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文档简介

1、2017届高考高三化学考前指导微专题讲座微专题四无机综合及化学工艺流程题型解题技巧1、无机化工流程题的特点(1)无机化工流程题的分类从化工工艺分:可分为基础化工工艺题和精细化工工艺题;从生产过程中的主要工序分:可分为除杂提纯工艺流程题(如海水提纯卜原材料化学转化工艺流程题、电解工艺流程题、资源(能源)综合利用工艺流程题;按资源的不同:分为空气资源生产的工艺流程题(如合成氨卜利用水资源生产的工艺流程题(如海水提澳、镁、氯碱工业等卜利用矿产资源生产的工艺流程题(如工业制H2SO4、炼铁、炼钢等卜化石燃料生产的工艺流程题等。一个完整的物质制备化工生产流程题型的一般呈现形式过程分析设间方式能力点归纳;

2、主产品与司产晶球物质与杂质(熬件与目的化学工艺流程图I厂步骐与反应物质的化合价比学方程式(或禺子方程式,电视瓦庭式)震膝操作朦因分析1匕工术造化学计算(誉量,纯度,产率等计算)这类题常围绕以下几个知识点进行设问:反应速率与平衡理论的运用反应物颗粒大小:反应速率、原料的利用率等。温度:反应速率、物质的稳定性、物质的结晶等。氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写。通过调节溶液的pH达到分离除杂的目的。化学反应的能量变化。实验基本操作:除杂、分离、检验、洗涤、干燥等。流程中的物质转化和循环,资源的回收和利用。环境保护与绿色化学评价。2、熟悉工业流程常见的操作与名词化工流程题目在流程上一般分

3、为3个过程:原料处理|一|分离提纯|-|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研磨:减小固体的颗粒度,增大固体与液体或气体间的接触面积,加快反应速率或使反应更充分。醇溶等。浸取:向固体中加入适当溶剂或溶液,使其中可溶性的物质溶解,包括水浸取,酸溶、碱溶、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灼烧、焙烧、煨烧:使固体在高温下分解货改变结构,使杂质高温氧化、分解等控制反应条件的方法如控制温度,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

4、动。(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如下表所示物质Fe(OH)3Fe(OH)2Mn(OH)2开始沉淀2.77.68.3沉淀完全3.79.69.8若要除去Mn”溶液中含有的Fe三,应该怎样做?提示:先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe”,再调溶液的pH至U3.7。b.调节pH所需的物质一般应满足两点:能与,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Fe”,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a.趁热过滤。防止某物质降温

5、时会析出。b.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。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,则要注意对温度的控制。如:侯氏制碱中的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方向移动萃取:是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作。即,是利用物质在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中溶解度或分配系数的不同,使溶质物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中的方法。蒸发结晶:蒸发溶剂使溶液由不饱

6、和变为饱和,继续蒸发,过剩的溶质就会呈晶体析出蒸发浓缩:蒸发除去部分溶剂,提高溶液的浓度3、反应条件控制的几种情况对于目的为制备某一物质的流程题,需要明确题目目的是制什么物质,从题干或问题中获取有用信息,了解产品的性质。只有知道了实验目的,才能非常清楚的知道整个流程的意义所在,题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。而产物如果具有某些特殊性质(由题目信息获得或根据所学知识判断),则要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其它杂质。一般来说主要有如下几种情况:(1)如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物,则要注意对温度的控制。如:侯德榜制碱中的NaHCO3;还有如H2O2、Ca(HCO3)

7、、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。(2)如果产物是一种会水解的盐,且水解产物中有挥发性的酸产生时,则要加相对应的酸来防止水解。如:制备FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu(NO3)2等物质时,要蒸干其溶液得到固体溶质时,都要加相应的酸或在酸性气流中干燥来防止它水解,否则得到的产物分别是Fe2O3、Al2O3、MgO、CuO;而像Al2(SO4)3、NaAlO2、W2CO3等盐溶液,虽然也发生水解,但产物中Al(OH)3、H2SO4、NaHCO3、NaOH都不是挥发性物质,在蒸发时,抑制了盐的水解,最后得到的还是溶质本身。(3)如果产物是一种强的氧化剂或强的还原剂,则要防止它们

8、发生氧化还原的物质,如:含Fe2+、SO32-等离子的物质,则要防止与氧化性强的物质接触。(4)如果产物是一种易吸收空气中的CO2或水(潮解或发生反应)而变质的物质(如NaOH固体等物质),则要注意防止在制备过程中对CO2或水的除去,也要防止空气中的CO2或水进入装置中。(5)如果题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息,则要注意对比它们的溶解度随温度升高而改变的情况,根据它们的不同变化,找出合适的分离方法。4、无机化工流程题的解题思路:无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面:(1)是选择将原料转化为产品的生产原理;(2)是除杂并分离提纯产品;(3)是提高产量和产率;(4)是减少污染,

9、注意环保,发展“绿色化学”;(5)是考虑原料的来源丰富和经济成本;(6)是生产设备简单,生产工艺简便等。命题者围绕以上几方面设问,我们的解题思路是:(1)从生产目的(标)出发,读懂框图(流程)。解答时要看框内,看框外,里外结合;边分析,边思考,易处着手;先局部,后全盘,逐步深入。(2)分析流程中的每一步骤,从几个方面了解流程:A.反应物是什么,B.发生了什么反应,C.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了获得产品。(3)从问题中获取信息,帮助解题,了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手:对反应速率有何影响、对平衡转化率有何影响、对综

10、合生产效益有何影响(如可以从原料成本,原料来源是否广泛、是否可再生,能源成本,对设备的要求,环境保护等方面考虑5、解答无机化工流程题的基本步骤(1)从题干中获取有用信息,了解生产的产品。(2)然后整体浏览一下流程,基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。(3)分析流程中的每一步骤,从以下几个方面了解流程: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。(4)从问题中获取信息,帮助解题。解题时应:快速浏览题误区警示:常见的解题误区有:(1)过度拘泥于流程图的细节,难以找到实验目的,不能明确有关图示信息。干与转化过程,

11、明确实验目的;关注箭头号:图1箭头表示的是反应物同时加入,图2表示反应物图I图2表示循环反应;关注框内所列内容:致弄清从原料到产品的物质间的转分步加入,图根据实验目的,化关系。(2)只局限于题干,没有从设问的问题中提.炼解题信息。解题时应:根据设问提炼出对解决问题有用的信息。有些题干中不很明了的信息可能会在问题中有所涉及而得以完善。有些信息问题涉及不到,属于无效信息,所以对题干中和流程图中不懂的信息要大胆跳过,对于解决问题有用的信息要重新梳理。(3)不清楚化学工艺生产要解决的主要矛盾是什么。工艺生产主要解决的矛盾是:解决将原料转化为产品的生产原理;除去所有杂质并分离提纯产品;提高产量与产率;减

12、少污染,考虑“绿色化学”生产;原料的来源既要考虑丰富,还要考虑成本问题;生产设备简单,生产工艺简便可行等工艺生产问题。题组一突出实验基本操作的工艺流程题(2016海南化学,17)某废催化剂含58.2%的SiO?21.0%的ZnO、4.5%的ZnS和12.8%的CuS。某废催化剂同学用15.0g该废催化剂为原料,回收其中的锌和铜。采用的实验方案如下:浸出粗CuSOj*5Hq回答下列问题:(1)在下列装置中,第一次浸出必须用,第二次浸出应选用。(填标号)(2)第二次浸出时,向盛有滤液1的反应器中加入稀硫酸,后滴入过氧化氢溶液。若顺序相反,会造成。滤渣2的主要成分是。(3)浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用

13、的器皿名称是。(4)某同学在实验完成之后,得到1.5gCuSO45H2O,则铜的回收率为。答案(1)D;A(2)H2O2与固体颗粒接触分解SiO2(和S)(3)蒸发皿(4)30%(2015天津节选)废旧印刷电路板是一种电子废弃物,其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矶,流程简图如下:废电路板反应I操作iLCu等胆矶有机层f溶打RH回答下列问题:写出操作的名称:。(2)操作用到的主要仪器名称为,其目的是(填序号)a.富集铜元素b.使铜元素与水溶液中的物质分离c.增加Cu2+在水中的溶解度(3)反应出

14、是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和。若操作使用右图装置,图中存在的错误是O(4)操作由硫酸铜溶液制月1矶的主要步骤是。解析(1)废电路板中含有Cu单质,加入H2O2的目的是将Cu氧化为Cu2+;将溶液和固体分离的方法是过滤,所以操作是过滤。(2)由流程图知,铜氨溶液中的Cu(NH3)4+与有机物RH反应后得到CuR2和NH3、NH4CI,所以该反应的离子方程式为Cu(NH3)4+2RH=2NH本+2NH3+CUR2;操作是萃取分液,所以用到的主要仪器是分液漏斗;通过操作,可以富集铜元素,同时使铜元素与水溶液中其他物质分离,故选a、bo(3)CuR2中R为一1价,再结合流程图可知

15、反应出是有机溶液中的CuR2与稀硫酸发生反应生成CuSO4和RH;操作是分液,图中出现的错误主要有分液漏斗颈尖嘴一侧未紧靠烧杯内壁及所加液体过多。(4)操作由硫酸铜溶液制胆矶的主要步骤为加热浓缩、冷却结晶、过滤。答案(1)过滤(2)分液漏斗;ab(3)RH分液漏斗下端尖嘴未紧靠烧杯内壁、液体过多(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤题组二突出元素和化合物性质的工艺流程题化工生产中常利用硫酸厂/烧黄铁矿石的烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)来制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矶(FeSO47H2O),流程如下:(1)将过程中产生的气体通入下列溶液中,溶液会褪色的是(填选项序号)。a.品

16、红溶液b.紫色石蕊溶液c.酸性KMnO4溶液d.滨水(2)过程中,FeS和。2、H2SO4反应的离子方程式为(3)过程中,需加入的物质是;反应的化学方程式为用溶液Y制绿矶时,可取少量Y溶液于试管中,向试管内加入少量的溶液,观察溶液是否变为色,以验证其中是否含有Fe3解析由题中信息可知,过程向烧渣中加稀硫酸并同时通入氧气,铁的氧化物、硫化亚铁均会溶解,生成硫酸铁、单质硫和水,所以溶液X是硫酸铁溶液,过程灼烧固体,其中的硫被氧化成二氧化硫。(1)二氧化硫能分别使品红溶液、酸性KMnO4溶液和滨水褪色。(2)过程中,FeS和。2、H2SO4反应的离子方程式为4FeS+3O2+12H+=4Fe3+6H

17、2O+4S。(3)由产物绿矶逆推可知过程是将硫酸铁转化为硫酸亚铁的过程,应加入铁粉还原硫酸铁,有关反应的化学方程式为Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4o验证硫酸亚铁溶液中是否含有Fe3+,可用含SCN-的溶液检验,若溶液变为红色,证明溶液中含有Fe3+,若溶液不变色,证明溶液中不含Fe3+。答案(1)acd(2)4FeS+3。2+12H+=4Fe3+6H2O+4S(3)Fe(或铁)Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4;硫氧化钾(或其他合理答案)红题组三突出物质的分离和提纯的工艺流程题2015全国卷n,26,(3)(4)酸性锌镒干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳

18、粉、MnO2、ZnCl2和NH4CI等组成的填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示溶解度/(g/100g水)温度/C化合物020406080100NH4Cl29.337.245.855.365.677.3ZnCl2343395452488541614化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值“1710-1710-3910回答下列问题:(1)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4CI,二者可通过,分离回收;滤渣的主要成分是 MnO2、,欲从中得到较纯的 MnO2,最简便的方法为H2SO4和H2O2溶

19、解,铁变为,加碱调节至pH为时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1X10-5-1mol L时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为时,锌开始沉淀(假定Zn浓度为0.1 molL- )o若上述过程不加H2O2后果是原因是解析 (1)由于ZnCl2的溶解度受温度影响较大,而NH4Cl的溶解度受温度影响较小,所以可采用加热浓缩、冷却结晶的方法分离氯化锌和氯化钱混合物;根据废电池糊状填充物中碳粉和MnO 2及正极放电产生的 MnOOH都不溶于水,可确定滤渣的主要成分;碳粉在足量氧气中燃烧转变为CO2,MnOOH在足量氧气中/烧转变为 MnO2,因此得到较纯的二氧化镒最简便的方法是在足量空气或氧气中燃

20、烧滤渣。(2)铁溶于稀硫酸生成Fe2+, Fe2+被双氧水氧化为 Fe3+。KspFe(OH) 3=c(Fe3+) c3(OH )= 10 39,则铁刚好完全沉淀时,3 c(OH )=10 397-4.64 x 10 12 mol L 1,则 c(H + )= 10c (OH )1410-2.15X 104.64 X 10pH = 2.7; KspZn(OH) 2=c(Zn2+) c2(OH )= 10 17,锌开始沉淀时,c(OH )=10 170.1=10 8 molL 1,则,c(H+) =Kwc (OH )%=10- molL pH = 6;10,其原理是(2)用废电池的锌皮制备ZnS

21、047H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是:加稀Zn(OH)2和Fe(OH)2的Ksp相近,若不加双氧水,沉淀Zn2+的同时Fe2+也会沉淀,从而使Zn2+和Fe2+不能分离。答案 (1)加热浓缩、冷却结晶; 碳粉;MnOOH ;在足量的空气或氧气中加热;碳粉转变为CO2,MnOOH氧化为MnO2(2)Fe;2.7;6;Zn2+和Fe”不能分离;Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近题组四突出化学反应原理应用的工艺流程题(2015广东节选)七铝十二钙(12CaO7AI2O3)是新型的超导材料和发光材料,用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下

22、:(1)煨粉主要含MgO和,用适量NH4NO3溶液浸取煨粉后,镁化合物几乎不溶,若滤液I中c(Mg2+)小于5X106molL1,则溶液pH大于Mg(OH)2的Ksp=5X1012;该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3,原因是(2)滤液I中的阴离子有(忽略杂质成分的影响);若滤液I中仅通入CO2,会生成,从而导致CaCO3产率降低。(3)电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,电解总反应方程式为。(4)一种可超快充电的新型铝电池,充放电时AlCl4和Al2Cl7两种离子在Al电极上相互转化,其它离子不参与电极反应,放电时负极Al的电极反应式为。解析(1)白云石高温煨烧,C

23、aCO3和MgCO3受热分解生成CaO和MgO,煨粉主要含有CaO和MgO。若滤液I中c(Mg2+)小于5X106molL1,根据Ksp=c(Mg2+)c2(OH)得:c(OH)、Kp-%c(Mg+)=A6molL1=1X103molL-1,c(H+)vKw=1X1011molL1,即pH11。5X10c(OH)若用(NH4)2SO4代替NH4NO3,则(NH4)2SO4会与CaO反应生成CaSO4微溶物,在过滤时会被除去,造成生成的CaCO3减少。(2)煨粉的主要成分是CaO和MgO,加入适量NH4NO3溶液浸取煨粉后,由于镁化合物几乎不溶,则溶液中溶质主要为生成的Ca(NO3)2,故滤液I中的主要阴离子为NO3。由于滤液I的pH大于11,溶液中含有Ca(NO3)2和少量的NH4NO3与Ca(OH)2,若仅通入CO2会生成Ca(HCO3)2,从而导致CaCO3产率降低。(3)电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,电通电,,一一一,一一一.一.,一解总反应方程式为2Al+6H2O=2Al(OH)3(+3

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