專用高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第三章金屬及其化合物第6課時無機(jī)化工流程題解題指導(dǎo)課件

第6課時無機(jī)化工流程題解題指導(dǎo)[課型標(biāo)簽:題型課提能課]要點精講考點無機(jī)化工流程題解題指導(dǎo)1.題型解讀無機(jī)化工流程題是以實際的工業(yè)生產(chǎn)過程為背景,以解決化學(xué)實際問題為思路設(shè)置問題,通常以流程圖的形式呈現(xiàn)生產(chǎn)過程,有時還結(jié)合表格和圖像提供多種信息。試題的結(jié)構(gòu)通常分為題頭、流程和設(shè)問三部分。題頭一般是簡單介紹該工藝生產(chǎn)的原材料和工藝生產(chǎn)的目的(包括副產(chǎn)品);流程部分主要用框圖形式將原料到產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝流程表示出來;設(shè)問主要是根據(jù)生產(chǎn)過程中涉及的化學(xué)知識來設(shè)置,從而組成一道完整的化學(xué)試題。從要解決的問題看,這類試題通常有兩個目的:一是從混合物中分離、提純某種物質(zhì);二是利用某些物質(zhì)制備另一物質(zhì)。2.過程解讀3.答題指導(dǎo)(1)工藝流程題常見答題方向工藝操作(結(jié)果)目的評價(或操作名稱)方法措施研磨(粉碎)增大接觸面積,加快反應(yīng)(溶解)速率煅燒(焙燒)礦物分解、燃燒,轉(zhuǎn)化為易溶于酸、堿的物質(zhì)水浸利用水溶性把物質(zhì)進(jìn)行分離酸浸(堿浸)利用物質(zhì)與酸(堿)反應(yīng)除掉雜質(zhì)或把目標(biāo)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可溶性離子控制條件調(diào)節(jié)溶液pH某些金屬離子的沉淀,控制物質(zhì)的溶解控制溫度加快反應(yīng)速率,促進(jìn)平衡移動;物質(zhì)的溶解、析出、揮發(fā)等增大某反應(yīng)物用量增大另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(產(chǎn)率)某種試劑的選擇是否帶入雜質(zhì)、是否影響產(chǎn)品的純度分離提純不相溶液體分液相溶性液體蒸餾難溶性固體過濾易溶性固體蒸發(fā)結(jié)晶、蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶趁熱過濾防止溫度降低,某物質(zhì)析出冰水洗滌減少晶體的溶解損失乙醇、有機(jī)溶劑洗滌減少晶體的水溶性損失(2)物質(zhì)成分確定方法①濾渣、濾液成分的確定要考慮樣品中原料和雜質(zhì)的成分在每一步驟中與每一種試劑反應(yīng)的情況:a.反應(yīng)過程中哪些物質(zhì)(離子)消失了?b.所加試劑是否過量或離子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng),又產(chǎn)生了哪些新離子?要考慮這些離子間是否會發(fā)生反應(yīng)。②循環(huán)物質(zhì)的確定③副產(chǎn)品的判斷4.解題要點(1)審題要點①了解生產(chǎn)目的、原料及產(chǎn)品;②了解題目提供的信息;③分析各步的反應(yīng)條件、原理及物質(zhì)成分;④理解物質(zhì)分離、提純、條件控制等操作的目的及要點。(2)答題切入點①原料及產(chǎn)品的分離提純;②生產(chǎn)目的及反應(yīng)原理;③生產(chǎn)要求及反應(yīng)條件;④有關(guān)產(chǎn)率、產(chǎn)量及組成的計算;⑤綠色化學(xué)。典例精煉題型一以物質(zhì)制備為目的的工藝流程[典例1](2019·全國Ⅰ卷)硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料,廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工業(yè)。一種以硼鎂礦(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如下:回答下列問題:(1)在95℃“溶浸”硼鎂礦粉,產(chǎn)生的氣體在“吸收”中反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

(2)“濾渣1”的主要成分有

。

為檢驗“過濾1”后的濾液中是否含有Fe3+,可選用的化學(xué)試劑是

。

解析:(2)濾渣1為不與硫酸銨溶液反應(yīng)的Fe2O3、Al2O3、SiO2;檢驗Fe3+的試劑為KSCN。答案:(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3

KSCN答案:(3)一元弱轉(zhuǎn)化為H3BO3,促進(jìn)析出(4)在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的離子方程式為

,

母液經(jīng)加熱后可返回

工序循環(huán)使用。由堿式碳酸鎂制備輕質(zhì)氧化鎂的方法是

。

[對點精練1](2019·全國Ⅱ卷)立德粉ZnS·BaSO4(也稱鋅鋇白),是一種常用白色顏料?；卮鹣铝袉栴}:(1)利用焰色反應(yīng)的原理既可制作五彩繽紛的節(jié)日煙花,亦可定性鑒別某些金屬鹽。灼燒立德粉樣品時,鋇的焰色為

(填標(biāo)號)。

A.黃色 B.紅色 C.紫色 D.綠色解析:(1)鋇的焰色為綠色,故D正確。答案:(1)D(2)以重晶石(BaSO4)為原料,可按如下工藝生產(chǎn)立德粉:①在回轉(zhuǎn)爐中重晶石被過量焦炭還原為可溶性硫化鋇,該過程的化學(xué)方程式為

。

回轉(zhuǎn)爐尾氣中含有有毒氣體,生產(chǎn)上可通過水蒸氣變換反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為CO2和一種清潔能源氣體,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

②在潮濕空氣中長期放置的“還原料”,會逸出臭雞蛋氣味的氣體,且水溶性變差。其原因是“還原料”表面生成了難溶于水的

(填化學(xué)式)。解析:(2)②根據(jù)信息臭雞蛋氣味氣體為硫化氫氣體,強酸制弱酸原理,還原料硫化鋇與空氣中的水、二氧化碳反應(yīng)生成了碳酸鋇與硫化氫氣體。答案:(2)②BaCO3

③沉淀器中反應(yīng)的離子方程式為

。

[對點精練2]

(2019·皖江名校聯(lián)考)鈦是一種重要的金屬,以鈦鐵礦[主要成分為鈦酸亞鐵(FeTiO3),還含有少量Fe2O3]為原料制備鈦的工藝流程如圖所示。(1)濾液1中鈦元素以TiO2+形式存在,則“溶浸”過程發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

(2)物質(zhì)A為

(填化學(xué)式),“一系列操作”為

。解析:(2)該流程中還有副產(chǎn)物FeSO4·7H2O,故需將溶浸產(chǎn)物中的Fe3+除去,物質(zhì)A為Fe,“一系列操作”包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾。答案:(2)Fe蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾(3)“水解”步驟中生成TiO2·xH2O,為提高TiO2·xH2O的產(chǎn)率,可采取的措施有

、

(寫出兩條)。

答案:(3)加水稀釋反應(yīng)物、加堿中和生成的酸、加熱等(任寫兩條)(4)“電解”是以石墨為陽極,TiO2為陰極,熔融CaO為電解質(zhì)。陰極的電極反應(yīng)式為

;若制得金屬Ti9.60g,陽極產(chǎn)生氣體

mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。

題型二以分離提純?yōu)槟康牡墓に嚵鞒蘙典例2]

(2018·江蘇卷)以高硫鋁土礦(主要成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金屬硫酸鹽)為原料,生產(chǎn)氧化鋁并獲得Fe3O4的部分工藝流程如下:(1)焙燒過程均會產(chǎn)生SO2,用NaOH溶液吸收過量SO2的離子方程式為

.

。

解析:(2)①由已知多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于600℃,不添加CaO的礦粉在低于500℃焙燒時,去除的硫元素主要來源于雜質(zhì)FeS2。答案:(2)①FeS2

解析:(2)②700℃焙燒時,FeS2中的硫元素生成SO2,添加CaO后,SO2會與CaO、O2反應(yīng)生成CaSO4而留在礦粉中。答案:(2)②硫元素轉(zhuǎn)化為CaSO4而留在礦粉中②700℃焙燒時,添加1%CaO的礦粉硫去除率比不添加CaO的礦粉硫去除率低,其主要原因是

。

(3)向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2,鋁元素存在的形式由

.(填化學(xué)式)轉(zhuǎn)化為

(填化學(xué)式)。

(4)“過濾”得到的濾渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2,理論上完全反應(yīng)消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=

。

解析:(3)用NaOH溶液堿浸后,Al2O3、SiO2溶解,轉(zhuǎn)化為NaAlO2

和Na2SiO3,通入過量CO2后,NaAlO2與CO2反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Al(OH)3。答案:(3)NaAlO2

Al(OH)3(4)1∶16[對點精練3]

(2019·陜西西安遠(yuǎn)東一中期中)某工業(yè)廢液中含有Cu2+、Mg2+、Zn2+等離子,為將其回收利用,采用了如下工藝:所用試劑在下列試劑中選擇:①鐵粉②鋅粉③稀HNO3④稀H2SO4⑤稀HCl⑥稀氨水⑦NaOH溶液⑧石灰水請回答下列問題:(提示:鋅的氧化物、氫氧化物性質(zhì)與鋁的相似)(1)試劑1、試劑2、試劑3分別可以是

、

、

(填編號)。

解析:廢液中含有Cu2+、Mg2+、Zn2+等離子,加入試劑1得到固體,且固體中加入試劑2得到Cu,故固體中含有Cu,那么試劑1是能還原銅離子的物質(zhì),結(jié)合題目得知,試劑1為鋅粉,試劑2是可以溶解過量鋅粉且不能溶解Cu的物質(zhì),可以是稀硫酸或稀鹽酸,為了不引入新雜質(zhì),選擇稀鹽酸。操作1后的溶液中含有Mg2+和Zn2+,加入試劑3生成Mg(OH)2沉淀,試劑3為NaOH,依據(jù)“Zn(OH)2的性質(zhì)與Al(OH)3相似”,過量的NaOH與Zn2+生成的物質(zhì)可溶,此溶液中通入CO2氣體生成Zn(OH)2,Zn(OH)2加熱分解生成ZnO。(1)由分析可知:試劑1、試劑2、試劑3分別可以是②、⑤、⑦。答案:(1)②⑤⑦(2)操作2是

、

、

。

(3)操作3是

。

解析:(2)操作2是從溶液中得到固體,故操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾。(3)由于氯化鎂為強酸弱堿鹽,鎂離子容易水解,故應(yīng)在HCl氣流中加熱以防止鎂離子水解。答案:(2)蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶過濾(3)在HCl氣流中加熱[對點精練4]

(2019·山東安丘質(zhì)量檢測)鈷被譽為戰(zhàn)略物資,有出色的性能和廣泛的應(yīng)用。以水鈷礦(主要成分為Co2O3、CoO、CuO、Fe2O3、CaO、MgO、NiO和SiO2等)為原料制備CoCl2·6H2O的工藝流程如圖所示:回答下列問題:(1)“酸浸”①鈷的浸出率隨酸浸時間、溫度的變化關(guān)系如圖所示。綜合考慮成本,應(yīng)選擇的最佳工藝條件為

;濾渣A的主要成分為

。

解析:(1)①結(jié)合題給圖像和鈷的浸出率來看,綜合考慮成本,應(yīng)選擇的最佳工藝條件為12h、90℃;水鈷礦主要成分中SiO2在酸浸過程中不能溶解,所以濾渣A的主要成分為SiO2(二氧化硅)。答案:(1)①12h、90℃

SiO2(二氧化硅)(1)②寫出Co2O3與濃硫酸反應(yīng)生成CoSO4的化學(xué)方程式:

。

(2)“凈化除雜”過程包括除鐵、除鈣鎂、除銅等步驟。①除鐵:加入適量Na2SO4固體,析出淡黃色晶體黃鈉鐵礬Na2Fe6(SO4)4(OH)12,寫出反應(yīng)的離子方程式: