6 突破全国卷小专题7 无机化学工艺流程题的解题策略

突破全国卷小专题7无机化学工艺流程题的解题策略

一、无机化学工艺流程题的结构

二、无机化学工艺流程题分类突破

题型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，判断产物并配平。

(2)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。

2.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。

[注意]提高矿石浸出率的方法为①加热升温；②将矿石研成粉末；③搅拌；④适当增大酸的浓度。

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：

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、CuCO3、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)趁热过滤。防止某物质降温时会析出，如除去NaCl中少量KNO3的方法是蒸发结晶、趁热过滤。

(4)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。

（2019·高考全国卷Ⅰ，26，14分）硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。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 ℃“溶浸”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 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。

【解析】（1）硫酸铵溶液中存在水解平衡：NH＋4＋H2O NH3·H2O＋H＋，硼酸镁能与水解出的H＋反应，促进平衡向右移动，生成的一水合氨浓度增大，因溶液中存在平衡NH3·H2O NH3＋H2O，一水合氨浓度增大，促进NH3·H2O分解产生NH3。用NH4HCO3溶液吸收氨，发生的反应为NH4HCO3＋NH3===（NH4）2CO3。（2）二氧化硅、氧化铁、氧化铝不溶于硫酸铵溶液，滤渣1的主要成分是二氧化硅、氧化铁、氧化铝。检验Fe3＋的试剂可选用KSCN。（3）由题给硼酸的解离反应方程式知，硼酸是一元弱酸。“过滤2”之前，调节pH≈3.5目的是将硼元素转化为硼酸，促进硼酸析出。（4）“沉镁”中，碳酸铵溶液与硫酸镁溶液发生相互促进的水解反应生成碱式碳酸镁：2MgSO4＋2（NH4）2CO3＋H2O===Mg （OH）2·MgCO3↓＋2（NH4）2SO4＋CO2↑，或者反应生成碱式碳酸镁和碳酸氢盐。母液含硫酸铵，可以将母液返回“溶浸”工序循环使用，体现绿色化学理念和环境保护思想。碱

式碳酸镁转化成轻质氧化镁，联系碳酸镁、氢氧化镁受热都能分解生成氧化镁，也可以联系碱式碳酸铜分解生成氧化铜、水和二氧化碳，可知采用的方法是高温焙烧法，化学方程式为MgCO 3·Mg （OH ）2=====高温

2MgO ＋H 2O ＋CO 2↑。

【答案】 （1）NH 4HCO 3＋NH 3===（NH 4）2CO 3

（2）SiO 2、Fe 2O 3、Al 2O 3 KSCN

（3）一元弱 转化为H 3BO 3，促进析出

（4）2Mg 2＋＋3CO 2－3＋2H 2O===Mg （OH ）2·MgCO 3↓＋2HCO －3[或2Mg 2＋＋2CO 2－3＋H 2O===Mg （OH ）2·MgCO 3↓＋CO 2↑] 溶浸 高温焙烧

题型二 提纯类化工流程题

1.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：如除去酸性溶液中的Fe 3＋等。

2.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CCl 4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KNO 3、FeCl 3、CuCl 2、CuSO 4·5H 2O 、FeSO 4·7H 2O 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平衡混合气体中的氨。

（2019·高考全国卷Ⅲ，26，14分）

高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿