《（课标通用版）2020版高考化学大一轮复习 专题三 专项突破（一）课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（课标通用版）2020版高考化学大一轮复习 专题三 专项突破（一）课件（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专项突破（一） 金属及其化合物在化工流程中的转化,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,是无机框图题的创新。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,是近几年高考化学试题 的常考题型。,类型一 以物质制备为目的的化学工艺流程 1.工艺流程图,2.原料处理阶段的常见考查点 (1)加快反应速率的方法。 (2)溶解:酸浸(用硫酸、盐酸等)和碱浸(
2、NaOH溶液等)。 (3)灼烧、焙烧、煅烧:改变结构,使一些物质在高温下被氧化或分解。,3.分离提纯阶段的常见考查点 (1)调pH除杂 控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如除 去含Al3+、Mn2+溶液中混有的Fe2+,先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+,再调节 溶液的pH。 调节pH所需的物质一般应满足两点:一是能与H+反应,使溶液pH增大; 二是不引入新杂质。例如,若要除去含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。,(2)加热:加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。 如果在制备过程中出现一些受热易分解的
3、物质,则要注意对温度的控 制。如NaHCO3、H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、浓HNO3等物 质。 (3)降温:防止某物质在高温时分解或使化学平衡向题目要求的方向移 动。,4.获得产品阶段的常见考查点 (1)洗涤(冰水、热水或乙醇):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。 (2)蒸发时在某气体氛围中进行以抑制水解:如从溶液中析出FeCl3、 AlCl3、MgCl2等溶质时,应在HCl的气流中加热,以抑制Fe3+、Al3+、Mg2+ 等的水解。 (3)蒸发浓缩、冷却结晶:如NaCl和KNO3混合溶液,若将混合溶液加热蒸 发后再降温结晶,则析出的固体主要
4、是KNO3,这样就可分离出大部分,KNO3。 (4)蒸发结晶:如NaCl和KNO3混合溶液,若将混合溶液蒸发至析出固体, 析出的固体主要是NaCl。 典例1 (2017课标,27,15分)重铬酸钾是一种重要的化工原料,一般由 铬铁矿制备,铬铁矿的主要成分为FeOCr2O3,还含有硅、铝等杂质。制 备流程如图所示:,回答下列问题: (1)步骤的主要反应为: FeOCr2O3+Na2CO3+NaNO3 Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2 上述反应配平后FeOCr2O3与NaNO3的系数比为 。 该步骤不能使用陶瓷容器,原因是 。 (2)滤渣1中含量最多的金属元素是 ,滤渣2的主要成分是
5、 及含硅杂质。 (3)步骤调滤液2的pH使之变 (填“大”或“小”),原因是 (用离子方程式表示)。,(4)有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl,蒸发浓 缩,冷却结晶,过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到 (填标号)得到的 K2Cr2O7固体产品最多。,a.80 b.60 c.40 d.10 ,步骤的反应类型是 。 (5)某工厂用m1 kg铬铁矿粉(含Cr2O3 40%)制备K2Cr2O7,最终得到产品m2 kg,产率为 。,解题流程,答案 (1)27 陶瓷在高温下会与Na2CO3反应 (2)Fe Al(OH)3 (3)小 2Cr +2H+ Cr2 +H2O (4)d 复分解反
6、应 (5) 100%,解析 本题以K2Cr2O7的制备为载体,考查氧化还原反应原理、平衡移 动原理等。由题中所给反应可知滤渣1为Fe2O3,滤液1中含有Al3+、Si ,调节pH=7,则滤渣2中含Al(OH)3及含硅杂质,滤液2中含有Cr 、Na +,此时调节pH促使平衡2Cr +2H+ Cr2 +H2O正向移动,再加入 KCl得到K2Cr2O7。 (1)利用得失电子守恒方法配平:2FeOCr2O3+4Na2CO3+7NaNO3 4Na2 CrO4+Fe2O3+4CO2+7NaNO2,则FeOCr2O3与NaNO3的系数比为27。 陶瓷中含有SiO2,在高温下能与Na2CO3反应,会损坏仪器。
7、,(2)由步骤可知熔块中含有NaNO2、Na2CrO4、Fe2O3等,故滤渣1中含 量最多的金属元素为Fe,而步骤需除去Al3+及含硅物质,故滤渣2中应 主要含Al(OH)3及含硅杂质。 (3)步骤调pH的目的是促进Cr 转化为Cr2 ,根据2Cr +2H+ Cr2 +H2O,可知应增大c(H+),故pH要变小。 (4)根据溶解度曲线图可知,选择K2Cr2O7溶解度小于溶液中其他溶质溶 解度且溶解度最小的温度区,故选d。反应为2K+Cr2 K2Cr2O7, 此反应为复分解反应。,(5)根据Cr原子守恒建立关系式: Cr2O3 K2Cr2O7 152 294 m140% kg m(K2Cr2O7
8、) m(K2Cr2O7)= kg 故产率为 100%= 100%。,1.(2017课标,27,14分)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料, 可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制 备。工艺流程如下: 回答下列问题: (1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如下图所示。由图可知,当铁的浸,出率为70%时,所采用的实验条件为 。 (2)“酸浸”后,钛主要以TiOC 形式存在,写出相应反应的离子方程式 。,(3)TiO2xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所 示:,分析40 时TiO2xH2O转化率最高的原因 。 (4
9、)Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4,其中过氧键的数目为 。 (5)若“滤液”中c(Mg2+)=0.02 molL-1,加入双氧水和磷酸(设溶液体积 增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.010-5 molL-1,此时是 否有Mg3(PO4)2沉淀生成?,(列式计 算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.310-22、1.010-24。 (6)写出“高温煅烧”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式 。,答案 (1)100 、2 h,90 、5 h (2)FeTiO3+4H+4Cl- Fe2+TiOC +2H2O (3)低于40 ,TiO2xH2O
10、转化反应速率随温度升高而增加;超过40 ,双 氧水分解与氨气逸出导致TiO2xH2O转化反应速率下降 (4)4 (5)Fe3+恰好沉淀完全时,c(P )= molL-1=1.310-17molL-1,c3(Mg2 +)c2(P )值为0.013(1.310-17)2=1.710-40KspMg3(PO4)2,因此不会生成 Mg3(PO4)2沉淀,(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 2LiFePO4+3CO2+H2O,解析 本题为化学工艺流程题,考查了实验条件的选择,离子方程式、 化学方程式的书写,沉淀溶解平衡等知识。 (1)由图像可以看出,当铁的浸出率为70%时,实验条件有两个:1
11、00 、2 h,90 、5 h。 (2)FeTiO3为难溶物,在书写离子方程式时不能拆写成离子形式。 (4)Li2Ti5O15中,Ti的化合价为+4,Li的化合价为+1,所以正化合价的和为4 5+12=22。设过氧键数目为x,则x2+(15-2x)2=22,解得x=4。 (6)FePO4中Fe显+3价,LiFePO4中Fe显+2价,FePO4作氧化剂,则H2C2O4作,还原剂,高温煅烧时应生成CO2,据此可写出反应的化学方程式。,2.(2018江苏单科,16,12分)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金属硫酸盐)为原料,生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺
12、流 程如下: (1)焙烧过程均会产生SO2,用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为 。,(2)添加1% CaO和不添加CaO的矿粉焙烧,其硫去除率随温度变化曲线 如图所示。 已知:多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ,硫去除率=(1- )100% 不添加CaO的矿粉在低于500 焙烧时,去除的硫元素主要来源于 。 700 焙烧时,添加1% CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去 除率低,其主要原因是 。 (3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2,铝元素存在的形式由 (填化学式)转化为 (填化学式)。 (4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧,
13、条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,理论上完全反应消耗的n(FeS2)n(Fe2O3)= 。,答案 (1)SO2+OH- HS (2)FeS2 硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中 (3)NaAlO2 Al(OH)3 (4)116,解析 本题考查化学工艺流程的分析、硫及其化合物,氧化还原反应的 计算。 (1)用NaOH溶液吸收过量SO2生成NaHSO3,离子方程式为OH-+SO2 HS 。 (2)FeS2在低于500 焙烧时能与空气中的O2反应生成Fe2O3和SO2,发 生的反应为4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2,故不添加CaO的矿粉在焙烧时 去除的硫元素主要来源于FeS2;700 焙
14、烧时,添加CaO后,硫元素转化 为CaSO4而留在矿粉中,使矿粉硫去除率降低。,(3)矿粉焙烧后加NaOH溶液碱浸时,Al2O3能与NaOH溶液反应生成NaA- lO2,发生的反应为Al2O3+2NaOH 2NaAlO2+H2O,过滤后,NaAlO2在滤 液中,向滤液中通入过量CO2时,发生反应NaAlO2+CO2+2H2O Al(OH)3 +NaHCO3,所以铝元素存在的形式由NaAlO2转化为Al(OH)3。 (4)分析反应前后元素化合价的变化,利用得失电子守恒知: n(FeS2)+5 2n(FeS2)= 2n(Fe2O3),解得 = ,即理论上完全反应消耗的n(FeS2)n(Fe2O3)
15、=116。,3.(2015课标,27,14分)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: 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 。,答案 (1)Mg2B2O5H2O+2H2SO4 2H3BO3+2MgSO4 提高反应温 度、减小铁硼矿粉粒径 (2)Fe3O4 SiO2和CaSO4 (3)将Fe
