《广东湿平市2018届高考化学三轮冲刺专题复习6化工流程中的除杂和结晶学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《广东湿平市2018届高考化学三轮冲刺专题复习6化工流程中的除杂和结晶学案（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1化工流程中的除杂和结晶化工流程中的除杂和结晶1 1、教学内容分析：、教学内容分析：本内容以元素化合物性质为核心、以化工生产为背景，以无机化工工艺流程呈现方式考察，流程一般分为三个过程：原料处理阶段、分离提纯阶段、获得产品阶段。简单来说，即为利用原材料，通过除杂、分离和提纯来获得产品。明确流程中除杂试剂、分离和提纯方法是解决问题的关键。2 2、相关基础知识：、相关基础知识：（1）物质除杂原则（2）化工工艺流程常见除杂方法（3）物质分离常用方法3 3、高考情况分析：、高考情况分析：2015 年全国甲卷27（3）（4）2017 年全国甲卷27（3）2015 年全国乙卷27（3）2017 年全国丙卷
2、27（2）（3）（4）【引出问题引出问题 1】1】（2018 年深圳一模改编）某火电厂收捕到的粉煤灰的主要成分为SiO2、A12O3、FeO、Fe2O3、MgO、TiO2等。研究小组对其进行综合处理的流程如下：Fe3+Fe2+A13+Mg2+开始沉淀 pH1.56.33.49.1完全沉淀 pH2.88.34.711.1回答下列问题：（1）滤渣的主要成分是_；写出操作的名称：_。（2）所得 TiO2xH2O 沉淀进行酸洗的目的为_。（3）加入双氧水的目的是_；2为使滤 渣 2 沉淀完全，需调 pH 范围为_。分析：（1）SiO2不与硫酸反应，且难溶于水，无物质与硫酸生产难溶物，故滤渣 1 的成分
3、为SiO2；依箭头所示，操作后得到滤液和 TiO2xH2O 晶体，固液分离，即为过滤。（2）TiO2xH2O 表面可能粘附 Fe2+（主）、A13+、Mg2+等易水解离子，故可用酸洗洗去粘附的FeSO4，防止 FeSO4水解，提高 TiO2xH2O 的纯度。（3）滤液 2 中含有 Fe2+，氧化成 Fe3+较易除去。明确滤液 2 中所含溶质离子及水解程度大小比较和 pH 的关系，即可得出答案。答案：（1）SiO2、过滤 （2）洗去粘附的 FeSO4，防止 FeSO4水解，提高 TiO2xH2O 的纯度。（3）将 Fe2+氧化成 Fe3+，易于除去；4.79.1。考法指导：（1）工艺流程中常见分
4、离方法：过滤、蒸馏、萃取、升华。依据箭头和物质的物理性质判断流程选择的方法。（2）添加的物质通常以溶解试剂、沉淀剂、还原剂和氧化剂为主，明确流程此步骤的具体目的是关键。（3）注意流程中的一些关键词：例如酸浸、过滤、调 pH、滤渣、滤液等。小结：小结：分析流程步骤，可从几个方面思考流程：反应物是什么、发生了什么反应、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。变式训练 1：（2012 广东 32，改编）难溶性杂卤石（K2SO4MgSO42CaSO42H2O）属于“呆矿”，在水中存在如下平衡：K2SO4MgSO42CaSO42H2O（s） 2Ca
5、2+ + 2K+ + Mg2+ + 4SO42+ 2H2O 为能充分利用钾资源，用饱和 Ca(OH) 2溶液浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：（1）加入 Ca（OH）2的目的是 。（3）“除杂”环节中，先加入 溶液，经搅拌等操作后， ，再加入 溶液调滤液 PH 至中性。提示：“除杂”环节中为了除去什么杂质？加什么物质即可除去杂质又不引入新杂质？3答案：（1）除去溶液中的 Mg2+ （3）K2CO3、过滤、稀 H2SO4 变式训练 2：（2017 国丙 27 改编）重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿主要成分为 FeOCr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示： 回答下列
6、问题：（1）步骤的主要反应为FeOCr2O3Na2CO3NaNO3Na2CrO4Fe2O3CO2NaNO2高温（2）滤渣 1 中含量最多的金属元素是_，滤渣 2 的主要成分是_及含硅杂质。（3）步骤调滤液 2 的 pH 使之变_(填“大”或“小”)。分析：步骤给出了主要物质和主要反应，结合中的关键词：水浸和过滤，不难判断滤渣 1 和滤液 1 的成分。通过调 pH=7 和过滤得到滤渣 2 和滤液 2，结合滤液 1 成分和生产目的可知滤渣 2为 Al(OH)3。答案：（2）Fe、Al(OH)3 （3）小 考点：过滤、调 pH 除杂、结晶变式训练 3：（2017 北京 26 改编）TiCl4是由钛精
7、矿(主要成分为 TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物，制备纯 TiCl4的流程示意图如下：钛精矿氯化过程沸腾炉粗TiCl4精制过程蒸馏塔纯TiCl4资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质化合物SiCl4TiCl4AlCl3FeCl3MgCl2沸点/58136181(升华)3161412熔点/6925193304714在 TiCl4中的溶解性互溶微溶难溶4氯化产物冷却至室温，经_得到粗 TiCl4混合液，则滤渣中含有_。（2）精制过程：粗 TiCl4经两步蒸馏得纯 TiCl4。示意图如下：物质 a 是_，T2应控制在_。分析：明确 TiCl4混有的杂质，从给出的资料中获取 TiCl4及所含杂质
8、氯化物的性质差异，利用蒸馏的原理分离和提纯。答案：（1）过滤；MgCl2、AlCl3、FeCl3（2）SiCl4；高于 136，低于 181考点：蒸馏归纳总结归纳总结：当遇到混合物的除杂、分离和提纯这一类题时，我们一定要认真在题目中找出要得到的主要物质是什么，混有的杂质有哪些，认真分析当加入某一试剂后，能与什么物质发生反应，生成了什么产物，要用什么样的方法才能将杂质除去？这里特别要注意蒸发与结晶的方法。跟进练习：跟进练习：1：（2017 海南 17）以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取 MgSO47H2O 的过程如图所示：镁泥的主要成分如下表：MgOSiO2FeO、Fe2O3CaOAl2O3
9、B2O330%40%20%25%5%15%2%3%1%2%1%2%回答下列问题：5（1）“酸解”时应该加入的酸是 ，“滤渣 1”中主要含有 （写化学式）。（2）“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是 、 。（3）判断“除杂”基本完成的检验方法是 。分析：目标产物是 MgSO47H2O，在不引入杂质的情况下选择硫酸，依据镁泥的主要成分，SiO2不溶于硫酸，溶液中的 Ca2+会与硫酸反应生成 CaSO4沉淀，则可知滤渣 1 主要成分。次氯酸钙有强氧化性，氧化镁为了调 pH 值，可推断次氯酸钙是为了氧化溶液中的 Fe2+，调 pH 值是为了沉淀溶液中 Fe3+和 Al3+。答案：（1）浓硫酸；S
10、iO2、CaSO4 （2）氧化亚铁离子；促进铁离子、铝离子转化为沉淀。（3）溶液接近为无色。小结：调节 pH 所需的物质一般满足两点：能与 H反应，使溶液 pH 值增大 不引入新杂质。例如：若要除去 Cu2溶液中混有的 Fe3，可加入 CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的 pH 值。2（2014 安徽 27 改编）LiPF6是锂离子电池中广泛应用的电解质。某工厂用 LiF、PCl5为原料，低温反应制备 LiPF6，其流程如下：已知：HCl 的沸点是85.0，HF 的沸点是 19.5。（3）第步分离采用的方法是 ；第步分离尾气中 HF、HCl 采用的方法是 。提示：第
11、步从流程看显然是得到了固体和滤液，从流程和已知中获取信息判断步骤答案：（3）过滤；冷凝3（2013 国乙 36）草酸（乙二酸）可作还原剂和沉淀剂，用于金属除锈、织物漂白和稀土生产。一种制备草酸（含 2 个结晶水）的工艺流程如下：6回答下列问题：（2）该制备工艺中有两次过滤操作，过滤操作的滤液是 ，滤渣是 ；过滤操作的滤液是 和 ，滤渣是 。 答案：（2）NaOH 溶液；CaC2O4；H2C2O4溶液；H2SO4溶液；CaSO4【引出问题引出问题 2】2】（2017 国丙 27 改编）重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿主要成分为 FeOCr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程
12、如图所示：（4）有关物质的溶解度如图所示。向“滤液 3”中加入适量KCl，_、_、_得到 K2Cr2O7固体。冷却到_(填标号)得到的 K2Cr2O7固体产品最多。7a80 b60 c40 d10分析：为得到 K2Cr2O7固体产品最多，那应该使 K2Cr2O7的溶解度尽可能小，其余物质溶解度尽可能大，结合图像可知温度较低易于 K2Cr2O7析出。答案：（4）蒸发浓缩，冷却结晶，过滤、d 归纳总结：归纳总结：混合溶液中可先对比各物质溶质的量和溶解度的多少，结合操作目的，选择蒸发浓缩、冷却结晶或趁热过滤。变式训练 1：（2018 年深圳一模）某火电厂收捕到的粉煤灰的主要成分为SiO2、A12O3
13、、FeO、Fe2O3、MgO、TiO2等。研究小组对其进行综合处理的流程如下：回答下列问题：（5）实验室用 MgCl2溶液制备 MgCl27H2O，在不断滴加浓盐酸或通入 HCl 后，需要进行的操作是_、_、_、干燥。8答案：（5）蒸发浓缩，冷却结晶，过滤变式训练 2：（2013 四川 11 改编）明矾石经过处理后得到明矾KAl(SO4)212H2O。从明矾制备 Al、K2SO4和 H2SO4的工艺过程如下所示：焙烧明矾的化学方程式为：4KAl(SO4)212H2O + 3S = 2K2SO4 + 2Al2O3 + 9SO2 + 48H2O请回答下列问题：（2）从水浸后的滤液中得到 K2SO4
14、晶体的方法是 。答案：（2）蒸发结晶变式训练 3：（2013 广东 32）银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：Cu(OH)2在 800C 以上分解；Al(OH)3在 3000C 以上分解（5）CuSO4溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是 、过滤、洗涤和干燥。答案：（5）蒸发浓缩、冷却结晶变式训练 4：（2016 北京 27）以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和 H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下：9（3）PbO 溶解在 NaOH 溶液中，存在平衡：PbO（s）+NaOH（aq）NaHPbO2（aq），其溶解度曲线如图所示。2040608012010020406080100120温温度度/PbO的的溶溶解解度度/g L135%NaOH10%NaOH过程的目的是提纯。结合上述溶解度曲线，简述过程的操作：_。答案：（3）将粗 PbO 溶解在一定量 35%NaOH 溶液中，加热至 110，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤、洗涤并
