高考化學(xué)大專題沖關(guān)二無機(jī)化工流程題型突破課件

一、題型結(jié)構(gòu)化工流程線路示意圖規(guī)律:主線主產(chǎn)品,分支副產(chǎn)品,回頭為循環(huán)。二、解題思路及方法1.解題思路2.解題方法(1)首尾分析法:對(duì)線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條龍的生產(chǎn)工序)試題,首先對(duì)比分析流程圖中的第一種物質(zhì)(原材料)與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品),從此分析中找出它們的關(guān)系,弄清原料轉(zhuǎn)化的基本原理和除雜、分離、提純的化工工藝,再結(jié)合題設(shè)問題,逐一解答。(2)分段分析法:對(duì)于用同樣的原料生產(chǎn)多種(兩種或兩種以上)產(chǎn)品(含副產(chǎn)品)的工藝流程題,用此法更容易找到解題的切入點(diǎn)。(3)交叉分析法:有些化工生產(chǎn)選用多組原材料,先合成一種或幾種中間產(chǎn)品,再用這一中間產(chǎn)品與部分其他原材料生產(chǎn)所需的主流產(chǎn)品,這種題適合用交叉分析法。即將提供的流程示意圖結(jié)合常見化合物的制取原理劃分成幾條生產(chǎn)流水線,然后上下交叉分析。三、涉及問題原料預(yù)處理階段1.研磨、粉碎、噴灑(1)可增大反應(yīng)物的接觸面和接觸機(jī)會(huì),加快反應(yīng)速率,以提高原料轉(zhuǎn)化率、利用率、浸取率的目的(2)增大接觸面積的具體措施有:固體采用粉碎、研磨的方法;液體采用噴灑的方法;氣體采用多孔分散器等2.浸出(1)即浸取、溶解:向固體中加入適量溶劑,使其中可溶性的物質(zhì)溶解或通過反應(yīng)進(jìn)入溶液。(分:水浸、酸浸、堿浸、醇浸等)(2)水浸:是為了分離水溶性和非水溶性的物質(zhì)(3)酸浸:是為了溶解金屬、金屬氧化物、調(diào)節(jié)pH促進(jìn)某離子的水解而轉(zhuǎn)化為沉淀等(4)堿浸:是為了除去油污、溶解酸性氧化物、溶解鋁及其化合物、調(diào)節(jié)pH等(5)醇浸:為了提取有機(jī)物3.如何提高浸出率(1)浸出率:實(shí)際浸取量與理論浸取量的比值(2)提高浸取率可從反應(yīng)物接觸面積、接觸機(jī)會(huì)、溫度、反應(yīng)物的濃度、溶劑性質(zhì)等方面思考,適當(dāng)延長浸出時(shí)間、多次浸取等也有助于提高浸出率4.灼燒(煅燒、焙燒)是指在高溫下使固體原料分解、反應(yīng)或改變結(jié)構(gòu)5.攪拌、加熱加速溶解;增大反應(yīng)物的接觸面積,加快反應(yīng)速率;對(duì)于吸熱反應(yīng),加熱可同時(shí)提高原料的轉(zhuǎn)化率,但要避免反應(yīng)物或生成物的過熱分解6.增大反應(yīng)物濃度、加壓(1)可加快反應(yīng)速率(2)加壓一般是提高氣體反應(yīng)物濃度措施,在氣體和固體、液體反應(yīng)的體系中并不適宜(3)生產(chǎn)中常使廉價(jià)易得的原料適量過量,以提高另一原料的利用率7.催化劑大大提高反應(yīng)速率、降低能耗,但不影響化學(xué)平衡。使用時(shí)必須注意其活性溫度,且防止雜質(zhì)使催化劑“中毒”,延長使用壽命8.表面處理含有很多,如除去表面油污,或金屬晶體可用機(jī)械法打磨,或化學(xué)法除去表面氧化物等分離與提純——條件的控制1.控制pH(1)目的:使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀而分離(2)方法:加入能消耗H+的物質(zhì)且不引入新的雜質(zhì)。如要除去Cu2+中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等來調(diào)節(jié)溶液的pH2.控制體系的環(huán)境氛圍(1)蒸發(fā)或結(jié)晶時(shí),加入相應(yīng)的酸或堿以抑制某些鹽的水解(2)需要在酸性氣流中干燥FeCl3、AlCl3、MgCl2等含水晶體,抑制水解并帶走因分解產(chǎn)生的水汽(3)營造還原性氛圍,防止還原性物質(zhì)被氧化。如加入鐵粉防止Fe2+被氧化(4)加入氧化劑進(jìn)行氧化。如加入綠色氧化劑H2O2將Fe2+氧化轉(zhuǎn)化為Fe3+綠色氧化劑H2O2的優(yōu)點(diǎn):不引入新雜質(zhì),對(duì)環(huán)境無污染3.控制溫度(1)加熱:加速溶解、加快反應(yīng)速率或促進(jìn)平衡向某個(gè)方向移動(dòng)(如促進(jìn)水解生成沉淀)(2)降溫:防止某物質(zhì)在某溫度時(shí)會(huì)溶解或分解,或促進(jìn)平衡向某個(gè)方向移動(dòng)(3)控制溫度在一定范圍內(nèi):綜合多方面因素考慮。如使反應(yīng)速率不至于太慢、抑制或促進(jìn)平衡移動(dòng)、防止反應(yīng)物分解、防止副反應(yīng)發(fā)生、使催化劑的催化活性最高等(4)如題目中出現(xiàn)了包括產(chǎn)物在內(nèi)的各種物質(zhì)的溶解度信息,則要根據(jù)它們?nèi)芙舛入S溫度升高而改變的情況,尋找合適的結(jié)晶分離方法4.趁熱過濾(1)防止過濾一種晶體或雜質(zhì)的過程中,因溫度下降而析出另一種晶體(2)若首先析出的是產(chǎn)品,則防止降溫時(shí)析出雜質(zhì)而影響產(chǎn)品純度(目的是提高產(chǎn)品純度);若首先析出的是雜質(zhì),則防止產(chǎn)品在降溫時(shí)結(jié)晶而損耗(目的是減少產(chǎn)品的損耗)(3)方法:將漏斗先置于熱水中預(yù)熱5.產(chǎn)品洗滌(1)冰水洗滌:洗去晶體表面的雜質(zhì)離子,減少洗滌過程中的溶解損耗(2)有機(jī)物(如用乙醇)洗滌:洗去表面的雜質(zhì)離子,降低晶體的溶解損耗,且易于干燥6.煮沸促進(jìn)水解,聚沉后利于過濾分離;除去溶解在溶液中的氣體,如氧氣7.加氧化劑氧化某物質(zhì),轉(zhuǎn)化為易于被除去(沉淀)的離子8.加氧化物調(diào)節(jié)pH促進(jìn)水解(沉淀)循環(huán)操作與副產(chǎn)物利用循環(huán)操作(1)對(duì)可逆反應(yīng):可將未轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物分離出來后送入反應(yīng)器重新反應(yīng)。如合成氨反應(yīng)是可逆反應(yīng),分離氨后的尾氣中還含有大量原料氣N2和H2可送入合成塔,實(shí)施循環(huán)生成。(2)若某種物質(zhì)在流程中既是輔助原料又是副產(chǎn)品(既流進(jìn)又流出),則考慮循環(huán)利用。(3)注意某些隱形存在物質(zhì),在循環(huán)操作中因累積導(dǎo)致濃度過高,可能影響產(chǎn)品的純度其他常見考點(diǎn)1.實(shí)驗(yàn)儀器過濾、蒸發(fā)、灼燒、一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制、一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液的配制、酸堿中和滴定2.實(shí)驗(yàn)操作(1)洗滌沉淀:往過濾器中加蒸餾水,使水浸沒沉淀,待水自然流下后,重復(fù)操作2～3次(2)洗滌沉淀的目的:去除沉淀表面附著的可溶性的雜質(zhì)離子和母液(3)檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈:取最后一次洗滌液,根據(jù)沉淀吸附的雜質(zhì)離子,加入合適的檢驗(yàn)試劑,若沒有特征現(xiàn)象出現(xiàn),則表明沉淀已洗滌干凈易溶性晶體洗滌(如碳酸鈉晶體):為減少晶體因溶解而損失,可用相應(yīng)的飽和溶液或酒精洗滌(4)滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象(5)滴定終點(diǎn)的判斷方法(6)從溶液中得到干燥晶體或沉淀的步驟:蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾、洗滌、干燥(7)趁熱過濾:減少結(jié)晶損失;提高純度(8)易分解的物質(zhì):低溫烘干或自然晾干(9)蒸餾(10)萃取和分液(11)干燥3.結(jié)晶方法的選擇(1)NaCl型溶質(zhì):蒸發(fā)、結(jié)晶(2)KNO3型溶質(zhì)或所得晶體帶結(jié)晶水(如CuSO4·5H2O等):蒸發(fā)濃縮(至有晶膜出現(xiàn)),冷卻結(jié)晶(3)Ca(OH)2型溶質(zhì):蒸發(fā)、結(jié)晶(4)若A為NaCl型溶質(zhì)(溶解度受溫度影響小的溶質(zhì)),B為KNO3型溶質(zhì)(溶解度受溫度影響大的):A溶液(含有B雜質(zhì))提取A:蒸發(fā)濃縮(結(jié)晶),趁熱過濾B溶液(含有A雜質(zhì))提取B:蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾4.涉及計(jì)算利用關(guān)系式法或原子守恒進(jìn)行處理5.綠色化學(xué)理念考慮:(1)環(huán)境污染問題;(2)原子的經(jīng)濟(jì)性;(3)節(jié)約能源(包括使用催化劑);(4)原料應(yīng)是可再生的(或者可循環(huán)使用);(5)工藝的安全性典例共研【例1】

從廢釩催化劑(主要成分V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2等)中回收V2O5的一種生產(chǎn)工藝流程示意圖如下,請(qǐng)回答下列問題:(1)步驟①中廢渣的主要成分是

,③中X試劑為

。

(2)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行萃取分液操作時(shí),注入萃取劑,充分振蕩,將分液漏斗于鐵圈上靜置,當(dāng)液體分層后,接下來的操作是____________________________

。(3)②③的變化過程可簡化為(下式R表示VO2+,HA表示有機(jī)萃取劑)R2(SO4)n(水層)+2nHA(有機(jī)層)2RAn(有機(jī)層)+nH2SO4(水層)。為提高②中萃取百分率,應(yīng)采取的措施是

。

(5)25℃時(shí),取樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析,得到釩沉淀率和溶液pH之間關(guān)系如下表:pH1.31.41.51.61.71.81.92.02.1釩沉淀率/%88.194.896.598.098.898.896.493.189.3結(jié)合上表,在實(shí)際生產(chǎn)中,⑤中加入氨水,調(diào)節(jié)溶液的最佳pH為

。

(6)該工藝流程中,可以循環(huán)利用的物質(zhì)有

。

解析:答案:(1)SiO2

H2SO4

(2)打開分液漏斗上口塞子(或?qū)⒎忠郝┒飞峡谌影疾蹖?duì)準(zhǔn)漏斗口頸上小孔);先打開活塞放出下層液體,后將上層液體從分液漏斗上口倒入另一燒杯中(3)加入堿中和硫酸使平衡正移或多次連續(xù)萃取(4)1

6

6

6

1

Cl-

3

H2O

(5)1.7～1.8

(6)氨氣、有機(jī)萃取劑【例2】

(2017·全國Ⅲ卷,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:回答下列問題:(1)步驟①的主要反應(yīng)為:FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3

Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2上述反應(yīng)配平后FeO·Cr2O3與NaNO3的系數(shù)比為

。該步驟不能使用陶瓷容器,原因是

。

解析:(1)據(jù)化合價(jià)升降法、配平2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO34Na2CrO4+Fe2O3+4CO2+7NaNO2知,FeO·Cr2O3

與NaNO3的系數(shù)比為2∶7。該步驟不能使用陶瓷容器是因?yàn)楦邷叵翹a2CO3與SiO2反應(yīng)。答案:(1)2∶7陶瓷在高溫下會(huì)與Na2CO3反應(yīng)(2)濾渣1中含量最多的金屬元素是

,濾渣2的主要成分是

及含硅雜質(zhì)。

(3)步驟④調(diào)濾液2的pH使之變

(填“大”或“小”),原因是

(用離子方程式表示)。

解析:(2)由(1)中反應(yīng)產(chǎn)物加水浸后,不溶于水的為Fe2O3,所以含量最多的元素為鐵元素。經(jīng)步驟③調(diào)節(jié)pH=7所得濾渣為Al(OH)3及含硅雜質(zhì)。答案:(2)Fe

Al(OH)3(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

(填標(biāo)號(hào))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

。

答案:(4)d復(fù)分解反應(yīng)(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

。

訓(xùn)練突破1.PFS是水處理中重要的絮凝劑,如圖是以回收的廢鐵屑為原料制備PFS的一種工藝流程。(1)酸浸槽以及聚合釜中用到的酸應(yīng)是

;PFS中鐵元素的化合價(jià)為

;在酸浸槽中,為了提高浸出率,可以采取的措施有

(寫兩條)。

解析:(1)絮凝劑是硫酸鹽,制備時(shí)不能引入雜質(zhì),要用硫酸酸浸;根據(jù)[Fe2(OH)x(SO4)3-x/2]y中各元素正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0,得鐵的化合價(jià)為+3。答案:(1)H2SO4

+3加熱、攪拌、多次浸取等(2)若廢鐵屑中含有較多鐵銹(Fe2O3·xH2O),則酸浸時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式有

。

(3)如果反應(yīng)釜中用H2O2作氧化劑,則反應(yīng)的離子方程式為

;生產(chǎn)過程中,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)釜中產(chǎn)生了大量的氣體,且溫度明顯升高,其原因可能是

。

解析:(2)Fe2O3·xH2O和Fe均與硫酸反應(yīng)。(3)H2O2作氧化劑,且是酸性溶液,則將Fe2+氧化成Fe3+;H2O2受熱能分解,在Fe3+催化作用下也能分解。(4)聚合釜中溶液的pH必須控制在一定的范圍內(nèi)。如果溶液酸性過強(qiáng),造成的后果是

。

如果溶液酸性太弱又會(huì)生成大量的氫氧化鐵沉淀。若溶液中Fe3+的濃度為1mol·L-1,當(dāng)Fe3+開始沉淀時(shí),溶液的pH約為

[已知Fe(OH)3的Ksp≈1.0×10-39]。

答案:(4)影響Fe3+與OH-的結(jié)合(合理答案均可)

12.硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2]是一種重要的工業(yè)原料,能溶于水,不溶于乙醇,其工業(yè)制法如下。請(qǐng)回答:(1)步驟①中堿液洗滌的目的是

。

若將堿液換為酸液,可能產(chǎn)生的問題是

。

解析:(1)油脂在堿性條件下會(huì)發(fā)生水解反應(yīng),產(chǎn)生可溶性的物質(zhì),結(jié)合流程知,純固體物質(zhì)A為Fe,則可知實(shí)驗(yàn)步驟①中堿液洗滌的目的是除去油污和鋅層;若將堿液換為酸液,油脂在酸性條件下水解程度小,Zn、Fe都會(huì)發(fā)生反應(yīng),出現(xiàn)鐵部分損失及油污未除凈等問題。答案:(1)除去油污和鋅層鐵部分損失(或油污未除凈)(2)步驟②中B可以是

(填字母),加入少量B的目的是

。

a.CuCl2

b.CuO

c.Cu(NO3)2

d.CuSO4解析:(2)帶油污的鍍鋅鐵皮經(jīng)堿液洗滌后得到純凈的Fe,Fe與硫酸會(huì)發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生FeSO4和氫氣,若向其中加入少量的CuO,CuO與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生CuSO4,Fe與CuSO4發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生的Cu單質(zhì)與鐵及硫酸就會(huì)構(gòu)成原電池,使反應(yīng)速率加快,直接加入CuSO4也會(huì)加快反應(yīng)速率,而加入CuCl2會(huì)引入雜質(zhì)Cl-,使物質(zhì)不純;Cu(NO3)2在酸性條件下具有強(qiáng)的氧化性,不能得到FeSO4,不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。加入少量B的目的是加快鐵與稀硫酸的反應(yīng)速率。答案:(2)bd加快鐵與稀硫酸的反應(yīng)速率(3)步驟⑥中要用到少量乙醇洗滌,其目的是

。

解析:(3)從溶液中獲得的硫酸亞鐵銨表面有一定量的水,為了盡快去除水分,同時(shí)避免硫酸亞鐵銨晶體因溶解而損失,在步驟⑥中要用到少量乙醇洗滌,加快水的揮發(fā)。答案:(3)除去少量水并避免硫酸亞鐵銨晶體因溶解而損失(4)用硫酸亞鐵銨晶體配制溶液時(shí),需加入一定量硫酸,目的是

。

工業(yè)上常用酸性KMnO4溶液通過滴定的方法測(cè)定硫酸亞鐵銨樣品的純度,反應(yīng)的離子方程式為

。

準(zhǔn)確量取硫酸亞鐵銨溶液時(shí),硫酸亞鐵銨溶液應(yīng)盛放于

(填“酸式”或“堿式”)滴定管中。

(5)硫酸亞鐵銨晶體的樣品中可能含有的雜質(zhì)離子是

,實(shí)驗(yàn)室的檢驗(yàn)方法是

。

3.導(dǎo)學(xué)號(hào)96656073以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4為原料,制備高純PbO,實(shí)現(xiàn)鉛的再生利用。其工作流程如下:(1)過程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反應(yīng)生成PbSO4的化學(xué)方程式是_

。

(2)過程Ⅰ中,Fe2+催化過程可表示為:ⅰ:2Fe2++PbO2+4H++2Fe3++PbSO4+2H2Oⅱ:……①寫出ⅱ的離子方程式:

。

②下列實(shí)驗(yàn)方案可證實(shí)上述催化過程。將實(shí)驗(yàn)方案補(bǔ)充完整。a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液幾乎無色,再加入少量PbO2,溶液變紅。b.

。

②b.取a中紅色溶液,向其中加入鉛粉后,紅色褪去(3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq)

NaHPbO2(aq),其溶解度曲線如圖所示。①過程Ⅱ的目的是脫硫。濾液1經(jīng)處理后可在過程Ⅱ中重復(fù)使用,其目的是

(選填序號(hào))。

A.減少PbO的損失,提高產(chǎn)品的產(chǎn)率B.重復(fù)利用NaOH,提高原料的利用率C.增加Na2SO4濃度,提高脫硫效率②過程Ⅲ的目的是提純。結(jié)合上述溶解度曲線,簡述過程Ⅲ的操作:_

。

②根據(jù)PbO的溶解度曲線,應(yīng)選用35%的NaOH溶液,并加熱至110℃,使PbO充分溶解,趁熱過濾,冷卻結(jié)晶,再過濾即得高純PbO固體。答案:(3)①AB②向PbO粗品中加入一定量的35%NaOH溶液,加熱至110℃,充分溶解后,趁熱過濾,冷卻結(jié)晶,過濾得到PbO固體贈(zèng)送精美圖標(biāo)1、字體安裝與設(shè)置如果您對(duì)PPT模板中的字體風(fēng)格不滿意，可進(jìn)行批量替換，一次性更改各頁面字體。在“開始”選項(xiàng)卡中，點(diǎn)擊“替換”按