高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課件：專(zhuān)題講座六 無(wú)機(jī)化工流程題的解題策略

無(wú)機(jī)化工流程題的解題策略專(zhuān)題講座六第八章水溶液中的離子平衡考綱研讀KAOGANGYANDU1.培養(yǎng)從試題提供的新信息中，準(zhǔn)確地提取實(shí)質(zhì)性?xún)?nèi)容，并與已有知識(shí)塊整合，重組為新知識(shí)塊的能力。2.培養(yǎng)將實(shí)際問(wèn)題分解，通過(guò)運(yùn)用相關(guān)知識(shí)，采用分析、綜合的方法，解決簡(jiǎn)單化學(xué)問(wèn)題的能力。3.培養(yǎng)將分析和解決問(wèn)題的過(guò)程及成果，用正確的化學(xué)術(shù)語(yǔ)及文字、圖表、模型、圖形等表達(dá)，并做出解釋的能力。解題策略JIETICELUE一、工業(yè)流程題的結(jié)構(gòu)二、工業(yè)流程題分類(lèi)突破題型一物質(zhì)制備類(lèi)化工流程題1.核心反應(yīng)——陌生方程式的書(shū)寫(xiě)關(guān)注箭頭的指向：箭頭指入→反應(yīng)物，箭頭指出→生成物。(1)氧化還原反應(yīng)：熟練應(yīng)用氧化還原規(guī)律，①判斷產(chǎn)物，②根據(jù)化合價(jià)升降相等配平。(2)非氧化還原反應(yīng)：結(jié)合物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)實(shí)際判斷產(chǎn)物。2.原料的預(yù)處理(1)溶解：通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸等。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(guò)過(guò)濾除去的溶解過(guò)程浸出率固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少(更多轉(zhuǎn)化)(2)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)在高溫下氧化、分解。(3)審題時(shí)要“瞻前顧后”，注意物質(zhì)性質(zhì)及反應(yīng)原理的前后聯(lián)系。3.常用的控制反應(yīng)條件的方法(1)調(diào)節(jié)溶液的pH。常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿(mǎn)足兩點(diǎn)：①能與H＋反應(yīng)，使溶液pH增大；②不引入新雜質(zhì)。例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。(2)控制溫度。根據(jù)需要升溫或降溫，改變反應(yīng)速率或使平衡向需要的方向移動(dòng)。(3)趁熱過(guò)濾。防止某物質(zhì)降溫時(shí)會(huì)析出。(4)冰水洗滌。洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過(guò)程中的溶解損耗。[例1]

(2016·全國(guó)卷Ⅰ，28)NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來(lái)漂白織物等，其一種生產(chǎn)工藝如圖：回答下列問(wèn)題：(1)NaClO2中Cl的化合價(jià)為_(kāi)____。(2)寫(xiě)出“反應(yīng)”步驟中生成ClO2的化學(xué)方程式________________________________________。(3)“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時(shí)，為除去Mg2＋和Ca2＋，要加入的試劑分別為_(kāi)__________、____________?！半娊狻敝嘘帢O反應(yīng)的主要產(chǎn)物是________________。(4)“尾氣吸收”是吸收“電解”過(guò)程排出的少量ClO2。此吸收反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_(kāi)_____，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是____。(5)“有效氯含量”可用來(lái)衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當(dāng)于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為_(kāi)____。(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù))＋32NaClO3＋H2SO4＋SO2===2NaHSO4＋2ClO2NaOH溶液Na2CO3溶液(或NaClO2)2∶1O21.57[解題流程]第一步：讀題目，明確目的——制備N(xiāo)aClO2第二步：審流程，分塊破題——拆分工藝流程第三步：看設(shè)問(wèn)，結(jié)合題中的問(wèn)題，回到流程圖中找答案。[得分秘籍](1)設(shè)問(wèn)一般相對(duì)獨(dú)立，無(wú)連帶效應(yīng)，一個(gè)問(wèn)題解決不了不會(huì)影響下一個(gè)問(wèn)題的解決。(2)題中基本上都有與流程無(wú)關(guān)的問(wèn)題，可直接作答；對(duì)于超綱知識(shí)，題目中要么有信息提示，要么與解答題目無(wú)關(guān)。題型二提純類(lèi)化工流程題1.明確常用的提純方法(1)水溶法：除去可溶性雜質(zhì)。(2)酸溶法：除去堿性雜質(zhì)。(3)堿溶法：除去酸性雜質(zhì)。(4)氧化劑或還原劑法：除去還原性或氧化性雜質(zhì)。(5)加熱灼燒法：除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)。(6)調(diào)節(jié)溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3＋等。2.明確常用的分離方法(1)過(guò)濾：分離難溶物和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過(guò)濾或者抽濾等方法。(2)萃取和分液：利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì)，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。(3)蒸發(fā)結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如NaCl。(4)冷卻結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。(5)蒸餾或分餾：分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇或甘油。(6)冷卻法：利用氣體液化的特點(diǎn)分離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的氨氣。[例2]高純活性氧化鋅可用于光催化、光電極、彩色顯影等領(lǐng)域。以工業(yè)級(jí)氧化鋅(含F(xiàn)e2＋、Mn2＋、Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等)為原料，用硫酸浸出法生產(chǎn)高純活性氧化鋅的工藝流程如下：已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。回答下列問(wèn)題：(1)浸出時(shí)，為了提高浸出效率可采用的措施有(寫(xiě)兩種)：_________________________________________________________。將工業(yè)級(jí)氧化鋅粉碎、攪拌，增大硫酸濃度(其他合理答案也可)解析為了提高浸出效率，可以適當(dāng)增大硫酸濃度、攪拌、將固體粉碎、提高浸出溫度等。(2)氧化時(shí)，加入KMnO4溶液是為了除去浸出液中的Fe2＋和Mn2＋(溶液中Mn全部轉(zhuǎn)化為MnO2)，請(qǐng)配平下列除去Fe2＋的離子方程式：解析錳元素由＋7價(jià)降低到＋4價(jià)，而鐵元素由＋2價(jià)升高到＋3價(jià)，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒配平方程式。137H2O135(3)加入鋅粉的目的是______________________________________________。調(diào)節(jié)溶液pH，除去溶液中的Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等解析加入鋅粉的目的應(yīng)為：①消耗溶液中的H＋，調(diào)節(jié)溶液pH，除去氧化時(shí)未完全沉淀的Fe3＋；②將Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋還原為單質(zhì)而除去。(4)已知H2SO4浸出液中，c(Fe2＋)＝5.04mg·L－1、c(Mn2＋)＝1.65mg·L－1。①加入KMnO4溶液反應(yīng)一段時(shí)間后，溶液中c(Fe3＋)＝0.56mg·L－1，若溶液pH＝3，則此時(shí)Fe3＋______(填“能”或“不能”)生成沉淀。解析c(Fe3＋)＝

＝1.0×10－5mol·L－1，此時(shí)溶液中c(OH－)＝1.0×10－11mol·L－1，c(Fe3＋)·c3(OH－)＝1.0×10－38＜Ksp[Fe(OH)3]，故不能生成Fe(OH)3沉淀。不能②若要除盡1m3上述浸出液中的Fe2＋和Mn2＋，需加入_____gKMnO4。解析加入KMnO4將Fe2＋和Mn2＋分別氧化為Fe3＋和MnO2，而KMnO4被還原為MnO2，根據(jù)得失電子守恒可知，加入KMnO4的質(zhì)量為

×158g·mol－1＝7.9g。7.9專(zhuān)題集訓(xùn)ZHUANTIJIXUN1.(2015·全國(guó)卷Ⅰ，27)硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示：

回答下列問(wèn)題：(1)寫(xiě)出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________________________。為提高浸出速率，除適當(dāng)增加硫酸濃度外，還可采取的措施有________________________________(寫(xiě)出兩條)。2MgSO4＋2H3BO3提高反應(yīng)溫度、減小鐵硼礦粉粒徑123解析Mg2B2O5·H2O與硫酸反應(yīng)生成H3BO3、MgSO4，配平即可。為提高浸出速率，可以從溫度(升高溫度)、濃度、增大接觸面積(將礦石粉碎)等角度分析。123(2)利用________的磁性，可將其從“浸渣”中分離。“浸渣”中還剩余的物質(zhì)是_____________(寫(xiě)化學(xué)式)。Fe3O4SiO2和CaSO4解析Fe3O4具有磁性，可以利用鐵塊將其從“浸渣”中吸出。SiO2不溶于H2SO4，CaO與H2SO4生成CaSO4微溶于水，所以“浸渣”中還有SiO2和CaSO4。此時(shí)溶液中除H3BO3外還有MgSO4[由(1)中反應(yīng)生成]、Fe2(SO4)3、FeSO4、Al2(SO4)3。(3)“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是__________________。然后再調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，目的是____________________________________。將Fe2＋氧化為Fe3＋使Al3＋和Fe3＋形成氫氧化物沉淀而除去解析“凈化除雜”先加H2O2的目的是將Fe2＋氧化為Fe3＋，然后再通過(guò)調(diào)節(jié)pH促進(jìn)Fe3＋、Al3＋水解生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而除去。123(4)“粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是______________(填名稱(chēng))。(七水)硫酸鎂解析“粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是沒(méi)有被除去的MgSO4。(5)以硼酸為原料可制得硼氫化鈉(NaBH4)，它是有機(jī)合成中的重要還原劑，其電子式為_(kāi)_________________。解析NaBH4由Na＋和

組成。其中的氫顯－1價(jià)，－1價(jià)的H具有較強(qiáng)的還原性。123(6)單質(zhì)硼可用于生產(chǎn)具有優(yōu)良抗沖擊性能的硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質(zhì)硼，用化學(xué)方程式表示制備過(guò)程：_______________________________________________________。解析以硼酸和金屬鎂為原料制備單質(zhì)硼的過(guò)程：H3BO3分解生成B2O3，B2O3與金屬鎂發(fā)生置換反應(yīng)生成單質(zhì)B。1232.軟錳礦的主要成分為MnO2，還含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等雜質(zhì)，工業(yè)上用軟錳礦制取MnSO4·H2O的流程如下：已知：①部分金屬陽(yáng)離子完全沉淀時(shí)的pH如下表金屬陽(yáng)離子Fe3＋Al3＋Mn2＋Mg2＋完全沉淀時(shí)的pH3.25.210.412.4②溫度高于27℃時(shí)，MnSO4晶體的溶解度隨溫度的升高而逐漸降低。123(1)“浸出”過(guò)程中MnO2轉(zhuǎn)化為Mn2＋的離子方程式為_(kāi)____________________________。解析“浸出”過(guò)程中MnO2與SO2發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子方程式為MnO2＋SO2===

＋Mn2＋。＋Mn2＋123(2)第1步除雜中加入H2O2的目的是__________________。將Fe2＋氧化為Fe3＋解析第1步除雜中加入H2O2的目的是將溶液中的Fe2＋氧化為Fe3＋，以便于形成Fe(OH)3沉淀，過(guò)濾將沉淀除去。(3)第1步除雜中形成濾渣1的主要成分為_(kāi)_________________(填化學(xué)式)，調(diào)pH至5～6所加的試劑，可選擇____(填以下試劑的序號(hào)字母)。a.CaOb.MgOc.Al2O3d.氨水解析第1步除雜時(shí)調(diào)整溶液的pH在5～6，可以使溶液中的Al3＋、Fe3＋分別形成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，所以形成濾渣1的主要成分為Al(OH)3、Fe(OH)3；在調(diào)pH至5～6時(shí)，為了不引入新的雜質(zhì)離子，所加的試劑應(yīng)該可以與酸發(fā)生反應(yīng)，可選擇含有Ca2＋、Mg2＋的化合物CaO、MgO，a、b正確。Al(OH)3、Fe(OH)3ab123(4)第2步除雜，主要是將Ca2＋、Mg2＋轉(zhuǎn)化為相應(yīng)氟化物沉淀除去，寫(xiě)出MnF2除去Mg2＋的離子反應(yīng)方程式：_____________________________，該反應(yīng)的平衡常數(shù)數(shù)值為_(kāi)_______。(已知：MnF2的Ksp＝5.3×10－3；CaF2的Ksp＝1.5×10－10；MgF2的Ksp＝7.4×10－11)MnF2＋Mg2＋

Mn2＋＋MgF27.2×107123(5)采用“趁熱過(guò)濾”操作的原因是_____________________________________________。解析由已知②溫度高于27℃時(shí)，MnSO4晶體的溶解度隨溫度的升高而逐漸降低，故采用“趁熱過(guò)濾”操作可以減少M(fèi)nSO4·H2O在水中的溶解，得到更多產(chǎn)品。減少M(fèi)nSO4·H2O在水中的溶解，得到更多產(chǎn)品(6)取少量MnSO4·H2O溶于水，配成溶液，測(cè)其pH發(fā)現(xiàn)該溶液顯酸性，原因是_______________________________(用離子方程式表示)。Mn2＋＋2H2O

Mn(OH)2＋2H＋解析MnSO4是強(qiáng)酸弱堿鹽，Mn2＋發(fā)生水解反應(yīng)。1233.(2016·全國(guó)卷Ⅲ，28)以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢礬催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為物質(zhì)V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%2.2～2.92.8～3.122～2860～651～2<1以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：回答下列問(wèn)題：123(1)“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為

，反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____________________，同時(shí)V2O4轉(zhuǎn)化成VO2＋?！皬U渣1”的主要成分是______。SiO2123(2)“氧化”中欲使3mol的VO2＋變?yōu)?/p>

，則需要氧化劑KClO3至少為_(kāi)___m