文档内容
无机工业流程综合分析
重难点 题型 分值
1. 解工业流程题的步骤、策略
重点 2. 原料预处理的方法、物质分离提纯的方
法、反应条件的控制方法等
选择和填空 8-12分
1. 原料预处理的方法、物质分离提纯的方法
难点 2. 反应条件的控制方法
3. 书写陌生方程式
核心知识点：
无机工业流程综合分析
无机工艺流程题是近年高考中的必考题型，这类试题的文字量大，信息新颖，工艺流
程陌生，涉及的知识点多，综合性强，不少同学感到解题困难。但若熟悉这类试题的命题
特点，掌握解题策略，将会事半功倍。
一、题型分析
无机工艺流程题以实际的工业生产过程为背景，以解决化学实际问题为思路设置问题，
第1页通常以流程图的形式呈现生产过程，有时还结合表格和图像提供多种信息。试题的结构通
常分为题头、流程和设问三部分。题头一般简单介绍工艺生产的原材料和目的（包括副产
品）；流程部分主要用框图形式将原料到产品的主要工艺流程表示出来；设问主要是根据
生产过程中涉及的化学知识来设置，从而组成一道完整的化学试题。从需要解决的问题看
这类试题通常有两个目的：一是从混合物中分离、提纯某种物质（物质提纯类化工流程
题）；二是利用某些物质制备某种物质（物质制备类化工流程题）。分析近年高考试题可
以发现，这类试题一般围绕以下知识点进行设问：
1. 化学方程式或离子方程式的书写：根据流程图及设问中的信息找出反应物和生成物，
书写指定的化学方程式或离子方程式。
2. 物质的分离与提纯：通过加入化学试剂使某种物质转化为沉淀，通过过滤除去等。
3. 化学实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等实验操作步骤的描述；加入某
个试剂或某个实验操作的目的描述等。
4. 化学计算：结合原料纯度、转化率、损失率、产物产率等计算产品质量；结合溶液配
制操作测定样品中某元素的含量或产品纯度等。
5. 绿色化学思想：流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用，环境保护与绿色化学
评价等。
二、解题对策
无机工艺流程题要考虑的问题主要有以下几个方面：将原料转化为产品的生产原理；
除杂并分离提纯产品；提高产量和产率；减少污染，注意环保；考虑原料的来源和经济成
本；生产设备易于操作，生产工艺简便等。围绕以上几个方面的问题的基本解题思路如下：
1. 从生产目的（标）出发，读懂框图（流程）。解答时要看框内，看框外，里外结合；
边分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。无上述无机工艺流程中存在的
基本规律是主线主产品，分支副产品，回头为循环。
2. 分析流程中的每个步骤，从反应物是什么、发生了什么、该反应产生了什么结果或对
制造产品有什么作用等方面了解流程。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为了获得产
品。反应条件控制是生产中的核心问题。
三、工业流程题的五大环节
第2页1. 原料预处理的5种方法
研磨 减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率
水浸 与水接触反应或溶解
酸浸 与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去
灼烧 除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去
可燃性杂质
煅烧 改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高
岭土
【特别提醒】提高矿石浸出率的方法有①加热升温；②将矿石研成粉末；③搅拌；④
适当增大酸的浓度等。
2. “中间体”物质的制备及反应
核心反应——陌生方程式的书写
关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。
（1）氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律，判断产物并配平。
（2）非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际情况判断产物。
3. 制备过程中反应条件控制的3种方法
常用的控制反应条件的方法
（1）调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质
一般应满足以下两点：
①能与H＋反应，使溶液pH增大；
②不引入新杂质。
例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO 、Cu（OH） 、Cu （OH）
3 2 2
CO 等物质来调溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。
2 3
（2）控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。
（3）趁热过滤。防止某物质降温时析出，如除去NaCl中少量KNO 的方法是蒸发结
3
晶、趁热过滤。
第3页4. 物质的分离与提纯
（1）准确把握物质提纯中的6种常见方法
①水溶法：除去可溶性杂质。
②酸溶法：除去碱性杂质。
③碱溶法：除去酸性杂质。
④氧化还原法：除去还原性或氧化性杂质。
⑤加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。
⑥调节溶液pH法：如除去酸性溶液中的Fe3+、除去Cu2＋中混有的Fe3＋等。
（2）正确选择物质分离中的6种常用方法
①过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或抽滤等方法。
②萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用 CCl
4
或苯萃取溴水中的溴。
③蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl。
④冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如
KNO、FeCl 、CuCl 、CuSO ·5H O、FeSO ·7H O等。
3 3 2 4 2 4 2
⑤蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。
⑥冷却法：利用气体易液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合
气体中的氨。
5. 绿色化学、循环利用
（1）循环物质的确定
（2）副产品的判断
核心知识点一：
第4页1. 纳米铁可用作特殊的催化剂，以FeSO 饱和溶液为原料制取纳米铁的工艺流程如图所
4
示。
已知：主反应在80℃左右条件下进行，直至得到黄色（FeC O·2H O）沉淀。
2 4 2
下列判断正确的是（ ）
A. 进行“主反应”时，搅拌不利于沉淀的生成
B. 进行“过滤”时，搅拌能加快过滤速度
C. 可用高锰酸钾溶液检验“滤液”中是否含有Fe2+
D. N 氛围有效减少产品被氧气、水蒸气氧化的机会
2
【答案】D
【解析】选D。搅拌可加快沉淀的生成，A项错误；过滤时不可搅拌，以免捣破滤纸，
B项错误；主反应是复分解反应，滤液显酸性，Fe2+和过量的草酸均能使酸性高锰酸钾溶液
褪色，C项错误；N 氛围有效减少产品被氧气、水蒸气氧化的机会，D项正确。
2
【互动探究】若洗涤后所得晶体未进行干燥，则最终得到的纳米铁中含有的杂质为
____________________。
【提示】四氧化三铁。高温下铁和水蒸气反应产生四氧化三铁和氢气。
2. 立德粉ZnS·BaSO （也称锌钡白），是一种常用白色颜料。以重晶石（BaSO ）为原
4 4
料，可按如图所示工艺生产立德粉：
回答下列问题：
（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CO 和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为_________________。
2
（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
第5页_____________________________________________。
【答案】（1）BaSO + 4C = BaS +4CO↑ CO + H O（g） = CO + H
4 2 2 2
（2）BaCO
3
（3）S2- + Ba2+ + Zn2+ + SO 2- = BaSO· ZnS↓
4 4
【解析】（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BaSO 与过量的焦炭粉反应生成可溶性的BaS和CO；生产上可
4
通过水蒸气变换反应除去回转炉中的有毒气体 CO，即CO与HO反应生成CO 和H 。
2 2 2
（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HO反
2
应生成具有臭鸡蛋气味的HS气体，“还原料”的水溶性变差，表明其表面生成了难溶性
2
的 BaCO 。（3）结合立德粉的成分可写出沉淀器中 S2-、Ba2+、Zn2+、SO 2-反应生成
3 4
BaSO·ZnS的离子方程式。
4
以硅藻土为载体的五氧化二钒（VO ）是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中
2 5
回收VO 既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为
2 5
物质 VO VO KSO SiO Fe O Al O
2 5 2 4 2 4 2 2 3 2 3
质量
2.2～2.9 2.8～3.1 22～28 60～65 1～2 <1
分数/%
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：
回答下列问题：
+
（ 1 ） “ 酸 浸 ” 时 VO 转 化 为 VO2 ， 反 应 的 离 子 方 程 式 为
2 5
___________________________，同时VO 转成VO2＋。“废渣1”的主要成分是__________。
2 4
+
（2）“氧化”中欲使 3mol 的 VO2＋变为 VO2 ，则需要氧化剂 KClO 至少为
3
________mol。
（3）“中和”作用之一是使钒以 VO 4-形式存在于溶液中。“废渣 2”中含有
4 12
_______________。
（4）“流出液”中阳离子最多的是________。
（5）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH VO ）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程
4 3
式：___________________________________________。
第6页+
【答案】（1）VO＋2H＋===2VO2 ＋HO SiO
2 5 2 2
（2）0. 5 （3）Fe（OH） 和Al（OH）
3 3
（4）K＋
（5）2NH VO VO＋2NH ↑＋HO↑
4 3 2 5 3 2
【解析】（1）反应过程中V的化合价不变，所以是复分解反应。注意VO 在离子方
2 5
程式中不能拆开；废钒催化剂中，只有二氧化硅不溶于硫酸，成为废渣1的主要成分。
+ −
（2）3molVO2＋变为VO2 ，共失去3mol电子，而1molClO3 变为Cl－得到6mol电子，
所以需要0. 5mol氯酸钾。
（3）中和时，Fe3＋、Al3＋分别转化为难溶的Fe（OH） 和Al（OH） ，成为废渣2的
3 3
主要成分。
（4）经过“离子交换”，钒以R VO 形式存在，而铁、铝则在“中和”过程中转化
4 4 12
为沉淀，所以“流出液”中最多的阳离子是钾离子。
（5）由NH VO 转化为VO ，V的化合价未发生变化，该反应为非氧化还原反应，所
4 3 2 5
以N的化合价仍为－3，一种生成物是NH ，另一种生成物必定是HO。
3 2
【总结】工业流程题题型相对稳定，通过归纳总结，同学们面对此类题目应该要有一
个清晰的思路。但是这种思路的基础是对元素化合物，基本实验手段，氧化还原反应方程
式的书写等内容的扎实掌握。所以要做好工艺流程题，在高考中得高分既要清楚了解此类
题目的特征和答题思路，又要具备物质性质和反应理论方面的基础。
（答题时间：40分钟）
1. 工业上制备下列物质的生产流程合理的是（ ）
A. 由铝土矿冶炼铝：铝土矿⃗提纯 Al O⃗HClAlCl ⃗电解 Al
2 3 3
B. 从海水中提取镁：海水⃗石灰乳Mg（OH）⃗加热 MgO⃗电解 Mg
2
C. 由NaCl制漂白粉：饱和食盐水⃗电解 Cl⃗NaOH溶液漂白粉
2
D. 由黄铁矿制硫酸：黄铁矿⃗煅烧 SO⃗催化氧化SO⃗98%浓硫酸吸收HSO
2 3 2 4
2. 工业上制备过碳酸钠（2NaCO·3H O）的一种流程如下：
2 3 2 2
下列说法正确的是（ ）
A. 可以用MnO 作稳定剂
2
第7页B. “分离”所用的主要玻璃仪器为烧杯、分液漏斗、玻璃棒
C. 2Na CO ·3H O 受热分解不属于氧化还原反应
2 3 2 2
D. 干燥过碳酸钠时，常采用低温、高压的方法
3. 以某硫酸渣（含Fe O 、SiO 等）为原料制备铁黄（FeOOH）的一种工艺流程如
2 3 2
下：
下列说法不正确的是
A. “酸溶”中加热或搅拌或适当增大硫酸浓度均可加快溶解速度
B. 滤渣的主要成分是SiO 和Fe
2
C. “沉铁”过程中生成Fe（OH）的化学方程式为：
2
FeSO +2N H HCO =Fe（OH）↓+ （N H ）SO + 2CO ↑。
4 4 3 2 4 2 4 2
D. “氧化”Fe（OH）浆液时，可用氯气代替空气
2
4. CuCl是难溶于水的白色固体，是一种重要的催化剂。工业上，由孔雀石[主要成分
Cu（OH）·CuCO ，含FeS、FeO和SiO 杂质]制备CuCl的某流程如下：
2 3 2
下列说法不正确的是（ ）
A. H O 将溶液1中Fe2+氧化为Fe3+，再通过控制pH转化为Fe（OH）除去
2 2 3
B. SO2- 将溶液3中的Cu2+还原，反应得到CuCl
3
C.
CO2-
作用是控制溶液pH，促使CuCl沉淀的生成
3
D.
若改变试剂加入顺序，将溶液3缓慢加入到含大量SO2-/CO2-
的溶液中，同样可
3 3
制取CuCl
5. “一酸两浸，两碱联合”法是实现粉煤灰（含SiO 、Al O 、Fe O 、CaO、MgO等）综
2 2 3 2 3
合利用的新工艺。工业流程如下：
第8页回答下列问题：
（1）聚合氯化铝铁（PAFC）化学式为[Al （OH） Cl ] ·[Fe （OH）Cl ]，是一种
2 n 6－n m 2 x 6－x y
新型高效的净水剂，PAFC中铁元素的化合价为________________。
（2）“一酸两浸”中的酸是______________（填化学式）。
（3）实际工业中“酸浸”“碱浸”均不能充分反应，滤渣 A中主要含有 SiO 、
2
Al O 。 “ 纯 碱 混 合 焙 烧 ” 中 ， 它 们 分 别 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为
2 3
______________________________ 、
________________________________________________________________________。
（4）“滤液B”的主要溶质有______________（填化学式）。滤液混合后“蒸发”的
作用是____________________。
6. NaAlH （四氢铝钠）是有机合成的重要还原剂。某小组以铝合金厂的废边脚料为原料
4
（主要成分为Al，含有少量Al O、Fe O、MgO和SiO 等杂质）制备四氢铝钠的工艺流程
2 3 2 3 2
如下：
资料显示：NaH、NaAlH 遇水蒸气发生剧烈反应。
4
请回答下列问题：
（1）NaAlH 中氢元素的化合价为________________。
4
（2）试剂A中溶质的阴、阳离子所含电子数相等，其电子式为________________。
在空气中灼烧滤渣2，得到的固体的主要成分为____________________（填化学式）。
（3）滤液 3 可以循环利用，写出滤液 2 与滤液 3 反应的离子方程式：
________________
第9页_________________________________________________________________________。
（ 4 ） 实 验 前 要 保 证 NaH 与 AlCl 反 应 的 装 置 干 燥 ， 其 目 的 是
3
_______________________。
第10页1.【答案】D
【解析】A. 工业上通过电解熔融氧化铝制备金属铝，氯化铝是共价化合物，熔融状态
下不电离，故A错误；B. 工业上通过电解熔融的氯化镁制备金属镁，氯化镁熔点低于氧化
镁，能耗低，故B错误；C. 工业上用氯气和石灰乳反应制备漂白粉，漂白粉的有效成分是
次氯酸钙，不是次氯酸钠，故C错误；D. 黄铁矿煅烧得到二氧化硫，再转变为三氧化硫，
最后得到硫酸，故D正确。
2.【答案】D
【解析】A. 由于MnO 可以使H O 分解，所以不能用作稳定剂，故A错误；B. “分
2 2 2
离”是过滤，所以所用的主要玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒，故B错误；C.
2Na CO ·3H O 受热分解时，由于元素的化合价发生变化，所以属于氧化还原反应，
2 3 2 2
故C错误。D. 干燥过碳酸钠时，为防止过碳酸钠分解，常采用低温、高压的方法，故D
正确。
故选D。
3.【答案】D
【解析】硫酸渣（含Fe O 、SiO 等）加硫酸溶解，金属氧化物转化为金属阳离子，
2 3 2
二氧化硅不溶，再加Fe把铁离子还原为Fe2+，过滤，滤渣含有二氧化硅，滤液中含有
Fe2+，加入碳酸氢铵，发生
FeSO +2N H HCO =Fe（OH）↓+（N H ）SO +2CO ↑，通入空气氧化，
4 4 3 2 4 2 4 2
同时调节pH生成FeOOH沉淀，过滤、洗涤、烘干，得到纯净的FeOOH，
A. 加热可增大活化分子百分数，搅拌可增大接触面积，且适当增大硫酸浓度等，都可
加快酸溶的速率，故A正确；B. 二氧化硅不溶于酸，且铁粉过量，则滤渣的主要成分是
SiO 和Fe，故B正确；C. 硫酸亚铁与碳酸氢铵发生互促水解反应，方程式为
2
FeSO +2N H HCO =Fe（OH）↓+（N H ）SO +2CO ↑，故C正确；D. 氯
4 4 3 2 4 2 4 2
气污染空气，不能用氯气代替，故D错误。
4. 【答案】D
【解析】孔雀石（主要成分Cu（OH）⋅CuCO ，含FeS、FeO和SiO 杂质）用
2 3 2
硫酸浸取，得到的气体主要含有硫化氢、二氧化碳，滤渣1为二氧化硅，溶液1中含有
Fe2+、Fe3+、Cu2+，加双氧水将亚铁离子氧化成铁离子，加氢氧化钠溶液调节pH，使铁
离子沉淀，得到滤渣2为氢氧化铁，溶液2主要含有硫酸铜，溶液2中加入氯化钠再加入
亚硫酸钠将铜离子还原成亚铜离子，加入碳酸钠调节pH，使CuCl沉淀，由于
SO2-/CO2- 的溶液呈碱性，所以如果将溶液3缓慢加入到含大量SO2-/CO2-
的溶液中，
3 3 3 3
有可能生成氢氧化亚铜沉淀，得到的氯化亚铜不纯。
第11页A. 根据上面的分析可知，H O 将溶液1中Fe2+氧化为Fe3+，再通过控制pH转化为
2 2
Fe（OH）除去，故A正确；B. 根据上面的分析可知，SO2- 将溶液3中的Cu2+还原，
3 3
反应得到CuCl，故B正确；C.
根据上面的分析可知，CO2-
作用是控制溶液pH，促使
3
CuCl沉淀的生成，故C正确；D. 根据上面的分析可知，将溶液3缓慢加入到含大量
SO2-/CO2-
的溶液中，制得的CuCl可能不纯，故D错误。
3 3
5. 【答案】（1）＋3
（2）HCl
（3）NaCO＋SiO NaSiO＋CO↑
2 3 2 2 3 2
NaCO＋Al2O3 2NaAlO ＋CO↑
2 3 2 2
（4）AlCl 、NaCl 促进Al3＋、Fe3＋水解生成聚合氯化铝铁（PAFC）
3
【解析】（1）由Fe （OH）Cl－x中元素化合价代数和等于零求得铁元素的化合价为
2 x 6
＋3。（2）由最后产品含有氯元素分析可知，此酸是盐酸。（4）生成的NaSiO、NaAlO
2 3 2
经盐酸酸浸后生成硅酸沉淀、氯化铝溶液、氯化钠溶液；加热可促进铝离子、铁离子水解
生成聚合氯化铝铁。
6. 【答案】（1）－1价
（2） Fe O、MgO
2 3
（3）AlO—＋HCO —＋H2O === Al（OH）↓＋CO2—
2 3 3 3
（4）防止NaH、NaAlH 与水蒸气反应
4
【解析】（1）四氢铝钠中氢元素显－1价。（2）试剂A为强碱，将铝元素转化成偏
铝酸盐，由于试剂A中溶质的阴离子和阳离子所含电子数相等，则试剂A为氢氧化钠。滤
渣1的主要成分是二氧化硅，滤渣2的 主要成分是氢氧化铁和氢氧化镁，在空气中灼烧生
成氧化铁、氧化镁。（3）偏铝酸钠和碳酸氢钠反应类似于较强酸制备较弱酸。（4）
NaH、NaAlH 均能够与水蒸气反应。
4
第12页
