高考无机化学工艺流程精讲

可取适量酸性 KMnO4 溶液置于试管中，滴入几滴该溶液， 若酸性 KMnO4 溶液褪色或颜色变浅，说明该溶液中含有 Fe2＋ (答案合理即可)
解析：(1)根据问题(1)信息中的反应物和生成物以及氧化还 原反应的规律可写出两个化学方程式。(2)气体 A 中含有 SO2， SO2 是酸性氧化物，选用碱性溶液吸收。(3)由泡铜制取粗铜，是 Cu2O 和 Al 发生氧化还原反应， 根据氧化还原反应的配平方法进 高温 行配平可得化学方程式为 3Cu2O＋2Al=====Al2O3＋6Cu。(4)向 溶液中滴加 KSCN 溶液，溶液呈血红色，可推知溶液中一定含 有 Fe3＋；要检验溶液中还含有 Fe2＋，可利用其还原性，具体操 作：取适量酸性 KMnO4 溶液臵于试管中，滴入几滴该溶液，若 ＋ 酸性 KMnO4 溶液褪色或颜色变浅， 说明该溶液中含有 Fe2 (答案 合理即可)。
(2)①催化剂在反应前后本身的质量和化学性质保持不变， 但参加反应， 反应特点是先消耗再生成， 且消耗与生成的量相等。 ＋ ＋ ＋ Fe2 为该反应的催化剂， 又知反应ⅰ中 Fe2 被 PbO2 氧化为 Fe3 ， 则在反应ⅱ中 Fe3＋与 Pb 反应生成 Fe2＋，离子方程式为 2Fe3＋＋ － 2＋ 3＋ Pb＋SO2 ===PbSO ＋ 2Fe ； ② a 实验证明发生反应 ⅰ 生成 Fe ， 4 4 ＋ ＋ 则 b 实验需证明发生反应ⅱ，Fe3 转化为 Fe2 ，实验方案为取 a 中红色溶液，向其中加入铅粉后，充分反应，红色褪去。
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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。
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(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。
①过程Ⅱ的目的是脱硫。 滤液 1 经处理后可在过程Ⅱ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 NaOH，提高原料的利用率 C．增加 Na2SO4 浓度，提高脱硫效率 ②过程Ⅲ的目的是提纯。 结合上述溶解度曲线， 简述过程Ⅲ 的操作：_____________________________________。
(3)① 过 程 Ⅱ 的 目 的 是 脱 硫 。 化 学 方 程 式 为 PbSO4 ＋ 2NaOH===PbO＋Na2SO4＋H2O；滤液 1 中含有未反应的 NaOH 和少量溶解的 PbO，经处理后可重复利用减少 PbO 的损失，同 时能提高 NaOH 的利用率。②利用 PbO 不同温度下在不同氢氧 化钠溶液中的溶解度曲线，可向 PbO 粗品中加入 35%的 NaOH 溶液，加热至高温(110℃)，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶， 过滤可得 PbO 固体。
(3)下图是该兴趣小组设计进行过程③的实验装置图：
其中装置 A 的作用是_______________________ 制备干燥的 HCl 气体 。 (4)写出过程④中发生反应的化学方程式 电解 MgCl ( 熔融 )===== Mg＋Cl2↑ 2 _____________________________________
答案： Fe2 (1)Pb＋PbO2＋2H2SO4=====2PbSO4＋2H2O 2－ (2)①2Fe3＋＋Pb＋SO4 ===2Fe2＋＋PbSO4 ②取 a 中红色溶 液，向其中加入铅粉后，红色褪去 (3)①AB ②向 PbO 粗品中加入一定量的 35% NaOH 溶液， 加热至 110 ℃，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤得到 PbO 固体
3．获得产品阶段的常见考查点 (1)洗涤(冰水、热水)：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；乙醇洗涤既可洗去晶体表面的杂 质，又可减少晶体溶解的损耗。 (2) 蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出 FeCl3、AlCl3、MgCl2 等溶质时，应在 HCl 的气流中加热，以防 其水解。
高温 2Cu O ＋ Cu S===== 6Cu＋SO2↑ 2 2 ________________________________________ 。 气体 A 中的大气污染物可选用下列试剂中的________( 填字 cd 母)吸收。 a．浓硫酸 b．稀硝酸 c．NaOH 溶液 d．氨水
(3)步wk.baidu.comⅢ是由泡铜冶炼粗铜的反应，化学方程式为
大专题(一) 无机化学工艺流程题的解决技巧
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。
(3)蒸发浓缩、冷却结晶：如 NaCl 和 K2Cr2O7 混合溶液，若 将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主要是 K2Cr2O7， 母液中是 NaCl 和少量 K2Cr2O7， 这样就可分离出大部分 K2Cr2O7； 同样原理可除去 KNO3 中的少量 NaCl。 (4)蒸发结晶、趁热过滤：如 NaCl 和 K2Cr2O7 混合溶液，若 将混合溶液蒸发一段时间，析出的固体主要是 NaCl，母液中是 K2Cr2O7 和少量 NaCl；同样原理可除去 NaCl 中的少量 KNO3。
(2)加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。 如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物， 则要 注意对温度的控制。 如： 侯氏制碱法中的 NaHCO3； 还有如 H2O2、 Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。 (3)降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)；为使化学平 衡向着题目要求的方向移动。
考向 1 金属单质及化合物的制备 [真题示例 1] (2016· 北京理综)以废旧铅酸电池中的含铅废 料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4 及炭黑等)和 H2SO4 为原料，制备高 纯 PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下：
(1)过程Ⅰ中，在 Fe2 催化下，Pb 和 PbO2 反应生成 PbSO4 的化学方程式是_______________________________________ (2)过程Ⅰ中，Fe2＋催化过程可表示为： 2－ ⅰ：2Fe2＋＋ PbO2＋4H＋＋SO4 ===2Fe3＋＋PbSO4＋2H2O ⅱ： „„ ①写出ⅱ的离子方程式：___________________________ ②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．______________________________________________
二、常见题型 题型一 以制备物质为目的工艺流程题 制备类工艺流程题目在流程上一般分为 3 个过程： 原料处理 ―→ 分离提纯 ―→ 获得产品
1．原料处理阶段的常见考查点 (1)加快反应速率。 (2)溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等。 水浸 与水接触反应或溶解 浸出 固体加水(酸)溶解得到离子 在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶 酸浸 液，不溶物通过过滤除去的溶解过程 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少 浸出率 (更多转化) (3)灼烧、焙烧、煅烧：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。
(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。
[对点练 1] 镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前 世界上 60%的镁是从海水中提取的。 某学校课外兴趣小组从海水 ＋ ＋ － － 晒盐后的盐卤(主要含 Na 、Mg2 、Cl 、Br 等)中模拟工业生产 来提取镁，主要过程如下：
2．分离提纯阶段的常见考查点 (1)调 pH 值除杂 ①控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物 沉淀。如若要除去 Al3＋、Mn2＋溶液中含有的 Fe2＋，先用氧化剂 ＋ ＋ 把 Fe2 氧化为 Fe3 ，再调溶液的 pH 值。 ＋ ②调节 pH 所需的物质一般应满足两点：能与 H 反应，使 ＋ 溶液 pH 值增大；不引入新杂质。例如：若要除去 Cu2 溶液中混 有的 Fe3＋，可加入 CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3 等物质来调节 溶液的 pH 值。
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 值、 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)。
回答下列问题： (1)工业上从盐卤中获取 Mg(OH)2 用石灰乳而不用 NaOH 溶 液的原因是____________________________ 。 石灰乳原料丰富，成本低 (2)从过程①得到的 Mg(OH)2 沉淀中混有少量的 Ca(OH)2， MgCl2 溶液 除去少量 Ca(OH)2 的方法是先将沉淀加入到盛有________ 过滤 、________( 洗涤 的烧杯中，充分搅拌后经________ 填操作方法)可得 纯净的 Mg(OH)2。
专家分析： ＋ (1)由题意可知， 过程Ⅰ中， 在 Fe2 催化下， Pb、 PbO2 和 H2SO4 反应生成 PbSO4 和 H2O， Pb 与 PbO2 在酸性条件下发生氧化还原 反应，Pb 为还原剂，PbO2 为氧化剂，PbSO4 既是氧化产物又是 ＋ Fe2 还原产物，化学方程式为 Pb ＋ PbO2 ＋ 2H2SO4 ===== 2PbSO4 ＋ 2H2O。
高温 3Cu2O＋2Al=====Al2O3＋6Cu ____________________________________________ 。
(4)用稀硝酸浸泡熔渣 B，取少量所得溶液，滴加 KSCN 溶 液后呈血红色，说明溶液中存在________( Fe3＋ 填离子符号)，检验溶 ＋ 液中还存在 Fe2 的方法是________________(注明试剂、现象)。
[对点练 2] 工业上由黄铜矿(主要成分为 CuFeS2)冶炼铜的 主要流程如下：
(1)步骤Ⅰ是在反射炉中进行的。 把黄铜矿和石英砂混合加热 到 1 000 ℃左右， 黄铜矿与空气反应生成 Cu 和 Fe 的低价硫化物， 且部分 Fe 的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应 的化学方程式分别是
高温 2CuFeS2＋O2=====Cu2S＋2FeS＋SO2 __________________________________________ 、 高温 2FeS＋3O2=====2FeO＋2SO2 __________________________________________ 。
(2)步骤Ⅱ是在转炉中发生的。冰铜含 Cu 量为 20%～50%。 转炉中，将冰铜加熔剂(石英砂)，在 1 200 ℃左右吹入空气进行 吹炼。冰铜中的 Cu2S 被氧化为 Cu2O。生成的 Cu2O 与 Cu2S 反 应，生成含 Cu 量约为 98.5%的泡铜，该过程发生反应的化学方 程式分别是 高温 2Cu2S＋3O2=====2Cu2O＋2SO2 ________________________________________ 、