1、11.化工流程解题概述在高考试题考察中，为了使化学教学更加紧密联系工农业生产和日常生活，高考将无机框图题改为化学工艺流程框图题。这类题是通过某种重要的化工产品的工业生产流程简图的分析，以物质制备、分离、提纯为试题情境，以元素化合物知识、实验基本操作、化学平衡原理、水解理论、物质制备和分离的知识为考察知识目标，以信息的获取、加工、整合和新情境下实际问题的分解、分析、综合、解决及以经济的视角分析实际生产中的各种问题为考察能力目标。一. 无机化工流程题的特点：规律：主线主产品、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。1. 流程的呈现主要有以物质转化为主线，以
2、操作过程为主线，甚至有时候会以设备为主线。2. 这类题常围绕以下几个知识点进行设问： 反应速率与平衡理论的运用 反应物颗粒大小：反应速率、原料的利用率等温度：反应速率、物质的稳定性、物质的结晶等 氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写； 利用控制 pH 分离除杂； 化学反应的能量变化； 实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等； 流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用； 环境保护与绿色化学评价。二. 无机化工流程题的结构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
3、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置成一系列问题，构成一道完整的化学试题。题型特点21. 呈现形式：流程图、表格、图象。2. 设问方式：措施、成分、物质、原因。3. 能力考查：获取信息的能力、分析问题的能力、迁移推理能力、表达能力。4. 知识落点：基本理论、元素化合物、实验。无机工业流程题能够以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题指导思想，能够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。三. 解题思路明确整个流程及每一部分的目的 仔细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考 注意答题的模式与要点 1. 在解这类题目
4、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，根据问题去精心研究某一步或某一种物质。第三，要看清所问题，不能答非所问，并注意语言表达的科学性。在答题时应注意：前一问回答不了，并不一定会影响回答后面的问题。2. 分析流程图需要掌握的技巧是： 浏览全题，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； 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； 解析流程图并思考：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
5、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？3. 工业生产流程主线与核心的分析 主线主产品。 分支副产品。 回头为循环。四. 解题方法1. 首尾分析典例 1 （2014江苏单科化学卷）烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰（主要含Al2O3、SiO 2 等）制备碱式硫酸铝Al 2(SO4)x(OH)62x溶液，并用于烟气脱硫研究。3（1 ）酸浸时反应的化学方程式为 ；滤渣 的主要成分为 （填化学式） 。（2 ）加 CaCO3 调节溶液的 pH 至 3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使 Al2(SO4)3 转化为 Al2(SO4)x(OH)62x。滤渣 的主要成分为 （填
6、化学式） ；若溶液的 pH 偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是 （用离子方程式表示） 。（3 ）上述流程中经完全热分解放出的 SO2 量总是小于吸收的 SO2 量，其主要原因是 ；与吸收SO2 前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的 pH 将 （填“增大” 、 “减小” 或“不变” ） 。【名师点拨】首尾分析法是一种解工艺流程题的常见方法，这种方法的特点是：简单、直观，很容易抓住解题的关键，用起来方便有效。使用这一方法解题，关键在于认真对比分析原材料与产品组成，从中产生的将原料转化为产品和除去原材料中所包含的杂质的基本原理和所采用的工艺生产措施。当把生产的主线弄清楚了，围绕生产主线
7、所设计的系列问题，也就迎刃而解。【变式训练】 （2015 浙江）某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣( 主要成分为 Fe2O3、SiO 2、Al 2O3，不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁 (FeSO47H2O)，设计了如下流程：下列说法不正确的是（ ）A溶解烧渣选用足量硫酸，试剂 X 选用铁粉B固体 1 中一定含有 SiO2，控制 pH 是为了使 Al3+转化为 Al(OH)3，进入固体 2C从溶液 2 得到 FeSO47H2O 产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解D若改变方案，在溶液 1 中直接加 NaOH 至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液 经结晶分离也可得【名师点晴】离子推断题的发展
8、主要以离子反应为前提，主要考查学生在熟练掌握阴阳离子性质的基础上，进行定性推断，考查方式为离子的判断、离子间的反应方程式，在此基础上会结合相关化学量的计算，还有综合推断型，主要考查学生定性分析和定量分析的综合能力，还会出现与元素化合物知识相结合。考查学生的综合解题能力。考查了学生对知识理解、综合运用能力及阅读材料接受信息的能力和思维能力，对相关知识的掌握情况，能够很好地考查考生所掌握的化学知识结构。这道高考题为一道中高档题，能力4要求较高。2. 分段分析典例 2（2016 北京）以废旧铅酸电池中的含铅废料（ Pb、PbO、PbO 2、PbSO 4 及炭黑等）和 H2SO4 为原料，制备高纯 P
9、bO，实现铅的再生利用。其工作流程如下： （1 ）过程中，在 Fe2+催化下，Pb 和 PbO2 反应生成 PbSO4 的化学方程式是_ 。（2 ）过程中，Fe 2+催化过程可表示为：i：2Fe 2+ PbO2+4H+SO422Fe 3+PbSO4+2H2O ii: 写出 ii 的离子方程式：_。 下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。a.向酸化的 FeSO4 溶液中加入 KSCN 溶液，溶液几乎无色，再加入少量 PbO2，溶液变红。b._。（3 ） PbO 溶解在 NaOH 溶液中，存在平衡：PbO（s）+NaOH（aq） NaHPbO2（aq） ，其溶解度曲线如图所示。 过程
10、的目的是脱硫。滤液 1 经处理后可在过程中重复使用，其目的是 _.(选填序号)。A减少 PbO 的损失，提高产品的产率B重复利用氢氧化钠，提高原料的利用率C增加 Na2SO4 浓度，提高脱硫效率 过滤的目的是提纯，综合上述溶解度曲线，简述过程的操作_。【名师点晴】 分段分析法解工艺流程题是一种主要方法，根据生产过程，逐段分析。 化学高考试题的发展趋势必然是重视与生产、生活的紧密联系，但不管如何灵活多变，工业生产离不开反应原理中的方向、5速率和限度问题。该题以铅的再生利用为载体，考查了陌生方程式书写、元素化合物性质、速率平衡、转化率等问题，综合性较强。第（3）的问不太好分析，需要结合图像及题目的
11、前后信息来解决。3. 交叉分析典例 3 （2014 广东）石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含 SiO2（7.8% ） 、Al 2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和 MgO(0.5%)等杂质。设计的提纯和综合应用工艺如下：（注：SiCl 4 的沸点是 57.6C，金属氯化物的沸点均高于 150C）（1 ）向反应器中通入 Cl2 前，需通一段时间的 N2，主要目的是 。（2 ）高温反应后，石墨中的氧化物杂质均转变为相应的氯化物。气体 I 中的氯化物主要为 。由气体 II 中某物质得到水玻璃的化学方程式为 。（3 ）步骤为：搅拌、 。所得溶液 IV 中阴离子有 。（4 ）由溶液 IV
12、生成沉淀 V 的总反应的离子方程式为 。100kg 初级石墨最多可获得 V 的质量为 kg。（5）石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成图 19 防腐示意图，并作相应标注。【命题意图】：本题以石墨为载体，考查学生对物质的制备分析，对题目所给信息的理解应用，在书写化学方程式、离子方程式的问题上，要敢于大胆想象、创新，尤其是（4）中的总离子方程式的书写，运用所学知识结合物质性质及流程图中所给的信息，考查方程式叠加法的应用，根据所给流程图对实验操作的判断，考查学生运用元素守恒法进行简单计算，把所学电化学防护的知识运用到实际生活中，体现化学源于生活，应用于生活的命题思想【名师点晴】交叉分析法也是一
13、种重要的 解工艺流程题的方法，在解题中一定要注意流程分叉时，各物质分别到哪里去了。【变式训练 1】 银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：6(注：Al(OH) 3 和 Cu(OH)2 开始分解的温度分别为 450 和 80 )(1) 电解精炼银时，阴极反应式为_；滤渣 A 与稀 HNO3 反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学反应方程式为_。(2) 固体混合物 B 的组成为_ ；在生成固体 B 的过程中，需控制 NaOH 的加入量。若 NaOH 过量，则因过量引起的反应的离子方程式为_。(3) 完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：_CuO_A
14、l 2O3 _CuAlO2_。= = = = =高 温 (4) 若银铜合金中铜的质量分数为 63.5%，理论上 5.0 kg 废料中的铜可完全转化为_mol CuAlO2，至少需要 1.0 molL1 的 Al2(SO4)3 溶液_L 。(5) CuSO4 溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是_、过滤、洗涤和干燥。【变式训练 2】 （2015 广东）七铝十二钙（ 12CaO7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石（主要含 CaCO3 和 MgCO3)和废 Al 片制备七铝十二钙的工艺如下：（1 ）煅粉主要含 MgO 和 ，用适量的 NH4NO3 溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶， 若溶
15、液 I中 c(Mg2+)小于 510-6molL-1,则溶液 pH 大于 （Mg(OH) 2 的 Ksp=510-12)；该工艺中不能用（NH 4)2SO4 代替NH4NO3，原因是 。（2 ）滤液 I 中的阴离子有 （忽略杂质成分的影响） ；若滤液 I 中仅通入 CO2，会生成 ，从而导致 CaCO3 产率降低。（3 ）用 NaOH 溶液可除去废 Al 片表面的氧化膜，反应的离子方程式为 。7（4 ）电解制备 Al(OH)3 时，电极分别为 Al 片和石墨，电解总反应方程式为 。（5 ）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时 AlCl4和 Al2Cl7两种离子在 Al 电极上相互转化，其它离子
16、不参与电极反应，放电时负极 Al 的电极反应式为 。【名师点睛】在解化工流程题是关键要利用物质的性质，分析流程中发生的反应，弄清楚每个环节物质的去向。流程只是一个载体，考查的落脚点是元素及其化合物的性质，如铝及其化合物、铁及其化合物等，基本化学理论，如化学平衡、电化学等，实验操作如：过滤、分液、蒸发、萃取等。此题的综合性强，知识的涉及面广，要求有较好的基础知识和知识的运用能力。82.原料处理的方法和作用对原料进行预处理的常用方法及其作用1. 粉碎、研磨：减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率。2. 水浸：与水接触反应或溶解。3. 酸浸：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸、浓硫
17、酸等，与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。近年来，在高考题出现了“浸出”操作。在化工生产题中，矿物原料 “浸出”的任务是选择适当的溶剂，使矿物原料中的有用组分或有害杂质选择性地溶解，使其转入溶液中，达到有用组分与有害杂质或与脉石组分相分离的目的。4. 浸出率：固体溶解后，离子在溶液中含量的多少(更多转化) 。5. 灼烧：除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质，将有机碘转化为碘盐。6. 灼烧、焙烧、煅烧：改变结构和组成，使一些物质能溶解；并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土和石灰石。典例（2016 课标）高锰酸钾（KM
18、nO 4）是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿（主要成分为 MnO2）为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下：回答下列问题：（1 ）原料软锰矿与氢氧化钾按 11 的比例在“烘炒锅”中混配，混配前应将软锰矿粉碎，其作用是 。（2 ） “平炉”中发生的化学方程式为 。（3 ） “平炉”中需要加压，其目的是 。（4 ）将 K2MnO4 转化为 KMnO4 的生产有两种工艺。 “ 歧化法”是传统工艺，即在 K2MnO4 溶液中通入 CO2 气体，使体系呈中性或弱酸性，K 2MnO4 发CO生歧化反应，反应中生成 K2MnO4、MnO 2 和 （写化学式） 。 “电解法 ”为现代工艺，即
19、电解 K2MnO4 水溶液，电解槽中阳极发生的电极反应为 ，阴极逸出的气体是 。 “电解法 ”和“CO 2 歧化法” 中， K2MnO4 的理论利用率之比为 。9（5 ）高锰酸钾纯度的测定：称取 1.0800 g 样品，溶解后定容于 100 mL 容量瓶中，摇匀。取浓度为0.2000 molL1的 H2C2O4 标准溶液 20.00 mL，加入稀硫酸酸化，用 KMnO4 溶液平行滴定三次，平均消耗的体积为 24.48 mL，该样品的纯度为 （列出计算式即可，已知 2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2+10CO2+8H2O） 。【名师点睛】化学反应速率和化学平衡理论是重要的化学原理。影
20、响化学反应速率的因素有浓度、温度、压强、催化剂等。对于固体来说，其浓度不变，所以要使反应速率加快，可通过将固体粉碎成细小的颗粒、搅拌等方法进行。外界条件对化学平衡移动的影响可通过勒夏特列原理进行分析，但是平衡移动的趋势是微弱的，不能改变这种改变。要会根据反应方程式分析判断物质的转化率的大小，转化率大的反应速率不一定快，物质的转化率大小与反应快慢是不同的概念，要掌握其区别与联系。要会根据方程式中相应物质之间的关系进行有关物质的量的化学计算。本题将化学反应速率、化学平衡、电解原理、滴定方法的应用综合一起考查，反映了考生的综合应用知识分析、解决问题的能力。103 年高考+2017 届月考（一）1.(
21、2014 安徽)LiPF 6 是锂离子电池中广泛应用的电解质。某工厂用 LiF、PCl 5 为原料，低温反应制备LiPF6，其流程如下：已知：HCl 的沸点是85.0 ，HF 的沸点是 19.5 。（1 ）第步反应中无水 HF 的作用是 、 。反应设备不能用玻璃材质的原因是 (用化学方程式表示 )。无水 HF 有腐蚀性和毒性，工厂安全手册提示：如果不小心将 HF 沾到皮肤上，可立即用 2%的 溶液冲洗。（2 ）该流程需在无水条件下进行，第步反应中 PCl5 极易水解，其产物为两种酸，写出 PF5 水解的化学方程式： 。（3 ）第步分离采用的方法是 ；第步分离尾气中 HF、HCl采用的方法是 。
22、（4 ） LiPF6 产品中通常混有少量 LiF。取样品 wg，测得 Li 的物质的量为 nmol，则该样品中 LiPF6 的物质的量为 mol(用含有 w、n 的代数式表示) 。2.（2014 江苏）烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰（主要含 Al2O3、SiO 2 等）制备碱式硫酸铝Al 2(SO4)x(OH)62x溶液，并用于烟气脱硫研究。（1 ）酸浸时反应的化学方程式为 ；滤渣 的主要成分为 （填化学式） 。（2 ）加 CaCO3 调节溶液的 pH 至 3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使 Al2(SO4)3 转化为 Al2(SO4)x(OH)62x。滤渣 的主要成分为 （填化学式） ；若溶液的 pH 偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是 （用离子方程式表示） 。
