高考化学一轮复习课件第四章材料家族中的元素学案三（33张）

学案三无机化学工艺流程【教学目标】1.使学生了解化学工艺流程题的常见题型。2.掌握化学工艺流程题的分析方法和技巧。3.培养学生发散、联想、归纳、整合、提炼知识的能力。【教学重点】化学工艺流程题的分析方法和技巧。【教学难点】隐含信息的挖掘和计算能力的提升。【考情分析】命题点五年考情分析解读以物质制备为主线的化学工艺流程2017·全国Ⅲ，T272016·全国Ⅱ，T282015·全国Ⅰ，T27化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图的创新。它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离或提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，具有较强的实用性和综合性，是近几年高考化学试题的常考题型。以分离提纯为主线的化学工艺流程2017·全国Ⅰ，T272016·全国Ⅲ，T281.工艺流程题过程解读(1)读流程图①箭头：箭头进入的是投料(反应物)、出去的是主产物或副产物(生成物)。②三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。(2)解题要点①审题要点：a.了解生产目的、原料及产品，b.了解题目提供的信息，c.分析各步的反应条件、原理及物质成分，d.理解物质分离、提纯、条件控制等操作的目的及要点。②答题切入点：a.原料及产品的分离提纯，b.生产目的及反应原理，c.生产要求及反应条件，d.有关产率、产量及组成的计算，e.绿色化学。2.工艺流程题常见答题方向工艺操作(结果)目的评价(或操作名称)方法措施研磨(粉碎)增大接触面积，加快反应(溶解)速率煅烧(焙烧)矿物分解、燃烧，转化为易溶于酸、碱的物质水浸利用水溶性把物质进行分离酸浸(碱浸)利用物质与酸(碱)反应除掉杂质或把目标物质转化为可溶性离子控制条件调节溶液pH某些金属离子的沉淀，控制物质的溶解控制温度加快反应速率，促进平衡移动；物质的溶解、析出、挥发等增大某反应物用量增大另一反应物的转化率(产率)某种试剂的选择是否带入杂质、是否影响产品的纯度分离提纯不相溶液体分液相溶性液体蒸馏难溶性固体过滤易溶性固体蒸发结晶、浓缩冷却结晶趁热过滤防止温度降低，某物质析出冰水洗涤减少晶体的溶解损失乙醇、有机溶剂洗涤减少晶体的水溶性损失【典例1】考点指导1以物质制备为目的工艺流程题头挖掘题头信息(2017·课标全国Ⅰ，27)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如下：题干分析题干流程【审题指导】【答题规范】【评分细则】【对点训练】1.(2015·全国卷Ⅰ，27)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：回答下列问题：(1)写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式________________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有____________________________________________________________________________(写出两条)。(2)利用________的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是________________________________________________________(写化学式)。(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是________________________________。然后再调节溶液的pH约为5，目的是_______________________________。(4)“粗硼酸”中的主要杂质是________(填名称)。(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为________。(6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程______________________________________。解析2.(2017·海南化学，17)以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO4·7H2O的过程如图所示：硼镁泥的主要成分如下表：MgOSiO2FeO、Fe2O3CaOAl2O3B2O330%～40%20%～25%5%～15%2%～3%1%～2%1%～2%回答下列问题：(1)“酸解”时应该加入的酸是________，“滤渣1”中主要含有________(写化学式)。(2)“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是________________________、________________________。(3)判断“除杂”基本完成的检验方法是________。(4)分离滤渣3应趁热过滤的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析硼镁泥主要成分是MgO，还有CaO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质，酸溶时MgO、CaO、Fe2O3、FeO、Al2O3都和硫酸反应，SiO2不与硫酸反应，B2O3转化为H3BO3，则滤渣1为SiO2，次氯酸钙具有强氧化性，加入的次氯酸钙可把亚铁离子氧化成铁离子，MgO促进铁离子、铝离子水解，铁离子、铝离子转化为沉淀，则滤渣2为Al(OH)3、Fe(OH)3，浓缩过滤得到滤渣3为CaSO4，滤液中含镁离子、硫酸根离子，蒸发浓缩、冷却结晶得到硫酸镁晶体，以此来解答。答案(1)浓硫酸SiO2(2)氧化亚铁离子促进铁离子、铝离子转化为沉淀(3)溶液接近为无色(4)温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响不同，温度越高，硫酸钙溶解度越小，可以采用蒸发浓缩，趁热过滤方法除去硫酸钙【典例2】

(2016·课标全国Ⅲ，28)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废矾催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：考点指导2以分离提纯为目的化学工艺流程物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质量分数/%2.2～2.92.8～3.122～2860～651～2<1以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：【解题流程】解析【对点训练】3.湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、镉(Cd)、铜、铁、钴(Co)等金属单质。利用铜镉渣可生产Cu、Cd及ZnSO4·7H2O等，其生产流程如图：如表是部分金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为0.1mol·L－1计算)：请回答下列问题：(1)提高铜镉渣的“浸出”速率的措施有___________________________________________________________________________________(写出1条即可)。(2)Fe的金属性比Co强，该流程中“除钴”________(填“能”或“不能”)用Zn代替Fe，“除钴”中Fe发生反应的离子方程式是__________________________________________________________________________。氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Cd(OH)2Zn(OH)2开始沉淀的pH1.97.07.25.4沉淀完全的pH3.29.09.58.2(3)“除铁”操作中加入H2O2的目的是____________________________，加入ZnO的目的是调节溶液pH，以除去溶液中的铁元素，调节溶液pH的范围为________，“除铁”操作中的沉淀成分是________(写化学式)。(4)“电解”操作中，Cd2＋在________极放电得到金属Cd，电极反应式是________________________________________________________。(5)“电解”后的电解废液是ZnSO4溶液，用该电解废液制备ZnSO4·7H2O的方法是________________________________________________________。(6)“除钴”后的含钴废渣在空气中煅烧，煅烧后的成分测定如表：则煅烧后所得固体混合物中，钴氧化物的化学式是_________________。元素CoZnCuFe含量/%59.000.520.2013.16解析(1)升高温度、增大反应物表面积等均可提高反应速率。(2)因Zn的金属性比Fe强，故可用Zn代替铁除钴。除钴中Fe与Co2＋发生置换反应生成Fe2＋和Co。(3)H2O2可氧化Fe2＋，使之转化为Fe3＋。根据表格中的数据，可知欲除去溶液中的铁元素，需加入ZnO调节溶液pH的范围为3.2～5.4，此时Fe3＋完全转化成Fe(OH)3沉淀。(4)电解操作中Cd2＋在阴极得电子生成单质Cd。(5)从ZnSO4溶液中制备ZnSO4·7H2O的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。(6)由题意知，煅烧后所得固体为钴氧化物、ZnO、CuO、Fe2O3的混合物，设煅烧后所得固体质量为100g，结合题表中的数据可知，钴氧化物中m(O)＝100g－59.00g－81g·mol－1×0.52g÷65g·mol－1－80g·mol－1×0.20g÷64g·mol－1－160g·mol－1×13.16g÷112g·mol－1＝21.302g，则钴氧化物中n(O)＝21.302g÷16g