2020年高三化学二轮复习 无机综合——化工流程综合题的研究
高考调研总结：高考化工流程题的命题规律及设问方向
一、高考化工流程题常以“以自然资源为原料制备无机物”或“从工业废料中提取无机物”为载体考查： 1、无机化学基础知识(物质的类别、名称、元素的化合价、化学式和电子式的规范书写)； 2、基本技能(陌生化学方程式、离子方程式、电极反应式的书写；分离提纯规范操作等)； 3、识图能力(物质的转化与跟踪)；
4、物质制备及提纯条件的控制(提高反应速率、产率或转化率、产品纯度的措施)； 5、基本计算(产品化学式、含量及纯度、氧化还原反应中电子转移数目的计算等)。 二、工艺流程题常见答题方向
工艺操作(结果) 研磨(粉碎) 方法措施 煅烧(焙烧) 水浸 酸浸(碱浸) 调节溶液pH 控制温度 控制条件 增大某反应物增大另一反应物的转化率(产率) 用量 某种试剂的选是否带入杂质、是否影响产品的纯度 择 不相溶液体 分离相溶性液体 提纯 难溶性固体 过滤 蒸馏 分液 目的评价(或操作名称) 增大接触面积，加快反应(溶解)速率 矿物分解、燃烧，转化为易溶于酸、碱的物质 利用水溶性把物质进行分离 利用物质与酸(碱)反应除掉杂质或把目标物质转化为可溶性离子 某些金属离子的沉淀，控制物质的溶解 加快反应速率，促进平衡移动；物质的溶解、析出、挥发等 易溶性固体 趁热过滤 冰水洗涤 乙醇、有机溶蒸发结晶、浓缩冷却结晶 防止温度降低，某物质析出 减少晶体的溶解损失 减少晶体的水溶性损失 剂洗涤 高考真题
1．(2020·山东等级模拟考，19)普通立德粉(BaSO4·ZnS)广泛用于工业生产中，可利用ZnSO4和BaS共沉淀法制备。以粗氧化锌(含Zn、CuO、FeO等杂质)和BaSO4为原料制备立德粉的流程如下：
(1)生产ZnSO4的过程中，反应器Ⅰ要保持强制通风，原因是______________________。 (2)加入锌粉的主要目的是___________________________________(用离子方程式表示)。
(3)已知KMnO4在酸性溶液中被还原为Mn2，在弱酸性、弱碱性溶液中被还原为MnO2，在碱性溶液中被还原为MnO24。据流程判断，加入KMnO4时溶液的pH应调至________； a．2.2～2.4 b．5.2～5.4 c．12.2～12.4 滤渣Ⅲ的成分为________。
(4)制备BaS时，按物质的量之比计算，BaSO4和碳粉的投料比要大于1∶2，目的是______________________________________；生产过程中会有少量氧气进入反应器Ⅳ，反应器Ⅳ中产生的尾气需用碱液吸收，原因是______________________________________。
(5)普通立德粉(BaSO4·ZnS)中ZnS含量为29.4%，高品质银印级立德粉中ZnS含量为62.5%。在ZnSO4、BaS、Na2SO4、Na2S中选取三种试剂制备银印级立德粉，所选试剂为_____，反应的化学方程式为________(已知BaSO4相对分子质量为233，ZnS相对分子质量为97)。
－
＋
答案 (1)防止产生H2的浓度过大而发生爆炸 (2)Zn＋Cu2===Zn2＋Cu，Zn＋2H===Zn2＋H2↑ (3)b Fe(OH)3、MnO2
(4)防止C粉过量，进而形成CO O2可能将BaS氧化为SO2，污染环境 (5)ZnSO4、BaS、Na2S 4ZnSO4＋BaS＋3Na2S===BaSO4·4ZnS＋3Na2SO4
2＋2－解析 (3)反应的目的是除掉Fe2＋，但该过程不能引入新的杂质，故MnO－4不能转化为Mn或MnO4，
＋
＋
＋
＋
需将溶液调节至弱酸性。(5)设ZnS为xmol，BaSO4为ymol，
＝62.5%，解得x∶y＝4∶1。
97x＋233y
97x
2．(2019·全国卷Ⅰ，26)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)在95℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为________。
(2)“滤渣1”的主要成分有________。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3离子，可选用的化学试剂是________。
(3)根据H3BO3的解离反应：H3BO3＋H2O
H＋B(OH)4，Ka＝5.81×10
＋
－
－10
＋
，可判断H3BO3是________
酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节到3.5，目的是___________________。
(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为__________________________，母液经加热后可返回_____工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_____。 答案 (1)NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3 (2)SiO2、Fe2O3、Al2O3 KSCN溶液
(3)一元弱 将硼元素转化为H3BO3，促进析出 (4)2Mg2
＋
＋3CO
2－
3
＋2H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋2HCO
－
3
(或2Mg2
＋
＋2CO
2－
3
＋
H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋CO2↑) 溶浸 高温焙烧 解析 (1)硫酸铵溶液中存在平衡：NH＋4＋H2O
NH3·H2O＋H＋，硼酸镁能与水解出的H＋反应，促进
NH3＋H2O，一水合氨浓度增
平衡向右移动，生成的一水合氨浓度增大，因溶液中存在平衡NH3·H2O
大，促进NH3·H2O分解产生NH3。用NH4HCO3溶液吸收氨气，发生的反应为NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3。(2)二氧化硅、氧化铁、氧化铝不溶于硫酸铵溶液，滤渣1的主要成分是二氧化硅、氧化铁、氧化铝。检验Fe3＋的试剂可选用KSCN溶液。(3)由题给硼酸的解离反应方程式知，硼酸是一元弱酸。“过滤2”之前，调节pH≈3.5的目的是将硼元素转化为硼酸，促进硼酸析出。(4)“沉镁”中，碳酸铵溶液与硫酸镁溶液发生相互促进的水解反应生成碱式碳酸镁：2MgSO4＋2(NH4)2CO3＋H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋2(NH4)2SO4＋CO2↑，或者反应生成碱式碳酸镁和碳酸氢盐。母液含硫酸铵，可以将母液返回“溶浸”工序循环使用，体现绿色化学理念和环境保护思想。碱式碳酸镁转化成轻质氧化镁，联系碳酸镁、氢氧化镁受热都能分解生成氧化镁，也可以联系碱式碳酸铜分解生成氧化铜、水和二氧高温化碳，可知采用的方法是高温焙烧法，Mg(OH)2·MgCO3=====2MgO＋H2O＋CO2↑。
3．(2019·全国卷Ⅱ，26)立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白)，是一种常用白色颜料。回答下列问题： (1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时，钡的焰色为________(填标号)。 A．黄色B．红色C．紫色D．绿色
(2)以重晶石(BaSO4)为原料，可按如下工艺生产立德粉：
①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为__________。回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为________________________________________________。
②在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差，其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的____________________(填化学式)。
③沉淀器中反应的离子方程式为______________________________________________。
(3)成品中S2的含量可以用“碘量法”测得。称取mg样品，置于碘量瓶中，移取25.00mL0.1000mol·L
－
－1
的I2-KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应5min，有单质硫析出。以淀粉为指示剂，过量
2的I2用0.1000mol·L1Na2S2O3溶液滴定，反应式为I2＋2S2O23===2I＋S4O6。测定时消耗Na2S2O3溶液
－
－
－
－
体积VmL。终点颜色变化为________________，样品中S2的含量为__________________(写出表达式)。 答案 (1)D (2)①BaSO4＋4C===BaS＋4CO↑ CO＋H2O===CO2＋H2 ②BaCO3 ③S2＋Ba2＋Zn21
?25.00－V?×0.1000×32
2－
＋SO2===ZnS·BaSO↓ (3)浅蓝色至无色 ×100% 44
m×1000
解析 (1)灼烧立德粉样品时钡的焰色为绿色。(2)①由流程图中经浸出槽后得到净化的BaS溶液以及回转炉尾气中含有有毒气体可知，在回转炉中BaSO4与过量的焦炭粉反应生成可溶性的BaS和CO；生产上可通过水蒸气变换反应除去回转炉中的有毒气体CO，即CO与H2O反应生成CO2和H2。②所得“还原料”的主要成分是BaS，BaS在潮湿空气中长期放置能与空气中的H2O反应生成具有臭鸡蛋气味的H2S气体，“还原料”的水溶性变差，表明其表面生成了难溶性的BaCO3。③结合立德粉的成分可写出沉淀器中S2
－、Ba2＋、Zn2＋、SO24－反应生成
－
＋
＋
－
ZnS·BaSO4的离子方程式。(3)达到滴定终点时I2完全反应，可观察到溶
液颜色由浅蓝色变成无色，且半分钟内颜色不再发生变化；根据滴定过量的I2消耗Na2S2O3溶液的体积和1322关系式I2～2S2O23－，可得n(I2)过量＝×0.1000V×10－mol，再根据关系式S－～I2可知，n(S－)＝2V1
0.1000×25.00×10－3mol－×0.1000V×10－3mol＝(25.00－)×0.1000×10－3mol，则样品中S2－的含量为
22V
?25.00－?×0.1000×32
2
×100%。
m×1000
4．(2018·全国卷Ⅰ，27)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题： (1)生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式：__________________________________________________________________________。 (2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：
2020年高三化学二轮复习无机综合——化工流程综合题的研究
