高三化学一轮复习无机化工流程专题复习学案

无机化工流程专题复习〖复习目标〗要求学生能依据流程图分析原理，紧扣信息，抓住关键〖知识清单〗题型一物质制备类化工流程题1．明确制备类化工生产流程的特点一个完整的物质制备化工生产流程一般具有下列特点原料对原料的预处理核心化

学反应原料对原料的预处理核心化

学反应产品的提纯分离目标

产物2．熟悉常用的操作方法及其作用对原料进行预处理的常用方法及其作用：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。水浸——与水接触反应或溶解。酸浸一一与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。灼烧一一除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质。煅烧一一改变结构，使一些物质能溶解。并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土。常用的控制反应条件的方法：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：a.能与H+反应，使溶液pH增大；b不引入新杂质。例如：若要除去Cu2+中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、化伽一匹等物质来调节溶液的pH,不可加入NaOH溶液、氨水等。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。趁热过滤。防止某物质降温时会析出。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。识别流程图化工流程中箭头指出的是投料(反应物)，箭头指向的是生成物(包括主产物和副产物)返回的箭头一般是被“循环利用”的物质。题型二提纯类化工流程题物质分离提纯的原则不增：不引入新的杂质。不减：不减少被提纯的物质。易分离：被提纯物与杂质易于分离。易复原：被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。明确常用的提纯方法水溶法：除去可溶性杂质。酸溶法：除去碱性杂质。碱溶法：除去酸性杂质。氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。调节溶液的pH法：如除去酸性铜溶液中的Fe3＋等。明确常用的分离方法过滤：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。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CCl44或苯萃取溴水中的溴。蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl。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、FeCl、CuCl、CuSO・5H0、FeSO・7HO等。3324242蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。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法分离平衡混合气体中的氨气。掌握化工流程的解题方法——首尾分析法对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试题，首先对比分析流程图中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。〖典型例析〗例题1(2013•山东高考节选)Ti02既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。工业上由钛铁矿(FeTiO)(含FeO、SiO等杂质)制备TiO的有关反应包括:32322酸溶FeTiO(s)＋2HSO(aq)===FeSO(aq)＋TiOSO(aq)＋2HO(l)32444290°C水解TiOSO(aq)＋2HO(l)=====HTiO(s)＋HSO(aq)422324简要工艺流程如下:试剂A为。钛液I需冷却至70C左右，若温度过高会导致产品TiO2收率降低，原因是取少量酸洗后的H2TiO3,加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H2O2后出现微红色，说明H2TiO3中存在的杂质离子是。这种H2TiO3即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO2也会发黄，发黄的杂质是(填化学式)。例题2(2013•新课标全国卷II)氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有Fe(II)、Mn(II)、Ni(II)等杂质)的流程如下：稀硫酸适量高锰约为5容液过滤工业ZnO――-浸出液②>>Zn过滤NaCO过滤煅烧滤液—③-——滤液――反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法。（2）在②一③工艺过程中需要控制条件以形成反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法。（2）在②一③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2・nH2O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在范围。提示：在本实验条件下，Ni(II)不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。回答下列问题：反应②中除掉的杂质离子是，发生反应的离子方程式为;在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是⑵反应③的反应类型为，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有

〖仿真练习〗1．利用磷肥厂的副产品氟硅酸生产冰晶石晶体，既充分利用资源又提高经济效益其部分工艺流程如下：（1）冰晶石用途之一是（选填序号：a.炼钢b.电冶铝c.冶镁）工业作助熔剂。（2）制取NH4F反应器材质适宜是（选填序号：a.聚四氟乙烯B．玻璃4c.陶瓷），过滤1所得滤渣的成分为（填化学式）。（3）图中的废气经吸收可循环利用，该气体是（填化学式），含氟废水可用石灰处理生成难溶CaF，其溶度积常数表达式为K（CaF）=。2sp2（4）冰晶石能在碱溶液中分解，写出冰晶石与足量氢氧化钠溶液反应生成两种钠盐的化学方程式。四氯化钛（TiCl）是制取航天航空工业材料一一钛合金的重要原料。由钛铁矿（主要4成分是FeTiO）制备TiCl等产品的一种工艺流程示意图如下:34l^h'l氯Y、焦炭粗Ti(b④l^h'l氯Y、焦炭粗Ti(b④「废气回答下列问题：⑴往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋2TiO2+（无色）+Fe+4H+===2Ti3+（紫色）+Fe2++2HO2Ti3+（紫色）+Fe3++H0===TiO+（无色）+Fe2++2H+2加入铁屑的作用是上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是(只要求写出一项)。依据表格信息，要精制含少量SiCl杂质的TiCl，可采用方法。44TiCl4SiCl4熔点/°c—25.0—68.8沸点/°c136.457.6辉铜矿主要成分CuS，此外还含有少量SiO、Fe0等杂质，软锰矿主要含有MnO,2232以及少量SiO2、Fe2O3等杂质。研究人员综合利用这两种资源，开发出同槽酸浸湿法冶炼工艺，制备硫酸锰和碱式碳酸铜。主要工艺流程如下：已知：①MnO2有较强的氧化性，能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫[Cu(NH)]SO常温稳定，在热水溶液中会分解生成NH3443部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围(开始沉淀和完全沉淀的pH):Fe3+：1.5〜3.2Mn2+：8.3〜9.8Cu2+：4.4〜6.48mol•L1调节pHNH,,HC()3和

硫酸至4如水的混合物氨气—IIIt專屠眾二I酸浸I*浸;1|液滤液|*■加热赴氨f(込(()H)2(、()3TOC\o"1-5"\h\zIT丁S、Si()2沉淀物]滤液MnC()3|—MnSO,•H?()晶体实验室配制250mL4.8mol・Ji的稀硫酸，所需的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒外还需要、。酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有(任写一点)。酸浸时，得到的浸出液中主要含有CuSO、MnSO等。44写出该反应的化学方程式。调节浸出液pH=4的作用是。本工艺中可循环使用的物质是(写化学式)。获得的MnSO・HO晶体后常用酒精洗涤，主要目的是。42用标准的用标准的BaCl溶液测定样品中MnSO・HO质量分数时，发现样品纯度大于242100%(测定过程中产生的误差可忽略)，其可能原因有■__(任写一种)。4．轻质碳酸镁是广泛应用于橡胶、塑料、食品和医药工业的化工产品，以卤块(主要成分为MgCl2，含Fe2+、Fe3+、Mn2+等杂质离子)为原料制备轻质碳酸镁的工艺流程如下：节酸NaCK)Na()IIMH,IIC()3览f|溶解f|氣化|〜踊节1川|〜|过滤1|〜|热解|〜|过滤〜盘黑滤渣CO,滤液TOC\o"1-5"\h\z“氧化”一步中发生反应的离子方程式为。“调节pH”一步应调节溶液的pH=9.8,其目的是。⑶“热解”一步温度控制在75°C左右，其原因是。(4)从“过滤2”步骤中得到的滤液中能回收的盐类物质主要有(填化学式)。表生成氢氧化物沉淀的pH物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)2&39.8Mg(OH)29.911.1注：Fe(0H)2沉淀呈絮状，不易从溶液中除去。轻质碳酸镁的成分为碱式碳酸镁［MgC03・Mg(0H)2・3H2O］，则“热解”一步发生反应的离子方程式为。5.工业上以碳酸锰矿为主要原料生产MnO2的工艺流程如下：有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表:氢氧化物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2Pb(OH)2Mn(OH)2开始沉淀的pH3.31.56.54.2&0&3沉淀完全的pH5.23.79.76.7&89.8请问答下列问题：酸浸前将碳酸锰矿粉碎的作用是

⑵酸浸后的溶液中含有Mn+、S02-,另含有少量Fe2+、Fe3+、Al+、Cu+、Pb2+等,4其除杂过程如下：加入MnO2将Fe2+氧化，其反应的离子方程式为TOC\o"1-5"\h\z加入CaO将溶液的pH调到5.2〜6.0,其主要目的是。加入BaS,除去Cu2+、Pb2+后，再加入NaF溶液，除去。从溶液A中回收的主要物质是,该物质常用作化肥。MnO粗品中含有少量MnO,可以用稀硫酸处理，将其转化为MnSO和MnO,然后再3442用氧化剂将Mm+转化为MnO，制得优质MnO。写出MnO与稀硫酸反应的化学方程式22346.KSO是无氯优质钾肥，MnO是生产软磁铁氧体材料的主要原料。以硫酸工业的尾2434气联合制备KSO和MnO的工艺流程如下：2434CaC()3空气NHII含伦的尾气co2软猛矿浆HCO3NH3KC1Mn3()含伦的尾气co2软猛矿浆HCO3NH3KC1Mn3()⑴几种盐的溶解度见图1。反应III中，向(NH)SO溶液中加入KCl溶液充分反应后,424进行蒸发浓缩、、洗涤、干燥等操作即得KSO产品。24TOC\o"1-5"\h\z检验KSO样品是否含有氯化物杂质的实验操作是：。24反应W的化学方程式为。MnO与浓盐酸加热时发生反应的离子方程式为。34图2是煅烧MnSO・HO时温度与剩余固体质量变化曲线。42该曲线中B段所表示物质的化学式为。煅烧过程中固体锰含量随温度的升高而增大，但当温度超过1000°C时，再冷却后,测得产物的总锰含量反而减小。试分析产物总锰含量减小的原因：。〖答案〗例题1(1)Fe温度过高会导致TiOSO提前水解，产生HTiO沉淀。423Fe2＋FeO23例题2(1)Fe2+和Mn2+MnO-+3Fe2++7HO===3Fe(OH)；+MnO；+5H+、2MnO-+3Mm++423242HO===5MnO；+4H+22铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质置换反应镍取少量水洗液于试管中，滴入1〜2滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净。1答案：(l)baSiO(或HSiO、HSiO、SiO・nHO)2234422NHK(CaF)=c(Ca2+)・C2(F-)sp2NaAlF+4NaOH===NaAlO+6NaF+2HO622(1)使Fe3+还原为Fe2+；生成Ti3+保护Fe2+不被氧化1〜100nm产生三废(4)蒸馏或精馏(1)250mL容量瓶、胶头滴管粉碎矿石或适当升高温度或搅拌(其它合理答案也得分)CuS+2MnO+4HSO===2CuSO+2MnSO+S；+4HO224442使Fe3+完全水解生成Fe(OH)3沉淀NH3减少MnSO・HO晶体的损失42混有硫酸盐杂质或部分晶体失去结晶水(1)ClO-+2H++2Fe2+===2Fe3++Cl-+HO2使Fe3+、Me+等杂质离子生成氢氧化物沉淀除去，且尽量避免Mg2+转化为沉淀。温度太低，反应速率慢，温度太高NHHCO会分解。43NaCl、NHCl5)2Mg2++4HCO-+2HO=^==fgCO・Mg(OH)・3HO/+3COf323222(1)增大接触面积，加快反应速率(使反应更充分)①2Fe2++MnO+4H+==