01 无机化工流程题的解题策略 （附答案解析）-备战高考化学大题逐空突破系列（全国通用）

这是一份01 无机化工流程题的解题策略 （附答案解析）-备战高考化学大题逐空突破系列（全国通用），共15页。试卷主要包含了无机工艺流程试题的结构模型，无机工艺流程题常考的设问角度等内容，欢迎下载使用。
无机化工流程题的解题策略
1．无机工艺流程试题的结构模型


流程图一般三大部分：原料预处理、核心化学反应、产品的分离与提纯
呈现模式

识图方法

箭头的意义
图1：箭头进入的是反应物(投料)，箭头出去的是生成物(产物、副产物)
图2：箭头表示反应物分步加入和生成物出来
图3：返回的箭头一般是“循环利用”的物质
2．无机工艺流程题常考的设问角度
设问角度
(1)原料预处理方法及反应
(2)加入试剂判断及加入试剂的作用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(3)陌生化学(离子)方程式的书写　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(4)分离、提纯的仪器、操作及操作目的
(5)滤渣、滤液成分判断
(6)实验条件的选择，温度或pH调节
(7)图表、图像分析　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(8)物质循环利用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(9)计算　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2．化工流程试题的一般解题策略
(1)审题“四角度”
审题干
①明确原料的主要成分和杂质成分
②明确目的
审信息
①寻找信息再流程中的作用
②寻找信息与某设问的对立关系
审流程
①明确三线：主线产物，分支副产物，回线为循环物
②结合设问的问题细审流程中转化原理，找出进料物质(反应物)和出去物质(生成物)的主产物和副产物
审设问
明确答什么，答的问题与哪步流程有关，考查的什么知识等
(2)破题“三方法”
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
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
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
[解题思路]
●首尾对比：对比分析原料与目标产物之间的关系，比较物质变化和主要元素化合价的变化
●主元素跟踪：跟踪主要物质(元素)的转化形式和转化方法，即原料→中间转化物质→目标产物
●除杂分析：分析原料中的“杂质”转化除去过程，分析每一步骤的目的以及反应产物、反应过程
●综合判断：根据题干信息、流程信息、题中设问信息审题、解题(读完全题再做题)
(3)解题“三步骤”
第一步：读题头，得目的，找原料，明产品，解决“干什么”
通过阅读题头，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，通过对比分析工业流程示意图中的第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，弄清从原料出发，要得到最终产品，必须除去什么元素、引进什么元素
第二步：读题干，析过程，看措施，推用意，解决“怎么做”
题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来。分析流程中的每一步骤的反应物是什么？发生了什么反应？利用了什么原理(氧化还原、溶解度、电离平衡、水解平衡、溶解平衡)？该反应造成了什么后果？(除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？这些物质又是如何分离、提纯和循环利用的？如何体现绿色化学思想？)每一步操作进行到什么程度最佳？在此过程中抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务，在回答相关操作的原因或目的时要从对产品的影响层面作答。
第三步：读题问，逐空填答，用语要规范，解决“怎么写”
从化学原理的角度、用化学语言作答；要抓住主要问题，针对具体问题做具体分析。具体答题要点如下：
审清楚
要看清题目要求，按要求答题。如：写离子方程式还是化学方程式；写物质的名称还是化学式等；方程式中反应物、产物的分子式书写要正确；尤其是化学方程式要配平，电极反应式和化学方程式一定要书写正确；正确使用等号或可逆符号；沉淀、气体、水溶液等符号要标明
答规范
回答问题要准确全面，注意语言表达的规范性，例如评价或比较实验方案时要全面考虑：反应物种类多少、是否易得、是否对环境有污染；反应产物的种类多少，对目标产物的分离和提纯是否有影响；反应条件是否苛刻；仪器、设备是否要求高；工艺流程、实验步骤的多少
答完整
要答到对产品生产的影响这一步！
①除杂：除去……中的……(只写“除杂”一类是不给分的)
②干燥：除去……气体中的水蒸气，防止……








【题组训练】
1．二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土化合物。以氟碳铈矿(主要含CeCO3F)为原料制备CeO2的一种工艺流程如图所示。

(1)“氧化焙烧”前需将矿石粉碎成细颗粒，其目的是________________________________________________
(2)酸浸过程中用稀硫酸和H2O2替换HCl不会造成环境污染。写出稀硫酸、H2O2与CeO2反应的离子方程式
_______________________________________________________
(3)向Ce(BF4)3中加入KCl溶液的目的是_________________________________________________________
(4)生成Ce(OH)4的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________
(5)取上述流程中得到的CeO2产品0.450 0 g，加硫酸溶解后，用0.100 0 mol·L－1 FeSO4标准溶液滴定至终点时(铈被还原为Ce3＋，其他杂质均不反应)，消耗25.00 mL标准溶液
①FeSO4溶液盛放在________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中
②该产品中CeO2的质量分数为________
(6)CeO2是汽车尾气净化催化剂中最重要的助剂，工作原理如图所示。写出过程①发生反应的化学方程式_________________________________________________

2．钒具有广泛用途，利用含钒废催化剂(主要含有V2O5、VOSO4和不溶性硅酸盐)制备V2O5的新工艺流程如下：

已知：滤液1和滤液2中钒以VO2＋的形式存在。回答下列问题：
(1)在实验室中操作Ⅰ用到的玻璃仪器有____________________________________
(2)在滤渣1中加入Na2SO3和过量H2SO4溶液发生氧化还原反应，氧化剂和还原剂的物质的量之比为________
(3)混合液中加入KClO3，发生反应的离子方程式是__________________________________________________
(4)钒最后以NH4VO3的形式沉淀出来。沉钒率(NH4VO3沉淀中V的质量和废催化剂中V的质量之比)表示该工艺钒的回收率。如图是沉钒率随温度变化的关系曲线，沉钒时，温度超过80 ℃以后，沉钒率下降的可能原因是________________________________________________________________(写一条即可)

(5)称取w g所得产品，先用硫酸溶解，得到(VO2)2SO4溶液，再加入a1 mL b1 mol·L－1的(NH4)2Fe(SO4)2溶液，最后用b2 mol·L－1酸性KMnO4溶液滴定过量的(NH4)2Fe(SO4)2至终点，消耗KMnO4溶液的体积为a2 mL。假设杂质不参与反应，KMnO4被还原为Mn2＋。则产品中V2O5的质量分数为__________________。[已知(VO2)2SO4和(NH4)2Fe(SO4)2溶液反应的离子方程式为VO＋2H＋＋Fe2＋===VO2＋＋Fe3＋＋H2O]
3．利用废镍电池的金属电极芯(主要成分为Co、Ni，还含少量Fe、Al等)生产醋酸钴晶体、硫酸镍晶体的工艺流程如下

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表：
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Co(OH)2
Co(OH)3
Al(OH)3
Ni(OH)2
开始沉淀pH
2.2
7.4
7.6
0.1
4.0
7.6
完全沉淀pH
3.2
8.9
9.2
1.1
5.2
9.2
(1)用硫酸浸取金属电极芯时，提高浸取率的方法有______________________________(写出一种合理方法即可)
(2)沉淀A的主要成分是Fe(OH)3、________________，“浸出液”调节pH的范围为________，调节pH选用的试剂可以是________(填字母)。
a．铁　 　b．氨水　 　c．碳酸钠溶液　 　d．稀硫酸
(3)“母液1”中加入NaClO反应的离子方程式为____________________________________________________
(4)向Co(OH)3中加入H2SO4－H2O2混合液，H2O2的作用是____________________　　　　　　　　　　
(5)“母液3”中应控制Na2CO3用量使终点pH为8.5为宜，此时c(Co2＋)小于________mol·L－1；为防止生成Co(OH)2 沉淀，可用NH4HCO3代替Na2CO3制得CoCO3，写出该反应的离子方程式：________________________
{已知：Ksp[Co(OH)2]＝2×10－15}
(6)由“母液4”获取NiSO4·7H2O的操作是________________、________________、过滤、洗涤　　　　　　　　　　　　　
4．用锑砷烟灰(主要成分为Sb2O3、As2O3，含Pb、Ag、Cu等元素)制取焦锑酸钠[NaSb(OH)6]和砷酸钠(Na3AsO4)，不仅治理了砷害污染，还可综合回收其他有价值的金属。其工艺流程如图所示：

已知：①Ag、Cu、Fe的氧化物不溶于Na2S溶液；
②硫浸后，锑砷以Na3SbS3、Na3AsS3存在；
③NaSb(OH)6易溶于热水，难溶于冷水，不溶于乙醇。
回答下列问题：
(1)“硫浸”时，Sb2O3溶解的离子方程式为________________________________________
(2)用NaNO3和NaOH浸取锑砷烟灰也可得到Na3SbO4，其缺陷是_____________________________________
(3)“氧化”时所用H2O2的电子式为___________，反应温度不宜太高的原因是____________________________
(4)“中和”时，生成NaSb(OH)6的化学方程式为_______________________________________________________，操作X为__________、过滤、洗涤、干燥。
(5)As2O3对应的酸为H3AsO3，测得某工业酸性废液中含H3AsO3和Fe2＋，其浓度如表：
物质
H3AsO3
Fe2＋
浓度/(g·L－1)
0.378
0.840
已知：Ksp(FeAsO3)>Ksp(FeAsO4)＝5.70×10－21，H3AsO3的还原性比Fe2＋强。
根据题目信息，则可采用____________方法除去该废水中的砷，除去砷后的废液中c(AsO)＝_____mol·L－1(不考虑反应过程中溶液体积的微小变化)
5．V2O3是一种良好的催化剂，用于加氢反应。以某地石煤矿(主要成分：V2O3、V2O5及少量SiO2、Al2O3)为原料制备高纯V2O3的工艺流程如下：

已知：①偏钒酸铵(NH4VO3)微溶于水；煅烧所得V2O5中含少量VN，2VN＋3H2ON2↑＋3H2↑＋V2O3
②V2O5＋6NaOH(aq)===2Na3VO4＋3H2O；SO2、Fe2＋、草酸(H2C2O4)等还原剂均可以将Na3VO4的酸性
溶液还原，形成蓝色的VO2＋溶液
回答下列问题：
(1)石煤矿预先粉碎的目的是____________________________________________
(2)“焙烧”时V2O3发生反应的化学方程式为_____________________________________________________，“焙烧”时若H2O(g)不足，会产生造成环境污染的气体，写出生成该气体的化学方程式______________________
(3)“焙烧”后的球团在串联的浸取塔内作逆流浸取，温度对浸取率的影响如图所示。生产中采用125 ℃条件下“水浸”的优点是______________________________________

(4)该工艺生产中可回收再用于该生产的物质有________(填化学式)。
(5)生产中准确测定煅烧所得V2O5的纯度可为后续生产提供理论依据。准确称取煅烧所得5.0 g V2O5，加入足量氢氧化钠溶液使其完全溶解，加入稀硫酸使溶液呈酸性，用1 mol·L－1的草酸标准液进行滴定，达到滴定终点时消耗草酸标准液25.00 mL，则煅烧所得V2O5的纯度为________
6．砷(As)为VA族元素，其化合物会影响人体代谢和免疫功能，造成砷中毒。某含砷工业废水[主要以亚砷酸(H3AsO3)形式存在]经处理转化为粗As2O3，流程如下：

已知：亚砷酸钙微溶于水，砷酸钙难溶于水。亚砷酸易受热分解为As2O3
(1)“碱浸”中发生反应的离子方程式为________________________________
(2)从绿色化学角度看，“试剂1”可以选择　　　　(填化学式)
(3)“沉砷”在流程中的目的是______________________________；“沉砷”过程中将砷元素转化为Ca5(AsO4)3OH沉淀，发生的主要反应为5Ca2＋(aq)＋OH－(aq)＋3AsO(aq)Ca5(AsO4)3OH(s)　ΔH>0。资料表明：“沉砷”的最佳温度是85 ℃，温度高于85 ℃时，随温度升高转化率下降，可能的原因是__________________________
________________________________________________
(4)“转化”中发生反应的化学方程式______________________________
(5)从综合利用的角度考虑“滤液2”可返回　　　　步骤中循环再利用
7．铟(49In)在地壳中主要存在于铅、锌矿物中，是一种重要的稀散金属，其开发和综合利用是国家重点鼓励发展的产业。从铅、锌的冶炼过程中产生的高铟烟灰(主要含ZnO、PbO、 Fe2O3、In2O3、In2S3)中提取铟的流程如图：

已知：滤液中铟以In3＋的形式存在
回答下列问题：
(1)铟的原子结构示意图为　　　　　　　　
(2)“酸浸氧化”需要加热，其目的是_________________________________，该过程中KMnO4只将In2S3中的硫元素氧化为SO，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为　　　　，滤渣的主要成分的化学式是　　　　
(3)萃取剂选用的是一种有机磷酸酯，其在酸性溶液中可萃取三价金属离子。“净化”时加入铁粉的作用是________________________________________(用离子方程式表示)，可用　　　　溶液检测此离子是否除尽
(4)“萃取”时，不同的c(H＋)下有机磷酸酯对三价金属离子的萃取率及分层时间如表：
c(H＋)/(mol·L－1)
分层时间/min
萃取率/%
0.5
5*
94.6
1.0
4
94.1
1.5
4
91.1
2.0
4
82.1
2.5
3
74.1
注：*表示有少量乳化作用发生，会导致两相分层困难
萃取过程中应选择的最佳c(H＋)为　　　　 mol·L－1
(5)粗铟可用电解法进行提纯，提纯过程中粗铟作　　　　极(填“阴”或“阳”)
(6)锌主要应从　　　　中进行回收
A．滤渣 B．净化渣 C．水相 D．有机相
8．由含锌废料(主要含ZnO、PbO、CuO及少量FeO、MnO)生产锌及氧化锌的流程如图所示：

回答下列问题：
(1)浸出渣主要成分为　　　　（填化学式，下同） ；沉淀渣2为　　　　
(2)“除铁锰””时，Mn（Ⅱ）氧化生成MnO2(S2O转化为SO)，配平该反应的离子方程式
　　Mn2＋＋　　S2O＋　　H2O===　　MnO2↓＋　　SO＋　　H＋
(2)“沉锌”时，反应的化学方程式为________________________________________________；检验Zn(OH)2·ZnCO3已洗涤干净的方法是________________________________________________________________________
(4)“电解”中产生　　　　(填化学式)可在　　　　(填操作单元名称)中循环利用
(5)将Zn(OH)2·ZnCO3加热分解可得到具有催化性能的活性氧化锌，若加热过程中固体质量减少了6.2 kg，则理论上生成　　　　 kg氧化锌
9．CdS又称镉黄，可用作黄色颜料，也用于制备荧光粉等。以镉铁矿(成分为CdO2、Fe2O3、FeO及少量的Al2O3和SiO2)为原料制备CdS的工艺流程如图：

回答下列问题：
(1)“滤渣1”的成分是　　　　(写化学式)
(2)“还原镉”时，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，发生反应的离子方程式为__________________________
(3)加入H2O2溶液的目的是___________________________________________
(4)通入H2S也可以“沉镉”，发生反应的离子方程式为_______________________________________
(5)实际工业生产中，有时采用阳离子交换树脂法来测定沉镉后溶液中Cd2＋的含量，其原理是：
Cd2＋＋2NaR===2Na＋＋CdR2，其中NaR为阳离子交换树脂。常温下，将沉镉后的溶液经过阳离子交换树脂后，测得溶液中的Na＋比交换前增加了0.055 2 g·L－1.此时溶液pH＝6，则该条件下Cd(OH)2的Ksp＝　　　　
(6)CdS不溶于稀盐酸，可溶于浓盐酸，并生成H2[CdCl4]，反应的化学方程式为___________________________
若向反应后的溶液中加水稀释，又出现黄色沉淀，用平衡移动原理解释___________________________________
(已知Cd2＋＋4Cl－[CdCl4]2－)
10．利用废镍电池的金属电极芯(主要成分为Co、 Ni，还含少量Fe、Al等)生产醋酸钴晶体、硫酸镍晶体的工艺流程如下

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
金属离子
Fe2＋
Fe3＋
Al3＋
Ni2＋
Co2＋
开始沉淀的pH
6.3
1.5
3.4
6.2
7.15
沉淀完全的pH
8.3
2.8
4.7
8.9
9.15
(l)用硫酸浸取金属电极芯时，提高浸取率的方法有______________________(写出一种合理方法即可)
(2)沉淀A的主要成分是Fe(OH)3、　　　　，“浸出液”调节pH的范围为　　　　　　　　，调节pH选用的试剂可以是　　　　(选填序号)
a．铁 b．氨水 c．碳酸钠溶液 d．稀硫酸
(3)“母液1”中加入NaClO反应的离子方程式为_____________________
(4)向Co(OH)3中加入H2SO4，H2O2混合液，H2O2的作用是___________________
(5)“母液3”中应控制Na2CO3用量使终点pH为8.5为宜，此时c(Co2＋)小于　　　　 mol/L；为防止生成Co(OH)2沉淀，可用NH4HCO3代替Na2CO3制得CoCO3，写出该反应的离子方程式____________________________
(已知：Ksp[Co(OH)2]＝2×10－15)
(6)由“母液4”获取NiSO4.7H2O的操作是　　　　，　　　　，过滤，洗涤

11．电力工业所需的钢制构件在镀锌前需要经过酸洗，其基本原理是用盐酸除去其表面的Fe2O3·2H2O及FeO等杂质。回收废酸同时生产含铁产品的流程如下：

已知：i．酸洗钢制构件后得到废酸的主要成分如下表所示
成分
Cl－
游离HCl
Fe2＋
Fe3＋
含量(g·L－1)
130～160
50～70
60～80
0
ii．pH