高考化学一轮复习热点题型突破系列3无机化工流程题的解题策略课件新人教版综述

第三章金属及其化合物热点题型突破系列(三)

(2015·新课标全国卷Ⅰ)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：无机化工流程题的解题策略真题示例Mg2B2O5·H2O＋

提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径

Fe3O4

SiO2和CaSO4

将Fe2＋氧化成Fe3＋

使Fe3＋与Al3＋形成氢氧化物沉淀而除去(七水)硫酸镁

【精讲精析】(1)根据强酸制弱酸的原理以及题目中硼酸的化学式，可完成方程式的书写；提高反应速率除增大溶液浓度外，还可以考虑温度、接触面积等。(2)Fe3O4有磁性，碱性氧化物被硫酸溶解，二氧化硅则不溶。(3)由于Al3＋和Fe3＋在pH约为5时均可沉淀析出，所以要将Fe2＋氧化成Fe3＋与Al3＋一并除去。(4)“酸浸”过程中生成大量硫酸镁，所以在后续的蒸发浓缩、冷却结晶过程中会析出少量的硫酸镁。(5)电子式的书写应注意阴离子应用“[]”括起来。(6)硼酸高温易分解，镁具有还原性，作还原剂，将硼置换出来。知识延伸2．化工生产流程中常见考点及常见名词(1)化工生产流程中的常见名词。①浸出：溶剂选择性地溶解固体中某组分的工艺过程。矿物原料浸出的任务是选择适当的溶剂，使矿物原料中的有用组分或有害杂质选择性地溶解，使其转入溶液中，达到有用组分与有害杂质或与脉石组分相分离的目的。依据所选择的溶剂不同，通常分为酸浸和碱浸。②粉碎：增大表面积，加快反应速率。③灼烧、焙烧、煅烧：使物质在高温下氧化、分解。(2)化工生产中分离、提纯阶段的常用反应条件。①调pH除杂：a．控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。b．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。②控温：防止温度过高，使物质分解或挥发；防止温度过低，使物质无法挥发或者反应不能进行。③加热：加快反应速率；加速固体溶解；使平衡向吸热方向移动。(3)获得产品阶段的常用方法。①洗涤：用冰水、热水、乙醇、乙醚等溶剂(主要考虑溶解度)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。②蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。③蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。④蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3。1．解答工艺流程类题目的三个步骤(1)从题干中获取有用信息，了解生产的产品。(2)分析流程中的每一步骤。(3)从问题中获取信息，帮助解题。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、对综合生产效益有何影响(如可从原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，也可从对设备的要求，环境保护等方面作答)。解题策略

2．解答工艺流程题需考虑的六个方面(1)浏览题中的工艺流程图，提取有用的信息，分析流程中将原料转化为产品的主要生产原理，推断并写出相关化学反应方程式。(2)设计分离提纯产品的步骤，选择分离提纯的实验方法(如过滤、蒸发、分液、蒸馏等)，掌握主要仪器和主要操作。(3)根据数据，结合化学平衡移动原理，从温度、压强和浓度等方面分析，找到能使反应正向移动的条件，计算出产品的产率和反应物的转化率。(4)注意环保，减少污染，发展“绿色化学”。以原料循环使用或废物利用为主线，评价实验方案的优劣。(5)考虑原料的来源和经济成本。通过对原料价位的思考优化实验方案。(6)设计出简单的生产设备、简便的生产工艺等。以流程中部分实验操作的改进和创新来评价实验方案。步骤1快速浏览，明确实验目的(1)阅读题目的背景材料、找出提供的原料、分析提供的条件和图表。(2)解读操作流程、挖掘重要的操作步骤。步骤2仔细审读，关注有效信息(1)关注箭头号：图1箭头表示的是反应物同时加入，图2表示反应物分步加入，图3表示循环反应。(2)关注框内所列内容：根据实验目的，大致弄清从原料到产品的物质间的转化关系。步骤3对照问题，提炼关键信息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，如果解决问题需要再重新梳理。1．(2015·广东理综)七铝十二钙(12CaO·7Al2O3)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：(1)煅粉主要含MgO和________。用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若滤液Ⅰ中c(Mg2＋)小于5×10－6mol·L－1，则溶液pH大于_______(Mg(OH)2的Ksp＝5×10－12)；该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是__________________________。巩固训练

CaO11防止产物中有CaSO4沉淀

Ca(HCO3)2

2．(2015·山东理综)毒重石的主要成分为BaCO3(含Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质)，实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如下：Ca2＋Mg2＋Fe3＋开始沉淀时的pH11.99.11.9完全沉淀时的pH13.911.13.2(1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，目的是__________________________________________。实验室用37%的盐酸配制15%的盐酸，除量筒外还需使用下列仪器中的________。a．烧杯 b．容量瓶c．玻璃棒 d．滴定管(2)加入NH3·H2O调pH＝8可除去________(填离子符号)，滤渣Ⅱ中含____________________(填化学式)。加入H2C2O4时应避免过量，原因是________________________________________________________。已知：Ksp(BaC2O4)＝1.6×10－7，Ksp(CaC2O4)＝2.3×10－9增大接触面积从而使反应速率加快a、c

Fe3＋

Mg(OH)2、Ca(OH)2

H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀，产品产量减少

上方

偏大

3．(2015·福建理综)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为________________________________。(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：已知：物质SiCl4AlCl3FeCl3FeCl2沸点/℃57.6180(升华)300(升华)1023①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是________________________________________________________________(只要求写出一种)。②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是________。③已知：Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g)ΔH1＝＋1344.1kJ·mol－12AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g)ΔH2＝＋1169.2kJ·mol－1由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为______________________________________________________________________。防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反应物的接触面积，加快反应速率

铁或Fe

＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)ΔH＝＋174.9kJ·mol－1

Al2O3(s)＋3C(s)④步骤Ⅲ的尾气经冷却至室温后，气体用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的盐主要有3种，其化学式分别为___________、___________、__________。⑤结合流程及相关数据分析，步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是______________________________________。NaClNaClO除去FeCl3，提高AlCl3纯度

解析本题主要考查盐类水解、盖斯定律、Cl2的性质、铝及其化合物的性质。(1)Al3＋水解生成Al(OH)3和H＋。(2)①水分减少可防止Al3＋