二輪專題四工藝流程題及實(shí)驗(yàn)題的突破和建模

二輪專題四工藝流程題及實(shí)驗(yàn)題的突破和建模【課堂目標(biāo)】工藝流程題及實(shí)驗(yàn)題經(jīng)常涉及的問題有：化學(xué)反應(yīng)條件的控制：提高浸取率(粉碎、升溫、適當(dāng)增大溶液濃度等)。調(diào)pH除雜。加試劑除雜?？刂茰囟?。常見基本實(shí)驗(yàn)操作熟悉基本儀器的使用(如容量瓶的規(guī)格、滴定管的選擇、分液漏斗等)。檢查氣密性、沉淀完全的判斷、沉淀的洗滌、檢驗(yàn)沉淀是否完全、焰色反應(yīng)等。洗滌：冰水洗滌、有機(jī)溶劑(乙醇、乙醚、丙酮等)洗滌的目的。蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、(趁熱)過濾、洗滌、干燥等。借本專題著力提高高考試題中第16題、第19題中部分內(nèi)容的有效得分率?；A(chǔ)梳理】活動一、反應(yīng)條件的控制：粉碎、調(diào)pH、控溫度的目的【例題1】廢棄物的綜合利用既有利于節(jié)約資源，又有利于保護(hù)環(huán)境。某工廠對工業(yè)污泥中Cr(III)回收與再利用工藝流程如下(硫酸浸取液中金屬離子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+)：比6bbOH4.8md?I?H?。稀吐比6bbOH調(diào)pH=8—IICt(OH)(H2Ct(OH)(H2O)5SO4鈉離子交換樹0旨已知：常溫下，部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH(開始沉淀的pH按金屬陽離子濃度為1.0mol?L-1計算)和完全沉淀時溶液的pH,見下表:陽離子Fe3+Fe2+Mg2+Al3+Cu2+Cr3+開始沉淀時的pH1.97.54.7沉淀完全時的pH3.29.711.186.79(>9溶解)重鉻酸根離子(Cr2O72-)在溶液中存在如下平衡：2CrO廣+2H+-+屯0⑴酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施是 丄 二 〔 至少答兩點(diǎn))。⑵加入h2O2的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH=8的目的

☆☆☆☆☆工藝流程題建模：1?粉碎、霧化、淋噴、氣液逆向的目的增大接觸面積；(2)提高反應(yīng)速率；(3)使反應(yīng)充分進(jìn)行，提高原料利用率?？刂苝H值促進(jìn)()離子水解，使其沉淀，利于過濾分離。防止()離子水解，從而降低產(chǎn)率。加某一試劑過量的目的使(物質(zhì))完全轉(zhuǎn)化或提高(物質(zhì))的轉(zhuǎn)化率，該(物質(zhì))往往具備昂貴、難得或有污染。將()轉(zhuǎn)化為()，便于后續(xù)除去。⑶除去()雜質(zhì)?？販囟葴囟鹊?，反應(yīng)速率慢。溫度高，物質(zhì)的分解或揮發(fā)。分解的物質(zhì)：HO、濃HNO、氨水、銨鹽、KClO、KIO、KMnO等。2 3 3 3 4揮發(fā)的物質(zhì)：H2O2、濃hno3、乙醇、醋酸、苯等有機(jī)物。對于△HV01的,，升溫，可以使平衡左移，所以溫度太高，不利于產(chǎn)品的生成，會降低反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品的產(chǎn)率。溫度高，會促進(jìn)某些離子的水解，聚沉后有利于過濾分離?！咀兪接?xùn)練1】蛇紋石可用于生產(chǎn)氫氧化鎂，簡要工藝流程如下：I?制取粗硫酸鎂：用酸液浸泡蛇紋石礦粉，過濾；并在常溫常壓下結(jié)晶，制得粗硫酸鎂(其中常含有少量Fe3+、Al3+、Fe2+等雜質(zhì)離子)。II?提純粗硫酸鎂：將粗硫酸鎂在酸性條件下溶解，加入適量的0.1mol?L-1H202溶液，再調(diào)節(jié)溶液pH至7~8，并分離提純。III.制取氫氧化鎂：向步驟II所得溶液中加入過量氨水。已知：金屬離子氫氧化物沉淀所需pH是Fe3+A13+Fe2+Mg2+開始沉淀時1.53.36.59.4沉淀完全時3.75.29.712.4請回答：步驟I中，將蛇紋石變成礦粉的目的 ①步驟II中，可用于調(diào)節(jié)溶液pH至7?8的最佳試劑是 (填字母序號)。A.MgO B.NaCO C.蒸餾水23pH調(diào)節(jié)至7~8的目的是 工業(yè)上常以Mg2+的轉(zhuǎn)化率為考察指標(biāo)，確定步驟III制備氫氧化鎂工藝過程的適宜條件。其中，反應(yīng)溫度與Mg2+轉(zhuǎn)化率的關(guān)系如右圖所示。圖中，溫度升高至50°C以上Mg2+轉(zhuǎn)化率下降的可能原因是 。

活動二、實(shí)驗(yàn)題的基本實(shí)驗(yàn)操作儀器的選擇、使用；2.沉淀的洗滌，是否完全、是否洗凈判斷；3.得到產(chǎn)品的一般步驟?！纠}2】硼鎂泥是一種工業(yè)廢料，主要成份是MgO(占40%)，還有CaO、MnO、Fe?。/FeO、.氧化和水解濾渣硼鎂泥Mg3O4-7H2O根據(jù)題意回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)中需用lmol/L的硫酸80mL，若用98%的濃硫酸來配制，除量筒、玻璃棒外，還需硼鎂泥NaClOJJ4 2 ……硫酸.氧化和水解濾渣硼鎂泥Mg3O4-7H2O根據(jù)題意回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)中需用lmol/L的硫酸80mL，若用98%的濃硫酸來配制，除量筒、玻璃棒外，還需硼鎂泥NaClOJJ4 2 ……硫酸要的玻璃儀器有 O如何檢驗(yàn)濾液中Fe3+是否被除盡，簡述檢驗(yàn)方法 4 4—|溫度（°C）40506070MgSO30.933.435.636.9CaSO 4 0.2100.2070.2010.193表：、CaSO“除鈣”是將MgSO和CaSO混合溶液中的CaSO除去，根據(jù)上表數(shù)據(jù)，簡要說明操作步驟4 4 4 、 o☆☆☆☆☆實(shí)驗(yàn)題建模：1?儀器選擇配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液，其中容量瓶要注明規(guī)格、膠頭滴管、玻璃棒。滴定管的選擇要注明酸式(或堿式)、錐形瓶。灼燒：坩堝、坩堝鉗。過濾：燒杯、漏斗、玻璃棒。沉淀是否完全的判斷取上層清液少許于試管中，再加入()溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，說明()未沉淀完全。沉淀的洗滌方法沿玻璃棒向過濾器中加水至沉淀浸沒，待水流盡后，再重復(fù)2?3次。判斷沉淀是否洗凈取最后一次濾出液少許于試管中，滴加()溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，說明沉淀未洗凈。洗滌的目的冰水洗：①洗去雜質(zhì)；②降低產(chǎn)品的溶解度，減少產(chǎn)品的損耗，提高產(chǎn)品的利用率。⑵乙醇(乙醚等)洗：①洗去雜質(zhì)；②降低產(chǎn)品的溶解度，減少產(chǎn)品的損耗；③快速干燥。6?得到產(chǎn)品的一般步驟反應(yīng)得到含產(chǎn)物的溶液一蒸發(fā)濃縮-冷卻結(jié)晶-過濾-洗滌-干燥。蒸發(fā)濃縮一趁熱過濾一洗滌一干燥。趁熱過濾的目的：增大()的溶解度，防止其析出，減少()損耗，提高()利用率?！咀兪接?xùn)練2】氯酸鎂［MgelO〉］常用作催熟劑、除草劑等，實(shí)驗(yàn)室用鹵塊(主要成分為MgCl?6HO,含有MgSO、FeCl等雜質(zhì))制備少量Mg(ClO)?6HO的流程如下：2 4 2 32 2NaC103H2O2 BaCl2 調(diào)節(jié)pH=4飽和溶液鹵塊反應(yīng)I-*"沉淀一*■過濾一*■反應(yīng)II—*■ — Mg(C103)2?6H20I I I“調(diào)節(jié)pH=4“調(diào)節(jié)pH=4”的目的 。反應(yīng)II為：MgCl+2NaClO=Mg(ClO)+2NaCl(，再進(jìn)一步制取Mg(ClO)?6HO2 3 32 32 2的實(shí)驗(yàn)步驟依次為：① ；②趁熱過濾； ;④過濾、洗滌、干燥。問題反饋與反思】☆☆☆☆☆常見離子的檢驗(yàn)(自主消化):1.SO2-的檢驗(yàn)：取待測液于試管I，先用稀HCl酸化，無現(xiàn)象，再加BaCl溶液，若出現(xiàn)白4 1 ? ? ? 2色沉淀，則證明有SO2-0I 4 1濾渣已知：①幾種化合物的溶解度(S)隨溫度(T)變化曲線如右圖所示。Fe3+FeFe3+Fe2+Mg2+開始沉淀時1.56.59.4沉淀完全時3.79.712.4過濾時主要玻璃儀器有滴加KSCN溶液，溶液呈血紅色，說明有Fe滴加KSCN溶液，溶液呈血紅色，說明有Fe3+。滴加KSCN溶液，無現(xiàn)象，再加氯水(或HO)，溶液呈血???22加堿加熱，產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體,【課后習(xí)題】裝置I控制溫度在【課后習(xí)題】裝置I控制溫度在35?55°C,通入SO將NaClO還原為ClO(沸點(diǎn)：11°C),反應(yīng)結(jié)束后通入適2 3 2量的空氣，其目的是工業(yè)上用白云石制備高純氧化鎂的工藝流程如下：3.工業(yè)上以碳酸錳礦為主要原料生產(chǎn)MnO3.工業(yè)上以碳酸錳礦為主要原料生產(chǎn)MnO2的工藝流程如下：已知白云石的主要成分可表示為：CaO32.50%；MgO20.58%；FeO2.18%；SiO0.96%；其他43.78%23 2⑴為了提高白云石的煅燒效果，可以采取的措施是若在實(shí)驗(yàn)室中煅燒白云石，需要的儀器除酒精燈、三腳架以外，還需要A.蒸發(fā)皿B.坩堝C.泥三角D.石棉網(wǎng)E.坩堝鉗加入HSO控制pH時，終點(diǎn)pH對產(chǎn)品的影響如圖所示，24pH過高會導(dǎo)致鎂浸率降低，其原因?yàn)?，pH過低對產(chǎn)品影響 從溶液中獲得CaSO?2HO的操作是蒸發(fā)濃縮、 、過濾、洗滌、干燥。4 2檢驗(yàn)沉淀是否洗凈的方法是：有關(guān)氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如下表:氫氧化物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2Pb(OH)2Mn(OH)2開始沉淀時3.31.56.54.2&0&3沉淀完全時5.23.79.76.7&89.8請問答下列問題：

TOC\o"1-5"\h\z酸浸前將碳酸錳礦粉碎的作用是 。⑵酸浸后的溶液中含有Mn+、SO2-,另含有少量Fe2+、Fe3+、A1+、Cu+、Pb2+等，其除4雜過程如下：加入Mn02目的的是 。加入CaO將溶液的pH調(diào)到5.2?6.0,其主要目的是加入BaS，除去 后，再加入NaF溶液，除去 。沉淀過程中反應(yīng)溫度不能過高的原因 。4?直接氧化法制備混凝劑聚合硫酸鐵[Fe(OH)(SO)/](n>2,mW10)的實(shí)驗(yàn)流程如下： 1 2 n4 3—n/2mH2SO4 I取樣分析I 15%H2O230gFeSO47H2O1溶解 I調(diào)pHI彳氧化I彳水解、聚合1一1濃縮、烘干I，聚合硫酸鐵(PFS)實(shí)驗(yàn)加入硫酸的作用是 。用pH試紙測定溶液pH的操作方法為 。氧化時控制反應(yīng)溫度為50?60°C的原因是產(chǎn)品鹽基度的測定方法：I?稱取mg固體試樣，置于400mL聚乙烯燒杯中，加入25mL鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，再加20mL煮沸后冷卻的蒸餾水，搖勻，蓋上表面皿。II?室溫下放置10min，再加入10mL氟化鉀溶液，搖勻，掩蔽Fe3+,形成白色沉淀。III.加入5滴酚酞指示劑，立即用物質(zhì)的量濃度為cmol?L-1的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，消耗體積為Vml。W.向聚乙烯燒杯中，加入25mL鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，再加20mL煮沸后冷卻的蒸餾水，搖勻，蓋上表面皿。然后重復(fù)II、III做空白試驗(yàn)，消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液的體積為V0ml。達(dá)到滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為 。°5?近年來，高錳酸鉀在飲用水和工業(yè)污水處理領(lǐng)域的消費(fèi)需求增長較快。實(shí)驗(yàn)室可用二氧化錳為主要原料制備高錳酸鉀。其部分流程如下：KOHKClO3①加熱熔融KOHKClO3①加熱熔融.②加入MnO2墨綠色④通CO■浸取液 2混合液⑤加熱占趁熱過濾KMnO「⑥丨濾液4第①步中采用鐵坩堝而不用瓷坩堝的原因是(用化學(xué)方程式表示) OTOC\o"1-5"\h\z第⑤步趁熱過濾的目的是 。第⑥步加熱濃縮至液面有細(xì)小晶體析出時，停止加熱，冷卻結(jié)晶、一洗滌、干燥。干燥過程中，溫度不宜過高，因?yàn)?。6?輝銅礦主要成分CuS，此外還含有少量SiO、FeO等雜質(zhì)，軟錳礦主要含有MnO,以及2 2 23 2少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)。研究人員開發(fā)綜合利用這兩種資源，用同槽酸浸濕法冶煉工藝,制備硫酸錳和堿式碳酸銅。主要工藝流程如下：已知：①M(fèi)nO?有較強(qiáng)的氧化性，能將金屬硫化物中的硫氧化為單質(zhì)硫[Cu(NH)]So常溫穩(wěn)定，在熱水溶液中會分解生成NH4 4 3部分金屬陽離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍(開始沉淀和完全沉淀的pH):Fe3+：1.5?3.2Mn2+：8.3?9.8 Cu2+：4.4?6.4

nh4hco3和實(shí)驗(yàn)室配制250mL4.8mol?nh4hco3和以外還需要 、 。酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有 (任寫兩點(diǎn))。濾渣的成分 (寫化學(xué)式)。①調(diào)節(jié)浸出液pH=4的作用是—②pH不能調(diào)的太高的原因是⑸獲得的MnSO?HO晶體后常用酒精洗滌，主要目的是 。2—種含鋁、鋰、鉆的電子廢料中，鋁以鋁箔的形式存在，鉆以Co0的形式存在(吸附在34鋁箔的單面或雙面)，鋰混雜于其中。從該廢料中回收CoO的工藝流程如下：34溶液A的溶質(zhì)的主要成分為LiOH、 。(填化學(xué)式)在實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)生產(chǎn)時，也可用鹽酸浸出鉆離子，但實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中不用鹽酸，請從反應(yīng)原理分析不用鹽酸浸出鉆離子的主要原因： TOC\o"1-5"\h\z①加入20%NaCO溶液的作用是 。2 3 ②加入30%NaCO溶液的作用是 。在空氣中鍛燒CoCO生成CoO的化學(xué)方程式 。34&硫酸鋅是制備熒光粉的原料之一。工業(yè)上由鋅白礦(主要成分是ZnO,還含有FeO、CuO、23SiO等雜質(zhì))制備ZnSO?7HO的流程如下。2 4 2鋅白礦f過痣過痣濾渣1|^31稀硫醍 適重鋅轉(zhuǎn) 比0鋅白礦f過痣過痣濾渣1|^31化氯溶液。在此訂程中需要控制適宜的溫度，若溫度不當(dāng)，副反應(yīng)增加，影響生成ClO2氣體的純度，且會影響ClO2氣體的吸收率。具體情況如圖所示。請回答下列問題化氯溶液。在此訂程中需要控制適宜的溫度，若溫度不當(dāng)，副反應(yīng)增加，影響生成ClO2氣體的純度，且會影響ClO2氣體的吸收率。具體情況如圖所示。請回答下列問題據(jù)圖可知，反應(yīng)時需要控制的適宜溫度是 °C,達(dá)到此要求采取的適宜措施—實(shí)驗(yàn)室所需的玻璃儀器 溫度(C)分率92(%)908886o粗硅藻土①浸取過程中提高浸出效率可采用的措施有 (任答一條)。②濾渣1的成分 (寫化學(xué)式)0加入適量鋅粉的作用為：①使溶液中的Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+；②①加入適量Ca(OH)調(diào)節(jié)溶液pH的目的是 ②Ca(OH)2不能過量的原因是 0以黃鐵礦(FeS)、氯酸鈉和硫酸溶液混合反應(yīng)制備二氧化氯氣體，再用水吸收獲得二氧-?-cio2純度亠C1C)2吸收率硅藻土是由硅藻死亡后的遺骸沉積形成的，主要成分是SiO2和有機(jī)質(zhì)，并含有少量的Al2O3、Fe2O3、MgO等雜質(zhì)。精制硅藻土因?yàn)槲叫詮?qiáng)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。下圖是生H精制硅藻土并獲得Al(OH)3的工藝流程。粗硅藻土高溫鍛燒的目的是反應(yīng)III中生成Al(OH)3沉淀的化學(xué)方程式是 ；氫氧化鋁常用作阻燃劑，，其原因是實(shí)驗(yàn)室用酸堿滴定法測定硅藻土中硅含量的步驟如下：步驟1：準(zhǔn)確稱取樣品ag,加入適量KOH固體，在高溫下充分灼燒，冷卻，加水溶解。步驟2：將所得溶液完全轉(zhuǎn)移至塑料燒杯中，加入硝酸至強(qiáng)酸性，得硅酸濁液。步驟3：向硅酸濁液中加入NHF溶液、飽和KCl溶液，得KSiF沉淀，用塑料漏斗過濾并26洗滌。步驟4：將KSiF轉(zhuǎn)移至另一燒杯中，加入一定量蒸憎水，采用70C水浴加熱使其充分水26解(KSiF+3H0=HSiO+4HF+2KF)。TOC\o"1-5"\h\z2 6 2 2 3步驟5：向上述水解液中加入數(shù)滴酚駄，趁熱用濃度為cmo1?L-1NaOH的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液VmL。步驟1中高溫灼燒實(shí)驗(yàn)所需的儀器除三角架、泥三角、酒精噴燈外還 oa.蒸發(fā)皿 b.表面皿 c.瓷坩堀 d.鐵坩堀實(shí)驗(yàn)中使用塑料燒杯和塑料漏斗的原因是 o步驟3中采用飽和KCl溶液洗滌沉淀，其目的是步驟4中滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為 o二輪專題四 工藝流程題及實(shí)驗(yàn)題的突破和建模參考答案、評分標(biāo)準(zhǔn)及備課資料【例題1】(1)①升高反應(yīng)溫度，②攪拌，適當(dāng)提高硫酸的濃度(多次浸取),適當(dāng)延長浸取時間等角度氧化Cr3+(轉(zhuǎn)變成+6價Cr或CrO2-)，以便于與雜質(zhì)離子分離。27使Fe3+和A13+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)、Al(OH)沉淀，從而除去Fe3+和Ab+溫度低，反應(yīng)速率慢；溫度高，HO會分解，原料浪費(fèi)?！咀兪接?xùn)練1】①增大接觸面積；提高反應(yīng)速率；使反應(yīng)充分進(jìn)行，提高蛇紋石的利用率。(2)?A②使Fe3+和A13+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3、Al(OH)沉淀，從而除去Fe3+和AH+溫度過高時，氨水受熱分解，濃度降低，Mg2+轉(zhuǎn)化率下降?！纠}2】(1)燒杯、100mL的容量瓶、膠頭滴管取少量濾液，向其中加入硫氰化鉀溶液，如果溶液不變紅色，說明濾液中不含F(xiàn)e3+；如果溶液變紅色，說明濾液中含F(xiàn)e3+。蒸發(fā)濃縮，趁熱過濾【變式訓(xùn)練2】漏斗、玻璃棒、燒杯靜置，取上層清液于試管，加入BaCl，若無白色沉淀，則SO2-沉淀完全24⑶使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)，從而除去Fe3+蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶【課后習(xí)題】將ClO2吹入到裝置II進(jìn)行反應(yīng)(1)礦石粉碎 BCEMg(OH)2或MgO未完全溶解；產(chǎn)品含雜質(zhì)離子，使其純度下降。冷卻結(jié)晶取最后一次洗滌液少許于試管中，加HCl無現(xiàn)象，再加BaCl2溶液，無白色沉淀，則洗凈。(1)增大接觸面積；加快反應(yīng)速率；使反應(yīng)更充分，提高原料的利用率。①將Fe2+氧化為Fe3+,便于后續(xù)反應(yīng)除去。除去Fe3+,A13+Cu2+、Pb2+ Ca2+防止NH4HCO3分解，原料利用率低43(1)抑制Fe2+水解(2)將小片pH試紙放在點(diǎn)滴板(或表面皿)上，用玻璃棒蘸取少量待測液滴在試紙上，迅速與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照。溫度過低，反應(yīng)太慢；溫度過高，H2O2分解加快，導(dǎo)致氧化劑用量增加。滴入最后一滴NaOH標(biāo)準(zhǔn)液，燒杯中液體顏色恰好為淺紅色，且30s內(nèi)不變色。(1)SiO+2KOH^^KSiO+HO2232防止產(chǎn)品(KMnO)溶解度降低，從而析出，導(dǎo)致?lián)p耗，降低產(chǎn)率。4過濾溫度過高，KMnO會分解，降低產(chǎn)率。4(1)玻璃棒 250mL容量瓶粉碎礦石；適當(dāng)升高溫