【推荐】高三高考化学复习无机化工流程题复习策略与解题方法指导.pdf
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1、小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学无机化工流程题复习策略与解题方法指导一、解题策略化工流程中常见的操作与名词化工流程题目在流程上一般分为3 个过程:原料处理 分离提纯 获得产品(1)原料处理阶段的常见考点与常见名词加快反应速率溶解:通常用酸溶,如用硫酸、盐酸、浓硫酸等水浸:与水接触反应或溶解浸出:固体加水(酸)溶解得到离子浸出率:固体溶解后,离子在溶液中含量的多少(更多转化)酸浸:在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的溶解过程灼烧、焙烧、煅烧:改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质高温下氧化、分解控制反应条件的方法(2)分离提纯阶段的常见考点调 p
2、H值除杂a控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀例如:已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.7 3.7 Fe(OH)27.6 9.6 Mn(OH)28.3 9.8 若要除去 Mn2溶液中含有的Fe2,应该怎样做?提示:先用氧化剂把Fe2氧化为 Fe3,再调溶液的pH到 3.7。b调节 pH所需的物质一般应满足两点:能与 H反应,使溶液pH值增大;不引入新杂质。例如:若要除去Cu2溶液中混有的Fe3,可加入 CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的 pH值。试剂除杂小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努
3、力=大学加热:加快反应速率或促进平衡向某个方向移动如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物,则要注意对温度的控制。如:侯氏制碱中的NaHCO3;还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。降温:防止某物质在高温时会溶解(或分解)、为使化学平衡向着题目要求的方向移动萃取(3)获得产品阶段的常见考点洗涤(冰水、热水):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。蒸发、反应时的气体氛围抑制水解:如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时,应在 HCl 的气流中加热,以防其水解。蒸发浓缩、冷却结晶:如除去KNO3中的少量NaCl。
4、蒸发结晶、趁热过滤:如除去NaCl 中的少量 KNO3。重结晶(4)其他常见考点化学方程式实验仪器计算信息二、热点题型探究热点 1 碱金属及其矿物的开发利用例 1(2012广东理综,32)难溶性杂卤石(K2SO4MgSO42CaSO42H2O)属于“呆矿”,在水中存在如下平衡:K2SO4MgSO42CaSO42H2O(s)2Ca22KMg24SO242H2O 为能充分利用钾资源,用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾,工艺流程如下:(1)滤渣主要成分有_和_以及未溶杂卤石。(2)用 化 学 平 衡 移 动 原 理 解 释Ca(OH)2溶 液 能 溶 解 杂 卤 石 浸 出K的 原 因:_
5、。(3)“除杂”环节中,先加入 _溶液,经搅拌等操作后,过滤,再加入 _溶液调滤液pH至中性。(4)不同温度下,K的浸出浓度与溶浸时间的关系见下图。由图可得,随着温度升高,_,_。(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂,则溶浸过程中会发生:CaSO4(s)CO23CaCO3(s)SO24小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学已知 298 K 时,Ksp(CaCO3)2.80109,Ksp(CaSO4)4.90105,求此温度下该反应的平衡常数K(计算结果保留三位有效数字)。解析思路:解题时,要依据制备K2SO4的工艺流程,结合物质的分离与提纯的原则进行分析。答案(1)Mg(OH)2
6、CaSO4(2)加入 Ca(OH)2溶液,Mg2与 OH结合生成Mg(OH)2沉淀,Mg2浓度减小,平衡正向移动,K增多(3)K2CO3H2SO4(4)溶浸平衡向右移动K的溶浸速率增大(5)CaSO4(s)CO233(s)SO24的平衡常数Kc24c23,据Ksp(CaSO4)、Ksp(CaCO3)可知,c(SO24)Ksp4c2,c(CO23)Ksp3c2,则有Kc24c23Ksp4Ksp34.9010 52.8010 91.75104。方法技巧要求用理论回答的试题,应采用“四段论法”:改变了什么条件(或是什么条件)根据什么理论有什么变化得出什么结论。迁移应用 1KNO3是重要的化工产品,下
7、面是一种已获得专利的KNO3制备方法的主要步骤:(1)反应中,CaSO4与 NH4HCO3的物质的量之比为12,该反应的化学方程式为_。(2)反应需在干态、加热的条件下进行,加热的目的是_;从 反 应 所 得 混 合 物 中 分 离 出CaSO4的 方 法 是 趁 热 过 滤,趁 热 过 滤 的 目 的 是_。(3)检验反应所得K2SO4中是否混有KCl 的方法是:取少量K2SO4样品溶解于水,_。(4)整个流程中,可循环利用的物质除(NH4)2SO4外,还有 _(填化学式)。小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学答案(1)CaSO42NH4HCO3=CaCO3(NH4)2S
8、O4H2OCO2(2)加快化学反应速率,分离NH4Cl 与 K2SO4防止 KNO3结晶,提高KNO3的产率(3)加入 Ba(NO3)2溶液至不再产生沉淀,静置,向上层清液中滴加AgNO3溶液,若有沉淀生成,说明K2SO4中混有 KCl (4)CaSO4、KNO3热点 2 镁、铝及其矿物的开发利用例 2铝是重要的金属材料,铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al2(SO4)3和铵明矾晶体NH4Al(SO4)212H2O的工艺流程如图所示:请回答下列问题:(1)固体a 的化学式为_,中通入足量CO2气体发生反应的离
9、子方程式为_。(2)由制取铵明矾溶液的化学方程式为_,从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为(填操作名称)_、冷却结晶、过滤洗涤。(3)以 1 000 kg含氧化铝 36%的铝土矿为原料制取Al2(SO4)3,需消耗质量分数为98%的硫酸(密度 1.84 g cm3)_ L(保留一位小数)。(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝,通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为11,则投料时铝土矿中的Al2O3和 H2SO4的物质的量之比为_。答案(1)SiO2AlO2CO22H2O=HCO3Al(OH)3(2)Al2O34H2SO42NH3=2NH4Al(SO4
10、)2 3H2O 蒸发浓缩(3)575.4(4)3 10方法技巧首尾分析法:对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙生产工序)试题,首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品),从对比分析中找出原料与产品之间的关系,弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离提纯产品的化工工艺,然后再结合题设的问题,逐一推敲解答。关键在于认真对比分析原料与产品的组成,从中找出将原料转化为产品和除去原材料中所包含的杂质的基本原理和所采用的工艺生产措施。当把生产的主线弄清楚了,围绕生产主线所设计的系列问题也就可以解答了。小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学迁
11、移应用 2镁及其合金是一种用途很广的金属材料,目前世界上60%的镁是从海水中提取的。某学校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤(主要含 Na、Mg2、Cl、Br等)中模拟工业生产来提取镁,主要过程如下:回答下列问题:(1)工业上从盐卤中获取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是 _。(2)从过程得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2,除去少量Ca(OH)2的方法是先将沉淀加入到盛有_溶液的烧杯中,充分搅拌后经_、_(填操作方法)可得纯净的Mg(OH)2。(3)下图是该兴趣小组设计进行过程的实验装置图:其中装置 A的作用是 _。(4)写出过程中发生反应的化学方程式_。答案(1)石
12、灰乳原料丰富,成本低(2)MgCl2过滤洗涤(3)制备干燥的HCl 气体(4)MgCl2(熔融)=电解Mg Cl2热点 3 铁、铜及其矿物的开发利用例 3(2012高考题组合改编)工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下:(1)步骤是在反射炉中进行的。把黄铜矿和石英砂混合加热到1 000 左右,黄铜矿与空气反应生成Cu和 Fe 的低价硫化物,且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是_、_。(2)步骤是在转炉中发生的。冰铜含Cu量为 20%50%。转炉中,将冰铜加熔剂(石英小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学砂),在 1
13、200 左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S 被氧化为Cu2O。生成的Cu2O与 Cu2S 反应,生成含Cu 量约为98.5%的泡铜,该过程发生反应的化学方程式分别是_、_。气体 A中的大气污染物可选用下列试剂中的_吸收(填字母)。a浓硫酸b稀硝酸cNaOH 溶液d氨水(3)步骤是由泡铜冶炼粗铜的反应,反应方程式为_ _。(4)用稀硝酸浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN 溶液后呈血红色,说明溶液中存在_(填离子符号),检验溶液中还存在Fe2的方法是 _(注明试剂、现象)。答案(1)2CuFeS2 O2高温,Cu2S2FeSSO22FeS3O2高温,2FeO2SO2(2)2Cu2S3O2
14、高温,2Cu2O 2SO22Cu2O Cu2S高温,6CuSO2cd(3)3Cu2O 2Al 高温,Al2O36Cu(4)Fe3可取适量酸性KMnO4溶液置于试管中,滴入几滴该溶液,若酸性KMnO4溶液褪色或颜色变浅,说明该溶液中含有Fe2解答无机化工流程图题的策略(1)粗读题干,挖掘图示。图示中一般会呈现超出教材范围的知识,但题目中往往会有提示或者问题中不涉及,所以一定要关注题目的每一个关键字,尽量弄懂流程图,但不必将每一种物质都推出,只需问什么推什么。如制备类无机化工题,可粗读试题,知道题目制取什么、大致流程和有什么提示等。(2)携带问题,精读信息。这里信息包括三个方面:一是主干,二是流程
15、图示,三是设置问题。读主干抓住关键字、词;读流程图,重点抓住物质流向(“进入”与“流出”)、实验操作方法等。(3)跳跃思维,规范答题。答题时应注意前后问题往往没有“相关性”,即前一问未答出,不会影响后面答题。小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学迁移应用 3实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO47H2O),主要工艺流程如下。(1)将过程产生的气体通入下列溶液中,溶液会褪色的是_(填字母序号)。A品红溶液B紫色石蕊试液C酸性 KMnO4溶液D溴水(2)过程中,FeS、O2和 H2SO4反应的化学方程式
16、为_。(3)过程中需加入的物质是_。(4)过程中,蒸发结晶时需使用的仪器除酒精灯、三脚架外,还需要 _。(5)过程调节pH可选用下列试剂中的_(填序号)。A稀硫酸 B CaCO3 C NaOH溶液答案(1)ACD(2)4FeS 3O26H2SO4=2Fe2(SO4)36H2O4S(3)铁粉(4)蒸发皿、玻璃棒(5)C 热点 4 锰、钼、钛等金属化合物的综合应用例 4钼是一种过渡金属元素,通常用作合金及不锈钢的添加剂,这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性,还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。如图是化工生产中制备金属钼的主要流程图。(1)写出反应的化学方程式:_。小学+初中+高中+努力=大学小学
17、+初中+高中+努力=大学(2)反应的尾气可以再利用,写出应用该尾气制得的两种重要化学试剂_。(3)如 果 在 实 验 室 模 拟 操 作1和 操 作2,则 需 要 使 用 的 主 要 玻 璃 仪 器 有_。(4)钼在空气中灼烧生成三氧化钼,三氧化钼溶于氢氧化钠溶液生成钼酸钠;三氧化钼不溶于盐酸或稀硫酸。钼酸钠的化学式为_。(5)工业上制备还原性气体CO和 H2的反应原理为CO2CH4=高温2CO 2H2,CH4H2O=高温CO 3H2。含甲烷体积分数为80%的aL(标准状况)天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应,甲烷转化率为90%,用产生的还原性气体(CO和 H2)还原 MoO3制
18、钼,理论上能生产钼的质量为_(铜的相对原子质量为96)。答案(1)2MoS27O2=高温2MoO34SO2(2)H2SO4、Na2SO3 或 Na2SO4、(NH4)2SO4等(3)烧杯、漏斗、玻璃棒(4)Na2MoO4(5)4.11a g 小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学1(2015 广州调研)软锰矿的主要成分为MnO2,还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO等杂质,工业上用软锰矿制取MnSO4H2O的流程如下:已知:Fe3+、Al3+、Mn2+和 Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为 3.2、5.2、10.4、12.4;温度高于27时,MnSO4
19、的溶解度随温度的升高而逐渐降低。(1)“浸出”过程中MnO2转化为 Mn2+的离子方程式为:_(2)“浸出”过程中Fe2O3转化为 Fe3+和 Fe2+,相关反应的离子方程式为:_(3)“滤渣 1”的主要成分是_,“调 pH至 56”所加的试剂是_(填“石灰水”或“稀硫酸”)。(4)根据下表数据,选择“第2 步除杂”所加的物质A(由一种阳离子和一种阴离子组成),物质 A的化学式为 _ 阴离子Ksp阳离子CO32FOHCa2+5.0 10 91.5 10104.7 10 6Mg2+3.8 10 67.4 10115.6 10 12Mn2+2.2 10115.3 1032.1 10 13Zn2+1
20、.2 10103.0 1026.9 10 17(5)采用“趁热过滤”操作的原因是_ 参考答案:(1)MnO2+SO2Mn2+SO42(3 分)(2)Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O(3 分)2Fe3+SO2+2H2O=2Fe2+4H+SO42(3分)软锰矿浸出H2SO4、SO2浸出渣第 1 步除杂先加 H2O2,再调 pH 至 56 第 2 步除杂滤渣 1 滤渣 2 物质 A 蒸发浓缩趁热过滤MnSO4 H2O H+小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学(3)Fe(OH)3、Al(OH)3(2 分)石灰水(1 分)(4)MnF2(2 分)(5)防止温度下降时MnSO4H
21、2O溶解,导致产率降低(2 分)2(2015 广州一模)废旧锂离子电池的回收利用意义重大,其正极废料的主要成分是LiCoO2、铝、炭黑及其他杂质,回收利用的流程如下:已知“溶液A”中主要金属离子是Co2+、Li+,还含有少量Fe3+、Al3+、Cu2+。(1)步骤中铝溶解的离子方程式为_,固体 X的成分是 _(2)步骤中LiCoO2固体溶解的化学方程式为:_,该反应的还原剂是_(3)实验表明溶液A中各种金属离子的沉淀率随 pH的变化如图,除杂时加入氨水调节溶液 pH,可除去的杂质离子是_(4)母液中含量最大的三种离子是_(5)从 1000 g 锂离子电池正极材料(Li 元素含量为 5)中可回收
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