2020年高中化學(xué)新教材同步必修第二冊 第8章 第一節(jié) 微專題十

1．工藝流程題的結(jié)構(gòu)規(guī)律：“主線主產(chǎn)品，分支副產(chǎn)品，回頭為循環(huán)”。2．對原料預(yù)處理的常用方法(1)研磨——減小固體顆粒的體積，增大固體與液體或氣體間的接觸面積，加快反應(yīng)速率。(2)水浸——與水接觸反應(yīng)或溶解。(3)酸浸——與酸接觸反應(yīng)或溶解，使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過過濾除去。(4)灼燒——除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化，如從海帶中提取碘時(shí)灼燒就是為了除去可燃性雜質(zhì)。(5)煅燒——改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)在高溫下氧化、分解，如煅燒高嶺土。3．解答化工流程題的方法——目標(biāo)分析法制備類工藝流程題一般由多步連續(xù)的操作組成，每一步操作都有其具體的目標(biāo)、任務(wù)。要求用理論回答的試題應(yīng)采用“四段論法”：1．(2018·河北衡水中學(xué)期中)已知海水中的溴含量約為65mg·L－1，從海水中提取溴的工業(yè)流程如下：(1)上述步驟Ⅰ中已獲得游離態(tài)的溴，步驟Ⅱ又將其轉(zhuǎn)化成化合態(tài)的溴，目的是__________________。(2)步驟Ⅱ通入熱空氣吹出Br2，利用了溴的________(填字母)。A．氧化性 B．還原性C．揮發(fā)性 D．腐蝕性(3)步驟Ⅱ中涉及的離子反應(yīng)如下，請?jiān)诜娇騼?nèi)填入正確的化學(xué)計(jì)量數(shù)：(4)上述流程中吹出的溴蒸氣也可以先用二氧化硫的水溶液吸收，再用氯氣氧化，然后進(jìn)行蒸餾，則溴與二氧化硫的水溶液反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________。(5)實(shí)驗(yàn)室分離溴還可以用萃取法，下列可以用作溴的萃取劑的有________(填字母)。A．乙醇 B．四氯化碳C．裂化汽油 D．苯答案(1)富集溴元素(2)C(3)33153(4)SO2＋Br2＋2H2O=4H＋＋2Br－＋SOeq\o\al(2－,4)(5)BD解析(1)由于海水中Br－的濃度低，故步驟Ⅱ的目的是富集溴元素。(2)溴單質(zhì)易揮發(fā)。(5)乙醇與水互溶，不能作為溴的萃取劑；裂化汽油中含有不飽和烴，能與溴單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，不能作為溴的萃取劑。2．我國擁有很長的海岸線，具有豐富的海洋資源，以海水為原料的鹽化工是我國的重要產(chǎn)業(yè)。鹽鹵是海水曬鹽后的富含鎂鹽的溶液，其中除含鎂鹽外，還含有其他鹽類(如圖甲所示)。鹽鹵在食品、化工等方面具有廣泛的用途。請解答下列與鹽鹵有關(guān)的題目：(1)根據(jù)圖甲所示，寫出鹽鹵中含量最多的兩種鹽的化學(xué)式：________________、________________。(2)圖乙是鹽鹵中某些物質(zhì)的溶解度曲線，已知t1℃時(shí)，MgSO4和KCl的溶解度分別為M、N，則它們?nèi)芙舛却笮〉年P(guān)系為________；將鹽鹵加熱到t2℃以上，根據(jù)溶解度曲線，首先析出的晶體應(yīng)是________。(3)化工廠利用鹵水生產(chǎn)金屬鎂的工藝流程如圖所示：“操作①”的目的是將氫氧化鎂沉淀分離出來，操作①的名稱是________。氫氧化鎂與試劑B反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________。操作②的名稱是________。該方法的優(yōu)點(diǎn)為_______________________________________________________________________________________________________________。(4)用電解法制備金屬鎂，兩位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了下面的兩種方法。甲：電解熔融的氧化鎂乙：電解熔融的氯化鎂其中同學(xué)________(填“甲”或“乙”)制備金屬鎂的方案更合理，假設(shè)生產(chǎn)過程中鎂元素沒有損失，則100g鹵水可制備鎂________g。答案(1)NaClMgCl2(2)M＝NMgSO4(3)過濾Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O蒸發(fā)、結(jié)晶就地取材，節(jié)約資源，降低成本(4)乙4.8解析(1)從甲圖中可以看出1000g鹽鹵中含有的NaCl、MgCl2、MgSO4、KCl分別為163.0g、142.5g、60.0g、22.0g。由此可見，含量最多的是NaCl、MgCl2。(2)在t1℃時(shí)，KCl和MgSO4的溶解度曲線相交；t2℃以后，MgSO4的溶解度隨著溫度的升高而降低，故將鹽鹵加熱到t2℃以上首先析出的是MgSO4。(3)分離固體與液體混合物應(yīng)用過濾方法，而使溶液中的溶質(zhì)以晶體的形式析出則需要蒸發(fā)、結(jié)晶。由于就地選用了海邊的貝殼為原料來生產(chǎn)CaO，所以節(jié)約了資源，降低了生產(chǎn)成本。(4)制備金屬鎂應(yīng)該電解熔融的MgCl2，如果電解氧化鎂則耗能大；根據(jù)鹵水中鎂元素守恒，可以得出電解所得到的鎂的質(zhì)量為100g×eq\f(142.5,1000)×eq\f(24,95)＋100g×eq\f(60.0,1000)×eq\f(24,120)＝3.6g＋1.2g＝4.8g。3．以已經(jīng)提取出氯化鈉、單質(zhì)溴、鎂等化學(xué)物質(zhì)的富碘鹵水為主要原料，采用如圖所示的工藝流程生產(chǎn)單質(zhì)碘。(1)寫出乙、丁溶液中溶質(zhì)的化學(xué)式：乙________________，丁________________。(2)第④步操作中用稀硫酸浸洗的目的是________(填字母)。A．除去NO B．除去未反應(yīng)的I－C．除去未反應(yīng)的Fe D．除去堿性物質(zhì)(3)第⑦步操作中提純I2的步驟是________、________、________。(4)實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)I2的方法是_______________________________________________________。(5)甲物質(zhì)見光易變黑，其原因是___________________________(用化學(xué)方程式表示)。答案(1)FeI2FeCl3(2)C(3)萃取分液蒸餾(4)將其加入淀粉溶液中，溶液顯藍(lán)色(5)2AgIeq\o(=,\s\up7(光照))2Ag＋I(xiàn)2解析題述流程中的反應(yīng)過程如下所示：4．(2019·天津一中月考)鈦(Ti)被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，鈦白(TiO2)是目前最好的白色顏料。制備TiO2和Ti的原料是鈦鐵礦，我國的鈦鐵礦儲量居世界首位。用含F(xiàn)e2O3的鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3)制備TiO2流程如下：(1)步驟①加Fe的目的是________________________________________________________；步驟②冷卻的目的是_________________________________________________________。(2)上述制備TiO2的過程中，可以利用的副產(chǎn)物是__________________；考慮成本和廢物綜合利用因素，水浸后廢液中應(yīng)加入____________處理。(3)由金紅石(TiO2)制取單質(zhì)鈦(Ti)，涉及到的步驟為eq\x(TiO2)→eq\x(TiCl4)eq\o(→,\s\up7(Mg),\s\do5(800℃，Ar))eq\x(Ti)反應(yīng)TiCl4＋2Mg=2MgCl2＋Ti在Ar氣氛中進(jìn)行的理由是_______________________________________________________________________________________________。答案(1)將Fe3＋還原為Fe2＋析出綠礬(FeSO4·7H2O)(2)綠礬(FeSO4·7H2O)生石灰(或碳酸鈣、廢堿)(3)防止高溫下鎂或鈦與O2、N2等反應(yīng)解析(1)分析框圖知，鐵最終轉(zhuǎn)化成副產(chǎn)品綠礬，所以要將＋3價(jià)Fe轉(zhuǎn)化為＋2價(jià)Fe，降溫減小FeSO4·7H2O的溶解度，有利于綠礬結(jié)晶。(2)水浸后發(fā)生的離子反應(yīng)為TiO2＋＋2H2O=H2TiO3↓＋2H＋，廢液主要呈酸性，所以應(yīng)加入CaO、CaCO3或堿。(3)反應(yīng)后Ti和Mg易與空氣中O2、N2等反應(yīng)，故應(yīng)在Ar氣氛中進(jìn)行。5．(2019·南京高一下學(xué)期月考)工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3，還含有雜質(zhì)SiO2和Fe2O3)提取氧化鋁并冶煉Al的操作過程如下：(1)濾渣A是____________，濾渣B是____________。(2)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名稱是___________________________________________________。(3)操作Ⅳ中，灼燒時(shí)盛放藥品的儀器是____________，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)生成濾渣C的離子方程式為_______________________________________________________________________________________________________________________。(5)取濾液B100mL，加入1mol·L－1200mL鹽酸時(shí)，沉淀量達(dá)到最大且質(zhì)量為11.7g。則濾液B中c(AlOeq\o\al(－,2))＝________，c(Na＋)＞________mol·L－1。答案(1)SiO2(或二氧化硅)Fe(OH)3(或氫氧化鐵)(2)過濾(3)坩堝2Al(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O(4)AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)(5)1.5mol·L－16.0解析(1)鋁土礦中的二氧化硅與稀硫酸不反應(yīng)，則濾渣A是SiO2(或二氧化硅)；濾液A中含有鋁離子、鐵離子，加入過量的氫氧化鈉溶液生成氫氧化鐵沉淀和偏鋁酸鈉，則濾渣B是Fe(OH)3(或氫氧化鐵)。(2)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名稱均是過濾。(3)操作Ⅳ中，灼燒固體時(shí)盛放藥品的儀器是坩堝。濾液B中含有偏鋁酸鈉，通入過量的二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀，濾渣C是Al(OH)3，則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O。(4)由于二氧化碳是過量的，則生成濾渣C的離子方程式為AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)。(5)取濾液B100mL，加入1mol·L－1200mL鹽酸時(shí)，沉淀量達(dá)到最大且質(zhì)量為11.7g，即氫氧化鋁是11.7g，其物質(zhì)的量是eq\f(11.7g,78g·mol－1)＝0.15mol，根據(jù)鋁原子守恒可知，溶液B中c(AlOeq\o\al(－,2))＝0.15mol÷0.1L＝1.5mol·L－1。根據(jù)化學(xué)方程式Al2(SO4)3＋8NaOH=3Na2SO4＋2NaAlO2＋4H2O可知，Al2(SO4)3消耗氫氧化鈉0.6mol，又因?yàn)闅溲趸c還會與硫酸等反應(yīng)，因此最終濾液B中Na＋的濃度大于6.0mol·L－1?；どa(chǎn)工藝流程類試題解答方法(1)抓首尾，看中間：從原料到產(chǎn)品為一條龍的生產(chǎn)工序試題，其關(guān)鍵點(diǎn)是認(rèn)真分析對比原材料與產(chǎn)品的組成，從中得出將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和除去原材料中所含雜質(zhì)的基本原理和所用工藝。(2)用交叉，看分流：有些化工生產(chǎn)選用多組原料，解題關(guān)鍵在于找準(zhǔn)中間產(chǎn)品和相互交叉的流水生產(chǎn)線，在分析過程中，抓住中間產(chǎn)品的關(guān)聯(lián)作用，逐一破解。(3)明目的，讀流程：化工