常考专题讲座(三) 无机化学工艺流程题的解题策略[学生用书P66]
考查特点
工艺流程题就是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图题的创新，题目常常以现代工业生产为基础，将化学工艺流程进行简化，与化工生产成本、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离等基本实验原理在化工生产中的实际应用，是近几年高考化学命题中的常考题型。
解题指导 一、题型结构
1．化工流程线路示意图
(1)箭头：箭头进入的是投料(即反应物)、出去的是生成物(包括主产物和副产物)。 (2)三线：物料进出线、操作流程线、循环操作线。 2．涉及问题
(1)原料的预处理。
(2)反应条件的控制(温度、压强、催化剂、原料配比、pH、溶剂等)。 (3)反应原理(化学平衡、水解平衡、化学反应速率、反应热、电化学等)。
(4)绿色化学问题(物质循环利用、废物的处理、原子利用率、能量充分利用等)。 (5)化工安全(防爆、防污染、防中毒等)。 二、解题思路及方法 1．解题思路
2．解题方法
(1)首尾分析法：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。
(2)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)的工业流程题，用分段分析法更容易找到解题的切入点。
(3)交叉分析法：有些化工生产选用多组原材料，先合成一种或几种中间产品，再用这一中间产品与部分其他原材料生产所需的主流产品，这种题适合用交叉分析法。就是将提供的工业流程示意图结合常见化合物的制取原理划分成几条生产流水线，然后上下交叉分析。
3．答题步骤
(1)从题干中获取有用信息，了解生产的产品。
(2)整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。 (3)分析流程中的每一步骤，并获取以下信息： ①知道“四个什么”
反应物是什么，发生了什么反应，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”
一切反应或操作都是为获得产品而服务。 (4)从问题中获取信息，帮助解题。 4．规范解答
(1)文字叙述类的题目要规范解答，防止出现因叙述不严谨导致的失分，如 ①如何洗涤沉淀：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次。
－
②如何证明沉淀完全：如向含SO24的溶液中加BaCl2溶液，将沉淀静臵，取上层清液，再加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，说明沉淀完全。
③如何从溶液中得到晶体：蒸发浓缩—冷却结晶—过滤—洗涤—干燥。 ④在写某一步骤是为了除杂时，应该注明“是为了除去××杂质”，只写“除杂”等一类万能式的回答是不正确的。
(2)认真审题，不要因审题不细致而失分，如 ①填“化学方程式”还是“离子方程式”。
②填“名称”、“符号”还是“代号”、“序号”等。 ③填“大于”还是“>”，“增大”还是“变大”等。 ④填“化学式”、“分子式”、“结构式”、“结构简式”、“最简式”还是“电子式”等。
⑤书写化学方程式时要注意配平、注明反应条件以及“―→”、“===”、“”、“↑”、“↓”等。
三、答题的必备知识
1．对原料进行预处理的常用方法及其作用
(1)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——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。 (4)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。
(5)煅烧——改变结构，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。
2．常用的控制反应条件的方法
(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一
般应满足两点：
＋
①能与H反应，使溶液pH增大； ②不引入新杂质。
＋＋
例如：若要除去Cu2中混有的Fe3，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。
(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。 (3)控制压强。改变速率，影响平衡。
(4)使用正催化剂。加快反应速率，缩短达到平衡需要的时间。 (5)趁热过滤。防止某些物质降温时析出。
(6)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。 3．明确常用的提纯方法
(1)水溶法：除去可溶性杂质。 (2)酸溶法：除去碱性杂质。 (3)碱溶法：除去酸性杂质。
(4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。 (5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。
＋
(6)调节溶液的pH法：如除去酸性含铜溶液中的Fe3等。 4．明确常用的分离方法
(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。
(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4
或苯萃取溴水中的溴。
(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl。
(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4〃5H2O、FeSO4〃7H2O等。
(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。
(6)冷却法：利用气体易液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离氨气与氮气、氢气。
5．物质分离、提纯的原则 (1)不增：不引入新的杂质。 (2)不减：不减少被提纯物。
(3)易分离：被提纯物与杂质容易分离。
(4)易复原：被提纯的物质易恢复原来的组成状态。 6．物质分离、提纯注意事项 (1)除杂试剂需过量。 (2)过量试剂需除去。
(3)除去多种杂质时要考虑加入试剂的顺序。 (4)选择最佳除杂途径。
题型一 以分离、提纯为目的的工艺流程题
(2013·高考新课标全国卷Ⅱ)氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治
疗。纯化工业级氧化锌[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质]的流程如下：
工业ZnO――→浸出液②――→①
稀硫酸
调pH约为5过滤适量高锰酸钾溶液
――→滤液――→ ――→滤液――→ ――→滤饼――→③④⑤
Zn过滤Na2CO3过滤煅烧
ZnO
提示：在本实验条件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。
回答下列问题：
(1)反应②中除掉的杂质离子是________，发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________；
在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 (2)反应③的反应类型为________，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有________。 (3)反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是________________________________________________________________________。
(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2。取干燥后的滤饼11.2 g，煅烧后可得到产品8.1 g。则x等于________。
[解析] 从分析整个流程图入手，明确每步发生的反应，从而解决相关问题。
＋＋
(1)在反应②中，通过调节溶液的pH，高锰酸钾能将溶液中的Fe2氧化为Fe3，将Mn2
＋＋＋
氧化为MnO2而除去；若开始溶液的pH过低，Fe2、Mn2将很难生成沉淀而除去。
＋＋＋
(2)第一次过滤后的滤液中含有的阳离子有Zn2、Ni2、H等，加入锌后可将Ni臵换出来，故滤渣中还含有金属镍。
(3)反应④生成的沉淀为ZnCO3，同时生成Na2SO4，若沉淀未洗涤干净，洗涤液中应含－＋2－
有SO24和Na，故只要对洗涤液中是否含有SO4进行检验即可。
(4)煅烧过程中ZnCO3、Zn(OH)2均发生分解反应生成ZnO，根据关系式125＋99x11.2 g
ZnCO3〃xZn(OH)2～(x＋1)ZnO，可得＝，故x＝1。
81（x＋1）8.1 g
[答案] (1)Fe2和Mn2 MnO4＋3Fe2＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H，－＋＋
2MnO4＋3Mn2＋2H2O===5MnO2↓＋4H 铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质
(2)置换反应 镍
(3)取少量水洗液于试管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净
(4)1
＋
＋
－
＋
＋
1．实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO4·7H2O)，主要工艺流程如下。
(1)将过程②产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是________。 A．品红溶液 B．紫色石蕊试液 C．酸性KMnO4溶液 D．溴水
(2)过程①中，FeS、O2和H2SO4反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。 (3)过程③中需加入的物质是________。
(4)过程④中，蒸发结晶时需使用的仪器除酒精灯、三脚架外，还需要________。 (5)过程⑤调节pH可选用下列试剂中的________(填序号)。
