2019版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第八章水溶液中的離子平衡專題講座五化工流程題的解題指導(dǎo)學(xué)案

1、 專題講座五 化工流程題的解題 指導(dǎo) 【考綱研讀】1.從試題提供的新信息中，準(zhǔn)確地提取實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，并經(jīng)與已有知識塊整合， 重組為新知識塊的能力。 2將實(shí)際問題分解，通過運(yùn)用相關(guān)知識，采用分析、綜合的方法, 解決簡單化學(xué)問題的能力。3將分析和解決問題的過程及成果，用正確的化學(xué)術(shù)語及文字、 圖表、模型、圖形等表達(dá)，并做出解釋的能力。 二、工業(yè)流程題分類突破 題型一物質(zhì)制備類化工流程題 1 核心反應(yīng)一一陌生方程式的書寫 關(guān)注箭頭的指向：箭頭指入T反應(yīng)物，箭頭指出T生成物。 (1) 氧化還原反應(yīng)：熟練應(yīng)用氧化還原規(guī)律，判斷產(chǎn)物，配平。 盧：胡分離提純 產(chǎn)率計(jì)所需嚴(yán)胡 原料吋壞利用 氧化后調(diào) 略蠟包一

2、枝心 化學(xué)反應(yīng) 反應(yīng)條什 原料 無機(jī)礦物 沐水濟(jì) 利川(生產(chǎn) 2 (2) 非氧化還原反應(yīng)：結(jié)合物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)實(shí)際判斷產(chǎn)物。 2 原料的預(yù)處理 (1) 溶解：通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等。 水浸 與水接觸反應(yīng)或溶解 浸出 固體加水(酸)溶解得到離子 酸浸 在酸溶液中反應(yīng)，使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過過濾除去的溶解過程 浸出率 固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少 (更多轉(zhuǎn)化) (2) 灼燒、焙燒、煅燒：改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)高溫下氧化、分解。 3 常用的控制反應(yīng)條件的方法 (1) 調(diào)節(jié)溶液的 pH。常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。 調(diào)節(jié) pH 所需的物質(zhì)一

3、般應(yīng)滿 足兩點(diǎn)： 能與H反應(yīng)，使溶液 pH 增大； 不引入新雜質(zhì)。 例如：若要除去 CLT 中混有的 Fe： 可加入 CuO CuCGX Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO 等物質(zhì)來調(diào)節(jié) 溶液的pH,不可加入 NaOH 溶液、氨水等。 (2) 控制溫度。根據(jù)需要升溫或降溫，改變反應(yīng)速率或使平衡向需要的方向移動。 (3) 趁熱過濾。防止某物質(zhì)降溫時(shí)會析出。 (4) 冰水洗滌。洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。 例 1 (2016 全國卷I, 28)NaCIO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其 一種生產(chǎn)工藝如下: 回答下列問題: (1) NaCIO2中 Cl

4、 的化合價(jià)為 _ 。 (2) 寫出“反應(yīng)”步驟中生成 CIO2的化學(xué)方程式 _ “電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時(shí)，為除去 Mg*和 CsT,要加入的試劑分 別為 _ 、 _ ?！半娊狻敝嘘帢O反應(yīng)的主要產(chǎn)物是 _ 。 (4) “尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量 CIO2。此吸收反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的 物質(zhì)的量之比為 _ ，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是 _ 。 反應(yīng) 1叫收 電氣峻收- NaClO 結(jié)晶，干燥一N忒 g 產(chǎn)詁 NHHSO, NaOH . H;O . 3 力相當(dāng)于多少克 Cl 2的氧化能力。NaCIO 的有效氯含量為 _ 。(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)) 解題流程 第一步：讀題目，

5、明確目的一一制備 NaCIQ 第二步：審流程，分塊破題一一拆分工藝流程 原材料 核心化學(xué)反應(yīng) NaCIO,；: 僉鹽忒 1硫酸”血詡忘;蛍恥心村電解I 労pm - -； I ; i _嚴(yán)加 |回話一石二*二二中 I : 卜 ! i愜咒吸收I應(yīng)品液1 I NaHSOb :K n L - - . j ； NaOH , HJOJ - 1- 對原料的預(yù)處理 產(chǎn)胡分離捉純 第三步：看設(shè)問，結(jié)合題中的問題，回到流程圖中找答案。 得分秘籍 (1) 設(shè)問一般相對獨(dú)立，無連帶效應(yīng)，一個(gè)問題解決不了不會影響下一個(gè)問題的解決。 (2) 題中基本上都有與流程無關(guān)的問題， 可直接作答；對于超綱知識，題目中要么有信息提示

6、， 要么與解答題目無關(guān)。 答案 + 3 (2)2NaCIO3 + H2SQ+ SO=2NaHSa 2CIQ (3)NaOH 溶液 NstCO 溶液 CIOT (或 NaCIQ) (4)2 ：1 O (5)1.57 題型二提純類化工流程題 1 明確常用的提純方法 (1) 水溶法：除去可溶性雜質(zhì)。 (2) 酸溶法：除去堿性雜質(zhì)。 (3) 堿溶法：除去酸性雜質(zhì)。 (4) 氧化劑或還原劑法：除去還原性或氧化性雜質(zhì)。 (5) 加熱灼燒法：除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)。 (6) 調(diào)節(jié)溶液的 pH 法：如除去酸性溶液中的 Fe3+等。 2明確常用的分離方法 (1) 過濾：分離難溶物和易溶物，根據(jù)特殊需要采用

7、趁熱過濾或者抽濾等方法。 (2) 萃取和分液：利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì)，如用 CCI4或苯 萃取溴水中的溴。 (3) 蒸發(fā)結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如 NaCI。 (4) 冷卻結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如 KN0 FeCb、CuCl2、CuSO 50 FeSQ - 7H20 等。 蒸餾或分餾：分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇或甘油。 “有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力, 其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能 4 (6)冷卻法：利用氣體液化的特點(diǎn)分離氣體， 如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的5 氨

8、氣。 例 2 （2017 合肥模擬）高純活性氧化鋅可用于光催化、光電極、彩色顯影等領(lǐng)域。以工 業(yè)級氧化鋅（含 FeU M、Cu2： Ni2*、Cd2+等）為原料，用硫酸浸出法生產(chǎn)高純活性氧化鋅 的工藝流程如下: 回答下列問題: （1）浸出時(shí)，為了提高浸出效率可采用的措施有 （寫兩種）： _ 。 氧化時(shí)，加入 KMnO 溶液是為了除去浸出液中的 Fe2+和 M（溶液中 Mn全部轉(zhuǎn)化為 Mn , 請配平下列除去 Fe2+的離子方程式： _ 2 _L I MnO + Fe + _ =MnOX + Fe（0H）3 J + H 加入鋅粉的目的是 _ 。 2 I _ 1 2 亠 1 已知 HbSQ 浸出液

9、中，c（Fe ） = 5.04 mg L 、c（Mn ） = 1.65 mg L 。 3 _L _ 1 加入 KMnQ 溶液反應(yīng)一段時(shí)間后，溶液中 c（Fe ） = 0.56 mg L ，若溶液 pH= 3,則此時(shí) Fe3+ _（填“能”或“不能”）生成沉淀。 若要除盡 1 m3上述浸出液中的 Fe21和 Mk，需加入 _ g KMnQ4。 解析（1）為了提高浸出效率，可以適當(dāng)增大硫酸濃度、攪拌、將固體粉碎、提高浸出溫 度等。（2）錳元素由+ 7 價(jià)降低到+ 4 價(jià)，而鐵元素由+ 2 價(jià)升高到+ 3 價(jià)，根據(jù)得失電子 守恒、原子守恒和電荷守恒配平方程式。 （3）加入鋅粉的目的是消耗溶液中的 H

10、，調(diào)節(jié)溶 =1.0 X 10_5molL_1，此時(shí)溶液中 c(QH)= 1.0 X 10_11 mol L_1, c(Fe3 + ) c3(QH)= 1.0 X 10 _38v KspFe(QH) 3,故不能生成 Fe(QH)3沉淀。加入 KMnQ 將 Fe2+和 Mri+分別氧化為 Fe31和 MnQ 而 KMnQ 被還原為 MnQ,根據(jù)得失電子守恒可知，加入 KMnQ 勺質(zhì)量為 答案（1）將工業(yè)級氧化鋅粉碎、攪拌，增大硫酸濃度（其他合理答案也可）（2）1 3 7 H2Q 1 3 5 （3）調(diào)節(jié)溶液 pH,除去溶液中的 Cu2+、Ni2 +、CcT 等（4）不能 7.9 1 . （2015

11、全國卷I, 27）硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦 （主要成分為 MgB2QH2O 和 Fe3Q4,還有少量 FezQ、FeQ CaQ Al Q和 SiQ2等）為原料制備硼酸（WBQ）的 已知 KSpFe(OH) 3 =4.0 X 10 一38。 液 pH,促進(jìn)溶液中的 Cu2 +、Ni2 +、Cd2+等形成沉淀而除去。 c(Fe3+) 0.56 X 10_3 g 56 g mol _3 一 1 5.04 X 10 g L 56 g mol 1 X 1 000 L + _3 一 1 1.65 X 10 g L 55 g mol 1 X 2X 1 000 L X 158 g mol _1

12、 = 7.9 g 硫酸禹掘酸押鋅粉 6 r專題集訓(xùn)7 工藝流程如圖所示: 回答下列問題： (1)寫出 MgB2O5 7 2。與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式 _ 浸出速率，除適當(dāng)增加硫酸濃度外，還可采取的措施有 _ _ (寫出兩條)。 利用 _ 的磁性，可將其從“浸渣”中分離?！敖敝羞€剩余的物質(zhì)是 _ (寫化學(xué)式)。 (3) “凈化除雜”需先加 HQ 溶液，作用是 _ 。然后再調(diào)節(jié)溶液 的 pH 約為 5，目的是 _ 。 (4) “粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是 _ (填名稱)。 (5) 以硼酸為原料可制得硼氫化鈉 (NaBH)，它是有機(jī)合成中的重要還原劑，其電子式為 。 (6) 單質(zhì)硼可用于生產(chǎn)具有優(yōu)良抗

13、沖擊性能的硼鋼。 以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質(zhì)硼， 用 化學(xué)方程式表示制備過程： _ 答案 Mg 2E2O5 H a 2fSQ=2MgS 耐 2HBO 提高反應(yīng)溫度、減小鐵硼礦粉粒徑 (2) Fe Q SiQ2和 CaSQ (3) 將 Fe2+氧化為 Fe3+使 Al3+和 Fe3+形成氫氧化物沉淀而除去 (4) (七水)硫酸鎂 H Na- H : B ： H 一 * 4 ：I (6)2H 3BO=B2Q+ B2Q+ 3Mg =2B+ 3MgO 解析(1)Mg2B2QHQ 與硫酸反應(yīng)生成 HBO、MgSO,配平即可。為提高浸出速率，可以從溫 度(升高溫度)、 濃度、 增大接觸面積(將礦石粉碎

14、)等角度分析。(2)Fe3Q 具有磁性， 可以利 用鐵塊將其從“浸渣”中吸出。 SiQ 不溶于 HaSQ, CaO 與 HbSQ 生成 CaSO 微溶于水，所以“浸 渣”中還有 SiO2和 CaSQ。此時(shí)溶液中除 HBQ 外還有 MgSQ 由(1)中反應(yīng)生成、Fe2(SO) 3、 FeSQ、鐵硼礦粉 Lni Ji JIK冷刼 JS 1濃壻 結(jié)晶 8 Al2(SO4)3。(3) “凈化除雜”先加 H2O 的目的是將 Fe2+氧化為 Fe3* ,然后再通過調(diào)節(jié) pH 促進(jìn) Fe3*、Al3+水解生成 Fe(OH)3、Al(OH) 3沉淀而除去。(4) “粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是沒 有除去的 MgSO

15、。(5)NaBH4由 Na*和 BT 組成。其中的氫顯一 1 價(jià)，一 1 價(jià)的 H 具有較強(qiáng)的還原 性。(6)以硼酸和金屬鎂為原料制備單質(zhì)硼的過程： HBO 分解生成 E2Q, BQ 與金屬鎂發(fā)生置 換反應(yīng)生成單質(zhì) B。 2. 軟錳礦的主要成分為 MnO,還含有 FaQ、MgO AI2Q、CaO SQ2等雜質(zhì)， 工業(yè)上用軟錳 礦制取 MnSOH2。的流程如下： 已知：部分金屬陽離子完全沉淀時(shí)的 pH 如下表 金屬陽離子 L 3 十 Fe Al3* Mn Mg* 完全沉淀時(shí)的 pH 3.2 5.2 10.4 12.4 溫度高于 27 C時(shí)，MnSO 晶體的溶解度隨溫度的升高而逐漸降低。 (1)

16、“浸出”過程中 MnO 轉(zhuǎn)化為 MrT 的離子方程式為 _ 第 1 步除雜中加入 HbQ 的目的是 _ 。 (3) _ 第 1 步除雜中形成濾渣 1 的主要成分為 (填化學(xué)式)，調(diào) pH 至 56 所加的試劑， 可選擇 _ (填以下試劑的序號字母)。 a. CaO b. MgO c. Al2O3 d.氨水 第 2 步除雜，主要是將 Ca2*、MQ 轉(zhuǎn)化為相應(yīng)氟化物沉淀除去， 寫出 MnF 除去 M的離子 反應(yīng)方程式： _ _ ，該反應(yīng) 的平衡常數(shù)數(shù)值為 _ 。 _ _ 3 一 10 11 (已知：MnF 的 Ksp= 5.3 X 10 ； CaE 的 Ksp= 1.5 X 10 ； MgF 的

17、 Ksp= 7.4 X 10 ) (5) _ 采用“趁熱過濾”操作的原因是 _ 。 取少量 MnSOH2O 溶于水，配成溶液，測其 pH 發(fā)現(xiàn)該溶液顯酸性，原因是 ( 用離子方程式表示 )。 MnF. 先 JJIIH.O., H.SO, SOa 再調(diào)pH至 9 答案 (1)M nO2+ SQ=SO_ + MrT (2) 將 Fe2+氧化為 Fe3+ (3) Al(OH) 3、Fe(OH)3 ab 2+ 2 + 7 MnF2 + Mg Mn + MgF 7.2 X 1010 (5) 減少 MnSOH2O 在水中的溶解，得到更多產(chǎn)品 (6) Mn 2+ + 2H2O Mn(OH)z+ 2H+ 解析

18、(1) “浸出”過程中 MnO 與 SQ 發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子方程式為 MnO+ SO=S$ + 2+ Mn。 第 1 步除雜中加入 HQ 的目的是將溶液中的 Fe2+氧化為 Fe3*,以便于形成 Fe(OH)3沉淀， 過濾將沉淀除去。 第 1 步除雜時(shí)調(diào)整溶液的 pH 在 56,可以使溶液中的 Af、Fe3+分別形成 Al(OH) 3、Fe(OH)3 沉淀，所以形成濾渣 1 的主要成分為 Al(OH) 3、Fe(OH)3；在調(diào) pH 至 56 時(shí)，為了不引入新 的雜質(zhì)離子，所加的試劑應(yīng)該可以與酸發(fā)生反應(yīng)， 可選擇含有 Ca2*、Mg*的化合物 CaO MgO a、b 正確。 第 2 步除雜

19、，主要是將 Ca2*、M轉(zhuǎn)化為相應(yīng)氟化物沉淀除去， MnF 除去 M$*的離子反應(yīng) 斗斗.7.2 X 10 Ksp MgF 27 C時(shí)，MnSO 晶體的溶解度隨溫度的升高而逐漸降低，故采用“趁 熱過濾”操作可以減少 Mn SOH2O 在水中的溶解，得到更多產(chǎn)品。 2* (6) MnSO 是強(qiáng)酸弱堿鹽，Mn發(fā)生水解反應(yīng)。 3. (2016 全國卷川，28)以硅藻土為載體的五氧化二釩 (V2Q)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。 從廢磯催化劑中回收 V2C5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為 物質(zhì) V2Q V2O4 &SQ SiO2 FezO AbO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% 2.2

20、2.9 2.8 3.1 22 28 60 65 12 1 以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線: 回答下列問題： (1) “酸浸”時(shí) V2Q 轉(zhuǎn)化為 VO反應(yīng)的離子方程式為 _ ，同時(shí) V2O 轉(zhuǎn)化成 vO*?！皬U渣 1”的主要成分是 _ 。 “氧化”中欲使 3 mol 的 VO*變?yōu)?V&,則需要氧化劑 KCIQ 至少為_ mol。 (3) “中和”作用之一是使釩以 MO形式存在于溶液中。“廢渣 2”中含有 _ 。 方程式是 MnF + Mg* Mr2* + MgF;該反應(yīng)的平衡常數(shù) 2* 2* 2 c Mn c Mn c F 2 + = 5 2* 2 = c Mg c Mg - c F (5)由已知溫度高于 廢銳 催化劑 淋恍潢NH.CJ 廢獨(dú) 廢債2淹出減 KCIO, KOH 11 4 離子交換 “離子交換”和“洗脫”可簡單表示為 4RO* VQ2 洗脫 R4VQ2+ 4OH (ROH 為強(qiáng)堿性 陰離子交換樹脂)。為了提高洗脫效率，淋洗液應(yīng)該呈 _ 性(