微专题4 无机化工流程的解题策略--2025-2026学年新高二暑假化学衔接讲义人教版2019选择性必修1

新高二暑假化学衔接 微专题4 无机化工流程题的解题策略 基础知识 1．常考无机化工流程的呈现形式 2．读图要领 (1)箭头：进入的是投料(反应物)，出去的是含产品中元素的物质(流程方向)、副产物或杂质(支线方向)。 (2)三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。 3．流程图中主要环节的分析 (1)原料的预处理 ①溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸等。 水浸 与水接触发生反应或溶解 浸出 固体加水(酸)溶解得到离子 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 浸出率 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少 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。 (2)核心反应——陌生方程式的书写 ①氧化还原反应：熟练应用氧化还原反应规律判断产物，并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。 (3)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，如从溶液中提取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，如分离乙醇和甘油。 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NH3。 【题型1 调控化学反应速率提高效率】 1．向铬铁矿(FeCr2O4)中通入O2进行焙烧，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是___________。 2．将催化剂负载在玻璃棉上而不直接平铺在玻璃管中，目的是_____________________。 3．[2020·北京，18(1)①]酸、过量铁屑对软锰矿(MnO2)进行溶出前需研磨。目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 4．向金属Bi中加入稀HNO3酸浸，过程中分次加入稀HNO3可降低反应剧烈程度，其原理是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【题型2 结晶与分离提纯操作的应用】 5．[2021·河北，14(4)②]向含NH4Cl的滤液中加入NaCl粉末，存在NaCl(s)＋NH4Cl(aq)―→NaCl(aq)＋NH4Cl(s)过程。为使NH4Cl沉淀充分析出并分离，根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线，需采用的操作__________、__________、洗涤、干燥。 6．[2019·全国卷Ⅰ，27(4)]由硫酸铁与硫酸铵的混合溶液，通过________________操作，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。 7．[2019·全国卷Ⅲ，27(5)改编]过滤得到乙酰水杨酸结晶粗品，该固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体，采用的“纯化”方法为_______________________________________。 8．[2021·湖南，15(1)]以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠，并测定产品中少量碳酸氢钠的含量，过程如下： 已知：(i)当温度超过35 ℃时，NH4HCO3开始分解。 (ii)相关盐在不同温度下的溶解度表(g/100 g H2O) 温度/℃ 0 10 20 30 40 50 60 NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 NH4HCO3 11.9 15.8 21.0 27.0 NaHCO3 6.9 8.2 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.2 晶体A的化学式为______________，晶体A能够析出的原因是________________ ________________________________________________________________________。 【题型3 沉淀金属离子和除杂条件分析】 9．[2021·全国乙卷，26(2)]磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。 该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表。 金属离子 Fe3＋ Al3＋ Mg2＋ Ca2＋ 开始沉淀的pH 2.2 3.5 9.5 12.4 沉淀完全(c＝1.0×10－5 mol·L－1)的pH 3.2 4.7 11.1 13.8 “水浸”后“滤液”的pH约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6，依次析出的金属离子是__________________________。 10．[2020·北京，18(2)]由硫酸浸出的Mn2＋溶出液(含Mn2＋、Fe2＋、Al3＋、Fe3＋、H＋等)经纯化得Mn2＋纯化液。已知：MnO2的氧化性与溶液pH有关。金属离子沉淀的pH如下表： Fe3＋ Al3＋ Mn2＋ Fe2＋ 开始沉淀时 1.5 3.4 5.8 6.3 完全沉淀时 2.8 4.7 7.8 8.3 纯化时先加入MnO2，后加入NH3·H2O，调溶液pH≈5，说明试剂加入顺序及调节pH的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【题型4 温度控制分析】 11．TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示： 温度/℃ 30 35 40 45 50 TiO2·xH2O转化率/% 92 95 97 93 88 分析40 ℃时，TiO2·xH2O转化率最高的原因：_______________________________ ________________________________________________________________________。 12．[2021·福建，11(1)(2)(5)]四钼酸铵是钼深加工的重要中间产品，具有广泛的用途。一种以钼精矿(主要含MoS2，还有Cu、Fe的化合物及SiO2等)为原料制备四钼酸铵的工艺流程如图所示。 回答下列问题： (1)“焙烧”产生的气体用________吸收后可制取氮肥。 (2)“浸出”时，MoO3转化为MoO。提高单位时间内钼浸出率的措施有_________________________________________________________(任写两种)。 温度对90 min内钼浸出率的影响如图所示。当浸出温度超过80 ℃后，钼的浸出率反而降低，主要原因是温度升高使水大量蒸发，导致____________________________________。 (5)“沉淀”时，加入NH4NO3的目的是____________________。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$新高二暑假化学衔接 微专题4 无机化工流程题的解题策略 ( 基础知识 ) 1．常考无机化工流程的呈现形式 2．读图要领 (1)箭头：进入的是投料(反应物)，出去的是含产品中元素的物质(流程方向)、副产物或杂质(支线方向)。 (2)三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。 3．流程图中主要环节的分析 (1)原料的预处理 ①溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸等。 水浸 与水接触发生反应或溶解 浸出 固体加水(酸)溶解得到离子 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 浸出率 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少 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。 (2)核心反应——陌生方程式的书写 ①氧化还原反应：熟练应用氧化还原反应规律判断产物，并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。 (3)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，如从溶液中提取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，如分离乙醇和甘油。 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NH3。 【题型1 调控化学反应速率提高效率】 1．向铬铁矿(FeCr2O4)中通入O2进行焙烧，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是___________。 答案　增大反应物接触面积，提高化学反应速率 2．将催化剂负载在玻璃棉上而不直接平铺在玻璃管中，目的是_____________________。 答案　增大接触面积，提高催化效果，加快反应速率 3．[2020·北京，18(1)①]酸、过量铁屑对软锰矿(MnO2)进行溶出前需研磨。目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　增大反应物接触面积，加快溶出速率 4．向金属Bi中加入稀HNO3酸浸，过程中分次加入稀HNO3可降低反应剧烈程度，其原理是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　减少稀HNO3的用量，降低反应剧烈程度，使HNO3充分反应防止挥发 解析　强调分次加入对反应的影响：①控制用量，防止过量发生副反应；②降低反应剧烈程度；③防止放热反应温度过高，造成副反应的发生，以及物质的挥发、分解。 【题型2 结晶与分离提纯操作的应用】 5．[2021·河北，14(4)②]向含NH4Cl的滤液中加入NaCl粉末，存在NaCl(s)＋NH4Cl(aq)―→NaCl(aq)＋NH4Cl(s)过程。为使NH4Cl沉淀充分析出并分离，根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线，需采用的操作__________、__________、洗涤、干燥。 答案　冷却结晶　过滤 解析　由曲线NH4Cl的溶解度随升温而增大，NaCl的溶解度随升温变化不明显，使NH4Cl沉淀充分析出，采用冷却结晶析出NH4Cl→过滤→洗涤→干燥。 6．[2019·全国卷Ⅰ，27(4)]由硫酸铁与硫酸铵的混合溶液，通过________________操作，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。 答案　加热浓缩、冷却结晶、过滤洗涤 7．[2019·全国卷Ⅲ，27(5)改编]过滤得到乙酰水杨酸结晶粗品，该固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体，采用的“纯化”方法为_______________________________________。 答案　重结晶 8．[2021·湖南，15(1)]以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠，并测定产品中少量碳酸氢钠的含量，过程如下： 已知：(i)当温度超过35 ℃时，NH4HCO3开始分解。 (ii)相关盐在不同温度下的溶解度表(g/100 g H2O) 温度/℃ 0 10 20 30 40 50 60 NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 NH4HCO3 11.9 15.8 21.0 27.0 NaHCO3 6.9 8.2 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.2 晶体A的化学式为______________，晶体A能够析出的原因是________________ ________________________________________________________________________。 答案　NaHCO3　在30～35 ℃时NaHCO3的溶解度最小(答案合理即可) 【题型3 沉淀金属离子和除杂条件分析】 9．[2021·全国乙卷，26(2)]磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。 该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表。 金属离子 Fe3＋ Al3＋ Mg2＋ Ca2＋ 开始沉淀的pH 2.2 3.5 9.5 12.4 沉淀完全(c＝1.0×10－5 mol·L－1)的pH 3.2 4.7 11.1 13.8 “水浸”后“滤液”的pH约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6，依次析出的金属离子是__________________________。 答案　Fe3＋、Al3＋、Mg2＋ 10．[2020·北京，18(2)]由硫酸浸出的Mn2＋溶出液(含Mn2＋、Fe2＋、Al3＋、Fe3＋、H＋等)经纯化得Mn2＋纯化液。已知：MnO2的氧化性与溶液pH有关。金属离子沉淀的pH如下表： Fe3＋ Al3＋ Mn2＋ Fe2＋ 开始沉淀时 1.5 3.4 5.8 6.3 完全沉淀时 2.8 4.7 7.8 8.3 纯化时先加入MnO2，后加入NH3·H2O，调溶液pH≈5，说明试剂加入顺序及调节pH的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　先加MnO2，可利用溶液的酸性将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，再加NH3·H2O调溶液pH≈5，将Fe3＋和Al3＋沉淀除去 【题型4 温度控制分析】 11．TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示： 温度/℃ 30 35 40 45 50 TiO2·xH2O转化率/% 92 95 97 93 88 分析40 ℃时，TiO2·xH2O转化率最高的原因：_______________________________ ________________________________________________________________________。 答案　低于40 ℃ TiO2·xH2O转化反应速率随温度的升高而增加；超过40 ℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化率下降 12．[2021·福建，11(1)(2)(5)]四钼酸铵是钼深加工的重要中间产品，具有广泛的用途。一种以钼精矿(主要含MoS2，还有Cu、Fe的化合物及SiO2等)为原料制备四钼酸铵的工艺流程如图所示。 回答下列问题： (1)“焙烧”产生的气体用________吸收后可制取氮肥。 (2)“浸出”时，MoO3转化为MoO。提高单位时间内钼浸出率的措施有_________________________________________________________(任写两种)。 温度对90 min内钼浸出率的影响如图所示。当浸出温度超过80 ℃后，钼的浸出率反而降低，主要原因是温度升高使水大量蒸发，导致____________________________________。 (5)“沉淀”时，加入NH4NO3的目的是____________________。 答案　(1)氨水　(2)适当升温、搅拌、增加Na2CO3用量、增大Na2CO3浓度等　Na2MoO4晶体析出，混入浸渣　(5)提供NH，使MoO充分转化为沉淀析出 解析　(1)“焙烧”产生的气体为SO2，用氨水吸收后可制取氮肥。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$