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備戰(zhàn)2025年高考化學(xué)【一輪-考點(diǎn)精講精練】復(fù)習(xí)講義
考點(diǎn)21化學(xué)工藝流程
疆本講?講義概要
一、化學(xué)工藝流程圖的結(jié)構(gòu)
二、化工流程中條件的控制
知識(shí)精講三、工藝流程中的分離、提純、除雜及答題要領(lǐng)
四、工藝流程中的物質(zhì)確定及方程式書寫
五、化工流程中的有關(guān)計(jì)算
選擇題:15題建議時(shí)長(zhǎng):60分鐘
課后精練
實(shí)際時(shí)長(zhǎng):________分鐘
非選擇題:10題
%夯基?知識(shí)精講________________________________________________
一、化學(xué)工藝流程圖的結(jié)構(gòu):一般三大部分原料預(yù)處理、核心化學(xué)反應(yīng)、產(chǎn)品的分離與提純。
增大接觸面積,加快反應(yīng)分離提純的基本方法:
T結(jié)晶,過(guò)濾,萃取,蒸館……
速率,提高浸出率。
常用的除雜凈化方法:1產(chǎn)品純度測(cè)定,計(jì)算產(chǎn)率-
①加化學(xué)試劑法;②調(diào)
①?gòu)脑吓c產(chǎn)品對(duì)比分析保留
pH法;③加熱法等
什么元素,除去什么雜質(zhì),引入
什么成分;
圖數(shù)信息,條件選擇,結(jié)合一②從原料中元素價(jià)態(tài)與產(chǎn)品保
氧化還原理論,四大平衡*
留元素價(jià)態(tài)分析,前后價(jià)態(tài)是
理論,電化學(xué)理論等考查查二致,是升高還是降低
精處理
原預(yù)處理溶解轉(zhuǎn)化,除雜目標(biāo)產(chǎn)物目標(biāo)產(chǎn)品
料4___________________I
循環(huán)利用L排放物的
無(wú)害化處理
圖1:箭頭進(jìn)入的是反應(yīng)物(投料),箭頭出去的是生成物(產(chǎn)物、副產(chǎn)物)。
圖2:箭頭表示反應(yīng)物分步加入和生成物出來(lái)。
圖3:返回的箭頭一般是“循環(huán)利用”的物質(zhì)。
(1)原料的預(yù)處理。
(2)轉(zhuǎn)化過(guò)程中反應(yīng)條件的控制方法
(3)分離、提純等基本操作。
“無(wú)機(jī)化工流程”大題(4)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化原理。
的常考點(diǎn):(5)陌生化學(xué)方程式的書寫。
(6)加入試劑的作用和循環(huán)物質(zhì)的確定
(7)物質(zhì)成分的判斷(濾渣、循環(huán)物質(zhì)等)。
(8)有關(guān)Ksp及含量測(cè)定等計(jì)算。
研磨、霧化:將塊狀或顆粒狀的物質(zhì)磨成粉末或?qū)⒁后w霧化,增大反應(yīng)物接觸面積,
以加快反應(yīng)速率或使反應(yīng)更充分
灼饒(煨燒):使固體在高溫下分解或改變結(jié)構(gòu)、使雜質(zhì)高溫氧化、分解等。如煨燒石
灰石、高嶺土、硫鐵礦
浸取:向固體中加入適當(dāng)溶劑或溶液,使其中可溶性的物質(zhì)溶解,包括水浸取、酸
溶、堿溶、醇溶等
無(wú)機(jī)化工流程中常用酸浸:在酸性溶液中使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液,不溶物通過(guò)過(guò)濾除去的過(guò)程
術(shù)語(yǔ)
堿浸:除去油污,溶解酸性氧化物、鋁及其氧化物
水浸:與水接觸反應(yīng)或溶解
蒸發(fā)結(jié)晶:蒸發(fā)溶劑,使溶液由不飽和變?yōu)轱柡?,繼續(xù)蒸發(fā),過(guò)剩的溶質(zhì)就會(huì)呈晶
體析出
蒸發(fā)濃縮:蒸發(fā)除去部分溶劑,提高溶液的濃度
水洗:用水洗去可溶性雜質(zhì),類似的還有酸洗、醇洗等
二、化工流程中條件的控制
條件控制思考角度
將塊狀或顆粒狀的物質(zhì)磨成粉末或?qū)⒁后w霧化,增大反應(yīng)物接觸面積,以加快反應(yīng)速率或
固體原料粉使反應(yīng)更充分。
碎或研磨、液
目的:提高原料轉(zhuǎn)化率、利用率、浸取率,提高產(chǎn)品的產(chǎn)率等
體原料霧化
增大接觸面積的方法:固體——粉碎、研磨;液體——噴灑;氣體——用多孔分散器等
①除去硫、碳單質(zhì);
②有機(jī)物轉(zhuǎn)化、除去有機(jī)物;
焙燒或灼燒
③高溫下原料與空氣中氧氣反應(yīng);
④除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)(如碳酸鹽沉淀)等。
燃燒改變結(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,如燃燒高嶺土。
①溶解轉(zhuǎn)變成可溶物進(jìn)入溶液中,以達(dá)到與難溶物分離的目的;
酸浸
②去氧化物(膜)
①除去金屬表面的油污;
堿溶
②溶解兩性化合物(AI2O3、ZnO等),溶解鋁、二氧化硅等;
水浸與水接觸反應(yīng)或溶解,使原料變成離子進(jìn)入溶液中;
醇浸提取有機(jī)物,常采用有機(jī)溶劑(乙醛,二氯甲烷等)浸取的方法提取有機(jī)物;
①加快反應(yīng)速率或溶解速率;
②促進(jìn)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)(一般是有利于生成物生成的方向);如:促進(jìn)水解生成沉
淀。
加熱③除雜,除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì),如:缶。2、氨水、鐵鹽(NHK1)、硝酸鹽、NaHCCh、
Ca(HCO3)2>KM11O4等物質(zhì);
④使沸點(diǎn)相對(duì)較低或易升華的原料氣化;
⑤煮沸時(shí)促進(jìn)溶液中的氣體(如氧氣)揮發(fā)逸出等
降溫①防止某物質(zhì)在高溫時(shí)溶解(或分解);
②使化學(xué)平衡向著題目要求的方向(放熱反應(yīng)方向)移動(dòng);
③使某個(gè)沸點(diǎn)較高的產(chǎn)物液化,使其與其他物質(zhì)分離等;
④降低某些晶體的溶解度,使其結(jié)晶析出,減少損失等
溫度過(guò)低:反應(yīng)速率過(guò)慢或溶解速率小
溫度過(guò)高:①催化劑逐漸失活,化學(xué)反應(yīng)速率急劇下降
控制溫度在
②物質(zhì)分解,如:NaHCCh、NH4HCO3、H2O2、濃HNO3等
一定范圍(綜
③物質(zhì)會(huì)揮發(fā),如:濃硝酸、濃鹽酸、醋酸、液澳、乙醇等
合考慮)
④物質(zhì)氧化,如:Na2s。3等
⑤物質(zhì)升華,如:12升華
①防止副反應(yīng)的發(fā)生
②使化學(xué)平衡移動(dòng);控制化學(xué)反應(yīng)的方向
③控制固體的溶解與結(jié)晶
控制溫度(常
④控制反應(yīng)速率;使催化劑達(dá)到最大活性
用水浴、冰浴
⑤升溫:促進(jìn)溶液中的氣體逸出,使某物質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)揮發(fā)
或油?。?/p>
⑥加熱煮沸:促進(jìn)水解,聚沉后利于過(guò)濾分離
⑦趁熱過(guò)濾:減少因降溫而析出的溶質(zhì)的量
⑧降溫:防止物質(zhì)高溫分解或揮發(fā);降溫(或減壓)可以減少能源成本,降低對(duì)設(shè)備的要求
①酸浸時(shí)提高酸的濃度可提高礦石中某金屬元素的浸取率;
反應(yīng)物用量
②增大便宜、易得的反應(yīng)物的濃度,可以提高其他物質(zhì)的利用率,使反應(yīng)充分進(jìn)行;
或濃度
③增大物質(zhì)濃度可以加快反應(yīng)速率,使平衡發(fā)生移動(dòng)等
加入氧化劑①氧化(或還原)某物質(zhì),轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物的價(jià)態(tài);
3+
(或還原劑)②除去雜質(zhì)離子[如把Fe2+氧化成Fe,而后調(diào)溶液的pH,使其轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去]
①生成硫化物沉淀(如加入硫化鈉、硫化鏤、硫化亞鐵等);
加入沉淀劑
②加入可溶性碳酸鹽,生成碳酸鹽沉淀;
③加入氟化鈉,除去Ca2+、Mg2+
(1)調(diào)節(jié)溶液的酸堿性,使金屬離子形成氫氧化物沉淀析出,以達(dá)到除去金屬離子的目的;
①原理:加入的物質(zhì)能與溶液中的H+反應(yīng),降低了H+的濃度,使溶液pH值增大;
@pH控制的范圍:雜質(zhì)離子完全沉淀時(shí)pH值?主要離子開(kāi)始沉淀時(shí)pH(注意兩端取值)
③需要的物質(zhì):含主要陽(yáng)離子(不引入新雜質(zhì)即可)的難溶性氧化物或氫氧化物或碳酸鹽,
即能與H+反應(yīng),使pH增大的物質(zhì),如MgO、Mg(OH)2、MgCCh等類型的物質(zhì);
④實(shí)例1:除去CuSC)4溶液中少量Fe3+,可向溶液中加入CuO、Cu(OH)2,Cu2(OH)2CO3>
CuCO3,調(diào)節(jié)pH至3?4,使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去。Fe?+溶液中存在水解平衡:Fe3
+4-3H2O^^Fe(OH)3+3H+,加入CuO后,溶液中H+濃度降低,平衡正向移動(dòng),F(xiàn)e(OH)3
越聚越多,最終形成沉淀。
a.加入CuO的作用:調(diào)節(jié)溶液的pH,使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3
b.加熱的目的:促進(jìn)Fe3+水解
實(shí)例2:已知下列物質(zhì)開(kāi)始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH如下表所示:
物質(zhì)開(kāi)始沉淀沉淀完全
Fe(OH)32.73.7
Fe(OH)27.69.6
Mn(OH)28.39.8
若要除去Mi?+溶液中含有的Fe2+:先用氧化劑把Fe?+氧化為Fe3+,再調(diào)溶液的pH
至3.7?8.3。
2+3+
實(shí)例3:Mg(Fe):MgO、Mg(OH)2>MgCO3
(2)抑制鹽類水解;
像鹽酸鹽、硝酸鹽溶液,通過(guò)結(jié)晶方法制備晶體或加熱脫水結(jié)晶水合物制備相對(duì)應(yīng)的
無(wú)水鹽時(shí),由于水解生成的鹽酸或硝酸揮發(fā),促使了金屬離子水解(水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng))
導(dǎo)致產(chǎn)品不純
如:由MgCb6H2。制無(wú)水MgCb要在HC1氣流中加熱,否則:
A
MgCl2-6H2O=Mg(OH)2+2HC1T+4H2O
(3)促進(jìn)鹽類水解生成沉淀,有利于過(guò)濾分離
(4)“酸作用”還可除去氧化物(膜)
(5)“堿作用”還可除去油污,除去鋁片氧化膜,溶解鋁、二氧化硅等
(6)特定的氧化還原反應(yīng)需要的酸性條件(或堿性條件)
【注意】調(diào)節(jié)pH的試劑選?。?/p>
①選取流程中出現(xiàn)的物質(zhì);
②未學(xué)習(xí)過(guò)的物質(zhì)且題目又無(wú)信息提示的一般不做考慮;
③己學(xué)的常見(jiàn)酸堿(NaOH、Na2co3、HC1、H2so4、NH3-H2O>HNO3)。
①水洗:通常是為了除去晶體表面水溶性的雜質(zhì)
②冰水洗滌:能洗去晶體表面的雜質(zhì)離子,且防止晶體在洗滌過(guò)程中的溶解損耗
③用特定有機(jī)試劑清洗晶體:洗去晶體表面的雜質(zhì),降低晶體的溶解度、有利于析出,
洗滌晶體
減少損耗等
④洗滌沉淀的方法:往漏斗中加入蒸儲(chǔ)水至浸沒(méi)沉淀,待水自然流下后,重復(fù)以上操作
2~3次
在空氣中或
在其他氣體要考慮。2、H20>CO2或其他氣體是否參與反應(yīng);或能否達(dá)到隔絕空氣、防氧化、防水解、
中進(jìn)行的反防潮解等目的
應(yīng)或操作
判斷能否加
要考慮是否引入雜質(zhì)(或影響產(chǎn)物的純度)等
其他物質(zhì)
提高原子利
綠色化學(xué)(物質(zhì)的循環(huán)利用、廢物處理、原子利用率、能量的充分利用)
用率
過(guò)濾、蒸發(fā)、萃取、分液、蒸儲(chǔ)等常規(guī)操作
分離、提純
從溶液中得到晶體的方法:蒸發(fā)濃縮一>冷卻結(jié)晶一>過(guò)濾一>洗滌、干燥
三、工藝流程中的分離、提純、除雜及答題要領(lǐng)
操作答題指導(dǎo)
固體與液體的分離;要分清楚需要的物質(zhì)在濾液中還是在濾渣中。濾渣是難溶于水
的物質(zhì),如Si。?、PbSCU、難溶的金屬氫氧化物和碳酸鹽等。過(guò)濾主要有常壓過(guò)濾、減壓
過(guò)濾、熱過(guò)濾。
(1)常壓過(guò)濾:
通過(guò)預(yù)處理、調(diào)節(jié)pH等工序可實(shí)現(xiàn)對(duì)雜質(zhì)的去除,但值得注意的是需要分析對(duì)產(chǎn)品
的需求及生產(chǎn)目的的綜合考慮,準(zhǔn)確判斷經(jīng)過(guò)過(guò)濾后產(chǎn)生的濾液、濾渣的主要成分,準(zhǔn)
確判斷是留下濾液還是濾渣。
(2)減壓過(guò)濾(抽濾):
過(guò)濾
減壓過(guò)濾和抽濾是指一種操作,其原理與普通的常壓過(guò)濾相同。相比普通過(guò)濾,抽
濾加快了過(guò)濾的速度。抽濾的優(yōu)點(diǎn)是快速過(guò)濾,有時(shí)候還可以過(guò)濾掉氣體,并能達(dá)到快
速干燥產(chǎn)品的作用。
(3)趁熱過(guò)濾:
趁熱過(guò)濾指將溫度較高的固液混合物直接使用常規(guī)過(guò)濾操作進(jìn)行過(guò)濾,但是由于常
規(guī)過(guò)濾操作往往耗時(shí)較長(zhǎng),這樣會(huì)導(dǎo)致在過(guò)濾過(guò)程中因混合物溫度降低而使溶質(zhì)析出,
影響分離效果。因此可使用熱過(guò)濾儀器、將固液混合物的溫度保持在一定范圍內(nèi)進(jìn)行過(guò)
濾,所以又稱為熱過(guò)濾。
(1)適用范圍:提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì),如:NaCL
(2)蒸發(fā)結(jié)晶的標(biāo)志:當(dāng)有大量晶體出現(xiàn)時(shí),停止加熱,利用余熱蒸干。
(3)實(shí)例
①?gòu)腘aCl溶液中獲取NaCl固體
a.方法:蒸發(fā)結(jié)晶
蒸發(fā)結(jié)晶
b.具體操作:加熱蒸發(fā),當(dāng)析出大量NaCl晶體時(shí),停止加熱,利用余熱蒸干
②NaCl溶液中混有少量的KNO3溶液
a.方法:蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾(如果溫度下降,雜質(zhì)也會(huì)以晶體的形式析出來(lái))、洗
滌、干燥
b.具體操作:若將混合溶液加熱蒸發(fā)一段時(shí)間,析出的固體主要是NaCl,母液中是
KNC)3和少量NaCl,這樣就可以分離出大部分NaCl
c.趁熱過(guò)濾的目的:防止KNO3溶液因降溫析出,影響NaCl的純度
(4)減壓蒸發(fā)的原因:減壓蒸發(fā)降低了蒸發(fā)溫度,可以防止某物質(zhì)分解(如H2O2、濃硝酸、
NH4HCO3)或失去結(jié)晶水(如題目要求制備結(jié)晶水合物產(chǎn)品)。
(1)適用范圍:提取溶解度隨溫度變化較大的物質(zhì)(KNC>3)、易水解的物質(zhì)(FeCh)或結(jié)晶水
化合物(CUSO/5H2。)。
(2)蒸發(fā)結(jié)晶的標(biāo)志:當(dāng)有少量晶體(晶膜)出現(xiàn)時(shí)
(3)實(shí)例:KNO3溶液中混有少量的NaCl溶液
冷卻結(jié)晶
a.方法:蒸發(fā)濃縮(至少有晶膜出現(xiàn))、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌(冰水洗、熱水洗、乙醇
洗等)、干燥
b.具體操作:若將混合溶液加熱蒸發(fā)后再降溫,則析出的固體主要是KN03,母液中
是NaCl和少量KN03,這樣就可以分離出大部分KNO3。
重結(jié)晶將結(jié)晶得到的晶體溶于溶劑制得飽和溶液,又重新從溶液結(jié)晶的過(guò)程。
晶體干燥的自然晾干、濾紙吸干、在干燥器中干燥、烘干(熱穩(wěn)定性較好),低溫減壓干燥(熱穩(wěn)定性
方法差)。
選用合適的萃取劑(如四氯化碳、金屬萃取劑),萃取后,靜置、分液一將分液漏斗玻
萃取與分液
璃塞的凹槽與分液漏斗口的小孔對(duì)準(zhǔn)。下層液體從下口放出,上層液體從上口倒出
①萃?。豪梦镔|(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中的溶解度不同,將物質(zhì)從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另
萃取與反萃
一種溶劑的過(guò)程。如用CC14萃取濱水中的Br2o
取
②反萃?。河梅摧腿┦贡惠腿∥飶呢?fù)載有機(jī)相返回水相的過(guò)程,為萃取的逆過(guò)程。
洗滌試劑適用范圍目的
除去固體表面吸附著的XX雜質(zhì);可適當(dāng)降低
蒸冷水產(chǎn)物不溶于水
固體因?yàn)槿芙舛斐傻膿p失
洗滌晶體儲(chǔ)
有特殊性的物質(zhì),其溶解除去固體表面吸附著的XX雜質(zhì);可適當(dāng)降低
水熱水
度隨著溫度升高而下降固體因?yàn)闇囟茸兓芙舛斐傻膿p失
有機(jī)L溶劑(酒固體易溶于水、難溶于有減少固體溶解;利用有機(jī)溶劑的揮發(fā)性除去
精、丙酮等)機(jī)溶劑固體表面的水分,產(chǎn)品易干燥
飽和溶液對(duì)純度要求不高的產(chǎn)品減少固體溶解
除去固體表面吸附著的可溶于酸、堿的雜
酸、堿溶液產(chǎn)物不溶于酸、堿
質(zhì);減少固體溶解
洗滌沉淀方法:向過(guò)濾器中加入蒸儲(chǔ)水至浸沒(méi)沉淀,待水自然流下后,重復(fù)以上操作2?
3次
檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法:取少量最后一次的洗滌液于試管中,向其中滴入某試劑,
若未出現(xiàn)特征反應(yīng)現(xiàn)象,則沉淀洗滌干凈
蒸儲(chǔ)是利用液體混合物中各組分的沸點(diǎn)不同,給液體混合物加熱,使其中的某一組分變
蒸儲(chǔ)或分儲(chǔ)
成蒸氣再冷凝成液體,跟其他組分分離的過(guò)程。
減壓蒸鐳減小壓強(qiáng),使液體沸點(diǎn)降低,防止受熱分解、氧化等。
冷卻法利用氣體易液化的特點(diǎn)分離氣體,如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離氨與氮?dú)狻錃狻?/p>
滴定終點(diǎn)的以“用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定未知濃度的氫氧化鈉溶液,酚酸作指示劑”為例:當(dāng)加入最后一滴標(biāo)
判斷準(zhǔn)鹽酸后,溶液由紅色變?yōu)闊o(wú)色,且半分鐘內(nèi)不褪色
四、工藝流程中的物質(zhì)確定及方程式書寫
1、工藝流程中的物質(zhì)確定
首先分析題干信息,明確原料成分,看清流程圖中的箭頭指向,根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)寫出相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)(離
子方程式或化學(xué)方程式),最后根據(jù)題干信息確定濾液中物質(zhì)的成分。濾液中物質(zhì)的成分確定的思維模型如
圖所示:
幽質(zhì)性
題干信息I原料成分|一L|化學(xué)反應(yīng)|~X濾液成分
離子方程式或化學(xué)方程式
前面反應(yīng)步驟的反應(yīng)物一f在流程圖上標(biāo)注每一步物質(zhì)
在流程中加入的物質(zhì),在后
后面反應(yīng)步驟的生成物*-1盾環(huán)物1
f續(xù)步驟中會(huì)產(chǎn)生可以循環(huán)利
從流程圖上看:箭頭回頭—一質(zhì)確定—
用的物質(zhì)(濾渣、濾液)
循環(huán)物質(zhì)的確定容易分離-f可逆反應(yīng)中有可以循環(huán)利用的物質(zhì)
(1)流程圖中回頭箭頭的物質(zhì)。
(2)生產(chǎn)流程中后面新生成或新分離的物質(zhì)。:要忽視結(jié)晶后的母液),可能是前面某一步
反應(yīng)的相關(guān)物質(zhì)。
首先是生成物,不是反應(yīng)物1副產(chǎn)丁n從流程圖上看:是支線產(chǎn)品
副產(chǎn)品的確定根據(jù)制備的目的判斷不是主產(chǎn)品+廠判斷」「一常是對(duì)人類生產(chǎn)生活有用的、
無(wú)毒的、不污染環(huán)境的產(chǎn)品
①過(guò)量的反應(yīng)物。
②原料中不參與反應(yīng)的物質(zhì)。
濾渣成分的確定
③由原料轉(zhuǎn)化的生成物。
④由雜質(zhì)轉(zhuǎn)化的沉淀物。
2、工藝流程中的方程式書寫
(1)陌生非氧化還原反應(yīng)方程式的書寫建模
首先根據(jù)題給材料中的信息寫出部分反應(yīng)物和生成物的化學(xué)式,再根據(jù)反應(yīng)前后元素化合價(jià)有無(wú)變化
判斷反應(yīng)類型:
(1)元素化合價(jià)無(wú)變化則為非氧化還原反應(yīng),遵循質(zhì)量守恒定律;
(2)元素化合價(jià)有變化則為氧化還原反應(yīng),既遵循質(zhì)量守恒定律,又遵循得失電子守恒規(guī)律。
(2)氧化還原反應(yīng)方程式的書寫
①常見(jiàn)氧化劑及其還原產(chǎn)物
氧化劑Fe3+酸性KMnO
C12(X2)O24MnO2
22+22
還原產(chǎn)物Cl-(X-)H2O/O-/OH-FeMn+Mn+
氧化劑濃H2so4HO(H+)
C103HNO322PbO2
還原產(chǎn)物C1-NC)2(濃)、NO(?。㏄b2+
so2H2O
氧化劑酸性K2Cr2O7HC1OFeOF(H+)NaBiO3——
還原產(chǎn)物Cr3+ci-Fe3+Bi3+——
②常見(jiàn)還原劑及其氧化產(chǎn)物
還原劑金屬單質(zhì)Fe2+2
H2S/S-so2/sor
氧化產(chǎn)物金屬離子3+
Fes、so2so3>sot
還原劑
HI/I-NH3N2H4co
氧化產(chǎn)物NNO
122>N2co2
(3)把握陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫步驟
①首先根據(jù)題給材料中的信息確定氧化劑(或還原劑)與還原產(chǎn)物(或氧化產(chǎn)物),結(jié)合已學(xué)知識(shí)根據(jù)加入
的還原劑(或氧化劑)判斷氧化產(chǎn)物(或還原產(chǎn)物)。
②根據(jù)得失電子守恒配平氧化還原反應(yīng)。
③根據(jù)電荷守恒和反應(yīng)物的酸堿性,在方程式左邊或右邊補(bǔ)充H+、0H-或H2O等。
④根據(jù)質(zhì)量守恒配平反應(yīng)方程式。
五、化工流程中的有關(guān)計(jì)算
1、溶度積Kp的相關(guān)計(jì)算
(1)判斷能否沉淀。
(2)判斷能否沉淀完全。
(3)計(jì)算某一離子的濃度。
(4)沉淀生成和沉淀完全時(shí)pH的計(jì)算。
(5)分步沉淀問(wèn)題分析
①定義
如果一種溶液中同時(shí)含有「和C1-,當(dāng)慢慢滴入AgNO3溶液時(shí),剛開(kāi)始只生成Agl沉淀;加入的AgNO3
到一定量時(shí)才出現(xiàn)AgCl沉淀,這種先后沉淀的現(xiàn)象稱為分步沉淀。
②原理
在含有同濃度「和C「的溶液中,加入AgNC)3溶液,之所以Agl沉淀先生成,是因?yàn)?p(AgI)比&p(AgCl)
小,假定溶液中c(「)=c(C「)=0.01mol-L-1,剛開(kāi)始生成Agl和AgCl沉淀時(shí)所需要的Ag+濃度分別是:
9.3X10-17
c(Ag+)Agi=-----------mol-L~1=9.3xl0-15molL1
1.8x10一i0
c(Ag+)Agci=---------------mol-LT=1.8x10-8molL-1
可見(jiàn)沉淀「所需要的c(Ag+)要小得多,所以Agl先沉淀,繼續(xù)滴加AgNCh,當(dāng)c(Ag+)=1.8*10-8mol.L
t時(shí),AgCl沉淀也開(kāi)始生成,這時(shí)c(「)、c(Cl-)和c(Ag+)同時(shí)平衡:
c(Ag+)-c(I-)=^sp(AgI)=9.3xl0-i7
10
c(Ag+)-c(Cl-)=^sp(AgCl)=1.8xlO-
cCl~1.8x10-10
兩式相除得:ul.9xl()6
C1~9.3xIO"
如果溶液中c(C「)>1.9xl06c(r),向其中滴加AgNC)3溶液時(shí),則要先生成AgCl沉淀。
2,物質(zhì)組成、含量的計(jì)算
物質(zhì)的質(zhì)量
該物質(zhì)的質(zhì)量
混合物的總質(zhì)量*10%
分?jǐn)?shù)(或純度)
計(jì)算產(chǎn)品實(shí)際產(chǎn)量
產(chǎn)品產(chǎn)率…E、人-X100%
產(chǎn)品理論產(chǎn)量
公式
參加反應(yīng)的原料量
物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率
二、一―一一戶X100%
加入原料的總量
AwB?(s)■-機(jī)A〃+(aq)+“B〃L(aq),
的相關(guān)計(jì)算
Ksp=cm(A〃+).c〃(Bm-)
3、利用“碘量法”進(jìn)行物質(zhì)含量測(cè)定
(1)直接碘量法
直接碘量法是用碘滴定液直接滴定還原性物質(zhì)的方法。在滴定過(guò)程中,12被還原為
(1)指示劑
淀粉:淀粉遇碘顯藍(lán)色,反應(yīng)極為靈敏?;瘜W(xué)計(jì)量點(diǎn)稍后,溶液中有過(guò)量的碘,碘與淀粉結(jié)合顯藍(lán)色
而指示終點(diǎn)到達(dá)。碘自身的顏色指示終點(diǎn),化學(xué)計(jì)量點(diǎn)后,溶液中稍過(guò)量的碘顯黃色而指示終點(diǎn)。
(2)適用對(duì)象
12是較弱的氧化劑,強(qiáng)還原性的S2-、S2or>SO歹、AS2O3,Vc等都可直接滴定。
(2)間接碘量法
⑴分類
①剩余碘量法
剩余碘量法是在供試品(還原性物質(zhì))溶液中先加入定量、過(guò)量的碘滴定液,待12與測(cè)定組分反應(yīng)完全后,
然后用硫代硫酸鈉滴定液滴定剩余的碘,以求出待測(cè)組分含量的方法。滴定反應(yīng)為:
12(定量過(guò)量)+還原性物質(zhì)一>2r+12(剩余)
(
[2剩余)+2S2。歹—>s4or+21-
②置換碘量法
置換碘量法是先在供試品(氧化性物質(zhì))溶液中加入碘化鉀,供試品將碘化鉀氧化析出定量的碘,碘再用
硫代硫酸鈉滴定液滴定,從而可求出待測(cè)組分含量。滴定反應(yīng)為:氧化性物質(zhì)+2「一>12
I2+2S2OF—>S4Or+2I-o
(2)指示劑
淀粉,淀粉指示劑應(yīng)在近終點(diǎn)時(shí)加入,因?yàn)楫?dāng)溶液中有大量碘存在時(shí),碘易吸附在淀粉表面,影響終
點(diǎn)的正確判斷。
(3)適用對(duì)象
2+
「是中等強(qiáng)度的還原劑。主要用來(lái)測(cè)氧化態(tài)物質(zhì):Cr2Or>H2O2>KMnO4>I0^>Cus
NO3、NO2等。
隰提能?課后精練
1.從碘水中提取碘的過(guò)程如下。其中,操作X為
「水層
CCL
碘水廿
分液
-有機(jī)層…A碘
操作X
A.過(guò)濾B.加熱C.蒸儲(chǔ)D.冷卻熱飽和溶液
2.工業(yè)生產(chǎn)需綜合考慮反應(yīng)進(jìn)行的可能性、原料來(lái)源、成本高低和綠色環(huán)保等多種因素。工業(yè)生產(chǎn)下列物
質(zhì)時(shí),對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)化過(guò)程符合要求的是
選項(xiàng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程
c2
ANa2c。3NaCl溶液0>NaHCO3—Na2CO3
2
BNaOHNa°>Na2O上。>NaQH
hci
CAl鋁土礦(A12Q3)>A1C13電解>A1
HSO苗處不廣(rz'空氣、Q.C_____空氣、sc98.3%的濃硫酸吸收、口qc
D24黃鐵礦燃燒400?500c催化劑>H2^O4
A.AB.BC.CD.D
3.由軟鑄礦(主要成分Mn。?,及少量CaO、MgO)制備MnO?的工藝流程如下:
已知:“沉鎰”所得MnCOj在空氣中“焙燒”時(shí)轉(zhuǎn)化為MnO?、網(wǎng)。、MnO的混合物,酸性條件下防易發(fā)
生歧化反應(yīng)。下列說(shuō)法正確的是
A.“浸取”時(shí)利用了Na2sO3的還原性,反應(yīng)中氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為1:1
B.“除雜”后的溶液中主要存在的陽(yáng)離子有Na+、H+、Mg2\MV+、Ca2
C.“沉錢”時(shí)反應(yīng)的離子方程式為ME+CO,=MnCO3J
D.“酸浸”時(shí)每反應(yīng)hnolMI2Q轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2義
4.利用金屬礦渣(含有FeS?、Si。?及C%0)制備(NHJFe(SOJ晶體的實(shí)驗(yàn)流程如下。下列敘述正確的是
J空氣'稀硫I酸鐵屑I
礦渣一卜燃?燒II酸浸—I還原HV過(guò)濾-*(NH4)2Fe(SC)4)2晶體
SO2濾渣
A.“煨燒”步驟加入CaO可以減少SO?的排放,同時(shí)生成大量CaSOs
B.“還原”后的上層清液中,滴加KSCN溶液,若溶液不變紅,則Fe?+已完全被還原
C.“酸浸”后的酸浸液中主要存在的陽(yáng)離子是Fe3+和H+
D.“過(guò)濾”得到的濾渣主要有Fe和Cu
5.實(shí)驗(yàn)室從廢定影液[含Ag(“C>3巾和Br-等]中回收Ag和Br2的主要步驟為。下列說(shuō)法正確的是
A.在空氣中用蒸發(fā)皿高溫灼燒Ag2s制取Ag
B.分液時(shí)先從下口放出有機(jī)相,再?gòu)纳峡诘钩鏊?/p>
C.為加快過(guò)濾速度,可以用玻璃棒輕輕攪拌漏斗中的液體
D.“操作X”中需要的玻璃儀器有酒精燈、蒸儲(chǔ)燒瓶、直形冷凝管等
6.回收利用廢舊銀-鎘電池(電池中含有銀、鎘、鐵及少量鉆和有機(jī)質(zhì)等)的一種工藝流程如圖所示:
TMno2j(NH,2s04NH4HCO3
原料f|粉碎目蔽1浸卜底調(diào);H二銀bGM1*CdCO3
濾渣I
Fe(OH)3濾渣2濾液1
已知:Ni(OH)2的溶度積Ksp=2.0*10-5。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
+3+2+
A.“氧化”工序發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式為2Fe"+MnO2+4H=2Fe+Mn+2H2O
B.“調(diào)pH”時(shí)溶液中c(Ni2+)=0.02mol?L」,則應(yīng)控制pH小于5
C.濾液1經(jīng)處理之后可循環(huán)至沉銀工序中使用
D.“調(diào)pH”可選擇氨水或NiO
7.約翰等化學(xué)家在鋰電池研發(fā)中做出的突出貢獻(xiàn),獲得2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng);鋰電池是新能源汽車的動(dòng)
力電池之一,主要以磷酸亞鐵鋰(LiFePO)為原料。以下是在鋰電池廢料中回收鋰和正極金屬,流程如下,
下列敘述正確的是
產(chǎn)NaAlO?濾液
正極片超沉淀
堿液
自含Li、P、Fe等濾液空
上4碳酸鈉人、…
含磷酸亞
H2SO4/HNO3濾液------?含Li沉淀
鐵鋰濾渣
0炭黑等濾渣
A.上述流程中可用NaNO,代替Na2c
B.廢舊電池屬于濕垃圾,可通過(guò)掩埋土壤中進(jìn)行處理
C.從“正極片”中可回收的金屬元素有Al、Fe、Li
D.“沉淀”反應(yīng)的金屬離子為Fe?+
8.海帶中含有碘元素,從海帶中提取碘的實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下圖所示:
下列說(shuō)法不正確的是
A.步驟①會(huì)用到酒精燈、泥三角、三腳架、用煙和生煙鉗等儀器
B.步驟③和⑥中的操作均為過(guò)濾
C.步驟④中發(fā)生的離子方程式為H2O2+2r+2才=2區(qū)0+12
D.海帶灰中含有的硫酸鹽,可在步驟⑤中實(shí)現(xiàn)與碘分離
9.K3[Fe(C2O4)3]BH2。為草綠色晶體,易溶于水,難溶于乙醇,可用FeCzCU制備,流程如下:
①飽和K2c2。4溶液
im②比。2溶液一不二的口加跖加熱煮沸H2c2。4、飽和K2c2。4溶邀
場(chǎng)&I4標(biāo)浴加熱4加黃曬沉淀的懸濁液-----------------------
步驟I
,日/I.-I①無(wú)水乙醇、②過(guò)濾、洗滌、干燥|~vru?
翠綠色溶液----------T-----------------------------?K[Fe(C2O)3]-3HO
-----------步驟III------3------------4--------2--------
已知:FeC2O4+3H2O2+6K2C2O4MK3[Fe(C2O4)3]+2Fe(OH)3J。
下列說(shuō)法不正確的是
A.步驟I中不可用酸性KMnO4溶液替代H2O2
B.步驟II中加熱煮沸是為了除去多余的H2O2
c.步驟in中加入無(wú)水乙醇是為了降低三草酸合鐵酸鉀的溶解度
D.可用亞鐵氧化鉀溶液來(lái)檢驗(yàn)翠綠色溶液中是否還有Fe2+未被氧化
10.工業(yè)上利用工廠廢棄的保材料(主要含有Ni、Al、Fe及其少量氧化物)來(lái)制備NiSOf7H2O的一種工藝流
程如下:
稀硫酸出。2溶液試劑X
由砥*+心?堿煮過(guò)濾in一系列操作
廢銀材料-------酸溶氧化?阮銖]-----ANiSO2-7H2O
下列說(shuō)法正確的是
A.堿煮過(guò)濾、酸溶及氧化步驟均涉及氧化還原反應(yīng)
B.一系列操作指低溫蒸發(fā)結(jié)晶
C.試劑X可以為氧化銀或氫氧化保
D.可用硝酸代替H2O2溶液進(jìn)行氧化
11.碘酸鉀(石。3)是重要的食品添加劑。已知:HIO3與KIO3均為白色固體,能溶于水,難溶于部分有機(jī)溶
劑,且KIC>3在堿性條件下易被CIO-氧化為KIO”某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)如下路線制備碘酸鉀。下列有關(guān)說(shuō)
法正確的是
A.KCIO3與濃鹽酸反應(yīng)的離子方程式為C10]+Cr+6H+=CU個(gè)+3H2。
B.加入CCI4能夠提高反應(yīng)速率
C.加入KOH前,煮沸原溶液主要為提高反應(yīng)速率
D.“系列操作”為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾
12.硼酸(H3BO3)是重要的化工原料,一種以硼鎂礦(含2MgSi。2及少量FeQ,、Al2。?)為原
料生產(chǎn)硼酸的工藝流程如圖所示,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
[己知:硼酸和硼砂(NazBQ,JOH?。)均易溶于熱水,在冷水中溶解度小]
熱水,硫酸
NaOH溶液CO2氣體調(diào)pH=2
硼鎂:粉|~~^NaB?溶液%硼%二^幽艮硼酸
TT今卻結(jié)日日
濾渣A濾渣B
A.將硼鎂礦研磨成粉末可以加快浸取速率
B.NaBO,溶液中的雜質(zhì)主要是NaOH和Na[Al(OH)J
C.一系列操作主要包括冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥
D.硼砂溶液與硫酸反應(yīng)的離子方程式為84。,+5凡0+211+=4H3:BC)3
13.從鋅浸渣(主要含ZnFez。,、CaSO4,少量ZnS和GeS?)中提取Ge的流程如下:
已知:
①錯(cuò)在硫酸中的存在形式:pH/2.0時(shí)主要為Ge4+,pH為2?7時(shí)主要為Ge(OH)4。
38
②常溫下,Ksp[Ge(OH)j=4.0x10…,/Csp[Fe(OH)3]=4.0xlQ-o
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.GeS2被雙氧水氧化的離子方程式GeS2+2H2()2+4H+=Ge4++4H?O+2S
B.“中和沉淀”中,所加化合物A可為ZnO或Zn(OH)2
C.常溫下,“中和沉淀”時(shí)調(diào)節(jié)溶液pH=4.4,褚元素和鐵元素共沉淀,此時(shí)濾液中
c(Ge4+):c(Fe3+)=1016
D.從濾液回收Z(yǔ)nSO/7H2。晶體用到的主要儀器有酒精燈、玻璃棒、生煙、泥三角
14.環(huán)己烯是重要的化工原料,實(shí)驗(yàn)室制備流程如下。下列說(shuō)法正確的是
OH
—有機(jī)相干燥,過(guò)濾,操作g
FeC'?6H2。,△環(huán)己烯飽和食鹽水
操作1"粗產(chǎn)品一操作2’(沸點(diǎn)83tC)
水相(棄去)
(沸點(diǎn)161七)
己知:環(huán)己醇和環(huán)己烯常溫下都為液體;環(huán)己烯密度0.83g-mLT,能與水形成共沸物。
A.環(huán)己醇環(huán)上的一氯代物有3種
B.操作1、2、3依次是蒸儲(chǔ)、過(guò)濾、蒸儲(chǔ)
C.濃硫酸也可作該反應(yīng)的催化劑,選擇FeCL-6H2。而不用濃硫酸的原因可能為濃硫酸易使原料炭化,
產(chǎn)生SO2,導(dǎo)致污染
D.分離出有機(jī)相后,需加入無(wú)水氯化鈣干燥,在操作3之前的“過(guò)濾”操作也可省去不做
15.輕質(zhì)MgCOs可用于絕熱、耐高溫的防火保溫材料,可用于造船和鍋爐制造。實(shí)驗(yàn)室以一種工業(yè)廢渣(主
要成分為MgCO〉MgzSQ和少量Fe、Al的氧化物)為原料制備MgCO3-3凡0。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下,下列說(shuō)法錯(cuò)
誤的是
有機(jī)萃取劑
40%H2SO430%H2O2
廢渣
—MgCO3-3H2O
濾渣含F(xiàn)e3+的有機(jī)相
A.“酸溶”過(guò)程中為提高反應(yīng)速率,可通過(guò)加熱進(jìn)行,為營(yíng)造成酸性環(huán)境,所用H2sO,可過(guò)量
B.萃取分液過(guò)程中需要的儀器裝置為長(zhǎng)頸漏斗、鐵架臺(tái)、燒杯
C.萃取后得到的水溶液邊攪拌邊滴加MgO以調(diào)節(jié)pH
2++3+
D.氧化過(guò)程中主要發(fā)生的離子方程式為:H2O2+2Fe+2H=2Fe+2H2O
16.海洋約占地球表面積的71%,海水資源的開(kāi)發(fā)利用如圖所示:
CO^NH;NaHCOf^-Na2CO3
r>■粗鹽—'精鹽一*■氯堿工業(yè)
②③工L
海水一Mg(OH)2fMgCbG%。一>無(wú)水MgCl2
A母液
NaBrBr,————>吸收液……—>Br,
2so2、H02
C2
(1)海水淡化的方法主要有蒸儲(chǔ)法、、反滲透法。
(2)1943年侯德榜發(fā)明了聯(lián)合制堿法,步驟①的化學(xué)方程式為;在氯堿工業(yè)中,用濕潤(rùn)的淀粉-KI
試紙檢驗(yàn)陽(yáng)極產(chǎn)物的現(xiàn)象是O
(3)從經(jīng)濟(jì)效益角度考慮,步驟②中工業(yè)上加入(填試劑名稱)進(jìn)行沉鎂;步驟③需要在HC1氣氛
中加熱,其中“HC1氣氛”的作用是o
(4)海水的pH通常在7.9-8.4之間,在步驟④中除了加入適當(dāng)?shù)难趸瘎┲?,還要加酸,酸化海水的目的
是□
(5)步驟⑤中反應(yīng)的離子方程式為,根據(jù)上述過(guò)程可判斷:SO2,Cl?、Br?三種物質(zhì)氧化性由強(qiáng)
到弱的順序是o
17.堿式碳酸銅在煙火、農(nóng)藥、顏料、殺菌劑等方面應(yīng)用廣泛。一種以輝銅礦(C%S,含有SiO2和少量Fe?Q
等雜質(zhì))為原料制備堿式碳酸銅的流程如圖所示:
濾渣IFe(OH)3MnCU3濾液口
I
MnSO4H2O
已知:①有關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下:
金屬離子
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