2025版高考化学二轮复习课件 主观题突破二 无机化工流程及分析

主观题突破二无机化工流程及分析突破点1物质转化过程的分析突破点2化工流程中陌生方程式的书写目录索引

突破点3化工流程中的分离及提纯突破点4化工流程中的图像、表格数据分析突破点5化工流程题中常见的计算类型突破点1物质转化过程的分析聚焦核心要点1.化学工艺流程大题题型结构

2.化工流程中物质的追踪(1)判断主体物质的转化:关注目标元素及其化合物在各步骤发生的反应,确定目标元素的存在形式、状态,进一步确定物质分离、提纯的方法。(2)判断滤液和滤渣的成分:主要根据物质的性质判断,特别是物质的溶解性,因此要熟记常见难溶于水、微溶于水的物质。(3)判断可循环利用的物质:主要从以下四个方面判断:一是看流程图中是否有循环线;二是从过滤或结晶后的母液中寻找;三是从流程图中需要加入的物质中寻找;四是从能发生可逆反应的物质中寻找。3.原料预处理的方法及目的

处理方法目的固体原料粉碎或研磨减小颗粒直径,增大反应物接触面积,增大浸取时的反应速率,提高浸取率煅烧或灼烧①除去硫、碳单质;②有机化合物转化、除去有机化合物;③高温下原料与空气中的氧气反应;④除去受热不稳定的杂质等酸浸①溶解转变成可溶物进入溶液中,以达到与难溶物分离的目的;②去氧化物(膜)碱溶①除去金属表面的油污;②溶解铝、氧化铝等加热①加快反应速率或溶解速率;②促进平衡向吸热反应方向移动;③除杂,除去受热不稳定的杂质,如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、NH4Cl等物质;④使沸点相对较低或易升华的原料变成气态;⑤煮沸时促进溶液中的气体(如氧气)挥发逸出等4.反应条件的控制及目的

条件控制目的反应物用量或浓度①酸浸时提高酸的浓度可提高矿石中某金属元素的浸取率;②增大便宜、易得的反应物的浓度,可以提高其他物质的利用率,使反应充分进行;③增大物质浓度可以加快反应速率,使平衡发生移动等控制温度(常用水浴、冰浴或油浴)①防止副反应的发生②使化学平衡移动;控制化学反应的方向③控制固体的溶解与结晶④控制反应速率;使催化剂达到最大活性⑤升温:促进溶液中的气体逸出,使某物质达到沸点挥发⑥加热煮沸:促进水解,聚沉后利于过滤分离⑦趁热过滤:减少因降温而析出的溶质的量⑧降温:防止物质高温分解或挥发;降温(或减压)可以减少能源成本,降低对设备的要求条件控制目的加入氧化剂(或还原剂)①转化为目标产物的价态;②除去杂质离子[如把Fe2+氧化成Fe3+,而后调溶液的pH,使其转化为Fe(OH)3沉淀除去]加入沉淀剂①生成硫化物沉淀(如加入硫化钠、硫化铵、硫化亚铁等);②加入可溶性碳酸盐,生成碳酸盐沉淀;③加入氟化钠,除去Ca2+、Mg2+控制溶液的pH①调节溶液的酸碱性,使金属离子形成氢氧化物沉淀析出(或抑制水解)②“酸作用”还可除去氧化物(膜)③“碱作用”还可除去油污,除去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅等④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)精研核心命题例题(2023·全国新课标卷)铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在,主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物。从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如图所示:

(1)煅烧过程中,钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐,其中含铬化合物主要为

(填化学式)。

(2)水浸渣中主要有SiO2和

。

(3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性,主要除去的杂质是

。

(4)“除硅磷”步骤中,使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀。该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果。若pH<9时,会导致

;pH>9时,会导致

。

Na2CrO4Fe2O3铝

磷不能除净

硅不能除净

C图解要点

[变式演练](2024·湖南卷)铜阳极泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)是一种含贵金属的可再生资源,回收贵金属的化工流程如下。已知:①当某离子的浓度低于1.0×10-5mol·L-1时,可忽略该离子的存在;②AgCl(s)+Cl-(aq)[AgCl2]-(aq)

K=2.0×10-5;③Na2SO3易从溶液中结晶析出;④不同温度下Na2SO3的溶解度如下。温度/℃020406080溶解度/g14.426.137.433.229.0回答下列问题。(1)Cu属于

区元素,其基态原子的价层电子排布式为

。(2)“滤液1”中含有Cu2+和H2SeO3,“氧化酸浸”时Cu2Se反应的离子方程式为

。

(3)“氧化酸浸”和“除金”工序中均需加入一定量的NaCl。①在“氧化酸浸”工序中,加入适量NaCl的原因是

。

②在“除金”工序溶液中,Cl-浓度不能超过

mol·L-1。

ds3d104s1Cu2Se+4H2O2+4H+═2Cu2++H2SeO3+5H2O使银元素转化为AgCl沉淀

0.50.05(5)“滤液4”中溶质的主要成分为

(填化学式);在连续生产的模式下,“银转化”和“银还原”工序需在40℃左右进行,若反应温度过高,将难以实现连续生产,原因是

。

Na2SO3高于40℃后,Na2SO3的溶解度下降,“银转化”和“银还原”的效率降低,难以实现连续生产解析:向铜阳极泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)中加入H2O2、H2SO4、NaCl“氧化酸浸”,由题中信息可知,“滤液1”中含有Cu2+和H2SeO3,“滤渣1”中含有Au、AgCl、PbSO4;向“滤渣1”中加入NaClO3、H2SO4、NaCl,将Au转化为Na[AuCl4]除去,“滤液2”中含有Na[AuCl4],“滤渣2”中含有AgCl、PbSO4;向“滤渣2”中加入Na2SO3,将AgCl转化为[Ag(SO3)2]3-和[Ag(SO3)3]5-,过滤除去PbSO4,“滤液3”中含有[Ag(SO3)2]3-和[Ag(SO3)3]5-;向“滤液3”中加入Na2S2O4,将Ag元素还原为Ag单质,Na2S2O4转化为Na2SO3,“滤液4”中的溶质主要为Na2SO3,可继续进行“银转化”过程。(1)Cu的原子序数为29,位于第四周期第ⅠB族,位于ds区,其基态原子的价电子排布式为3d104s1。(5)由分析可知“滤液4”中溶质主要成分为Na2SO3;由不同温度下Na2SO3的溶解度可知,高于40

℃后,Na2SO3的溶解度下降,“银转化”和“银还原”的效率降低,难以实现连续生产。突破点2化工流程中陌生方程式的书写聚焦核心要点1.化工流程中陌生化学方程式的书写思路

获取信息首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式,再根据反应前后元素化合价有无变化判断反应类型确定类型类型1元素化合价无变化则为非氧化还原反应,遵循质量守恒定律类型2元素化合价有变化则为氧化还原反应,除遵循质量守恒外,还要遵循得失电子守恒规律规范作答最后根据题目要求写出化学方程式或离子方程式(需要遵循电荷守恒规律)即可2.流程中陌生的氧化还原反应方程式的书写流程(1)首先根据题给材料中的信息确定氧化剂(或还原剂)与还原产物(或氧化产物),结合已学知识根据加入的还原剂(或氧化剂)判断氧化产物(或还原产物)。(2)根据得失电子守恒配平氧化还原反应。(3)根据电荷守恒和反应物的酸碱性,在方程式左边或右边补充H+、OH-或H2O等。(4)根据质量守恒配平反应方程式。精研核心命题例题(2024·黑吉辽卷,16节选)中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐,某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的Au颗粒被FeS2、FeAsS包裹),以提高金的浸出率并冶炼金,工艺流程如下:回答下列问题:(1)“细菌氧化”中,FeS2发生反应的离子方程式为

。

(2)“沉铁砷”时需加碱调节pH,生成

(填化学式)胶体起絮凝作用,促进了含As微粒的沉降。

(3)“沉金”中Zn的作用为

。

(4)滤液②经H2SO4酸化,[Zn(CN)4]2-转化为ZnSO4和HCN的化学方程式为

。

用碱中和HCN可生成

(填溶质化学式)溶液,从而实现循环利用。

Fe(OH)3还原剂,将[Au(CN)2]-还原为AuNa2[Zn(CN)4]+2H2SO4═ZnSO4+Na2SO4+4HCNNaCN解析:向矿粉中加入足量空气和H2SO4,在pH=2时进行“细菌氧化”,金属硫化物中的S元素转化为硫酸盐,过滤,“滤液①”中主要含有Fe3+、

、含As微粒,加碱调节pH,Fe3+转化为Fe(OH)3胶体,可起到絮凝作用,促进含As微粒的沉降,过滤可得到净化液;“滤渣”的主要成分为Au,Au与空气中的O2及NaCN溶液反应得到含[Au(CN)2]-的“浸出液”,向“浸出液”中加入Zn进行“沉金”得到Au和含[Zn(CN)4]2-的“滤液②”。(2)“沉铁砷”时,加碱调节溶液的pH,Fe3+转化为Fe(OH)3胶体,可起到絮凝作用,促进含As微粒的沉降。(3)“沉金”中Zn作还原剂,将[Au(CN)2]-还原为Au。(4)“滤液②”含有[Zn(CN)4]2-,经过H2SO4的酸化,[Zn(CN)4]2-转化为ZnSO4和HCN,反应的化学方程式为Na2[Zn(CN)4]+2H2SO4═ZnSO4+4HCN+Na2SO4;用碱中和HCN得到的产物,可实现循环利用,即用NaOH中和HCN生成NaCN,NaCN可用于“浸金”步骤,从而可以循环利用。[变式演练](2024·安徽卷,15节选)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离提取金和银的流程,如下图所示。回答下列问题:(1)“浸出液1”中含有的金属离子主要是

。

(2)“浸取2”步骤中,单质金转化为HAuCl4的化学方程式为

。

(3)“浸取3”步骤中,“浸渣2”中的

(填化学式)转化为[Ag(S2O3)2]3-。

(4)“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为

。“电沉积”步骤完成后,阴极区溶液中可循环利用的物质为

(填化学式)。

(5)“还原”步骤中,被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为

。

Cu2+2Au+3H2O2+8HCl═2HAuCl4+6H2OAgClNa2S2O33∶4解析:精炼铜产生的“铜阳极泥”富含Cu、Ag、Au等元素,向“铜阳极泥”加入硫酸、H2O2进行浸取,Cu被转化为Cu2+进入“浸出液1”中,Ag、Au不反应,“浸渣1”中含有Ag和Au;向“浸渣1”中加入盐酸、H2O2进行浸取,Au转化为HAuCl4进入“浸出液2”,Ag转化为AgCl,“浸渣2”中含有AgCl;向“浸出液2”中加入N2H4将HAuCl4还原为Au,同时N2H4被氧化为N2;向“浸渣2”中加入Na2S2O3,将AgCl转化为[Ag(S2O3)2]3-,得到“浸出液3”,利用电沉积法将[Ag(S2O3)2]3-还原为Ag。(1)由分析可知,向“铜阳极泥”加入硫酸、H2O2进行浸取,Cu被转化为Cu2+进入“浸出液1”中,故“浸出液1”中含有的金属离子主要是Cu2+。(2)“浸取2”步骤中,Au与盐酸、H2O2发生氧化还原反应,生成HAuCl4和H2O,根据得失电子守恒及质量守恒,可得反应的化学方程式为2Au+8HCl+3H2O2═2HAuCl4+6H2O。

突破点3化工流程中的分离及提纯聚焦核心要点1.过滤:分离固体与液体的常用方法。要分清楚需要的物质在滤液中还是在滤渣中。滤渣是难溶于水的物质,如SiO2、PbSO4、难溶的金属氢氧化物和碳酸盐等。2.从溶液中获取晶体的方法及实验操作(1)溶解度受温度影响较小的物质(如NaCl)采取蒸发结晶的方法,实验过程为:蒸发结晶、趁热过滤(如果温度下降,杂质也会以晶体的形式析出)、洗涤、干燥。(2)溶解度受温度影响较大的物质、带有结晶水的盐或可水解的盐采取冷却结晶的方法,实验过程为:蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥。3.萃取与反萃取(1)萃取:利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同,将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。如用CCl4萃取溴水中的Br2。(2)反萃取:用反萃取剂使被萃取物从有机相进入水相的过程,为萃取的逆过程。4.蒸发与蒸馏(1)在某种气体氛围中进行蒸发可抑制水解:如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时,应在HCl的气流中蒸发,以防其水解。(2)减压蒸馏的原因:减小压强,使液体沸点降低,防止受热分解、氧化等。5.固体物质的洗涤

洗涤试剂适用范围目的蒸馏水冷水产物不溶于水除去固体表面吸附着的杂质,可适当降低固体因为溶解而造成的损失热水有特殊的物质其溶解度随着温度升高而下降除去固体表面吸附着的杂质,可适当降低固体因为温度变化溶解而造成的损失有机溶剂(酒精、丙酮等)固体易溶于水、难溶于有机溶剂减少固体溶解;利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分,产品易干燥饱和溶液对纯度要求不高的产品减少固体溶解酸、碱溶液产物不溶于酸、碱除去固体表面吸附着的可溶于酸、碱的杂质,减少固体溶解洗涤沉淀的方法:向过滤器中加入洗涤剂至浸没沉淀,待洗涤剂自然流下后,重复以上操作2~3次检验沉淀是否洗涤干净的方法:取少量最后一次的洗涤液置于试管中,向其中滴入检验试剂,若未出现特征反应现象,则沉淀洗涤干净精研核心命题例题铬酸铅俗称铬黄,是一种难溶于水的黄色固体,也是一种重要的黄色颜料,常用作橡胶、油墨、水彩、色纸等的着色剂。工业上用草酸泥渣(主要含草酸铅、硫酸铅)和铬矿渣(主要成分为Cr2O3,含有少量的SiO2、Fe2O3、Al2O3)为原料制备铬酸铅,实现资源的回收再利用,其流程如下:(1)“一系列操作”包括

、粉碎。

(2)为了使产品更纯,需将“含Na2Cr2O7、Na2SO4的溶液”分离提纯,依据如图所示的溶解度信息,“含Na2Cr2O7、Na2SO4的溶液”分离提纯的操作是

。分离提纯后得到的固体的化学式为

。过滤、洗涤、干燥

蒸发结晶、趁热过滤

Na2SO4解析:(1)铬酸铅难溶于水,合成后直接过滤、洗涤、干燥、粉碎可得产品。(2)依据图示,温度高于45

℃时,随温度升高,Na2SO4的溶解度减小,而Na2Cr2O7溶解度增大,故可在高温下蒸发结晶析出Na2SO4,然后趁热过滤,即可达到分离的目的。[变式演练](2024·山东临沂一模节选)废旧电池镍钴锰酸锂三元正极材料的主要成分为

,通过高温氢化和湿法冶金的方法回收其中的镍、钴、锰、锂,其工艺流程如图所示。已知:①该工艺条件下,Ni2+开始沉淀的pH为2,Co2+开始沉淀的pH为3。②M2+(Co2+或Ni2+)的萃取原理:2HR(有机相)+M2+(水相)

MR2(有机相)+2H+(水相)。回答下列问题:(1)“高温氢化”时固体产物为Co、Ni、MnO和LiOH,该反应的化学方程式为

;

实际生产中还有少量的Li2CO3生成,原因是

。

(2)“反萃取”的目的是将有机层中Co2+、Ni2+转移到水层。①试剂X为

(填试剂名称)。

②为使Co2+、Ni2+尽可能多地转移到水层,应采取的实验操作有

。LiOH与空气中CO2反应

盐酸

多次反萃取

解析:由题给流程可知,废旧电池正极材料在氢气和氮气混合气体中“高温氢化”时,

转化为钴、镍、一氧化锰和氢氧化锂,“高温氢化”时得到的固体经“水洗”、草酸“酸洗”得到草酸锂;向草酸锂中加入碳酸钠溶液,将溶液中的锂离子转化为碳酸锂沉淀,过滤得到碳酸锂;向残余物中加入硫酸溶液酸浸,将钴、镍、一氧化锰转化为可溶的硫酸盐,过滤得到浸渣和浸液;向浸液中加入高锰酸钾,将溶液中的锰离子转化为二氧化锰沉淀,过滤得到二氧化锰和滤液;向滤液中加入HR有机萃取剂萃取溶液中的Co2+和Ni2+,分液得到水相和有机相;向有机相中加入盐酸,经多次反萃取、分液得到水相和有机相;水相中CoCl2和NiCl2在一定条件下分离得到CoCl2和NiCl2。(1)由分析可知,“高温氢化”时发生的反应为

实际生产中还有少量的碳酸锂生成说明反应生成的氢氧化锂与空气中的二氧化碳反应生成碳酸锂和水。(2)①由分析可知,试剂X为反萃取剂盐酸,目的是萃取、分液得到含有CoCl2和NiCl2的水相;②由萃取原则可知,可以使用少量多次反萃取的方法使Co2+、Ni2+尽可能多地转移到水层。突破点4化工流程中的图像、表格数据分析聚焦核心要点1.图像题(1)识图——三看一看轴——横、纵坐标所表示的化学含义(x轴和y轴表示的意义)(特别是双纵坐标),寻找x、y轴之间的关系,因为这是理解题意和进行正确解答的前提;二看点——曲线中的特殊点(起点、终点、拐点、交叉点等);三看线——曲线的走势(变化趋势是上升、下降、波动等)。(2)析图分析图中为什么会出现这些特殊点,曲线为什么有这样的变化趋势和走向,分析曲线变化的因果关系;通过联想,把课本内的有关化学概念、原理、规律等与图中的曲线和相关点建立联系。(3)用图将相关的化学知识与图中曲线紧密结合,在头脑中构建新的曲线-知识体系,然后运用新的曲线-知识体系揭示问题的实质,解决实际问题。2.表格数据题(1)明含义:理解表格中各个数据的含义及其变化规律,巧妙地将表格语言转换成化学语言。(2)析数据:理顺表格中数据间的变化趋势,联系相关的化学知识,寻找其中的变化规律,快速准确地解决问题。精研核心命题例题(2023·北京卷,18节选)以银锰精矿(主要含Ag2S、MnS、FeS2)和氧化锰矿(主要含MnO2)为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。已知:酸性条件下,MnO2的氧化性强于Fe3+。

(1)“浸银”时,使用过量FeCl3、HCl和CaCl2的混合液作为浸出剂,将Ag2S中的银以[AgCl2]-形式浸出。①将“浸银”反应的离子方程式补充完整:□Fe3++Ag2S+□

□

+2[AgCl2]-+S

②结合平衡移动原理,解释浸出剂中Cl-、H+的作用:

。

24Cl-2Fe2+Cl-是为了与Ag2S电离出的Ag+结合生成[AgCl2]-,使平衡正向移动,提高Ag2S的浸出率;H+是为了抑制Fe3+水解,防止生成Fe(OH)3沉淀解析:①Ag2S中S元素化合价升高,Fe元素化合价降低,根据得失电子守恒、元素守恒,该离子方程式为2Fe3++Ag2S+4Cl-

2Fe2++2[AgCl2]-+S;②Cl-是为了与Ag2S电离出的Ag+结合生成[AgCl2]-,使平衡正向移动,提高Ag2S的浸出率;H+是为了抑制Fe3+水解,防止生成Fe(OH)3沉淀。(2)“沉银”过程中需要过量的铁粉作为还原剂。①该步反应的离子方程式有

。

②一定温度下,Ag的沉淀率随反应时间的变化如图所示。解释tmin后Ag的沉淀率逐渐减小的原因:

。

2[AgCl2]-+Fe═Fe2++2Ag+4Cl-、2Fe3++Fe═3Fe2+、2H++Fe═Fe2++H2↑时间越长,溶液中c(Fe2+)升高,导致平衡2[AgCl2]-+Fe2Ag+4Cl-+Fe2+逆向移动,Ag溶解解析:①铁粉可将[AgCl2]-还原为单质银,过量的铁粉还可以与Fe3+、H+发生反应,因此离子方程式为2[AgCl2]-+Fe═Fe2++2Ag+4Cl-、2Fe3++Fe═3Fe2+、2H++Fe═Fe2++H2↑;②时间越长,溶液中c(Fe2+)升高,导致平衡2[AgCl2]-+Fe2Ag+4Cl-+Fe2+逆向移动,Ag溶解,即Ag的沉淀率逐渐减小。(3)结合“浸锰”过程,从两种矿石中各物质利用的角度,分析联合提取银和锰的优势:

。

“浸锰”过程中,氧化锰矿中的MnO2作氧化剂、银锰精矿中的FeS2作还原剂,不需要额外加入氧化剂与还原剂即可联合提取解析:联合提取银和锰的优势在于“浸锰”过程中,氧化锰矿中的MnO2作氧化剂、银锰精矿中的FeS2作还原剂,不需要额外加入氧化剂与还原剂即可联合提取。[变式演练](2024·山东聊城二模节选)一种利用湿法炼锌净化渣回收钴并制备碱式碳酸锌的工艺如下图所示,已知净化渣含有较多的Zn(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的硫酸盐及氢氧化物(“Ⅱ”指相应元素的化合价为+2价)。(1)浸出渣的主要成分为

。

(2)研究加入Na2S2O8后温度和时间对金属脱除率的影响,所得曲线如下图所示。金属脱除是指溶液中的二价金属离子被氧化后形成氢氧化物沉淀而除去。由图可知“氧化沉钴”适宜的条件是

,

Co(OH)3滤渣中还含有

。

(3)在适宜的条件下,加入Na2S2O8并调节溶液pH至5.0~5.2,反应生成Co(OH)3的离子方程式为

。

硫酸铅

80℃、2hFe(OH)3解析:净化渣中