專題講座二【2016化學(xué)大一輪步步高答案】

收集：櫻滿唯專題講座二無機化工流程題解題方法指導(dǎo)收集：櫻滿唯一、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：eq\x(原料處理)→eq\x(分離提純)→eq\x(獲得產(chǎn)品)(1)原料處理階段的常見考點與常見名詞①加快反應(yīng)速率②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(yīng)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(zhuǎn)化)酸浸：在酸溶液中反應(yīng)使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過過濾除去的溶解過程③灼燒、焙燒、煅燒：改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)高溫下氧化、分解④控制反應(yīng)條件的方法(2)分離提純階段的常見考點①調(diào)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(zhì)開始沉淀和沉淀完全時的pH如下表所示物質(zhì)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(yīng)該怎樣做？提示：先用氧化劑把Fe2＋氧化為Fe3＋，再調(diào)溶液的pH到3.7。b．調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點：能與H＋反應(yīng)，使溶液pH值增大；不引入新雜質(zhì)。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(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH值。②試劑除雜③加熱：加快反應(yīng)速率或促進(jìn)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(zhì)或產(chǎn)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(zhì)。④降溫：防止某物質(zhì)在高溫時會溶解(或分解)、為使化學(xué)平衡向著題目要求的方向移動⑤萃取(3)獲得產(chǎn)品階段的常見考點①洗滌(冰水、熱水)：洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。②蒸發(fā)、反應(yīng)時的氣體氛圍抑制水解：如從溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶質(zhì)時，應(yīng)在HCl的氣流中加熱，以防其水解。③蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶：如除去KNO3中的少量NaCl。④蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾：如除去NaCl中的少量KNO3。⑤重結(jié)晶(4)其他常見考點①化學(xué)方程式②實驗儀器③計算④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(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)屬于“呆礦”，在水中存在如下平衡：K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca2＋＋2K＋＋Mg2＋＋4SOeq\o\al(2－,4)＋2H2O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(xué)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(jīng)攪拌等操作后，過濾，再加入__________溶液調(diào)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(guān)系見下圖。由圖可得，隨著溫度升高，①________________________________________________________________________，②__________________。(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)＋COeq\o\al(2－,3)CaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)已知298K時，Ksp(CaCO3)＝2.80×10－9，Ksp(CaSO4)＝4.90×10－5，求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K(計算結(jié)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(jié)合物質(zhì)的分離與提純的原則進(jìn)行分析。(1)雜鹵石中加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋與OH－結(jié)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(jié)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(SOeq\o\al(2－,4))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(diào)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)＋COeq\o\al(2－,3)CaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)的平衡常數(shù)K＝eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))。CaCO3(s)、CaSO4(s)分別存在沉淀溶解平衡：CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)，CaSO4(s)Ca2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)，則有Ksp(CaCO3)＝c(Ca2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))＝2.80×10－9，Ksp(CaSO4)＝c(Ca2＋)·c(SOeq\o\al(2－,4))＝4.90×10－5，那么K＝eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(\f(KspCaSO4,cCa2＋),\f(KspCaCO3,cCa2＋))＝eq\f(KspCaSO4,KspCaCO3)＝eq\f(4.90×10－5,2.80×10－9)＝1.75×104。答案(1)Mg(OH)2CaSO4(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋與OH－結(jié)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)①溶浸平衡向右移動②K＋的溶浸速率增大(5)CaSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)CaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)的平衡常數(shù)K＝eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))，據(jù)Ksp(CaSO4)、Ksp(CaCO3)可知，c(SOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(KspCaSO4,cCa2＋)，c(COeq\o\al(2－,3))＝eq\f(KspCaCO3,cCa2＋)，則有K＝eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(KspCaSO4,KspCaCO3)＝eq\f(4.90×10－5,2.80×10－9)＝1.75×104。要求用理論回答的試題，應(yīng)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(jié)論。[精練1]KNO3是重要的化工產(chǎn)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(yīng)Ⅰ中，CaSO4與NH4HCO3的物質(zhì)的量之比為1∶2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。(2)反應(yīng)Ⅱ需在干態(tài)、加熱的條件下進(jìn)行，加熱的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；從反應(yīng)Ⅳ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(yīng)Ⅱ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(zhì)除(NH4)2SO4外，還有________(填化學(xué)式)。答案(1)CaSO4＋2NH4HCO3=CaCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑(2)加快化學(xué)反應(yīng)速率，分離NH4Cl與K2SO4防止KNO3結(jié)晶，提高KNO3的產(chǎn)率(3)加入Ba(NO3)2溶液至不再產(chǎn)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2][2013·江蘇，16(1)(2)(3)]氧化鎂在醫(yī)藥、建筑等行業(yè)應(yīng)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(yīng)的離子方程式為________________________。(2)加入H2O2氧化時，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。(3)濾渣2的成分是________________(填化學(xué)式)。解析明晰流程中物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程：答案(1)MgCO3＋2H＋=Mg2＋＋CO2↑＋H2O(2)2FeSO4＋H2O2＋H2SO4=Fe2(SO4)3＋2H2O(3)Fe(OH)3首尾分析法：對一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條龍生產(chǎn)工序)試題，首先對比分析生產(chǎn)流程示意圖中的第一種物質(zhì)(原材料)與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品)，從對比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，弄清生產(chǎn)流程過程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜、分離提純產(chǎn)品的化工工藝，然后再結(jié)合題設(shè)的問題，逐一推敲解答。關(guān)鍵在于認(rèn)真對比分析原料與產(chǎn)品的組成，從中找出將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和除去原材料中所包含的雜質(zhì)的基本原理和所采用的工藝生產(chǎn)措施。當(dāng)把生產(chǎn)的主線弄清楚了，圍繞生產(chǎn)主線所設(shè)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(xué)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(chǎn)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①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?jǐn)嚢韬蠼?jīng)__________、______(填操作方法)可得純凈的Mg(OH)2。(3)下圖是該興趣小組設(shè)計進(jìn)行過程③的實驗裝置圖：其中裝置A的作用是________________________________________________________________________。(4)寫出過程④中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)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)eq\o(=,\s\up7(電解))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Ⅰ是在反射爐中進(jìn)行的。把黃銅礦和石英砂混合加熱到1000℃左右，黃銅礦與空氣反應(yīng)生成Cu和Fe的低價硫化物，且部分Fe的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛢r氧化物。該過程中兩個主要反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是________________、________________。(2)步驟Ⅱ是在轉(zhuǎn)爐中發(fā)生的。冰銅含Cu量為20%～50%。轉(zhuǎn)爐中，將冰銅加熔劑(石英砂)，在1200℃左右吹入空氣進(jìn)行吹煉。冰銅中的Cu2S被氧化為Cu2O。生成的Cu2O與Cu2S反應(yīng)，生成含Cu量約為98.5%的泡銅，該過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)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c．NaOH溶液d．氨水(3)步驟Ⅲ是由泡銅冶煉粗銅的反應(yīng)，反應(yīng)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(yīng)物和生成物以及氧化還原反應(yīng)的規(guī)律可寫出兩個化學(xué)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(yīng)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的配平方法進(jìn)行配平可得化學(xué)反應(yīng)方程式為3Cu2O＋2Al高溫,Al2O3＋6Cu。(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)2CuFeS2＋O2eq\o(=,\s\up7(高溫))Cu2S＋2FeS＋SO22FeS＋3O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2FeO＋2SO2(2)2Cu2S＋3O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2Cu2O＋2SO22Cu2O＋Cu2Seq\o(=,\s\up7(高溫))6Cu＋SO2↑cd(3)3Cu2O＋2Aleq\o(=,\s\up7(高溫))Al2O3＋6Cu(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(guān)注題目的每一個關(guān)鍵字，盡量弄懂流程圖，但不必將每一種物質(zhì)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．?dāng)y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(shè)置問題。讀主干抓住關(guān)鍵字、詞；讀流程圖，重點抓住物質(zhì)流向(“進(jìn)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(yīng)注意前后問題往往沒有“相關(guān)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(FeSO4·7H2O)，主要工藝流程如下。(1)將過程②產(chǎn)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①中，F(xiàn)eS、O2和H2SO4反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)過程③中需加入的物質(zhì)是________________。(4)過程④中，蒸發(fā)結(jié)晶時需使用的儀器除酒精燈、三腳架外，還需要________________。(5)過程⑤調(diào)節(jié)pH可選用下列試劑中的________(填字母)。A．稀硫酸B．CaCO3C．NaOH溶液答案(1)ACD(2)4FeS＋3O2＋6H2SO4=2Fe2(SO4)3＋6H2O＋4S(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(zhì)離子，故需加入鐵粉。(5)過程⑤中需將酸消耗而調(diào)高pH，而CaCO3跟硫酸反應(yīng)會生成微溶于水的CaSO4，阻止反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。熱點4其他金屬及化合物的制取[例4]硫酸鉛(PbSO4)廣泛應(yīng)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：(ⅰ)PbCl2(s)＋2Cl－(aq)PbCleq\o\al(－,4)(aq)ΔH＞0(ⅱ)Ksp(PbSO4)＝1.08×10－8，Ksp(PbCl2)＝1.6×10－5(ⅲ)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Ⅰ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0.5～1.0，原因是________________________________________________________________________。(2)用化學(xué)平衡移動的原理解釋步驟Ⅱ中使用冰水浴的原因____________________________。(3)寫出PbCl2晶體轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為PbO2和Pb，充電時陰極的電極反應(yīng)式為__________________________。答案(1)PbS＋2Fe3＋＋2Cl－=PbCl2＋2Fe2＋＋S抑制Fe3＋、Pb2＋的水解(2)PbCl2(s)＋2Cl－(aq)PbCleq\o\al(－,4)(aq)為吸熱反應(yīng)，冰水浴降低溫度，平衡逆向移動，使PbCleq\o\al(－,4)不斷轉(zhuǎn)化為PbCl2晶體而析出(3)PbCl2(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)PbSO4(s)＋2Cl－(aq)(4)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O鹽酸(5)PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)解題指導(dǎo)該題是以考查物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系為目的的化工流程題。解答這類試題關(guān)鍵是能整合題干、流程和問題中的信息，確定每一步的反應(yīng)物和生成物，最后再依據(jù)化學(xué)反應(yīng)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