高考化学无机工艺流程题

第1页共10页一、题目特点无机工艺流程题已逐渐成为高考试卷的主角，尤其是2010年的高考中，全国14套理综(化学)试卷，纯粹的无机工艺流程题有6道(其中江苏卷18题、20题都是无机工艺流程题)，实验室模拟的有3道。该类型题目的特点是：1.试题源于生产实际，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。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；从生产过程中的主要工序分，可分为除杂提纯工艺流程题(如海水提纯)、原材料化学转化工艺流程题、电解工艺流程题、资源(能源)综合利用工艺流程题；按资源的不同，分为空气资源生产的工艺流程题(如合成氨)、利用水资源生产的工艺流程题(如海水提溴、镁、氯碱工业等)、利用矿产资源生产的工艺流程题(如工业制H2SO4、炼铁、炼钢等)、化石燃料生产的工艺流程题等。三、知识贮备1．熟练掌握中学化学中重要的化工生产原理(列举如下)化学工业合成氨工业主要原料：空气、化石燃料、水反应原理C＋H2Og=====高温CO＋H2H2Og＋CO=====催化剂CO2＋H2N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3主要设备：合成塔主要生产过程：原料气制备→净化→压缩→合成→分离硫酸工业主要原料：空气、黄铁矿硫铁矿或硫磺、水反应原理与设备4FeS2＋11O2=====高温2Fe2O3＋8SO2——沸腾炉2SO2＋O2催化剂△2SO3——接触室SO3＋H2O===H2SO4——吸收塔生产过程：SO2的制取→净化→SO2的氧化→SO3的吸收化学工业第2页共10页氯碱工业主要原料：饱和食盐水反应原理电极反应阴极：2H＋＋2e－===H2↑阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑总反应：2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑主要设备：离子交换膜电解槽生产过程：粗盐水→精制→电解玻璃工业主要原料：石灰石、石英、纯碱反应原理CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑主要成分：Na2O·CaO·6SiO22．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。3．熟练掌握化学计算的方法技巧，如守恒法、关系式法、差量法等。四、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)。五、典例导悟典例导悟1利用化学原理对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。(一)染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO－2，可以在碱性条件下加入铝粉除去(加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体)。除去NO－2的离子方程式为________________________________________________________________________。(二)某工厂对制革工业污泥中Cr元素的回收与再利用工艺如下(硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)：常温下部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：第3页共10页阳离子Fe3＋Fe2＋Mg2＋Al3＋Cu2＋Cr3＋开始沉淀时的pH1.97.0－－4.7－沉淀完全时的pH3.29.011.186.79(＞9溶解)(1)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是________(至少写一条)。(2)调pH＝8是为了除去__________(填Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)。(3)钠离子交换树脂的原理为Mn＋＋nNaR―→MRn＋nNa＋，被交换的杂质离子是____________(填Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)。(4)试配平氧化还原反应方程式：Na2Cr2O7＋SO2＋H2O===Cr(OH)(H2O)5SO4＋Na2SO4；每生成1molCr(OH)(H2O)5SO4消耗SO2的物质的量为____________。(三)印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl3。腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2＋、Fe3＋和Fe2＋的浓度均为0.10mol·L－1，请参照上表给出的数据和提供的药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3＋和Fe2＋的实验步骤：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；③过滤。(提供的药品：Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu)。典例导悟2(2010·江苏，20)以水氯镁石(主要成分为MgCl2·6H2O)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下：H2O↓NH3↓NH3、NH4HCO3↓滤液↑水氯镁石→溶解→预氨化→沉淀镁→热水解→过滤→碱式碳酸镁(1)预氨化过程中有Mg(OH)2沉淀生成，已知常温下Mg(OH)2的Ksp＝1.8×10－11mol3·L－3，若溶液中c(OH－)＝3.0×10－6mol·L－1，则溶液中c(Mg2＋)＝________。(2)上述流程中的滤液浓缩结晶，所得主要固体物质的化学式为________。(3)高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO。取碱式碳酸镁4.66g，高温煅烧至恒重，得到固体2.00g和标准状况下CO20.896L，通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。(4)若热水解不完全，所得碱式碳酸镁中将混有MgCO3，则产品中镁的质量分数________(填“升高”、“降低”或“不变”)。典例导悟3(2010·福建理综，24)硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等，生产工艺流程示意如下：(1)将菱锌矿研磨成粉的目的是________________________________________________________________________。(2)完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：Fe(OH)2＋________＋________===Fe(OH)3＋Cl－第4页共10页(3)针铁矿(Coethite)是以德国诗人歌德(Coethe)名字命名的，组成元素是Fe、O和H，化学式量为89，化学式是________。(4)根据下表数据，调节“滤液2”的pH时，理论上可选用的最大区间为________。Mg(OH)2Zn(OH)2MgCO3CaCO3开始沉淀的pH10.46.4——沉淀完全的pH12.48.0——开始溶解的pH—10.5——Ksp5.6×10－12mol3·L－3—6.8×10－6mol2·L－22.8×10－9mol2·L－2(5)工业上从“滤液3”制取MgO过程中，合适的反应物是________(选填序号)。a．大理石粉b．石灰粉c．纯碱溶液d．烧碱溶液(6)“滤液4”之后的操作依次为________、________、过滤、洗涤、干燥。(7)分析图中数据，菱锌矿粉中ZnCO3的质量分数不低于________。典例导悟4(2010·四川理综，29)四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣(主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3、Ti的最高化合价为＋4)作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：请回答下列问题：(1)硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是____________。(2)向滤液Ⅰ中加入铁粉，发生反应的离子方程式为________________________、______________________。(3)在实际生产过程中，向沸水中加入滤液Ⅲ，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：________________________________________________________________________。过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、______、______、______(填化学式)，减少废物排放。(4)A可用于生产红色颜料(Fe2O3)，其方法是：556akgA(摩尔质量为278g·mol－1)溶于水中，加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体；再向红褐色胶体中加入3336bkgA和112ckg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料____________________kg。典例导悟5(2010·上海，27)工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：ABNH3CO2E↓↓↓↓↑粗盐水→沉淀→过滤→氨化→碳酸化→过滤→煅烧→纯碱↓↓CD完成下列填空：第5页共10页(1)粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂)，写出A、B的化学式：A____________________，B____________________。(2)实验室提纯粗盐的实验操作依次为：取样、________、沉淀、________、__________、泠却结晶、________、烘干。(3)工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是________________。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体。其原因是_____________________________________________________。(4)碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是________(填写化学式)，检验这一成分的阴离子的具体方法是：________________________________________________________________________。(5)氯碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为_______________________________________________________。滤液D加石灰水前先要加热，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为________________