高三化学工艺流程题专题全解

化学工艺流程题的突破

一、化学工艺流程题解决的问题主要有以下几个方面：

1．将原料转化为产品的生产原理问题；

2．除杂、分离和提纯产品等问题；

3．提高产量和效率问题；

4．节能减排，“绿色化学”，循环利用等生产问题；

5．生产设备、流程和生产成本等工艺问题。

化工流程题一般就围绕这几个方面设问求解，我们需要运用有关物质的性质和物质间相互作用的基本知识，还要掌握一些分离提纯物质的基本实验技能，关键是还要具有分析生产工艺流程的方法和能力。

这类试题起点高、落点低，试题多以化工生产、能源、材料、环境等生产、生活方面的常见化学事物为背景，要求明确，设问层次清晰，以无机或有机化合物的组成、性质、变化等内容为载体，要求考生运用所学化学知识、原理和技能从化学视角看待、分析或解决生产、生活实际中的简单化学问题。解答所需知识、方法都是化学的核心内容。

因此，答题时，不要力求把生产流程图中的每个细节都弄清楚，只要把握住主要的考查方向，理清每个环节的目的和结果，再根据题中的具体设问，结合题中提取的信息和头脑中原有的知识和技能，进行针对性作答即可，切不可拘泥于流程图中的每个细节，把时间和精力过多用于流程分析，使解题误入歧途。

二、整体的学习程序：具体→抽象→具体

1、抽象出工艺流程模板

2、学习课本上的具体工艺流程

（1）侯氏纯碱工艺

（2）工业合成硫酸（3）工业合成硝酸

3、具体试题中的几个过程的划分

对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙生产工序)试题，首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质原材料与最后一种物质产品，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂分离提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。

给出各种不同核心反应原理的工艺流程的流程图，指导学生分析工业流程的主线和核心步骤。在分析过程中关注以下几个方面：

（1）明确实验的目的

（2）抓住几条线索

三、核心知识点突破

不同的学生在完成工艺流程题时遇到的难点是不同的，通过学生易错题的分析，针对性的做了一下的核心知识点的突破教学。

Ⅰ、盐溶液的分离提纯方法：结晶法

结晶法有蒸发结晶和冷却结晶两种方法，大多数同学通过一轮的复习已经明白纯物质溶液要得到晶体的方法，难点在于混合溶液得到晶体的操作。

（1）纯物质溶液得到晶体：

蒸发结晶（NaCl型：溶解度随温度变化小的物质）

蒸发浓缩（至有晶膜出现为止），冷却结晶（KNO3型：溶解度随温度变化大的物质和含有结晶水的晶体）（2）混合溶液（分离A和B）：

要得到溶解度受温度变化小的溶质：蒸发结晶，趁热过滤

要得到溶解度受温度变化大的物质和含有结晶水的晶体：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤

Ⅱ、预处理的各种方法

工艺流程中的预处理分析进行分类，并形成一定的答题模板。

（1）粉碎或研磨：增大固液（或固气或固固）接触面积，加快反应（溶解）速率，增大原料的转

化率（或浸取率）。

（2）煅烧或灼烧：不易转化的物质转为容易提取的物质；其他矿转化为氧化物；除去有机物；除去热不稳定的杂质

（3）酸浸：溶解、去氧化物（膜）、调节pH促进水解（沉淀）

（4）碱溶：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）

Ⅲ、平衡原理的应用

在工艺流程中经常会涉及化学反应平衡，沉淀溶解平衡，沉淀的转化，离子的水解平衡

练习2．工业上以锂辉石（Li2O·A12O3·4SiO2，含少量Ca、Mg元素）为原料生产碳酸锂。其部分工艺流程

如

下：

（2）已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3。

向滤液1中加入石灰乳的作用是（运用化学平衡原理简述）________________________。

答题模版四句话：①氢氧根与镁离子结合生成Mg(OH)2沉淀，Ca2+与SO42-结合生成CaSO4沉淀（外因的改变），②使Mg2+浓度减小（对该平衡内在某因素的影响）；③使杂卤石的溶解

平衡向右移动（平衡移动方向）④K+变多（与问题衔接）。（①选对平衡体系，是难

溶性杂卤矿的沉淀溶解平衡；②按照四句话的模版回答）（该问被《广东高考年报

2012》视为2012高考题中一大亮点和创新之处，即考查学生对化学平衡本质的理解）很多时候题目中已经将外因的改变和最终结果都已经给出，学生需要找到中间的外因改变带来的内因的变化，注意抓住最主要的矛盾。

Ⅳ、原电池和电解工业中的电极反应方程式书写

电极方程书写的难点：环境中用于平衡电荷的离子的选择；不同环境下产物的存在形式的差异练习3、一种新燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-。试写出该电池放电时的电极反应：

正极：____________________________________；负极：______________________________。

答案：正极：O2+4e-=2O2- 负极：C4H10-26e-+13O2-=4CO2+5H2O

Ⅴ、循环利用的物质：

同学理解物质循环利用的目的：节能减排，“绿色化学”，降低成本等生产问题，提炼出：

一定不会用于循环的物质：目标产物，杂质

可以用于循环的物质：辅助试剂、母液

练习4、某小组以难溶性钾长石（K2O?Al2O3?6SiO2）为原料，提取Al2O3、K2CO3等物质，工艺流程如下：

(4)上述工艺中可以循环利用的主要物质是、和水。

答案：Na2CO3 、CO2

Ⅵ、控制温度的目的

1、加热：加快反应速率或溶解速率；促进平衡向吸热方向移动；

除杂，除去热不稳定的杂质，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物质；

使沸点相对较低的原料气化

2、降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)；

使化学平衡向着题目要求的方向移动（放热方向）；

使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离；降低晶体的溶解度，减少损失

3、控温：（用水浴或油浴控温）

防止某种物质温度过高时会分解或挥发；为了使某物质达到沸点挥发出来；

使催化剂的活性达到最好；防止副反应的发生；

降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。

5、实验室用硫酸厂烧渣（主要成分为Fe2O3及少量FeS、SiO2等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合

物）和绿矾(FeSO4·7H2O)，过程如下：

(5)在⑥中，将溶液Z控制到70～80 ℃的目的是__ _____________________；

答案：升高温度促进Fe3＋的水解(2分)，过高温度不利于聚铁的形成(或者完全水解了) (1分)

Ⅶ、注重文字叙述的规范性

1、洗涤沉淀：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次。

2、从溶液中得到晶体：蒸发浓缩—冷却结晶—过滤—洗涤—干燥。

3、在写某一步骤是为了除杂时，应该注明“是为了除去XX杂质”，只写“除杂”等一类万金油式的

回答是不给分的。

4、检验沉淀是否洗涤干净：取最后一次洗涤液少许于试管中，逐滴滴加XX试剂，振荡，若没有……现象，则沉淀洗涤干净

5、检验是否沉淀完全：表达一：静置，往上层清夜中继续滴加XX试剂

或者表达二：过滤，取滤液少许于试管中，滴加XX试剂

Ⅷ、高频问题：注意答题技巧

1、“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有：

答：适当提高反应温度、增加浸出时间，加入过量硫酸，边加硫酸边搅拌

2、如何提高吸收液和SO2反应速率：

答：适当提高温度、增大吸收液或NaClO3的浓度、增大SO2与吸收液的接触面积或搅拌

3、从溶液中得到晶体：

答：蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-洗涤-干燥

4、过滤用到的三个玻璃仪器：答：普通漏斗、玻璃棒、烧杯

5、过滤后滤液仍然浑浊的可能的操作原因：

答：玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损；漏斗中液面高于滤纸边缘

6、沉淀洗涤操作：

答：往漏斗中（工业上改为往过滤器中）加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2-3次

7、检验沉淀Fe(OH)3是否洗涤干净(含SO42-)：

答：取最后一次洗涤液，加入BaCl2溶液，若有白色沉淀则说明未洗涤干净，若无白色沉淀则说明洗涤干净

8、如何从MgCl2·6H2O中得到无水MgCl2：

答：在干燥的HCl气流中加热，干燥的HCl气流中抑制了MgCl2的水解，且带走MgCl2·6H2O受热产生的水汽

10、CuCl2中混有Fe3+加何种试剂调pH值：

答：CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3。原因：加CuO消耗溶液中的H+的，促进Fe3+的水解，生成Fe(OH)3沉淀析出

11、调pH值使得Cu2+（4.7-6.2）中的Fe3+（2.1~3.2）沉淀，pH值范围是：

答：3.2~4.7。原因：调节溶液的pH值至3.2~4.7，使Fe3+全部以Fe(OH)3沉淀的形式析出而Cu2+不沉淀，且不会引入新杂质

12、产品进一步提纯的操作：答：重结晶

13、趁热过滤的原因及操作：

答：减少过滤时间、保持过滤温度，防止××杂质析出或防止降温过程中××析出而损耗；

操作：已预热的布氏漏斗趁热抽滤

14、水浴加热的好处：答：受热均匀，温度可控，且温度不超过100℃

15、减压蒸发（小心烘干）：

答：常压蒸发温度过高，××易分解；或者减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止××分解

16、Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2应怎样除去：

答：加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用蒸馏水水洗涤

17、蒸发浓缩用到的主要仪器有、、烧杯、酒精灯等

答：蒸发皿、玻璃棒。还有取蒸发皿用坩埚钳

18、不用

．．其它试剂，检查NH4Cl产品是否纯净的方法及操作是：

答：加热法；取少量氯化铵产品于试管底部，加热，若试管底部无残留物，表明氯化铵产品纯净19、检验NH4＋的方法是：

答：取××少许，加入NaOH 溶液后加热，生成的气体能使润湿的红色石蕊试纸变蓝。

20、过滤的沉淀欲称重之前的操作：

答：过滤，洗涤，干燥，（在干燥器中）冷却，称重

21、“趁热过滤”后，有时先往滤液中加入少量水，加热至沸，然后再“冷却结晶”：

答：稀释溶液，防止降温过程中××析出，提高产品的纯度

22、苯甲酸的重结晶中粗苯甲酸全部溶解后，再加入少量蒸馏水的目的：

答：为了减少趁热过滤过程中损失苯甲酸，一般再加入少量蒸馏水

23、加NaCl 固体减低了过碳酸钠的溶解度，原因：

答：Na +浓度显著增加抑止了过碳酸钠的溶解

24、检验Fe(OH)3是否沉淀完全的试验操作是：

答：取少量上层清液或过滤后的滤液，滴加几滴KSCN 溶液，若不出现血红色，则表明Fe(OH)3 沉淀完全。

25、检验滤液中是否含有Fe 3+的方法是：

答：滴入少量KSCN 溶液，若出现血红色，则证明有Fe 3+ （或加NaOH ，根据情况而定）

26、检验溶液中是否含有Fe 2+（当溶液同时存在Fe 3+）的方法是：

答：滴加几滴高锰酸钾溶液，若高锰酸钾溶液紫红色褪去，则证明有Fe 2+

课堂练习：1、工业制备高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。以下是工业上用软锰矿制备

（1）KMnO 4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与下列物质相同的是_ ___（填代号）。 a 、84消毒液（NaClO 溶液） b 、双氧水 c 、二氧化硫 d 、75%酒精

（2）高锰酸钾保存在棕色试剂瓶，下列试剂保存不需要棕色试剂瓶的是____ _（填代号）。

a 、浓硝酸

b 、硝酸银

c 、氯水

d 、烧碱

（3）上述流程中可以循环使用的物质有 、 （写化学式）。

（4）若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1 mol MnO 2可制得 mol KMnO 4。

（5）该生产中需要纯净的CO 2气体。若实验室要制备纯净的CO 2，所需试剂最好选择（选填代号） 。 a 、石灰石 b 、稀HCl c 、稀H 2SO 4 d 、纯碱

（6）操作Ⅰ的名称是 ；操作Ⅱ根据KMnO 4和K 2CO 3两物质在

（填性质）上的差异，采用 （填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO 4粗晶体。

2、实验室以氯化钾和硝酸钠为原料制备硝酸钾的实验流程如下：

滤渣 水

硝酸钾等四种物质的溶解度随温度变化如右图所示。

回答下列问题：

（1）为了加速固体溶解，可采取的措施是： 。

（2）实验室进行蒸发浓缩操作时，将蒸发皿置于铁圈上，

用酒精灯加热。取用蒸发皿应使用 （填仪器的名称）

为了防止液滴飞溅，进行的操作是 。

（3）“趁热过滤”操作中，滤渣的主要成分是（填化学式） 。

（4）“趁热过滤”后，有时先往滤液中加入少量水，加热至沸，然后再“冷却结晶”，目的是 。

（5）制得的KNO 3产品中常含NaCl ，进一步提纯的方法是 。

3．（16分）铝广泛应用于化学工业和日常生活中。工业上由铝土矿（Al 2O 3?3H 2O 的含量约为85%，其余主要为SiO 2、Fe 2O 3等）冶炼金属铝的流程如下。

已知拜耳法生产Al 2O 3?3H 2O 的基本原理为： Al 2O 3?3H 2O+2NaOH （aq ） 2NaAlO 2 （aq ）+4H 2O ，[Al 2O 3?3H 2O 也可表示为2 Al(OH)3]

（1）操作I 的名称为 ，赤泥中除含有铝硅酸盐外，还含有的主要物质有

（2）为了提高铝土矿的溶出速率可采取的有效措施为 （任写三点）

（3）用化学平衡理论解释稀释溶液I 有利于Al 2O 3?3H 2O 结晶的原因____________

（4）为了析出Al 2O 3?3H 2O ，也可向溶液I 中通入过量CO 2气体，写出生成Al 2O 3?3H 2O 的离子方程式：

（5）为了回收赤泥附着液带走的有用成分，工业上将用热水洗涤后的洗液用作溶液I 的稀释剂，请

指出流程图中另一处类似的做法

4．工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe 2O 3、FeO 、SiO 2等)为原料制备高档颜料铁红(Fe 2O 3)，具体生

产流程如下：

溶出

结晶

试回答下列问题：

(1)滤液X中含有的金属阳离子是______________(填离子符号)。

(2)步骤Ⅲ中可选用________调节溶液的pH(填字母)。

A．稀硫酸B．氨水C．氢氧化钠溶液D．高锰酸钾溶液

(3)步骤Ⅳ中，FeCO3沉淀完全后，溶液中含有少量Fe2＋，检验Fe2＋的方法是__

________________________________________________________________________。

(4)步骤Ⅳ的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是

________________________________________________________________________。

(5)在空气中煅烧FeCO3生成产品氧化铁的化学方程式为

________________________________________________________________________。5．（2015全国卷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：

⑴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浓度外，还可采取的措施有__ _______（写出两条）。

⑵利用_______的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是______（化学式）。

⑶“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___ __。

⑷“粗硼酸”中的主要杂质是________（填名称）。

⑸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___

___ _。

⑹单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。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_______ ____。

化学工艺流程题的突破答案

Ⅳ、答案：正极：O 2+4e -=2O 2- 负极： C 4H 10-26e -+13O 2-=4CO 2+5H 2O

Ⅴ、答案：Na 2CO 3 、CO 2

1、答案解析：MnO 2与KOH 混合并在空气中共熔，便可制得墨绿色的锰酸钾熔体：

2MnO 2 + 4KOH + O 2 = 2K 2MnO 4 + 2H 2O 锰酸钾在酸性或中性的环境下，MnO 42-

会发生反应，生成MnO 4-和MnO 2 ：3K 2MnO 4+2CO 2=2KMnO 4+MnO 2↓+2K 2CO 3；过滤除去不溶于水的MnO 2，利用溶解度的不同，采取浓缩结晶的方法使KMnO 4从溶液中析出而分离出来。

答案：（1）ab （2）d （3）MnO 2； KOH （4）2／3 （5）cd

（6）过滤；溶解度，浓缩结晶。

2、答案：解析：（1）搅拌、加热；（2）用玻璃棒不断搅拌滤液 坩埚钳；（3）NaCl ；（4）稀释溶液，防止降温过程中NaCl 析出，提高产品的纯度；（5）重结晶

3、（1）过滤 Fe 2O 3 （共4分，各2分）

（2）将铝土矿粉碎、加热、搅拌、增大NaOH 的浓度（任答三点即得满分）（3分）

（3）稀释降低了NaOH 的浓度，有利于NaAlO 2或NaAl(OH)4的水解，使平衡向结晶方向移动（或

向左移动）（3分）

（4）CO 2（过量）+ AlO 2-+2H 2O = Al （OH ）3↓+HCO 3- 或

2CO 2（过量）+ 2AlO 2-+4H 2O = Al 2O 3?3H 2O ↓+2HCO 3- （3分）

（5）将溶液III 循环使用溶解铝土矿 （3分）

4、解析：(1)硫铁矿烧渣(主要成分为Fe 2O 3、FeO 、SiO 2等)酸浸后过滤，SiO 2为滤渣，滤液中含有的金属阳离子是Fe 2＋、Fe 3＋。(2)步骤Ⅲ要把pH 调高，步骤Ⅳ还要加NH 4HCO 3，故使用氨水。若使用氢氧化钠溶液，产品中容易混入Na ＋，所以选B 。(4)NH 4HCO 3受热易分解，高温会促进Fe 2＋水解。

答案：(1)Fe 2＋、Fe 3＋

(2)B (3)取少量溶液，加入硫氰化钾溶液，不显红色，然后滴加氯水，溶液变为红色

(4)防止NH 4HCO 3分解，减少Fe 2＋

水解 (5)4FeCO 3＋O 2=====高温

2Fe 2O 3＋4CO 2 5、【答案】⑴ Mg 2B 2O 5·H 2O+2H 2SO 4=== 2MgSO 4+2H 3BO 3；减小铁硼矿粉粒径、提高反应温度。

⑵ Fe 3O 4； SiO 2和CaSO 4；

⑶将Fe 2+氧化为Fe 3+；使Al 3+与Fe 3+形成氢氧化物而除去。

⑷（七水）硫酸镁

⑸

⑹2H3BO3 ===B2O3+3HO B2O3+3Mg === 3MgO+2B