Fe2O3+8SO2（高温）（2）2 SO2+ O2 2 SO3 （催化剂，加热），（3） SO3 + H2O = H2SO4c三设备：（1）沸腾炉（2）接触室（3）合成塔d三原理：化学平衡原理、热交换原理、逆流原理。（1）增大反应物浓度、增大反应物间接触面积，能提高反应速率并使化学平衡向正反应方向移动，以充分提高原料利用率。（2）热交换原理：在接触室中生成的热量经过热交换器，传递给进入接触室的需要预热
14、的混合气体，为二氧化硫的接触氧化和三氧化硫的吸收创造了有利条件。（3）逆流原理：液体由上向下流，气体由下向上升，两者在逆流过程中充分反应。化学工业Error!备注：氯碱工业：1、实验原理：电解饱和的食盐水的电极反应为：2NaCl+2H2O电 解 2NaOH+H2+Cl22、应用：电解的离子方程式为 2Cl-+2H2O电 解 2OH-+H2+Cl2，阴极产物是 H2 和 NaOH，阴极被电解的 H+是由水电离产生的，故阴极水的电离平衡被破坏，阴极区溶液呈碱性。若在阴极区附近滴几滴酚酞试液，可发现阴极区附近溶液变红。阳极产物是氯气，将湿润的 KI 淀粉试纸放在阳极附近，试纸变蓝。其他：（1）金属的
15、冶炼备注：工业制金属铝 2Al2O3=4Al+3O2 （反应条件：电解，催化剂为熔融的冰晶石）冰晶石化学式为 NaAlF6（2）侯氏制碱法与索维尔制碱法1、侯氏制碱法其化学方程式可以归纳为以下三步反应。 (1)NH3+H2O+CO2=NH4HCO3(首先通入氨气，然后再通入二氧化碳） (2)NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3（NaHCO3 溶解度最小，所以析出。） (3)2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O(NaHCO3 热稳定性很差，受热容易分解） 且利用 NH4Cl 的溶解度,可以在低温状态下向(2)中的溶液加入 NaCl,则 NH4Cl 析出,得到化肥,提高了 N
16、aCl 的利用率。NH4Cl 在常温时的溶解度比 NaCl 大，而在低温下却比 NaCl 溶解度小的原理，在 278K 283K(5 10 ) 时，向母液中加入食盐细粉，而使 NH4Cl 单独结晶析出供做氮肥。2 索 尔维制碱法的原理先把氨气通入食盐水，然后向氨盐水中通二氧化碳，生产溶解度较小的碳酸氢钠。再将碳酸氢钠过滤出来，经焙烧得到纯净洁白的碳酸钠。3、侯氏制碱法与索维尔相比，具有以下优点： 最大的优点是使食盐的利用率提高到 96%以上。 另外它综合利用了氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子，同时，生产出两种可贵的产品纯碱和氯化铵。将氨厂的废气二氧化碳，转变为碱厂的主要原料来制取纯碱，这样就节省了
17、碱厂里用于制取二氧化碳的庞大的石灰窑； 将碱厂的无用的成分氯离子（Cl）来代替价格较高的硫酸固定氨厂里的氨，制取氮肥氯化铵。从而不再生成没有多大用处，又难于处理的氯化钙，减少了对环境的污染，并且大大降低了纯碱和氮肥的成本，充分体现了大规模联合生产的优越性。（3）海洋资源的开发利用Error!备注：1.海水提溴海水中蕴藏着大量 的溴，目前常用吹出法从海水提 取溴元素。具体过程如下a、氯化：氯气置换溴离子之前，要使海水酸化，使 pH=3.5，用氯气置换溴离子的反应Cl22 Br=2 ClBr2b、吹出：当 Br 被氧化成 Br2 后，用空气将其吹出，也可用水蒸气与溴一起蒸出。c、吸收：空气吹出的溴
18、和大量的空气混合不易分离，常用二氧化硫做还原剂回收溴，再用氯气将其氧化得到溴产品：Br2SO2 H2O=2HBrH2SO4 Cl22 Br=2 ClBr2 2.海水提镁a、海水提镁用到的原料是海滩上的贝壳，贝壳的主要成分是 CaCO3，煅烧贝壳可得到生石灰 CaO，将其加入海水中可提供 OH将海水中的 Mg2+转化成沉淀 Mg(OH)2， 从而与海水分离。发 生反应的化学方程式为：CaCO3 煅烧 CaO+CO2； CaO+H2O=Ca(OH)2；MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2。b、从海水中的 Mg2+到金属镁，经历了以下几个过程：MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH
19、)2+CaCl2；Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O；c、MgCl2（熔融）电解 Mg+Cl2 电解熔融的氯化镁 （4）煤、石油、天然气的综合利用煤Error!石油Error!备注：煤组成 多种无机物和有机物 组成的复杂混合物 (煤的干馏煤的液化煤的气化)石油组成 各种 烷烃、环烷烃 、芳香烃组成的 混合物 (分馏 (常压分馏减压分馏)裂化裂解重整)（5）环境保护、绿色化学与可持续发展环境问题酸雨、光化学烟雾、臭氧空洞、温室效应、白色污染、赤潮等Error!绿 色 化 学的 特 点（6）其他几种物质的工业制备a、工业制硝酸 4NH3+5O2=4NO+6H2O（反应条件：800 度高
20、温，催化剂铂铑合金作用下） 2NO+O2=2NO2 3NO2+O2=2HNO3+NO b、工业制盐酸 H2+Cl2=2HCl（反应条件：点燃） 然后用水吸收 在合成塔内完成 c、工业制烧碱 2NaCl+2H2O=H2+Cl2+2NaOH（电解饱和食盐水） 【知识积累三】常见与生产生活相关的物质相关物质 化学式或名称加碘食盐中含碘物质 KIO3半导体材料 Si Ge Se光导纤维 SiO2 硅酸盐工业 玻璃 水泥 陶瓷饮用水净水剂 明矾饮用水消毒剂 Cl2 ClO2 漂白粉 O3 H2O2 NaClO常用漂白剂 活性炭 SO2 HClO H2O2 Na2O2 O3大气污染物 CO SO2 NO
21、NO2【知识积累四】工业流程题中常用的关键词灼烧（煅烧）：原料的预处理，不易转化的物质转化为容易提取的物质： 如海带中提取碘酸：溶解、去氧化物（膜）、调节 PH 促进水解（沉淀）碱：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节 PH 促进水解（沉淀）房山一模：（1）反应的离子方程式是 。氧化剂：氧化某物质，转化为易于被除去（沉淀）的离子氧化物：调节 PH 促进水解（沉淀）控制 PH 值：促进某离子水解，使其沉淀，利于过滤分离煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离；除去溶解在溶液中的气体，如氧气趁热过滤：减少结晶损失；提高纯度 蒸发结晶：蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，溶质就会以晶体形式析出蒸发浓缩：蒸发部分溶剂，提高溶液的浓度水洗：用水洗去可溶性杂质表面处理：含义很多，如：用去离子水除去表面杂质，或金属晶体可用机械法打磨，或化学法除去表面的氧化物以提高光洁度等研磨：是指用研磨机或研钵将块状的或颗粒状的物质磨成粉末状的小颗粒浸取：向固体中加入适量的溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶碱溶醇溶注意：1.熟练掌握分离、提纯的实验技能，如溶解、过滤、蒸馏、结晶、重结晶等；
