2014屆新人教課標Ⅰ高三化學一輪總復習資料word版：第三章 專題講座二

專題講座二無機化工流程題復習策略與解題方法指導一、解題策略化工流程中常見的操作與名詞化工流程題目在流程上一般分為3個過程：(1)原料處理階段的常見考點與常見名詞加快反應速率溶解：通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等水浸：與水接觸反應或溶解浸出：固體加水(酸)溶解得到離子浸出率：固體溶解后，離子在溶液中含量的多少(更多轉(zhuǎn)化)酸浸：在酸溶液中反應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、分解控制反應條件的方法(2)分離提純階段的常見考點調(diào)pH值除雜a控制溶液的酸堿性使其某些金屬離子形成氫氧化物沉淀例如：已知下列物質(zhì)開始沉淀和沉淀完全時的pH如下表所示物質(zhì)開始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8若要除去Mn2溶液中含有的Fe2，應該怎樣做？提示：先用氧化劑把Fe2氧化為Fe3，再調(diào)溶液的pH到3.7。b調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應滿足兩點：能與H反應，使溶液pH值增大；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值。試劑除雜加熱：加快反應速率或促進平衡向某個方向移動1 / 12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：侯氏制堿中的NaHCO3；還有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(濃)等物質(zhì)。降溫：防止某物質(zhì)在高溫時會溶解(或分解)、為使化學平衡向著題目要求的方向移動萃取(3)獲得產(chǎn)品階段的常見考點洗滌(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。蒸發(fā)、反應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，應在HCl的氣流中加熱，以防其水解。蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶：如除去KNO3中的少量NaCl。蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾：如除去NaCl中的少量KNO3。重結(jié)晶(4)其他常見考點化學方程式實驗儀器計算信息 二、熱點題型探究熱點1堿金屬及其礦物的開發(fā)利用例1(2012廣東理綜，32)難溶性雜鹵石(K2SO4MgSO42CaSO42H2O)屬于“呆礦”，在水中存在如下平衡：K2SO4MgSO42CaSO42H2O(s)2Ca22KMg24SO2H2O為能充分利用鉀資源，用飽和Ca(OH)2溶液溶浸雜鹵石制備硫酸鉀，工藝流程如下：(1)濾渣主要成分有_和_以及未溶雜鹵石。(2)用化學平衡移動原理解釋Ca(OH)2溶液能溶解雜鹵石浸出K的原因：_。(3)“除雜”環(huán)節(jié)中，先加入_溶液，經(jīng)攪拌等操作后，過濾，再加入_溶液調(diào)濾液pH至中性。(4)不同溫度下，K的浸出濃度與溶浸時間的關系見右圖。由圖可得，隨著溫度升高，_，_。(5)有人以可溶性碳酸鹽為溶浸劑，則溶浸過程中會發(fā)生：CaSO4(s)COCaCO3(s)SO已知298 K時，Ksp(CaCO3)2.80109，Ksp(CaSO4)4.90105，求此溫度下該反應的平衡常數(shù)K(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。答案(1)Mg(OH)2CaSO4(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2與OH結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，Mg2濃度減小，平衡正向移動，K增多(3)K2CO3H2SO4(4)溶浸平衡向右移動K的溶浸速率增大(5)CaSO4(s)COCaCO3(s)SO的平衡常數(shù)K，據(jù)Ksp(CaSO4)、Ksp(CaCO3)可知，c(SO)，c(CO)，則有K1.75104。解析解題時，要依據(jù)制備K2SO4的工藝流程，結(jié)合物質(zhì)的分離與提純的原則進行分析。(1)雜鹵石中加入Ca(OH)2溶液，Mg2與OH結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，CaSO4微溶于水，過濾后，濾渣中含有Mg(OH)2、CaSO4及未溶解的雜鹵石。(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2與OH結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，使c(Mg2)減小，雜鹵石的溶解平衡正向移動，同時c(Ca2)與c(SO)均增大，從而析出CaSO4沉淀，K留在濾液中。(3)濾液中含有Ca2、OH，可先加入過量K2CO3溶液，除去Ca2，過濾后，再加入稀H2SO4調(diào)節(jié)溶液的pH至中性。(4)由圖可知，隨著溫度升高，溶浸平衡向右移動，K的溶浸速率增大。(5)CaSO4(s)COCaCO3(s)SO的平衡常數(shù)K。CaCO3(s)、CaSO4(s)分別存在溶解平衡：CaCO3(s)Ca2(aq)CO(aq)，CaSO4(s)Ca2(aq)SO(aq)，則有Ksp(CaCO3)c(Ca2)c(CO)2.80109，Ksp(CaSO4)c(Ca2)c(SO)4.90105，那么K1.75104。方法技巧要求用理論回答的試題，應采用“四段論法”：改變了什么條件(或是什么條件)根據(jù)什么理論有什么變化得出什么結(jié)論。遷移應用1KNO3是重要的化工產(chǎn)品，下面是一種已獲得專利的KNO3制備方法的主要步驟：(1)反應中，CaSO4與NH4HCO3的物質(zhì)的量之比為12，該反應的化學方程式為_。(2)反應需在干態(tài)、加熱的條件下進行，加熱的目的是_；從反應所得混合物中分離出CaSO4的方法是趁熱過濾，趁熱過濾的目的是_。(3)檢驗反應所得K2SO4中是否混有KCl的方法是：取少量K2SO4樣品溶解于水，_。(4)整個流程中，可循環(huán)利用的物質(zhì)除(NH4)2SO4外，還有_(填化學式)。答案(1)CaSO42NH4HCO3=CaCO3(NH4)2SO4H2OCO2(2)加快化學反應速率，分離NH4Cl與K2SO4防止KNO3結(jié)晶，提高KNO3的產(chǎn)率(3)加入Ba(NO3)2溶液至不再產(chǎn)生沉淀，靜置，向上層清液中滴加AgNO3溶液，若有沉淀生成，說明K2SO4中混有KCl(4)CaSO4、KNO3熱點2鎂、鋁及其礦物的開發(fā)利用例2鋁是重要的金屬材料，鋁土礦(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3雜質(zhì))是工業(yè)上制取鋁的原料。實驗室模擬工業(yè)上以鋁土礦為原料制取Al2(SO4)3和銨明礬晶體NH4Al(SO4)212H2O的工藝流程如圖所示：請回答下列問題：(1)固體a的化學式為_，中通入足量CO2氣體發(fā)生反應的離子方程式為_。(2)由制取銨明礬溶液的化學方程式為_，從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的實驗操作依次為(填操作名稱)_、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌。(3)以1 000 kg含氧化鋁36%的鋁土礦為原料制取Al2(SO4)3，需消耗質(zhì)量分數(shù)98%的硫酸(密度1.84 gcm3)_ L(保留一位小數(shù))。(4)若同時制取銨明礬和硫酸鋁，通過控制硫酸的用量調(diào)節(jié)兩種產(chǎn)品的產(chǎn)量。若欲使制得的銨明礬和硫酸鋁的物質(zhì)的量之比為11，則投料時鋁土礦中的Al2O3和H2SO4的物質(zhì)的量之比為_。答案(1)SiO2AlOCO22H2O=HCOAl(OH)3(2)Al2O34H2SO42NH3=2NH4Al(SO4)23H2O蒸發(fā)濃縮(3)575.4(4)310解析(1)鋁土礦中Al2O3和Fe2O3能溶于鹽酸，SiO2不溶于鹽酸，所以固體a的化學式為SiO2。Al2O3溶于燒堿生成NaAlO2溶液，在其中通入CO2生成Al(OH)3沉淀。(2)Al(OH)3分解生成Al2O3，Al2O3與稀硫酸、氨氣反應生成銨明礬溶液。(3)m(Al2O3)1 000 kg36%360 kg，m(H2SO4) kg1 037.6 kg，需消耗質(zhì)量分數(shù)98%的硫酸(密度1.84 gcm3)為575.4103 mL575.4 L。(4)設制得的Al2(SO4)3和NH4Al(SO4)212H2O的物質(zhì)的量都是1 mol，則Al3共3 mol，SO共5 mol，根據(jù)鋁元素和SO守恒原理可得，加入Al2O3和H2SO4的物質(zhì)的量之比為5310。方法技巧首尾分析法：對一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條龍生產(chǎn)工序)試題，首先對比分析生產(chǎn)流程示意圖中的第一種物質(zhì)(原材料)與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品)，從對比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關系，弄清生產(chǎn)流程過程中原料轉(zhuǎn)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(jié)合題設的問題，逐一推敲解答。關鍵在于認真對比分析原料與產(chǎn)品的組成，從中找出將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和除去原材料中所包含的雜質(zhì)的基本原理和所采用的工藝生產(chǎn)措施。當把生產(chǎn)的主線弄清楚了，圍繞生產(chǎn)主線所設計的系列問題也就可以解答了。遷移應用2鎂及其合金是一種用途很廣的金屬材料，目前世界上60%的鎂是從海水中提取的。某學校課外興趣小組從海水曬鹽后的鹽鹵(主要含Na、Mg2、Cl、Br等)中模擬工業(yè)生產(chǎn)來提取鎂，主要過程如下：回答下列問題：(1)工業(yè)上從鹽鹵中獲取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是_。(2)從過程得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2，除去少量Ca(OH)2的方法是先將沉淀加入到盛有_溶液的燒杯中，充分攪拌后經(jīng)_、_(填操作方法)可得純凈的Mg(OH)2。(3)下圖是該興趣小組設計進行過程的實驗裝置圖：其中裝置A的作用是_。(4)寫出過程中發(fā)生反應的化學方程式_。答案(1)石灰乳原料豐富，成本低(2) MgCl2過濾洗滌(3)制備干燥的HCl氣體(4) MgCl2(熔融)Mg Cl2熱點3鐵、銅及其礦物的開發(fā)利用例3近年來，硫化銅礦的濕法冶煉技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進展?，F(xiàn)有一種催化氧化酸浸硫化銅礦的冶煉法，其工藝流程如圖1所示：反應溫度、固液比、反應時間、氯離子濃度都對銅的浸出率有較大的影響，下面是實驗得出的這幾種因素對銅的浸出率影響的變化曲線圖(如圖2圖5所示)?；卮鹣铝袉栴}：(1)火法煉銅的主要反應：2CuFeS24O2Cu2S3SO22FeO(爐渣)；2Cu2S3O22Cu2O2SO2；2Cu2OCu2S6CuSO2；則由1 mol CuFeS2生成1 mol Cu，共消耗_ mol O2。在反應中氧化劑為_，當有0.3 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時，生成SO2的體積為_(標準狀況)。(2)寫出反應1的化學方程式：_，濕法煉銅與火法煉銅相比，優(yōu)點是_。(3)從溶液中得到FeSO47H2O晶體的操作是_；實驗時常用乙醇洗滌晶體，優(yōu)點是_。(4)根據(jù)實驗以及工業(yè)生產(chǎn)的實驗要求，從下表中得出的最佳工藝條件為_(填序號)。選項反應溫度/固液比c(Cl)/molL1反應時間/hA10015.50.77B95150.86C110160.98答案(1)2.5Cu2O、Cu2S1.12 L(2)2CuSO22H2SO42CuSO42H2O2S污染小，同時得到副產(chǎn)物硫酸亞鐵晶體及硫黃，資源得到充分利用(3)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗去晶體表面的水和雜質(zhì)離子，同時減少晶體的損失(4)B解析(1)將題給的三個方程式合并得：2CuFeS25O22Cu4SO22FeO，當CuFeS2為1 mol時，消耗的O2為2.5 mol。反應中，根據(jù)化合價變化可知，Cu2O和Cu2S中Cu的化合價都降低，故它們都是氧化劑。生成1 mol SO2轉(zhuǎn)移6 mol電子，當有0.3 mol電子轉(zhuǎn)移時，生成SO2 0.05 mol，體積為1.12 L(標準狀況)。(2)火法煉銅中產(chǎn)生有毒的SO2，而濕法煉銅中不產(chǎn)生有毒氣體，故其優(yōu)點是污染小，環(huán)保，同時濕法煉銅中還得到副產(chǎn)品硫酸亞鐵晶體及硫黃，充分利用了資源。(3)FeSO47H2O晶體受熱易失去結(jié)晶水，故從溶液中得到FeSO47H2O晶體的操作應是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾。又因該晶體易溶于水，故不能用水洗滌，需用乙醇洗滌，不僅可以洗去晶體表面的水和雜質(zhì)離子，還可以減少晶體的損失。(4)從圖2可以看出：銅的浸出率隨反應溫度的升高而增大，在溫度達到95 后，銅的浸出率隨溫度的變化不明顯，但是溫度過高，能耗增加，由此可知適宜的反應溫度為95 。從圖3可以看出：固液比大于15時，銅的浸出率隨固液比的增大而有所下降；固液比小于15時，銅的浸出率隨固液比的減小而有所下降，因此適宜的固液比為15。從圖4可以看出：銅的浸出率隨反應時間的增加而增大，但在反應時間超過6 h后，隨著反應時間的延長銅的浸出率增大得很緩慢，同時反應時間過長，既增加能耗，又降低設備利用率，故適宜的反應時間為6 h。由圖5可以看出：加入氯離子能改善銅的浸出效果，但是氯離子濃度超過0.8 molL1時，銅的浸出率隨氯離子濃度的增大反而降低，故適宜的氯離子濃度應維持在0.8 molL1。遷移應用3實驗室利用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)制備聚鐵(堿式硫酸鐵的聚合物)和綠礬(FeSO47H2O)，主要工藝流程如下。(1)將過程產(chǎn)生的氣體通入下列溶液中，溶液會褪色的是_。A品紅溶液 B紫色石蕊試液C酸性KMnO4溶液 D溴水(2)過程中，F(xiàn)eS、O2和H2SO4反應的化學方程式為_。(3)過程中需加入的物質(zhì)是_。(4)過程中，蒸發(fā)結(jié)晶時需使用的儀器除酒精燈、三腳架外，還需要_。(5)過程調(diào)節(jié)pH可選用下列試劑中的_(填序號)。A稀硫酸 BCaCO3 CNaOH溶液(6)過程中，將溶液Z加熱到7080 ，目的是_。(7)實驗室為測量所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)，進行下列實驗。用分析天平稱取2.700 0 g樣品；將樣品溶于足量的鹽酸后，加入過量的BaCl2溶液；過濾、洗滌、干燥，稱重得固體質(zhì)量為3.495 0 g。若該聚鐵的主要成分為Fe(OH)(SO4)n，則該聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為_。(假設雜質(zhì)中不含鐵元素和硫元素)答案(1)ACD(2)4FeS3O26H2SO4=2Fe2(SO4)36H2O4S(3)鐵粉(4)蒸發(fā)皿、玻璃棒(5)C(6)促進Fe3的水解(7)31.1%解析SO2具有漂白性，能使品紅褪色，SO2有還原性，能被酸性KMnO4溶液、溴水氧化，而使它們褪色。溶液X為Fe2(SO4)3，需加入還原劑將Fe3還原為Fe2，又不帶入雜質(zhì)離子，故需加入鐵粉。過程中需將酸消耗而調(diào)高pH，而CaCO3跟硫酸反應會生成微溶于水的CaSO4而阻止反應的繼續(xù)進行。由聚鐵的化學式可知：n(Fe3)n(SO)n(BaSO4)0.015 mol，所以聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)100%31.1%。熱點4錳、鉬、鈦等金屬化合物的綜合應用例4鉬是一種過渡金屬元素，通常用作合金及不銹鋼的添加劑，這種元素可增強合金的強度、硬度、可焊性及韌性，還可增強其耐高溫及耐腐蝕性能。如圖是化工生產(chǎn)中制備金屬鉬的主要流程圖。(1)寫出反應的化學方程式：_。(2)反應的尾氣可以再利用，寫出應用該尾氣制得的兩種重要化學試劑_。(3)如果在實驗室模擬操作1和操作2，則需要使用的主要玻璃儀器有_。(4)鉬在空氣中灼燒生成三氧化鉬，三氧化鉬溶于氫氧化鈉溶液生成鉬酸鈉；三氧化鉬不溶于鹽酸或稀硫酸。鉬酸鈉的化學式為_。(5)工業(yè)上制備還原性氣體CO和H2的反應原理為CO2CH42CO2H2，CH4H2OCO3H2。含甲烷體積分數(shù)為80%的a L(標準狀況)天然氣與足量二氧化碳和水蒸氣的混合物在高溫下反應，甲烷轉(zhuǎn)化率為90%，用產(chǎn)生的還原性氣體(CO和H2)還原MoO3制鉬，理論上能生產(chǎn)鉬的質(zhì)量為_。答案(1)2MoS27O22MoO34SO2(2)H2SO4、Na2SO3或Na2SO4、(NH4)2SO4等(3)燒杯、漏斗、玻璃棒(4)Na2MoO4(5)4.11a g解析(1)二硫化鉬與氧氣在高溫下反應生成三氧化鉬和二氧化硫。(2)二氧化硫可收集再利用，制備硫酸和鹽類等。(3)操作1和操作2都是分離固體與液體混合物，都是過濾操作。(4)鉬酸是二元酸，可直接寫出鉬酸鈉。(5)根據(jù)反應方程式知，1 mol甲烷完全反應生成4 mol還原性氣體，而：3COMoO3Mo3CO2,3H2MoO3Mo3H2O,3 mol還原性氣體理論上生成1 mol鉬。n(CH4)80%，n(H2CO)80%90%4 mol，n(Mo) mol mol，m(Mo) mol96 gmol14.11a g。 希望對大家有所幫助，多謝您的瀏覽！