專題講座二無機化工流程題復習策略與解題方法指導

1、專題講座二無機化工流程題復習策略與解題方法指導、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:原料處理(1)原料處理階段的常見考點與常見名詞加快反應速率2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3灼燒、焙燒、煅燒：改變結構，使一些物質能溶解，并使一些雜質高溫下氧化、分解4控制反應條件的方法(2)分離提純階段的常見考點調 pH 值除雜a.控制溶液的酸堿性使其中某些金屬離子形成氫氧化物

2、沉淀提示：先用氧化劑把Fe2氧化為 Fe3,再調溶液的 pH 到 3.7。b.調節(jié) pH 所需的物質一般應滿足兩點： 能與 H*反應，使溶液 pH 值增大；不引入新雜質。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 來調節(jié)溶液的pH 值。2試劑除雜3加熱：加快反應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或產(chǎn)物，則要注意對溫度的控制。如：侯氏制堿中的 NaHCOs；還有如 H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(濃)等物質。例如：已知下列物質開始沉淀和沉淀完全時的物質開始沉淀沉淀完全F

3、e(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?pH 如下表所示4降溫：防止某物質在高溫時會溶解(或分解)、 為使化學平衡向著題目要求的方向移動5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離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。應在 HCI 的氣流中加熱，以防其水解。重結晶二、熱點題型探究 熱點 1 堿金屬及其礦物的開發(fā)利用 【例 1 (3013 廣東理綜，33)難溶性雜鹵石(K3SO4MgSO43CaSO43 H3O)屬于“呆礦”，在水中存在如下平衡:K2SO4MgSO43CaSO43H

4、3O(s)3Ca3 4+ 3K*+ Mg3+ 4SO4-+ 3H3O為能充分利用鉀資源，用飽和Ca(OH)3溶液溶浸雜鹵石制備硫酸鉀，工藝流程如下:50珂j林齊渣j-書iftift蔽吊剌 f 石(1)濾渣主要成分有 _ 和_ 以及未溶雜鹵石。用化學平衡移動原理解釋 Ca(OH)3溶液能溶解雜鹵石浸出 K+的原因：3 “除雜”環(huán)節(jié)中，先加入溶液調濾液 pH 至中性。蒸發(fā)、反應時的氣體氛圍抑制水解：如從溶液中析出FeCb、AICI3、MgCl3等溶質時,蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶：如除去KNO3中的少量 NaCI。蒸發(fā)結晶、趁熱過濾：如除去NaCI 中的少量KNO3O(4)其他常見考點化學方程式實驗儀器計

5、算信息溶液，經(jīng)攪拌等操作后，過濾，再加入2 2 4 4OS+CaSO4(s)+ CO3CaCO3(s)已知 298 K 時，Ksp(CaC03)= 2.80X 109, Ksp(CaSO4)= 4.90X 1010 11 12 13,求此溫度下該反應(5)有人以可溶性碳酸鹽為溶浸劑，則溶浸過程中會發(fā)生:(4)不同溫度下，K+的浸出濃度與溶浸時間的關系見下圖。由圖可得，隨著溫度升高,，373373 K K 彰 3 3 K KZKHZKH K K的平衡常數(shù) K(計算結果保留三位有效數(shù)字)。解析解題時，要依據(jù)制備 K3S04的工藝流程，結合物質的分離與提純的原則進行分析。(1)雜鹵石中加入 Ca(0

6、H)3溶液，Mg8*與 0H-結合生成 Mg(0H)2沉淀，CaS04微溶于水, 過濾后，濾渣中含有 Mg(0H)2、CaS04及未溶解的雜鹵石。加入 Ca(0H)3溶液，Mg3*與 0H-結合生成 Mg(0H)3沉淀， 溶解平衡正向移動，同時 c(Ca3*)與 c(S04-)均增大，從而析出 中。濾液中含有 Ca3*、0H-，可先加入過量 K3C03溶液，除去H3S04調節(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。K =$ $S0S0：-? ?, ,據(jù) Ksp(CaS04)、使 c(Mg3+)減小，雜鹵石的CaS04沉淀，K+留在濾液Ca3+，

7、過濾后，再加入稀Ksp(CaC03)可知，c(S04)= 邈號 g-)=邈罕 則有5KS 辭 4.90 冊=W104。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)7 根據(jù)什么理論 7 有什么變化 7 得出什么結論?！具w移應用 1】KN03是重要的化工產(chǎn)品，下面是一種已獲得專利的KN03制備方法的主要步驟:(5)CaSO4(s)+ CO3一CaC03(s)+ SO4-的平衡常數(shù)26S ICaC03(s)、CaS04(s)分別存在溶解平衡：CaC03(s)Ca3(aq) + C03(aq), CaS04(s)Ca3(aq) +S04(aq),則有 Ksp(C

8、aC03)= c(Ca3+) c(C03-)= 3.80 x 10-9,Ksp(CaS04)= c(Ca3) c(S04-)= 4.90 x 10-5,那么 K =)=c(Ca ) = Ksp(CaS04 )_4.90廠 KsCaC03= Ksp(CaC03= 3.80 x10 qca )-5X1010-9= 1.75 x 104。答案(1)Mg(0H)3(3)加入 Ca(0H)3溶液,移動，K+增多(3)K3C03H3S04(4)溶浸平衡向右移動CaS04Mg3+與 0H-結合生成 Mg(0H)2沉淀，Mg3+濃度減小，平衡正向K+的溶浸速率增大3-(5)CaS04(s) + C03CaC0

9、3(s) + S04-的平衡常數(shù)COCO(1)反應 I 中，CaSO4與 NH4HCO3的物質的量之比為1 :反應 n 需在干態(tài)、加熱的條件下進行，加熱的目的是從反應 W 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 n 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)利用的物質除(NH4)2SO4外，還有答案 (1)CaSO4+ 2NH4HCO3=CaCO3J + (NH4)2SO4+ 出。+ CO2f加快化學反應速率，分離 NH4CI 與 K2SO4防止 KNO3結晶，提高 KNO3的產(chǎn)率 加入 Ba(

10、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 AI2O3和少量的 SiO2、Fe2O3雜質)是工業(yè)上NH4AI(SO4)2I2H2O的工藝流程如圖所示:請回答下列問題:KCIKCI攪過阪應T TCa(NDCa(ND 胡帶餓靜卻結晶過満KNOjts)KNOjts)2，該反應的化學方程式為(填化學式)O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和銨明磯晶體HimHim 燼液一腹砒Nn,ncor*Nn,

11、ncor*J J CaCO,CaCO,COjCOj過鈕鹽酸過燒足ftCOzftCOz足 ffl 稀硫(1)固體 a 的化學式為，川中通入足量 CO2氣體發(fā)生反應的離子方程式為以 1 000 kg 含氧化鋁 36%的鋁土礦為原料制取 Al2（SO4）3，需消耗質量分數(shù)為 98%的_3硫酸（密度 1.84 g cm_）若同時制取銨明磯和硫酸鋁，通過控制硫酸的用量調節(jié)兩種產(chǎn)品的產(chǎn)量。若欲使制得的銨明磯和硫酸鋁的物質的量之比為1 : 1,則投料時鋁土礦中的 AI2O3和 H2SO4的物質的量之比為解析（1）鋁土礦中 AI2O3和 Fe2O3能溶于鹽酸，SiO2不溶于鹽酸，所以固體a 的化學式為 SiO

12、2o AI2O3溶于燒堿生成 NaAI02溶液，在其中通入 CO?生成 AI（OH）3沉淀。（2）AI（OH）3分解生成 AI2O3，AI2O3與稀硫酸、氨氣反應生成銨明磯溶液。(3) m(AI2O3)= 1 000 kg x 36% = 360 kg , m(H2SO4)=98寫；360kg= 1 037.6 kg，需消耗31 037 6 x 10 g質量分數(shù) 98%的硫酸（密度 1.84 g cm_3）為一. .鳥鳥“ =575.4 x 103mL = 575.4 L。1.84 g mL x 98%設制得的 Al2（SO4）3和 NH4AI（SO4）212H2O 的物質的量都是 1 mol

13、，則 Al3+共 3 mol,SO2_共 5 mol，根據(jù)鋁元素和 SO2_守恒原理可得，加入 AI2O3和 H2SO4的物質的量之比3為 2:5 5=3 3:1010o答案 (1)SiO2AIO2+ CO2+ 2H2O=HCO3+ AI(OH)3JAl2O3+ 4H2SO4+ 2NH3=2NH4AI(SO4)2+ 3 出 0 蒸發(fā)濃縮(3)575.4 (4)3 : 10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（原材料）與最后一種物質（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)流程過程中原料轉化為產(chǎn)品的基

14、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。關鍵在于認真對比分析原料與產(chǎn)品的組成，從中找出將原料轉化為產(chǎn)品和除去原材料中所包含的雜質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?！具w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工業(yè)生產(chǎn)來提取鎂，主要過程如下:I MgL（保留一位小數(shù)）。的。某學校課外興趣小組從海水曬鹽后的鹽鹵（主要含 Na： Mg2*、C、BL 等）中模擬回答下列問題:石英秒打1(mCujS-nFeS(mCujS-nFeS 空氣空氣I Ii ir r石英

15、砂廣氣A AI I焙燒剋鋼A A報電坪箱盤濟B Bm m IVIV1 000 C 左右，黃銅礦與(1)步驟 I 是在反射爐中進行的。把黃銅礦和石英砂混合加熱到空氣反應生成 Cu 和 Fe 的低價硫化物，且部分Fe 的硫化物轉變?yōu)榈蛢r氧化物。該過程中兩個主要反應的化學方程式分別是(2)步驟 n 是在轉爐中發(fā)生的。 冰銅含 Cu 量為 20%50%。 轉爐中， 將冰銅加熔劑(石英 砂)， 在 1 200C 左右吹入空氣進行吹煉。冰銅中的 CU2S 被氧化為 Cu2Oo 生成的 CU2O與 CU2S 反應，生成含 Cu 量約為 98.5%的泡銅，該過程發(fā)生反應的化學方程式分別是。氣體 A 中的大氣污

16、染物可選用下列試劑中a.濃硫酸吸收(填字母)ob 稀硝酸c. NaOH 溶液d.氨水(3)步驟川是由泡銅冶煉粗銅的反應，反應方程式為用稀硝酸浸泡熔渣 B，取少量所得溶液，滴加 KSCN 溶液后呈血紅色，說明溶液中存 在(填離子符號)，檢驗溶液中還存在 Fe2+的方法是.(注(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

17、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 洗滌電解(3)制備干燥的 HCI 氣體 (4) MgCl2(熔融)=Mg + CI2f熱點 3 鐵、銅及其礦物的開發(fā)利用【例3(2012高考題組合改編)工業(yè)上由黃銅礦(主要成分為 CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下:MgCl61LOMgCl61LO5當明試劑、現(xiàn)象)。答案 (1)2CuFeS2+ O2咼溫，Cu2S + 2FeS+ SO22FeS + 302高溫,2Fe0+ 2SO2(2)2Cu2S+ 302高溫,2Cu20+ 2S022Cu20+ Cu2S 高溫,6Cu+ S

18、02f cd(3) 3Cu20 + 2AI 高溫,AI203+ 6Cu(4) Fe3+可取適量酸性 KMn04溶液置于試管中，滴入幾滴該溶液，若酸性 KMn04溶液褪色或顏色變淺，說明該溶液中含有Fe2+解析 (1)根據(jù)問題(1)信息中的反應物和生成物以及氧化還原反應的規(guī)律可寫出兩個化學方程式。氣體 A 中含有 S02，S02是酸性氧化物，選用堿性溶液吸收。由泡銅制取粗銅，是 CU20 和 Al 發(fā)生氧化還原反應， 根據(jù)氧化還原反應的配平方法進 行配平可得化學反應方程式為3Cu20 + 2AI 高溫,AI203+ 6Cu。(4)向溶液中滴加 KSCN 溶液，溶液呈血紅色，可推知溶液中一定含有

19、Fe3 +；要檢驗溶液 中還含有 Fe2+,可利用其還原性，具體操作：取適量酸性 KMn04溶液置于試管中，滴 入幾滴該溶液，若酸性 KMn04溶液褪色或顏色變淺，說明該溶液中含有 Fe2+。解答無機化工流程圖題的策略(1)粗讀題干，挖掘圖示。圖示中一般會呈現(xiàn)超出教材范圍的知識，但題目中往往會有提示或者問題中不涉及，所以一定要關注題目的每一個關鍵字，盡量弄懂流程圖，但不必將每一種物質都推出，只需問什么推什么。如制備類無機化工題，可粗讀試題，知道題目制取什么、大致流程和有什么提示等。(2)攜帶問題，精讀信息。這里信息包括三個方面：一是主干，二是流程圖示，三是設置問題。讀主干抓住關鍵字、詞；讀流程

20、圖，重點抓住物質流向實驗操作方法等。(3)跳躍思維，規(guī)范答題。答題時應注意前后問題往往沒有“相關性”，即前一問未答出,不會影響后面答題?！具w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、Si02等)制備聚鐵(“進入”與“流出”)、(堿式硫酸鐵的聚合物)和綠磯(FeS04H2O)，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B 紫色石蕊試液過程中，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是(4)過程中，蒸發(fā)結晶時需使用的儀器除酒精燈、三腳架外，還需要A .稀硫酸 B. CaCO3C. NaOH 溶液答案 (1)ACD(2

21、)4FeS + 302+ 6H2SO4=2Fe2(SO4)3+ 6 出 0 + 4S鐵粉蒸發(fā)皿、玻璃棒 (5)C解析 (1)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。(3)溶液 X 為 Fe2(SO4)3,需加入還原劑將 Fe3+還原為 Fe2十，又不帶入雜質離子，故需加入鐵粉。(5)過程中需將酸消耗而調高 pH,而 CaCO3跟硫酸反應會生成微溶于水的 CaSO4，阻止反應的繼續(xù)進行。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。(MQ(MQ ) )操榨1 1L L星吒( (soso J J(1)寫出反應的化學方程式: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(填字母序號)。A .品紅溶液C .酸性 KMnO4溶液D 溴水(5)過程調節(jié) pH 可選用下列試劑中的(填序號)O鉗礦_主宴誡分為Mo