无机化学工艺流程题是近年高考化学热点题型,这类试题将化工生产中的流程用框图形式表示出来,主要考
查物质的制备、检验、分离等基本实验原理在化工生产中的实际应用,侧重考查学生运用化学知识来解决化工生产中实际问题的能力,体现能力立意的命题思想。
一、题型结构与解题策略
1.化工生产流程主线的特点
2.解题步骤与策略
(1)分段剖析,明析细节,贯通整个流程。化学工艺流程可分三个阶段:原料预处理、发生核心化学反应和产品的提纯分离。以核心原料为准,结合箭头的指向,依据主线主产品,分支副产品,回头为循环的工艺流程,分析每一环节中物质流入和流出的意义,控制反应条件的作用,实现对整个流程的全盘分析。
(2)浏览全题,首尾呼应,找出流程主线。运用首(原料)尾(产品)呼应法,分析从原料到产品,需要发生什么核
心反应和除去哪些杂质,明确流程的主要任务:整个流程在控制反应条件下,为纯净而多的获取产品服务。
(3)由易到难,变换角度,逐一破解答案。①先易后难:先回答与工艺流程相关的简单问题,确保易拿的分数先拿到,增强答题信心。②变换角度:从基本理论(氧化还原、化学平衡、盐类水解、电化学等)、反应条件的控制(温度、压强、催化剂、原料配比、pH调节、溶剂选择、除杂、产品分离等)、绿色化学观点(原子经济性、循环操作、环保)、经济角度(提高产量与产率、原料廉价易得、降低能耗、设备简单)、安全生产(防爆、防污染、防中毒等)多角度答题。③对于棘手的问题:尝试从题给信息中寻找问题的答案。
二、无机化学工艺流程的知识点总结
1.原料预处理阶段
(1)研磨、粉碎、喷洒:①目的是增大反应物的接触面,加快反应速率和提高原料转化率、利用率、浸出率。
②增大接触面积的具体措施有:固体用粉碎、研磨的方法,液体用喷洒的方法,气体可用多孔分散器等。
(2)水浸、酸浸、碱浸:是指固体加水、酸、碱溶解得到离子,或向固体中加入适量溶剂,使其中可溶性的物质溶解或通过反应进入溶液。水浸是与水接触反应或溶解;酸浸是溶解金属及金属氧化物,使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去。碱浸是溶解酸性氧化物、铝及其化合物、二氧化硅等。
(3)灼烧、焙烧、煅烧:是指在高温下使固体原料分解、反应或改变结构,使一些物质能溶解,或使一些杂质高温下氧化、分解。如煅烧Cu2S生成SO2和CuO而除去S元素。
2.核心化学反应阶段
(1)涉及的基本化学原理:氧化还原反应、化学反应速率与平衡、水解平衡等原理。
(2)加酸、加碱:溶解物质、调节溶液的pH、增强物质的稳定性。如K2FeO4中加KOH是为了增强稳定性。
(3)加氧化剂或还原剂:目的是氧化(还原)某物质,转化为易于被除去(生成沉淀)的离子。如除去Fe2+,通常加入环保氧化剂H2O2将其氧化成Fe3+,再调节pH使之生成Fe(OH)3沉淀。
(4)控制温度:①加热升温:可能是加速溶解、加快反应速率,对于吸热反应,加热可提高原料的转化率;