| 标题 | 无机化工流程题解法探究 |
| 范文 | 张政 无机化工流程题是近几年高考命题的常考题型，为了更好的解答这一题型，下面将其考点总结如下。 一、无机化工流程常见题型 题型一：从混合物中分离、提纯某一物质 其实质是对混合物的除杂、分离、提纯。解答这一类题时，要求学生一定要认真在题目中找出要得到的主要物质是什么，混有的杂质有哪些，认真分析当加入某一试剂后，能与什么物质发生反应，生成了什么产物，要用什么样的方法才能将杂质除去。 例1高纯氧化铝可用于制高压钠灯的陶瓷管。实验室制取高纯氧化铝的流程如图1： （1）“除杂”操作是加入过氧化氢后，用氨水调节溶液的pH约为8.0，以除去硫酸铵溶液中的少量Fe2+。检验Fe2+是否除尽的实验操作是。 （2）配制硫酸铝溶液时，需用硫酸酸化，酸化的目的是。 （3）上述流程图里，“结晶”这步操作中，母液经 得到铵明矾（含结晶水）。 （4）上述流程图里，“分离”这个步骤应包含的是。 A.蒸馏B.分液C.过滤D.洗涤晶体 解析（1）由于Fe2+的颜色较浅，因此不能根据其颜色直接进行判断，一般利用其还原性来验证。（2）配制Al2（SO4）3溶液时，如不加H2SO4，由于Al3+的水解会使溶液浑浊。 答案：（1）取少量除杂后的滤液，酸化后，滴加酸性KMnO4溶液，若无明显现象，说明Fe2+已除尽；（2）抑制Al3+水解；（3）蒸发浓缩、冷却结晶；（4）CD。 题型二：利用某些物质制备另一物质 （1）明确题目目的是制什么物质，题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。（2）寻找在制备过程中所需的原料，写出主要的化学反应方程式或制备原理，从中了解流程图。从近几年的高考题目中发现，大多数题目都会给出制备物质时所需的原料，但一般会涉及物质的分离、提纯的操作。 例2酸浸法制取硫酸铜的流程示意图如图2： ①步骤（ⅰ）中Cu2（OH）2CO3发生反应的化学方程式为。 ②步骤（ⅱ）所加试剂起调节pH作用的离子是（填离子符号）。 ③在步骤（ⅲ）发生的反应中，1 mol MnO2转移2 mol电子，该反应的离子方程式为。 ④步骤（ⅳ）除去杂质的离子方程式可表示为 3Fe3++NH+4+2SO2-4+6H2ONH4Fe3（SO4）2（OH）6↓+6H+。过滤后母液的pH=2.0，c（Fe3+）=a mol·L-1，c（NH+4）=b mol·L-1，c（SO2-4）=d mol·L-1，该反应的平衡常数K=（用含a、b、d的代数式表示）。 解析②抓住信息“提高pH”，所以加入NH4HCO3的目的是与H+反应，减小H+浓度。NH4HCO3电离出的离子只有HCO-3与H+反应。③溶液中具有还原性的只有Fe2+，再根据1 mol MnO2反应转移2 mol电子，即可写出相应的离子方程式为：MnO2+2Fe2++4H+Mn2++2Fe3++2H2O。④依据K=c6（H+）c3（Fe3+）·c（NH+4）·c2（SO2-4）即可求解。 答案：①Cu2（OH）2CO3+2H2SO42CuSO4+CO2↑+3H2O ②HCO-3 ③MnO2+2Fe2++4H+Mn2++2Fe3++2H2O ④10-12a3bd2 解题提示熟悉工业流程的几个常用的关键词 （1）浸出：向固体混合物中加入合适的溶剂（通常为水、酸或碱溶液）使可溶金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程。 （2）水洗：水洗通常是为了除去水溶性的杂质。有机物洗涤：减少晶体损失。 （3）灼烧（煅烧）：原料的预处理，不易转化的物质转为容易提取的物质。如海带中提取碘等。 （4）酸化：溶解、去氧化物（膜）、调节pH、促进水解（沉淀）。 （5）碱化：去油污、去铝片氧化膜、溶解铝、二氧化硅、调节pH促进水解（沉淀）。 （6）煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离；除去溶解在溶液中的气体，如氧气。 例3以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3·6H2O）的工艺流程如图3： 回答下列问题： （1）在一定条件下，SO2转化为SO3的反应为2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），该反应的平衡常数表达式为K=；过量的SO2与NaOH溶液反应的化学方程式为。 （2）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是 、。 （3）通氯气氧化时，发生主要反应的离子方程式为 ；该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为（写化学式）。 解析硫铁矿焙烧后得到的固体的主要成分是Fe2O3，同时还含有少量没有反应的FeS2；酸溶后溶液中含有大量的Fe3+和少量的Fe2+，为了得到纯净的FeCl3·6H2O，需要将Fe2+氧化。因在酸溶时所加的盐酸是过量的，所以尾气中除了Cl2外，还会有HCl。 答案：（1）c2（SO3）c（O2）·c2（SO2）SO2+NaOH NaHSO3（2）提高铁元素的浸出率抑制Fe3+水解（3）Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+Cl2、HCl 二、无机化工流程题常见解法 1.获取信息法 （1）从题干中获取有用信息，了解生产的产品。 （2）流程每一步骤中的反应或操作都是为获得产品而服务。 （3）从问题中获取信息，帮助解题。 例4亚硫酸盐是一种常见食品添加剂。为检测某食品中亚硫酸盐含量（通常以1 kg样品中含SO2的质量计），某研究小组设计了图4所示两种实验流程： （1）气体A的主要成分是。为防止煮沸时发生暴沸，必须先向烧瓶中加入；通入N2的目的是。 （2）写出甲方案第①步反应的离子方程式： 。 （3）甲方案第②步滴定前，滴定管需用NaOH标准溶液润洗。其操作方法是。 （4）若用盐酸代替稀硫酸处理样品，则按乙方案实验测定的结果（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。 （5）若取样品w g，按乙方案测得消耗 0.01000 mol·L-1 I2溶液V mL，则1 kg样品中含SO2的质量是g（用含w、V的代数式表示）。 解析（1）亚硫酸盐与稀硫酸反应生成SO2气体，因同时通入了N2，所以气体A的主要成分为N2和SO2。为防止煮沸时发生暴沸，必须先向烧瓶中加入碎瓷片；为了减小实验操作误差，通入N2可使生成的SO2全部逸出，保证被吸收液全部吸收。 （2）SO2具有还原性，可被氧化剂H2O2氧化， 即：SO2+H2O22H++SO2-4。 （3）用NaOH标准溶液润洗滴定管的操作为：滴定管用蒸馏水洗涤干净后，加入少量NaOH标准液，将滴定管横放，轻轻转动，均匀润洗滴定管内壁，然后将润洗液从下端尖嘴处放出，重复操作2～3次。 （4）若用盐酸代替硫酸，生成的SO2气体中混有少量HCl，因SO2用碱液吸收后需再用盐酸调节溶液至弱酸性，因此混合气体中含有HCl，对实验结果无影响。 （5）反应为H2O+SO2-3+I2SO2-4+2I-+2H+，n（SO2）=n（SO2-3）=n（I2）=0.01000 mol-1·L-1×V×10-3L=V×10-5 mol，因此1 kg样品中含SO2的质量为： V×10-5mol×64 g·mol-1w g×1000 g=0.64Vwg 答案：（1）N2和SO2 碎瓷片（或沸石） 使产生的SO2全部逸出 （2）SO2+H2O22H++SO2-4 （3）向滴定管注入少量标准液，倾斜（或平放）转动滴定管润洗全部内壁后从尖嘴放出液体，重复操作2～3次 （4）无影响 （5）0.64Vw 2.流程主线法 工业流程的主线一般为原料→核心化学反应→所需产品，必须掌握物质间的反应、产物分离提纯的方法、除杂试剂的选择以及反应条件的控制等。 例5FeSO4·7H2O广泛用于医药和工业领域，图5是FeSO4·7H2O的实验室制备流程图。根据题意完成下列填空： （1）操作①中碳酸钠溶液能除去油污，原因是（用离子方程式表示）。 （2）下列物质分离方法的原理与过滤相同的是。 a.蒸馏 b.分液 c.渗析 d.重结晶 解析（1）碳酸钠溶液能去除油污是因为其CO2-3水解显碱性，生成OH-。 （2）过滤的依据是滤纸对物质的渗透性。 答案：（1）CO2-3+H2OHCO-3+OH- （2）c 3.截段分析法 当前的化工流程题，大都设计成综合利用原材料，生产多种产品的工艺生产线。截段分析法一般以生产的产品为准点，但特殊情况也很多，必须具体情况作具体分析。 例6以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如图6： （1）反应Ⅰ前需在FeSO4溶液中加入（填字母），以除去溶液中的Fe3+。 A.锌粉B.铁屑C.KI溶液D.H2 （2）反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是。 （3）工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是。 解析（1）为了除去FeSO4溶液中的Fe3+，无疑应加入铁。（2）将FeSO4溶液与NH4HCO3溶液混合，由框图可知：反应Ⅰ是复杂的，但过滤后得到FeCO3固体，这就不难看出，主要是HCO-3电离出CO2-3与Fe2+结合生成FeCO3；但是HCO-3和Fe2+都能水解，且温度越高，水解程度越大，这就势必影响FeCO3的生成，故为了防止NH4HCO3分解（或减少Fe2+的水解），应将温度降低。（3）从反应Ⅱ可知：反应后溶液中主要成分是（NH4）2SO4，（NH4）2SO4中加入KCl和一定量的醇类溶剂，本身没有发生化学反应，但却得到K2SO4固体，不难联想到：醇类溶剂的加入，使整体溶剂极性减弱，必然导致某些离子化合物的溶解度下降，从结果来看，加入醇类溶剂后，能降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4析出。 答案：（1）B （2）防止NH4HCO3分解（或减少Fe2+的水解） （3）降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4析出 （收稿日期：2014-11-14） |
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