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第12章 第59讲 无机化工流程题的解题策略（含答案） 2025年高考化学大一轮复习全新方案 讲义
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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。
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。
一、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____________________________________________________________________________。
二、结晶与分离提纯操作应用
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)
晶体A的化学式为________________________________，晶体A能够析出的原因是______________________________________________________________________________。
三、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。
“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：
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：__________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
四、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：
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MS2，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，MO3转化为MOeq \\al(2－,4)。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____________________________________________
______________________________________________________________________________。
五、信息的提取与加工
13．[2022·湖南，17(3)(4)]以钛渣(主要成分为TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如下：
已知“降温收尘”后，粗TiCl4中含有的几种物质的沸点：
回答下列问题：
(3)“除钒”过程中的化学方程式为________________________________；“除硅、铝”过程中，分离TiCl4中含Si、Al杂质的方法是________。
(4)“除钒”和“除硅、铝”的顺序______(填“能”或“不能”)交换，理由是__________
______________________________________________________________________________。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
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
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 ml·L－1)的pH
3.2
4.7
11.1
13.8
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
温度/℃
30
35
40
45
50
TiO2·xH2O转化率/%
92
95
97
93
88
物质
TiCl4
VOCl3
SiCl4
AlCl3
沸点/℃
136
127
57
180
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。
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。
一、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____________________________________________________________________________。
二、结晶与分离提纯操作应用
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)
晶体A的化学式为________________________________，晶体A能够析出的原因是______________________________________________________________________________。
三、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。
“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：
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：__________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
四、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：
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MS2，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，MO3转化为MOeq \\al(2－,4)。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____________________________________________
______________________________________________________________________________。
五、信息的提取与加工
13．[2022·湖南，17(3)(4)]以钛渣(主要成分为TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如下：
已知“降温收尘”后，粗TiCl4中含有的几种物质的沸点：
回答下列问题：
(3)“除钒”过程中的化学方程式为________________________________；“除硅、铝”过程中，分离TiCl4中含Si、Al杂质的方法是________。
(4)“除钒”和“除硅、铝”的顺序______(填“能”或“不能”)交换，理由是__________
______________________________________________________________________________。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
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
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 ml·L－1)的pH
3.2
4.7
11.1
13.8
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
温度/℃
30
35
40
45
50
TiO2·xH2O转化率/%
92
95
97
93
88
物质
TiCl4
VOCl3
SiCl4
AlCl3
沸点/℃
136
127
57
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