化学一轮复习文档：第8章物质在水溶液中的行为专题讲座六含答案

1、高三化学一轮复习专题讲座六无机化工流程题的解题策略1. 培养从试题提供的新信息中，准确地提取 实质性内容，并与已有知识块整合，重组为新知识块的能力。2培养将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题的能力。3培养将分析和解决问题的过程及成果，用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达，并做出解释的能力。- 4 -、工业流程题的结构二、工业流程题分类突破题型一物质制备类化工流程题1. 核心反应一一陌生方程式的书写关注箭头的指向：箭头指入反应物，箭头指出生成物。(1) 氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律，判断产物，根据化合价升降相等配平。(2) 非氧化还原反应：结合

2、物质性质和反应实际判断产物。2. 原料的预处理(1) 溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸等。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浸出率固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(更多转化)(2) 灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解。(3) 审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。3. 常用的控制反应条件的方法(1) 调节溶液的PH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。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

3、：若要除去 Cu2+中混有的Fe3*,可加入CuO、CUCo3、CU(OH) 2、Cu2(OH)2CO3等物质来 调节溶液的PH ,不可加入NaOH溶液、氨水等。(2) 控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。(3) 趁热过滤。防止某物质降温时会析出。(4) 冰水洗涤。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。例1(2016全国卷I, 28)NaCIO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：回答下列问题：(I) NaCIO 2中Cl的化合价为 。写出“反应”步骤中生成CIO2的化学方程式 。“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成

4、，精制时，为除去Mg2+和Ca2+,要加入的试剂分别为、。“电解”中阴极反应的主要产物是 。(4) “尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物高三化学一轮复习质的量之比为 ，该反应中氧化产物是 。(5) “有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能 力相当于多少克 Cl 2的氧化能力。 NaClO 2的有效氯含量为 。(计算结果保留两位小数 )解题流程 第一步：读题目，明确目的 制备 NaClO 2 第二步：审流程，分块破题 拆分工艺流程第三步：看设问，结合题中的问题，回到流程图中找答案。 得分秘籍 (1) 设问一般相对

5、独立，无连带效应，一个问题解决不了不会影响下一个问题的解决。(2) 题中基本上都有与流程无关的问题，可直接作答；对于超纲知识，题目中要么有信息提示， 要么与解答题目无关。答案 (1)3 (2)2NaClO 3H2SO4SO2=2NaHSO4 2ClO2(3) NaoH 溶液 Na2CO3 溶液 CI02 (或 NaCIo 2) 2 : 1 02 (5)1.57题型二 提纯类化工流程题1 明确常用的提纯方法(1 )水溶法：除去可溶性杂质。(2) 酸溶法：除去碱性杂质。(3) 碱溶法：除去酸性杂质。(4) 氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。(5) 加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。

6、(6) 调节溶液的PH法：如除去酸性溶液中的Fe3*等。2明确常用的分离方法(1) 过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。(2) 萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用Cel 4或苯萃取溴水中的溴。(3) 蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如Nael。(4) 冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNo 3、Feel3、CUel2、CuS4 5H2 FeS4 7H2O 等。蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇或甘油。(6) 冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却

7、法分离平衡混合气体中的 氨气。例2高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级氧化锌(含Fe"、Mn"、Cu2S Ni2S Cd2+等)为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如下：已知 KspFe(OH) 3 = 4.0× 1038 mol4 L-4。回答下列问题：(1) 浸出时，为了提高浸出效率可采用的措施有(写两种)：。锰元素由+ 7价降低到+ 4价，而铁元素由+ 2价升高到+ 3价，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒配平方程式。（3）加入锌粉的目的是消耗溶液中的H+,调节溶液PH ,促进溶310.56×03 g5I液中的

8、Cu2 +、Ni2 +、Cd2+等形成沉淀而除去。Fe3 + = =1.0 ×T5 mol × 1 000 L +1 × 2× 1 000 L56 g mol-55 g mol-3× 158 g mol-1 = 7.9 g。答案（1）将工业级氧化锌粉碎、搅拌，增大硫酸浓度（其他合理答案也可）（2）137 H2O 135调节溶液PH,除去溶液中的 Cu2+、Ni2 +、Cd2+等不能7.91.（2015全国卷I ,27）硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为 Mg2B2O5H2O和Fe34,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al

9、2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如图所示：,56 g mo| 此时溶液中OH - = 1.0 ×011 mol L-1, Fe3 + OH -3= 1.0 W-38 mol4 4V KspFe（OH） 3,故不能生成Fe（OH）3沉淀。加入KMnO 4将Fe2 +和Mn2+分别氧化为Fe3+和MnO2,而KMn 4被还原为MnO 2,根据得失电子守恒可知，加入KMnO 4的质量为5.04 × 10- 3 g L-11.65 × 10-3 g L-1- 13 -回答下列问题：(1) 写出 Mg2B2O5 H2 与硫酸反应的化学方程式 。为提

10、高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有(写出两条)。(2) 利用的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是(写化学式)。(3) “净化除杂”需先加 H2O2溶液，作用是 。然后再调节溶液的PH约为5，目的是。(4) “粗硼酸”中的主要杂质是 (填名称)。以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH 4),它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为(6) 单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程： 。+宀 答案 (1)Mg 2B2O5 H2O + 2H2S4=2MgS4+ 2H3BO3 提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径Fe3

11、O4 SiO2和 CaS04将Fe2+氧化为Fe3+ 使Al3+和Fe3+形成氢氧化物沉淀而除去HNH亠H : B ： H -(4)(七水)硫酸镁 (5)11 (6)2H3B3=B23+ 3H2O、B2O3+ 3Mg =2B + 3MgO解析 (1)Mg2B25H2与硫酸反应生成 H3BO3、MgSO4,配平即可。为提高浸出速率，可以从温度(升高温度)、浓度、增大接触面积(将矿石粉碎)等角度分析。(2)Fe34具有磁性，可以 利用铁块将其从 “浸渣”中吸出。Si2不溶于H2SO4, Cao与H2SO4生成CaS04微溶于水， 所以“浸渣”中还有Si02和CaSO4。此时溶液中除 H3B03外还

12、有MgSO*由中反应生成 卜 Fe2(SO4)3、FeSO4、Al 2(SO4)3° (3) “净化除杂”先加H2O2的目的是将Fe第1步除杂中加入 H2O2的目的是 。+氧化为Fe(3) 第1步除杂中形成滤渣1的主要成分为 (填化学式)，调PH至56所加的试剂,可选择(填以下试剂的序号字母)。 +,然后 再通过调节PH促进Fe3+、Al3 +水解生成Fe(OH)3、AI(OH) 3沉淀而除去。“粗硼酸”中的主要杂质是没有被除去的MgSO4。(5)NaBH 4由Na+和BHF组成。其中的氢显一1价，一1价的H具有较强的还原性。(6)以硼酸 和金属镁为原料制备单质硼的过程：H3BO3分

13、解生成B2O3, B2O3与金属镁发生置换反应生成单质B。2.软锰矿的主要成分为MnO 2,还含有 F2O3 MgO、Al 2O3、CaO、SiO2等杂质，工业上用软锰矿制取 MnSO4H2O的流程如下：已知：部分金属阳离子完全沉淀时的PH如下表金属阳离子Fe3+3+Al32 +Mn22 +Mg2完全沉淀时的PH3.25.210.412.4温度高于27 C时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。(1) “浸出”过程中 MnO 2转化为Mn2+的离子方程式为a. Caob. Mgoc. Al 2O3d .氨水第2步除杂，主要是将Ca"、Mg2+转化为相应氟化物沉淀除去，写出M

14、nF2除去Mg"的离子反应方程式：，该反应的平衡常数数值为 。(已知：MnF2 的 KSP= 5.3× 10(用离子方程式表示)。答案 (1)MnO 2+ SO2=SO4 + Mn2 将Fe2+氧化为 Fe3+ Al(OH) 3、Fe(OH) 3 ab mol第1步除杂中加入 H2O2的目的是将溶液中的 Fe2+氧化为Fe3+ ,以便于形成Fe(OH)3沉淀， L-过滤将沉淀除去。 第1步除杂时调整溶液的 PH在56,可以使溶液中的 Al3 +、Fe3 +分别形成AI(OH) 3、Fe(OH) 3 沉淀，所以形成滤渣 1的主要成分为 AI(OH) 3、Fe(OH)3；在调P

15、H至56时，为了不引入新 的杂质离子，所加的试剂应该可以与酸发生反应，可选择含有Ca2 +、Mg2 +的化合物 CaO、；CaF2 的 KSP= 1.5× 10MgO , a、b 正确。 mol3 L-3; MgF 2的 KSP= 7.4 × 10 一第2步除杂，主要是将 Ca2+、Mg2+转化为相应的氟化物沉淀除去，MnF2除去Mg2+的离Mn2+ Mn2+ F -2子反应方程式是 MnF2+ Mg2 +Mn2+ + MgF2;该反应的平衡常数 K= 二 2Mg2+ Mg2+F -2 mol3 L-3)(5) 采用“趁热过滤”操作的原因是 。KSP MnF 2KSP Mg

16、F 2 7.2 × 107o取少量MnSO4 H2O溶于水，配成溶液，测其PH发现该溶液显酸性，原因是由已知温度高于27 C时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低，故采用“趁热过滤”操作可以减少 MnSO4 H2O在水中的溶解，得到更多产品。（6）MnSO 4是强酸弱碱盐，Mn2+发生水解反应。3. （2016全国卷In , 28）以硅藻土为载体的五氧化二钒（V25）是接触法生产硫酸的催化剂。从废矶催化剂中回收 V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为物质V2O5V24K2SO4SiO2Fe2O3Al 23质量分数/%2.2 2.92.8 3.12

17、2 2860 6512<1以下是一种废钒催化剂回收工艺路线:回答下列问题：（1）"酸浸”时 V2O5转化为vo 2,反应的离子方程式为 ,同时V2O4转化成VO2+。“废渣1”的主要成分是 。“氧化”中欲使 3 mol的VO2+变为VO；,则需要氧化剂 KClO3至少为mol。（3） “中和”作用之一是使钒以V4。4】形式存在于溶液中。“废渣 2”中含有。4 离子交换一一“离子交换”和“洗脱”可简单表示为4ROH + V4O12 洗脱 R4V4O12 + 4OH （ROH为强碱性阴离子交换树脂 ）。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈 性（填“酸”“碱”或冲”）。（5）“流出液”中阳

18、离子最多的是 。“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式答案(1)V2O5+ 2H +=2VO + + H2O SiO2(2)0.5(3)Fe(OH) 3、AI(OH) 3碱 (5)K+(6)2NH4VO3V2O5+ H2O + 2NH3高温解析(1) “酸浸”时V2O5转化为Vo丈，前后V元素化合价不变，说明没有发生氧化还原反应，则反应的离子方程式为 V25+ 2H + =2Vo丈+ H20。由于Si2与H2SO4不反应，故“废 渣 1” 的主要成分为 SiO2。 (2)VO 2变为 VO2， V 的化合价由 4价升高到 5价，转移 1e， 而氧化剂KClO 3则被还原为KCl ,化合价由+ 5价降低为1价，转移6e：故欲使3 mol VO2+ 变为VO+ ,需氧化剂 KClO 3的物质的量至少为 3 mol × 1 -÷6= 0.5 mol。(3)酸浸并用 KClO 3氧化后的溶液中含有的Fe3+、Al 3+，在“中和” 时生成 Fe(OH)3、Al(OH) 3沉淀，所以 “废渣 2”中含有 Fe(OH)3、Al(OH) 3。 (4)由题意知逆反应是 “洗脱” ，在碱性