无机化工流程图题的解答
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无机化工流程图题的解答
季本峰2010.4.20
化学工艺流程题，顾名思议，就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括副产品）；题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；题尾主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设制成系列问题，构成一道完整的化学试题。因此分三部分分析：
一、 读题头，得目的，划有用信息
由于题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括副产品），以及提供一些课本上未出现过但题中必需要用到的信息。因此要求先养成良好的做题习惯，阅读题干时要随手画出目的及相关信息。通过阅读流程图的题头，学生首先明确目的，至于题目提供的溶解度等不知何用信息，要求用笔画出来，以便在后面阅读流程图题干时随时提醒自己与之联系。
二、 读题干析过程；看措施推用意
题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来。我们把它分为三个层次：读得懂的；读得不太懂但根据上下文可以勉强懂的；完全读不懂的。
对于读得懂的，往往是常见的化学反应、化学实验操作等基础知识，是要求学生必须掌握的。出题者常在这些环节设问，让大部分学生都能得到这些分。因此要克服恐惧心理意识到，无论流程图如何复杂都要会有简单的得分题。例如一些灼烧、水浸及过滤的目的。
对于读得不太懂但根据上下文可以勉强懂的部分则是需要学生运用已有的基础知识，根据学习过的化学反应原理，联系实验工业生产及题目信息等进行知识的整合方可得到结论的。这是出题者用以区分学生程度，是只有部分学生可以得分的题。对于这类部分要求学生要尽量去回顾课本知识，联系题目找到新旧知识的切合点，从而推导出结论。例如：有些离子方程式就需要学生运用氧化还原的知识去推导出来。
而对于完全读不懂的部分，很多时候则是为了使整个工艺流程完整而出现的一些工业术语等，阅读时可以先看看问题设置若没有涉及则完全可以不理，直接跳过。如： “反萃取”等词。
在有了以上的认识之后，为了能站在更高的层次去理解化工流程这类看似很复杂的题，去体会出题者设问的角度、意图等，要求假设你就是高考命题者，结合提供的工业流程图进行命题（思考以下几个问题：这是什么过程？涉及什么操作？什么原理？如何设问？为什么要这样命？想达到什么目的？）这个环节操作关键是让你去体会出题者设问的角度、意图。可以大家设置出问题一起交流、讨论。在此过程中既复习了相关的知识又体会了无机化工流程图这类题不过是“披着狼皮的羊”—---无论流程如何陌生复杂，最终命题者设置的问题仍然是课本、考纲所要求掌握的知识点而已。
三、 规范作答
在对工艺流程的目的及过程清晰之后，并不表示你就可以轻松的得分了，规范答题也是非常关键的一步。历年高考评卷分析都发现学生的简述能力比较差，特别是化学用语的表述存在很大的误差。因此在此环节中要训练自己掌握不同题型的答题模式，多思考总结如何作答更完美。这当然不是一朝一夕可以做好的，是需要平时不断的累积。
1．碘酸钾是一种白色结晶粉末，无臭无味，酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，与氢碘酸、二氧化硫等还原性物质作用，被还原为单质碘，在碱性介质中，碘酸钾能被氯气、次氯酸盐等氧化为高碘酸钾。碘酸钾在常温下稳定，加热至560℃开始分解。工业生产碘酸钾的流程如下，试回答下列问题：
⑴配平反应器中发生的反应方程式：
I2 + KClO3 + H2O ＝ KH(IO3)2 + KCl + Cl2↑
⑵步骤②中，用硝酸而不用HI，其原因可能是
⑶步骤③要保持溶液微沸1小时，以完全排出氯气，排出氯气的原因为
⑷合成实验中涉及两次过滤，在实验室进行过滤实验时，用到的玻璃仪器有
⑸用氢氧化钾调节溶液的PH值，发生的反应方程式为：
⑹参照碘酸钾溶解度曲线，步骤9得到碘酸钾晶体，你建议的方法是
温度 0 10 20 40 60 80
KIO3g/100g水 4.60 6.27 8.08 12.6 18.3 24.8
2.往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其应用范围。例如，在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg(OH)2，树脂可燃性大大降低。该Mg(OH)2的生产工艺如下：
⑴精制卤水中的MgCl2与适量石灰乳反应合成碱式氯化镁［Mg(OH)2-xClx·mH2O］，
反应的化学方程式为 。
⑵合成反应后，继续在393K～523K下水热处理8h，发生反应：
［Mg(OH)2-xClx·mH2O］==(1-)Mg(OH)2+MgCl2+mH2O
水热处理后，过滤、水洗。水洗的目的是 。
⑶阻燃型Mg(OH)2具有晶粒大，易分散、与高分子材料相容性好等特点。上述工艺流程中与此有关的步骤是 。
⑷已知热化学方程式：
Mg(OH)2(s)==MgO(s)+H2O(g)； △H1=+81.5kJ·mol-1
Al(OH)3(s)=Al2O3(s)+H2O(g)； △H2=+87.7kJ·mol-1
①Mg(OH)2和Al(OH)3起阻燃作用的主要原因是 。
②等质量Mg(OH)2和Al(OH)3相比，阻燃效果较好的是 ， 原因是 。
⑸常用阻燃剂主要有三类：A.卤系，如四溴乙烷；B.磷系，如磷酸三苯酯；C.无机类Mg(OH)2和Al(OH)3。从环保的角度考虑，应用时较理想的阻燃剂是 ，理由是 。
3．(10分)锂被誉为“高能金属”。工业上用硫酸与β-锂辉矿(LiAlSi2O6和少量钙镁杂质)在250～300℃反应，生成Li2SO4以及硅铝化合物、MgSO4等，其工业生产流程如下：
(1)用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成：___________________。
(2)沉淀X的主要成分是(写化学式)________________________。
(3)流程中两次使用了Na2CO3溶液，试说明前后浓度不同的原因:
____________________________________________________________________。
(4)锂和氢气在加热时能反应生成白色固体氢化锂，氢化锂遇到水就立即溶解并释放出大量的气体。试写出氢化锂遇水反应的化学方程式：_______________________________________。
(5)将盐酸与Li2C03完全反应后的溶液，加热蒸干得到固体，再将其熔融电解生产锂。电解时产生的氯气中会混有少量氧气，原因是____________________________________________。
4．在已知提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中，采用下面的工艺流程生产单质碘：
试回答：
（1）乙、丁中溶质的分子式：乙 ，丁 。
（2）第④步操作中用稀H2SO4浸洗的目的是 （填写字母编号）
a．除去未反应的NO3－ b．除去未反应的I－ c．除去未反应的Fe d．除去碱性物质
（3）第⑦步操作可供提纯的两种方法是 和 （不要求写具体步骤）。 （4）实验室检验I2的方法是 。
（5）甲物质见光易变黑，其原因是（用化学方程式表示） 。
（6）（1）溶解银的硝酸应该用 硝酸（填浓或稀）。原因是
5．氟硅酸(H2SiF6)是湿法磷肥厂的副产品，可用于制氟化铝、氟硅酸钠或氟化钠。氟化钠是一种重要的氟盐，在水中溶解度为4g（20℃），主要用作农业杀菌剂、杀虫剂、木材防腐剂。下图所示以氟硅酸为原料制取氟化钠的流程图：
（1）已知流程中的反应⑴为：在溶液中两种物质反应生成了一种铵盐和三种氧化物，写出反应⑴发生的反应方程式：___________ _写出反应⑵的化学方程式：___________________________
（2））图中A、B是2种产品，分别是_________、 _________(写化学式)，另一种产品白炭黑的化学成分是 (写化学式)。
（3）流程中C、D步骤的操作名称分别是C 、D 。
（4）流程中NH4HCO3的用量必须过量，为什么？ _________________
对另一反应物NaCl的用量有什么要求？
（5）NaF也可以用萤石(CaF2)和纯碱熔融制备①写出反应方程式；
②如何分离得到产品；
③比较两种制备的NaF产品的市场竞争力。
《无机化工题》
1． （1）6，11，3 ＝ 6，5，3
（2）HI具有还原性能将已生成的碘酸氢钾还原
（3）反应生成的氯气跟KOH反应生成KClO，KClO能将KIO3氧化成KIO4从而不能得到碘酸钾
（4）漏斗，烧杯，玻璃棒
（5）KH(IO3)2＋KOH＝2KIO3＋H2O
(6)蒸发结晶
2．⑴2MgCl2+(2-X)Ca(OH) 2+2mH2O==2[Mg(OH)2-XClx ·mH2O]+(2-X)CaCl2
⑵除去附着在Mg(OH)2表面的可溶性物质MgCl2 、CaCl2 等。
⑶表面处理。
⑷①Mg(OH)2和Al(OH)3受热分解时吸收大量的热，使环境温度下降；同时生成的耐高温、稳定性好的MgO、Al2O3覆盖在可燃物表面，阻燃效果更佳。
②Mg(OH)2 Mg(OH)2的吸热效率为：81.5kJ·mol-1/58g·mol-1=1.41 kJ·g-1
Al(OH)3的吸热效率为：87.7kJ·mol-1/78g·mol-1=1.12 kJ·g-1 等质量的Mg(OH)2比Al(OH)3吸热多。
⑸C 四溴乙烷、磷酸三苯酯沸点低，高温时有烟生成，且高温时受热分解产生有毒、有害的污染物。无机类阻燃剂Mg(OH)2和Al(OH)3无烟、无毒、腐蚀性小。
3 1）Li2O·Al2O3·4SiO2（2分） （2）CaCO3、Mg(OH)2（2分）
（3）前者是除去Ca2+ ，浓度过大会使部分Li+沉淀；后者是沉淀Li+，浓度大有利于Li2CO3沉淀的生成（其他合理答案均可）（2分）
（4）LiH + H2O = LiOH + H2↑（2分）
（5）加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量水解生成LiOH，受热分解产成Li2O，电解时产生O2（其他合理答案均可）（2分）
4．（1）FeI2 FeCl3（2分，每个1分）；（2）c（2分）
（3）升华、凝华，萃取、分液、减压蒸馏（2分，每个1分）
（4）将I2加在淀粉溶液中，溶液显蓝色（2分）
（5）2AgI===== 2Ag +I2 （2分）
（6）稀（2分），减少过程中产生NOx的量；节生硝酸物质的量（2分，每个1分）
5．（1）H2SiF6＋6NH4HCO3＝6NH4F＋SiO2↓＋6CO2↑＋4H2O（2分）
NH4F＋NaCl＝NaF↓＋NH4Cl（1分）
（2）A：NaF B：NH4Cl SiO2（各1分）
（3）过滤洗涤、蒸发浓缩（各1分，不写洗涤不给分）
（4）必须保证H2SiF6能全部反应，以免有杂质混入NaF中影响NaF质量（1分）
NaCl要求和滤液中的NH4F物质的量比为1︰1（1分）
（5）①CaF2＋Na2CO3＝2NaF＋CaCO3（2分） ②用水浸出（1分）
③题干方法产品纯度高，成本低，具有市场优势（1分）
原料
m(碘)：m(氯酸钾)=21：20
水
石灰乳
精制卤水
→ 合成 → 水热处理 → 过滤 → 水洗 → 表面处理 → 过滤水洗 → 干燥
光
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无机化工流程图题的解答
季本峰2010.4.20
化学工艺流程题，顾名思议，就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括副产品）；题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；题尾主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设制成系列问题，构成一道完整的化学试题。因此分三部分分析：
一、 读题头，得目的，划有用信息
由于题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括副产品），以及提供一些课本上未出现过但题中必需要用到的信息。因此要求先养成良好的做题习惯，阅读题干时要随手画出目的及相关信息。通过阅读流程图的题头，学生首先明确目的，至于题目提供的溶解度等不知何用信息，要求用笔画出来，以便在后面阅读流程图题干时随时提醒自己与之联系。
二、 读题干析过程；看措施推用意
题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来。我们把它分为三个层次：读得懂的；读得不太懂但根据上下文可以勉强懂的；完全读不懂的。
对于读得懂的，往往是常见的化学反应、化学实验操作等基础知识，是要求学生必须掌握的。出题者常在这些环节设问，让大部分学生都能得到这些分。因此要克服恐惧心理意识到，无论流程图如何复杂都要会有简单的得分题。例如一些灼烧、水浸及过滤的目的。
对于读得不太懂但根据上下文可以勉强懂的部分则是需要学生运用已有的基础知识，根据学习过的化学反应原理，联系实验工业生产及题目信息等进行知识的整合方可得到结论的。这是出题者用以区分学生程度，是只有部分学生可以得分的题。对于这类部分要求学生要尽量去回顾课本知识，联系题目找到新旧知识的切合点，从而推导出结论。例如：有些离子方程式就需要学生运用氧化还原的知识去推导出来。
而对于完全读不懂的部分，很多时候则是为了使整个工艺流程完整而出现的一些工业术语等，阅读时可以先看看问题设置若没有涉及则完全可以不理，直接跳过。如： “反萃取”等词。
在有了以上的认识之后，为了能站在更高的层次去理解化工流程这类看似很复杂的题，去体会出题者设问的角度、意图等，要求假设你就是高考命题者，结合提供的工业流程图进行命题（思考以下几个问题：这是什么过程？涉及什么操作？什么原理？如何设问？为什么要这样命？想达到什么目的？）这个环节操作关键是让你去体会出题者设问的角度、意图。可以大家设置出问题一起交流、讨论。在此过程中既复习了相关的知识又体会了无机化工流程图这类题不过是“披着狼皮的羊”—---无论流程如何陌生复杂，最终命题者设置的问题仍然是课本、考纲所要求掌握的知识点而已。
三、 规范作答
在对工艺流程的目的及过程清晰之后，并不表示你就可以轻松的得分了，规范答题也是非常关键的一步。历年高考评卷分析都发现学生的简述能力比较差，特别是化学用语的表述存在很大的误差。因此在此环节中要训练自己掌握不同题型的答题模式，多思考总结如何作答更完美。这当然不是一朝一夕可以做好的，是需要平时不断的累积。
1．碘酸钾是一种白色结晶粉末，无臭无味，酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，与氢碘酸、二氧化硫等还原性物质作用，被还原为单质碘，在碱性介质中，碘酸钾能被氯气、次氯酸盐等氧化为高碘酸钾。碘酸钾在常温下稳定，加热至560℃开始分解。工业生产碘酸钾的流程如下，试回答下列问题：
⑴配平反应器中发生的反应方程式：
I2 + KClO3 + H2O ＝ KH(IO3)2 + KCl + Cl2↑
⑵步骤②中，用硝酸而不用HI，其原因可能是
⑶步骤③要保持溶液微沸1小时，以完全排出氯气，排出氯气的原因为
⑷合成实验中涉及两次过滤，在实验室进行过滤实验时，用到的玻璃仪器有
⑸用氢氧化钾调节溶液的PH值，发生的反应方程式为：
⑹参照碘酸钾溶解度曲线，步骤9得到碘酸钾晶体，你建议的方法是
温度 0 10 20 40 60 80
KIO3g/100g水 4.60 6.27 8.08 12.6 18.3 24.8
2.往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其应用范围。例如，在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg(OH)2，树脂可燃性大大降低。该Mg(OH)2的生产工艺如下：
⑴精制卤水中的MgCl2与适量石灰乳反应合成碱式氯化镁［Mg(OH)2-xClx·mH2O］，
反应的化学方程式为 。
⑵合成反应后，继续在393K～523K下水热处理8h，发生反应：
［Mg(OH)2-xClx·mH2O］==(1-)Mg(OH)2+MgCl2+mH2O
水热处理后，过滤、水洗。水洗的目的是 。
⑶阻燃型Mg(OH)2具有晶粒大，易分散、与高分子材料相容性好等特点。上述工艺流程中与此有关的步骤是 。
⑷已知热化学方程式：
Mg(OH)2(s)==MgO(s)+H2O(g)； △H1=+81.5kJ·mol-1
Al(OH)3(s)=Al2O3(s)+H2O(g)； △H2=+87.7kJ·mol-1
①Mg(OH)2和Al(OH)3起阻燃作用的主要原因是 。
②等质量Mg(OH)2和Al(OH)3相比，阻燃效果较好的是 ， 原因是 。
⑸常用阻燃剂主要有三类：A.卤系，如四溴乙烷；B.磷系，如磷酸三苯酯；C.无机类Mg(OH)2和Al(OH)3。从环保的角度考虑，应用时较理想的阻燃剂是 ，理由是 。
3．(10分)锂被誉为“高能金属”。工业上用硫酸与β-锂辉矿(LiAlSi2O6和少量钙镁杂质)在250～300℃反应，生成Li2SO4以及硅铝化合物、MgSO4等，其工业生产流程如下：
(1)用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成：___________________。
(2)沉淀X的主要成分是(写化学式)________________________。
(3)流程中两次使用了Na2CO3溶液，试说明前后浓度不同的原因:
____________________________________________________________________。
(4)锂和氢气在加热时能反应生成白色固体氢化锂，氢化锂遇到水就立即溶解并释放出大量的气体。试写出氢化锂遇水反应的化学方程式：_______________________________________。
(5)将盐酸与Li2C03完全反应后的溶液，加热蒸干得到固体，再将其熔融电解生产锂。电解时产生的氯气中会混有少量氧气，原因是____________________________________________。
4．在已知提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中，采用下面的工艺流程生产单质碘：
试回答：
（1）乙、丁中溶质的分子式：乙 ，丁 。
（2）第④步操作中用稀H2SO4浸洗的目的是 （填写字母编号）
a．除去未反应的NO3－ b．除去未反应的I－ c．除去未反应的Fe d．除去碱性物质
（3）第⑦步操作可供提纯的两种方法是 和 （不要求写具体步骤）。 （4）实验室检验I2的方法是 。
（5）甲物质见光易变黑，其原因是（用化学方程式表示） 。
（6）（1）溶解银的硝酸应该用 硝酸（填浓或稀）。原因是
5．氟硅酸(H2SiF6)是湿法磷肥厂的副产品，可用于制氟化铝、氟硅酸钠或氟化钠。氟化钠是一种重要的氟盐，在水中溶解度为4g（20℃），主要用作农业杀菌剂、杀虫剂、木材防腐剂。下图所示以氟硅酸为原料制取氟化钠的流程图：
（1）已知流程中的反应⑴为：在溶液中两种物质反应生成了一种铵盐和三种氧化物，写出反应⑴发生的反应方程式：___________ _写出反应⑵的化学方程式：___________________________
（2））图中A、B是2种产品，分别是_________、 _________(写化学式)，另一种产品白炭黑的化学成分是 (写化学式)。
（3）流程中C、D步骤的操作名称分别是C 、D 。
（4）流程中NH4HCO3的用量必须过量，为什么？ _________________
对另一反应物NaCl的用量有什么要求？
（5）NaF也可以用萤石(CaF2)和纯碱熔融制备①写出反应方程式；
②如何分离得到产品；
③比较两种制备的NaF产品的市场竞争力。
《无机化工题》
1． （1）6，11，3 ＝ 6，5，3
（2）HI具有还原性能将已生成的碘酸氢钾还原
（3）反应生成的氯气跟KOH反应生成KClO，KClO能将KIO3氧化成KIO4从而不能得到碘酸钾
（4）漏斗，烧杯，玻璃棒
（5）KH(IO3)2＋KOH＝2KIO3＋H2O
(6)蒸发结晶
2．⑴2MgCl2+(2-X)Ca(OH) 2+2mH2O==2[Mg(OH)2-XClx ·mH2O]+(2-X)CaCl2
⑵除去附着在Mg(OH)2表面的可溶性物质MgCl2 、CaCl2 等。
⑶表面处理。
⑷①Mg(OH)2和Al(OH)3受热分解时吸收大量的热，使环境温度下降；同时生成的耐高温、稳定性好的MgO、Al2O3覆盖在可燃物表面，阻燃效果更佳。
②Mg(OH)2 Mg(OH)2的吸热效率为：81.5kJ·mol-1/58g·mol-1=1.41 kJ·g-1
Al(OH)3的吸热效率为：87.7kJ·mol-1/78g·mol-1=1.12 kJ·g-1 等质量的Mg(OH)2比Al(OH)3吸热多。
⑸C 四溴乙烷、磷酸三苯酯沸点低，高温时有烟生成，且高温时受热分解产生有毒、有害的污染物。无机类阻燃剂Mg(OH)2和Al(OH)3无烟、无毒、腐蚀性小。
3 1）Li2O·Al2O3·4SiO2（2分） （2）CaCO3、Mg(OH)2（2分）
（3）前者是除去Ca2+ ，浓度过大会使部分Li+沉淀；后者是沉淀Li+，浓度大有利于Li2CO3沉淀的生成（其他合理答案均可）（2分）
（4）LiH + H2O = LiOH + H2↑（2分）
（5）加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量水解生成LiOH，受热分解产成Li2O，电解时产生O2（其他合理答案均可）（2分）
4．（1）FeI2 FeCl3（2分，每个1分）；（2）c（2分）
（3）升华、凝华，萃取、分液、减压蒸馏（2分，每个1分）
（4）将I2加在淀粉溶液中，溶液显蓝色（2分）
（5）2AgI===== 2Ag +I2 （2分）
（6）稀（2分），减少过程中产生NOx的量；节生硝酸物质的量（2分，每个1分）
5．（1）H2SiF6＋6NH4HCO3＝6NH4F＋SiO2↓＋6CO2↑＋4H2O（2分）
NH4F＋NaCl＝NaF↓＋NH4Cl（1分）
（2）A：NaF B：NH4Cl SiO2（各1分）
（3）过滤洗涤、蒸发浓缩（各1分，不写洗涤不给分）
（4）必须保证H2SiF6能全部反应，以免有杂质混入NaF中影响NaF质量（1分）
NaCl要求和滤液中的NH4F物质的量比为1︰1（1分）
（5）①CaF2＋Na2CO3＝2NaF＋CaCO3（2分） ②用水浸出（1分）
③题干方法产品纯度高，成本低，具有市场优势（1分）
原料
m(碘)：m(氯酸钾)=21：20
水
石灰乳
精制卤水
→ 合成 → 水热处理 → 过滤 → 水洗 → 表面处理 → 过滤水洗 → 干燥
光
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