高考化学工艺流程题
探究解题思路
呈现形式：流程图、表格、图像
设问方式：措施、成分、物质、原因
能力考查：获取信息的能力、分解问题的能力、表达能力
知识落点：基本理论、元素化合物、实验
无机工业流程图题能够以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题指导思想，能够综合考查各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。
【例题】某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO 3、MgSiO 3、CaMg(CO3) 2、Al 2O 3和Fe 2O 3等，回收其中镁的工艺流程如下：
Ⅰ预处理 Ⅱ分离提纯
Ⅱ分离提纯
原 料：矿石（固体）
预处理：酸溶解（表述：“浸出”）
除 杂：控制溶液酸碱性使金属离子形成沉淀
核心化学反应是：控制条件，调节PH ，使Mg 全部沉淀
1. 解题思路 2+Ⅲ 还原
明确整个流程及每一部分的目的 → 仔细分析每步发生的反应及得到的产物 → 结合基础理论与实际问题思考 → 注意答题的模式与要点
在解这类题目时：
首先，要粗读试题，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出。
其次，再精读试题，根据问题去精心研究某一步或某一种物质。
第三，要看清所问题，不能答非所问，并注意语言表达的科学性
在答题时应注意：前一问回答不了，并不一定会影响回答后面的问题。
分析流程图需要掌握的技巧是：
① 浏览全题，确定该流程的目的——由何原料获得何产物（副产物）, 对比原料和产物；
② 了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用； ③ 解析流程图并思考：
从原料到产品依次进行了什么反应？利用了什么原理（氧化还原？溶解度？溶液中的平衡？）。每一步操作进行到什么程度最佳？每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？杂质或副产物是怎样除去的？
无机化工题：要学会看生产流程图，对于比较陌生且复杂的流程图，宏观把握整个流程，不必要把每个环节的原理都搞清楚，针对问题分析细节。
考察内容主要有：
1）、原料预处理
.
2）、反应条件的控制（温度、压强、催化剂、原料配比、PH 调节、溶剂选择）
3）、反应原理（离子反应、氧化还原反应、化学平衡、电离平衡、溶解平衡、水解原理、物质的分离与提纯）
4）、绿色化学（物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用）
5）、化工安全（防爆、防污染、防中毒）等。
2、规律 主线主产品 分支副产品 回头为循环
核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制产品分离提纯
3. 工业生产流程主线与核心
4. 熟悉工业流程常见的操作与名词
原料的预处理
①溶 解 通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等
②灼 烧 如从海带中提取碘 排放物的无害化处理
③煅 烧 如煅烧高岭土 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
④研 磨 适用于有机物的提取 如苹果中维生素C 的测定等。
控制反应条件的方法
①控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀 ---- pH值的控制。
例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH 如下表所示
问题：若要除去Mn 溶液中含有的Fe ，应该怎样做？
调节pH 所需的物质一般应满足两点： ○i 、能与H 反应，使溶液pH 值增大； ○ii 、不引入新杂质。 ＋2
例如：若要除去Cu 溶液中混有的Fe ，可加入CuO 、Cu(OH)2、Cu 2(OH)2CO 3等物质来调节溶液的pH 值
②蒸发、反应时的气体氛围
③加热的目的 加快反应速率或促进平衡向某个方向移动
④降温反应的目的 防止某物质在高温时会溶解或为使化学平衡向着题目要求的方向移动
⑤趁热过滤 防止某物质降温时会析出
⑥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
物质的分离和提纯的方法
①结晶——固体物质从溶液中析出的过程（蒸发溶剂、冷却热饱和溶液、浓缩蒸发）
②过滤——固、液分离
. 2＋3＋
③蒸馏——液、液分离
④分液——互不相溶的液体间的分离
⑤萃取——用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。
⑥升华——将可直接气化的固体分离出来。
⑦盐析——加无机盐使溶质的溶解度降低而析出
常见名词
浸 出：固体加水（酸）溶解得到离子
浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少
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
水 洗：通常为除去水溶性杂质
水 浸：与水接触反应或溶解
范例 (14分) 镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料是由2由于电池使用后电极材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行回收研究，设计实验流程如下：
已知：a.NiCl 2易溶于水，Fe 不能氧化Ni 。
(1)根据表中数据判断步骤②依次析出沉淀Ⅱ________和沉淀Ⅲ________(填化学式) ，则pH 1________pH2(填“>”、“＝”或“
A.pH 试纸 B ．石蕊指示剂 C ．pH 计
(2)已知溶解度：24242242
__________________________________。步骤③后，过滤沉淀所需的玻璃仪器有 。若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因： _____________________________________________。
(3)④中阳极反应产生的气体E 为____________，验证该气体的试剂为 。
(4)试写出步骤⑥的离子方程式：____________________________________________。
[标准答案]
(1)Fe(OH)3(1分) Al(OH)3(1分)
－－溶液(1分) (4)2Ni(OH)2＋2OH ＋Cl 2===2Ni(OH)3＋2Cl (2分)
制备类工艺流程题
1. KNO3是重要的化工产品，下面是一种已获得专利的KNO 3制备方法的主要步骤： 3＋2＋
.
(1)反应Ⅰ中，CaSO 4与NH 4HCO 3的物质的量之比为1∶2，该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(2)反应Ⅱ需在干态、加热的条件下进行，加热的目的是
________________________________________________________________________；
从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaSO 4的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是
________________________________________________________________________。
(3)检验反应Ⅱ所得K 2SO 4中是否混有KCl 的方法是取少量K 2SO 4样品溶解于水 ________________________________________________________________________。
(4)整个流程中，可循环利用的物质有 (填化学式) 。
(5)将硝酸与浓KCl 溶液混合，也可得到KNO 3，同时生成等体积的气体A 和气体B(NOCl)，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________；
气体B 与O 2反应生成1体积气体A 和2体积红棕色气体C ，该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
2. (2015·河南洛阳高三期末) 钛合金是航天航空工业的重要材料。由钛铁矿(主要成分为钛酸亚铁，化学式为FeTiO 3) 制备Ti 等产品的一种工艺流程示意图如下：
已知：①TiO 易水解，只能存在于强酸性溶液中。
②常温下，难溶电解质溶解度与pH 关系如图。
2＋
③25 ℃时TiO(OH)2溶度积K sp ＝1×10。
回答下列问题：
(1)写出钛铁矿酸浸时反应的离子方程式：__________________________。
(2)操作Ⅱ包含的具体操作方法有__________________________________________________________。
2＋(3)向“富含 TiO溶液”中加入Na 2CO 3粉末的作用是____________________________________________，
2＋TiO 水解的离子方程式为 ，
当溶液pH ＝________时，TiO(OH)2已沉淀完全。
3＋2＋(4)加入铁屑将Fe 转化为Fe 的原因是___________________________________________________。
3．最近科学家提出“绿色自由”构想：把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把CO 2从溶液中提取出来，经化学反应后使空气中的CO 2转变为可再生燃料甲醇。“绿色自由”构想技术流程如下：
. －29
（1）分解池中发生分解反应的物质是
。
（2）在合成塔中，若有2.2kg CO2与足量H 2恰好完全反应，生成气态的水和甲醇，可放出2473.5 kJ的热量，
试写出合成塔中发生反应的热化学方程式
。
（3）①从平衡移动原理分析，低温有利于原料气的转化，而实际生产中采用300℃的温度，原因之一是考虑到
催化剂的催化活性，原因之二是 。
②从合成塔中分离出甲醇的原理与下列哪个相符 （选填字母）。
a. 过滤 b. 分液 c. 蒸馏
③“绿色自由”构想技术流程中常包括物质和能量的“循环利用”，上述流程中能体现“循环利用”的除碳酸钾溶液外，还包括 。
（4）右图是甲醇燃料电池的结构示意图。已知电池总反 应为：2CH 3OH+3O2=2CO2+4H2O 。通入a 一端的电极
是 （填“正极”或“负极”），负极发生的电极反应是 。
4．(2015·浙江杭州第一次质量检测) 高锰酸钾是常用的氧化剂。工业上以软锰矿(主要成分是MnO 2) 为原料制备高锰酸钾晶体。如图是实验室制备KMnO 4的操作流程：
上述反应②的化学方程式：3K 2MnO 4＋2CO 2===2KMnO4＋MnO 2＋2K 2CO 3。
已知：
(1)反应①的化学方程式为____________________________________________________________。
(2)从滤液中得到KMnO 4晶体的实验操作依次是________(选填字母代号，下同) 。
a ．蒸馏 b ．蒸发 c ．灼烧 d ．抽滤 e．冷却结晶
(3)制备过程中需要用到纯净的CO 2气体。制取纯净CO 2最好选择下列试剂中________。
a ．石灰石 b ．浓盐酸 c ．稀硫酸 d ．纯碱
(4)实验时，若CO 2过量会生成KHCO 3，导致得到的KMnO 4产品的纯度降低。原因是________________________________________________________________________。
(5)由于CO 2的通入量很难控制，因此对上述实验方案进行了改进，即把实验中通CO 2改为加其他的酸。从理论上分析，选用下列酸中________，得到的产品纯度更高。
a ．醋酸 b ．浓盐酸 c ．稀硫酸
5．聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝[Al2(OH)n Cl 6－n ]。
本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：Al 2O 3（25%～34%）、SiO 2（40%～50%）、Fe 2O 3（0.5%～3.0%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构， .
化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下：
2(OH ) n Cl 6－n 根据流程图回答下列问题：
⑴“煅烧”的目的是_________________________________________________________。
－3⑵配制质量分数15％的盐酸需要200 mL 30％的浓盐酸（密度约为1.15 g·cm ）和_______ g蒸馏水，配制用
到的仪器有烧杯、玻璃棒、______________。
⑶“溶解”过程中发生反应的离子方程式为__________________________________________。
⑷加少量铝粉的主要作用是_____________________________________。
⑸“调节溶液pH 在4.2～4.5”的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是_________________；“蒸发浓缩”需保持温度在90～100℃，控制温度的实验方法是_________________。
[答案]
1. (1)CaSO4＋2NH 4HCO 3===CaCO3＋(NH4) 2SO 4＋H 2O ＋CO 2↑
(2)分离NH 4Cl 与K 2SO 4，加快化学反应速率 防止 KNO 3结晶，提高KNO 3的产率
(3)加入过量Ba(NO3) 2溶液至不再产生沉淀，静置，取上层清液，滴加AgNO 3溶液，若有沉淀生成，说明 K 2SO 4中混有KCl
(4)CaSO4、KNO 3、(NH4) 2SO 4
(5)4HNO3＋3KCl(浓)===NOCl↑＋Cl 2↑＋3KNO 3＋2H 2O 2NOCl ＋O 2===Cl2＋2NO 2
＋＋＋2.(1)FeTiO3＋4H ===TiO2＋Fe 2＋2H 2O (2)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
＋＋＋(3)调节溶液pH ，促进TiO 2水解 TiO 2＋2H 2O TiO(OH)2↓＋2H 2.5
＋＋(4)避免Fe 3和TiO 2同时沉淀
3. （1）KHCO 3；（2）CO 2（g ）+3H2（g ）═CH3OH （g ）+H2O （g ）△H=-49.47kJ•mol-1，
（3）①考虑反应快慢；②c ；③高温水蒸气；（4）负极；CH 3OH+H2O-6e -=CO2+6H+
4. (1)3MnO2＋KClO 3＋6KOH=====3K 2MnO 4＋KCl ＋3H 2O (2)bed (3)cd
(4)KHCO3的溶解度比K 2CO 3小很多，滤液蒸发浓缩时KHCO 3会随KMnO 4一起结晶析出 (5)a
5. ⑴改变高岭土的结构，使其能溶于酸；⑵230；量筒；
＋3＋＋3＋ ⑶Al 2O 3＋6H ＝2Al ＋3H 2O Fe2O 3＋6H ＝2Fe ＋3H 2O ；
⑷除去溶液中的铁离子；
⑸pH 计（或精密pH 试纸）；水浴加热
高温
.