高考无机化工流程试题复习模型

【知识回顾】请写出在工业流程中你遇到的如下反应：(1)Fe3+被 H2O2酸性溶液氧化：(2)向 CuSO4溶液中通入H2S气体：(3)将Fe2O3和Al2O3混合粉末投入到NaOH 溶液中：(4)由Al2O3 获得Al单质：(5)向NaAlO2溶液中通入过量CO2：(6)向溴水中通入 SO2：【知识回顾】1、2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O2、CuSO4+H2S=CuS+H2SO43、Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O4、2Al2O3 4Al+3O2 通电冰晶石5、NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO36、Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4一轮复习：无机化工流程一轮复习：无机化工流程绪 论认识工业流程题工业流程题：是以工农业生产实际中常见的或重要的物质的制备、分离、提纯为命题素材，通过工业流程框图的呈现形式，考查高中化学元素化合物知识、反应原理、化学实验基本操作等核心知识的一类题型。一、工业流程题考查的核心元素化合物（教材+陌生）物质间的转化例：（1）教材中的核心元素工业流程FeS2Fe2O3Fe2(SO4)3FeSO4FeSO47H2O例：（2）陌生元素工业流程二、工业流程题常涉及的考点（氧化还原）方程式的书写Ksp相关计算元素化学反应，除杂情况分析氧化还原滴定的相关计算2、3、化学反应速率化学反应平衡移动4、电化学方程式书写5、实验相关操作绪 论第二小节工业流程题的环节1、先剖析题干：找出杂质与核心物质；原料与目标产物；物质的特性（如溶解性、热稳定性、水解性、氧化或还原性等）2、读完题干，直接做题，边解边推：对于复杂而陌生的流程图，不必每个环节全部推出，有时信息会藏在问题中3、把握每个环节所剩物质：关注原料变为目标产物的步骤（氧化还原、沉淀结晶）、关注每种杂质是哪一步除掉的，保证除尽杂质绪 论工业流程题考查要点一、原料的预处理1、粉碎、研磨：目的为加快反应速率，提高原料利用率2、焙烧（煅烧/灼烧）：（1）使不易浸取的物质转化为易进入溶液的物质（有O2参与反应）如：硫化物或金属单质氧化物 2CuS+3O2 2CuO+2SO2（2）使物质受热分解（无O2参与反应）如：CaCO3 CaO+CO2二、物质的转化、分离1、物质的转化：将原料转变为目标产品（跟踪核心元素的变化）条件控制目的注意酸浸溶解转变成可溶物进入溶液中，以达到与难溶物分离的目的；去氧化物(膜)Si、SiO2不溶于HF(aq)以外的酸；注意氧化性酸引起化合价变化；区别酸的挥发性碱浸 除去金属表面的油脂（与矿物油区分）；溶解铝、氧化铝等加入氧化剂(或还原剂)转化为目标产物的价态；除去杂质离子如把Fe2氧化成Fe3，而后调溶液的pH，使其转化为Fe(OH)3沉淀除去常见氧化剂:KMnO4、H2O2、Cl2、HNO3、NaClO3等；常见还原剂：金属单质、H2C2O4、SO2、H2S、C等加热加快反应速率或溶解速率；促进平衡向吸热反应方向移动；除杂，除去热不稳定的杂质，如NaHCO3、KMnO4、NH4Cl等物质；使沸点相对较低或易升华的原料气化；煮沸时促进溶液中的气体(如氧气)挥发逸出等降温防止某物质在高温时溶解(或分解)；使化学平衡向放热反应方向移动；使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离等；降低某些晶体的溶解度，减少损失等控温结晶获得所需物质；防止某种物质(如H2O2、草酸、浓硝酸、铵盐等)温度过高时会分解或挥发；使某物质达到沸点挥发出来；使催化剂的活性达到最好；防止副反应的发生等条件控制目的注意加入沉淀剂生成硫化物沉淀(如加入Na2S、(NH4)2S、FeS等)；加入可溶性碳酸盐，生成碳酸盐沉淀；加入氟化钠，除去Ca2、Mg2熟记溶解性表；利用Ksp计算出加入沉淀剂的离子浓度pH控制生成金属氢氧化物，以达到除去金属离子的目的；抑制盐类水解；促进盐类水解生成沉淀，有利于过滤分离正确选择调节pH的试剂；利用Ksp计算出pH的调节范围对点训练1.三氧化二镍(Ni2O3)是重要的电子元件材料和蓄电池材料，工业上利用含镍废料(主要成分为镍、铝、氧化铁、碳等)提取Ni2O3，工业流程如图：“预处理”操作可以选择用_(填字母)来除去废旧镍电池表面的矿物油污。A.纯碱溶液浸泡 B.NaOH溶液浸泡 C.酒精清洗C对点训练2.一种从铜阳极泥(主要含有铜、银、金、少量的镍)中分离提取多种金属元素的工艺流程如下：“分铜”时，如果反应温度过高，会有明显的放出气体现象，原因是_。温度过高，H2O2分解放出氧气对点训练3.已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8若要除去Mn2溶液中含有的Fe2，应该怎样做？先用氧化剂把Fe2氧化为Fe3，再调溶液的pH至3.78.3。对点训练4.在1.0 mol L1Co2溶液中，含有少量Fe3杂质。问应如何控制pH，才能达到除去Fe3杂质的目的？（离子浓度少于10-5mol/L即认为已除尽）已知：KspCo(OH)21.01015，KspFe(OH)31.01038答案3pH6.5 注意：(1)调节pH所需的物质一般应满足两点：能与H反应，使溶液pH增大；不引入新杂质。(2)调节pH的试剂选取：选取流程中出现的物质；已学的常见酸碱(NaOH、Na2CO3、HCl、H2SO4、NH3H2O、HNO3)核心金属元素的氧化物、氢氧化物、碳酸盐等例如：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。真题演练2021全国乙卷，磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。真题演练该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表金属离子Fe3Al3Mg2Ca2开始沉淀的pH2.23.59.512.4沉淀完全(c1.0105 molL1)的pH3.24.711.113.8回答下列问题：(2)“水浸”后“滤液”的pH约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6，依次析出的金属离子是_。Fe3、Al3、Mg2真题演练该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表金属离子Fe3Al3Mg2Ca2开始沉淀的pH2.23.59.512.4沉淀完全(c1.0105 molL1)的pH3.24.711.113.8(3)“母液”中Mg2浓度为_molL1。1.0106真题演练2.随着钴酸锂电池的普及使用，从废旧的钴酸锂电池中提取锂、钴等金属材料意义重大。右图是废旧钴酸锂电池材料(主要成分为LiCoO2，含少量单质铜及铁、铝等元素的化合物)回收工艺流程：滤液1中加入Na2SO3的主要目的是_；加入NaClO3的主要目的是_。将Co3还原为Co2将Fe2氧化为Fe3真题演练“沉钴”过程中，(NH4)2C2O4的加入量(图甲)、沉淀反应的温度(图乙)与钴的沉淀率关系如图所示：根据图分析：沉钴时应控制n()n(Co2)为_，温度控制在_左右。1.1546二、物质的转化、分离2、物质的分离、提纯：用实验操作将杂质与目标产品分离常见分离方法：过滤、蒸发结晶、冷却结晶、萃取、分液、蒸馏等分离操作适用范围注意过滤分离固体和液体萃取利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同，把物质从一种溶剂提取到另一种溶剂，萃取后需要分液适用于碘水、溴水的提纯蒸发结晶提取溶解度随温度变化不大的溶质如：NaCl冷却结晶提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解、含结晶水、易分解等特性的物质如：FeCl3、CuSO45H2O重结晶将结晶得到的晶体溶于溶剂制得饱和溶液，又重新从溶液结晶的过程，晶体溶解度受温度影响较大如：KNO3、苯甲酸【辨析几种结晶相关的操作】难点突破 冷却结晶的步骤：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤干燥 重结晶的步骤：加热溶解、趁热过滤、冷却结晶1、蒸发结晶的步骤：蒸发结晶、过滤洗涤干燥2、若溶质为易水解的物质，应采取措施抑制水解（如AlCl3、Mg(NO3)2）步骤描述：将AlCl3溶液在HCl氛围中蒸发结晶（或加入亚硫酰氯SOCl2）3、趁热过滤的目的：防止产品析出，降低产率；或防止杂质伴随产品析出，降低纯度 减压蒸发/蒸馏的目的：降低沸点，防止某物质受热分解（或失去结晶水）、被氧化等3.结晶的方法(1)KIO3的溶解度曲线如图所示。由KIO3溶 液 得 到 KIO3晶 体 的 方 法 为_。蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤干燥洗涤试剂适用范围目的蒸馏水冷水产物不溶于水除去表面的杂质离子，降低晶体因为溶解而造成的损失热水有特殊的物质其溶解度随着温度升高而下降有机溶剂(酒精、丙酮等）固体易溶于水、难溶于有机溶剂除去表面的杂质离子，减少产品溶解损失，更易干燥晶体【洗涤】洗涤沉淀的方法：向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复23次检验沉淀是否洗涤干净的方法：取最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀洗涤干净(2)硫酸锰在不同温度下结晶可分别得到MnSO47H2O、MnSO45H2O和MnSO4H2O。硫酸锰在不同温度下的溶解度和该温度范围内析出晶体的组成如右图所示。从 过 滤 所 得 的 滤 液 中 获 得 较 高 纯 度MnSO4H2O的操作是：控制温度在8090 之间蒸发结晶、_，使固 体 MnSO4H2O与 溶 液 分 离 ，_、真空干燥。趁热过滤用8090 的蒸馏水洗涤23次对点训练1.过滤(分离固、液混合物)从工厂采集废液(含FeSO4和少量ZnSO4、MgSO4)，进行四氧化三铁的制备实验。制备流程如图所示：操作a、b的名称分别为_。过滤、过滤2.萃取法分离(1)“萃取分离”溶液中钴、锂的萃取率与平衡时溶液pH的关系如图所示，pH一般选择5左右，理由是_。pH在5左右时，钴、锂的分离效率高(2)已知萃取剂A、B中pH对钴离子、锰离子萃取率的影响如图所示，为了除去Mn2，应选择萃取剂_(填“A”或“B”)。B工业流程题课内知识