化学第八章 水溶液中的离子平衡 讲座五 化工流程题的解题指导.ppt

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1、专题讲座五化工流程题的解题指导第八章水溶液中的离子平衡考纲研读1.从试题提供的新信息中，准确地提取实质性内容，并经与已有知识块整合，重组为新知识块的能力。2.将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题的能力。3.将分析和解决问题的过程及成果，用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达，并做出解释的能力。解题策略一、工业流程题的结构一、工业流程题的结构二、工业流程题分类突破二、工业流程题分类突破题型一物质制备类化工流程题题型一物质制备类化工流程题1.核心反应核心反应陌生方程式的书写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

2、：熟练应用氧化还原规律，判断产物，配平。(2)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。2.原料的预处理原料的预处理(1)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浸出率固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(更多转化)(2)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。3.常用的控制反应条件的方法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两点：能与H反应，使溶液p

3、H增大；不引入新杂质。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。防止某物质降温时会析出。(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。例例1(2016全国卷，28)NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：回答下列问题：(1)NaClO2中Cl的化合价为_。(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式_。32NaClO3H2SO4

4、SO2=2NaHSO42ClO2答案(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2和Ca2，要加入的试剂分别为_、_。“电解”中阴极反应的主要产物是_。(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为_，该反应中氧化产物是_。(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为_。(计算结果保留两位小数)NaOH溶液Na2CO3溶液21O21.57答案得分秘籍解题流程题型二提纯类化工流程题题型二提纯类化工流程题1.明确常用的提纯方法明确常

5、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)氧化剂或还原剂法：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)调节溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3等。2.明确常用的分离方法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者抽滤等方法。(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)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KN

6、O3、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，如分离乙醇或甘油。(6)冷却法：利用气体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气。例例2(2017合肥模拟)高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级氧化锌(含Fe2、Mn2、Cu2、Ni2、Cd2等)为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如下：答案已知KspFe(OH)34.01038。回答下列问题：(1)浸出时，为了提高浸出效率可采用的措施有(写两种)：_。化锌粉碎、搅拌，增大硫酸浓度(其他合理答案也可)将工业级氧解

7、析(2)氧化时，加入KMnO4溶液是为了除去浸出液中的Fe2和Mn2(溶液中Mn全部转化为MnO2)，请配平下列除去Fe2的离子方程式：答案解析3 51 3 7 H2O1解解析析锰元素由7价降低到4价，而铁元素由2价升高到3价，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒配平方程式。(3)加入锌粉的目的是_。解解析析加入锌粉的目的是消耗溶液中的H，调节溶液pH，促进溶液中的Cu2、Ni2、Cd2等形成沉淀而除去。调节溶液pH，除去溶液中的Cu2、Ni2、Cd2等(4)已知H2SO4浸出液中，c(Fe2)5.04 mgL1、c(Mn2)1.65 mgL1。加入KMnO4溶液反应一段时间后，溶液中c(Fe

8、3)0.56 mgL1，若溶液pH3，则此时Fe3_(填“能”或“不能”)生成沉淀。不能答案解析若要除尽1 m3上述浸出液中的Fe2和Mn2，需加入_ g KMnO4。7.9答案解析专题集训1.(2015全国卷，27)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：123回答下列问题：(1)写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式_。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有_(写出两条)。答案解析Mg2B2O5H2O2H2SO4提

9、高反应温度、减小铁硼矿粉粒径123(2)利用_的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是_(写化学式)。答案解析Fe3O4SiO2和CaSO4解解析析Fe3O4具有磁性，可以利用铁块将其从“浸渣”中吸出。SiO2不溶于H2SO4，CaO与H2SO4生成CaSO4微溶于水，所以“浸渣”中还有SiO2和 CaSO4。此 时 溶 液 中 除 H3BO3外 还 有 MgSO4由(1)中 反 应 生 成、Fe2(SO4)3、FeSO4、Al2(SO4)3。123(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是_。然后再调节溶液的pH约为5，目的是_。答案解析将Fe2氧化为Fe3使Al3和Fe3

10、形成氢氧化物沉淀而除去解解析析“净化除杂”先加H2O2的目的是将Fe2氧化为Fe3，然后再通过调节pH促进Fe3、Al3水解生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而除去。123(4)“粗硼酸”中的主要杂质是_(填名称)。答案解析(七水)硫酸镁解析解析“粗硼酸”中的主要杂质是没有除去的MgSO4。123(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为_。答案解析解解析析NaBH4由Na和 组成。其中的氢显1价，1价的H具有较强的还原性。123(6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程：_。答案解

11、析解解析析以硼酸和金属镁为原料制备单质硼的过程：H3BO3分解生成B2O3，B2O3与金属镁发生置换反应生成单质B。1232.软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO4H2O的流程如下：已知：部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表金属阳离子Fe3Al3Mn2Mg2完全沉淀时的pH3.25.210.412.4温度高于27 时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。123(1)“浸出”过程中MnO2转化为Mn2的离子方程式为_。答案解析MnO2SO2=123(2)第1步除杂中加入H2O2的目的是_。答案解析将Fe2氧

12、化为Fe3解解析析第1步除杂中加入H2O2的目的是将溶液中的Fe2氧化为Fe3，以便于形成Fe(OH)3沉淀，过滤将沉淀除去。123(3)第1步除杂中形成滤渣1的主要成分为_(填化学式)，调pH至56所加的试剂，可选择_(填以下试剂的序号字母)。a.CaO b.MgOc.Al2O3 d.氨水答案解析Al(OH)3、Fe(OH)3ab123(4)第2步除杂，主要是将Ca2、Mg2转化为相应氟化物沉淀除去，写出MnF2除去Mg2的离子反应方程式：_，该反应的平衡常数数值为_。(已知：MnF2的Ksp5.3103；CaF2的Ksp1.51010；MgF2的Ksp7.41011)答案解析7.21071

13、23(5)采用“趁热过滤”操作的原因是_。答案解析减少MnSO4H2O在水中的溶解，得到更多产品解解析析由已知温度高于27 时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低，故采用“趁热过滤”操作可以减少MnSO4H2O在水中的溶解，得到更多产品。123(6)取少量MnSO4H2O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性，原因是_(用离子方程式表示)。答案解析解析解析MnSO4是强酸弱碱盐，Mn2发生水解反应。1233.(2016全国卷，28)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。从废矾催化剂中回收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

14、质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质量分数/%2.22.92.83.122286065121以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：123回答下列问题：(1)“酸浸”时V2O5转化为 反应的离子方程式为_，同时V2O4转化成VO2。“废渣1”的主要成分是_。答案解析V2O52H=SiO2123答案解析0.5123答案解析Fe(OH)3、Al(OH)3解解析析酸浸并用KClO3氧化后的溶液中含有的Fe3、Al3，在“中和”时生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，所以“废渣2”中含有Fe(OH)3、Al(OH)3。123解解析析由题意知逆反应是“洗脱”，在碱性环境中有利于向“洗脱”方向进行，故淋洗液应呈碱性。答案解析碱123解解析析由于前面加入了KClO3、KOH，所以“流出液”中阳离子最多的是K。答案解析K(5)“流出液”中阳离子最多的是_。123(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式_。答案解析123