高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課件：專題講座六 無機(jī)化工流程題的解題策略

無機(jī)化工流程題的解題策略專題講座六第八章水溶液中的離子平衡考綱研讀KAOGANGYANDU1.培養(yǎng)從試題提供的新信息中，準(zhǔn)確地提取實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，并與已有知識塊整合，重組為新知識塊的能力。2.培養(yǎng)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.培養(yǎng)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。解題策略JIETICELUE一、工業(yè)流程題的結(jié)構(gòu)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)——陌生方程式的書寫關(guān)注箭頭的指向：箭頭指入→反應(yīng)物，箭頭指出→生成物。(1)氧化還原反應(yīng)：熟練應(yīng)用氧化還原規(guī)律，①判斷產(chǎn)物，②根據(jù)化合價升降相等配平。(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)在高溫下氧化、分解。(3)審題時要“瞻前顧后”，注意物質(zhì)性質(zhì)及反應(yīng)原理的前后聯(lián)系。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)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn)：①能與H＋反應(yīng)，使溶液pH增大；②不引入新雜質(zhì)。例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3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)NaClO2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)工藝如圖：回答下列問題：(1)NaClO2中Cl的化合價為_____。(2)寫出“反應(yīng)”步驟中生成ClO2的化學(xué)方程式________________________________________。(3)“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時，為除去Mg2＋和Ca2＋，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ClO2。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____。(5)“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力相當(dāng)于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為_____。(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))＋32NaClO3＋H2SO4＋SO2===2NaHSO4＋2ClO2NaOH溶液Na2CO3溶液(或NaClO2)2∶1O21.57[解題流程]第一步：讀題目，明確目的——制備NaClO2第二步：審流程，分塊破題——拆分工藝流程第三步：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)，一個問題解決不了不會影響下一個問題的解決。(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，要么與解答題目無關(guān)。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CCl4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NaCl。(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KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。(5)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。(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氨氣。[例2]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F(xiàn)e2＋、Mn2＋、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：已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38?；卮鹣铝袉栴}：(1)浸出時，為了提高浸出效率可采用的措施有(寫兩種)：_________________________________________________________。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)解析為了提高浸出效率，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)氧化時，加入KMnO4溶液是為了除去浸出液中的Fe2＋和Mn2＋(溶液中Mn全部轉(zhuǎn)化為MnO2)，請配平下列除去Fe2＋的離子方程式：解析錳元素由＋7價降低到＋4價，而鐵元素由＋2價升高到＋3價，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒配平方程式。137H2O135(3)加入鋅粉的目的是______________________________________________。調(diào)節(jié)溶液pH，除去溶液中的Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等解析加入鋅粉的目的應(yīng)為：①消耗溶液中的H＋，調(diào)節(jié)溶液pH，除去氧化時未完全沉淀的Fe3＋；②將Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋還原為單質(zhì)而除去。(4)已知H2SO4浸出液中，c(Fe2＋)＝5.04mg·L－1、c(Mn2＋)＝1.65mg·L－1。①加入KMnO4溶液反應(yīng)一段時間后，溶液中c(Fe3＋)＝0.56mg·L－1，若溶液pH＝3，則此時Fe3＋______(填“能”或“不能”)生成沉淀。解析c(Fe3＋)＝

＝1.0×10－5mol·L－1，此時溶液中c(OH－)＝1.0×10－11mol·L－1，c(Fe3＋)·c3(OH－)＝1.0×10－38＜Ksp[Fe(OH)3]，故不能生成Fe(OH)3沉淀。不能②若要除盡1m3上述浸出液中的Fe2＋和Mn2＋，需加入_____gKMnO4。解析加入KMnO4將Fe2＋和Mn2＋分別氧化為Fe3＋和MnO2，而KMnO4被還原為MnO2，根據(jù)得失電子守恒可知，加入KMnO4的質(zhì)量為

×158g·mol－1＝7.9g。7.9專題集訓(xùn)ZHUANTIJIXUN1.(2015·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Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示：

回答下列問題：(1)寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________________________。為提高浸出速率，除適當(dāng)增加硫酸濃度外，還可采取的措施有________________________________(寫出兩條)。2MgSO4＋2H3BO3提高反應(yīng)溫度、減小鐵硼礦粉粒徑123解析Mg2B2O5·H2O與硫酸反應(yīng)生成H3BO3、MgSO4，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)等角度分析。123(2)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)。Fe3O4SiO2和CaSO4解析Fe3O4具有磁性，可以利用鐵塊將其從“浸渣”中吸出。SiO2不溶于H2SO4，CaO與H2SO4生成CaSO4微溶于水，所以“浸渣”中還有SiO2和CaSO4。此時溶液中除H3BO3外還有MgSO4[由(1)中反應(yīng)生成]、Fe2(SO4)3、FeSO4、Al2(SO4)3。(3)“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是__________________。然后再調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，目的是____________________________________。將Fe2＋氧化為Fe3＋使Al3＋和Fe3＋形成氫氧化物沉淀而除去解析“凈化除雜”先加H2O2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。123(4)“粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是______________(填名稱)。(七水)硫酸鎂解析“粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是沒有被除去的MgSO4。(5)以硼酸為原料可制得硼氫化鈉(NaBH4)，它是有機(jī)合成中的重要還原劑，其電子式為__________________。解析NaBH4由Na＋和

組成。其中的氫顯－1價，－1價的H具有較強(qiáng)的還原性。123(6)單質(zhì)硼可用于生產(chǎn)具有優(yōu)良抗沖擊性能的硼鋼。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：_______________________________________________________。解析以硼酸和金屬鎂為原料制備單質(zhì)硼的過程：H3BO3分解生成B2O3，B2O3與金屬鎂發(fā)生置換反應(yīng)生成單質(zhì)B。1232.軟錳礦的主要成分為MnO2，還含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等雜質(zhì)，工業(yè)上用軟錳礦制取MnSO4·H2O的流程如下：已知：①部分金屬陽離子完全沉淀時的pH如下表金屬陽離子Fe3＋Al3＋Mn2＋Mg2＋完全沉淀時的pH3.25.210.412.4②溫度高于27℃時，MnSO4晶體的溶解度隨溫度的升高而逐漸降低。123(1)“浸出”過程中MnO2轉(zhuǎn)化為Mn2＋的離子方程式為_____________________________。解析“浸出”過程中MnO2與SO2發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子方程式為MnO2＋SO2===

＋Mn2＋。＋Mn2＋123(2)第1步除雜中加入H2O2的目的是__________________。將Fe2＋氧化為Fe3＋解析第1步除雜中加入H2O2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。(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5～6所加的試劑，可選擇____(填以下試劑的序號字母)。a.CaOb.MgOc.Al2O3d.氨水解析第1步除雜時調(diào)整溶液的pH在5～6，可以使溶液中的Al3＋、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5～6時，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＋、Mg2＋的化合物CaO、MgO，a、b正確。Al(OH)3、Fe(OH)3ab123(4)第2步除雜，主要是將Ca2＋、Mg2＋轉(zhuǎn)化為相應(yīng)氟化物沉淀除去，寫出MnF2除去Mg2＋的離子反應(yīng)方程式：_____________________________，該反應(yīng)的平衡常數(shù)數(shù)值為________。(已知：MnF2的Ksp＝5.3×10－3；CaF2的Ksp＝1.5×10－10；MgF2的Ksp＝7.4×10－11)MnF2＋Mg2＋

Mn2＋＋MgF27.2×107123(5)采用“趁熱過濾”操作的原因是_____________________________________________。解析由已知②溫度高于27℃時，MnSO4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M(fèi)nSO4·H2O在水中的溶解，得到更多產(chǎn)品。減少M(fèi)nSO4·H2O在水中的溶解，得到更多產(chǎn)品(6)取少量MnSO4·H2O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)。Mn2＋＋2H2O

Mn(OH)2＋2H＋解析MnSO4是強(qiáng)酸弱堿鹽，Mn2＋發(fā)生水解反應(yīng)。1233.(2016·全國卷Ⅲ，28)以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢礬催化劑中回收V2O5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)V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%2.2～2.92.8～3.122～2860～651～2<1以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：回答下列問題：123(1)“酸浸”時V2O5轉(zhuǎn)化為

，反應(yīng)的離子方程式為______________________，同時V2O4轉(zhuǎn)化成VO2＋?！皬U渣1”的主要成分是______。SiO2123(2)“氧化”中欲使3mol的VO2＋變?yōu)?/p>

，則需要氧化劑KClO3至少為____m