专题讲座2无机化工流程题复习策略与解题方法指导

1、最新整理专题讲座二无机化工流程题复习策略与解题方法指导一、解题策略化工流程中常见的操作与名词化工流程题目在流程上一般分为3个过程:原料处理9获得产品（1）原料处理阶段的常见考点与常见名词 加快反应速率 溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等水浸：与水接触反应或溶解浸出：固体加水（酸）溶解得到离子浸出率：固体溶解后，离子在溶液中含量的多少（更多转化）酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程 灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解 控制反应条件的方法（2）分离提纯阶段的常见考点 调pH值除杂a.控制溶液的酸碱性使其某些金属离

2、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Fe,应该怎样做？提示：先用氧化剂把 Fe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：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。 试剂除杂 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物质或产物，则要

3、注意对温度的控制。如：侯氏制碱中的 NaHCO3；还有如 H2O2、Ca（HCO3）2、KMnO 4、AgNO 3、HNO3（浓）等物质。 降温：防止某物质在高温时会溶解（或分解）、为使化学平衡向着题目要求的方向移动 萃取（3）获得产品阶段的常见考点 洗涤（冰水、热水）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。 蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCIs、AICI3、MgCl2等溶质时,应在HCI的气流中加热，以防其水解。 蒸发浓缩、冷却结晶：如除去 蒸发结晶、趁热过滤：如除去 重结晶KN0 3中的少量NaCI ONaCI中的少量 KNOso(4) 其他常见考点计

4、算信息化学方程式实验仪器二、热点题型探究热点1碱金属及其矿物的开发利用【例1 (2012广东理综，32)难溶性杂卤石(K2SO4 MgSO4 2CaSO4 2H2O)属于“呆矿”，在水 中存在如下平衡：K2SO4 MgSO4 2CaSO4 2 H2O(s)2Ca2 + 2K*+ Mg + 4S0厂 + 2H2O为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下:溶液at楡 I毋液事一血卜虚卜(4液TW*競蠶“Th售(1) 滤渣主要成分有(2) 用化学平衡移动原理解释(3) 除杂”环节中，先加入 溶液调滤液pH至中性。不同温度下，K +的浸和以及未溶杂卤石。Ca(OH

5、) 2溶液能溶解杂卤石浸出 K +的原因：_-理i溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入出浓度与溶浸时间的关系见右图。由图可得，随着温度升高,CaSO4（s）+ CO2CaCO3（s）(5) 有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：+ SO2已知 298 K 时，Ksp(CaCOs) = 2.80X 109mol2 L2, Ksp(CaSO4)= 4.90x 105mol2 L2，求 此温度下该反应的平衡常数K(计算结果保留三位有效数字)。解析解题时，要依据制备K2SO4的工艺流程，结合物质的分离与提纯的原则进行分析。(1) 杂卤石中加入 Ca(OH)2溶液，Mg2 +与OH 结合生成Mg

6、(OH) 2沉淀，CaSO4微溶于水， 过滤后，滤渣中含有 Mg(OH)2、CaSO4及未溶解的杂卤石。加入Ca(OH)2溶液，Mg2 +与OH-结合生成 Mg(OH) 2沉淀，使c(Mg2 +)减小，杂卤石 的溶解平衡正向移动，同时 c(Ca2 +)与c(SO4-)均增大，从而析出 CaSO4沉淀，K +留在 滤 液中。滤液中含有Ca2+、OH ,可先加入过量 K2CO3溶液，除去Ca2 +,过滤后，再加入稀 H2SO4调节溶液的pH至中性。(4)由图可知，随着温度升高，溶浸平衡向右移动,K +的溶浸速率增大。cSO? (5)CaSO4(s) + CO3-CaCO3(s)+ SO4 的平衡常

7、数 K = o CaCO3(s)、CaSO4(s)c CO2 分别存在溶解平衡： CaCO3(s) Ca2+ (aq) + CO2 (aq), CaSO4(s) Ca2 + (aq) + SO2 (aq)，则有 Ksp(CaCO3)= c(Ca2 +) c(CO3) = 2.80x 10 9mol2 L 2, Ksp(CaSO4)= c(Ca2Ksp CaSO4c SO2 + )c(SOf) = 4.90X 10 - 5mol2 L 2 ,另B 么 K =c CO2 c Ca2+Ksp CaSO4Ksp CaCO3Ksp CaCO3c Ca2+4.90 x 10 54药甘=1.75 X 104

8、0答案(1)Mg(OH) 2 CaSO4加入Ca(OH) 2溶液,移动，K+增多(3) K2CO3 H2SO4(4) 溶浸平衡向右移动K +的溶浸速率增大(5)CaSO4(s) + CO2CaCO3(s) + SO2的平衡常数2-Ksp CaSO4Ksp(CaCO3)可知，c(SO4 ) = 2+c Cac(co2)=C so4土星K =五T，据Ksp CaCO3Ca2，则有Ksp(CaS04)、SS磐= 1.75X -方法技巧 要求用理论回答的试题， 应采用“四段论法:改变了什么条件(或是什么条件)7根据什么理论7有什么变化7得出什么结论。【迁移应用1】KNO3是重要的化工产品，下面是一种已

9、获得专利的 步骤：KN0 3制备方法的主要Mgh与OH结合生成Mg(OH)2沉淀，Mg浓度减小，平衡正向ca(1) 反应I中，CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为1 : 2,该反应的化学方程式为(2) 反应n需在干态、加热的条件下进行，加热的目的是 从反应W所得混合物中分离出CaSO4的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是(3)检验反应n所得 K2SO4中是否混有 KCl的方法是：取少量 K2SO4样品溶解于水,(4)整个流程中，可循环利用的物质除 (NH4)2SO4外，还有 (填化学式)O答案 (1)CaSO4 + 2NH4HCO3=CaCO3 J + (NH4)2SO4 + H2O +

10、CO2f加快化学反应速率，分离NH4CI与K2SO4防止KNO3结晶，提高KNO3的产率加入Ba(NO 3)2溶液至不再产生沉淀，静置，向上层清液中滴加AgN0 3溶液，若有沉淀生成，说明 K2SO4中混有KCl(4)CaSO4、KNO3热点2镁、铝及其矿物的开发利用例 2铝是重要的金属材料， 铝土矿(主要成分是AI 2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)是工业上 制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取AI 2(SO4)3和铵明矶晶体NH 4AI(SO4)2 I2H2O的工艺流程如图所示:请回答下列问题:(1)固体a的化学式为，川中通入足量 CO2气体发生反应的离子方程式为首先对比

11、分析生产流程示意图中的第一种物质(从原料到产品为一条龙生产工序)试题，(原材料)与最后一种物质(产品),从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除 杂、分离提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。关键在于认真 对比分析原料与产品的组成，从中找出将原料转化为产品和除去原材料中所包含的杂质 的基本原理和所采用的工艺生产措施。当把生产的主线弄清楚了，围绕生产主线所设计 的系列问题也就可以解答了。目前世界上60%的镁是从海水中提取(主要含NaS Mg2+、C、BL等)中模拟【迁移应用2镁及其合金是一种用途很广的金属材料, 的。某学校课外兴趣小组

12、从海水晒盐后的盐卤 工业生产来提取镁，主要过程如下：Mgt?|十础卫卜塾斗涪補IMg回答下列问题:(1) 工业上从盐卤中获取 Mg(OH) 2用石灰乳而不用 NaOH溶液的原因是从过程得到的 Mg(OH) 2沉淀中混有少量的 Ca(OH)2,除去少量Ca(OH)2的方法是先将沉淀加入到盛有 溶液的烧杯中，充分搅拌后经 、(填操作方法)可得纯净的Mg(OH) 2o(3)下图是该兴趣小组设计进行过程的实验装置图:其中装置A的作用是(4) 写出过程中发生反应的化学方程式 答案(1)石灰乳原料丰富，成本低(2) MgCl 2过滤洗涤(3) 制备干燥的HCI气体一 通电(4) MgCI 2(熔融)=Mg

13、 + Cl2 ?热点3 铁、铜及其矿物的开发利用1所示：【例3】近年来，硫化铜矿的湿法冶炼技术已经取得了很大的进展。现有一种催化氧化酸浸硫 化铜矿的冶炼法，其工艺流程如图纯教Fe 换 V疏化窮旷粉图II：艺和打就囹反应温度、固液比、反应时间、氯离子浓度都对铜的浸出率有较大的影响，下面是实验 得出的这几种因素对铜的浸出率影响的变化曲线图(如图2图5所示)o0505050 5unT7ttso TO 80 94 lUO 110阳2 W的楼出反向ffli度的变毗艾羸，& 丁 II 9 皮逾时间Jh4蔺的反应 时问的变化其系佃m棚恥1崖世+玉EE同【同潘比的变化左果亍浓度的蛮牝冀系夏三左SF*800 C

14、回答下列问题:火法炼铜的主要反应：2CuFeS2 + 4O2=Cu2S + 3SO2 + 2FeO（炉渣）：2Cu2S +1 200 C1 200 C3O2=2Cu2O + 2SO2 :2CU2O+ Cu2S=6Cu+ SO2 t；则由 1 mol CuFeS2生成 1 molCu，共消耗mol O 2。在反应中氧化剂为 ，当有0.3 mol电子发生转移时，生成SO2的体积为 （标准状况）o（2）写出反应1的化学方程式：，湿法炼铜与火法炼铜相比，优点是从溶液中得到FeSO4 7H2O晶体的操作是 实验时常用乙醇洗涤晶体，优点是 （4）根据实验以及工业生产的实验要求，从下表中得出的最佳工艺条件为

15、 序号）o选项反应温度/ C固液比c（C）/mol L J反应时间/hA1001 : 5.50.77B951 : 50.86C1101 : 60.98高温解析 将题给的三个方程式合并得：2CuFeS2 + 5O2=2Cu + 4SO2 + 2Fe0,当CuFeS2 为1 mol时，消耗的O2为2.5 mol。反应 中，根据化合价变化可知，Cu2O和Cu2S中Cu的化合价都降低，故它们都是氧化齐叽生成1 mol SO2转移6 mol电子，当有0.3 mol电子转移时，生成 SO2 0.05 mol，体积为1.12 L（标准状况）。（2）火法炼铜中产生有毒的 SO2,而湿法炼铜中不产生有毒气体，故

16、其优点是污染小，环保，同时湿法炼铜中还得 到副产品硫酸亚铁晶体及硫黄，充分利用了资源。FeSO4 7H2O晶体受热易失去结晶水，故从溶液中得到 FeSO4 7H2O晶体的操作应是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。又因该 晶体易溶于水，故不能用水洗涤，需用乙醇洗涤，不仅可以洗去晶体表面的水和杂质离 子，还可以减少晶体的损失。从图2可以看出：铜的浸出率随反应温度的升高而增大，在温度达到95 C后，铜的浸出率随温度的变化不明显，但是温度过高，能耗增加，由此可知适宜的反应温度为 95 C。从图3可以看出：固液比大于1 : 5时，铜的浸出率随固液比的增大而有所下降；固液比小于1 : 5时，铜的浸出率随固液比的减

17、小而有所下降，因此适宜的固液比为 1 : 5o从图4可以看出：铜的浸出率随反应时间的增加而增大，但 在反应时间超过 6 h后，随着反应时间的延长铜的浸出率增大得很缓慢，同时反应时间 过长，既增加能耗，又降低设备利用率，故适宜的反应时间为6h。由图5可以看出：加入氯离子能改善铜的浸出效果，但是氯离子浓度超过 0.8 mol L时，铜的浸出率随氯离0.8 mol-o子浓度的增大反而降低，故适宜的氯离子浓度应维持在答案 (1)2.5 CU2O、Cu2S 1.12 L催化剂(2)2CuS + O2 + 2H2SO4=2CuSO4 + 2H2O + 2S 污染小，同时得到副产物硫酸亚铁晶 体及硫黄，资源

18、得到充分利用(3) 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗去晶体表面的水和杂质离子，同时减少晶体的损失B【迁移应用3】实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矶(FeSO4 7H2O)，主要工艺流程如下。固休W (氣；iis等警瘠液Y顾轴帆(1) 将过程产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是A .品红溶液B .紫色石蕊试液C .酸性KMnO4溶液D .溴水过程中，FeS、O2和H2SO4反应的化学方程式为(3) 过程中需加入的物质是(4) 过程中，蒸发结晶时需使用的仪器除酒精灯、三脚架外，还需要(5) 过程调节pH可选用下列试剂中的 (填序号

19、)。A .稀硫酸 B. CaCO3 C. NaOH溶液(6) 过程中，将溶液 Z加热到7080 C,目的是(7) 实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验。用分析天平称取2.700 0 g样品；将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的BaCl2溶液；过滤、洗涤、干燥，称重得固体质量为 3.495 0 g。若该聚铁的主要成分为Fe(OH)(SO 4)n,则该聚 铁样品中铁元素的质量分数为 o (假设杂质中不含铁元素和硫元素 )答案 (1)ACD(2) 4FeS + 3O2 + 6H 2SO4=2Fe2(SO4)3 + 6H2O + 4S(3) 铁粉(4)蒸发皿、玻璃棒(5)C (6

20、)促进Fe3+的水解(7)31.1%解析 SO2具有漂白性，能使品红褪色，SO2有还原性，能被酸性 KMnO4溶液、溴水氧化，而使它们褪色。溶液X为Fe2(SO4)3,需加入还原剂将 Fe3+还原为Fe2+，又不带入杂质离子，故需加入铁粉。过程中需将酸消耗而调高pH,而CaCO3跟硫酸反应会生成微溶于水的 CaSC4而阻止反应的继续进行。由聚铁的化学式可知：n(Fe3+) = n(SO?-)=n(BaSO4) =3.495 0 g1 = 0.015 mol ,所以聚铁样品中铁元素的质量分数=233 g mol0.015 mol X 56 g mol12.700 0 g热点4锰、钼、钛等金属化合

21、物的综合应用X 100% = 31.1%。例 4钼是一种过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，这种元素可增强合金的强 度、硬度、可焊性及韧性，还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。如图是化工生产中制备金 属钼的主要流程图。(A soj掛 就g占=宙嚴卿2(1) 写出反应的化学方程式：(2) 反应的尾气可以再利用，写出应用该尾气制得的两种重要化学试剂(3) 如果在实验室模拟操作1和操作2，则需要使用的主要玻璃仪器有 (4) 钼在空气中灼烧生成三氧化钼，三氧化钼溶于氢氧化钠溶液生成钼酸钠；三氧化钼不 溶于盐酸或稀硫酸。钼酸钠的化学式为高温工业上制备还原性气体co和H2的反应原理为 CO2 + CH4

22、=2CO + 2H2, CH4 +高温H2O=CO + 3H2。含甲烷体积分数为 80%的a L(标准状况)天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应，甲烷转化率为90%，用产生的还原性气体(CO和H2)还原MoO 3制钼，理论上能生产钼的质量为 。解析 (1)二硫化钼与氧气在高温下反应生成三氧化钼和二氧化硫。(2) 二氧化硫可收集再利用，制备硫酸和盐类等。都是过滤操作。操作1和操作2都是分离固体与液体混合物,(4)钼酸是二元酸，可直接写出钼酸钠。(5)根据反应方程式知，1 mol甲烷完全反应生成 高温Mo + 3CO2,3H2 + MoO 3=Mo + 3H2O,3 mol a L咼温

23、4 mol还原性气体，而：3CO+ MoO 3=还原性气体理论上生成1 mol钼。n(CH 4)aaX 72%aX 72%=1 X 80% ,n(H2 + CO)=石；X 80% X 90% X 4 mol = ,n(Mo)=孑厂22.4 L mo|T竺45.5.6、，10.72 a0.72a1X - mol =20 mol, m(Mo) = “ mol X 96 g mol 1 4.11a g。咼温=2MoO3 + 4SO2316.816.8答案 (1)2MoS2 + 7O2H2SO4、Na2SO3或 Na2SO4、(NH4)2SO4等烧杯、漏斗、玻璃棒(4)Na2MoO4 (5)4.11a g由V制取铵明矶溶液的化学方程式为 ,从铵明矶溶液中获得铵