无机化工流程试题考点及题型探析

赵树良

摘要：无机化工流程试题在高考中既容易得分，但有不容易的得到满分。只要把握此类问题的考试意图、掌握答题方法得满分的可能性也很大。

关键词：流程、分离、除杂、回收、循环

中图分类号： G634 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

近几年无机化工流程试题的考查成了高考的新宠，几乎每年必考。如何正确解答此类试题，探析如下：

1.无机化工流程试题考查知识点归纳总结

无机化工流程试题一般从三个方面入手进行考查：第一原料处理，第二分离提纯，第三获得产品。其中核心考点是物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制。主要考点总结如下：

1）加快反应速率：常用方法是粉碎原料、升高温度、搅拌、加入适当的催化剂等五种方法。

2）溶解：⑴水溶⑵酸溶⑶碱溶⑷萃取或反萃取

3）灼烧、焙烧、煅烧：⑴高温使原料之间发生化学转化直接转变为产品，⑵使杂质分解、氧化为易除去的杂质。

4）控制适宜反应条件：化工生产需要考虑化学反应速率、产率、生产设备、经济效率等问题，因此需要选择适宜的反应条件（如浓度、温度、压强、催化剂等），所以生产中必须控制反应条件，其中温度和酸度的控制是条件控制的两大主旋律。如控制温度可以水浴加热、油浴加热等，防止反应物或生成物可能易分解、易挥发、有易水解的离子、导致平衡移动使转化率或产率降低、加热温度不能过高等。

5）调节溶液的酸碱性（pH值）：⑴调节溶液的pH值使其中某些离子形成沉淀。如Mn2+含有Fe2+，可先加氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+，再调节溶液的酸度在3.7≤pH<8.3即可。⑵调节溶液的pH值应满足两个条件：首先是能改变溶液的pH值，其次是不引入或产生新杂质，或新杂质在后续过程中易除。

6）除杂试剂：应满足除杂实验的几个基本要求。

7） 萃取：萃取所需要的仪器、萃取剂的选用或操作方法。

8）洗涤：关于洗涤，经常涉及四个问题：⑴洗涤的目的通常有：除去晶体表面的可溶性杂质；⑵常用的洗涤试剂可以是蒸馏水、有机溶剂（如酒精、丙酮等）。有机物洗涤可防止水溶性产品溶于水，提高产率；⑶洗涤的方法；⑷如何证明洗涤干净。

9） 蒸发：蒸发掉一部分溶剂。有时要考虑反应时的气体氛围以抑制水解。

10） 蒸发浓缩、冷却结晶：适用于杂质的溶解度随温度变化不大物质的分离提纯。

11） 蒸发结晶、趁热过滤：适用于杂质的溶解度随温度变化较大物质的分离提纯，可减少杂质晶体的析出。

12） 沉淀剂过量的检验：欲使杂质离子完全沉淀，加入的沉淀剂要过量。

2常见题型探析

2.1考查资源的回收与利用

化工生产中使原料尽量转化为产品是降低成本、提高产量、增加效益的关键。资源的回收包括有毒气体的回收、废水的处理、金属资源的回收。

例1.某回收废料中含有Al2O3、Fe2O3、NiO多种金属氧化物，某实验小组同学欲将之分离并制备有关物质，设计流程如下图：

已知：NiCO3是一种不溶于水易溶于强酸的沉淀。

请回答下列问题：

（1）过程②的离子方程式 。

（2）过程⑥用于制备绿色水处理剂，反应的离子方程式 。

（3）加入Na2CO3的目的是 。

（4）检验Ni2+已完全沉淀的实验方法是 。

（5）操作Ⅰ的实验步骤依次为：

① ；② ；

③蒸发浓缩、冷却结晶，过滤得NiSO4·6H2O晶体；

④用少量乙醇洗涤NiSO4·6H2O晶体并晾干。

答案：（1）AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-

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

（3）沉淀Ni2+

（4）静置后取上层清液少许再加入Na2CO3溶液后没有沉淀生成则沉淀完全，否则沉淀不完全

（5）①并用蒸馏水洗涤沉淀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这三种氧化物，只有Al2O3溶于碱，所以Al2O3与碱反应生成可溶性的铝盐，再与过量CO2反应生成Al（OH）3和HCO3-，滤渣是Fe2O3、NiO，调节pH3.7～8使Fe3+全部转化为Fe（OH）3，Fe（OH）3与ClO-在碱性条件下反应生成FeO42-，2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；加入碳酸钠目的就是使Ni2+转化为NiCO3沉淀，再与H2SO4反应生成NiSO4。

2.2考查循环操作过程

化工生产中使原料尽量转化为产品是降低成本、提高产量、增加效益的关键。但反应进行时常常伴有中间产物、副产物等的生成。有些中间产物、副产物通过化学方法处理可以转化为原料，进一步循环回收利用。

例2.中菲“黄岩岛之争”和中日“钓鱼岛危机”，凸现了海洋资源的重要性。海水综合利用的工业流程图如下：

（1）将NaCl溶液进行电解，电解反应方程式 ，阴极产物为 。

（2）步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-，其目的是___________________。

（3）步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为_________，

由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是______________。

（4）分离出粗盐后的海水中蕴含着丰富的镁资源，经转化后可获得MgCl2粗产品。从海水中提取镁的步骤为：

a.将海边大量存在的贝壳煅烧成石灰，并将石灰制成石灰乳；

b.将石灰乳加入到海水沉淀池中经过滤得到Mg（OH）2沉淀；

c.在Mg（OH）2沉淀中加入盐酸得到MgCl2溶液，再经蒸发结晶得到MgCl2·6H2O；

d.将MgCl2·6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2；

e.电解熔融的氯化镁可得到Mg。

①步骤d中的“一定条件”指的是____________________，目的是________________。

②上述提取镁的流程中，为了降低成本，减少污染，可以采取很多措施，请写出其中一点_________________。

③有同学认为：步骤b后可加热Mg（OH）2得到MgO，再电解熔融的MgO制金属镁，这样可简化生成步骤，体现简约性原则。你同意该同学的想法吗？为什么？______________________________________________。

【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）强酸对设备的严重腐蚀（2分）

（4）①在HCl气流中 抑制MgCl2水解（2分）

②电解产生的Cl2用于制取HCl气体（2分）

③不同意，因为MgO熔点很高，熔融时因耗费大量的能量而增加生产成本（2分）

解析：电解NaCl溶液：2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH，或也可得到H2和NaClO。步骤Ⅰ中获得低浓度Br2溶液，再经过步骤Ⅱ、Ⅲ可富集溴元素。（3）SO2与Br2发生氧化还原反应：SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr，产物是两种强酸，故在工业生产中要注意强酸对设备的严重腐蚀。加热得到无水MgCl2，要防止其水解。MgO熔点很高，熔融时因耗费大量的能量而增加生产成本。

总评：解答此类试题时，首先要通读试题和仔细分析流程图，明确目的和挖掘出隐含条件是得分的前提。还要注意答题的规范性。