第8章專題講座六x

1、專題講座六無機化工流程題的解題策略課程內(nèi)容1.培養(yǎng)從試題提供的新信息中，準確地提取實質(zhì)性內(nèi)容，并與已有知識塊整合，重組為新知識塊的能力。2.培養(yǎng)將實際問題分解，通過運用相關(guān)知識，采用分析、綜合的方法，解決簡單化學問題的能力。3.培養(yǎng)將分析和解決問題的過程及成果，用正確的化學術(shù)語及文字、圖表、模型、圖形等表達，并做出解釋的能力。一、工業(yè)流程題的結(jié)構(gòu)二、工業(yè)流程題分類突破題型一物質(zhì)制備類化工流程題1 核心反應(yīng) 陌生方程式的書寫關(guān)注箭頭的指向：箭頭指入反應(yīng)物，箭頭指出生成物。(1)氧化還原反應(yīng)：熟練應(yīng)用氧化還原規(guī)律，判斷產(chǎn)物，根據(jù)化合價升降相等配平。(2)非氧化還原反應(yīng)：結(jié)合物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)實際判斷產(chǎn)

2、物。2 原料的預(yù)處理(1)溶解：通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸等。水浸與水接觸反應(yīng)或溶解浸出固體加水(酸 )溶解得到離子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浸出率固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少(更多轉(zhuǎn)化 )(2)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)在高溫下氧化、分解。(3)審題時要“瞻前顧后”，注意物質(zhì)性質(zhì)及反應(yīng)原理的前后聯(lián)系。3 常用的控制反應(yīng)條件的方法(1)調(diào)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(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Cu 2 中混有的F

3、e3 ，可加入CuO、CuCO 3、 Cu(OH) 2、Cu2(OH) 2CO3 等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH ，不可加入NaOH 溶液、氨水等。(2)控制溫度。根據(jù)需要升溫或降溫，改變反應(yīng)速率或使平衡向需要的方向移動。(3)趁熱過濾。防止某物質(zhì)降溫時會析出。(4)冰水洗滌。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。例 1(2016 全·國卷 ， 28)NaClO 2 是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產(chǎn)工藝如下：回答下列問題：(1)NaClO 2 中 Cl 的化合價為 _。(2)寫出“反應(yīng)”步驟中生成ClO 2 的化學方程式 _ 。(3)“電解”所用食鹽

4、水由粗鹽水精制而成，精制時，為除去Mg 2 和 Ca2 ，要加入的試劑分別為 _、_?！半娊狻敝嘘帢O反應(yīng)的主要產(chǎn)物是_。(4)“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量ClO 2。此吸收反應(yīng)中， 氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是_。(5)“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當于多少克Cl 2 的氧化能力。 NaClO 2 的有效氯含量為_。(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))解題流程 第一步：讀題目，明確目的 制備 NaClO 2第二步：審流程，分塊破題 拆分工藝流程第三步：看設(shè)問，結(jié)合題中的問題，回到流程圖中找答案。得分秘籍 (1)設(shè)問一般

5、相對獨立，無連帶效應(yīng)，一個問題解決不了不會影響下一個問題的解決。(2)題中基本上都有與流程無關(guān)的問題，可直接作答； 對于超綱知識， 題目中要么有信息提示，要么與解答題目無關(guān)。答案(1) 3(2)2NaClO 3 H2 SO4 SO2=2NaHSO 4 2ClO 2(3)NaOH 溶液Na CO溶液ClO(或 NaClO ) (4)2 1O(5)1.5722232題型二提純類化工流程題1 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)

6、溶液的 pH 法：如除去酸性溶液中的Fe3 等。2 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CCl 4 或苯萃取溴水中的溴。(3)蒸發(fā)結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如NaCl 。(4)冷卻結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如KNO 3 、FeCl3、 CuCl 2、 CuSO4·5H 2O、 FeSO4·7H 2O 等。(5)蒸餾或分餾：分離沸點不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇或甘油。(6)冷卻法：利用氣體液化的

7、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。例 2高純活性氧化鋅可用于光催化、光電極、彩色顯影等領(lǐng)域。以工業(yè)級氧化鋅(含 Fe2、Mn 2 、 Cu2 、 Ni 2、 Cd2 等)為原料，用硫酸浸出法生產(chǎn)高純活性氧化鋅的工藝流程如下：已知 KspFe(OH) 3 4.0× 1038 mol 4·L 4 ?；卮鹣铝袉栴}：(1)浸出時，為了提高浸出效率可采用的措施有(寫兩種 )：_ 。(2)氧化時，加入KMnO 4溶液是為了除去浸出液中的Fe2 和 Mn 2 (溶液中 Mn 全部轉(zhuǎn)化為MnO 2 )，請配平下列除去Fe2 的離子方程式：_=MnO 2Fe(OH

8、) 3MnO 4 Fe2 H(3)加入鋅粉的目的是 _ 。(4)已知 H2SO4 浸出液中，F(xiàn)e2 5.04 mg L·1、Mn 21.65 mg L· 1。加入 KMnO 4 溶液反應(yīng)一段時間后， 溶液中 Fe3 13 0.56 mg L· ，若溶液 pH 3，則此時 Fe)生成沉淀。_( 填“能”或“不能”若要除盡 1 m3 上述浸出液中的Fe2 和 Mn 2 ，需加入 _ g KMnO 4。解析 (1) 為了提高浸出效率， 可以適當增大硫酸濃度、攪拌、 將固體粉碎、 提高浸出溫度等。(2)錳元素由 7價降低到 4 價，而鐵元素由2 價升高到 3價，根據(jù)得失電

9、子守恒、原子守恒和電荷守恒配平方程式。(3) 加入鋅粉的目的是消耗溶液中的H ，調(diào)節(jié)溶液 pH，促進溶、Cd2等形成沉淀而除去。 0.56 ×103 g L·1液中的 Cu2、 Ni 2(4) Fe311.0 ×105 mol L· 1，56 g mol·此時溶液中OH 111，F(xiàn)e3 3 384 4 1.0 ×10mol L·OH 1.0 ×10mol ·L K spFe(OH) 3 ，故不能生成 Fe(OH) 3沉淀。 加入 KMnO4將 Fe2和 Mn 2 分別氧化為Fe3 和 MnO 2，而 KM

10、nO 4被還原為 MnO 2，根據(jù)得失電子守恒可知，加入KMnO 4 的質(zhì)量為5.04×103 g ·L11.65× 103 g ·L156 g mol· 1×1 000 L55 g mol· 1×2×1 000 L1 7.9 g。3× 158 g ·mol答案(1) 將工業(yè)級氧化鋅粉碎、攪拌，增大硫酸濃度(其他合理答案也可 )(2)137H2O1 35(3)調(diào)節(jié)溶液pH ，除去溶液中的Cu2 、Ni 2 、Cd2 等(4)不能 7.91 (2015 ·全國卷 ， 27) 硼

11、及 其化合物在工業(yè)上有許多用途。 以鐵硼礦( 主要 成分為Mg B O·H O 和 Fe O ，還有少量 Fe O、FeO、CaO、Al O和 SiO2等 )為原料制備硼酸 (HBO)225234232333的工藝流程如圖所示：回答下列問題：(1)寫出Mg 2B 2O5·H2O與硫酸反應(yīng)的化學方程式_ 。為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度外，還可采取的措施有_( 寫出兩條 )。(2)利用 _的磁性，可將其從“浸渣”中分離?！敖敝羞€剩余的物質(zhì)是_( 寫化學式 )。(3)“凈化除雜”需先加H 2O2 溶液，作用是_ 。然后再調(diào)節(jié)溶液的 pH 約為 5，目的是 _ 。(4)“

12、粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是_(填名稱 )。(5) 以硼酸為原料可制得硼氫化鈉(NaBH 4) ，它是有機合成中的重要還原劑，其電子式為_。(6)單質(zhì)硼可用于生產(chǎn)具有優(yōu)良抗沖擊性能的硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質(zhì)硼，用化學方程式表示制備過程：_ 。提高反應(yīng)溫度、減小鐵硼礦粉粒答案 (1)Mg 2 B2O5·H2O 2H2SO4=2MgSO 4 2H 3BO 3徑(2)Fe3O4SiO2 和 CaSO4(3)將 Fe2氧化為 Fe3使 Al 3 和 Fe3 形成氫氧化物沉淀而除去(4)( 七水 )硫酸鎂(5)O、B O(6)2H BO =B O 3H 3Mg =2B 3MgO33232

13、23解析(1)Mg 2B2O5·H2O 與硫酸反應(yīng)生成H 3BO 3、MgSO 4，配平即可。為提高浸出速率，可以從溫度 (升高溫度 )、濃度、增大接觸面積(將礦石粉碎 )等角度分析。(2)Fe3O4 具有磁性，可以利用鐵塊將其從“ 浸渣 ”中吸出。 SiO 2 不溶于 H 2SO4， CaO 與 H 2SO4 生成 CaSO4 微溶于水，所以 “浸渣 ” 中還有 SiO24334由 (1)中反應(yīng)生成 、和 CaSO 。此時溶液中除HBO外還有 MgSO 24 3424 3。(3)“ 凈化除雜 ” 先加2 22氧化為 Fe3 ，然后Fe (SO )、FeSO、Al(SO )H O的目

14、的是將 Fe3、 Al3水解生成 Fe(OH) 3、 Al(OH)3 沉淀而除去。再通過調(diào)節(jié) pH 促進 Fe(4)“ 粗硼酸 ” 中的主要雜質(zhì)是沒有被除去的MgSO 4。(5)NaBH 4 由 Na 和 BH 4 組成。其中的氫顯1 價， 1 價的 H 具有較強的還原性。 (6)以硼酸和金屬鎂為原料制備單質(zhì)硼的過程： H 3BO 3分解生成 B2O3，B2O3 與金屬鎂發(fā)生置換反應(yīng)生成單質(zhì) B。2 (2015 山·東理綜， 31)毒重石的主要成分為BaCO 3(含 Ca2 、Mg 2 、Fe3等雜質(zhì) )，實驗室利用毒重石制備BaCl 2·2H2O 的流程如下：(1)毒重石

15、用鹽酸浸取前需充分研磨，目的是 _。實驗室用37%的鹽酸配制15%的鹽酸，除量筒外還需使用下列儀器中的_。a燒杯b容量瓶 c玻璃棒d滴定管(2)加入 NH ·HO 調(diào)節(jié) pH 8 可除去 _(填離子符號 )，濾渣中含 _(填化學式 )。32加入 H2C2O4時應(yīng)避免過量，原因是_ 。Ca2Mg 2Fe3開始沉淀時的 pH11.99.11.9完全沉淀時的 pH13.911.13.2已知： K sp(BaC2 O4)1.6× 10 7， Ksp(CaC2O4) 2.3× 10 9。(3)利用間接酸堿滴定法可測定Ba 2 的含量，實驗分兩步進行。已知： 2CrO2222

16、4 2H =Cr2O7 H2 O Ba CrO4 =BaCrO 4步驟：移取x mL 一定濃度的Na2CrO4 溶液于錐形瓶中，加入酸堿指示劑，用1 鹽b mol ·L酸標準液滴定至終點，測得滴加鹽酸體積為V0mL 。步驟：移取 y mL BaCl 2溶液于錐形瓶中，加入24溶液，x mL 與步驟相同濃度的 Na CrO待 Ba 2 完全沉淀后，再加入酸堿指示劑，用b mol·L 1 鹽酸標準液滴定至終點，測得滴加鹽酸的體積為 V1mL 。滴加鹽酸標準液時應(yīng)用酸式滴定管，“0”刻度位于滴定管的 _(填“上方”或“下Ba2方” )。BaCl2 溶液的濃度為 _mol L

17、83; 1，若步驟中滴加鹽酸時有少量待測液濺出，濃度測量值將 _(填“偏大”或“偏小”)。答案(1) 增大接觸面積從而使反應(yīng)速率加快ac(2)Fe3Mg(OH) 2、Ca(OH) 2 H 2C2O4 過量會導(dǎo)致生成 BaC 2O4 沉淀，產(chǎn)品的產(chǎn)量減少0V1(3)上方b V偏大y解析(1) 充分研磨的目的是增大反應(yīng)物的接觸面積，從而使反應(yīng)速率加快。配制一定質(zhì)量分數(shù)的溶液，可以算出所需37%的鹽酸及水的體積，然后在燒杯中稀釋，為使溶液混合均勻，要用玻璃棒進行攪拌。 (2)根據(jù)流程圖及表格中數(shù)據(jù)可知，加入NH 3·H 2O 調(diào)節(jié) pH 8 時，只3完全沉淀而除去。加入NaOH ，調(diào) pH

18、 12.5，對比表格中數(shù)據(jù)可知，此時Mg2完全有 Fe沉淀， Ca2 部分沉淀，所以濾渣 中含 Mg(OH) 2、Ca(OH) 2。根據(jù) Ksp(BaC2O4) 1.6× 107，H2C2O4 過量時 Ba2 會轉(zhuǎn)化為 BaC2O4 沉淀， 從而使BaCl2·2H2O 的產(chǎn)量減少。 (3) “ 0” 刻度位于滴定管的上方。 由題意可得關(guān)系式23L b mol L·BaCl 2CrO 4 H，則有 c(BaCl 2)× y×10 13b V V11× (V0 V1)× 100。若步驟 中滴加鹽酸時有少量待L ，解得 c(BaC

19、l 2)ymol ·L測液濺出，則 V1變小， Ba2濃度測量值將偏大。3(2016 全·國卷 ，28)以硅藻土為載體的五氧化二釩(VO)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從25廢礬催化劑中回收V2O5 既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為物質(zhì)V 2O5V 2O4K 2SO4SiO 2Fe2O3Al 2O3質(zhì)量分數(shù) /%2.22.92.8 3.122 2860 651 2<1以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：回答下列問題：(1)“酸浸”時 VO 轉(zhuǎn)化為 VO，反應(yīng)的離子方程式為 _ ，同225時 V 2O4 轉(zhuǎn)化成 VO 2?！皬U渣 1”的主要成分是 _。(2)“氧化”中欲使3 mol 的 VO 2 變?yōu)?VO 2 ，則需要氧化劑KClO 3 至少為 _ mol 。(3)“中和”作用之一是使釩以V42”中含有 _。4O 形式存在于溶液中?！皬U渣12離子交換(4)“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為4R4V 4O12 4OH (ROH 為4ROH V 4O12洗脫強堿性陰離子交換樹脂)。為了提高洗脫效率，淋洗液應(yīng)該呈_性 (填“酸”“堿”或“中” )。(5)“流出液”中陽離子最多的是_。(6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH VO3)沉淀，寫出“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化