高考化學一輪復習 專題講座二 無機化工流程題解題方法指導

精誠凝聚 =_= 成就夢想 專題講座二無機化工流程題解題方法指導一、解題策略化工流程中常見的操作與名詞化工流程題目在流程上一般分為3個過程：(1)原料處理階段的常見考點與常見名詞加快反應速率溶解：通常用酸溶，如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等水浸：與水接觸反應或溶解浸出：固體加水(酸)溶解得到離子浸出率：固體溶解后，離子在溶液中含量的多少(更多轉化)酸浸：在酸溶液中反應使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去的溶解過程灼燒、焙燒、煅燒：改變結構，使一些物質能溶解，并使一些雜質高溫下氧化、分解控制反應條件的方法(2)分離提純階段的常見考點調pH值除雜a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例如：已知下列物質開始沉淀和沉淀完全時的pH如下表所示物質開始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8若要除去Mn2溶液中含有的Fe2，應該怎樣做？提示：先用氧化劑把Fe2氧化為Fe3，再調溶液的pH到3.7。b調節(jié)pH所需的物質一般應滿足兩點：能與H反應，使溶液pH值增大；不引入新雜質。例如：若要除去Cu2溶液中混有的Fe3，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質來調節(jié)溶液的pH值。試劑除雜加熱：加快反應速率或促進平衡向某個方向移動如果在制備過程中出現(xiàn)一些受熱易分解的物質或產物，則要注意對溫度的控制。如：侯氏制堿中的NaHCO3；還有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(濃)等物質。降溫：防止某物質在高溫時會溶解(或分解)、為使化學平衡向著題目要求的方向移動萃取(3)獲得產品階段的常見考點洗滌(冰水、熱水)：洗去晶體表面的雜質離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。蒸發(fā)、反應時的氣體氛圍抑制水解：如從溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶質時，應在HCl的氣流中加熱，以防其水解。蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶：如除去KNO3中的少量NaCl。蒸發(fā)結晶、趁熱過濾：如除去NaCl中的少量KNO3。重結晶(4)其他常見考點化學方程式實驗儀器計算信息 二、熱點題型探究熱點1堿金屬及其礦物的開發(fā)利用例1(2012廣東理綜，32)難溶性雜鹵石(K2SO4MgSO42CaSO42H2O)屬于“呆礦”，在水中存在如下平衡：K2SO4MgSO42CaSO42H2O(s)2Ca22KMg24SO2H2O為能充分利用鉀資源，用飽和Ca(OH)2溶液溶浸雜鹵石制備硫酸鉀，工藝流程如下：(1)濾渣主要成分有_和_以及未溶雜鹵石。(2)用化學平衡移動原理解釋Ca(OH)2溶液能溶解雜鹵石浸出K的原因：_。(3)“除雜”環(huán)節(jié)中，先加入_溶液，經攪拌等操作后，過濾，再加入_溶液調濾液pH至中性。(4)不同溫度下，K的浸出濃度與溶浸時間的關系見下圖。由圖可得，隨著溫度升高，_，_。(5)有人以可溶性碳酸鹽為溶浸劑，則溶浸過程中會發(fā)生：CaSO4(s)COCaCO3(s)SO已知298 K時，Ksp(CaCO3)2.80109，Ksp(CaSO4)4.90105，求此溫度下該反應的平衡常數(shù)K(計算結果保留三位有效數(shù)字)。解析解題時，要依據(jù)制備K2SO4的工藝流程，結合物質的分離與提純的原則進行分析。(1)雜鹵石中加入Ca(OH)2溶液，Mg2與OH結合生成Mg(OH)2沉淀，CaSO4微溶于水，過濾后，濾渣中含有Mg(OH)2、CaSO4及未溶解的雜鹵石。(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2與OH結合生成Mg(OH)2沉淀，使c(Mg2)減小，雜鹵石的溶解平衡正向移動，同時c(Ca2)與c(SO)均增大，從而析出CaSO4沉淀，K留在濾液中。(3)濾液中含有Ca2、OH，可先加入過量K2CO3溶液，除去Ca2，過濾后，再加入稀H2SO4調節(jié)溶液的pH至中性。(4)由圖可知，隨著溫度升高，溶浸平衡向右移動，K的溶浸速率增大。(5)CaSO4(s)COCaCO3(s)SO的平衡常數(shù)K。CaCO3(s)、CaSO4(s)分別存在沉淀溶解平衡：CaCO3(s)Ca2(aq)CO(aq)，CaSO4(s)Ca2(aq)SO(aq)，則有Ksp(CaCO3)c(Ca2)c(CO)2.80109，Ksp(CaSO4)c(Ca2)c(SO)4.90105，那么K1.75104。答案(1)Mg(OH)2CaSO4(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2與OH結合生成Mg(OH)2沉淀，Mg2濃度減小，平衡正向移動，K增多(3)K2CO3H2SO4(4)溶浸平衡向右移動K的溶浸速率增大(5)CaSO4(s)COCaCO3(s)SO的平衡常數(shù)K，據(jù)Ksp(CaSO4)、Ksp(CaCO3)可知，c(SO)，c(CO)，則有K175104。要求用理論回答的試題，應采用“四段論法”：改變了什么條件(或是什么條件)根據(jù)什么理論有什么變化得出什么結論。精練1KNO3是重要的化工產品，下面是一種已獲得專利的KNO3制備方法的主要步驟：(1)反應中，CaSO4與NH4HCO3的物質的量之比為12，該反應的化學方程式為_。(2)反應需在干態(tài)、加熱的條件下進行，加熱的目的是_；從反應所得混合物中分離出CaSO4的方法是趁熱過濾，趁熱過濾的目的是_。(3)檢驗反應所得K2SO4中是否混有KCl的方法是：取少量K2SO4樣品溶解于水，_。(4)整個流程中，可循環(huán)利用的物質除(NH4)2SO4外，還有_(填化學式)。答案(1)CaSO42NH4HCO3=CaCO3(NH4)2SO4H2OCO2(2)加快化學反應速率，分離NH4Cl與K2SO4防止KNO3結晶，提高KNO3的產率(3)加入Ba(NO3)2溶液至不再產生沉淀，靜置，向上層清液中滴加AgNO3溶液，若有沉淀生成，說明K2SO4中混有KCl(4)CaSO4、KNO3熱點2鎂、鋁及其礦物的開發(fā)利用例22013江蘇，16(1)(2)(3)氧化鎂在醫(yī)藥、建筑等行業(yè)應用廣泛。硫酸鎂還原熱解制備高純氧化鎂是一種新的探索。以菱鎂礦(主要成分為MgCO3，含少量FeCO3)為原料制備高純氧化鎂的實驗流程如下：(1)MgCO3與稀硫酸反應的離子方程式為_。(2)加入H2O2氧化時，發(fā)生反應的化學方程式為_。(3)濾渣2的成分是_(填化學式)。解析明晰流程中物質轉化過程：答案(1)MgCO32H=Mg2CO2H2O(2)2FeSO4H2O2H2SO4=Fe2(SO4)32H2O(3)Fe(OH)3首尾分析法：對一些線型流程工藝(從原料到產品為一條龍生產工序)試題，首先對比分析生產流程示意圖中的第一種物質(原材料)與最后一種物質(產品)，從對比分析中找出原料與產品之間的關系，弄清生產流程過程中原料轉化為產品的基本原理和除雜、分離提純產品的化工工藝，然后再結合題設的問題，逐一推敲解答。關鍵在于認真對比分析原料與產品的組成，從中找出將原料轉化為產品和除去原材料中所包含的雜質的基本原理和所采用的工藝生產措施。當把生產的主線弄清楚了，圍繞生產主線所設計的系列問題也就可以解答了。精練2鎂及其合金是一種用途很廣的金屬材料，目前世界上60%的鎂是從海水中提取的。某學校課外興趣小組從海水曬鹽后的鹽鹵(主要含Na、Mg2、Cl、Br等)中模擬工業(yè)生產來提取鎂，主要過程如下：回答下列問題：(1)工業(yè)上從鹽鹵中獲取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是_。(2)從過程得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2，除去少量Ca(OH)2的方法是先將沉淀加入到盛有_溶液的燒杯中，充分攪拌后經_、_(填操作方法)可得純凈的Mg(OH)2。(3)下圖是該興趣小組設計進行過程的實驗裝置圖：其中裝置A的作用是_。(4)寫出過程中發(fā)生反應的化學方程式_。答案(1)石灰乳原料豐富，成本低(2) MgCl2過濾洗滌(3)制備干燥的HCl氣體(4) MgCl2(熔融)Mg Cl2熱點3鐵、銅及其礦物的開發(fā)利用例3工業(yè)上由黃銅礦(主要成分為CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下：(1)步驟是在反射爐中進行的。把黃銅礦和石英砂混合加熱到1 000 左右，黃銅礦與空氣反應生成Cu和Fe的低價硫化物，且部分Fe的硫化物轉變?yōu)榈蛢r氧化物。該過程中兩個主要反應的化學方程式分別是_、_。(2)步驟是在轉爐中發(fā)生的。冰銅含Cu量為20%50%。轉爐中，將冰銅加熔劑(石英砂)，在1 200 左右吹入空氣進行吹煉。冰銅中的Cu2S被氧化為Cu2O。生成的Cu2O與Cu2S反應，生成含Cu量約為98.5%的泡銅，該過程發(fā)生反應的化學方程式分別是_、_。氣體A中的大氣污染物可選用下列試劑中的_(填字母)吸收。a濃硫酸 b稀硝酸cNaOH溶液 d氨水(3)步驟是由泡銅冶煉粗銅的反應，反應方程式為_。(4)用稀硝酸浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈血紅色，說明溶液中存在_(填離子符號)，檢驗溶液中還存在Fe2的方法是_(注明試劑、現(xiàn)象)。解析(1)根據(jù)問題(1)信息中的反應物和生成物以及氧化還原反應的規(guī)律可寫出兩個化學方程式。(2)氣體A中含有SO2，SO2是酸性氧化物，選用堿性溶液吸收。(3)由泡銅制取粗銅，是Cu2O和Al發(fā)生氧化還原反應，根據(jù)氧化還原反應的配平方法進行配平可得化學反應方程式為3Cu2O2AlAl2O36Cu。(4)向溶液中滴加KSCN溶液，溶液呈血紅色，可推知溶液中一定含有Fe3；要檢驗溶液中還含有Fe2，可利用其還原性，具體操作：取適量酸性KMnO4溶液置于試管中，滴入幾滴該溶液，若酸性KMnO4溶液褪色或顏色變淺，說明該溶液中含有Fe2。答案(1)2CuFeS2O2Cu2S2FeSSO22FeS3O22FeO2SO2(2)2Cu2S3O22Cu2O2SO22Cu2OCu2S6CuSO2cd(3)3Cu2O2AlAl2O36Cu(4)Fe3可取適量酸性KMnO4溶液置于試管中，滴入幾滴該溶液，若酸性KMnO4溶液褪色或顏色變淺，說明該溶液中含有Fe2解答無機化工流程圖題的策略1粗讀題干，挖掘圖示圖示中一般會呈現(xiàn)超出教材范圍的知識，但題目中往往會有提示或者問題中不涉及，所以一定要關注題目的每一個關鍵字，盡量弄懂流程圖，但不必將每一種物質都推出，只需問什么推什么。如制備類無機化工題，可粗讀試題，知道題目制取什么、大致流程和有什么提示等。2攜帶問題，精讀信息這里信息包括三個方面：一是主干，二是流程圖示，三是設置問題。讀主干抓住關鍵字、詞；讀流程圖，重點抓住物質流向(“進入”與“流出”)、實驗操作方法等。3跳躍思維，規(guī)范答題答題時應注意前后問題往往沒有“相關性”，即前一問未答出，不會影響后面答題。精練3實驗室利用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)制備聚鐵(堿式硫酸鐵的聚合物)和綠礬(FeSO47H2O)，主要工藝流程如下。(1)將過程產生的氣體通入下列溶液中，溶液會褪色的是_(填字母)。A品紅溶液 B紫色石蕊溶液C酸性KMnO4溶液 D溴水(2)過程中，F(xiàn)eS、O2和H2SO4反應的化學方程式為_。(3)過程中需加入的物質是_。(4)過程中，蒸發(fā)結晶時需使用的儀器除酒精燈、三腳架外，還需要_。(5)過程調節(jié)pH可選用下列試劑中的_(填字母)。A稀硫酸 BCaCO3 CNaOH溶液答案(1)ACD(2)4FeS3O26H2SO4=2Fe2(SO4)36H2O4S(3)鐵粉(4)蒸發(fā)皿、玻璃棒(5)C解析(1)SO2具有漂白性，能使品紅褪色，SO2有還原性，能被酸性KMnO4溶液、溴水氧化，而使它們褪色。(3)溶液X為Fe2(SO4)3，需加入還原劑將Fe3還原為Fe2，又不帶入雜質離子，故需加入鐵粉。(5)過程中需將酸消耗而調高pH，而CaCO3跟硫酸反應會生成微溶于水的CaSO4，阻止反應的繼續(xù)進行。熱點4其他金屬及化合物的制取例4硫酸鉛(PbSO4)廣泛應用于制造鉛蓄電池、白色顏料等。利用方鉛礦精礦(PbS)直接制備硫酸鉛粉末的流程如下：已知：()PbCl2(s)2Cl(aq)PbCl(aq)H0()Ksp(PbSO4)1.08108，Ksp(PbCl2)1.6105()Fe3、Pb2以氫氧化物形式完全沉淀時，溶液的pH值分別為3.2、7.04(1)步驟中生成PbCl2和S的離子方程式為_，加入鹽酸的另一個目的是為了控制pH值在0.51.0，原因是_。(2)用化學平衡移動的原理解釋步驟中使用冰水浴的原因_。(3)寫出PbCl2晶體轉化為PbSO4沉淀的離子方程式_。(4)請用離子方程式解釋濾液2加入H2O2可循環(huán)利用的原因_，濾液3是_。(5)鉛蓄電池的電解液是硫酸，充電后兩個電極上沉積的PbSO4分別轉化為PbO2和Pb，充電時陰極的電極反應式為_。答案(1)PbS2Fe32Cl=PbCl22Fe2S抑制Fe3、Pb2的水解(2)PbCl2(s)2Cl(aq)PbCl(aq)為吸熱反應，冰水浴降低溫度，平衡逆向移動，使PbCl不斷轉化為PbCl2晶體而析出(3)PbCl2(s)SO(aq)PbSO4(s)2Cl(aq)(4)2Fe2H2O22H=2Fe32H2O鹽酸(5)PbSO42e=PbSO解題指導該題是以考查物質轉化關系為目的的化工流程題。解答這類試題關鍵是能整合題干、流程和問題中的信息，確定每一步的反應物和生成物，最后再依據(jù)化學反應原理，逐一解答問題。如該題第(1)問：從流程和問題信息可得到步驟的物質變化是Fe3氧化PbS生成單質硫，本身被還原為Fe2，從而順利寫出該步反應的離子方程式。結合已有知識和已知信息()可知Fe3、Pb2易水解，即可從水解平衡移動的角度回答加鹽酸的目的。第(2)問：結合已知()信息和步驟獲得的產品為PbCl2晶體，回答冰水浴的目的肯定要從平衡逆向移動的角度突破。第(3)問結合已知()信息，步驟是沉淀的轉化。精練42013山東理綜，30(2)TiO2既是制備其他含鈦化合物的原料，又是一種性能優(yōu)異的白色顏料。工業(yè)上由鈦鐵礦(FeTiO3)(含F(xiàn)e2O3、SiO2等雜質)制備TiO2的有關反應包括：酸溶FeTiO3(s)2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)TiOSO4(aq)2H2O(l)水解TiOSO4(aq)2H2O(l)H2TiO3(s)H2SO4(aq)簡要工藝流程如下：試劑A為_。鈦液需冷卻至70 左右，若溫度過高會導致產品TiO2收率降低，原因是_。取少量酸洗后的H2TiO3，加入鹽酸并振蕩，滴加KSCN溶液后無明顯現(xiàn)象，再加H2O2后出現(xiàn)微紅色，說明H2TiO3中存在的雜質離子是_。這種H2TiO3即使用水充分洗滌，煅燒后獲得的TiO2也會發(fā)黃，發(fā)黃的雜質是_(填化學式)。答案Fe溫度過高會導致TiOSO4提前水解，產生H2TiO3沉淀Fe2Fe2O3解析鈦鐵礦中的Fe2O3與硫酸反應生成硫酸鐵，加入試劑A后的其中一種產物是硫酸亞鐵，則試劑A是鐵粉。加入KSCN溶液后無明顯現(xiàn)象，說明不含F(xiàn)e3，加入H2O2后變紅說明含有Fe2。這種H2TiO3中含有FeSO4，則煅燒后會產生少量的Fe2O3而使TiO2顯黃色。 點亮心燈 /(v) 照亮人生