2020届化工工艺流程图分析思路

工艺流程题的解题思维路线及部分真题解析
1.粗读题、得目的、标记有用信息、先问题后框图
首先将题目从头到尾初读一遍，初步了解原料、目的和提供一些课本上没有但题目中必须要用到的新信息。

养成良好做题习惯，阅读时随手标记目的及相关信息。

先看问题，再看框图。

成绩好的同学可以将常见考查形式整理出来，看到题干的设问，就可以预测出问题，做到未卜先知。

如按照主线分析法分析如下：
（1）流程图一般三大部分（见上图）：原料预处理、核心化学反应、分离提纯。

（2）流程中要分析“进” 、“出” 物质和仍然留在溶液中的离子等（否则可能漏掉副产品或干扰离子）。

（3）一般默认进的物质过量，确保每一步目标元素利用率或转化率最高，产品产率最高，减少损失。

2.识别流程图 1．呈现模式
2．识图方法
图1 图2 图3
图1箭头表示反应物加入同时生成物出来； 图2箭头表示反应物分步加入和生成物出来； 图3箭头表示循环反应。

3.细分析，看措施，推用意，理关系
①原料和产品：从某种原料出发，要得到最终产品，必须除去什么元素、引进什么元素？关注杂质离子的去向及产品的生成，有时需要逆向推倒。

②步骤与目的：加入某种试剂（什么反应），进行相应操作，其目的是什么？结合后面步骤进行思考。

特别关注化合价变化和溶液酸碱性（两大主旋律）。

③信息和迁移：新信息一般是重要的暗示和突破口，所给的信息一定有用，但需要提炼、重组、分解和迁移，结合设问分析、判断，正确作答
④感觉和结果：对于比较陌生的流程，不必纠结于某步骤不能看懂，要从宏观上把握整个流程，抓大放小，关注步骤的结果，跟着感觉走。

4.精准和规范
填写答案时要运用正确规范的化学用语，清晰、严密地组织、精准表述答案，按照题目要求写出答案
【典例分析】
例1 （2018全国Ⅱ）我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。

一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c0(M n+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
回答下列问题：
（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为_______________________。

（2）滤渣1的主要成分除SiO2外还有___________；氧化除杂工序中ZnO的作用是____________，若不通入氧气，其后果是________________。

（3）溶液中的Cd2+可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_________________。

（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________；沉积锌后的电解液可返回_______工序继续使用。

【参考答案】（1）ZnS+3
2
O2ZnO+SO2
（2）PbSO4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe2+（3）Zn+Cd2+Zn2++Cd
（4）Zn2++2e－Zn 溶浸
【解析】分析：焙烧时硫元素转化为SO2，然后用稀硫酸溶浸，生成硫酸锌、硫酸亚铁和硫酸镉，二氧化硅与稀硫酸不反应转化为滤渣，由于硫酸铅不溶于水，因此滤渣1中还含有硫酸铅。

由于沉淀亚铁离子的pH较大，需要将其氧化为铁离子，通过控制pH得到氢氧化铁沉淀；滤液中加入锌粉置换出Cd，最后将滤液电解得到金属锌，据此将解答。

详解：（1）由于闪锌矿的主要成分是ZnS，因此焙烧过程中主要反应的化学方程式为
ZnS+3
2
O2ZnO+SO2。

（2）由于硫酸铅不溶于水，因此滤渣1的主要成分除SiO2外还有PbSO4；要测定铁离子，需要调节溶液的pH，又因为不能引入新杂质，所以需要利用氧化锌调节pH，即氧化除杂工序中ZnO的作用是调节溶液的pH。

根据表中数据可知沉淀亚铁离子的pH较大，所以若不通入氧气，其后果是无法除去杂质Fe2+。

（3）溶液中的Cd2+可用锌粉除去，反应的离子方程式为Zn+Cd2+＝Zn2++Cd。

（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极发生得到电子的还原反应，因此阴极是锌离子放电，则阴极的电极反应式为Zn2++2e－＝Zn；阳极是氢氧根放电，破坏水的电离平衡，产生氢离子，所以电解后还有硫酸产生，因此沉积锌后的电解液可返回溶浸工序继续使用。

点睛：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为指导思想，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。

解决本类题目的关键是分析流程中的每一步骤，可从以下几个方面了解流程：①反应物是什么；②发生了什么反应；③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。

即抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务的。

另外本题中呈现的内容展示了中华优秀科技成果对人类发展和社会进步的贡献，可以引导学生自觉传承我国科学文化，弘扬科学精神。

例2 （2019全国Ⅲ）高纯硫酸锰工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。

回答下列问题：
相关金属离子[c0(M n+)=0.1 mol·L−1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
（1）“滤渣1”含有S和__________________________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式
____________________________________________________。

（2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________________________。

（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。

（4）“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是______________。

（5）“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。

若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是_____________________________________________________________________。

（6）写出“沉锰”的离子方程式___________________________________________________。

（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNi x Co y Mn z O2，其中Ni、Co、Mn的化
合价分别为+2、+3、+4。

当x=y=1
3
时，z=___________。

【参考答案】（1）SiO 2（不溶性硅酸盐）MnO2+MnS+2H2SO42MnSO4+S+2H2O （2）将Fe2+氧化为Fe3+
（3）4.7
（4）NiS和ZnS
（5）F−与H+结合形成弱电解质HF，MgF
2
Mg2++2F−平衡向右移动
（6）Mn2++2
3
HCO MnCO3↓+CO2↑+H2O
（7）1 3
【解析】（1）Si元素以SiO2或不溶性硅盐存在，SiO2与硫酸不反应，所以滤渣I中除了S还有SiO2；在硫酸的溶浸过程中，二氧化锰和硫化锰发生了氧化还原反应，二氧化锰作氧化剂，硫化锰作还原剂，方程式为：MnO 2+MnS+2H2SO42MnSO4+S+2H2O。

（2）二氧化锰作为氧化剂，使得MnS反应完全，且将溶液中Fe2+氧化为Fe3+。

（3）由表中数据知pH在4.7时，Fe3+和Al3+沉淀完全，所以应该控制pH在4.7~6之间。

（4）根据题干信息，加入Na2S除杂为了除去锌离子和镍离子，所以滤渣3是生成的沉淀ZnS和NiS。

（5）由HF H++F-知，酸度过大，F-浓度减低，使得MgF2Mg2++2F-平衡向沉淀溶解方向移动，Mg2+沉淀不完全。

（6）根据题干信息沉锰的过程是生成了MnCO3沉淀，所以反应离子方程式为：
Mn2++2HCO 3-MnCO3↓+CO2↑+H2O。

（7）根据化合物中各元素化合价代数和为0的规律得：1+2x+3y+4z=6，已知，x=y=1/3，带入计算得：z=1/3。

1、氧化除杂工序中ZnO的作用是_调节PH，使Fe3+形成沉淀而除去_，若不通入氧气，其后果是__部分Fe2+未除去，引入杂质。

2、_隔绝氧气，防止金属与之反应____．
3、（1）步骤Ⅰ进行破碎和粉磨的目的是_增大接触面积，加快反应速率_。

（2）步骤Ⅱ需隔绝O2的原因防止发生2Cu+4H++O2 =2Cu2++2H2O，导致铜被浸出（用文字和方程式说明）。

4、酸浸时，通入O2的目的是氧化Fe2+为_Fe3+___，该反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+==4Fe3++2H2O。

5、排净装置内空气，防止发生其他反应。

6、减小聚合硫酸铁的溶解度，便与其析出
7、减小溶质的溶解度，便与其析出
8、加快氧气与固体反应速率。