《2020版高考化学苏教版大一轮复习讲义：专题8 专题讲座六》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考化学苏教版大一轮复习讲义：专题8 专题讲座六（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题讲座六专题讲座六 无机化工流程题的解题策略无机化工流程题的解题策略 考纲研读 1 培养从试题提供的新信息中 准确地提取实质性内容 并与已有知识块整合 重组为新知识块的能力 2 培养将实际问题分解 通过运用相关知识 采用分析 综合的方 法 解决简单化学问题的能力 3 培养将分析和解决问题的过程及成果 用正确的化学术语 及文字 图表 模型 图形等表达 并做出解释的能力 一 工业流程题的结构 二 工业流程题分类突破 题型一 物质制备类化工流程题 1 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 根据化合价升降相等
2、配平 2 非氧化还原反应 结合物质性质和反应实际判断产物 2 原料的预处理 1 溶解 通常用酸溶 如用硫酸 盐酸等 水浸与水接触反应或溶解 浸出固体加水 酸 溶解得到离子 酸浸 在酸溶液中反应 使可溶性金属离子进入溶液 不溶 物通过过滤除去的溶解过程 浸出率固体溶解后 离子在溶液中的含量的多少 更多转化 2 灼烧 焙烧 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 3 审题时要 瞻前顾后 注意物质性质及反应原理的前后联系 3 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 满足两点 能与 H 反应 使溶液
3、pH 增大 不引入新杂质 例如 若要除去 Cu2 中混有的 Fe3 可加入 CuO CuCO3 Cu OH 2 Cu2 OH 2CO3等物 质来调节溶液的 pH 不可加入 NaOH 溶液 氨水等 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 防止某物质降温时会析出 4 冰水洗涤 洗去晶体表面的杂质离子 并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗 例 1 2016 全国卷 28 NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂 也常用来漂白织物等 其一 种生产工艺如下 回答下列问题 1 NaClO2中 Cl 的化合价为 2 写出 反应 步骤中生成 ClO2的化学方程式 3 电解
4、所用食盐水由粗盐水精制而成 精制时 为除去 Mg2 和 Ca2 要加入的试剂 分别为 电解 中阴极反应的主要产物是 4 尾气吸收 是吸收 电解 过程排出的少量 ClO2 此吸收反应中 氧化剂与还原剂的 物质的量之比为 该反应中氧化产物是 5 有效氯含量 可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力 其定义是 每克含氯消毒剂的氧化 能力相当于多少克 Cl2的氧化能力 NaClO2的有效氯含量为 计算结果保留两位 小数 解题流程 第一步 读题目 明确目的 制备 NaClO2 第二步 审流程 分块破题 拆分工艺流程 第三步 看设问 结合题中的问题 回到流程图中找答案 得分秘籍 1 设问一般相对独立 无连带效应 一
5、个问题解决不了不会影响下一个问题的解决 2 题中基本上都有与流程无关的问题 可直接作答 对于超纲知识 题目中要么有信息提 示 要么与解答题目无关 答案 1 3 2 2NaClO3 H2SO4 SO2 2NaHSO4 2ClO2 3 NaOH 溶液 Na2CO3溶 液 ClO 或 NaClO2 4 2 1 O2 5 1 57 2 题型二 提纯类化工流程题 1 明确常用的提纯方法 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 氧化剂或还原剂法 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 调节溶液的 pH 法 如除去酸性溶液中的 F
6、e3 等 2 明确常用的分离方法 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者抽滤等方法 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 CCl4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 KNO3 FeCl3 CuCl2 CuSO4 5H2O FeSO4 7H2O 等 5 蒸馏或分馏 分离沸点不同且互溶的液体混合物 如分离乙醇或甘油 6 冷却法 利用气体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 的氨气 例 2 高纯活性氧
7、化锌可用于光催化 光电极 彩色显影等领域 以工业级氧化锌 含 Fe2 Mn2 Cu2 Ni2 Cd2 等 为原料 用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流 程如下 已知 Ksp Fe OH 3 4 0 10 38 回答下列问题 1 浸出时 为了提高浸出效率可采用的措施有 写两种 2 氧化时 加入 KMnO4溶液是为了除去浸出液中的 Fe2 和 Mn2 溶液中 Mn 全部转化为 MnO2 请配平下列除去 Fe2 的离子方程式 MnO Fe2 MnO2 Fe OH 3 H 4 3 加入锌粉的目的是 4 已知 H2SO4浸出液中 c Fe2 5 04 mg L 1 c Mn2 1 65 mg L 1
8、加入 KMnO4溶液反应一段时间后 溶液中 c Fe3 0 56 mg L 1 若溶液 pH 3 则此 时 Fe3 填 能 或 不能 生成沉淀 若要除尽 1 m3上述浸出液中的 Fe2 和 Mn2 需加入 g KMnO4 解析 1 为了提高浸出效率 可以适当增大硫酸浓度 搅拌 将固体粉碎 提高浸出温度等 2 锰元素由 7 价降低到 4 价 而铁元素由 2 价升高到 3 价 根据得失电子守恒 原子 守恒和电荷守恒配平方程式 3 加入锌粉的目的是消耗溶液中的H 调节溶液pH 促进溶 液中的 Cu2 Ni2 Cd2 等形成沉淀而除去 4 c Fe3 1 0 10 5 mol L 1 此时溶液中c O
9、H 1 0 10 11 0 56 10 3 g L 1 56 g mol 1 mol L 1 c Fe3 c3 OH 1 0 10 38 Ksp Fe OH 3 故不能生成Fe OH 3沉淀 加入 KMnO4将 Fe2 和 Mn2 分别氧化为Fe3 和 MnO2 而 KMnO4被还原为MnO2 根据得失电子 守恒可知 加入 KMnO4的质量为 158 5 04 10 3 g L 1 56 g mol 1 1 000 L 1 65 10 3 g L 1 55 g mol 1 2 1 000 L 3 g mol 1 7 9 g 答案 1 将工业级氧化锌粉碎 搅拌 增大硫酸浓度 其他合理答案也可 2
10、 1 3 7 H2O 1 3 5 3 调节溶液 pH 除去溶液中的 Cu2 Ni2 Cd2 等 4 不能 7 9 1 2015 全国卷 27 硼及其化合物在工业上有许多用途 以铁硼矿 主要成分为 Mg2B2O5 H2O 和 Fe3O4 还有少量 Fe2O3 FeO CaO Al2O3和 SiO2等 为原料制备硼酸 H3BO3 的工艺流程如图所示 回答下列问题 1 写出 Mg2B2O5 H2O 与硫酸反应的化学方程式 为提高浸出速率 除适当增加硫酸浓度外 还可采取的措施有 写出两条 2 利用 的磁性 可将其从 浸渣 中分离 浸渣 中还剩余的物质是 写化学式 3 净化除杂 需先加 H2O2溶液 作
11、用是 然后再调节溶 液的 pH 约为 5 目的是 4 粗硼酸 中的主要杂质是 填名称 5 以硼酸为原料可制得硼氢化钠 NaBH4 它是有机合成中的重要还原剂 其电子式为 6 单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢 以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼 用化学方程式表示制备过程 答案 1 Mg2B2O5 H2O 2H2SO42MgSO4 2H3BO3 提高反应温度 减小 铁硼矿粉粒径 2 Fe3O4 SiO2和 CaSO4 3 将 Fe2 氧化为 Fe3 使 Al3 和 Fe3 形成氢氧化物沉淀而除去 4 七水 硫酸镁 5 6 2H3BO3B2O3 3H2O B2O3 3Mg 2B 3MgO 解析
12、 1 Mg2B2O5 H2O 与硫酸反应生成 H3BO3 MgSO4 配平即可 为提高浸出速率 可 以从温度 升高温度 浓度 增大接触面积 将矿石粉碎 等角度分析 2 Fe3O4具有磁性 可以利用铁块将其从 浸渣 中吸出 SiO2不溶于 H2SO4 CaO 与 H2SO4生成 CaSO4微溶 于水 所以 浸渣 中还有 SiO2和 CaSO4 此时溶液中除 H3BO3外还有 MgSO4 由 1 中反 应生成 Fe2 SO4 3 FeSO4 Al2 SO4 3 3 净化除杂 先加 H2O2的目的是将 Fe2 氧化为 Fe3 然后再通过调节 pH 促进 Fe3 Al3 水解生成 Fe OH 3 Al
13、 OH 3沉淀而除去 4 粗硼酸 中的主要杂质是没有被除去的 MgSO4 5 NaBH4由 Na 和 BH组成 其中的氢显 1 价 1 价的 H 具有较强的还原性 6 以 4 硼酸和金属镁为原料制备单质硼的过程 H3BO3分解生成 B2O3 B2O3与金属镁发生置换反 应生成单质 B 2 软锰矿的主要成分为 MnO2 还含有 Fe2O3 MgO Al2O3 CaO SiO2等杂质 工业上 用软锰矿制取 MnSO4 H2O 的流程如下 已知 部分金属阳离子完全沉淀时的 pH 如下表 金属阳离子Fe3 Al3 Mn2 Mg2 完全沉淀时的 pH3 25 210 412 4 温度高于 27 时 Mn
14、SO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低 1 浸出 过程中 MnO2转化为 Mn2 的离子方程式为 2 第 1 步除杂中加入 H2O2的目的是 3 第 1 步除杂中形成滤渣 1 的主要成分为 填化学式 调 pH 至 5 6 所加的试剂 可选择 填以下试剂的序号字母 a CaO b MgO c Al2O3 d 氨水 4 第 2 步除杂 主要是将 Ca2 Mg2 转化为相应氟化物沉淀除去 写出 MnF2除去 Mg2 的离子反应方程式 该反应的平衡常数数值为 已知 MnF2的 Ksp 5 3 10 3 CaF2的 Ksp 1 5 10 10 MgF2的 Ksp 7 4 10 11 5 采用 趁热过滤
15、 操作的原因是 6 取少量 MnSO4 H2O 溶于水 配成溶液 测其 pH 发现该溶液显酸性 原因是 用离子方程式表示 答案 1 MnO2 SO2 SO Mn2 2 4 2 将 Fe2 氧化为 Fe3 3 Al OH 3 Fe OH 3 ab 4 MnF2 Mg2 Mn2 MgF2 7 2 107 5 减少 MnSO4 H2O 在水中的溶解 得到更多产品 6 Mn2 2H2O Mn OH 2 2H 解析 1 浸出 过程中 MnO2与 SO2发生氧化还原反应 离子方程式为 MnO2 SO2 SO Mn2 2 4 2 第 1 步除杂中加入 H2O2的目的是将溶液中的 Fe2 氧化为 Fe3 以便
16、于形成 Fe OH 3沉 淀 过滤将沉淀除去 3 第 1 步除杂时调整溶液的 pH 在 5 6 可以使溶液中的 Al3 Fe3 分别形成 Al OH 3 Fe OH 3沉淀 所以形成滤渣 1 的主要成分为 Al OH 3 Fe OH 3 在调 pH 至 5 6 时 为了不引入新的杂质离子 所加的试剂应该可以与酸发生反应 可选择含有 Ca2 Mg2 的 化合物 CaO MgO a b 正确 4 第 2 步除杂 主要是将 Ca2 Mg2 转化为相应的氟化物沉淀除去 MnF2除去 Mg2 的 离子反应方程式是 MnF2 Mg2 Mn2 MgF2 该反应的平衡常数 K c Mn2 c Mg2 7 2 107 c Mn2 c2 F c Mg2 c2 F Ksp MnF2 Ksp MgF2 5 由已知 温度高于 27 时 MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低 故采用 趁 热过滤 操作可以减少 MnSO4 H2O 在水中的溶解 得到更多产品 6 MnSO4是强酸弱碱盐 Mn2 发生水解反应 3 2016 全国卷 28 以硅藻土为载体的五氧化二钒 V2O5 是接触法生产硫酸的催化剂 从废矾催化
