2019-2020年高考化學三輪沖刺 專題復習5 化工流程中陌生方程式和電極方程式書寫學案.doc

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2019-2020年高考化學三輪沖刺 專題復習5 化工流程中陌生方程式和電極方程式書寫學案 高考情況分析： 無機方程式書寫在近四年全國高考中出現的情況 xx年全國大綱卷 27（1）（2） xx年新課標全國Ⅰ卷 27（1）（6）28（2）② xx年新課標全國Ⅱ卷 26（2）28（5） xx年全國 Ⅰ卷 27（2）（6） xx新課標全國Ⅰ卷 27（1）（3） xx年新課標全國Ⅱ卷 28（2）① （3）Ⅴ① xx年新課標全國Ⅲ卷 26（4）27（2）28（1）（6） xx年全國 Ⅱ卷 xx年新課標全國Ⅱ卷 27（2）（3） xx年全國卷 27（2）28（2） xx年全國 Ⅲ卷 27（1）配平 由上表可見，無機方程式書寫在近年的全國高考題中均出現，屬高頻考點，試題出現的形式中以結合化工流程圖書寫方程式的考查方式最為頻繁，考查的大部分是陌生方程式或離子方程式書寫，也有電化學方程式書寫。 【專題目標】 1、快速從文字、流程和圖型中獲取信息書寫方程式 2、離子方程式、化學方程式及電極方程式的書寫及配平 【引出問題（原創(chuàng)）】2016年9月21日，東華大學實驗室發(fā)生爆炸。三位研究生進行制備氧化石墨（烯）實驗，操作如下：在敞口錐形瓶加入750ml濃硫酸，并與石墨粉混合，接著放入一勺高錳酸鉀粉末。發(fā)生爆炸，致使一人雙目失明，兩人不同程度受傷。 濃硫酸 加入石墨粉和硝酸鈉混合物 加入KMnO4 冰水浴 攪拌 控制溫度小于20℃ 攪拌一段時間 升溫35℃ 攪拌30分鐘 加去離子水 攪拌20分鐘 加雙氧水 趁熱過濾 洗滌干燥 氧化石墨 下圖為氧化石墨制備工藝的一種方法：Hummers法 已知：高錳酸鉀為紫色，Mn2O7為暗綠色液態(tài)，分解溫度55℃，MnO2為褐色固體 1、濃硫酸中加入高錳酸鉀有綠色物質出現，請寫出方程式： 濃硫酸的作用是： 2、濃硫酸和石墨加熱可發(fā)生反應： 3、濃硫酸中加入石墨和KMnO4反應有褐色固體生成，寫出化學方程式： 4、KMnO4常用電解法制取，一種將燃料電池與電解池組合制備KMnO4的裝置如圖所示(甲乙丙丁均為惰性電極)。 該裝置工作時，電極丁的反應式為： 一、非氧化還原反應 1、結合選修四及溶解相關內容等，書寫方程式 【例題1】xx年江蘇卷（1） 以磷石膏(主要成分CaSO4，雜質SiO2、Al2O3等)為原料可制備輕質CaCO3。 (1)勻速向漿料中通入CO2，漿料清液的pH和c(SO42－)隨時間變化見右圖。清液pH>11時CaSO4轉化 的離子方程式 【變式訓練1】xx年山東卷（1） 工業(yè)上用重鉻酸鈉（Na2Cr2O7）結晶后的母液（含少量雜質Fe3+）生產重鉻酸鉀（K2Cr2O7）。工藝流程及相關物質溶解度曲線如圖： （1）由Na2Cr2O7生產K2Cr2O7的化學方程式為____________________________ 2、物質不清晰【考法指導：強化“箭頭”意識，追蹤產物】 【例題2】(xx四川理綜，11節(jié)選)資源的高效利用對保護環(huán)境、促進經濟持續(xù)健康發(fā)展具有重要作用。磷尾礦主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3MgCO3。某研究小組提出了磷尾礦綜合利用的研究方案，制備具有重要工業(yè)用途的CaCO3、Mg(OH)2、P4和H2，其簡化流程如下： 已知：①Ca5(PO4)3F在950 ℃不分解； ②4Ca5(PO4)3F＋18SiO2＋30C2CaF2＋30CO＋18CaSiO3＋3P4。 請回答下列問題： (4)在浸取液Ⅱ中通入NH3，發(fā)生反應的化學方程式是 __________________________________________________________________。 【變式訓練2】（xx年全國乙卷）鋰離子電池的應用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiCoO2）、導電劑乙炔炭黑（主要成分是C）和鋁箔等。 （4）寫出“沉鈷”過程中發(fā)生反應的化學方程式　 　　　 　　　　　　　　　　 二、氧化還原反應 1、流程中物質明確的?！究挤ㄖ笇В涸摬糠诌M出箭頭快速判斷生成物和產物 ，或直接在文本閱讀信息中給出?！? 【例題3】（xx年全國乙卷27（2））將下列方程式的反應物和產物寫出來，暫不配平 NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產工藝如下： 回答下列問題： （2）寫出“反應”步驟中生成ClO2的化學方程式 。 【變式訓練3a】（xx年北京石景山）從海水中可以提取很多有用的物質，例如從海水制鹽所得到的鹵水中可以提取碘?；钚蕴课椒ㄊ枪I(yè)提碘的方法之一，其流程如下： 含I－的鹵水 （酸化至pH=2） 分離操作X 稀H2SO4 吸收I2 粗碘 方案甲 低溫干燥 ③ ② ① 濃Na2CO3溶液 氧化后過濾 方案乙 粗碘 NaNO2 活性炭吸附I2 氧化 資料顯示：Ⅰ. pH=2時，NaNO2溶液只能將 I－氧化為I2，同時生成NO Ⅱ. I2+5Cl2+6H2O === 2HIO3+10HCl Ⅲ. 5SO32－+2IO3－+2H+===I2+5SO42－+H2O （1）反應①的離子方程式 。 【變式訓練3b】（xx江蘇高考卷）24②該法工藝原理示意圖如下。其過程是將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉(NaClO3)與鹽酸反應生成ClO2。 發(fā)生器中生成ClO2的化學方程式為______________________________________________。 2、流程圖中物質不明確的。【考法指導：利用流程圖中的“箭頭意識”，分析物理還是化學過程，逆向追蹤，寫出主要物質】 【例題4】xx年全國乙卷（2）（3）（改） 鋰離子電池的應用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiCoO2）、導電劑乙炔炭黑（主要成分是C）和鋁箔等。 回答下列問題： （2）寫出“正極堿浸”中發(fā)生反應的化學方程式　　　　　　　　　 　　　　　 　　　　。 （3）“酸浸”一般在80℃下進行，寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反應的化學方程式　 　　 　?。? 【變式訓練4a】將下列方程式的反應物和產物寫出來 利用硫酸渣(主要含Fe2O3、FeO，雜質為Al2O3和SiO2等)生產鐵基顏料鐵黃(FeOOH)的制備流程如下： (3)“氧化”中，生成FeOOH的離子方程式為__________________________ 【變式訓練4b】(xx廣州一模27)以某廠排放的廢酸（主要成分為鹽酸，含Fe2+、Pb2+、Cu2+、H3AsO3等雜質）和鋅渣（含ZnO、Zn及其他酸不溶物）為原料制備電池級ZnCl2溶液的工藝流程如下： 浸出 鋅渣 廢酸 過濾 浸出渣 一次凈化 過濾 濾渣A 二次凈化 過濾 濾渣B 蒸發(fā) 1、加入KClO3、FeCl3 2、加入ZnO 鋅粉 產品 鹽酸 (3) “一次凈化”的目的是除Fe、As，加入KClO3、FeCl3發(fā)生反應的化學方程式為 ①__ ______②______ __③FeCl3+H3AsO4FeAsO4↓+3HCl 3、涉及氧化還原計算【考法指導：利用守恒觀分析得失電子情況】 【例題5】重金屬元素鉻的毒性較大，含鉻廢水需經處理達標后才能排放。 Ⅰ.某工業(yè)廢水中主要含有Cr3＋，同時還含有少量的Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋等，且酸性較強。為回收利用，通常采用如下流程處理： 注：常溫下，部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時所需的pH，如下表： 氫氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2 Al(OH)3 Cr(OH)3 pH 3.7 9.6 11.1 8 9 (3)還原過程在酸性條件下進行，每消耗0.8molCr2O轉移4.8mole－，該反應離子方程式為 ________________________________________________________________________。 【變式訓練5a】（xx年北京石景山）從海水中可以提取很多有用的物質，例如從海水制鹽所得到的鹵水中可以提取碘?；钚蕴课椒ㄊ枪I(yè)提碘的方法之一，其流程如下： 含I－的鹵水 （酸化至pH=2） 分離操作X 稀H2SO4 吸收I2 粗碘 方案甲 低溫干燥 ③ ② ① 濃Na2CO3溶液 氧化后過濾 方案乙 粗碘 NaNO2 活性炭吸附I2 氧化 資料顯示：Ⅰ. pH=2時，NaNO2溶液只能將 I－氧化為I2，同時生成NO Ⅱ. I2+5Cl2+6H2O === 2HIO3+10HCl Ⅲ. 5SO32－+2IO3－+2H+===I2+5SO42－+H2O （3）已知：反應②中每吸收3mol I2轉移5mol電子，離子方程式是__________。 【變式訓練5b】（xx屆肇慶二模改）醋酸鎳[（CH3COO）2Ni]是一種重要的化工原料。一種以含鎳廢料（含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）為原料，制取醋酸鎳的工藝流程圖如下： （5）酸浸過程中，lmol NiS失去6NA個電子，同時生成兩種無色有毒氣體。該反應的化學方程式為____________________。 三、化工流程圖中涉及電池反應 鋅粉和KOH MnO2和C 鐵皮外殼 堿性鋅錳電池構造 + － 銅釘 【例題5】（xx屆廣州市高三一模）堿性鋅錳電池是日常生活中消耗量最大的電池，其構造如圖所示。放電時總反應為： Zn + 2H2O + 2MnO2Zn(OH)2 + 2MnOOH 從廢舊堿性鋅錳電池中回收Zn和MnO2的工藝如下： 廢舊堿性 鋅錳電池 破碎 紙、塑料等 粉料 鐵皮、銅釘 浸出 還原焙燒 浸渣 凈化 電解 Zn和MnO2 硫酸 廢電解液 回答下列問題： （4）“電解”時，陽極的電極反應式為_____ ___。 （5）若將“粉料”直接與鹽酸共熱反應后過濾，濾液的主要成分是ZnCl2和MnCl2?！胺哿稀敝械腗nOOH與鹽酸反應的化學方程式為________。 【變式訓練5a】（xx屆韶關調研27）含砷酸性廢水中含亞砷酸(H3AsO3，弱酸)、硫酸鋅、硫酸銅，工業(yè)處理含砷酸性廢水的方法常用電解—絮凝法。絮凝時的鐵砷渣是砷酸鐵(FeAsO4)。工藝流程如下： 回答下列問題： （5）中和時調節(jié)溶液的pH=5.6，Z是沉淀。電解時以鐵作陽極，石墨作陰極，亞砷酸溶液作電解液，電解的陽極反應式是 。 【變式訓練5b】七鋁十二鈣(12CaO7Al2O3)是新型的超導材料和發(fā)光材料，用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和廢Al片制備七鋁十二鈣的工藝如下： (3)電解制備Al(OH)3時，電極分別為Al片和石墨，電解總反應方程式_______________________。 (4)一種可超快充電的新型鋁電池，充放電時AlCl和Al2Cl兩種離子在Al電極上相互轉化，其它離子不參與電極反應，放電時負極Al的電極反應式為_________________________________________________________________。 四、依據反應歷程書寫方程式 【例題6】（xx年廣州一測28（3）②） ②用 H2制備 H2O2 的一種工藝簡單、能耗低的方法， 反應原理如圖(c)所示?？偡磻? 化學方程式為_____________________。 【規(guī)律方法總結】 1、非氧化還原方程式書寫：①強化箭頭意識，關注物質流動方向 ②結合選修四化學反應原理中沉淀溶解平衡及溶解度曲線等信息書寫 2、氧化還原方程式書寫： ①重視文本信息閱讀及非文本信息閱讀（流程圖），強化箭頭意識，分析氧化還原產物 ②涉及氧化還原計算的題目，要回歸基礎，包括部分元素價態(tài)和存在形式；要懂得利用 得失電子數守恒確定氧化劑、還原劑、氧化產物和還原產物的系數。強調守恒觀。 3、流程中電池方程式書寫：①分析電池類型，牢記放電順序 ②借力流程圖，尋找電化學產物 4、反應歷程圖方程式書寫：①關注箭頭進、出。②找出催化劑 【跟進練習】 1、（xx年全國乙卷）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Mg2B2O5H2O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Mg2B2O5H2O與硫酸反應的化學方程式　　　　　　。 2、（xx年全國Ⅲ卷）以硅藻土為載體的五氧化二釩（V2O5）是接觸法生成硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收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 V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3 質量分數/% 2.2~2.9 2.8~3.1 22~28 60~65 1~2 <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V2O5轉化為VO2+，反應的離子方程式為，同時V2O4轉成VO2+。 （6）“沉釩”得到偏釩酸銨（NH4VO3）沉淀，寫出“煅燒”中發(fā)生反應的化學方程式____________。 3、（xx年全國Ⅰ卷）NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產工藝如下： 回答下列問題： （2）寫出“反應”步驟中生成ClO2的化學方程式 。 4、（xx年全國Ⅱ卷）氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅（含有Fe（Ⅱ）、Mn（II）、Ni（II）等雜質）的流程如下： 提示：1、在本實驗條件下，Ni（II）不能被氧化；高錳酸鉀的還原產物是MnO2。 2、過濾得到的濾渣中，只有鋅和鎳 回答下列問題： （1）反應②中除掉的雜質離子是　　　， 發(fā)生反應的離子方程式為　　　　　　； 5、（xx年江蘇化學高考卷）鋁是應用廣泛的金屬。以鋁土礦（主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質）為原料制備鋁的一種工藝流程如下： 　　 注：SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀。 （1）“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為_____________________。 （2） 向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_______ （(填“增大”、“不變”或“減小”)。 （3）“電解Ⅰ”是電解熔融 Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是___________。 （4）“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。 　　 陽極的電極反應式為_____________________，陰極產生的物質A的化學式為____________。 6、（xx屆全國Ⅰ卷27）Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦（主要成分為Fe TiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質）來制備，工藝流程如下： 回答下列問題： （2）“酸浸”后，鈦主要以形式存在，寫出相應反應的離子方程式__________________。 （6）寫出“高溫煅燒②”中由制備的化學方程式 。 7、鋰離子電池正極材料需要純度較高的硫酸錳，目前工業(yè)硫酸錳中雜質（鈣、鎂、鐵等）含量高，利用下圖流程可制取純度較高的硫酸錳溶液。 反應①使雜質生成氟化物的沉淀，對反應①前后的雜質含量檢測結果（以350g/LMnSO4計）如下： 雜質 凈化前/g 凈化后/g 去除率/% Fe2+、Fe3+ 0.001 275 0.001 275 — Ca2+ 0.490 000 0.021 510 95.61 Mg2+ 0.252 000 0.025 100 90.04 （3）在濾液中加入KMnO4可以將Fe2+氧化為Fe3+，同時生成Mn2+。該反應的離子方程式為 。 充電 （6）鋰離子電池充放電過程中，鋰離子在正極和負極之間來回移動，就像一把搖椅，稱“搖椅式電池”。典型的鋰離子電池工作原理如下圖所示。 ②已知電極總反應：LiCoO2＋CLi1－xCoO2＋CLix，寫出放電時正極的電極反應式 。 8、工業(yè)以軟錳礦（主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量雜質）為主要原料制備高性能的磁性材料碳酸錳（MnCO3）。其工業(yè)流程如下： （1） 浸錳過程中Fe2O3與SO2反應的化學方程式為Fe2O3+ SO2+2H+=2Fe2++ SO42－+ H2O，該反應是經歷以下兩步反應實現的。寫出ⅱ的離子方程式： 。 ?。篎e2O3 + 6H+ = 2Fe3++3H2O ⅱ：…… （3）寫出氧化過程中MnO2與SO2反應的化學方程式： 。 （5）加入NH4HCO3溶液后，生成MnCO3沉淀，同時還有氣體生成，寫出反應的離子方程式： 。 9、工業(yè)上用菱錳礦(MnCO3)[含FeCO3、SiO2、Cu2(OH)2CO3等雜質]為原料制取二氧化錳，其流程示意圖如下： 已知生成氫氧化物沉淀的pH： Mn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Cu(OH)2 開始沉淀時 8.3 6.3 2.7 4.7 完全沉淀時 9.8 8.3 3.7 6.7 注：金屬離子的起始濃度為0.1molL－1 回答下列問題： (1) 鹽酸溶解MnCO3的化學方程式是__________________ _______________。 (2)向溶液1中加入雙氧水時，反應的離子方程式是______________________________________________________。 (3)濾液2中加入稍過量的難溶電解質MnS，以除去Cu2＋，反應的離子方程式是___________________________。 (4)將MnCl2轉化為MnO2的一種方法是氧化法。其具體做法是用酸化的NaClO3溶液將MnCl2氧化，該反應的離子方程式：5Mn2＋＋2ClO＋________===________＋________＋________。 (5)將MnCl2轉化為MnO2的另一種方法是電解法。 ①生成MnO2的電極反應式是_______________________________________________； 10、下圖是一種用NH3脫除煙氣中NO的原理。 ①該反應的催化劑是 ②寫出該反應的化學方程式 【備注】 1、回歸基礎：常見氧化劑和還原劑及對應的產物和價態(tài)；電解時的放電順序；得失電子總數的計算 2、強化意識：①重視文本閱讀：流程圖的題往往也有文字閱讀部分，有時暗含信息，要注意。 ②提高非文本閱讀能力：在流程中強化“箭頭”意識，學會快速分析物理過程還是化學變化。 ③關注價態(tài)變化，尤其中心元素價態(tài)變化。 ④加強非文本閱讀能力 3、本教學設計中涉及題目進行分類，每題后所附的變式訓練a較簡單，b略難。各學校可根據實際情況選用。 跟進練習中1-6題為高考卷改編，7-9為本內容相對應較為綜合的題，各校可根據實際情況選用。