《（全国）2018版高考化学一轮复习 第四章 材料家族中的元素 专题课时4 无机化工流程课件 鲁科版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（全国）2018版高考化学一轮复习 第四章 材料家族中的元素 专题课时4 无机化工流程课件 鲁科版（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题课时4 无机化工流程,化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图的创新。它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，要求考生依据流程图分析原理，紧扣信息，抓住关键、准确答题。这类试题具有较强的实用性和综合性，是近几年高考化学命题的常考题型。,题型说明,使用说明,此类题目多以金属矿物加工为载体，综合考查无机、原理和实验，由于难度大，综合性强，也可放到一轮结束以后作为能力专题使用！,微题型一 以物质制备为目的的工艺流程,【示例1】 (20
2、13全国新课标，27)锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6CxLixe=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。,题型示例,回答下列问题： (1)LiCoO2中，Co元素的化合价为_。 (2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_。,(3)“酸浸”一般在80下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式_；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是_。 (4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_。 (5)充放电过程中，发
3、生LiCoO2与Li1xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式_。 (6)上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是_。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有_(填化学式)。,(5)依据充电时正极的物质变化，可写出放电时的电极反应： Li1xCoO2xexLi=LiCoO2 依据负极充电的电极反应，写出放电时电极反应 LixC6xe=6CxLi，以上两个电极反应相加，即得总方程式。 (6)“放电处理”的一个重要目的是“回收锂”，Li要沉积正极。解答这一问题的关键是Li怎样沉积在正极上的。放电时，离子运动的方向是“正向正，负向负”。 从流程的最终产物上很容易找到回收的金属化合
4、物：Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4。,2.熟悉常用的操作方法及其作用 (1)常见的化工术语,(2)常用的控制反应条件的方法： 调节溶液的pH。 a.控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。 例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示,若要除去Mn2溶液中含有的Fe2，应先用氧化剂把Fe2氧化为Fe3，再调溶液的pH到3.7。 b.调节pH所需的物质一般应满足两点要求；能与H反应，使溶液pH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、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。 控制温度。根据需要升温
5、或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。 趁热过滤。防止某物质降温时会析出。 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。,3.识别流程图,化工流程中箭尾指出的是投料(反应物)，箭头指向的是生成物(包括主产物和副产物)，返回的箭头一般是被“循环利用”的物质。,1.工业上利用硫酸废渣(含Fe2、Fe3的硫酸盐及少量CaO和MgO)制备高档颜料铁红(Fe2O3)并回收(NH4)2SO4，具体生产流程如图所示：,题型精练,注：铵黄铁矾的化学式为(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12 回答下列问题： (1)在废渣溶解操作中，加速废渣溶解的措施有_。,(2)物质A是一种
6、氧化剂。 工业上物质A最好选用_(填序号)。 A.空气 B.Cl2 C.MnO2 D.H2O2 简述工业上这样选择A的理由：_。 写出A参与反应的离子方程式：_。 (3)往铵黄铁矾溶液(含Fe3)中加入溶液B至pH为5时产生沉淀，请写出产生沉淀的离子方程式：_。 (4)回收所得的(NH4)2SO4晶体中可能含有的杂质是_。,2.(2014安徽理综，27)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 。 (1)第步反应中无水HF的作用是 、 。反应设备不能用玻璃材质的原因是 (
7、用化学方程式表示)。无水HF有腐蚀性和毒性，工厂安全手册提示：如果不小心将HF沾到皮肤上，可立即用2%的 溶液冲洗。 (2)该流程需在无水条件下进行，第步反应中PF5极易水解，其产物为两种酸，写出PF5水解的化学方程式 。,(3)第步分离采用的方法是 ； 第步分离尾气中的HF、HCl采用的方法是 。 (4)LiPF6产品中通常混有少量LiF。取样品w g，测得Li的物质的量为n mol，则该样品中LiPF6的物质的量为 mol(用含w、n的代数式表示)。,解析 (1)LiF(s)HF(l)=LiHF2(aq)，即生成的LiHF2溶于无水液态HF中得饱和LiHF2溶液，故无水HF的作用是作反应物
8、和溶剂；由于玻璃材质的主要成分是SiO2，SiO2能和HF反应，故反应设备不能用玻璃材质；由于NaHCO3溶液呈碱性能中和HF，且对皮肤腐蚀性小，故可用2%的NaHCO3溶液冲洗沾到皮肤上的HF。(2)PF5中P、F元素的化合价分别为5价和1价，故水解产物分别为H3PO4、HF，其水解反应的化学方程式为PF54H2O=H3PO45HF。,【解题策略】 1.化工流程题中表述性词汇的作用 化工生产流程和综合实验题中经常会出现一些表述性词语，这些表述性词语就是隐性信息，它可以暗示我们所应考虑的答题角度。常见的有： (1)“控制较低温度”常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。 (2)“加过量
9、试剂”常考虑反应完全或增大转化率、产率等。 (3)“能否加其他物质”常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。,(4)“在空气中或在其他气体中”主要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。 (5)“判断沉淀是否洗净”常取少量最后一次洗涤液于试管中，向其中滴加某试剂，以检验其中的某种离子。 (6)“检验某物质的设计方案”通常取少量某液体于试管中，加入另一试剂产生某现象，然后得出结论。 (7)“控制pH”常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。 (8)“用某些有机试剂清洗”常考虑降低物质溶解度有利于析出、减少损耗和提高利用率等。,2.解题思路 明确流程目的
10、分析条件和性质结合问题、联系原理答题注意模式，抓住要点。,微题型二 以分离提纯为目的的工艺流程,【示例2】 (2015课标全国卷，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Mg2B2O5H2O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：,题型示例,回答下列问题： (1)写出Mg2B2O5H2O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
11、H2O2溶液，作用是_。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_。 思维提示 (1) Mg2B2O5H2O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。,【解题策略】 1.物质分离提纯的原则 (1)不增：不引入新的杂质。 (2)不减：不减少被提纯的物质。 (3)易分离
12、：被提纯物与杂质易于分离。 (4)易复原：被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。 2.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：如除去酸性铜溶液中的Fe3等。,3.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)萃取和分离：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
13、，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、CuSO45H2O、FeSO47H2O等。 (5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。 (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。,1.(2013全国新课标，27)氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌含有Fe()、Mn()、Ni()等杂质的流程如下：,题型精练,提示：在本实验条件下，Ni()不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。 回答下列问题： (1)反应中除掉的杂质离子是_，发生反应的离子方程式为_； 在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是_。 (2)反应的反应类型为_，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有_。 (3)反应形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是_。,(4)反应中产物的成分可能是ZnCO3xZn(OH)2，取干燥后的滤饼11.2 g，煅烧后可得到产品8.1 g，则x等于_。,2.(2015山东理综，32)工业上利用氨氧化获得的高浓度NOx气体(含NO、N
