新高考一輪復(fù)習(xí)魯科版第三章第4課時無機化工流程解題指導(dǎo)學(xué)案

第4課時無機化工流程解題指導(dǎo)

?課標要求

1.能運用化學(xué)符號描述常見物質(zhì)及其變化。

2.能運用化學(xué)反應(yīng)原理分析影響化學(xué)變化的因素,初步學(xué)會運用變量

控制的方法研究化學(xué)反應(yīng)。

3.具有“綠色化學(xué)”觀念,能主動關(guān)心與環(huán)境保護、資源開發(fā)等有關(guān)

的社會熱點問題,形成與環(huán)境和諧共處,合理利用自然資源的觀念。

卜考點一/

以物質(zhì)制備為主體的無機化工流程

'W必備知識房區(qū)

考慮副產(chǎn)品的循環(huán)利用

原對原料的核心化J產(chǎn)品的分目標

料預(yù)處理學(xué)反應(yīng)―1離提純產(chǎn)物

過濾、結(jié)晶、蒸儲、萃

主要是煙燒、酸溶、

考慮可能取、分液等分離操作。

堿溶等操作,初步

的副反應(yīng)通常要考慮分離條

除掉雜質(zhì)

件:pH、溫度等

增大接觸面積,

原研磨

I除去可燃性雜質(zhì)hII—增大反應(yīng)速率

料

-?∣-預(yù)

使原料初步轉(zhuǎn)化I處與水接觸反應(yīng)

理

的--O-

使可溶物溶解

改變結(jié)構(gòu),使一方

些物質(zhì)能溶解法

和

目與酸反應(yīng)，使可溶

的原瀏-性金屬離子進入溶

使一些雜質(zhì)在高

溫下氧化、分解液，不溶物通過過

濾除去

調(diào)節(jié)溶液常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調(diào)節(jié)PH

的PH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點:①能與中反應(yīng),使溶液

PH變大;②不引入新雜質(zhì)

根據(jù)需要升溫或降溫,改變反應(yīng)速率或使平衡向需要

控制溫度

的方向移動

控制壓強改變速率,影響平衡

使用合適

加快反應(yīng)速率,縮短達到平衡所需要的時間

的催化劑

趁熱過濾防止某物質(zhì)降溫時析出

洗去晶體表面的雜質(zhì)離子,并減少晶體在洗滌過程中

冰水洗滌

的溶解損耗

T關(guān)鍵能力房不

1.某興趣小組利用硫酸廠產(chǎn)生的燒渣（主要含F(xiàn)e2O3>FeO,還有一定量

的SiO2）來制備FeCO3,其流程如圖:

燒渣殛堡愜圖―-

濾液

已知:①FeSz不溶于稀硫酸;②“還原”時,Fe3通過兩個反應(yīng)被還原,

其中一個反應(yīng)為FeS2+14Fe"+8H2θ-15Fe2++2Sθf+16H'°

下列說法不正確的是（C）

A.“還原”時另一個反應(yīng)的離子方程式為2Fe*+FeS2-2S+3Fe"

B.“還原”后可以用KSCN檢驗Fe"是否反應(yīng)完全

C.流程中多次進行過濾,過濾所用玻璃儀器為燒杯、漏斗、膠頭滴管

和玻璃棒

3需充分洗滌,可用稀鹽酸和BaCb溶液檢驗FeeO3是否已洗滌干凈

解析：由題圖可知“還原”后過濾所得濾渣中含有S,所以“還原”時

另一個反應(yīng)的離子方程式為2Fe"+FeS2-2S+3Fe=A正確；Fe"可與

KSCN反應(yīng)生成紅色物質(zhì)，所以“還原”后可以用KSCN檢驗Fe"是否反

應(yīng)完全,B正確;過濾時不用膠頭滴管,C不正確;所得FeCO3需充分洗

滌,用稀鹽酸和BaCl2溶液檢驗最后一次洗滌液中是否含有Sof來確

定FeCCh是否已洗滌干凈,D正確。

2.(2021?山東臨沂二模)工業(yè)上用鋁精礦(主要成分是MOS2,含少量

的PbS)制備鋁酸鈉晶體(Na2MoO4?2H20)的流程如圖所示。

空氣Na2CO,溶液Na2S溶液

鋁Ill

攀一殛卜麗T除鉛「I結(jié)晶H

s[(g)4?a鑫

Na2MoO4?2H2O(s)-^?結(jié)晶U

J液

已知：“浸取”時PbO轉(zhuǎn)化為NazPbθ2°

回答下列問題。

(1)“焙燒”時為了使鋁精礦充分反應(yīng),可采取的措施是

(答出一條即可)；“焙燒”時MoSz轉(zhuǎn)化為MoO%該反應(yīng)中氧化劑和還原

劑的物質(zhì)的量之比為「浸取”時生成的氣體a的電子式

為。

(2)“除鉛”過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

(3)①結(jié)晶前需加入Ba(OH)2固體以除去CO^o當(dāng)BaMe)Ol開始沉淀

時,COr的去除率為87?5%,則Ksp(BaMoO4)=［結(jié)晶前溶液中

9

C(MOof)=O.40mol/L,c(COf)=O.20mol/L,Ksp(BaCO3)=I×10^,

體積變化可忽略］。

②結(jié)晶得到的母液可以在下次重結(jié)晶時重復(fù)使用，但達到一定次數(shù)后

必須凈化處理,原因是O

(4)鋁酸鈉和月桂酰肌氨酸的混合液常作為碳素鋼的緩蝕劑。常溫下,

碳素鋼在不同介質(zhì)中的腐蝕速率實驗結(jié)果如圖。

(?

U/

m

?

oI

∕)

?

S

J

g

醺

0l°0200300月桂酰肌氨酸

緩蝕劑的濃度/(mg∕L)

①若緩蝕劑鋁酸鈉-月桂酰肌氨酸的總濃度為300mg∕L,則緩蝕效果

最好時鋁酸鈉(M=206g∕mol)的物質(zhì)的量濃度為mol/L

(保留3位有效數(shù)字)。

②a點前,隨著酸的濃度增大,碳素鋼在鹽酸中的腐蝕速率明顯比在硫

酸中的腐蝕速率快,其原因可能是,請設(shè)計實驗證明

上述結(jié)論o

解析：(1)“焙燒”時為了使鋁精礦充分反應(yīng),可采取的措施是將鋁精

礦粉碎以增大接觸面積,通入適當(dāng)過量的空氣或者從下端鼓入空氣讓

鋁精礦與空氣充分接觸；由題意可知，“焙燒”時MoSz轉(zhuǎn)化為MO的

反應(yīng)為2MOS2+702±±2MO03+4S02,故該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的

量之比為7:2;“浸取”時的反應(yīng)為Mo03+Cθf—MoθΓ+C02↑,

PbO+COf-Pbθt+C02f,故生成的氣體a為CO2,其電子式為

?????

：0：C：；0：O

*

⑵“浸取”后PbO轉(zhuǎn)化為Na2PbO2,除鉛時向溶液中加入沉淀劑NazS

2+2

溶液除去Pb,離子方程式為PbQ2-+2H20+S-PbSI+40H0

⑶①當(dāng)BaMOo4開始沉淀時,溶液中鋼離子濃度C(Ba2、)

C(MoO4)

κ('M?)中碳酸根離子濃度C(COr)=縹警1=0.20mol/L

0.4mol∕L?c(Ba2+)

×(1-87.5%)=0.025mol∕L,?c(Ba2t)-10x109×IO8mol∕L,

0.025

2+8

故Ksp(BaMoO1)=C(Ba)?c(MoOf×10^o②由于使用的次數(shù)較多后，

母液中雜質(zhì)的濃度增大,影響產(chǎn)品純度,所以必須進行凈化處理。

(4)①根據(jù)圖示可知，當(dāng)鋁酸鈉一月桂酰肌氨酸濃度相等時,腐蝕速率

最小,緩蝕效果最好,所以鋁酸鈉的濃度為150mg∕L,1L溶液中含有

的鋁酸鈉物質(zhì)的量為翳吟義lθ^4mol,所以鋁酸鈉溶液的物義10'

mol∕Lo②由圖示數(shù)據(jù)可知,a點前,隨著酸的濃度增大,碳素鋼在鹽酸

中的腐蝕速率明顯比在硫酸中的腐蝕速率快,其原因可能是CI有利

于碳素鋼的腐蝕,Sof不利于碳素鋼的腐蝕,設(shè)計實驗證明上述結(jié)論

可設(shè)計為向上述硫酸溶液中加入少量氯化鈉等可溶性氯化物,碳素鋼

的腐蝕速率明顯加快。

答案：（1）將鋁精礦粉碎以增大接觸面積;通入適當(dāng)過量的空氣;從下

端鼓入空氣讓鋁精礦與空氣充分接觸7：2,0,：C：：0：

*

（2）PbO^+2?0+S2^-PbS；+40HXlO8

Xio4②Cr有利于碳素鋼的腐蝕,SOf不利于碳素鋼的腐蝕向上

述硫酸溶液中加入少量氯化鈉等可溶性氯化物,碳素鋼的腐蝕速率明

顯加快

目方法規(guī)律一

制備型工藝流程題過程解讀

L讀題干,找信息、，明確原料成分和生產(chǎn)目的。

2.讀流程,分析明確流程轉(zhuǎn)化原理和目的。

⑴看箭頭:進入的是投料（即反應(yīng)物）；出去的是產(chǎn)物（包括主產(chǎn)物和

副產(chǎn)物）。

⑵看三線:主線主產(chǎn)品、分支副產(chǎn)品、回頭為循環(huán)。

（3）找信息：明確反應(yīng)條件控制和分離提純方法。

⑷關(guān)注所加物質(zhì)的可能作用：參與反應(yīng)、提供反應(yīng)氛圍、滿足定量

要求。

3.讀設(shè)問，明確所答問題,答什么。

常見答題切入點：

①原料及產(chǎn)品的分離提純;②生產(chǎn)目的及反應(yīng)原理;③生產(chǎn)要求及反

應(yīng)條件;④有關(guān)產(chǎn)率、產(chǎn)量及組成的計算;⑤綠色化學(xué)。

考點二

?以物質(zhì)分離提純?yōu)橹黧w的無機化工流程

必備知識/熬O

一、物質(zhì)分離提純的原則

1.不增：不引入新的雜質(zhì)。

2.不減:不減少被提純的物質(zhì)。

3.易分離:被提純物與雜質(zhì)易于分離。

4.易復(fù)原:被提純的物質(zhì)易恢復(fù)原來的組成、狀態(tài)。

二、常用的提純方法

水溶法除去可溶性雜質(zhì)

酸溶法除去堿性雜質(zhì)

堿溶法除去酸性雜質(zhì)

氧化劑或還原劑法除去還原性或氧化性雜質(zhì)

加熱灼燒法除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)

調(diào)節(jié)溶液的PH法如除去酸性CU2.溶液中的Fe*等

三、常用的分離方法

分離難溶物和易溶物,根據(jù)特殊需要采用趁熱過濾或抽

過濾

濾等方法

萃取和利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物

分液質(zhì)，如用CCL或苯萃取澳水中的澳

蒸發(fā)提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如NaCl

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)

冷卻

晶水合物，如KNO3、FeCl3、CUCI2、CuSO4?5H20>FeSO4?

結(jié)晶

7慶0等

蒸儲或

分離沸點不同且互溶的液體混合物,如分離乙醇和甘油

分儲

利用氣體液化的特點分離氣體,如合成氨工業(yè)采用冷卻

冷卻法

法分離平衡混合氣體中的氨氣

吐遜拔調(diào)節(jié)溶液PH分離提純

(1)控制溶液的酸堿性使其中某些金屬離子形成氫氧化物沉淀,而另

一部分金屬離子不能生成氫氧化物沉淀。

⑵要求:分離提純的不同離子開始沉淀與沉淀完全的pH沒有交叉點。

⑶調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)應(yīng)滿足兩點：能與H-反應(yīng),使溶液PH增大;不引

入新雜質(zhì)。如除去CU加溶液中混有的Fe*,可加入CU0、CU(OH)2、

Cw(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pHO

、T關(guān)鍵能力有廠

1.(2022?廣東深圳月考)富硼渣中含有鎂硼酸鹽(2Mgo?B2O3)>鎂硅

酸鹽(2Mg0?SiOJ及少量AI2O3、FeO等雜質(zhì)。由富硼渣濕法制備硫酸

鎂晶體和硼酸(HsBO)晶體的一種工藝流程如圖:

「硫酸鎂晶體

A硼酸晶體

溶解度/g

40

20歲/

050100150200溫度/*€

注:溫度高時,硼酸

會隨水蒸氣揮發(fā)

為了獲得晶體,會先濃縮溶液接近飽和,然后將濃縮液放入高壓釜中，

控制溫度進行結(jié)晶(硫酸鎂與硼酸溶解度隨溫度的變化如圖)。下列說

法錯誤的是(B)

B.在高壓釜中，先降溫結(jié)晶得到硼酸晶體，再蒸發(fā)結(jié)晶得到硫酸鎂

晶體

C.“酸浸”中鎂硼酸鹽發(fā)生反應(yīng):2MgO-B203+2H2S0r?022MgS04+

2H3B03

D.加入MgO后過濾,所得濾渣主要是Al(OH)3和Fe(OH)3

解析:根據(jù)流程圖可知,該工藝流程中加快反應(yīng)速率的措施有研磨(增

大反應(yīng)物的接觸面積)、加熱兩種措施,A正確;根據(jù)硫酸鎂與硼酸溶

解度隨溫度的變化圖可知,大約80。C之前硫酸鎂和硼酸的溶解度隨

溫度的升高而升高，因此先降溫結(jié)晶會同時得到硫酸鎂和硼酸的晶體,

正確的操作應(yīng)為濃縮后,升溫控制溫度在200℃以上結(jié)晶,趁熱過濾

得到硫酸鎂晶體,再降溫結(jié)晶,得到硼酸晶體,B錯誤；“酸浸”時,鎂

硼酸鹽發(fā)生的反應(yīng)為2MgO?B203+2H2S01+H20^2MgS04+2H3B03,C正確；

加入MgO調(diào)節(jié)PH可得到Al(OH)3和Fe(OH)3的沉淀，即過濾后的濾渣

主要為Al(OH)3和Fe(OH)3的沉淀,D正確。

2.(2021?山東濰坊二模)高純碑(AS)常用于制造碑化線、碑化楮等半

導(dǎo)體材料。工業(yè)上用含碑廢料(主要成分為As2S3,含少量Sio2、Fe2O3>

FeO)為原料制取高純碑的工藝流程(硫化一還原法)如圖所示：

已知:碑酸(H3AsOD在酸性條件下有強氧化性,能被So2、氫碘酸等還原

為亞神酸(LAsO3),H3AsO3在加熱蒸發(fā)過程中會失水生成AS2O3。25℃

時KsplFe(OH)31的值為1義10。

回答下列問題。

⑴半導(dǎo)體材料GaAS中Ga元素的化合價為,“氧化(加壓)”

時As2S3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為o

⑵用NaOH溶液調(diào)溶液的pH時,pH的最小值為×W5

mol?L時,可認為該離子沉淀完全)。

(3)“還原”過程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為o

(4)過程中,檢驗SOz還原碑酸后所得溶液中是否仍存在碑酸。需進行

的實驗操作是取3mLSO2還原珅酸后的溶液于試管中,

___________________________________________(請補充完整)。

(5)工業(yè)上用硫化-還原法制取碑的優(yōu)點是。

解析：(1)根據(jù)化合物中各元素化合價代數(shù)和為0,碑化合價為-3價,

則半導(dǎo)體材料GaAs中Ga元素的化合價為+3價,“氧化(加壓)”時As2S3

與水、氧氣反應(yīng)生成LASOI和硫,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2AS2S3+

502+6H20-4H3ASO1+6S。(2)25℃時Ksp［Fe(OH)3］的值為IXlO,用NaOH

溶液調(diào)溶液的PH時，目的是除鐵，除［Fe(OH)31=c(Fe*)?c3(0H)=

XW5XC3(OH)=IXIO,貝IJC(OH)=Iomol?L'',故c(H+)=10

mol?Lj,pH的最小值為2.8o(3)“還原”過程二氧化硫與IMsO^

應(yīng)生成LAsG,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為SO2+H3AsO,+H2O-H3AsO3+

+

2H+S0fo(4)過程中，檢驗SOz還原碑酸后所得溶液中是否仍存在碑

酸,需進行的實驗操作是取3mLSOz還原碑酸后的溶液于試管中，加入

足量氫碘酸,然后加入幾滴淀粉溶液,振蕩,若溶液變藍色，說明存在

碑酸,反之,無碑酸。(5)工業(yè)上用硫化-還原法制取碑的優(yōu)點是制取的

珅純度高,H2S可循環(huán)使用，避免對空氣造成污染。

答案：⑴+3價2AS2S3+502+6H20-4H3ASO4+6S(2)2.8

+

(3)S02+H3AS01+H20-H3AS03+2H+S05-(4)加入足量氫碘酸，然后加

入幾滴淀粉溶液,振蕩,若溶液變藍色,說明存在碑酸,反之,無碑酸

(5)制取的碑純度高,H2S可循環(huán)使用，避免對空氣造成污染

用歸納拓展

工藝流程題常見答題方向

工藝操作(結(jié)果)目的評價(或操作名稱)

I研磨(粉碎)

增大接觸面積,加快反應(yīng)(溶解)速率

I搬燒(焙燒)

礦物分解、燃燒,轉(zhuǎn)化為易溶于酸、堿

的物質(zhì)

施水浸利用水溶性把物質(zhì)進行分離

利用物質(zhì)與酸（堿）反應(yīng)除掉雜質(zhì)或把

酸浸（堿浸）

目標物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可溶性離子

調(diào)節(jié)溶液PH某些金屬離子的沉淀,控制物質(zhì)的溶解

加快反應(yīng)速率,促進平衡移動;物質(zhì)的

控控制溫度

溶解、析出、揮發(fā)等

制

增大某反

條增大另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率

應(yīng)物用量

件

某種試劑的選

是否帶入雜質(zhì)、是否影響產(chǎn)品的純度

擇

不相溶液體分液

相溶性液體蒸儲

分難溶性固體過濾

離易溶性固體蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶

提趁熱過濾防止溫度降低,某物質(zhì)析出

純冰水洗滌減少晶體的溶解損失

乙醇、有機

減少晶體的水溶性損失

溶劑洗滌

走進新高考

1.(2020?江蘇卷，19)實驗室由煉鋼污泥(簡稱鐵泥,主要成分為鐵的

氧化物)制備軟磁性材料ɑ-Fe2O3o其主要實驗流程如下：

鐵泥…一α-FQ(?

(1)酸浸。用一定濃度的ILSOi溶液浸取鐵泥中的鐵元素。若其他條件

不變,實驗中采取下列措施能提高鐵元素浸出率的有(填

序號)。

(2)還原。向“酸浸”后的濾液中加入過量鐵粉,使Fe*完全轉(zhuǎn)化為Fe2+o

“還原”過程中除生成Fe*卜,還會生成(填化學(xué)式)；檢驗

Fe*是否還原完全的實驗操作是o

(3)除雜。向“還原”后的濾液中加入NH1F溶液,使Ca"轉(zhuǎn)化為CaF2

沉淀除去。若溶液的PH偏低,將會導(dǎo)致CaFz沉淀不完全,其原因是—

94

[Ksp(CaF2XlO-,Ki,×IO]o

(4)沉鐵。將提純后的FeS0∣溶液與氨水-N乩Heo3混合溶液反應(yīng),生成

FeCO3沉淀。

①生成FeeO3沉淀的離子方程式為o

②設(shè)計以FeSol溶液、氨水-NNHCO3混合溶液為原料,制備FeCO的實

驗方案:[FeCO3沉淀需“洗滌

完全"，F(xiàn)e(OH)2開始沉淀的pH=6.5]。

解析：(1)適當(dāng)升高酸浸溫度、適當(dāng)加快攪拌速度,均可以加快鐵泥的

溶解,即提高鐵元素的浸出率。(2)“酸浸”時,H2SO4過量,加入過量鐵

粉，除生成Fe*卜,還會產(chǎn)生H2oFb與KSCN反應(yīng)所得溶液呈血紅色，

2+

當(dāng)加入KSCN溶液觀察不到血紅色,則說明Fe*已完全被還原為Feo

⑶當(dāng)c(Ca2+)?C?(F)CKSP(CaF2)時,CaFz不會沉淀出來,HF為弱酸,當(dāng)

PH過低時,H*與F結(jié)合成弱電解質(zhì)HF,則c(F)減小,導(dǎo)致CaF2沉淀不

完全。⑷①Fe"與HCOg反應(yīng)生成FeCo3沉淀,HCOg電離出的H*與

NH3?H2O結(jié)合生成NH，則生成FeC沉淀的離子方程式可以寫成

2+2+

Fe+HCO3+NH3?H2O-FeCO3I+NHt+H2O或Fe+HCO3+NH3-FeCO3

I+NH3②用FeSOl和氨水-NH∣HCθ3混合溶液反應(yīng)生成FeCO3,若PH大

于6.5,則會生成Fe(OH)2沉淀,故需要控制PH不大于6.5;對生成的

FeeO3用蒸儲水洗滌2?3次;因Feeo3表面會附著有SOf,若用鹽酸酸

化的BaCb溶液檢驗不出SOf,則說明FeCO3已洗滌干凈。

答案：(I)AB(2)H2取少量清液，向其中滴加幾滴KSCN溶液,觀察溶

液顏色是否呈血紅色

(3)pH偏低形成HF,導(dǎo)致溶液中F濃度減小,CaFz沉淀不完全

2+2+

(4)φFe+HCO3+NH3?H2O=FeCO3I+NH^+H2O或Fe+HCθ3+NH3-

FeCO31+NH]

②在攪拌下向FeSOI溶液中緩慢加入氨水-NH∕C03混合溶液,控制溶液

pH不大于6.5;靜置后過濾,所得沉淀用蒸儲水洗滌2?3次;取最后一

次洗滌后的濾液,滴加鹽酸酸化的BaCI2溶液,不出現(xiàn)白色沉淀

2.(2021?湖南卷17)Ce2(C03可用于催化劑載體及功能材料的制備。

天然獨居石中，錦(Ce)主要以CePol形式存在,還含有SiO2^Al2O3>Fe2O3>

CaF2等物質(zhì)。以獨居石為原料制備Ce2(CO3)3?nH2O的工藝流程如下：

①Mgo調(diào)pH=5

濃HZS0,H2OFeCL溶液②絮凝劑

酸性廢氣濾渣I濾渣U濾渣In

NHHCO,溶液

4了

Ce2(CO3)3?“HQ一沉鋪一

濾液

回答下列問題:

⑴鈾的某種核素含有58個質(zhì)子和80個中子，該核素的符號

為O

(2)為提高“水浸”效率,可采取的措施有

(至少寫兩條)。

(3)濾渣ΠI的主要成分是(填化學(xué)式)。

⑷加入絮凝劑的目的是O

(5)“沉錦”過程中，生成Ce2(CO3)3?nH20的離子方程式

為,常溫下加入的NH4HCO3

液呈(填“酸性”“堿性”或“中性”)(已知:N??H2O的

71

KbX10?H2CO3的Kal×10