2020年高考化学三轮冲刺要点突破讲练再议化工流程(难点突破)

2020年高考化学三轮冲刺要点突破讲练05再议化工流程【难点突破】一、原料预处理的各种方法1．粉碎或研磨：增大固液（或固气或固固）接触面积，加快反应（溶解）速率，增大原料的转化率（或浸取率）。2．煅烧或灼烧：不易转化的物质转为容易提取的物质；其他矿转化为氧化物；除去有机物；除去热不稳定的杂质。3．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、醇溶等。4．酸浸：溶解、去氧化物（膜）、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等。5.碱浸：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH促进水解（沉淀）。6．水浸：与水接触反应或溶解。7．水洗：用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等。8．浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少。【例1】（节选）硫酸铁铵［NH4Fe（SO4）2-xH2O］是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：回答下列问题：（1）步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是。【答案】（1）碱煮水洗【解析】（1）步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，油污在碱性条件下容易水解，所以工业上常常用热的碳酸钠溶液清洗，即碱煮水洗。【对点练习】MgSO17H2O可用于造纸、纺织、陶瓷、油漆工业，也可在医疗上用作泻盐。某工业废渣主要成分是MgCO3,另外还有CaCO3、SiO2等杂质。从此废渣中回收MgSO4^7H2O的工艺如下：第一不用硫酸浸出。“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有（要求写出任意一条）。二、调节溶液的PH：.目的：使溶液中的金属阳离子形成氢氧化物完全沉淀下来而除去。.需要的物质：含主要阳离子的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，是PH增大的物质如用MgO、Mg（OH）2等等。3．原则：不管是调高还是调低，原则都是加过量的除杂剂而不引进新的杂质，这里分两种情况（1）如果要得到滤液，可加固体沉淀剂消耗H+或OH—,如除去含Cu2+溶液中混有的Fe3+,可通过加入CuO、Cu（OH）2、Cu（OH）2cO3等；（2）要得到滤渣，则需加入碱性溶液，如氨水或氢氧化钠溶液。调低PH值的原则与调高PH的原则相同。.PH控制的范围：大于除去离子的完全沉淀值，小于主要离子的开始沉淀的PH。.题目呈现方式：题中通常会以表格数据形式，或“已知信息”给出需求的适宜PH范围的信息（大于除去离子的完全沉淀值，小于主要离子的开始沉淀的PH）；.解题步骤：（1）判断溶液呈酸（或碱）性；（2）判断调高还是调低；（3）选择合适的调节试剂。【例2】（节选）铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉（Cd）、钻（Co）等单质。湿法炼锌产生的铜镉渣用于生产金属镉的工艺流程如下：表中列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（金属离子的起始浓度为0.1mol-L-i）氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Cd(OH)2开始沉淀的pH1.56.57.2沉淀完全的pH3.39.99.5（1）酸浸时粉碎铜镉渣的目的是(2)操作I产生的滤渣主要成分为(填化学式)。(3)①操作ni中先加入适量h2o2,发生反应的离子方程式为。②再加入ZnO控制反应液的pH,pH范围为，判断依据是【答案】(1)增大与酸的接触面积，加快反应速率，提高原料的浸出率(2)Cu(3)①2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O②3.3WpH<7.2根据表格中的信息可知在3.3<pH<7.2时，能确保Fe3+沉淀完全，而Cd2+不会沉淀【解析】(2)加入稀H2SO4,Zn、Fe、Cd、Co都与稀H2SO4反应，只有Cu不反应，故滤渣为Cu。(3)①加入适量H2O2,将Fe2+氧化为Fe3+,根据氧化还原规则和质量守恒可知反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O。②加入ZnO提高pH,将Fe3+转化为Fe(OH)3过滤除去，同时不能损失Cd2+,所以控制反应液的pH范围为3.3〜7.2。【例3】(节选)氧化铁是一种重要的无机材料,化学性质稳定,催化活性高,具有良好的耐光性、耐热性和对紫外线的屏蔽性，从某种工业酸性废液(主要含Na+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Al3+、Cl-、SO42—)中回收氧化铁流程如图所示：已知：常温下Ksp[Mg(OH)2]=1.2x10-ii；Ksp[Fe(OH)2]=2.2x10-16；Ksp[Fe(OH)3]=3.5x10-38；Ksp[Al(OH)3]=1.0x10-33(3)常温下，根据已知条件计算在pH=5的溶液中，理论上下列微粒在该溶液中可存在的最大浓度c(Fe3+)=。(4)有人用氨水调节溶液pH,在pH=5时将Fe(OH)3沉淀出来，此时可能混有的杂质是(填化学式,下同),用试剂可将其除去。【答案】(3)3.5x10-11mol/L(4)Al(OH)3NaOH【解析】(3)溶液pH=5,则Uc(OH-)=10-9mol・L-1,根据Ksp[Fe(OH)3]=3.5x10-38,贝|K「Fe(OH)]c(Fe3+)=spL3」=3.5x10-11mol・L-1；(4)根据K[Al(OH)J=1.0x10-33,可计算出溶液pH=5时，c3(OH-)sp3K「Al(OH)]c(OH-)=10-9mol・L-1,c(Al3+)=spL3」=1.0x10-6<1.0x10-5,Al3+也几乎完全沉淀，Mg2+没有沉淀故C3(OH-)可能混有的杂质是Al(OH)3；Al(OH)3溶于强碱，而Fe(OH)3不溶，故可用NaOH溶液除去。

【对点练习】2.欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可以将Cr2O72-转化为Cr(OH)3沉淀除去。已知Cr3+的氢氧化物开始沉淀的pH和完全沉淀的pH分别为5.0和7.0,Fe3+的氢氧化物开始沉淀的pH和完全沉淀的pH分别为2.7和3.7,Fe2+的氢氧化物开始沉淀的pH和完全沉淀的pH分别为7.6和9.6。(1)某含铬废水处理的主要流程如图所示：调节溶液pH至，可使得到的金属阳离子Fes+和Cr调节溶液pH至3.硫酸工业中废渣的成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO。某探究性学习小组的同学设计以下方案，进行硫酸渣中金属元素的提取实验。硫酸渣过量盐酸充分反应固体A溶液硫酸渣过量盐酸充分反应固体A溶液B试剂X调pH=3.7固械一试剂X溶血调pH=13固体E固体G过量CO。溶液F2溶液H已知：阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2pH3.45.212.4一水合氨电离常数Kb=1.8x10-5,其饱和溶液中c(OH-)约为1x10-3molLi。(2)上述流程中两次使用试剂X,推测试剂X是(填以下字母编号)A.水B.氧化铝C.氨水D.氢氧化钠三、体系环境氛围及其它条件的控制(1)蒸发或结晶时,加入相应的酸或碱,以抑制某些盐的水解；(2)需要在HCl气流中干燥FeCl3、AlCl3、MgCl2等含水晶体，以防止水解。如从海水中提取镁，从MgCl2的溶液里结晶析出的是氯化镁结晶水合物，电解熔化氯化镁才能制得金属镁，要去除氯化镁晶体中的结晶水需要在HCl气流中加热，否则煅烧所得的最后固体不是MgCl2,而是熔点更高的MgO,具有相似情况的还有FeCl3、AlCl3等；(3)营造还原性氛围：加热煮沸酸液后再冷却,其目的是排除酸溶液中的氧气,如用废铁制备绿矾晶体，需要把硫酸加热煮沸后再加入，同时还不能加入过量，防止Fe2+被氧化；(4)营造氧化性氛围：加入氧化剂进行氧化，如加入绿色氧化剂H2O2将Fe2+氧化转化为Fe3+等。四、温度的控制1．加热：(1)加快反应速率或溶解速率；(2)促进平衡向吸热方向移动；(3)除杂,除去热不稳

定的杂质，如NaHCO3、Ca（HCO3）2、KMnO4、I2、NH4cl等物质；（4）使沸点相对较低或易升华的原料气化。2．降温：（1）防止某物质在高温时会溶解（或分解）；（2）使化学平衡向着题目要求的方向移动（放热方向）；（3）使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离；（4）降低晶体的溶解度，减少损失。3．控温（用水浴或油浴控温便于控温且受热均匀）：（1）防止某种物质温度过高时会分解或挥发；（2）为了使某物质达到沸点挥发出来；（3）使催化剂的活性达到最好；（4）防止副反应的发生；降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求；（5）若题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息，则要根据它们的溶解度随温度升高而改变的情况，寻找合适的结晶分离方法（蒸发结晶或冷却结晶）。【例4】（节选）硫酸铁铵［NH4Fe（SO4）2-xH2O］是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：回答下列问题：回答下列问题：（2）步骤②需要加热的目的是，温度保持80〜95℃，采用的合适加热方式是。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为（填标号）。水浴加热c【答案】（2）水浴加热c【答案】（2）加快反应速率【解析】（2）步骤②需要加热的目的是为了加快反应速率；温度保持80~95℃，由于保持温度比较恒定且低于水的沸点，故采用的合适加热方式是水浴加热（热水浴）；铁屑中含有少量硫化物，硫化物与硫酸反应生成硫化氢气体，可以用氢氧化钠溶液吸收，为了防止倒吸可以加装倒置的漏斗，故选择C装置。五、浓度、压强的控制1．增大反应物浓度、加压：（1）可加快反应速率。对气体分子数减少的反应，加压使平衡向生成物方向移动。但压强太大，动力消耗更多，设备要求更高，成本增加，故必须综合考虑；（2）加压一般是提高气体反应物浓度措施，在气体和固体、液体反应的体系中并不适宜；（3）生产中常使廉价易得的原料适当过量，以提高另一原料的利用率。2.减压蒸馏：减小压强，降低液体的沸点，防止（如浓HNO3、NH3.H2O、H2O2、NH4HCO3）等物质分解。六、除杂、实验操作类1．盐溶液的分离提纯方法：结晶法（1）纯物质溶液得到晶体：蒸发结晶（NaCl型）；蒸发浓缩（至有晶膜出现为止），冷却结晶（KNO3型和含有结晶水的晶体）。（2）混合溶液（分离A和B）：蒸发结晶，趁热过滤（得NaCl型），将滤液冷却结晶，过滤（得KNO3型）。（3）由FeCl3、AlCl3、CuCl2、MgCl2等溶液获取对应晶体，采取的措施是：在干燥的HCl气氛中加热蒸干。模板：加热浓缩一冷却结晶一过滤一洗涤一干燥仪器：蒸发皿、玻璃棒、烧杯【例5】（节选）硫酸铁铵［NH4Fe（SO4）2-xH2O］是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：回答下列问题：⑶步骤③中选用足量的H2O2，理由是。分批加入H2O2，同时为了，溶液要保持pH小于0.5。（4）步骤⑤的具体实验操作有，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。【答案】（3）将Fe2+全部氧化为Fe3+，不引入新的杂质因为H2O2本身易分解，所以在加入时需分量加入，同时为了防止Fe3+水解（4）加热浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤）【解析】（3）步骤③中选用足量的H2O2，H2O2可以将Fe2+氧化为Fe3+，且H2O2的还原产物为H2O,不会引入新的杂质，故理由是：将Fe2+全部氧化为Fe3+，不引入新的杂质。因为H2O2本身易分解，所以在加入时需分量加入，同时为了防止Fe3+水解，溶液要保持pH小于0.5；（4）为了出去可溶性的硫酸铵、铁离子等，需要经过的步骤为：加热浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤）。2.沉淀洗涤（1）沉淀洗涤的目的：除去沉淀表面附着或沉淀中包夹的可溶性离子。

①水洗：洗去晶体表面的杂质离子（适用于溶解度小的物质）；②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（适用于高温溶解度大、低温溶解度小的物质）。（2）洗涤方法：向漏斗内加蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出后，重复操作2〜3次。（3）误差分析：若沉淀不洗涤或洗涤不干净，则使沉淀的质量偏高。若沉淀洗涤次数过多，则会使部分．．沉淀溶解而使其质量偏低。（4）沉淀是否洗涤干净的判断方法答题模板取最后一次洗涤液少量于试管中，滴加……（试剂），若没有……现象，证明沉淀已洗净3．实验操作答题模板取少量待测液于试管述，滴加……（试剂，用量），若没有……现象，证明没有……；若出现……现象，证明含有……当滴入最后一滴XXX标准溶液后，溶液变成XXX色，且半分钟内不恢复原来的颜色。【例6】（节选）锂被誉为“金属味精”，以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以佚锂辉矿（主要成分为LiAlSi2O6,还含有FeO、MgO、CaO等杂质）为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下：硫酸（过量;硫酸（过量;碳酸钙水①CKOH，②NaaCOa饱和NaiCO,溶液反应I反应I*蒸发浓缩矿泥（水洗）沉淀矿泥（水洗）沉淀A―|.加蒸蒸干

kiF~~电/LiCl盐酸I4C。1况淀Li2cO3在不同温度下的溶解度如下表:温度/℃10205075100Li2c03温度/℃10205075100Li2c03的溶解度/g1．5391．4061．3291．1810．8660．728请回答下列问题：，洗涤所得Li2c03反应W生成Li2c03沉淀，写出在实验室中得到Li，洗涤所得Li2c03沉淀要使用（选填“热水”或“冷水”），你选择的理由是【对点练习】4.(节选)镍电池电极材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，设计实验流程如下：已知：①NiCl2易溶于水，Fe3+不能氧化Ni2+。②已知实验温度时的溶解度：NiC2O4>NiC2O/H2O>NiC2042H2O③某温度下一些金属氢氧化物的Ksp及沉淀析出的pH如下表所示:M(OH)nKsp开始沉淀时pH沉淀完全时的pHAl(OH)31.9x10-233.44.2Fe(OH)33.8x10-382.52.9Ni(OH)21.6x10-147.69.8TOC\o"1-5"\h\z检验电解滤液时阳极产生的气体的方是：。(5)如何检验Ni(0H)3是否洗涤干净？。.取20.00mL富碘卤水放入(填仪器名称)中，将0.1mol-L-1的酸性高锰酸钾溶液装入滴定管中，达到滴定终点的标志是___。.“除杂”操作是加入适量过氧化氢，用氨水调节溶液的pH约为8.0,以除去硫酸铵溶液中少量Fe2+。检验Fe2+是否除尽的实验操作是。七、滤液和滤渣的成分判断♦熟记常见难溶于水微溶于水的物质①盐酸盐：AgCl、HgCl、CuCl；②硫酸盐：BaSO4、PbSO4、CaSO4、Ag2so4。③碳酸盐、亚硫酸盐：除K、Na、NH4+外均难溶；④氢氧化物：除KOH、NaOH、Ba(OH)2、NH3^H2O外均难溶。【例7】NiSO4是制备磁性材料和催化剂的重要中间体。用含镍废料(主要成分为NiO,含有少量CuO、FeO和SiO2)制备NiSO4并回收金属资源的流程如图：含锲啜料T卜灌液1ffe在含锲啜料T卜灌液1ffe在川藻液2T反应uj-4湮液操作1^-^FeSO^^HpNa2COi__r*谑涌3♦国遛下列说法错误的是()A.“酸溶”时应选用硫酸B.滤渣2的成分为CuS和FeSC“操作1”为蒸发结晶D.合理处理废弃物有利于保护环境和资源再利用【答案】B【解析】含镍废料(主要成分为NiO,含有少量CuO、FeO和5迨2)加入硫酸酸溶，滤渣1为SiO2，滤液1含有NiSO4、CuSO4、尸05。4，加入FeS,可除去Cu2+,生成滤渣2含有CuS,滤液2加入碳酸钠，可生成碳酸亚铁，加入硫酸溶液可生成硫酸亚铁，蒸发结晶得到硫酸亚铁晶体，滤液3含有NiSO4。A项，根据流程图分析最终目的是制备FeSO17H2O,为避免生成杂质，所以“酸溶”时应选用硫酸，A正确；B项，FeS可转化为溶解度更小的CuS,由于亚铁离子易被氧化，则滤液中可含有Fe3+,Fe3+氧化S2-生成S单质，则滤渣2的成分为CuS、FeS和S,B错误；C项，由溶液得到晶体，可用蒸发结晶的方法，C正确；D项，合理处理废弃物，可减少污染，有利于保护环境和资源再利用，D正确；故选B。【对点练习】7.由菱镁矿(主要成分为MgCO3、CaCO3、FeCO3、5&)制备高纯Mg(OH)2的一种工艺如下:”施园一*I选版I卜I过剧一*［鼠现1r圆链j一肘户常Jco2气体K潴沾1滤法之旎液下列说法不正确的是()“煨烧”时FeCO3发生反应为4FeCO3+O2哒2Fe2O3+4CO2“浸取”产生的气体X为NH3“滤渣1”“滤渣2”分别为SiO2、CaSO4“沉镁”所得的固体是否洗涤干净可用BaCl2溶液检验【答案】C【解析】菱镁矿通入空气中煅烧，得到MgO、CaO、Fe2O3,SiO2不反应，加入水和氯化铵，得到氨气、氯化镁、氯化钙，过滤，除去不溶解的SiO2、Fe2O3，所以“滤渣1”主要成分为SiO2、Fe2O3，向滤液中加入硫酸镁，氯化钙与硫酸镁反应生成硫酸钙的沉淀和氯化镁溶液，“滤渣2”为CaSO4，然后向滤液中加入氨气，得到氢氧化镁沉淀。过滤，得到高纯度的氢氧化镁。A项，煅烧碳酸亚铁，得到二氧化碳气体和氧化铁固体，反应方程式为：4FeCO3+O2高温一2Fe2O3+4CO2，A正确；B项，MgCO3经过煅烧得到乂80，加入水和氯化铵浸取，得到氯化镁、氨气和水，故“浸取”产生的气体X为NH3，B正确；C项，由分析可知，“滤渣1”为SiO2和Fe2O3、“滤渣2”为CaSO4,C错误；D项，“沉镁”步骤所得的固体进行洗涤，如果没有洗净，固体表面有残留的5042-，加入BaCl2溶液，若产生白色沉淀，就证明未洗涤干净，否则洗涤干净，D正确；故选C。八、氧化还原反应和反应方程式的相关信息1．选择合适的氧化剂:不引入新的杂质，无污染等；2．离子方程式的书写；3．氧化还原反应方程式的书写。思路:(1)、判断出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物(2)配平三部曲①电子守恒；②电荷守恒；③原子守恒。九、相关计算与Ksp、平衡常数相关的计算(计算pH、计算离子浓度)【例8】(节选)铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钻(Co)等单质。湿法炼锌产生的铜镉渣用于生产金属镉的工艺流程如下：表中列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度为0.1mol-L-i)氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Cd(OH)2开始沉淀的pH1.56.57.2沉淀完全的pH3.39.99.5③若加入的H2O2不足，加入ZnO后所得的电解液中会含有Fe元素。请设计实验方案加以鉴别:(4)处理含镉废水常用加入碳酸钙实现沉淀转化，该沉淀转化的反应方程式为。除去工业废水中的Cd2+时，若反应达到平衡后溶液中c(Ca2+)=0.1mol-L-1,溶液中c(Cd2+)=mol-L-1［已知25℃,K5P(CdCO3)=5.6x10-12,Ksp(CaCO3)=2.8x10-9］。【答案】③取待电解液少量于试管中，向其中滴加H2O2后再滴入KSCN溶液，若溶液变红｛或向其中滴加K3［Fe(CN)6］溶液，产生蓝色沉淀｝，则待电解液中含有Fe元素(其他合理答案即可)(4)CaCO3(s)+Cd2+(aq)#CdCO3(s)+Ca2+(aq)2.0x10-4【解析】③若加入的H2O2不足量，则待电解溶液中有Fe2+残余。(4)除去废水中的Cd2+时，若反应达到平衡后溶液中c(Ca2+)=0.1mol/L,则