2020年高考化学提升突破专题六 无机工艺流程题解题方法

专题06 无机工艺流程题解题方法

——学科素养综合应用在高考题中

无机工艺流程题以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离、提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，要求考生依据流程图分析原理、紧扣信息、抓住关键、准确答题。这类试题具有较强的实用性和综合性，能较好地考查学生信息获取能力、分析问题能力、语言表达能力和计算能力等。

基础不牢，地动山摇，考生要根据复习的实际情况和自身的特点，通过科学的方法将琐碎的知识系统化、深入化。有了基础，如何高屋建瓴?这就需要考生将无机化学知识与化学实验、无机流程、化学用语等充分融合，注重相互之间的联系，发挥自身的学科素养，灵活应用，不提高逻辑思维能力和解题能力

【2019年高考全国Ⅰ卷】硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿（含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）在95 ℃“溶侵”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_________。

（2）“滤渣1”的主要成分有_________。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离子，可选用的化学试剂是_________。

（3）根据H3BO3的解离反应：H3BO3+H2O垐?

噲?H++B(OH)−4，K a=5.81×10−10，可判断H3BO3是_______酸；

在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是_______________。

（4）在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为__________，母液经加热后可返回___________ 工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_________。

【答案】（1）NH3+NH4HCO3=(NH4)2CO3（2）SiO2、Fe2O3、Al2O3KSCN溶液（或NH4SCN溶

液）（3）一元弱转化为H3BO3，促进析出（4）2Mg2++3CO32-+2H2O=Mg(OH)2•MgCO3↓+2HCO3－（或2Mg2++2CO32-+2H2O=Mg(OH)2•MgCO3↓+CO2↑）溶浸高温焙烧

【解析】本题属于无机化工原料的工艺流程题，包括4个小题8个设问满分14分。（1）(NH4)2SO4属于强酸弱碱盐，其溶液中存在如下水解平衡NH4++H2O垐?

噲?NH3•H2O+H+，在95℃使用铵盐“溶浸”硼镁矿粉，

加热能促使水解平衡NH4++H2O垐?

噲?NH3•H2O+H+右移，且NH3•H2O分解生成的气体为氨气，则溶浸产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为NH3+NH4HCO3=(NH4)2CO3；（2）溶浸时Mg2B2O5•H2O转化为硫酸

镁和硼酸铵溶液，由于铵盐水解所得弱酸性溶液，不足以溶解碱性氧化物、两性氧化物，而SiO2更不会溶解，以此为证据，推断“过滤1”所得“滤渣1”的主要成分有SiO2、Fe2O3、Al2O3；由于含有Fe3+的溶液遇KSCN 溶液变成血红色，为了检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离子，可选用的试剂是KSCN溶液（或NH4SCN 溶液），当然也可以从铁离子的氧化性角度选择淀粉KI试纸等；（3）由元素周期律可知，H3BO3是比碳酸

还弱的弱酸，该设问主要不是判断酸的强弱，因为已知了硼酸解离反应式，显然是问它是三元酸还是一元酸，由于已知的1mol硼酸最多电离出1molH+，因此它不属于三元酸，而是一元酸；其次，电离平衡常数为10－10数量级，因此属于很弱的弱酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是使硼酸铵溶液转化为过饱和硼酸溶液，从而析出硼酸晶体；（4）图中指向“沉淀”的溶液中含有碳酸铵、硫酸镁、水，发生复分解反应生成Mg(OH)2•MgCO3，原理为2Mg2++CO32－+2H2O=Mg(OH)2•MgCO3↓+2H+，生成的氢离子还能与足量的碳酸根离子进一步反应，即2H++2CO32－=2HCO3－，或者2H++CO32－=CO2↑+H2O，因此总反应式为

2Mg2++3CO32-+2H2O=Mg(OH)2•MgCO3↓+2HCO3－（或2Mg2++2CO32-+2H2O=Mg(OH)2•MgCO3↓+CO2↑）；母液

为硫酸铵溶液，加热浓缩后可返回“溶浸”工序循环使用；与氢氧化铜、碳酸铜类似，Mg(OH)2•MgCO3不稳定，受热易分解生成氧化镁，因此采用高温焙烧的方法。

【素养解读】本题以硼镁矿为原料生产硼酸以及轻质氧化镁的工艺流程真实情境，其中生产硼酸工艺的考查有点面熟，与2015年全国I卷第27题以铁硼矿为原料制备硼酸的工艺流程相似，但因轻质氧化镁的加入，设问新颖。主要考查了关键步骤的化学方程式或离子方程式的书写、滤渣主要成分推断、离子的检验、物质的分类、解释工艺条件的目的、元素化合物的性质和应用等知识，注重测查信息的吸收和运用能力、分析问题和解决问题的能力，彰显了宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科

学探究与创新意识、科学态度与社会责任等化学学科核心素养的考查。

解答化学工艺流程题的三方法

一、物质制备类化工流程题

1.核心反应——陌生方程式的书写

关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。

（1）氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律，①判断产物，②根据化合价升降相等配平。

（2）非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。

2.原料的预处理

（1）溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸等。

水浸与水接触反应或溶解

浸出固体加水(酸)溶解得到离子

酸浸在酸溶液中反应，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程

浸出率固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(更多转化)

（2）灼烧、焙烧、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。

（3）审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。

3.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：