高考備考指南化學(xué)課件(2020版)專題講座1無機化工生產(chǎn)流程題解題策略

金屬及其化合物第三章專題講座一無機化工生產(chǎn)流程題解題策略工藝流程題就是將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖的形式表示出來，并根據(jù)物質(zhì)生產(chǎn)流程中的有關(guān)化學(xué)知識步步設(shè)問，該類試題具有以下特點：(1)箭頭：箭頭進入的是投料(即反應(yīng)物)，出去的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)。(2)三線：出線和進線均表示物料流向或操作流程，返回線表示物質(zhì)循環(huán)使用。【題型特點】題型一以制備某一物質(zhì)為目的工藝流程題

(2017·全國卷Ⅲ，27)重鉻酸鉀是一種重要的化工原料，一般由鉻鐵礦制備，鉻鐵礦的主要成分為FeO·Cr2O3，還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示：【常見題型】(4)有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到______(填字母)得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。a．80℃

b．60℃

c．40℃

d．10℃步驟⑤的反應(yīng)類型是________。(5)某工廠用m1kg鉻鐵礦粉(含Cr2O340%)制備K2Cr2O7，最終得到產(chǎn)品m2kg，產(chǎn)率為______________。(4)向“濾液3”中加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾得到K2Cr2O7固體。由溶解度可知，冷卻到40℃，K2Cr2O7固體的溶解度在四種物質(zhì)中最小，且溶解度較大，過濾分離產(chǎn)品最多；步驟⑤發(fā)生Na2Cr2O7＋2KCl===K2Cr2O7↓＋2NaCl，反應(yīng)類型是復(fù)分解反應(yīng)。(5)用m1kg鉻鐵礦粉(含Cr2O340%)制備K2Cr2O7，最終得到產(chǎn)品m2kg，產(chǎn)率＝實際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量×100%，由Cr原子守恒可知，則產(chǎn)率為[m2/(m1×0.4×294g/mol÷152g/mol)]×100%。c．浸出率：固體溶解后，離子在溶液中的含量；d．酸浸：在酸溶液中反應(yīng)使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去的溶解過程。③熔融、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。(3)分離提純階段的常見考點：①調(diào)pH除雜。a．控制溶液的酸堿性使其中的某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。如若要除去Al3＋、Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，先用氧化劑把Fe2＋氧化為Fe3＋，再調(diào)溶液的pH。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。②加熱：加快反應(yīng)速率或促進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。如侯氏制堿法中的NaHCO3，還有H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(濃)等物質(zhì)。③降溫：防止某物質(zhì)在高溫時溶解(或分解)；為使化學(xué)平衡向著題目要求的方向移動。(4)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；乙醇洗滌既可減少晶體溶解的損耗，又可加快水分揮發(fā)。②蒸發(fā)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NaCl和KNO3混合溶液，若將混合溶液加熱蒸發(fā)后再降溫，則析出的固體主要是KNO3，母液中是NaCl和少量KNO3，這樣就可分離出大部分KNO3。④蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾：如NaCl和KNO3混合溶液，若將混合溶液蒸發(fā)一段時間，析出的固體主要是NaCl，母液中是KNO3和少量NaCl。題型二以混合物的分離、提純?yōu)槟康牡墓に嚵鞒填}

(2018·全國卷Ⅱ，26)我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家，一種以閃鋅礦(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì))為原料制備金屬鋅的流程如圖所示：相關(guān)金屬離子[c0(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：金屬離子Fe3＋Fe2＋Zn2＋Cd2＋開始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列問題：(1)焙燒過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。(2)濾渣1的主要成分除SiO2外還有___________；氧化除雜工序中ZnO的作用是____________，若不通入氧氣，其后果是________________。(3)溶液中的Cd2＋可用鋅粉除去，還原除雜工序中反應(yīng)的離子方程式為_________________________。(4)電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時，陰極的電極反應(yīng)式為___________________________；沉積鋅后的電解液可返回_______工序繼續(xù)使用。(3)溶液中的Cd2＋可用鋅粉除去，反應(yīng)的離子方程式為Zn＋Cd2＋===Zn2＋＋Cd。(4)電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時，陰極發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)，因此陰極是鋅離子放電，則陰極的電極反應(yīng)式為Zn2＋＋2e－===Zn；陽極是氫氧根放電，破壞水的電離平衡，產(chǎn)生氫離子，所以電解后還有硫酸產(chǎn)生，因此沉積鋅后的電解液可返回溶浸工序繼續(xù)使用。這類題目其實就是混合物的除雜、分離、提純。當(dāng)遇到這一類題時，一定要認真在題目中找出要得到的主要物質(zhì)是什么，混有的雜質(zhì)有哪些，主要物質(zhì)和雜質(zhì)的性質(zhì)差別是什么，認真分析當(dāng)加入某一試劑后，能與什么物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成了什么產(chǎn)物，要用什么樣的方法才能將雜質(zhì)除去，要明確題中的每一種試劑、每一步操作都是為了得到更多和更純的產(chǎn)品。經(jīng)過這樣的思考后將工藝流程轉(zhuǎn)化為物質(zhì)轉(zhuǎn)化流程，更能明白每一步所加試劑或操作的目的。(1)物質(zhì)分離提純的原則：不增，不減，易分離，易復(fù)原。(2)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：如除去酸性銅溶液中的Fe3＋等。⑦蒸發(fā)結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如NaCl。(3)明確常用的分離方法：①過濾：分離難溶物和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過濾或者抽濾等方法。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冷卻結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)