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热点精讲

1.培养从试题提供的新信息中，准确地提取实质性内容，并与已有知识块整合，重组为新知识块的能力。

2.培养将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题的能力。

3.培养将分析和解决问题的过程及成果，用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达，并做出解释的能力。

一、工业流程题的结构

二、工业流程题分类突破

题型一　物质制备类化工流程题

1．核心反应——陌生方程式的书写

关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。

(1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律，①判断产物，②根据化合价升降相等配平。

(2)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。

2．原料的预处理

(1)溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸等。

(2)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解。

(3)审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。

3．常用的控制反应条件的方法

(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点：

①能与H^＋反应，使溶液pH增大；

②不引入新杂质。

例如：若要除去Cu^2＋中混有的Fe^3＋，可加入CuO、CuCO₃、Cu(OH)₂、Cu₂(OH)₂CO₃等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。

(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。

(3)趁热过滤。防止某物质降温时会析出。

(4)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。

【典例1】NaClO₂是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：

回答下列问题：

(1)NaClO₂中Cl的化合价为________。

(2)写出“反应”步骤中生成ClO₂的化学方程式______________。

(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg^2＋和Ca^2＋，要加入的试剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产物是________。

(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO₂。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为______，该反应中氧化产物是________。

(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl₂的氧化能力。NaClO₂的有效氯含量为________。(计算结果保留两位小数)

【破解思路】

第一步：读题目，明确目的——制备NaClO₂

第二步：审流程，分块破题——拆分工艺流程

第三步：看设问，结合题中的问题，回到流程图中找【答案】。

【抠分秘笈】

(1)设问一般相对独立，无连带效应，一个问题解决不了不会影响下一个问题的解决。

(2)题中基本上都有与流程无关的问题，可直接作答；对于超纲知识，题目中要么有信息提示，要么与解答题目无关。

【答案】　(1)＋3　(2)2NaClO₃＋H₂SO₄＋SO₂===2NaHSO₄＋2ClO₂

(3)NaOH溶液　Na₂CO₃溶液　ClO－2(或NaClO₂)　(4)2∶1　O₂　(5)1.57

题型二　提纯类化工流程题

1．明确常用的提纯方法

(1)水溶法：除去可溶性杂质。

(2)酸溶法：除去碱性杂质。

(3)碱溶法：除去酸性杂质。

(4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。

(5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。

(6)调节溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe^3＋等。

2．明确常用的分离方法

(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。

(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl₄或苯萃取溴水中的溴。

(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl。

(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO₃、FeCl₃、CuCl₂、CuSO₄·5H₂O、FeSO₄·7H₂O等。

(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇或甘油。

(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。

【典例2】高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级氧化锌(含Fe^2＋、Mn^2＋、Cu^2＋、Ni^2＋、Cd^2＋等)为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如下：

已知K_sp[Fe(OH)₃]＝4.0×10^－38 mol⁴·L^－4。

回答下列问题：

(1)浸出时，为了提高浸出效率可采用的措施有(写两种)： ____________。

(2)氧化时，加入KMnO₄溶液是为了除去浸出液中的Fe^2＋和Mn^2＋(溶液中Mn全部转化为MnO₂)，请配平下列除去Fe^2＋的离子方程式：

(3)加入锌粉的目的是______________________________。

(4)已知H₂SO₄浸出液中，[Fe^2＋]＝5.04 mg·L^－1、[Mn^2＋]＝1.65 mg·L^－1。

①加入KMnO₄溶液反应一段时间后，溶液中[Fe^3＋]＝0.56 mg·L^－1，若溶液pH＝3，则此时Fe^3＋________(填“能”或“不能”)生成沉淀。

②若要除尽1 m³上述浸出液中的Fe^2＋和Mn^2＋，需加入________ g KMnO₄。

【解析】　(1)为了提高浸出效率，可以适当增大硫酸浓度、搅拌、将固体粉碎、提高浸出温度等。

(2)锰元素由＋7价降低到＋4价，而铁元素由＋2价升高到＋3价，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒配平方程式。

(3)加入锌粉的目的是消耗溶液中的H^＋，调节溶液pH，促进溶液中的Cu^2＋、Ni^2＋、Cd^2＋等形成沉淀而除去。

【答案】　(1)将工业级氧化锌粉碎、搅拌，增大硫酸浓度(其他合理【答案】也可)　

(2)1　3　7　H₂O　1　3　5

(3)调节溶液pH，除去溶液中的Cu^2＋、Ni^2＋、Cd^2＋等

(4)①不能　②7.9

热点精练

1．硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg₂B₂O₅·H₂O和Fe₃O₄，还有少量Fe₂O₃、FeO、CaO、Al₂O₃和SiO₂等)为原料制备硼酸(H₃BO₃)的工艺流程如图所示： 

回答下列问题：

(1)写出Mg₂B₂O₅·H₂O与硫酸反应的化学方程式___________________。

为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有_________(写出两条)。

(2)利用________的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是________(写化学式)。

(3)“净化除杂”需先加H₂O₂溶液，作用是____________________________。然后再调节溶液的pH约为5，目的是__________________________________。

(4)“粗硼酸”中的主要杂质是________(填名称)。

(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH₄)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为_。

(6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程： _____________。

【答案】　(1)Mg₂B₂O₅·H₂O＋2H₂SO₄△2MgSO₄＋2H₃BO₃　提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径

(2)Fe₃O₄　SiO₂和CaSO₄

(3)将Fe^2＋氧化为Fe^3＋　使Al^3＋和Fe^3＋形成氢氧化物沉淀而除去

(4)(七水)硫酸镁　(5)

(6)2H₃BO₃△B₂O₃＋3H₂O、B₂O₃＋3Mg △2B＋3MgO

【解析】　(1)Mg₂B₂O₅·H₂O与硫酸反应生成H₃BO₃、MgSO₄，配平即可。为提高浸出速率，可以从温度(升高温度)、浓度、增大接触面积(将矿石粉碎)等角度分析。(2)Fe₃O₄具有磁性，可以利用铁块将其从“浸渣”中吸出。SiO₂不溶于H₂SO_4，CaO与H2SO₄生成CaSO₄微溶于水，所以“浸渣”中还有SiO₂和CaSO₄。此时溶液中除H₃BO₃外还有MgSO₄[由(1)中反应生成]、Fe₂(SO₄)₃、FeSO₄、Al₂(SO₄)₃。(3)“净化除杂”先加H₂O₂的目的是将Fe^2＋氧化为Fe^3＋，然后再通过调节pH促进Fe^3＋、Al^3＋水解生成Fe(OH)₃、Al(OH)₃沉淀而除去。

(4)“粗硼酸”中的主要杂质是没有被除去的MgSO₄。

(5)NaBH₄由Na^＋和BH－4组成。其中的氢显－1价，－1价的H具有较强的还原性。(6)以硼酸和金属镁为原料制备单质硼的过程：H₃BO₃分解生成B₂O_3，B2O₃与金属镁发生置换反应生成单质B。

2．软锰矿的主要成分为MnO₂，还含有Fe₂O₃、MgO、Al₂O₃、CaO、SiO₂等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO₄·H₂O的流程如下：

已知：①部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表

②温度高于27 ℃时，MnSO₄晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。

(1)“浸出”过程中MnO₂转化为Mn^2＋的离子方程式为________。

(2)第1步除杂中加入H₂O₂的目的是_______________________。

(3)第1步除杂中形成滤渣1的主要成分为________(填化学式)，调pH至5～6所加的试剂，可选择________(填以下试剂的序号字母)。

a．CaOb．MgO  c．Al₂O₃d．氨水

(4)第2步除杂，主要是将Ca^2＋、Mg^2＋转化为相应氟化物沉淀除去，写出MnF₂除去Mg^2＋的离子反应方程式： _____________________，该反应的平衡常数数值为________。

(已知：MnF₂的K_sp＝5.3×10^－3 mol³·L^－3；CaF₂的K_sp＝1.5×10^－10 mol³·L^－3；MgF₂的K_sp＝7.4×10^－11 mol³·L^－3)

(5)采用“趁热过滤”操作的原因是______________________。

(6)取少量MnSO₄·H₂O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性，原因是______(用离子方程式表示)。

【答案】　(1)MnO₂＋SO₂===SO2－4＋Mn^2＋

(2)将Fe^2＋氧化为Fe^3＋

(3)Al(OH)₃、Fe(OH)₃　ab

(4)MnF₂＋Mg^2＋Mn^2＋＋MgF₂　7.2×10⁷

(5)减少MnSO₄·H₂O在水中的溶解，得到更多产品

(6)Mn^2＋＋2H₂OMn(OH)₂＋2H^＋

【解析】　(1)“浸出”过程中MnO₂与SO₂发生氧化还原反应，离子方程式为MnO₂＋SO₂===SO2－4＋Mn^2＋。

(2)第1步除杂中加入H₂O₂的目的是将溶液中的Fe^2＋氧化为Fe^3＋，以便于形成Fe(OH)₃沉淀，过滤将沉淀除去。

(3)第1步除杂时调整溶液的pH在5～6，可以使溶液中的Al^3＋、Fe^3＋分别形成Al(OH)₃、Fe(OH)₃沉淀，所以形成滤渣1的主要成分为Al(OH)₃、Fe(OH)₃；在调pH至5～6时，为了不引入新的杂质离子，所加的试剂应该可以与酸发生反应，可选择含有Ca^2＋、Mg^2＋的化合物CaO、MgO，a、b正确。

(4)第2步除杂，主要是将Ca^2＋、Mg^2＋转化为相应的氟化物沉淀除去，MnF₂除去Mg^2＋的离子反应方程式是MnF₂＋Mg^2＋Mn^2＋＋MgF₂；该反应的平衡常数K＝[Mn2＋][Mg2＋]＝[Mn2＋][F－]2[Mg2＋][F－]2＝Ksp(MnF2)Ksp(MgF2)≈7.2×10⁷。

(5)由已知②温度高于27 ℃时，MnSO₄晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低，故采用“趁热过滤”操作可以减少MnSO₄·H₂O在水中的溶解，得到更多产品。

(6)MnSO₄是强酸弱碱盐，Mn^2＋发生水解反应。

3．以硅藻土为载体的五氧化二钒(V₂O₅)是接触法生产硫酸的催化剂。从废矾催化剂中回收V₂O₅既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：

(1)“酸浸”时V₂O₅转化为VO＋2，反应的离子方程式为__________，同时V₂O₄转化成VO^2＋。“废渣1”的主要成分是________。

(2)“氧化”中欲使3 mol的VO^2＋变为VO＋2，则需要氧化剂KClO₃至少为________ mol。

(3)“中和”作用之一是使钒以V₄O4－12形式存在于溶液中。“废渣2”中含有________。

(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为4ROH＋V₄O4－12离子交换洗脱R₄V₄O₁₂＋4OH^－(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性(填“酸”“碱”或“中”)。

(5)“流出液”中阳离子最多的是________。

(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH₄VO₃)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式_____。

【答案】　(1)V₂O₅＋2H^＋===2VO＋2＋H₂O　SiO₂

(2)0.5　(3)Fe(OH)₃、Al(OH)₃　(4)碱　(5)K^＋

(6)2NH₄VO₃高温V₂O₅＋H₂O↑＋2NH₃↑

【解析】　(1)“酸浸”时V₂O₅转化为VO＋2，前后V元素化合价不变，说明没有发生氧化还原反应，则反应的离子方程式为V₂O₅＋2H^＋===2VO＋2＋H₂O。由于SiO₂与H₂SO₄不反应，故“废渣1”的主要成分为SiO₂。(2)VO^2＋变为VO＋2，V的化合价由＋4价升高到＋5价，转移1e^{－，而氧化剂KClO}₃则被还原为KCl，化合价由＋5价降低为－1价，转移6e^－，故欲使3 mol VO^2＋变为VO＋2，需氧化剂KClO₃的物质的量至少为3 mol×1÷6＝0.5 mol。

(3)酸浸并用KClO₃氧化后的溶液中含有的Fe^3＋、Al^3＋，在“中和”时生成Fe(OH)₃、Al(OH)₃沉淀，所以“废渣2”中含有Fe(OH)₃、Al(OH)₃。(4)由题意知逆反应是“洗脱”，在碱性环境中有利于向“洗脱”方向进行，故淋洗液应呈碱性。(5)由于前面加入了KClO₃、KOH，所以“流出液”中阳离子最多的是K^＋。(6)根据原子守恒可知偏钒酸铵“煅烧”生成五氧化二钒、氨气和水蒸气，发生反应的化学方程式为2NH₄VO₃高温V₂O₅＋H₂O↑＋2NH₃↑。

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