核心素養(yǎng)：無(wú)機(jī)化學(xué)工藝流程的分析
化學(xué)工藝流程題是近幾年高考的熱點(diǎn)題型。試題以工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為背景，與產(chǎn)品提純、環(huán)境保護(hù)、生產(chǎn)成本等相融合，依托生產(chǎn)流程，考查物質(zhì)的制備、分離、提純、檢驗(yàn)等。通過(guò)識(shí)圖聯(lián)題培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”素養(yǎng)，結(jié)合流程中的初始原料與目的產(chǎn)物分析物質(zhì)的去向及相關(guān)化工措施、化學(xué)試劑的選擇，培養(yǎng)學(xué)生信息提取、加工、整合、運(yùn)用能力，借助建模手段突破解題的關(guān)鍵，同時(shí)幫助學(xué)生樹(shù)立綠色環(huán)保的化學(xué)理念。
1.讀流程圖①箭頭：進(jìn)入→投料(反應(yīng)物) 出去→主產(chǎn)物或副產(chǎn)物(生成物) 返回→ 循環(huán)利用物質(zhì)②三線：主線主產(chǎn)品 副線副產(chǎn)品 回頭循環(huán)品
2.工藝流程題一般過(guò)程
① 溶解、研磨粉碎、灼燒/焙燒/煅燒
練習(xí)：識(shí)別工業(yè)流程圖各個(gè)過(guò)程、分析元素走向方法：關(guān)注產(chǎn)品主要元素價(jià)態(tài)、組成與原料差異
題型一　以物質(zhì)制備為目的的化學(xué)工藝流程
【典例1】　(2019·課標(biāo)全國(guó)Ⅰ，26)硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工業(yè)。一種以硼鎂礦(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如下：
以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：
成本 速率 產(chǎn)率 環(huán)保
1）預(yù)處理①表面處理a.去除表面油污→堿煮水洗（Na2CO3、NaOH）b.去除表面氧化膜→打磨、化學(xué)方法②研磨、粉碎、噴灑 增大反應(yīng)的接觸面積、提高反應(yīng)速率，提高原料的浸取率③浸取a.水浸→分離水溶性和非水溶性物質(zhì)b.酸浸→可溶金屬、金屬氧化物、鹽等 80%
如何增大反應(yīng)速率？ c T P 催化劑 固體接觸面積1)適當(dāng)增大酸堿的濃度 2）適當(dāng)增加溫度3）攪拌 4）研磨粉碎如何增大浸出率？+5）延長(zhǎng)浸取時(shí)間
1）預(yù)處理③浸取a.水浸→分離水溶性和非水溶性物質(zhì)b.酸浸→可溶金屬、金屬氧化物、鹽等 80%c.堿浸→除油、溶解鋁及其化合物、SiO2等d.醇浸→提取有機(jī)物④灼燒a.結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化→使其能溶于酸堿 如：煅燒高嶺土使氧化鋁能溶于酸b.除雜→除去可燃性雜質(zhì)，使元素轉(zhuǎn)化為氣體 如：海帶提碘，灼燒使有機(jī)物轉(zhuǎn)為CO2、H2O 煅燒硫化物，如FeS，使S變?yōu)镾O2
模板：除去xx(產(chǎn)品)中的xx(雜質(zhì)）
2）核心反應(yīng)→方程式書寫①信息型離子方程式方法:找前后、判氧還、有四步、管住手找前后：箭頭進(jìn)出→反應(yīng)物產(chǎn)物管住手：H+ H2O OH- 先別寫，最后查H補(bǔ)H2O四步：電子守恒、電荷守恒、質(zhì)量守恒、補(bǔ)條件（↑、↓、溫度）
2）核心反應(yīng)→方程式書寫②生成MCO3的化學(xué)方程式Mg2++2HCO3- = MgCO3+CO2↑+H2O
Mg2+ +2HCO3- = MgCO3+CO2↑+H2O
先寫離子方程式，在補(bǔ)離子變化學(xué)方程式
2013國(guó)乙27 鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。
（4）寫出“沉鈷”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式　 　　　　　　。
CSO4 + 2NH4HCO3 = CCO3 ↓+ (NH4)2SO4 +CO2↑+ H2O
2019國(guó)乙26 硼酸（H3BO3）是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工業(yè)。在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的離子方程式為_(kāi)___________________________________，母液經(jīng)加熱后可返回___________工序循環(huán)使用。
2Mg2++2H2O+3CO32-=Mg(OH)2?MgCO3↓+2HCO3-
2019國(guó)丙26高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料，工業(yè)上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦（還含F(xiàn)e、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制備，工藝如下圖所示。（6）寫出“沉錳”的離子方程式___________________________________________________。
Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O
3）反應(yīng)條件控制①溫度a.增速率→升溫，加快反應(yīng)速率b.防分解→防止XX受熱分解 H2O2、NH3·H2O、NaHCO3、HNO3、NaClO或題目信息c.防揮發(fā)→防止XX揮發(fā) 如：鹽酸、氨水、 HNO3、有機(jī)試劑d.控水解→抑制XX水解 或促進(jìn)XX水解，利于…… 如：Fe3+、Al3+e.控平衡→升溫，平衡XX移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率/產(chǎn)率XXXf.控溶解→煮沸可除去溶解XX 或 增大XX溶解度 如：水中溶解O2\CO2\Cl2
3）反應(yīng)條件控制①溫度答題模板：Ⅰ.高于X℃ 或 反應(yīng)需微熱、煮沸→加熱優(yōu)點(diǎn) 升溫，加快/促進(jìn)/利于 adefⅡ.低于Y℃→高溫弊端 防止 ……分解/揮發(fā)/水解 bcdefⅢ.控制在X℃~Y℃→高低溫的弊端 低于X℃，反應(yīng)速率慢 a 高于Y℃， ……分解/揮發(fā)/水解 bcdef
3）反應(yīng)條件控制②控制pHa.使金屬陽(yáng)離子生成沉淀/抑制XX水解
Mx+ → M(OH)x
b.pH范圍的確定 雜質(zhì)離子完全沉淀pH1 產(chǎn)品（其他）離子未開(kāi)始沉淀 pH2問(wèn)法：調(diào)整pH到pH1 調(diào)整pH范圍到pH1~pH2
3）反應(yīng)條件控制②控制pH
b.pH范圍的確定 如何出Cu2＋中Fe2＋？
Cu2＋Fe(OH)3
3）反應(yīng)條件控制c.調(diào)pH試劑選擇i.消耗溶液中的H+ 考慮產(chǎn)品去處：濾液（再結(jié)晶）： 不引入雜質(zhì)濾渣：可引入雜質(zhì)
ii.調(diào)pH大小程度pH=13 NaOH NH3·H2O pH=8 NaOH NH3·H2O
pH=5 Na2CO3
Cu2 (OH)2CO3
沉淀劑：陰離子是雜質(zhì)沉淀
3）反應(yīng)條件控制③保護(hù)（防氧化）a.產(chǎn)品易被氧化b.添加強(qiáng)還原性試劑
c.充惰性氣體答題模板：（排除裝置內(nèi)的空氣）防止XX（中的XX元素）被氧化
SO2、SO32-、S2-金屬單質(zhì)Fe、Fe2+酚（胺）、C
混合溶液 aq
蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥
蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾、洗滌
1’KNO3線陡峭2’帶結(jié)晶水3’受熱易分解、水解 銨鹽
模板：有利于A析出，防止B析出
操作：較多晶體析出，停止加熱
加速過(guò)濾/減壓過(guò)濾 儀器？
4）分離提純②洗滌a.目的產(chǎn)品狀態(tài)：濾渣→提高產(chǎn)品純度 除去晶體表面可溶性雜質(zhì)，得到更純凈沉淀物濾液→提高產(chǎn)品產(chǎn)率 洗滌濾渣，把有用物質(zhì)（如目標(biāo)產(chǎn)物）盡量洗出來(lái)
4）分離提純②洗滌b.洗滌劑選擇單劑洗答題模板i.蒸餾水→除去XX表面的雜質(zhì)xx，提高產(chǎn)品純度ii.冰水/熱水→i除去…… 降低XX的溶解度，減少溶解損失，提高產(chǎn)率iii.飽和XX溶液→i iiiv.有機(jī)溶劑→i除去晶體表面的水分 ii降低…… 產(chǎn)品易干燥（酒精75%洗）
4）分離提純②洗滌b.洗滌劑選擇雙劑洗答題模板i. 除去XX表面的雜質(zhì)xx，提高產(chǎn)品純度ii. 降低XX的溶解度，減少溶解損失，提高產(chǎn)率
蒸餾水冰水/熱水飽和XX溶液
i除去晶體表面的水分ii產(chǎn)品易干燥iii防變化（如防生成Na2SO4·10H2O）
4）分離提純②洗滌c.操作答題模板洗滌：沿玻璃棒向漏斗中注入洗滌劑，至完全浸沒(méi)沉淀，待溶液自然流下，重復(fù)操作2~3次檢驗(yàn)“沉淀洗凈”：先確定要檢驗(yàn)的離子：濾液（沉淀表面）所含最多離子1.取樣：取少量最后一次洗滌液于試管中2.加試劑：滴加入XX試劑（必要時(shí)加熱，如NH4+）3.現(xiàn)象：不產(chǎn)生XX、不變色 4.結(jié)論：說(shuō)明沉淀已經(jīng)洗滌干凈
判斷沉淀劑過(guò)量的答題規(guī)范1.取樣：把反應(yīng)后的混合物靜置一段時(shí)間，吸取少量上層清液于試管中2.加試劑：滴加少量的沉淀劑3.現(xiàn)象：沒(méi)有沉淀生成4.結(jié)論：說(shuō)明沉淀劑已過(guò)量
5）成分分析濾液r濾渣a.元素走向b.離子進(jìn)出
方法：關(guān)注產(chǎn)品主要元素價(jià)態(tài)、組成與原料差異
題型二　以物質(zhì)分離提純?yōu)槟康牡幕瘜W(xué)工藝流程
【典例2】　(2016·課標(biāo)全國(guó)Ⅲ，28)以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢礬催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為：

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