2022年高三化學一輪復習 無機化工流程專題復習學案

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1、2022年高三化學一輪復習 無機化工流程專題復習學案復習目標要求學生能依據(jù)流程圖分析原理，緊扣信息，抓住關鍵。知識清單題型一物質制備類化工流程題1明確制備類化工生產(chǎn)流程的特點一個完整的物質制備化工生產(chǎn)流程一般具有下列特點2熟悉常用的操作方法及其作用(1)對原料進行預處理的常用方法及其作用：研磨減小固體的顆粒度，增大固體與液體或氣體間的接觸面積，加快反應速率。水浸與水接觸反應或溶解。酸浸與酸接觸反應或溶解，使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去。灼燒除去可燃性雜質或使原料初步轉化，如從海帶中提取碘時的灼燒就是為了除去可燃性雜質。煅燒改變結構，使一些物質能溶解。并使一些雜質在高溫下氧化、分解

2、，如煅燒高嶺土。(2)常用的控制反應條件的方法：調節(jié)溶液的pH。常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調節(jié)pH所需的物質一般應滿足兩點：a能與H反應，使溶液pH增大；b不引入新雜質。例如：若要除去Cu2中混有的Fe3，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質來調節(jié)溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等?？刂茰囟?。根據(jù)需要升溫或降溫，改變反應速率或使平衡向需要的方向移動。趁熱過濾。防止某物質降溫時會析出。冰水洗滌。洗去晶體表面的雜質離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。3識別流程圖化工流程中箭頭指出的是投料(反應物)，箭頭指向的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)返回的箭頭一般是

3、被“循環(huán)利用”的物質。題型二提純類化工流程題1物質分離提純的原則(1)不增：不引入新的雜質。(2)不減：不減少被提純的物質。(3)易分離：被提純物與雜質易于分離。(4)易復原：被提純的物質易恢復原來的組成、狀態(tài)。2明確常用的提純方法(1)水溶法：除去可溶性雜質。(2)酸溶法：除去堿性雜質。(3)堿溶法：除去酸性雜質。(4)氧化劑或還原劑法：除去還原性或氧化性雜質。(5)加熱灼燒法：除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質。(6)調節(jié)溶液的pH法：如除去酸性銅溶液中的Fe3等。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：利用溶質在互不相溶的溶

4、劑里的溶解度不同提取分離物質，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。(3)蒸發(fā)結晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質，如NaCl。(4)冷卻結晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質、易水解的溶質或結晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO45H2O、FeSO47H2O等。(5)蒸餾或分餾：分離沸點不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇和甘油。(6)冷卻法：利用氣體液化的特點分離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的氨氣。4掌握化工流程的解題方法首尾分析法對一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條龍的生產(chǎn)工序)試題，首先對比分析流程圖中第一種物質(原材料)與最后一種物質(產(chǎn)品)，從對比分析中

5、找出原料與產(chǎn)品之間的關系，弄清生產(chǎn)過程中原料轉化為產(chǎn)品的基本原理和除雜、分離、提純產(chǎn)品的化工工藝，然后再結合題設的問題，逐一推敲解答。典型例析例題1(xx山東高考節(jié)選)TiO2既是制備其他含鈦化合物的原料，又是一種性能優(yōu)異的白色顏料。工業(yè)上由鈦鐵礦(FeTiO3)(含F(xiàn)e2O3、SiO2等雜質)制備TiO2的有關反應包括：酸溶FeTiO3(s)2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)TiOSO4(aq)2H2O(l)水解TiOSO4(aq)2H2O(l)H2TiO3(s)H2SO4(aq)簡要工藝流程如下：(1)試劑A為_。鈦液需冷卻至70 左右，若溫度過高會導致產(chǎn)品TiO2收率降低，原因是_

6、。(2)取少量酸洗后的H2TiO3，加入鹽酸并振蕩，滴加KSCN溶液后無明顯現(xiàn)象，再加H2O2后出現(xiàn)微紅色，說明H2TiO3中存在的雜質離子是_。這種H2TiO3即使用水充分洗滌，煅燒后獲得的TiO2也會發(fā)黃，發(fā)黃的雜質是_(填化學式)。例題2(xx新課標全國卷)氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅(含有Fe()、Mn()、Ni()等雜質)的流程如下：工業(yè)ZnO浸出液 濾液 濾液 濾餅ZnO提示：在本實驗條件下，Ni()不能被氧化；高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO2。回答下列問題：(1)反應中除掉的雜質離子是_，發(fā)生反應的離子方程式為_；在加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，對

7、除雜的影響是_。(2)反應的反應類型為_，過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有_。(3)反應形成的沉淀要用水洗，檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是_。(4)反應中產(chǎn)物的成分可能是ZnCO3xZn(OH)2。取干燥后的濾餅11.2 g，煅燒后可得到產(chǎn)品8.1 g，則x等于_。仿真練習1利用磷肥廠的副產(chǎn)品氟硅酸生產(chǎn)冰晶石晶體，既充分利用資源又提高經(jīng)濟效益，其部分工藝流程如下：(1)冰晶石用途之一是_(選填序號：a.煉鋼b.電冶鋁c.冶鎂 )工業(yè)作助熔劑。(2)制取NH4F反應器材質適宜是_(選填序號：a.聚四氟乙烯B玻璃c陶瓷)，過濾1所得濾渣的成分為_(填化學式)。(3)圖中的廢氣經(jīng)吸收可循環(huán)利用，該

8、氣體是_(填化學式)，含氟廢水可用石灰處理生成難溶CaF2，其溶度積常數(shù)表達式為Ksp(CaF2)_。(4)冰晶石能在堿溶液中分解，寫出冰晶石與足量氫氧化鈉溶液反應生成兩種鈉鹽的化學方程式_。2四氯化鈦(TiCl4)是制取航天航空工業(yè)材料鈦合金的重要原料。由鈦鐵礦(主要成分是FeTiO3)制備TiCl4等產(chǎn)品的一種工藝流程示意圖如下：回答下列問題：(1)往中加入鐵屑至浸出液顯紫色，此時溶液仍呈強酸性。該過程中有如下反應發(fā)生：2Fe3Fe=3Fe22TiO2(無色)Fe4H=2Ti3(紫色)Fe22H2OTi3(紫色)Fe3H2O=TiO2(無色)Fe22H加入鐵屑的作用是_。(2)在工藝過程中

9、需要控制條件以形成TiO2nH2O溶膠，該溶膠的分散質顆粒直徑大小在_范圍。(3)上述工藝具有成本低、可用低品位礦物為原料等優(yōu)點。依據(jù)綠色化學理念，該工藝流程中存在的不足之處是_(只要求寫出一項)。(4)依據(jù)表格信息，要精制含少量SiCl4雜質的TiCl4，可采用_方法。TiCl4SiCl4熔點/25.068.8沸點/136.457.63輝銅礦主要成分Cu2S，此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質，軟錳礦主要含有MnO2，以及少量SiO2、Fe2O3等雜質。研究人員綜合利用這兩種資源，開發(fā)出同槽酸浸濕法冶煉工藝，制備硫酸錳和堿式碳酸銅。主要工藝流程如下：已知：MnO2有較強的氧化性，能將金

10、屬硫化物中的硫氧化為單質硫Cu(NH3)4SO4常溫穩(wěn)定，在熱水溶液中會分解生成NH3部分金屬陽離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍(開始沉淀和完全沉淀的pH)：Fe3：1.53.2Mn2：8.39.8Cu2：4.46.4(1)實驗室配制250 mL 4.8 molL1的稀硫酸，所需的玻璃儀器除燒杯、量筒、玻璃棒外還需要_、_。(2)酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有_(任寫一點)。(3)酸浸時，得到的浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。寫出該反應的化學方程式_。(4)調節(jié)浸出液pH4的作用是_。(5)本工藝中可循環(huán)使用的物質是_(寫化學式)。(6)獲得的MnSO4H2O晶體后常用酒精洗滌，

11、主要目的是_。(7) 用標準的BaCl2溶液測定樣品中MnSO4H2O質量分數(shù)時，發(fā)現(xiàn)樣品純度大于100%(測定過程中產(chǎn)生的誤差可忽略)，其可能原因有_(任寫一種) 。4輕質碳酸鎂是廣泛應用于橡膠、塑料、食品和醫(yī)藥工業(yè)的化工產(chǎn)品，以鹵塊(主要成分為MgCl2，含F(xiàn)e2、Fe3、Mn2等雜質離子)為原料制備輕質碳酸鎂的工藝流程如下：(1)“氧化”一步中發(fā)生反應的離子方程式為_。(2)“調節(jié)pH”一步應調節(jié)溶液的pH9.8，其目的是_。(3)“熱解”一步溫度控制在75 左右，其原因是_。(4)從“過濾2”步驟中得到的濾液中能回收的鹽類物質主要有_(填化學式)。表生成氫氧化物沉淀的pH物質開始沉淀沉

12、淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8Mg(OH)29.911.1注：Fe(OH)2沉淀呈絮狀，不易從溶液中除去。(5)輕質碳酸鎂的成分為堿式碳酸鎂MgCO3Mg(OH)23H2O，則“熱解”一步發(fā)生反應的離子方程式為_。5工業(yè)上以碳酸錳礦為主要原料生產(chǎn)MnO2的工藝流程如下：有關氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如下表：氫氧化物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2Pb(OH)2Mn(OH)2開始沉淀的pH3.31.56.54.28.08.3沉淀完全的pH5.23.79.76.78.89.8請問答下列問題：(1)酸浸前將碳酸錳礦粉

13、碎的作用是_。(2)酸浸后的溶液中含有Mn2、SO，另含有少量Fe2、Fe3、Al3、Cu2、Pb2等，其除雜過程如下： 加入MnO2將Fe2氧化，其反應的離子方程式為_。加入CaO將溶液的pH調到5.26.0，其主要目的是_。加入BaS，除去Cu2、Pb2后，再加入NaF溶液，除去_。(3)從溶液A中回收的主要物質是_，該物質常用作化肥。(4)MnO2粗品中含有少量Mn3O4，可以用稀硫酸處理，將其轉化為MnSO4和MnO2，然后再用氧化劑將Mn2轉化為MnO2，制得優(yōu)質MnO2。寫出Mn3O4與稀硫酸反應的化學方程式_。6K2SO4是無氯優(yōu)質鉀肥，Mn3O4是生產(chǎn)軟磁鐵氧體材料的主要原料。

14、以硫酸工業(yè)的尾氣聯(lián)合制備K2SO4和Mn3O4的工藝流程如下：(1)幾種鹽的溶解度見圖1。反應中，向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液充分反應后，進行蒸發(fā)濃縮、_、洗滌、干燥等操作即得K2SO4產(chǎn)品。(2)檢驗K2SO4樣品是否含有氯化物雜質的實驗操作是：_。(3)反應的化學方程式為_。(4)Mn3O4與濃鹽酸加熱時發(fā)生反應的離子方程式為_。(5)圖2是煅燒MnSO4H2O時溫度與剩余固體質量變化曲線。該曲線中B段所表示物質的化學式為_。煅燒過程中固體錳含量隨溫度的升高而增大，但當溫度超過1 000 時，再冷卻后，測得產(chǎn)物的總錳含量反而減小。試分析產(chǎn)物總錳含量減小的原因：_。答案例題1 (

15、1)Fe溫度過高會導致TiOSO4提前水解，產(chǎn)生H2TiO3沉淀。(2)Fe2Fe2O3例題2 (1)Fe2和Mn2MnO3Fe27H2O=3Fe(OH)3MnO25H、2MnO3Mn22H2O=5MnO24H鐵離子和錳離子 不能生成沉淀，從而無法除去鐵和錳雜質(2)置換反應鎳(3)取少量水洗液于試管中，滴入12滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈。(4)11. 答案：(1)b (2)aSiO2(或H2SiO3、H4SiO4、SiO2nH2O)(3)NH3Ksp(CaF2)c(Ca2)c2(F)(4)Na3AlF64NaOH=NaAlO26NaF2H2O2. (

16、1)使Fe3還原為Fe2；生成Ti3保護Fe2不被氧化(2)1100 nm(3)產(chǎn)生三廢(4)蒸餾或精餾3. (1)250 mL容量瓶、膠頭滴管(2)粉碎礦石或適當升高溫度或攪拌(其它合理答案也得分) (3)Cu2S2MnO24H2SO4=2CuSO42MnSO4S 4H2O (4)使Fe3完全水解生成Fe(OH)3沉淀 (5)NH3(6)減少MnSO4H2O晶體的損失(7)混有硫酸鹽雜質或部分晶體失去結晶水4. (1)ClO2H2Fe2=2Fe3ClH2O(2)使Fe3、Mn2等雜質離子生成氫氧化物沉淀除去，且盡量避免Mg2轉化為沉淀。(3)溫度太低，反應速率慢，溫度太高NH4HCO3會分解。(4)NaCl、NH4Cl 5)2Mg24HCO2H2OMgCO3Mg(OH)23H2O3CO25. (1)增大接觸面積，加快反應速率(使反應更充分)(2)2Fe2MnO24H=2Fe3Mn22H2O 除去Fe3、Al3Ca2 (3)(NH4)2SO4(4)Mn3O42H2SO4=2MnSO4MnO22H2O6. (1)趁熱過濾 (2)取少量樣品于試管中配成溶液，滴加過量Ba(NO3)2溶液，取上層清液滴加AgNO3溶液(3)MnO2SO2=MnSO4(4)Mn3O48H2Cl3Mn2Cl24H2O(5)Mn3O4部分Mn3O4又被氧化為Mn2O3或MnO2，造成總錳含量減小