“无机化学工艺流程”题的解题策略

“无机化学工艺流程”题的解题策略

工艺流程题是高考全国卷中的必考题型，综合性强、难度较大，是高考试卷中的拉分题目之一。近年常以简洁工艺流程和复杂工艺流程轮换的形式考查有多种可变化合价的典型元素，采用多角度设问的形式，考查考生获取信息、加工信息的能力。考查的知识多为产物的判断，陌生化学方程式、离子方程式或电极反应式的书写，温度控制在一定范围的原因分析，溶度积常数的有关计算等。

一、整体把握，建立解题模型

1．呈现模式

2．识图方法

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．试题的设问角度

化工流程题的考点主要从以下6点设置：

(1)基本操作

除杂、分离、检验、洗涤、干燥等实验操作的步骤描述；加入某些试剂或某个操作步骤的目的描述。

(2)物质的分离与提纯

通过调节pH使溶液中的金属离子沉淀达到分离除杂的目的，据此选择需要加入的化学试剂；加入某种物质使难溶物转化为更难溶的物质后，通过过滤除去等。

(3)化学反应速率与化学平衡理论的运用

例如，研磨使反应物颗粒变小，增大反应物间的接触面积，从而增大反应速率，提高原料利用率；升高温度能增大反应速率，使吸热反应平衡正向移动等。

(4)化学方程式或离子方程式的书写

根据流程图及设问中的信息找出反应物和生成物，书写指定的化学方程式或离子方程式。

(5)环境与绿色化学思想

流程中物质的转化和循环、资源的回收和利用、“三废”的来源、对环境的影响及处理措施等。

(6)化学计算

联系原料纯度、转化率、损失率、产物产率等计算产品质量；联系溶液配制、滴定操作测定样品中某元素含量或产品纯度；联系溶度积常数，计算溶液中某离子浓度或完全沉淀时的pH等。

4．化工流程试题的一般解题策略

[典例](2019·全国卷Ⅰ)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＋，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____。

[思维建模]

第一步：审题干→明目的

原料成分：Mg2B2O5、H2O、SiO2和少量Fe2O3、Al2O3

目的：生产H2BO3和MgO

第二步：审流程信息→理关系

第三步：审设问→定答案

(1)NH4HCO3吸收NH3：NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3。

(2)滤渣1成分：SiO2、Fe2O3、Al2O3，Fe3＋检验试剂为KSCN溶液。

(3)根据电离方程式特点和K a知：H3BO3为一元弱酸；根据流程图知调节pH＝3.5的目的是：生成H3BO3并析出。

(4)根据流程“沉镁”所用的试剂成分写出沉淀生成离子方程式2Mg2＋＋2H2O＋3CO2－3 ===Mg(OH)2·MgCO3＋2HCO－3；母液成分为(NH4)2SO4，母液可返回“溶浸”工序循环使用；固体分解制固体，可采用高温焙烧或灼烧或高温煅烧。

[答案](1)NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3

(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3KSCN

(3)一元弱转化为H3BO3，促进析出

(4)2Mg2＋＋3CO2－3＋2H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋2HCO－3[或2Mg2＋＋2CO2－3＋H2O

===Mg(OH)2·MgCO3↓＋CO2↑]溶浸高温焙烧

[解题方略] 无机化工流程的解题三方法

类型(一)以物质制备为主体的化工流程

1．工艺流程中的常见专业术语

2．物质制备过程的条件控制

(1)控制体系的环境氛围

①需要在酸性气流中干燥FeCl3、AlCl3、MgCl2等含水晶体，抑制水解并带走因分解产生

的水汽。

②营造还原性氛围，防止还原性物质被氧化。如加入铁粉防止Fe2＋被氧化。

③加入氧化剂进行氧化。如加入绿色氧化剂H2O2将Fe2＋氧化转化为Fe3＋，绿色氧化剂

H2O2的优点：不引入新杂质，对环境无污染。

(2)控制反应温度——水浴、油浴或冰水浴等

①加热：加速溶解、加快反应速率或促使平衡向某个方向移动(如促进水解生成沉淀)。

②降温：防止某物质在某温度时会溶解或分解，或促使平衡向某个方向移动。

③控制温度在一定范围内：综合多方面因素考虑。如使反应速率不至于太慢、抑制或促进

平衡移动、防止反应物分解、防止副反应发生、使催化剂的催化活性最高等。

④如题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息，则要根据它们溶解度随温度升