第三部分 常见无机物及其应用
（无机化工流程题）
班级： 姓名： 学习时间：
【课前自主复习与思考】
1．阅读《创新设计》P47、P52“高考命题研究”
2．完成《创新设计》P47、P53化学方程式的书写
【结合自主复习内容思考如下问题】
1．掌握常见元素的单质及其重要化合物的性质的重要性
2．如何提高无机化工题的得分率
【考纲点拨】
常见元素的单质及其重要化合物的性质。
【自主研究例题】
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，在反应器中发生反应的化学方程式为：
I2+KClO3+H2O--KH(IO3)2+KCl+Cl2 ↑（未配平）
（1）已知步骤①反应器发生的反应中，两种还原产物所得电子数相同，请配平该反应的化学方程式：______________________________________________________________；
（2）步骤②中，用稀酸酸化的作用是____________________________________________；
在稀硝酸和稀盐酸中不能选用的酸是：_________，
其原因是 ；
（3）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
；
（4）参照下表碘酸钾的溶解度，步骤11得到碘酸钾晶体，你建议的方法是 。
温度/℃01020406080
KIO3g/100g水4.606.278.0812.618.324.8
2．21世纪是钛的世纪。下面是利用钛 *** （TiO2）生产海绵钛（Ti）的一种工艺流程：
已知：
① Mg(s)＋Cl2 (g)＝MgCl2 (s) △H ＝－641 kJ?mol－1
② Cl2(g)＋1/2Ti (s)＝1/2TiCl4 (l) △H ＝－385 kJ?mol－1
（1）钛 *** 是利用TiO2＋发生水解生成钛酸（H2TiO3）沉淀，再煅烧沉淀制得的。TiO2＋发生
水解的离子方程式为 。
（2）反应Ⅰ在800～900℃下进行，还生成一种可燃性无色气体，该反应的化学方程式
为 ；反应Ⅱ的热化学方程式为 。
（3）该工艺流程中，可以循环使用的物质有 。
（4）在800℃～1000℃时电解TiO2也可制得海绵钛，装置如右
图所示。图中b是电源的 极，阴极的电极反应式为 。
3．我省东海有一种形态酷似水蛭的蛭石，是一种层状结构的含镁的铝硅酸盐，是黑云母等天然矿物风化蚀变的产物，有隔热、耐冻、抗菌、防火、吸声等优异性能，但不耐酸。
（1）某硅酸盐矿石的组成可以看作SiO2中有1/4的Si被Al替换，再由Mg平衡其电荷形成的。该矿石的组成以氧化物形式表示为 。
（2）某校研究性学习小组取得了某种牌号的蛭石样品，其成分可以用氧化物（MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2、H2O）的形式表示。为研究蛭石的组成，拟进行实验探究，实验流程及相关数据如下：
① 固体A的化学式是 ；
② 固体F的物质的量是 ；
③ 通过计算，给出用氧化物的形式表示该种牌号的蛭石组成的化学式（必须有计算过程）。
【高考链接】
【例1】（2009年江苏高考15）．(10分)医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。以工业碳酸钙（含有少量Na+、Al3+、Fe3+等杂质）生产医药级二水合氯化钙（CaCl2?2H2O的质量分数为97.0%～103.0%）的主要流程如下：
⑴除杂操作是加入氢氧化钙，调节溶液的pH为8.0～5.0，以除去溶液中的少量Al3+、Fe3+。检验Fe(OH)3是否沉淀完全的实验操作是 。
⑵酸化操作是加入盐酸，调节溶液的pH约为4.0，起目的有：①将溶液中的少量Ca(OH)2转化为CaCl2；②防止Ca2+在蒸发时水解；③ 。
⑶测定样品中Cl?含量的方法是：a．称取0.7500g样品,溶解在250mL容量瓶中定容；b．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；c．用0.0500 mol?L－1AgNO3溶液滴定至终点，消耗AgNO3溶液体积的平均值为20.39mL。
①上述测定过程中需用溶液润洗的仪器有 。
②计算上述样品中CaCl2?2H2O的质量分数为 。
③若用上述方法测定的样品中CaCl2?2H2O的质量分数偏高（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有 ； 。
【例2】（2009年江苏高考16）．(8分)以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钾和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：
⑴反应Ⅰ前需在FeSO4溶液中加入 （填字母），以除去溶液中的Fe3+
A．锌粉 B．铁屑 C．KI溶液 D．H2
⑵反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是 。
⑶工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是 。
⑷反应Ⅳ常被用于电解生产 (NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为 。
【例3】（2010年江苏高考16）《创新设计》P57第9题
【归纳与思考】
无机化工题的特点及方法
无机化工题往往通过对某种重要化工产品的工业生产流程简图分析, 考察考生对元素周期表结构,元素化合物等的重要性质，化学反应原理、热化学方程式的含义与计算、产率计算，物质制备、提纯等常见实验操作的作用的理解与应用能力，并通过对副产物利用和废液处理的设问考察学生对环境保护意识、绿色化学知识的理解和应用，试题常以化学原理和化学实验基本操作进行综合设计和设问。重点考查学生应用所学知识探究生产实际问题的能力。许多流程中还会形成一些“环状”，表示了物质的循环利用，以展示化学工艺中的“绿色化学思想”理念。
解此类型题目的基本步骤是：①从题干中获取有用信息，了解生产的产品 ②分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：A.反应物是什么 B.发生了什么反应 C.该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。③从问题中获取信息，帮助解题。
了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手：
1.对反应速率有何影响？
2.对平衡转化率有何影响？
3.对综合生产效益有何影响？如原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护（从绿色化学方面作答）
常见文字叙述套路：
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）
注意：
①在写某一步骤是为了除杂是，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
②看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式，注意配平。
[我思我疑]：
[教师点评]：
【自主检测】
1.（2010四川理综卷）29.（16分）四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣（主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3,Ti的最高化合价为+4）作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：
请回答下列问题：
（1）硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是____________________________________。
（2）向滤液I中加入铁粉，发生反应的离子方程式为：_________________________、___________________________________。
（3）在实际生产过程中，向沸水中加入滤液Ⅲ，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：
__________________________________________________________________。
过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、___________、______________、_______________________（填化学式），减少废物排放。
（4）A可用于生产红色颜料（Fe2O3）,其方法是：将556a kgA（摩尔质量为278 g/mol）溶于水中，加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体；再向红褐色胶体中加入3336b kg A和112c kg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料_______________________kg。
2． （2010年扬州）重铬酸钾是（K2Cr2O7）工业生产和实验室的重要氧化剂，实验室模拟工业法用铬酸钠（Na2CrO4，其中有杂质Na2SiO3和NaAlO2）制K2Cr2O7的主要流程如下：
（1）操作①目的是 。
（2）操作②酸化时，CrO42－转化为Cr2O72－的离子方程式（该过程可逆）
。
（3）已知K2Cr2O7的溶解度：S373K= 94.1 g ，S273K=4.6 g。操作③的步骤为：向酸化后的混合液中加入KCl，加热蒸发使NaCl结晶析出后 （填操作），再将滤液 （填操作），得K2Cr2O7晶体。
（4）K2Cr2O7可用于测定工业废水中的化学耗氧量（化学耗氧量即COD：每升水样中还原性物质被氧化所需要的O2质量）。某工业废水样100.00 mL，酸化后加入0.01667 mol?L-1的K2Cr2O7溶液，使水样中还原性物质完全氧化（还原产物为Cr3+）。再用0.1000 mol?L-1的FeSO4溶液滴定剩余的Cr2O72－。则计算废水样的COD需要测定的数据有
、 。
3．（2010年盐城）由磷矿石、石英、氯化氢等为原料生产白炭黑（SiO2?nH2O）、磷及甲醇，下列工艺过程原料综合 利用率高，废弃物少。
（1）上述反应中，属于置换反应的是 （选填：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）。
（2）已知SiHCl3的沸点为33.0℃，提纯SiHCl3适宜的方法是 。
（3）高温下进行的反应Ⅱ的化学方程式为：
；
固体废弃物CaSiO3可用于 。
（4）反应Ⅲ需在高温、隔绝氧气和无水条件下进行，其原因是
。
（5）CH3OH可用作燃料电池的燃料，在强酸性介质中，负极的电极反应式为
。
（无机化工流程题）
班级： 姓名： 学习时间：
【课前自主复习与思考】
1．阅读《创新设计》P47、P52“高考命题研究”
2．完成《创新设计》P47、P53化学方程式的书写
【结合自主复习内容思考如下问题】
1．掌握常见元素的单质及其重要化合物的性质的重要性
2．如何提高无机化工题的得分率
【考纲点拨】
常见元素的单质及其重要化合物的性质。
【自主研究例题】
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，在反应器中发生反应的化学方程式为：
I2+KClO3+H2O--KH(IO3)2+KCl+Cl2 ↑（未配平）
（1）已知步骤①反应器发生的反应中，两种还原产物所得电子数相同，请配平该反应的化学方程式：______________________________________________________________；
（2）步骤②中，用稀酸酸化的作用是____________________________________________；
在稀硝酸和稀盐酸中不能选用的酸是：_________，
其原因是 ；
（3）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
；
（4）参照下表碘酸钾的溶解度，步骤11得到碘酸钾晶体，你建议的方法是 。
温度/℃01020406080
KIO3g/100g水4.606.278.0812.618.324.8
2．21世纪是钛的世纪。下面是利用钛 *** （TiO2）生产海绵钛（Ti）的一种工艺流程：
已知：
① Mg(s)＋Cl2 (g)＝MgCl2 (s) △H ＝－641 kJ?mol－1
② Cl2(g)＋1/2Ti (s)＝1/2TiCl4 (l) △H ＝－385 kJ?mol－1
（1）钛 *** 是利用TiO2＋发生水解生成钛酸（H2TiO3）沉淀，再煅烧沉淀制得的。TiO2＋发生
水解的离子方程式为 。
（2）反应Ⅰ在800～900℃下进行，还生成一种可燃性无色气体，该反应的化学方程式
为 ；反应Ⅱ的热化学方程式为 。
（3）该工艺流程中，可以循环使用的物质有 。
（4）在800℃～1000℃时电解TiO2也可制得海绵钛，装置如右
图所示。图中b是电源的 极，阴极的电极反应式为 。
3．我省东海有一种形态酷似水蛭的蛭石，是一种层状结构的含镁的铝硅酸盐，是黑云母等天然矿物风化蚀变的产物，有隔热、耐冻、抗菌、防火、吸声等优异性能，但不耐酸。
（1）某硅酸盐矿石的组成可以看作SiO2中有1/4的Si被Al替换，再由Mg平衡其电荷形成的。该矿石的组成以氧化物形式表示为 。
（2）某校研究性学习小组取得了某种牌号的蛭石样品，其成分可以用氧化物（MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2、H2O）的形式表示。为研究蛭石的组成，拟进行实验探究，实验流程及相关数据如下：
① 固体A的化学式是 ；
② 固体F的物质的量是 ；
③ 通过计算，给出用氧化物的形式表示该种牌号的蛭石组成的化学式（必须有计算过程）。
【高考链接】
【例1】（2009年江苏高考15）．(10分)医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。以工业碳酸钙（含有少量Na+、Al3+、Fe3+等杂质）生产医药级二水合氯化钙（CaCl2?2H2O的质量分数为97.0%～103.0%）的主要流程如下：
⑴除杂操作是加入氢氧化钙，调节溶液的pH为8.0～5.0，以除去溶液中的少量Al3+、Fe3+。检验Fe(OH)3是否沉淀完全的实验操作是 。
⑵酸化操作是加入盐酸，调节溶液的pH约为4.0，起目的有：①将溶液中的少量Ca(OH)2转化为CaCl2；②防止Ca2+在蒸发时水解；③ 。
⑶测定样品中Cl?含量的方法是：a．称取0.7500g样品,溶解在250mL容量瓶中定容；b．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；c．用0.0500 mol?L－1AgNO3溶液滴定至终点，消耗AgNO3溶液体积的平均值为20.39mL。
①上述测定过程中需用溶液润洗的仪器有 。
②计算上述样品中CaCl2?2H2O的质量分数为 。
③若用上述方法测定的样品中CaCl2?2H2O的质量分数偏高（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有 ； 。
【例2】（2009年江苏高考16）．(8分)以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钾和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：
⑴反应Ⅰ前需在FeSO4溶液中加入 （填字母），以除去溶液中的Fe3+
A．锌粉 B．铁屑 C．KI溶液 D．H2
⑵反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是 。
⑶工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是 。
⑷反应Ⅳ常被用于电解生产 (NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为 。
【例3】（2010年江苏高考16）《创新设计》P57第9题
【归纳与思考】
无机化工题的特点及方法
无机化工题往往通过对某种重要化工产品的工业生产流程简图分析, 考察考生对元素周期表结构,元素化合物等的重要性质，化学反应原理、热化学方程式的含义与计算、产率计算，物质制备、提纯等常见实验操作的作用的理解与应用能力，并通过对副产物利用和废液处理的设问考察学生对环境保护意识、绿色化学知识的理解和应用，试题常以化学原理和化学实验基本操作进行综合设计和设问。重点考查学生应用所学知识探究生产实际问题的能力。许多流程中还会形成一些“环状”，表示了物质的循环利用，以展示化学工艺中的“绿色化学思想”理念。
解此类型题目的基本步骤是：①从题干中获取有用信息，了解生产的产品 ②分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：A.反应物是什么 B.发生了什么反应 C.该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。③从问题中获取信息，帮助解题。
了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手：
1.对反应速率有何影响？
2.对平衡转化率有何影响？
3.对综合生产效益有何影响？如原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护（从绿色化学方面作答）
常见文字叙述套路：
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）
注意：
①在写某一步骤是为了除杂是，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
②看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式，注意配平。
[我思我疑]：
[教师点评]：
【自主检测】
1.（2010四川理综卷）29.（16分）四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣（主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3,Ti的最高化合价为+4）作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：
请回答下列问题：
（1）硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是____________________________________。
（2）向滤液I中加入铁粉，发生反应的离子方程式为：_________________________、___________________________________。
（3）在实际生产过程中，向沸水中加入滤液Ⅲ，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：
__________________________________________________________________。
过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、___________、______________、_______________________（填化学式），减少废物排放。
（4）A可用于生产红色颜料（Fe2O3）,其方法是：将556a kgA（摩尔质量为278 g/mol）溶于水中，加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体；再向红褐色胶体中加入3336b kg A和112c kg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料_______________________kg。
2． （2010年扬州）重铬酸钾是（K2Cr2O7）工业生产和实验室的重要氧化剂，实验室模拟工业法用铬酸钠（Na2CrO4，其中有杂质Na2SiO3和NaAlO2）制K2Cr2O7的主要流程如下：
（1）操作①目的是 。
（2）操作②酸化时，CrO42－转化为Cr2O72－的离子方程式（该过程可逆）
。
（3）已知K2Cr2O7的溶解度：S373K= 94.1 g ，S273K=4.6 g。操作③的步骤为：向酸化后的混合液中加入KCl，加热蒸发使NaCl结晶析出后 （填操作），再将滤液 （填操作），得K2Cr2O7晶体。
（4）K2Cr2O7可用于测定工业废水中的化学耗氧量（化学耗氧量即COD：每升水样中还原性物质被氧化所需要的O2质量）。某工业废水样100.00 mL，酸化后加入0.01667 mol?L-1的K2Cr2O7溶液，使水样中还原性物质完全氧化（还原产物为Cr3+）。再用0.1000 mol?L-1的FeSO4溶液滴定剩余的Cr2O72－。则计算废水样的COD需要测定的数据有
、 。
3．（2010年盐城）由磷矿石、石英、氯化氢等为原料生产白炭黑（SiO2?nH2O）、磷及甲醇，下列工艺过程原料综合 利用率高，废弃物少。
（1）上述反应中，属于置换反应的是 （选填：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）。
（2）已知SiHCl3的沸点为33.0℃，提纯SiHCl3适宜的方法是 。
（3）高温下进行的反应Ⅱ的化学方程式为：
；
固体废弃物CaSiO3可用于 。
（4）反应Ⅲ需在高温、隔绝氧气和无水条件下进行，其原因是
。
（5）CH3OH可用作燃料电池的燃料，在强酸性介质中，负极的电极反应式为
。
