2021版新高考地区选考化学（人教版）一轮复习教师用书：热点题型5　无机化学工艺流程题的解题策略 .doc

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1、热点题型5无机化学工艺流程题的解题策略科学探究与创新意识、科学态度与社会责任热点精讲一、无机化学工艺流程题的结构二、无机化学工艺流程题中表述性词汇“八大答题方向”化工生产流程和综合实验题中经常会出现一些表述性词语，这些表述性词语就是隐性信息，它可以暗示我们所应考虑的答题角度。常见的有：1“控制较低温度”常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。2“加过量试剂”常考虑反应完全或增大转化率、产率等。3“能否加其他物质”常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。4“在空气中或在其他气体中”主要考虑O2、H2O、CO2、其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。5“判断沉淀是否洗净

2、”常取少量最后一次洗涤液于试管中，向其中滴加某试剂，以检验其中的某种离子。6“检验某物质的设计方案”通常取少量待检液体于试管中，加入另一试剂产生某现象，然后得出结论。7“控制pH”常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。8“用某些有机试剂清洗”(1)降低物质溶解度，有利于产品析出；(1)洗涤沉淀：减少损耗，提高利用率等。三、无机化学工艺流程题分类突破题型一物质制备类化工流程题1核心反应陌生方程式的书写关注箭头的指向：箭头指入反应物，箭头指出生成物。(1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律，判断产物并配平。(2)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际情况判断产物。2对原料进行预处理的常用方法及其

3、作用(1)研磨减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率。(2)水浸与水接触反应或溶解。(3)酸浸与酸接触反应或溶解，使可溶性金属进入溶液，不溶物通过过滤除去。(4)灼烧除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质。(5)煅烧改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土。提高矿石浸出率的方法有加热升温；将矿石研成粉末；搅拌；适当增大酸的浓度等。3常用的控制反应条件的方法(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足以下两点：能与H反应，使溶液pH增大；不引入新杂质。例如

4、：若要除去Cu2中混有的Fe3，可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。(3)趁热过滤。防止某物质降温时析出，如除去NaCl中少量KNO3的方法是蒸发结晶、趁热过滤。(4)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。(2019高考全国卷，26，13分)立德粉ZnSBaSO4(也称锌钡白)，是一种常用白色颜料。回答下列问题：(1)利用焰色试验的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时，钡的焰

5、色为_(填标号)。A黄色B红色C紫色 D绿色(2)以重晶石(BaSO4)为原料，可按如下工艺生产立德粉：在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为_。回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为_。在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差，其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的_(填化学式)。沉淀器中反应的离子方程式为_。(3)成品中S2的含量可以用“碘量法”测得。称取m g样品，置于碘量瓶中，移取25.00 mL 0.100 0 molL1 的I2KI溶液于其中，并加入乙酸溶

6、液，密闭，置暗处反应5 min，有单质硫析出。以淀粉为指示剂，过量的I2 用 0.100 0 molL1Na2S2O3 溶液滴定，反应式为I22S2O=2IS4O。测定时消耗Na2S2O3 溶液体积V mL。终点颜色变化为_，样品中S2的含量为_(写出表达式)。【解析】(1)灼烧立德粉样品时钡的焰色为绿色。(2)由流程图中经浸出槽后得到净化的BaS溶液以及回转炉尾气中含有有毒气体可知，在回转炉中BaSO4与过量的焦炭粉反应生成可溶性的BaS和CO；生产上可通过水蒸气变换反应除去回转炉中的有毒气体CO，即CO与H2O反应生成CO2和H2。所得“还原料”的主要成分是BaS，BaS在潮湿空气中长期放

7、置能与空气中的H2O反应生成具有臭鸡蛋气味的H2S气体，“还原料”的水溶性变差，表明其表面生成了难溶性的BaCO3。结合立德粉的成分可写出沉淀器中S2、Ba2、Zn2、SO反应生成ZnSBaSO4的离子方程式。(3)达到滴定终点时I2完全反应，可观察到溶液颜色由浅蓝色变成无色，且半分钟内颜色不再发生变化；根据滴定过量的I2消耗Na2S2O3溶液的体积和关系式I22S2O，可得n(I2)过量0.100 0V103 mol，再根据关系式S2I2可知，n(S2)0.100 025.00103 mol0.100 0V103 mol0.100 0103 mol，则样品中S2的含量为100%。【答案】(1

8、)D(2)BaSO44CBaS4COCOH2OCO2H2BaCO3S2Ba2Zn2SO=ZnSBaSO4(3)浅蓝色至无色100%题型二物质提纯类化工流程题1明确常用的提纯方法(1)水溶法：除去可溶性杂质。(2)酸溶法：除去碱性杂质。(3)碱溶法：除去酸性杂质。(4)氧化还原法：除去还原性或氧化性杂质。(5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。(6)调节溶液pH法：如除去Cu2中混有的Fe3等。2明确常用的分离方法(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或抽滤等方法。(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。(3

9、)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl。(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO45H2O、FeSO47H2O等。(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。(6)冷却法：利用气体易液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨。以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质量分数/%2.22.92.

10、83.122286065121以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：已知：SiO2不溶于强酸。回答下列问题：(1)“酸浸”时V2O5转化为VO，反应的离子方程式为_，同时V2O4转成VO2。“废渣1”的主要成分是_。(2)“氧化”中欲使3 mol的VO2变为VO，则需要氧化剂KClO3至少为_mol。(3)“中和”作用之一是使钒以V4O形式存在于溶液中。“废渣2”中含有_。(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为4ROHV4OR4V4O124OH(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈_性(填“酸”“碱”或“中”)。(5)“流出液”中阳离子最多的是_。(6)“沉钒”得到偏钒

11、酸铵(NH4VO3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式：_。【解析】(1)反应过程中V的化合价不变，所以是复分解反应。注意V2O5在离子方程式中不能拆开；废钒催化剂中，只有二氧化硅不溶于硫酸，成为废渣1的主要成分。(2)3 mol VO2变为VO，共失去3 mol电子，而1 mol ClO变为Cl得到6 mol电子，所以需要0.5 mol氯酸钾。(3)中和时，Fe3、Al3分别转化为难溶的Fe(OH)3和Al(OH)3，成为废渣2的主要成分。(4)为提高洗脱效率，需使题中所述平衡逆向移动。根据平衡移动原理，碱性越强越有利于平衡逆向移动，所以淋洗液应该呈碱性。(5)经过“离子交换”，钒以R

12、4V4O12形式存在，而铁、铝则在“中和”过程中转化为沉淀，所以“流出液”中最多的阳离子是钾离子。(6)由NH4VO3转化为V2O5，V的化合价未发生变化，该反应为非氧化还原反应，所以N的化合价仍为3，一种生成物是NH3，另一种生成物必定是H2O。【答案】(1)V2O52H=2VOH2OSiO2(2)0.5(3)Fe(OH)3和Al(OH)3(4)碱(5)K(6)2NH4VO3V2O52NH3H2O热点精练1氧化锌主要用作催化剂、脱硫剂、发光剂和橡胶添加剂。一种以锌焙砂(ZnO、ZnSiO3和少量As2O3、CuO、PbO杂质，其中As与N同主族)为原料制备氧化锌的流程如图所示：请回答下列问题

13、：(1)循环使用的物质有_、_和_。(填化学式)(2)“浸出”时，锌以Zn(NH3)4进入滤液。锌浸出率与温度的关系如图1所示，请解释温度超过55 后浸出率显著下降的原因：_。锌浸出率与n(NH3)n(NH4)2SO4的关系如图2所示，64之后浸出率下降，说明_(填编号)的浸出主要依赖硫酸铵浓度的大小。AZnO和ZnSiO3BZnOCZnSiO3(3)“除砷”过程中生成Fe3(AsO4)2沉淀，其中铁元素的化合价是_；沉淀剂为(NH4)2S2O8、FeSO4H2O，添加(NH4)2S2O8的目的是_。(4)“除重金属”和“深度除重金属”除去的重金属是_(填名称)。(5)“蒸氨”的产物主要是Zn

14、SO4和NH3，写出所发生反应的化学方程式：_。解析：(1)由流程图可知，浸出需要加入NH3H2O，NH3H2O在蒸氨过程中产生，浸出需要加入(NH4)2SO4，(NH4)2SO4在沉锌过滤后产生，沉锌需要通入CO2, CO2在焙烧过程中产生，故NH3H2O或NH3、(NH4)2SO4、CO2属于循环使用的物质。(2)锌浸出率在55 后显著下降，由反应原料可知，温度升高，氨挥发导致溶液浓度下降，浸出率下降。氧化锌是两性氧化物，在氨与硫酸铵的比例大于64时，可以和浓氨水发生反应，生成络合物Zn(NH3) ，硅酸锌只与硫酸铵反应，而此时，硫酸铵比例较低，故浸出率降低，C选项正确。(3)由As与N同

15、主族可知，Fe3(AsO4)2中As元素化合价为5，则阴离子为AsO，铁元素化合价为2；原本As元素化合价为3，在除砷过程中变为5，而(NH4)2S2O8具有强氧化性，故加入(NH4)2S2O8的目的是把砷元素氧化成AsO，以便于除去砷。(4)由题意可知，Zn元素在浸出后以Zn(NH3)进入滤液，除砷之后，加入Zn，可将Cu与Pb置换出来经过滤除去，再用S2沉淀残留的重金属离子，因此除去的重金属为铜和铅。(5)由题意可知，Zn元素在浸出后以Zn(NH3)进入滤液，结合产物为ZnSO4和氨，可分析出化学方程式为Zn(NH3)4SO4ZnSO44NH3。答案：(1)NH3H2O(或NH3)(NH4

16、)2SO4CO2(2)温度升高，氨挥发而使溶液浓度下降，浸出率下降C(3)2把砷元素氧化成AsO以便除去砷(4)铜和铅(5)Zn(NH3)4SO4ZnSO44NH32溴化锂是一种高效的水汽吸收剂和空气湿度调节剂，54%55%的溴化锂水溶液是吸收式绿色制冷剂，其对环境无污染。制备路线图如下：(1)制得LiBr的关键是“合成”与“调pH”阶段。“合成”制得LiBr时，绿色还原剂CO(NH2)2与Br2恰好反应的物质的量之比是_。“合成”后的生成液为橙黄色，且Li2CO3调节pH到89，Li2CO3转化为LiHCO3，同时溶液变为无色，加入Li2CO3的目的为_。“合成”时温度与BrO%的关系如下表

17、：温度/20304050607080BrO/%00.500.600.710.758.515.2“合成”时选择的温度为_，理由是_。(2)“除杂1”利用CS(NH2)2除去BrO，生成物为Li2SO4、CO(NH2)2等，写出相应的化学方程式：_。(3)“除杂2”先用HBr把溶液调到一定的酸度，加热到70 左右，然后用LiOH调至pH7，加热的作用是_。解析：(1)由图中信息知，反应中Br2是氧化剂、CO(NH2)2 是还原剂，氮元素转化为N2、碳元素转化为CO2，化学方程式为3Li2CO33Br2CO(NH2)2=6LiBr4CO2N22H2O，尿素与Br2物质的量之比为13。由“合成”后的溶

18、液颜色知Br2过量，故Li2CO3用于除去溶液中多余的Br2。由表中数据知，温度为60 时较好，因为温度小于60 时，反应速率较慢，高于60 时，副产物BrO3%骤然增大，这样会较大程度地降低LiBr的产率。(2)先写出CS(NH2)2LiBrO3LiBrLi2SO4CO(NH2)2，依得失电子守恒4LiBrO33CS(NH2)24LiBr3CO(NH2)2Li2SO4，再结合质量守恒及(1)中信息知有LiHCO3参与反应，最后得：4LiBrO33CS(NH2)26LiHCO3=4LiBr3CO(NH2)23Li2SO46CO23H2O。(3)HBr与碳酸盐作用生成的CO2会有一部分溶解在水中

19、，加热的目的是使溶液中的CO2逸出，以免消耗更多的LiOH。答案：(1)13除去多余的Br260 温度小于60 时，反应速率较慢，大于60 时，副产物BrO%骤然增大，LiBr的产率降低(2)4LiBrO33CS(NH2)26LiHCO3=4LiBr3CO(NH2)23Li2SO46CO23H2O(3)使溶液中的CO2逸出，以免消耗更多的LiOH3(2020常德一模)LiNiO2 是一种前景很好的锂离子电池正极材料。当温度高于850 时，LiNiO2 会分解。请按要求回答下列问题：(1)LiNiO2 中Ni的化合价为_，工业上用 Ni(OH)2 与LiOH的混合物在空气流中加热到700800

20、制得 LiNiO2，该反应的化学方程式为_，加热温度不宜过高的原因是_，工业上也可用LiNO3代替上述工艺中的LiOH，存在的缺点可能是_。(2)以废旧二次电池为原料回收利用合成Ni(OH)2 的工艺如下：已知：酸浸后滤液中含有Ni2、Al3、Fe3、Mn2。滤渣为_。“氧化除锰”是将锰元素最终转化为MnO2 而除去，反应历程如下：i5S2O2Mn28H2O=2MnO10SO16H；ii._(用离子方程式表示)。“转化”操作后，还需经过滤、洗涤、烘干得到产品。检验Ni(OH)2 是否洗涤干净的实验操作是_。解析：(1)化合物中各元素正负化合价的代数和等于0，Li为1价，O为2价，所以LiNiO

21、2 中Ni的化合价为3价；在工业上用Ni(OH)2 与LiOH的混合物在空气流中加热到700800 制得 LiNiO2，该反应的化学方程式为4Ni(OH)24LiOHO24LiNiO26H2O；加热温度不宜过高，是因为温度高于850 时LiNiO2 会发生分解反应；工业上也可用LiNO3 代替题述工艺中的LiOH，但也存在一定缺点，原因是LiNO3 受热分解会产生氮氧化物，污染环境。(2)根据流程图可知，滤渣中含有的成分是Al(OH)3、Fe(OH)3；“氧化除锰”是将锰元素最终转化为MnO2 而除去，反应历程如下：第一步反应是5S2O2Mn28H2O=2MnO10SO16H；反应产生的MnO

22、再将溶液中的Mn2氧化，最终都变为MnO2，所以第二步反应的离子方程式为2MnO3Mn22H2O=5MnO24H；Ni(OH)2 沉淀是从含Na、SO等的溶液中过滤出来的，因此检验Ni(OH)2 是否洗涤干净可通过检验洗涤液中是否含有SO，实验操作是取最后一次洗涤液，先加稀盐酸酸化，再滴加BaCl2 溶液，若无白色沉淀产生，则洗涤干净，否则没有洗涤干净。答案：(1)34Ni(OH)24LiOHO24LiNiO26H2O防止温度高于850 时LiNiO2 分解产生氮氧化物，污染环境(2)Al(OH)3、Fe(OH)32MnO3Mn22H2O=5MnO24H取最后一次洗涤液，先加稀盐酸酸化，再滴加BaCl2 溶液，若无白色沉淀产生，则洗涤干净，否则没有洗涤干净