無機化工流程試題考點及題型探析

趙樹良

摘要：無機化工流程試題在高考中既容易得分，但有不容易的得到滿分。只要把握此類問題的考試意圖、掌握答題方法得滿分的可能性也很大。

關鍵詞：流程、分離、除雜、回收、循環

中圖分類號： G634 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

近幾年無機化工流程試題的考查成了高考的新寵，幾乎每年必考。如何正確解答此類試題，探析如下：

1.無機化工流程試題考查知識點歸納總結

無機化工流程試題一般從三個方面入手進行考查：第一原料處理，第二分離提純，第三獲得產品。其中核心考點是物質的分離操作、除雜試劑的選擇、生產條件的控制。主要考點總結如下：

1）加快反應速率：常用方法是粉碎原料、升高溫度、攪拌、加入適當的催化劑等五種方法。

2）溶解：⑴水溶⑵酸溶⑶堿溶⑷萃取或反萃取

3）灼燒、焙燒、煅燒：⑴高溫使原料之間發生化學轉化直接轉變為產品，⑵使雜質分解、氧化為易除去的雜質。

4）控制適宜反應條件：化工生產需要考慮化學反應速率、產率、生產設備、經濟效率等問題，因此需要選擇適宜的反應條件（如濃度、溫度、壓強、催化劑等），所以生產中必須控制反應條件，其中溫度和酸度的控制是條件控制的兩大主旋律。如控制溫度可以水浴加熱、油浴加熱等，防止反應物或生成物可能易分解、易揮發、有易水解的離子、導致平衡移動使轉化率或產率降低、加熱溫度不能過高等。

5）調節溶液的酸堿性（pH值）：⑴調節溶液的pH值使其中某些離子形成沉淀。如Mn2+含有Fe2+，可先加氧化劑將Fe2+氧化為Fe3+，再調節溶液的酸度在3.7≤pH<8.3即可。⑵調節溶液的pH值應滿足兩個條件：首先是能改變溶液的pH值，其次是不引入或產生新雜質，或新雜質在后續過程中易除。

6）除雜試劑：應滿足除雜實驗的幾個基本要求。

7） 萃取：萃取所需要的儀器、萃取劑的選用或操作方法。

8）洗滌：關于洗滌，經常涉及四個問題：⑴洗滌的目的通常有：除去晶體表面的可溶性雜質；⑵常用的洗滌試劑可以是蒸餾水、有機溶劑（如酒精、丙酮等）。有機物洗滌可防止水溶性產品溶于水，提高產率；⑶洗滌的方法；⑷如何證明洗滌干凈。

9） 蒸發：蒸發掉一部分溶劑。有時要考慮反應時的氣體氛圍以抑制水解。

10） 蒸發濃縮、冷卻結晶：適用于雜質的溶解度隨溫度變化不大物質的分離提純。

11） 蒸發結晶、趁熱過濾：適用于雜質的溶解度隨溫度變化較大物質的分離提純，可減少雜質晶體的析出。

12） 沉淀劑過量的檢驗：欲使雜質離子完全沉淀，加入的沉淀劑要過量。

2常見題型探析

2.1考查資源的回收與利用

化工生產中使原料盡量轉化為產品是降低成本、提高產量、增加效益的關鍵。資源的回收包括有毒氣體的回收、廢水的處理、金屬資源的回收。

例1.某回收廢料中含有Al2O3、Fe2O3、NiO多種金屬氧化物，某實驗小組同學欲將之分離并制備有關物質，設計流程如下圖：

已知：NiCO3是一種不溶于水易溶于強酸的沉淀。

請回答下列問題：

（1）過程②的離子方程式 。

（2）過程⑥用于制備綠色水處理劑，反應的離子方程式 。

（3）加入Na2CO3的目的是 。

（4）檢驗Ni2+已完全沉淀的實驗方法是 。

（5）操作Ⅰ的實驗步驟依次為：

① ；② ；

③蒸發濃縮、冷卻結晶，過濾得NiSO4·6H2O晶體；

④用少量乙醇洗滌NiSO4·6H2O晶體并晾干。

答案：（1）AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-

（2）2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O

（3）沉淀Ni2+

（4）靜置后取上層清液少許再加入Na2CO3溶液后沒有沉淀生成則沉淀完全，否則沉淀不完全

（5）①并用蒸餾水洗滌沉淀2～3次②向沉淀中滴加稀H2SO4，直至恰好完全溶解

解析：Al2O3、Fe2O3、NiO這三種氧化物，只有Al2O3溶于堿，所以Al2O3與堿反應生成可溶性的鋁鹽，再與過量CO2反應生成Al（OH）3和HCO3-，濾渣是Fe2O3、NiO，調節pH3.7～8使Fe3+全部轉化為Fe（OH）3，Fe（OH）3與ClO-在堿性條件下反應生成FeO42-，2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；加入碳酸鈉目的就是使Ni2+轉化為NiCO3沉淀，再與H2SO4反應生成NiSO4。

2.2考查循環操作過程

化工生產中使原料盡量轉化為產品是降低成本、提高產量、增加效益的關鍵。但反應進行時常常伴有中間產物、副產物等的生成。有些中間產物、副產物通過化學方法處理可以轉化為原料，進一步循環回收利用。

例2.中菲“黃巖島之爭”和中日“釣魚島危機”，凸現了海洋資源的重要性。海水綜合利用的工業流程圖如下：

（1）將NaCl溶液進行電解，電解反應方程式 ，陰極產物為 。

（2）步驟Ⅰ中已獲得Br2，步驟Ⅱ中又將Br2還原為Br-，其目的是___________________。

（3）步驟Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可達95%，有關反應的離子方程式為_________，

由此反應可知，除環境保護外，在工業生產中應解決的主要問題是______________。

（4）分離出粗鹽后的海水中蘊含著豐富的鎂資源，經轉化后可獲得MgCl2粗產品。從海水中提取鎂的步驟為：

a.將海邊大量存在的貝殼煅燒成石灰，并將石灰制成石灰乳；

b.將石灰乳加入到海水沉淀池中經過濾得到Mg（OH）2沉淀；

c.在Mg（OH）2沉淀中加入鹽酸得到MgCl2溶液，再經蒸發結晶得到MgCl2·6H2O；

d.將MgCl2·6H2O在一定條件下加熱得到無水MgCl2；

e.電解熔融的氯化鎂可得到Mg。

①步驟d中的“一定條件”指的是____________________，目的是________________。

②上述提取鎂的流程中，為了降低成本，減少污染，可以采取很多措施，請寫出其中一點_________________。

③有同學認為：步驟b后可加熱Mg（OH）2得到MgO，再電解熔融的MgO制金屬鎂，這樣可簡化生成步驟，體現簡約性原則。你同意該同學的想法嗎？為什么？______________________________________________。

【答案】（1）2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH（2分） NaOH、H2（1分）

（2）富集溴元素（2分）

（3）Br2+SO2+2H2O=4H++SO2-4+2Br-（2分）強酸對設備的嚴重腐蝕（2分）

（4）①在HCl氣流中 抑制MgCl2水解（2分）

②電解產生的Cl2用于制取HCl氣體（2分）

③不同意，因為MgO熔點很高，熔融時因耗費大量的能量而增加生產成本（2分）

解析：電解NaCl溶液：2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH，或也可得到H2和NaClO。步驟Ⅰ中獲得低濃度Br2溶液，再經過步驟Ⅱ、Ⅲ可富集溴元素。（3）SO2與Br2發生氧化還原反應：SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr，產物是兩種強酸，故在工業生產中要注意強酸對設備的嚴重腐蝕。加熱得到無水MgCl2，要防止其水解。MgO熔點很高，熔融時因耗費大量的能量而增加生產成本。

總評：解答此類試題時，首先要通讀試題和仔細分析流程圖，明確目的和挖掘出隱含條件是得分的前提。還要注意答題的規范性。