趙樹良

摘要：無機(jī)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(guān)鍵詞：流程、分離、除雜、回收、循環(huán)

中圖分類號(hào)： G634 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

近幾年無機(jī)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(jī)化工流程試題考查知識(shí)點(diǎn)歸納總結(jié)

無機(jī)化工流程試題一般從三個(gè)方面入手進(jìn)行考查：第一原料處理，第二分離提純，第三獲得產(chǎn)品。其中核心考點(diǎn)是物質(zhì)的分離操作、除雜試劑的選擇、生產(chǎn)條件的控制。主要考點(diǎn)總結(jié)如下：

1）加快反應(yīng)速率：常用方法是粉碎原料、升高溫度、攪拌、加入適當(dāng)?shù)拇呋瘎┑任宸N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(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化直接轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品，⑵使雜質(zhì)分解、氧化為易除去的雜質(zhì)。

4）控制適宜反應(yīng)條件：化工生產(chǎn)需要考慮化學(xué)反應(yīng)速率、產(chǎn)率、生產(chǎn)設(shè)備、經(jīng)濟(jì)效率等問題，因此需要選擇適宜的反應(yīng)條件（如濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等），所以生產(chǎn)中必須控制反應(yīng)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(yīng)物或生成物可能易分解、易揮發(fā)、有易水解的離子、導(dǎo)致平衡移動(dòng)使轉(zhuǎn)化率或產(chǎn)率降低、加熱溫度不能過高等。

5）調(diào)節(jié)溶液的酸堿性（pH值）：⑴調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)溶液的酸度在3.7≤pH<8.3即可。⑵調(diào)節(jié)溶液的pH值應(yīng)滿足兩個(gè)條件：首先是能改變?nèi)芤旱膒H值，其次是不引入或產(chǎn)生新雜質(zhì)，或新雜質(zhì)在后續(xù)過程中易除。

6）除雜試劑：應(yīng)滿足除雜實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)基本要求。

7） 萃?。狠腿∷枰膬x器、萃取劑的選用或操作方法。

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

9） 蒸發(fā)：蒸發(fā)掉一部分溶劑。有時(shí)要考慮反應(yīng)時(shí)的氣體氛圍以抑制水解。

10） 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶：適用于雜質(zhì)的溶解度隨溫度變化不大物質(zhì)的分離提純。

11） 蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾：適用于雜質(zhì)的溶解度隨溫度變化較大物質(zhì)的分離提純，可減少雜質(zhì)晶體的析出。

12） 沉淀劑過量的檢驗(yàn)：欲使雜質(zhì)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(chǎn)中使原料盡量轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品是降低成本、提高產(chǎn)量、增加效益的關(guān)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(shí)驗(yàn)小組同學(xué)欲將之分離并制備有關(guān)物質(zhì)，設(shè)計(jì)流程如下圖：

已知：NiCO3是一種不溶于水易溶于強(qiáng)酸的沉淀。

請(qǐng)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(yīng)的離子方程式 。

（3）加入Na2CO3的目的是 。

（4）檢驗(yàn)Ni2+已完全沉淀的實(shí)驗(yàn)方法是 。

（5）操作Ⅰ的實(shí)驗(yàn)步驟依次為：

① ；② ；

③蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)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(yīng)生成可溶性的鋁鹽，再與過量CO2反應(yīng)生成Al（OH）3和HCO3-，濾渣是Fe2O3、NiO，調(diào)節(jié)pH3.7～8使Fe3+全部轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3，F(xiàn)e（OH）3與ClO-在堿性條件下反應(yīng)生成FeO42-，2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；加入碳酸鈉目的就是使Ni2+轉(zhuǎn)化為NiCO3沉淀，再與H2SO4反應(yīng)生成NiSO4。

2.2考查循環(huán)操作過程

化工生產(chǎn)中使原料盡量轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品是降低成本、提高產(chǎn)量、增加效益的關(guān)鍵。但反應(yīng)進(jìn)行時(shí)常常伴有中間產(chǎn)物、副產(chǎn)物等的生成。有些中間產(chǎn)物、副產(chǎn)物通過化學(xué)方法處理可以轉(zhuǎn)化為原料，進(jìn)一步循環(huán)回收利用。

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

（1）將NaCl溶液進(jìn)行電解，電解反應(yīng)方程式 ，陰極產(chǎn)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(dá)95%，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為_________，

由此反應(yīng)可知，除環(huán)境保護(hù)外，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)解決的主要問題是______________。

（4）分離出粗鹽后的海水中蘊(yùn)含著豐富的鎂資源，經(jīng)轉(zhuǎn)化后可獲得MgCl2粗產(chǎn)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(jīng)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(jīng)蒸發(fā)結(jié)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(qǐng)寫出其中一點(diǎn)_________________。

③有同學(xué)認(rèn)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(jiǎn)化生成步驟，體現(xiàn)簡(jiǎn)約性原則。你同意該同學(xué)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(qiáng)酸對(duì)設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕（2分）

（4）①在HCl氣流中 抑制MgCl2水解（2分）

②電解產(chǎn)生的Cl2用于制取HCl氣體（2分）

③不同意，因?yàn)镸gO熔點(diǎn)很高，熔融時(shí)因耗費(fèi)大量的能量而增加生產(chǎn)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(jīng)過步驟Ⅱ、Ⅲ可富集溴元素。（3）SO2與Br2發(fā)生氧化還原反應(yīng)：SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr，產(chǎn)物是兩種強(qiáng)酸，故在工業(yè)生產(chǎn)中要注意強(qiáng)酸對(duì)設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕。加熱得到無水MgCl2，要防止其水解。MgO熔點(diǎn)很高，熔融時(shí)因耗費(fèi)大量的能量而增加生產(chǎn)成本。

總評(píng)：解答此類試題時(shí)，首先要通讀試題和仔細(xì)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(guī)范性。