高考化学一轮复习 专题突破 金属矿物综合利用工艺流程课件 苏教版-苏教版高三全册化学课件

1、专题突破专题突破4 4金属矿物综合利用金属矿物综合利用工艺流程工艺流程-2-考情分析解题指导化学工艺流程题近几年是高考的热点,所占的分值也相当大,但由于此类试题陌生度高,对我们的能力要求也大,加上有的试题文字量大,容易产生畏惧感,所以这类题的得分不是很理想。-3-考情分析解题指导一、解题方法及步骤1.常用方法常用首尾分析法:首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质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。2.基本步骤(1)审题:从题干中获取有用信息,了解生产的产品,

2、并在流程框图上,标出原料中的成分,找出原料中的杂质。审流程图:看箭头,进入的是投料(即反应物)、出去的是生成物(包括主产物和副产物);找三线,物料进出线、操作流程线、循环线。-4-考情分析解题指导(2)析题:分析流程中的每一步骤,知道“四个什么”:反应物是什么、发生了什么反应、该反应造成了什么后果、对制造产品有什么作用。抓住一个关键点:一切反应或操作都是为获得产品而服务。(3)技巧:从问题中获取信息,帮助解题,流程下题目中所提的问题,有时对我们分析流程中某一步的作用有很大帮助,所以我们在做题时,不仅要把题中所给信息及流程图审一遍,还要把题中所提问题浏览一遍。-5-考情分析解题指导3.思维方向化

3、工流程题目在流程上一般分为三个过程:原料处理分离提纯获得产品(1)原料处理阶段操作的主要目的粉碎、加热目的是增大反应速率。酸溶、碱溶、水溶(常见化工术语:水浸、浸出、酸浸)溶解。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。-6-考情分析解题指导(2)分离提纯阶段的常见考点调pH除杂: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:若要除去含Mn2+的溶液中含有的Fe2+,应该先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+,再调溶液的pH至3.7;注意把溶液的pH调至3.7,并不是加酸调节,而是增大pH,应该加碱或其

4、他与酸反应的物质。-7-考情分析解题指导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增大;不引入新杂质。例如若要除去含Cu2+的溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。试剂除杂:加入某一试剂,使杂质溶解或沉淀或转化为气体。加热:增大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、易水解的物质或产物,则要注意对温度的控制。如侯氏制碱法中的NaHCO3;还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、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

5、方向移动。萃取:利用萃取原理将混合物进行分离,一般还需通过分液和蒸馏等方法。-8-考情分析解题指导(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FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时,应在HCl的气流中加热,以防其水解。蒸发浓缩、冷却结晶:如除去KNO3中的少量NaCl。蒸发结晶、趁热过滤:如除去NaCl中的少量KNO3。重结晶。-9-考情分析解题指导二、规范答题文字叙述类题目要规范答题,防止出现因叙述不严谨导致失分,如1.洗涤沉淀:往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复以

6、上操作23次。2.从溶液中得到晶体:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤、烘干或干燥)。3.趁热过滤(或冰水洗涤)的目的:防止某些物质降温时会析出(或升温时会溶解)而带入新的杂质。4.反应中采取加热措施的作用:一般是为了增大反应速率或加速某固体的溶解。-10-考情分析解题指导三、热点题型探究1.海水中提取镁(1)分析原理首先要分析Mg的冶炼原理:MgCl2(熔融) Mg+Cl2,所以我们首先要获得纯净的MgCl2。(2)分析初始原料海水中含有MgCl2,但浓度极低,所以要富集。方法:蒸发浓缩海水。海水中除含有MgCl2外,还含有Na+、K+、Ca2+、 、Br-、I-等可溶性离子,所以还要分离、提纯

7、。分析离子中只有Mg2+与OH-反应生成Mg(OH)2沉淀。我们可以用价格便宜的碱Ca(OH)2使Mg2+转化成Mg(OH)2沉淀,从而将Mg2+分离出来。-11-考情分析解题指导(3)制得无水MgCl2得到的Mg(OH)2沉淀与盐酸反应生成MgCl2溶液,进一步处理即可得到无水MgCl2,电解可得到镁单质。-12-考情分析解题指导例1镁是一种用途很广的金属材料,目前世界上60%的镁从海水中提取,海水的综合利用可以制备金属镁,其流程如下图所示:(1)若在空气中加热MgCl26H2O,生成的是Mg(OH)Cl或MgO,写出相应反应的化学方程式: 。 用电解法制取金属镁时,需要无水氯化镁。在干燥的

8、HCl气流中加热MgCl26H2O,能得到无水MgCl2,其原因是 。 -13-考情分析解题指导(2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去?写出实验步骤:。 (3)实验室里将粗盐制成精盐的过程中,在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒,分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的。溶解时:。 过滤时: 。 蒸发时: 。 (4)获得HCl的反应为2CH4+O2+4Cl22CO+8HCl(不考虑其他反应)。事实上,生产中HCl一直在循环使用。试从理论上分析,是否需要补充HCl,简要说明理由。 -14-考情分析解题指导-15-考情分析解题指导(2)加入MgCl2溶液,充分搅拌,过滤

9、,沉淀用水洗涤(3)搅拌,加速溶解引流,使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗,防止外洒搅拌,防止因局部过热引起液滴或晶体飞溅(4)不需要补充HCl,因为Cl22HClMg(OH)2MgCl2Cl2;依氯原子守恒可以看出理论上不需要补充HCl。-16-考情分析解题指导2.铝及其矿物的开发利用做与铝有关的制备和分离提纯类习题时要抓住铝及其化合物的两性,特别是与强碱溶液的反应。例2用含有Al2O3、SiO2和少量FeOxFe2O3的铝灰制备Al2(SO4)318H2O,工艺流程如下(部分操作和条件略):.向铝灰中加入过量稀硫酸,过滤;.向滤液中加入过量KMnO4溶液,调节溶液的pH约为3;.加热,产生大量棕色

10、沉淀,静置,上层溶液呈紫红色;.加入MnSO4至紫红色消失,过滤;.浓缩、结晶、分离,得到产品。-17-考情分析解题指导(1)H2SO4溶解Al2O3的离子方程式是 。 (3)已知:生成氢氧化物沉淀的pH注:金属离子的起始浓度为0.1 molL-1根据表中数据解释步骤的目的: 。 -18-考情分析解题指导(4)已知:一定条件下, 可与Mn2+反应生成MnO2。向的沉淀中加入浓盐酸并加热,能说明沉淀中存在MnO2的现象是。 中加入MnSO4的目的是 。 解析:铝灰中SiO2不与硫酸反应,操作过滤后滤液中主要含有Al3+、Fe3+、Fe2+、 等,滤渣为SiO2;由表格中数据可知Fe3+在pH=2

11、.8时沉淀完全,而Fe2+完全沉淀时pH=8.3,操作的目的是除去滤液中的Fe3+、Fe2+,沉淀前应把Fe2+变成易沉淀的Fe3+;(4)MnO2与浓盐酸加热时反应生成黄绿色的氯气;由信息 与Mn2+在一定条件下反应可生成MnO2沉淀,结合操作的现象可知操作目的是除去溶液中的 。-19-考情分析解题指导(2)58H+54H2O(3)pH约为3时,Fe2+和Al3+不能形成沉淀,将Fe2+氧化为Fe3+,可使铁完全沉淀(4)生成黄绿色气体除去过量的-20-考情分析解题指导跟踪训练跟踪训练(2016湖北七校联考)二氧化钛是钛的重要化合物,钛白(纯净的二氧化钛)是一种折射率高、着色力和遮盖力强、化

12、学性质稳定的白色颜料。钛铁矿的主要成分为FeTiO3(可表示为FeOTiO2),含有Fe2O3、SiO2等杂质,由钛铁矿制取二氧化钛常用硫酸法,制备流程如下:-21-考情分析解题指导(1)钛铁矿主要成分与浓硫酸反应的主要产物是TiOSO4和FeSO4,该反应的化学方程式为。 (2)为提高“固体熔块”水浸取时的浸出率,除了采用循环浸取、延长时间外,适宜的条件还可以选择。(任写一种)(3)浸取液与铁屑反应的离子方程式为;从滤液中获得晶体X的基本操作是、过滤、洗涤、干燥。 -22-考情分析解题指导(4)第步反应的化学方程式为 。 (5)取少量H2TiO3,加入盐酸并振荡,滴加KSCN溶液后无明显现象

13、,再加H2O2后出现微红色,说明H2TiO3中存在的杂质离子是。这种H2TiO3即使用水充分洗涤,煅烧后获得的TiO2也会发黄,发黄的杂质是(填化学式)。-23-考情分析解题指导解析: (1)钛铁矿的主要成分为FeTiO3,其与浓硫酸反应的主要产物是TiOSO4和FeSO4,反应的化学方程式为FeTiO3+2H2SO4(浓) FeSO4+TiOSO4+2H2O。(2)“固体熔块”用水浸取的目的是让熔块中能溶于水的TiOSO4和FeSO4及Fe2(SO4)3(钛铁矿中的Fe2O3与硫酸反应的产物)充分溶于水,而不溶于水的杂质通过过滤除去。为了提高浸出率,可以采用循环浸取、延长时间将熔块粉碎、连续搅拌或者适当提高温度等措施。-24-考情分析解题指导(3)浸取液中加入铁屑主要是将Fe3+还原成Fe2+,离子方程式为2Fe3+Fe 3Fe2+;过滤所得滤液中的主要成分是TiOSO4和FeSO4,从滤液中获得FeSO4晶体的基本操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(4)第步是TiOSO4与水反应生成H2TiO3和H2SO