高考化學一輪復習 專題講座二 無機化工流程題解題方法指導課件.ppt

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1、專題講座二無機化工流程題解題 方法指導 一、解題策略化工流程中常見的操作與名詞化工流程題目在流程上一般分為3個過程：(1)原料處理階段的常見考點與常見名詞加快反應(yīng)速率 溶解：通常用酸溶，如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等水浸：與水接觸反應(yīng)或溶解浸出：固體加水(酸)溶解得到離子浸出率：固體溶解后，離子在溶液中含量的多少(更多轉(zhuǎn)化)酸浸：在酸溶液中反應(yīng)使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去的溶解過程灼燒、焙燒、煅燒：改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)高溫下氧化、分解控制反應(yīng)條件的方法 (2)分離提純階段的常見考點調(diào)pH值除雜a控制溶液的酸堿性使其中某些金屬離子形成氫氧化物沉淀例如：已知下列物質(zhì)開

2、始沉淀和沉淀完全時的pH如下表 所示物質(zhì)開始沉淀沉淀完全Fe(OH)3 2.7 3.7Fe(OH) 2 7.6 9.6Mn(OH)2 8.3 9.8 若要除去Mn2溶液中含有的Fe2，應(yīng)該怎樣做？提 示：先用氧化劑把Fe2氧化為Fe3，再調(diào)溶液的pH到3.7。b.調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點：能與H反應(yīng)，使溶液pH值增大；不引入新雜質(zhì)。例 如 ：若要除去Cu2溶液中混有的Fe3，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH值。試劑除雜 加熱：加快反應(yīng)速率或促進平衡向某個方向移動如果在制備過程中出現(xiàn)一些受熱易分解的物質(zhì)或產(chǎn)物，則要注意對溫度的控制。如：侯氏制堿中

3、的NaHCO3；還有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(濃)等物質(zhì)。降溫：防止某物質(zhì)在高溫時會溶解(或分解)、為使化學平衡向著題目要求的方向移動萃取 (3)獲得產(chǎn)品階段的常見考點洗滌(冰水、熱水)：洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。蒸發(fā)、反應(yīng)時的氣體氛圍抑制水解：如從溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶質(zhì)時，應(yīng)在HCl的氣流中加熱，以防其水解。 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶：如除去KNO3中的少量NaCl。蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾：如除去NaCl中的少量KNO3。重結(jié)晶(4)其他常見考點化學方程式實驗儀器計算信息 二、熱點題型探究熱 點 1堿金

4、屬及其礦物的開發(fā)利用例 1( 2 0 1 2 廣東理綜，3 2 )難溶性雜鹵石(K2SO4MgSO42CaSO42H2O)屬于“呆礦”，在水中存在如下平衡：K2SO4MgSO42CaSO42H2O(s)2Ca22KMg24SO 2H 2O 為能充分利用鉀資源，用飽和Ca(OH)2溶液溶浸雜鹵石制備硫酸鉀，工藝流程如下：(1)濾渣主要成分有_和_以及未溶雜鹵石。解 析解題時，要依據(jù)制備K2SO4的工藝流程，結(jié)合物質(zhì)的分離與提純的原則進行分析。 雜鹵石中加入Ca(OH)2溶液，Mg2與OH結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，CaSO4微溶于水，過濾后，濾渣中含有Mg(OH)2、CaSO4及未溶解的雜鹵石。

5、答 案Mg(OH)2CaSO4 (2)用化學平衡移動原理解釋Ca(OH)2溶液能溶解雜鹵石浸出K的原因：_。解 析加入Ca(OH)2溶液，Mg2與OH結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，使c(Mg2)減小，雜鹵石的溶解平衡正向移動，同時c(Ca2)與c(SO )均增大，從而析出CaSO4沉淀，K留在濾液中。加入Ca(OH)2溶液，Mg2與OH結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，Mg2濃度減小，平衡正向移動，K增多 (3)“除雜”環(huán)節(jié)中，先加入_溶液，經(jīng)攪拌等操作后，過濾，再加入_溶液調(diào)濾液pH至中性。解 析濾液中含有Ca2、OH，可先加入過量K2CO3溶液，除去Ca2，過濾后，再加入稀H2SO4調(diào)節(jié)溶液的pH

6、至中性。K2CO3H2SO4 (4)不同溫度下，K的浸出濃度與溶浸時間的關(guān)系見下圖。由圖可得，隨著溫度升高，_，_。解 析由圖可知，隨著溫度升高，溶浸平衡向右移動，K的溶浸速率增大。溶浸平衡向右移動K的溶浸速率增大 已知298 K時，Ksp(CaCO3)2.80109，Ksp(CaSO4)4.90105，求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 方法技巧要求用理論回答的試題，應(yīng)采用“四段論法”：改變了什么條件(或是什么條件)根據(jù)什么理論有什么變化得出什么結(jié)論。 精 練 1KNO3是重要的化工產(chǎn)品，下面是一種已獲得專利的KNO3制備方法的主要步驟： (1)反應(yīng)中，CaSO4與N

7、H4HCO3的物質(zhì)的量之比為1 2，該反應(yīng)的化學方程式為_。(2)反應(yīng)需在干態(tài)、加熱的條件下進行，加熱的目的是_；從反應(yīng)所得混合物中分離出CaSO4的方法是趁熱過濾，趁熱過濾的目的是_。CaSO42NH4HCO3=CaCO3(NH4)2SO4H2OCO2加快化學反應(yīng)速率，分離NH4Cl與K2SO4防止KNO3結(jié)晶，提高KNO3的產(chǎn)率 (3)檢驗反應(yīng)所得K2SO4中是否混有KCl的方法是：取少量K2SO4樣品溶解于水，_。(4)整個流程中，可循環(huán)利用的物質(zhì)除(NH4)2SO4外，還有_(填化學式)。加入Ba(NO3)2溶液至不再產(chǎn)生沉淀，靜置，向上層清液中滴加AgNO3溶液，若有沉淀生成，說明K

8、2SO4中混有KClCaSO4、KNO3 熱 點 2鎂、鋁及其礦物的開發(fā)利用例 22013江蘇，16(1)(2)(3)氧化鎂在醫(yī)藥、建筑等行業(yè)應(yīng)用廣泛。硫酸鎂還原熱解制備高純氧化鎂是一種新的探索。以菱鎂礦(主要成分為MgCO3，含少量FeCO3)為原料制備高純氧化鎂的實驗流程如下： (1)MgCO3與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為_。(2)加入H2O2氧化時，發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為_。(3)濾渣2的成分是_(填化學式)。解 析明晰流程中物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程：MgCO32H=Mg2CO2H2O2FeSO4H2O2H2SO4=Fe2(SO4)32H2OFe(OH)3 方法技巧首尾分析法：對一些線型流程工藝(從原

9、料到產(chǎn)品為一條龍生產(chǎn)工序)試題，首先對比分析生產(chǎn)流程示意圖中的第一種物質(zhì)(原材料)與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品)，從對比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，弄清生產(chǎn)流程過程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜、分離提純產(chǎn)品的化工工藝，然后再結(jié)合題設(shè)的問題，逐一推敲解答。關(guān)鍵在于認真對比分析原料與產(chǎn)品的組成，從中找出將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和除去原材料中所包含的雜質(zhì)的基本原理和所采用的工藝生產(chǎn)措施。當把生產(chǎn)的主線弄清楚了，圍繞生產(chǎn)主線所設(shè)計的系列問題也就可以解答了。 精 練 2鎂及其合金是一種用途很廣的金屬材料，目前世界上60%的鎂是從海水中提取的。某學校課外興趣小組從海水曬鹽后的鹽鹵(主要含Na、Mg2、Cl、Br等

10、)中模擬工業(yè)生產(chǎn)來提取鎂，主要過程如下： 回答下列問題：(1)工業(yè)上從鹽鹵中獲取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是_。(2)從過程得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2，除去少量Ca(OH)2的方法是先將沉淀加入到盛有_溶液的燒杯中，充分攪拌后經(jīng)_、_(填操作方法)可得純凈的Mg(OH)2。石灰乳原料豐富，成本低MgCl2過濾 洗滌 (3)下圖是該興趣小組設(shè)計進行過程的實驗裝置圖：其中裝置A的作用是_。制備干燥的HCl氣體( 4 )寫出過程中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式_。 熱 點 3鐵、銅及其礦物的開發(fā)利用例 3工業(yè)上由黃銅礦(主要成分為CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下：

11、 (1)步驟是在反射爐中進行的。把黃銅礦和石英砂混合加熱到1 000 左右，黃銅礦與空氣反應(yīng)生成Cu和Fe的低價硫化物，且部分Fe的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛢r氧化物。該過程中兩個主要反應(yīng)的化學方程式分別_、_。解 析根據(jù)問題(1)信息中的反應(yīng)物和生成物以及氧化還原反應(yīng)的規(guī)律可寫出兩個化學方程式。2FeSSO2 (2)步驟是在轉(zhuǎn)爐中發(fā)生的。冰銅含Cu量為20%50%。轉(zhuǎn)爐中，將冰銅加熔劑(石英砂)，在1 200 左右吹入空氣進行吹煉。冰銅中的Cu2S被氧化為Cu2O。生成的Cu2O與Cu2S反應(yīng)，生成含Cu量約為98.5%的泡銅，該過程發(fā)生反應(yīng)的化學方程式分別是_、_。氣體A中的大氣污染物可選用下列試劑中

12、的_(填字母)吸收。a.濃硫酸 b.稀硝酸 c.NaOH溶液 d.氨水 解 析氣體A中含有SO2，SO2是酸性氧化物，選用堿性溶液吸收。 (3)步驟是由泡銅冶煉粗銅的反應(yīng)，反應(yīng)方程式為_。解 析由泡銅制取粗銅，是Cu2O和Al發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的配平方法進行配平可得化學反應(yīng)方程式為3Cu2O2Al Al2O36Cu。 (4)用稀硝酸浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈血紅色，說明溶液中存在_(填離子符號)，檢驗溶液中還存在Fe2的方法是_(注明試劑、現(xiàn)象)。解 析向溶液中滴加KSCN溶液，溶液呈血紅色，可推知溶液中一定含有Fe3；要檢驗溶液中還含有Fe2，可利用其還

13、原性，具體操作：取適量酸性KMnO4溶液置于試管中，滴入幾滴該溶液，若酸性KMnO 4溶液褪色或顏色變淺，說明該溶液中含有Fe2。Fe3可取適量酸性KMnO4溶液置于試管中，滴入幾滴該溶液，若酸性KMnO4溶液褪色或顏色變淺，說明該溶液中含有Fe2 方法技巧解答無機化工流程圖題的策略1.粗讀題干，挖掘圖示圖示中一般會呈現(xiàn)超出教材范圍的知識，但題目中往往會有提示或者問題中不涉及，所以一定要關(guān)注題目的每一個關(guān)鍵字，盡量弄懂流程圖，但不必將每一種物質(zhì)都推出，只需問什么推什么。如制備類無機化工題，可粗讀試題，知道題目制取什么、大致流程和有什么提示等。 2.攜帶問題，精讀信息這里信息包括三個方面：一是主

14、干，二是流程圖示，三是設(shè)置問題。讀主干抓住關(guān)鍵字、詞；讀流程圖，重點抓住物質(zhì)流向(“進入”與“流出” )、實驗操作方法等。3.跳躍思維，規(guī)范答題答題時應(yīng)注意前后問題往往沒有“相關(guān)性”，即前一問未答出，不會影響后面答題。 精 練 3實驗室利用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)制備聚鐵(堿式硫酸鐵的聚合物)和綠礬(FeSO47H2O)，主要工藝流程如下。 (1)將過程產(chǎn)生的氣體通入下列溶液中，溶液會褪色的是_(填字母)。A.品紅溶液 B.紫色石蕊溶液C.酸性KMnO4溶液 D.溴水解 析SO2具有漂白性，能使品紅褪色，SO2有還原性，能被酸性KMnO4溶液、溴水氧化，而使它

15、們褪色。ACD (2)過程中，F(xiàn)eS、O2和H2SO4反應(yīng)的化學方程式為_。(3)過程中需加入的物質(zhì)是_。解 析溶液X為Fe2(SO4)3，需加入還原劑將Fe3還原為Fe2，又不帶入雜質(zhì)離子，故需加入鐵粉。(4)過程中，蒸發(fā)結(jié)晶時需使用的儀器除酒精燈、三腳架外，還需要_。4FeS3O26H2SO4=2Fe2(SO4)36H2O4S鐵粉蒸發(fā)皿、玻璃棒 (5)過程調(diào)節(jié)pH可選用下列試劑中的_(填字母)。A.稀硫酸 B.CaCO3 C.NaOH溶液解 析過程中需將酸消耗而調(diào)高pH，而CaCO3跟硫酸反應(yīng)會生成微溶于水的CaSO4，阻止反應(yīng)的繼續(xù)進行。C 熱 點 4其他金屬及化合物的制取例 4硫酸鉛(

16、PbSO4)廣泛應(yīng)用于制造鉛蓄電池、白色顏料等。利用方鉛礦精礦(PbS)直接制備硫酸鉛粉末的流程如下： 已知：( )PbCl2(s)2Cl(aq) (aq)H0( )Ksp(PbSO4)1.08108，Ksp(PbCl2)1.6105( )Fe3、Pb2以氫氧化物形式完全沉淀時，溶液的pH值分別為3.2、7.04(1)步驟中生成PbCl2和S的離子方程式為_，加入鹽酸的另一個目的是為了控制pH值在0.51.0，原因是_。 (2)用化學平衡移動的原理解釋步驟中使用冰水浴的原因_。(3)寫出PbCl2晶體轉(zhuǎn)化為PbSO4沉淀的離子方程式_。 (4)請用離子方程式解釋濾液2加入H2O2可循環(huán)利用的原

17、因_，濾液3是_。(5)鉛蓄電池的電解液是硫酸，充電后兩個電極上沉積的PbSO4分別轉(zhuǎn)化為PbO2和Pb，充電時陰極的電極反應(yīng)式為_。 解 題 指 導該題是以考查物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系為目的的化工流程題。解答這類試題關(guān)鍵是能整合題干、流程和問題中的信息，確定每一步的反應(yīng)物和生成物，最后再依據(jù)化學反應(yīng)原理，逐一解答問題。如該題第(1)問：從流程和問題信息可得到步驟的物質(zhì)變化是Fe3氧化PbS生成單質(zhì)硫，本身被還原為Fe2，從而順利寫出該步反應(yīng)的離子方程式。 結(jié)合已有知識和已知信息( )可知Fe3、Pb2易水解，即可從水解平衡移動的角度回答加鹽酸的目的。第(2)問：結(jié)合已知( )信息和步驟獲得的產(chǎn)品為PbC

18、l2晶體，回答冰水浴的目的肯定要從平衡逆向移動的角度突破。第(3)問結(jié)合已知( )信息，步驟是沉淀的轉(zhuǎn)化。 精 練 42013山東理綜，30(2)TiO2既是制備其他含鈦化合物的原料，又是一種性能優(yōu)異的白色顏料。工業(yè)上由鈦鐵礦(FeTiO3)(含F(xiàn)e2O3、SiO2等雜質(zhì))制備TiO2的有關(guān)反應(yīng)包括：酸溶FeTiO3(s)2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)TiOSO4(aq)2H2O(l)水解TiOSO4(aq)2H2O(l)H2TiO3(s)H2SO4(aq) 簡要工藝流程如下：試劑A為_。鈦液需冷卻至70 左右，若溫度過高會導致產(chǎn)品TiO 2收率降低，原因是_。 解 析鈦鐵礦中的Fe2O3與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵，加入試劑A后的其中一種產(chǎn)物是硫酸亞鐵，則試劑A是鐵粉。答 案Fe溫度過高會導致TiOSO4提前水解，產(chǎn)生H2TiO3沉淀 取少量酸洗后的H2TiO3，加入鹽酸并振蕩，滴加KSCN溶液后無明顯現(xiàn)象，再加H2O2后出現(xiàn)微紅色，說明H2TiO3中存在的雜質(zhì)離子是_。這種H2TiO3即使用水充分洗滌，煅燒后獲得的TiO2也會發(fā)黃，發(fā)黃的雜質(zhì)是_(填化學式)。解 析加入KSCN溶液后無明顯現(xiàn)象，說明不含F(xiàn)e3，加入H2O2后變紅說明含有Fe2。這種H2TiO3中含有FeSO4，則煅燒后會產(chǎn)生少量的Fe2O3而使TiO2顯黃色。Fe2Fe2O3