第三章 上课化工流程题

专题讲座二无机化工流程题复习策略与解题方法指导与解题方法指导专题复习:无机化工流程题复习策略

第一课时一.2013年全国各地高考“化工流程题”的命题情况二.解题方法指导（一）无机化工流程题的特点（二）工业生产流程主线与核心

（三）解答无机化工流程试题的程序

（四）化工流程中的操作与名词及考点分析三.2013年新课标全国卷高考真题分析第二课时四.热点题型探究本专题主要内容：省区题号分值题型试题情况考察内容新课标卷I2715资源回收铝、钴、锂等金属资源的回收方程式的书写、电化学、产物判断、评价新课标卷II2714提纯工艺氧化锌的提纯反应原理、方程式的书写、实验基本操作全国大纲卷1915提纯制备氧化铝的提纯、铝、冰晶石的制备方程式的书写、电化学、产物判断、北京2712制备工艺硫酸铝晶体的制备离子方程式的书写及配平、数据分析、调节pH广东3212资源回收金属资源的回收利用方程式的书写、电化学、计算、实验基本操作四川1112制备工艺由明矾制备铝、硫酸、硫酸钾化学反应及能量变化、电化学、计算、实验操作江苏1612制备工艺高纯氧化镁的制备方程式的书写、元素化合物性质及其转化一.2013年高考“化学工艺流程题”的命题情况

无机化工流程题以真实的化工生产过程为背景，中学化学知识为基础、化工流程为载体，联系化学实验基本操作、化学原理和化学计算等知识考查学生的综合分析运用能力。所以近年来全国实行新课标高考的省市该类型题持续出现。呈现形式：能力考查：知识落点：流程图、表格、图像获取、加工信息的能力，分析问题、解决（解答）化学问题的能力基本理论、元素化合物、化学实验基础灵活多样4.这类题常围绕以下几个知识点进行设问：

(1)反应速率与平衡理论的运用(固体表面积，温度）.............(2)

氧化还原反应的判断、计算，化学方程式或离子方程式书写；(3)化学反应的能量变化；

(4)电化学(5)利用控制pH分离除杂；（6）实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等；(7)流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；二.解题方法指导(一).无机化工流程题的特点规律：主线主产品、分支副产品、回头为循环。核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制。(二)．工业生产流程主线与核心制备Li2CO3

主要成分Li2O.Al2O3.4SiO2杂质：Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+

基本步骤：

粗读流程懂目的→精读问题解意图→迁移知识解问题→规范表达写答案首尾分析法：

(三).解答无机化工流程试题的程序审题关键词、信息联想及时呈现对一些线型流程工艺试题，首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，关键在于认真对比分析原料与产品的组成，从中产生将原料转化为产品和除去原材料中所包含的杂质的基本原理和所采用的工艺生产措施。当把生产的主线弄清楚了，围绕生产主线所设计的系列问题也就可解答。稀H2SO4①调pH约为5适量高锰酸钾溶液②过滤

Zn③过滤Na2CO3④过滤煅烧⑤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:工业ZnO

浸出

滤液

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:

滤液

滤饼ZnO(2)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

；

(3)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是：(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2.取干操后的滤饼11.2g，煅烧后可得到产品8.1g.则x等于

。

例题1：2013全国新课标卷II第27题分析.铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质。(1)反应②中除掉的杂质离子是

，发生反应的离子方程式

；Fe2＋和Mn2＋

加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是：MnO4－＋3Fe2＋＋7H2O＝MnO2↓＋3Fe(OH)3↓＋5H＋

3Mn2＋＋2MnO4－＋2H2O＝5MnO2↓＋4H＋取最后一次洗涤液少量于试管中，滴入1～2滴稀硝酸，再加入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净。镍置换反应1本题以工艺流程为形式考察化学知识，涉及反应原理、除杂方法、影响因素、反应类型、产物分析、洗涤干净的检验方法、化学计算等。1.原料处理阶段（1）固体粉碎：（2）溶解：通常用水、酸、碱或有机溶剂等进行溶解、富集。

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(更多转化)酸浸：通常用稀硫酸、盐酸、浓硫酸等碱浸：用NaOH溶液溶解铝、氧化铝等碱洗：用热的纯碱溶液浸洗金属废屑去油污提高浸出率的措施：增大固液接触面积，加快（溶解时的）反应速率（3）灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解或使一些杂质高温下氧化、分解。

矿渣粉碎、搅拌、升温、合适的酸浓度、多次浸取、合适的液固比等如：煅烧高岭土再酸浸提取铝元素；灼烧海带从海带中提取碘;废干电池中黑色物质先灼烧再水浸提取二氧化锰。(四)、化工流程中常见的操作与名词及考点分析化工流程题目在流程上一般分为3个过程：2.分离提纯阶段②.调节pH值除杂（反应条件的控制）。

a．控制溶液的酸碱性使其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：物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应该怎样做？提示：先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH到3.7。(1).除杂①.试剂除杂（合适、过量的沉淀剂）:粗盐的提纯①.能与H＋反应，使溶液pH值增大；②.不引入新杂质。例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入：_____________________等物质来调节溶液的pH值。如为防止NaHCO3、H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)、CoCl2.2H2O等分解，应控制低温。③副反应的可能性，

（3）.萃取（富集、除杂）CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3（2）.调控体系温度（反应条件的控制）考虑：①.物质的稳定性，②.平衡移动的方向性，促使平衡向某个方向移动（或控制反应速率）。如一些有机反应要控温防副反应的发生。④考虑催化剂的活性，如合成氨工业；SO2的催化氧化都要控制合适温。b．调节pH所需的物质一般应满足两点：

趁热过滤防止某物质降温时析出。为什么？(1).结晶与过滤①结晶冷却结晶②过滤：冷却过滤a.

向(NH4)2SO4溶液中加KCl溶液为了获得K2SO4晶体，还需要进行的操作是：_________、趁热过滤、洗涤、干燥。

b.CuCl2、Na2SO4溶液中为了获得CuCl2.2H2O晶体，对溶液操作是蒸发结晶，_____________，滤液经冷却结晶，过滤得到产品。趁热过滤得到的固体是__________________Na2SO4趁热过滤蒸发结晶蒸发结晶3.获得产品阶段的常见考点

先加热溶液，蒸发溶剂成饱和溶液，此时降低热饱和溶液的温度，溶解度随温度变化较大的溶质就会呈晶体析出，叫降温结晶。例如：当NaCl和KNO3的混合物中KNO3多而NaCl少时，即可采用此法，先分离出KNO3，再分离出NaCl

蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出，叫蒸发结晶。例如：当NaCl和KNO3的混合物中NaCl多而KNO3少时，即可采用此法，先分离出NaCl，再分离出KNO3。

（常压，减压过滤）在蒸发浓缩结晶的过程中，需不断往溶液中通入____________。HL(4)其他常见考点：（2）洗涤与干燥将晶体溶于溶剂，又重新从溶液中结晶的过程。重结晶可以使不纯净的物质获得纯化，或使混合在一起的盐类彼此分离。重结晶的效果与溶剂选择大有关系，最好选择对主要化合物是可溶性的，对杂质是微溶或不溶的溶剂，滤去杂质后，将溶液浓缩、冷却，即得纯制的物质。（如：苯甲酸的提纯）

①用冰水或热水或有机溶剂洗涤：

②先用水洗再用有机溶剂洗：洗去晶体表面的杂质离子；减少晶体的溶解损耗。思考：①怎样洗涤沉淀，②判断沉淀洗净的操作是什么？（3）脱水与煅烧AlCl3.6H2O==AlCl3+6H2O;4FeCO3+O2==2Fe2O3+4CO2HCl高温把蒸馏水沿玻璃棒缓缓地注入过滤器中至浸没沉淀，静置，待蒸馏水自然流出，重复2~3次。另取最后一次洗涤液，滴加检验主要杂质离子的合适试剂，若没有预计的现象出现，证明沉淀已洗净。△思考：为防止CoCl2·6H2O脱水，“干燥”时可采用的方法或操作是：减压（或真空）烘干晶体表面的水分；或常温下晾干；或常温下鼓风吹干；或低于100度小心烘干等，但是不能用高温烘干温度/℃010205075100Li2CO3的溶解度/g1．5391．4061．3291．1810．8660．728减少晶体的溶解损耗；洗去晶体表面的水，使晶体快速干燥③重结晶①化学方程式②实验仪器③计算④信息③干燥：锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件为给出）。

例题2：2013年新课标全国卷I第27题分析（江西）回答下列问题：（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为_________。写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_

____________________________(2)酸浸一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式__________________________________________________

(3).可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是_____________________________________。

(4).写出沉钴过程中发生反应的化学方程式______________________________________（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式__________________________________。（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是________________________________________________在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有__________________________(填化学式)2Al+2OH—+2H2O=2AlO2—+3H2↑CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6CLi+从负极脱出，经电解液向正极移动并进入正极材料中；Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4

+3再见！第二课时热点题型探究

热点1碱金属及其矿物的开发利用热点2镁、铝及其矿物的开发利用热点3铁、铜及其矿物的开发利用热点4锰、钼、钛等金属化合物的综合应用热点1碱金属及其矿物的开发利用加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋与OH－结合生成Mg(OH)2沉淀，Mg2＋浓Mg(OH)2CaSO4H2SO4K2CO3度减小，平衡正向移动，K＋增多K＋的溶浸速率增大溶浸平衡向右移动热点2镁、铝及其矿物的开发利用例2铝是重要的金属材料，铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al2(SO4)3和铵明矾晶体[NH4Al(SO4)2·12H2O]的工艺流程如图所示：请回答下列问题：(1)固体a的化学式为________，Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为____________________________________________。(2)由Ⅴ制取铵明矾溶液的化学方程式为____________________________________________________，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为(填操作名称)_________、冷却结晶、过滤洗涤。SiO2

蒸发浓缩Al2O3＋4H2SO4＋2NH3===2NH4Al(SO4)2＋3H2O(3)以1000kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al2(SO4)3，需消耗质量分数98%的硫酸(密度1.84g·cm－3)________L(保留一位小数)。(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1∶1，则投料时铝土矿中的Al2O3和H2SO4的物质的量之比为________。3∶10575.4(2)Al(OH)3分解生成Al2O3，Al2O3与稀硫酸、氨气反应生成铵明矾溶液。

制备干燥的HCl气体热点3铁、铜及其矿物的开发利用1.12L2.5

Cu2O、Cu2S

污染小，同时得到副产物硫酸亚铁晶体及硫黄，洗去晶体表面的水和杂质离子，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤同时减少晶体的损失资源得到充分利用(4)根据实验以及工业生产的实验要求，从下表中得出的最佳工艺条件为________(填序号)。选项反应温度/℃固液比c(Cl－)/mol·L－1反应时间/hA1001∶5.50.77B951∶50.86C1101∶60.98B热点4锰、钼、钛等金属化合物的综合应用H2SO4、Na2SO3[或Na2SO4、(NH4)2SO4等]Na2MoO4烧杯、漏斗、玻璃棒4.11ag例题5：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β­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。已知：①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：氢氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2开始沉淀pH2．73．79．6完全沉淀p