广东高考2015二轮提优导学案专题九物质的制备与化学工艺流程综合题型研究

1、能力展示1. (2013·广东高考第32题)银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下:注:Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450和80。(1) 电解精炼银时,阴极反应式为;滤渣A与稀硝酸反应,产生的气体在空气中迅速变为红棕色,该气体变色的化学方程式为。 (2) 固体混合物B的组成为;在生成固体B的过程中,需要控制NaOH的加入量,若NaOH过量,则因过量引起的反应的离子方程式为。 (3) 完成煅烧过程中一个反应的化学方程式:CuO +Al2O3CuAlO2+。 (4) 若银铜合金中铜的质量分数为63.5%,

2、理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为molCuAlO2,至少需要1.0mol·L-1Al2(SO4)3溶液L。 (5) CuSO4溶液也可用于制备胆矾,其基本操作为、过滤、洗涤和干燥。 2. (2012·广东高考第32题节选)难溶性杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)属于“呆矿”,在水中存在如下平衡:K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca2+2K+Mg2+4S+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:(

3、1) 滤渣的主要成分有和以及未溶杂卤石。 (2) 用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因: 。 (3) “除杂”环节中,先加入溶液,经搅拌等操作后,过滤,再加入溶液调节滤液pH至中性。 (4) 不同温度下,K+的浸出浓度与溶浸时间的关系如上图,由图可得:随着温度的升高,;。3. (2011·广东高考第32题)由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气,这些杂质可采用吹气精炼法除去,产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下:注:NaCl熔点为801;AlCl3在181升华。(1) 精炼前,需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂

4、,防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质,相关的化学方程式为和。(2) 将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体,杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有;固态杂质黏附于气泡上,在熔体表面形成浮渣,浮渣中肯定存在。(3) 在用废碱液处理A的过程中,所发生反应的离子方程式为。(4) 镀铝电解池中,金属铝为极。熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlC 和Al2C形式存在,铝电极的主要电极反应式为。(5) 钢材镀铝后,表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀,其原因是。4. (2010·广东高考第32题)碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以锂辉石(主要成分为Li2O·Al2

5、O3·4SiO2)为原料制备Li2CO3的工艺流程如下:已知:Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4;Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303 K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g。(1) 步骤前,锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是。(2) 步骤中,酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、S,另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+等杂质,需在搅拌下加入(填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”)以调节溶液的pH至6.06.5,沉淀部分杂质离子,然后分离得到浸出液。(3) 步骤中,将适量

6、的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中,可除去的杂质金属离子有。(4) 步骤中,生成沉淀的离子方程式为。(5) 从母液中可回收的主要物质是。1. (2013·广州一模)某科研小组以难溶性钾长石(K2O·Al2O3·6SiO2)为原料,提取Al2O3、K2CO3等物质,工艺流程如下:(1) 煅烧过程中有如下反应发生。钾长石中的硅元素在CaCO3作用下转化为CaSiO3,写出SiO2转化为CaSiO3的化学方程式:。钾长石中的钾元素和铝元素在Na2CO3作用下转化为可溶性的NaAlO2和KAlO2,写出Al2O3转化为NaAlO2的化学方程式:。(2

7、) 已知NaAlO2和KAlO2易发生如下水解反应:Al+ 2H2OAl(OH)3 + OH-。“浸取”时应保持溶液呈(填“酸”或“碱”)性。 “浸取”时不断搅拌的目的是。(3) “转化”时加入NaOH的主要作用是(用离子方程式表示)。(4) 上述工艺中可以循环利用的主要物质是、和水。2. (2013·江门一模)化工原料红矾钠(重铬酸钠:Na2Cr2O7·2H2O)主要是以铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3,还含有Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料生产,其主要工艺流程如下:步骤中主要反应的化学方程式如下:4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O2

8、8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2(1) 中反应是在回转窑中进行的,反应时需不断搅拌,其作用是。(2) 杂质Al2O3、SiO2在中转化的化学反应方程式为、。(3) 用化学平衡移动原理说明中煮沸的作用是(用离子方程式结合文字说明),若调节pH过低产生的影响是。(4) 中酸化是使Cr转化为Cr2,写出该反应的离子方程式:。(5) 工业上还可用电解法制备重铬酸钠,其装置示意图如右。阴极的电极反应式为;阳极的电极反应式为。1. 原料浸出可加入哪些类别的物质目的是什么2. 试归纳在化工流程题常出现的物质制备原理有哪些,其中常用到的物质分离提纯的方法有哪些【基础回顾】1. 元素及其化合物的转化关系

9、在解答物质制备与化学工艺流程题时,面对众多的化学反应,首先需要系统的复习和掌握元素及其化合物的转化关系。我们可通过具体直观的网络图有选择性地进行归纳。(请同学们试着写出下列网络图中物质间转化的化学方程式或离子方程式)(1) 钠及其化合物间的转化关系(2) 铝及其化合物间的转化关系(3) 铁及其化合物间的转化关系(4) 碳、硅及其化合物间的转化关系(5) 氯气及其化合物间的转化关系(6) 硫及其化合物间的转化关系(7) 氮气及其化合物间的转化关系2. 重要无机物的性质元素物质用途或应用元素物质用途或应用NaNa2O2氧化剂,漂白剂,杀菌消毒,供氧剂FeFe各种铁合金Na2CO3食用碱,生产洗涤剂

10、,玻璃Fe2O3红色涂料、油漆,炼铁NaHCO3食用碱,治疗胃酸过多FeCl3刻蚀铜质电路板AlAl铝合金卤素Cl2自来水消毒,生产漂白剂、消毒剂,冶炼金属Al2O3制耐高温材料,冶炼金属铝ClO2自来水消毒Al(OH)3治疗胃酸过多,胶体可作净水剂、阻燃剂HF雕刻玻璃SiSi光电池,半导体SS生产硫酸SiO2光导纤维SO2生产硫酸,漂白纸浆H2SiO3硅胶干燥剂,催化剂载体NNH3生产氮肥、硝酸,作制冷剂Na2SiO3木材防火剂铵盐实验室制NH3、氮肥SiC制砂轮、砂纸对于试题中出现的其他物质的性质与用途的关系,在复习中要勤做笔记,理解物质的这种用途是基于它的哪种性质,最终形成知识和能力,实

11、现考点的突破。3. 课本上的重要物质制备的流程图(1)侯氏制碱工艺 (2) 从海水中提取碘海带滤液I2(3) 工业合成硫酸FeS2SO2SO3发烟硫酸(4) 工业合成硝酸NH3NONO2HNO3(5) 从海水中提取镁贝壳(CaCO3)CaOMg(OH)2MgCl2Mg(6) 从铝土矿中提取铝铝土矿(Al2O3)NaAlO2Al(OH)3Al2O3Al课堂评价1. (2013·惠州调研改编)利用海水资源进行化工生产的部分工艺流程如下图:海水粗盐(1) 流程中,欲除去粗盐中含有的Ca2+、Mg2+、S等离子,需将粗盐溶解后,按序加入药品进行沉淀、过滤等。加入药品和操作的顺序可以是(填字母

12、)。 a. Na2CO3、NaOH、BaCl2、过滤、盐酸b. NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、盐酸c. NaOH、Na2CO3、BaCl2、过滤、盐酸d. BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、盐酸(2) 流程中,电解饱和NaCl溶液的离子方程式为。通电开始后,阳极区产生的气体是,阴极附近溶液pH会(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3) 流程中,通过反应得到NaHCO3晶体。右图为NaCl、NH4Cl、NaHCO3、NH4HCO3的溶解度曲线,其中能表示NaHCO3溶解度曲线的是,反应的化学方程式是 。 (4) 流程中,所得纯碱常含

13、有少量可溶性杂质,提纯它的过程如下:将碳酸钠样品加适量水溶解、过滤、洗涤23次,得到纯净的Na2CO3·10H2O,Na2CO3·10H2O脱水得到无水碳酸钠。 2. (2013·梅州一模改编)工业上用重晶石(BaSO4)制备BaCO3的常用方法主要有高温煅烧还原法、沉淀转化法等。高温煅烧还原法的工艺流程可简单的表示如下:重晶石矿粉BaS等溶液BaCO3(1) 若“煅烧”时产生一种有毒的还原性气体,则反应的化学方程式为。 (2) 在第一次过滤后洗涤,检验是否洗涤干净的试剂最好是。 (3) 沉淀转化法制备BaCO3可用饱和Na2CO3溶

14、液将BaSO4转化为BaCO3 :BaSO4(s)+C(aq)BaCO3(s)+S(aq)在实验室将少量BaSO4固体全部转化为BaCO3的实验操作方法与步骤为。 与高温煅烧还原法相比,沉淀转化法的优点主要有。 已知Ksp(BaCO3)=2.40×10-9,Ksp(BaSO4)=1.20×10-10。现欲用沉淀转化法将BaSO4转化为BaCO3,该反应的平衡常数为。如用1.00L0.210mol·L-1 Na2CO3溶液处理,试计算BaSO4被转化的质量(写出计算过程,结果保留3位有效数字)。 问题思考提示1. 酸、碱、水、有机溶剂如

15、乙醇等。目的是使原料形成离子与不溶物分离。2. 制备原理有:氧化还原法、复分解反应或饱和溶液与晶体析出、水解反应、沉淀溶解平衡、热分解法、电解法等。常用到的物质分离提纯的方法有:过滤、趁热过滤、蒸发浓缩、冷却结晶、重结晶、萃取等。第三篇化学工艺流程专题九物质的制备与化学工艺流程综合题型研究【高考回眸】1. (1) Ag+e-Ag2NO+O22NO2(2) CuO、Al(OH)3Al(OH)3+OH-Al+2H2O(3) 424O2(4) 50.025.0(5) 蒸发浓缩、冷却结晶2. (1) CaSO4Mg(OH)2(2) 氢氧根与镁离子结合生成Mg(OH)2,使平衡向右移动,K+变多(3)

16、K2CO3H2SO4(4) 平衡时K+的浸出浓度增大反应的速率加快,平衡时溶浸时间缩短3. (1) 2Al+Fe2O32Fe+Al2O34Al+3SiO23Si+2Al2O3(2) HCl和AlCl3NaCl (3) Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O、H+OH-H2O (4) 阳Al+7AlC-3e-4Al2C(5) 氧化铝膜能阻止内部的金属继续被氧化,起到防腐蚀保护作用4. (1) 增大固液接触面积,加快浸出反应速率,提高浸出率(2) 石灰石(3) Fe2+、Mg2+、Ca2+(4) 2Li+CLi2CO3(5) Na2SO4【高考前沿】1. (1) CaCO3+SiO2CaSiO3

17、+CO2Na2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2(2) 碱提高浸取速率(3) HC+OH-H2O+C(4) Na2CO3CO22. (1) 增大反应物的接触面积,加快反应速率(2) Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2(3) 水解吸热,煮沸促进水解平衡Al+2H2OAl(OH)3+OH-、Si+H2OHSi+OH-向右移动,生成氢氧化铝、硅酸沉淀H+将水解生成的氢氧化铝沉淀溶解,杂质Al3+与Na2CrO4难以分离(4) 2Cr+2H+Cr2+H2O(5) 4H2O+4e-4OH-+2H24OH-4e-O2+2H2O【典题演示】变式训

18、练1(1) V2O5(2) VOSO4(3) N+VNH4VO3480(4) 22(5) V+2H+e-VO2+H2O变式训练2(1) bc(2) Mn2+ClO-+H2OMnO2+2H+Cl-促进Al3+、Fe3+水解(3) Fe(OH)3、Al(OH)3(4) CaSO4·2H2O(或CaSO4)防止MgSO4在温度低时结晶析出漏斗、玻璃棒降低CaSO4·2H2O的溶解度(或减少CaSO4·2H2O的溶解)(5) Mg2+、Na+取滤液12 mL于试管中,加几滴盐酸和几滴BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,说明有S变式训练3(1) ABC(2) 28H+215Mn2+14H2O4(3) 使残余Fe2+转化为Fe3+3.75.2(4) 1.46×10-6(5) pH等于7.0时反应速率最快,且MnCO3的产率最高(6) (NH4)2SO4【课堂评价】1. (1) bd(2) 2Cl-