高考化学总复习金属及其化合物学案三无机化学工艺流程配套新人教版

1、学案三无机化学工艺流程【教学目标】【教学目标】1.使学生了解化学工艺流程题的常见题型。2.掌握化学工艺流程题的分析方法和技巧。3.培养学生发散、联想、归纳、整合、提炼知识的能力。【教学重点】【教学重点】化学工艺流程题的分析方法和技巧。【教学难点】【教学难点】隐含信息的挖掘和计算能力的提升。【考情分析】【考情分析】命题点命题点五年考情五年考情分析解读分析解读以物质制备为以物质制备为主线的化学工主线的化学工艺流程艺流程2017全国全国，T272016全国全国，T282015全国全国，T27化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产

2、流程中有关的化学图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图的创新。它以现代工知识步步设问，是无机框图的创新。它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离或提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，或提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，具有较强的实用性和综合性，是近几年高考化学具有较强的实用性和综合性，是近几年高考化学试题的常考题型。试题的常考题型。以分离提纯为以分离提纯为主线的化学工主线的化学工艺流程艺流程2017全国全国，T272

3、016全国全国，T281.工艺流程题过程解读工艺流程题过程解读(1)读流程图箭头：箭头进入的是投料(反应物)、出去的是主产物或副产物(生成物)。三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。(2)解题要点审题要点：a.了解生产目的、原料及产品，b.了解题目提供的信息，c.分析各步的反应条件、原理及物质成分，d.理解物质分离、提纯、条件控制等操作的目的及要点。答题切入点：a.原料及产品的分离提纯，b.生产目的及反应原理，c.生产要求及反应条件，d.有关产率、产量及组成的计算，e.绿色化学。2.工艺流程题常见答题方向工艺流程题常见答题方向工艺操作工艺操作(结果结果)目的评价目的评价

4、(或操作名称或操作名称)方法方法措施措施研磨研磨(粉碎粉碎)增大接触面积，加快反应增大接触面积，加快反应(溶解溶解)速率速率煅烧煅烧(焙烧焙烧)矿物分解、燃烧，转化为易溶于酸、碱的物质矿物分解、燃烧，转化为易溶于酸、碱的物质水浸水浸利用水溶性把物质进行分离利用水溶性把物质进行分离酸浸酸浸(碱浸碱浸)利用物质与酸利用物质与酸(碱碱)反应除掉杂质或把目标物质转化为可溶性反应除掉杂质或把目标物质转化为可溶性离子离子控控制制条条件件调节溶液调节溶液pH某些金属离子的沉淀，控制物质的溶解某些金属离子的沉淀，控制物质的溶解控制温度控制温度加快反应速率，促进平衡移动；物质的溶解、析出、挥发等加快反应速率，促

5、进平衡移动；物质的溶解、析出、挥发等增大某反应物用量增大某反应物用量增大另一反应物的转化率增大另一反应物的转化率(产率产率)某种试剂的选择某种试剂的选择是否带入杂质、是否影响产品的纯度是否带入杂质、是否影响产品的纯度分分离离提提纯纯不相溶液体不相溶液体分液分液相溶性液体相溶性液体蒸馏蒸馏难溶性固体难溶性固体过滤过滤易溶性固体易溶性固体蒸发结晶、浓缩冷却结晶蒸发结晶、浓缩冷却结晶趁热过滤趁热过滤防止温度降低，某物质析出防止温度降低，某物质析出冰水洗涤冰水洗涤减少晶体的溶解损失减少晶体的溶解损失乙醇、有机溶剂洗涤乙醇、有机溶剂洗涤减少晶体的水溶性损失减少晶体的水溶性损失【典例【典例1】考点指导1以

6、物质制备为目的工艺流程题头题头挖掘题挖掘题头信息头信息(2017课标全国课标全国，27)Li4Ti5O12和和LiFePO4都是锂离子电池的电极材都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿料，可利用钛铁矿(主要成分为主要成分为FeTiO3，还含有少量，还含有少量MgO、SiO2等杂等杂质质)来制备，工艺流程如下：来制备，工艺流程如下：题干题干分析题分析题干流程干流程【审题指导】【审题指导】【对点训练】【对点训练】1.(2015全国卷全国卷，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Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制

7、备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示： 回答下列问题：(1)写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式_。为提高浸出速率，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)。(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，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_。解

8、析解析2.(2017海南化学，海南化学，17)以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO47H2O的过程如图所示：硼镁泥的主要成分如下表：MgOSiO2FeO、Fe2O3CaOAl2O3B2O330%40%20%25%5%15%2%3%1%2%1%2%回答下列问题：(1)“酸解”时应该加入的酸是_，“滤渣1”中主要含有_(写化学式)。(2)“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是_、_。(3)判断“除杂”基本完成的检验方法是_。(4)分离滤渣3应趁热过滤的原因是_。解析解析硼镁泥主要成分是硼镁泥主要成分是MgO，还有，还有CaO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质，酸溶等杂质

9、，酸溶时时MgO、CaO、Fe2O3、FeO、Al2O3都和硫酸反应，都和硫酸反应，SiO2不与硫酸反应，不与硫酸反应，B2O3转化为转化为H3BO3，则滤渣，则滤渣1为为SiO2，次氯酸钙具有强氧化性，加入的次氯酸钙可把亚铁离子氧化，次氯酸钙具有强氧化性，加入的次氯酸钙可把亚铁离子氧化成铁离子，成铁离子，MgO促进铁离子、铝离子水解，铁离子、铝离子转化为沉淀，则滤渣促进铁离子、铝离子水解，铁离子、铝离子转化为沉淀，则滤渣2为为Al(OH)3、Fe(OH)3，浓缩过滤得到滤渣，浓缩过滤得到滤渣3为为CaSO4，滤液中含镁离子、硫酸根离子，滤液中含镁离子、硫酸根离子，蒸发浓缩、冷却结晶得到硫酸镁

10、晶体，以此来解答。蒸发浓缩、冷却结晶得到硫酸镁晶体，以此来解答。答案答案(1)浓硫酸SiO2(2)氧化亚铁离子促进铁离子、铝离子转化为沉淀(3)溶液接近为无色(4)温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响不同，温度越高，硫酸钙溶解度越小，可以采用蒸发浓缩，趁热过滤方法除去硫酸钙【典例【典例2】(2016课标全国课标全国，28)以硅藻土为载体的五氧化二钒以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废矾催化剂中回收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：考点指导2以分离提纯为目的化学工艺流程物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质量分数

11、/%2.22.92.83.122286065121以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：【解题流程】【解题流程】解析解析【对点训练】【对点训练】3.湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、镉湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、镉(Cd)、铜、铁、钴、铜、铁、钴(Co)等金属单质。利用铜镉等金属单质。利用铜镉渣可生产渣可生产Cu、Cd及及ZnSO47H2O等，其生产流程如图：等，其生产流程如图：如表是部分金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为0.1 molL1计算)：氢氧化物氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Cd(OH)2Zn(OH)2开始沉淀的开始沉淀的pH1.97.07.25.4沉淀完

12、全的沉淀完全的pH3.29.09.58.2请回答下列问题：(1)提高铜镉渣的“浸出”速率的措施有_(写出1条即可)。(2)Fe的金属性比Co强，该流程中“除钴”_(填“能”或“不能”)用Zn代替Fe，“除钴”中Fe发生反应的离子方程式是_。(3)“除铁”操作中加入H2O2的目的是_，加入ZnO的目的是调节溶液pH，以除去溶液中的铁元素，调节溶液pH的范围为_，“除铁”操作中的沉淀成分是_(写化学式)。(4)“电解”操作中，Cd2 在_极放电得到金属Cd，电极反应式是_。(5)“电解”后的电解废液是ZnSO4溶液，用该电解废液制备ZnSO47H2O的方法是_。(6)“除钴”后的含钴废渣在空气中煅

13、烧，煅烧后的成分测定如表：元素元素CoZnCuFe含量含量/%59.000.520.2013.16则煅烧后所得固体混合物中，钴氧化物的化学式是_。解析解析(1)升高温度、增大反应物表面积等均可提高反应速率。升高温度、增大反应物表面积等均可提高反应速率。(2)因因Zn的金属性比的金属性比Fe强，故可用强，故可用Zn代替铁除钴。除钴中代替铁除钴。除钴中Fe与与Co2发生置换反应生成发生置换反应生成Fe2和和Co。(3)H2O2可可氧化氧化Fe2，使之转化为，使之转化为Fe3。根据表格中的数据，可知欲除去溶液中的铁元素，需加。根据表格中的数据，可知欲除去溶液中的铁元素，需加入入ZnO调节溶液调节溶液

14、pH的范围为的范围为3.25.4，此时，此时Fe3完全转化成完全转化成Fe(OH)3沉淀。沉淀。(4)电解操电解操作中作中Cd2在阴极得电子生成单质在阴极得电子生成单质Cd。(5)从从ZnSO4溶液中制备溶液中制备ZnSO47H2O的方法是的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。(6)由题意知，煅烧后所得固体为钴氧化物、由题意知，煅烧后所得固体为钴氧化物、ZnO、CuO、Fe2O3的混合物，设煅烧后所得固体质量为的混合物，设煅烧后所得固体质量为100 g，结合题表中的数据可知，钴，结合题表中的数据可知，钴氧化物中氧化物中m(O)100 g59.00 g81 gmol10.5

15、2 g65 gmol180 gmol10.20 g64 gmol1160 gmol113.16 g112 gmol121.302 g，则钴氧化物中，则钴氧化物中n(O)21.302 g16 gmol11.33 mol，n(Co)59.00 g59 gmol11.00 mol，故钴氧化，故钴氧化物的化学式为物的化学式为Co3O4。答案答案(1)适当升高浸取液温度适当升高浸取液温度(或将铜镉渣磨制成粉末等或将铜镉渣磨制成粉末等)(2)能能FeCo2=Fe2Co(3)将将Fe2氧化成氧化成Fe33.25.4Fe(OH)3(4)阴阴Cd22e=Cd(5)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤蒸发浓缩、冷却结晶、过滤

16、(6)Co3O4控控制制条条件件调节溶液调节溶液pH某些金属离子的沉淀，控制物质的溶解某些金属离子的沉淀，控制物质的溶解控制温度控制温度加快反应速率，促进平衡移动；物质的溶解、析出、挥发等加快反应速率，促进平衡移动；物质的溶解、析出、挥发等增大某反应物用量增大某反应物用量增大另一反应物的转化率增大另一反应物的转化率(产率产率)某种试剂的选择某种试剂的选择是否带入杂质、是否影响产品的纯度是否带入杂质、是否影响产品的纯度分分离离提提纯纯不相溶液体不相溶液体分液分液相溶性液体相溶性液体蒸馏蒸馏难溶性固体难溶性固体过滤过滤易溶性固体易溶性固体蒸发结晶、浓缩冷却结晶蒸发结晶、浓缩冷却结晶趁热过滤趁热过滤防止温度降低，某物质析出防止温度降低，某物质析出冰水洗涤冰水洗涤减少晶体的溶解损失减少晶体的溶解损失乙醇、有机溶剂洗涤乙醇、有机溶剂洗涤减少晶体的水溶性损失减少晶体的水溶性损失控控制制条条件件调节溶液调节溶液pH某些金属离子的沉淀，控制物质的溶解某些金属离子的沉淀，控制物质的溶解控制温度控制温度加快反应速率，促进平衡移动；物质的溶解、析出、挥发等加快反应速率，促进平衡移动；物质的溶解、析出、挥发等增大某反应物用量增大某反应物用量增大另一