1、1高考热点课 3无机化工流程题 中无机物的转化与推断命题分析：近几年来，全国卷高考题直接考查元素的单质及其化合物间转化的较少，但借助工艺流程图题或综合实验题考查还是常常出现(主要是考查化学方程式或离子方程式的书写、相关离子的检验、物质成分的推测等)，但元素化合物部分知识是化学能力培养和提升的根本，熟悉元素的单质及常见化合物间的转化规律和途径是解决综合题的关键和基础；化工流程题的常见结构如下：突破方法1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。氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律，a.判断产物，b.配平。非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际
2、判断产物。(2)原料的预处理溶解：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)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)常用的控制反应条件的方法调节溶液的 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：a能与 H 反应，使溶液 pH 增大；2b不引入新杂质。例如：若要除去 Cu2 中混有的 Fe3 ，可加入 CuO、CuCO 3、Cu(OH
3、) 2、Cu 2(OH)2CO3等物质来调节溶液的 pH，不可加入 NaOH 溶液、氨水等。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。趁热过滤。防止某物质降温时会析出。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。(2018全国卷节选)焦亚硫酸钠(Na 2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：(1)生产 Na2S2O5，通常是由 NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式：_。(2)利用烟道气中的 SO2生产 Na2S2O5的工艺为：pH4.1 时，中为_溶液(写化学式)。工艺中加入 Na2CO3固体，
4、并再次充入 SO2的目的是_。解析 (1)亚硫酸氢钠过饱和溶液经结晶脱水生成焦亚硫酸钠，根据原子守恒可知反应的方程式为 2NaHSO3=Na2S2O5H 2O。(2)碳酸钠饱和溶液吸收 SO2后的溶液显酸性，说明生成物是酸式盐，即中为NaHSO3溶液。要制备焦亚硫酸钠，需要制备亚硫酸氢钠过饱和溶液，因此工艺中加入碳酸钠固体、并再次充入二氧化硫的目的是得到 NaHSO3过饱和溶液。答案 (1)2NaHSO 3=Na2S2O5H 2O(2)NaHSO 3 得到 NaHSO3过饱和溶液(2018福州市高三期末)金属钴是一种非常稀缺的战略资源。工业上通过电解法从废旧硬质合金刀具含碳化钨(WC)、金属钴
5、(Co)及少量杂质铁中回收钴。工艺流程简图如下：已知：金属离子 开始沉淀 pH 沉淀完全 pH3Co2 5.6 9.5Fe2 7.6 9.7Fe3 2.7 3.7请回答下列问题：(1)电解时，废旧刀具接电源_(填电极名称)。(2)净化过程加双氧水的目的是_。(3)通氨气的目的是调节溶液的 pH，除去铁元素。由表中的数据可知，理论上可选择pH 最大范围是_。(4)加入 NH4HCO3溶液发生反应的离子方程式是_。(5)实验室洗涤过滤所得 CoCO3沉淀的操作是_。(6)CoCO3焙烧的化学方程式为_。答案 (1)正极 (2)将亚铁离子氧化成铁离子(3)3.75.6(4)2HCO Co 2 =Co
6、CO3CO 2H 2O 3(5)过滤器中注入蒸馏水，没过沉淀，待液体自然滤出，重复操作 23 次(6)4CoCO3O 2 2Co2O34CO 2= = = = =焙 烧 解析 (1)电解时，废旧刀具作阳极，接电源正极。(2)电解液中含有 Fe2 ，加入双氧水，目的是将 Fe2 氧化为 Fe3 ，便于除去。(3)根据表中数据，理论上可选择 pH 最大范围是 3.75.6。(4)加入 NH4HCO3溶液，会生成 CoCO3沉淀，反应的离子方程式为2HCO Co 2 =CoCO3CO 2H 2O。 3(6)CoCO3焙烧的化学方程式为 4CoCO3O 2 2Co2O34CO 2。= = = = =焙
7、 烧 2以分离提纯为目的的化学工艺流程(1)物质分离提纯的原则不增：不引入新的杂质。不减：不减少被提纯的物质。易分离：被提纯物与杂质易于分离。易复原：被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。(2)常用的提纯方法水溶法 除去可溶性杂质酸溶法 除去碱性杂质碱溶法 除去酸性杂质氧化剂或还原剂法 除去还原性或氧化性杂质加热灼烧法 除去受热易分解或易挥发的杂质调节溶液的 pH 法 如除去溶液中的 Fe3 等4(3)常用的分离方法过滤 分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法萃取和分液 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 CCl4或苯萃取溴水中的溴蒸发结晶 提取溶解度随
8、温度变化不大的溶质，如 NaCl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KNO3、FeCl 3、CuCl 2、CuSO 45H2O、FeSO 47H2O 等蒸馏或分馏 分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油冷却法 利用气体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气(2016全国卷)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V 2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收 V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：物质 V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3质量分数/% 2.22.9 2
9、.83.1 2228 6065 12 1以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：回答下列问题：(1)“酸浸”时 V2O5转化为 VO ，反应的离子方程式为_，同时 V2O4转 2化成 VO2 。 “废渣 1”的主要成分是_。(2)“氧化”中欲使 3 mol 的 VO2 变为 VO ，则需要氧化剂 KClO3至少为 2_mol。(3)“中和”作用之一是使钒以 V4O 形式存在于溶液中。 “废渣 2”中含有4125_。(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROHV 4O R4V4O124OH (ROH412 离 子 交 换 洗 脱为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈_性(填“酸
10、” “碱”或“中”)。(5)“流出液”中阳离子最多的是_。(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH 4VO3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式_。解析 6答案 (1)V 2O52H =2VO H 2O SiO 2 2(2)0.5 (3)Fe(OH) 3和 Al(OH)3 (4)碱(5)K (6)2NH 4VO3 V2O5H 2O2NH 3= = = = =高 温 (2018郑州市质检)工业上用铬铁矿(FeOCr 2O3、含 SiO2、Al 2O3杂质)生产红矾钠晶体(Na 2Cr2O72H2O)的工艺流程如下：7(1)上述四个步骤中，有氧化还原反应发生的是_(填序号)，被氧化的元素是_(写元素
11、符号)。(2)滤渣 1 的主要成分是_(写化学式)，写出步骤发生反应的离子方程式：_。(3)操作 1 包括_、_、过滤、洗涤、干燥。(4)向橙红色的红矾钠溶液中滴入氢氧化钠溶液，变为黄色 Na2CrO4溶液，写出该转化过程的离子方程式：_。答案 (1) Fe、Cr(2)Fe2O3、CaSiO 3 AlO CO 22H 2O=Al(OH) 23HCO 、SiO 2CO 22H 2O=H2SiO32HCO 3 23 3(3)蒸发浓缩 冷却结晶(4)Cr2O 2OH =2CrO H 2O27 24解析 (1)由工艺流程可知，步骤中，Fe、Cr、O 元素的化合价均发生变化，有氧化还原反应发生，其中 F
12、e、Cr 元素被氧化。(2)步骤中煅烧时 FeO 被氧化为 Fe2O3，SiO 2与石灰石、纯碱分别发生反应：CaCO3SiO 2 CaSiO3CO 2、Na 2CO3SiO 2 Na2SiO3CO 2= = = = =煅 烧 = = = = =煅 烧 ，Cr 2O3、Al 2O3分别与纯碱发生反应：4Na2CO32Cr 2O33O 2 4Na2CrO44CO 2、Al 2O3Na 2CO3 2N= = = = =煅 烧 = = = = =煅 烧 aAlO2CO 2，水浸后过滤，滤渣 1 为 Fe2O3、CaSiO 3。步骤中 NaAlO2、Na 2SiO3均能与CO2发生反应：AlO CO 22H 2O=Al(OH) 23HCO 、SiO 2CO 22H 2O=H2SiO32HCO 。 3 23 3(3)操作 1 由溶液得到晶体，包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(4)Na2Cr2O7转化为 Na2CrO4，元素化合价不变，离子方程式为 Cr2O 2OH =2CrO27H 2O。248
