高考化學(xué)總復(fù)習(xí)金屬及其化合物學(xué)案三無機(jī)化學(xué)工藝流程配套新人教版

1、學(xué)案三無機(jī)化學(xué)工藝流程【教學(xué)目標(biāo)】【教學(xué)目標(biāo)】1.使學(xué)生了解化學(xué)工藝流程題的常見題型。2.掌握化學(xué)工藝流程題的分析方法和技巧。3.培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散、聯(lián)想、歸納、整合、提煉知識(shí)的能力。【教學(xué)重點(diǎn)】【教學(xué)重點(diǎn)】化學(xué)工藝流程題的分析方法和技巧?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】【教學(xué)難點(diǎn)】隱含信息的挖掘和計(jì)算能力的提升?！究记榉治觥俊究记榉治觥棵}點(diǎn)命題點(diǎn)五年考情五年考情分析解讀分析解讀以物質(zhì)制備為以物質(zhì)制備為主線的化學(xué)工主線的化學(xué)工藝流程藝流程2017全國(guó)全國(guó)，T272016全國(guó)全國(guó)，T282015全國(guó)全國(guó)，T27化學(xué)工藝流程題是將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框化學(xué)工藝流程題是將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)

2、流程中有關(guān)的化學(xué)圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識(shí)步步設(shè)問，是無機(jī)框圖的創(chuàng)新。它以現(xiàn)代工知識(shí)步步設(shè)問，是無機(jī)框圖的創(chuàng)新。它以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為基礎(chǔ)，與化工生產(chǎn)成本、產(chǎn)品提純、環(huán)業(yè)生產(chǎn)為基礎(chǔ)，與化工生產(chǎn)成本、產(chǎn)品提純、環(huán)境保護(hù)等相融合，考查物質(zhì)的制備、檢驗(yàn)、分離境保護(hù)等相融合，考查物質(zhì)的制備、檢驗(yàn)、分離或提純等基本實(shí)驗(yàn)原理在化工生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，或提純等基本實(shí)驗(yàn)原理在化工生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和綜合性，是近幾年高考化學(xué)具有較強(qiáng)的實(shí)用性和綜合性，是近幾年高考化學(xué)試題的?？碱}型。試題的?？碱}型。以分離提純?yōu)橐苑蛛x提純?yōu)橹骶€的化學(xué)工主線的化學(xué)工藝流程藝流程2017全國(guó)全國(guó)，T272

3、016全國(guó)全國(guó)，T281.工藝流程題過程解讀工藝流程題過程解讀(1)讀流程圖箭頭：箭頭進(jìn)入的是投料(反應(yīng)物)、出去的是主產(chǎn)物或副產(chǎn)物(生成物)。三線：出線和進(jìn)線均表示物料流向或操作流程，可逆線表示物質(zhì)循環(huán)。(2)解題要點(diǎn)審題要點(diǎn)：a.了解生產(chǎn)目的、原料及產(chǎn)品，b.了解題目提供的信息，c.分析各步的反應(yīng)條件、原理及物質(zhì)成分，d.理解物質(zhì)分離、提純、條件控制等操作的目的及要點(diǎn)。答題切入點(diǎn)：a.原料及產(chǎn)品的分離提純，b.生產(chǎn)目的及反應(yīng)原理，c.生產(chǎn)要求及反應(yīng)條件，d.有關(guān)產(chǎn)率、產(chǎn)量及組成的計(jì)算，e.綠色化學(xué)。2.工藝流程題常見答題方向工藝流程題常見答題方向工藝操作工藝操作(結(jié)果結(jié)果)目的評(píng)價(jià)目的評(píng)價(jià)

4、(或操作名稱或操作名稱)方法方法措施措施研磨研磨(粉碎粉碎)增大接觸面積，加快反應(yīng)增大接觸面積，加快反應(yīng)(溶解溶解)速率速率煅燒煅燒(焙燒焙燒)礦物分解、燃燒，轉(zhuǎn)化為易溶于酸、堿的物質(zhì)礦物分解、燃燒，轉(zhuǎn)化為易溶于酸、堿的物質(zhì)水浸水浸利用水溶性把物質(zhì)進(jìn)行分離利用水溶性把物質(zhì)進(jìn)行分離酸浸酸浸(堿浸堿浸)利用物質(zhì)與酸利用物質(zhì)與酸(堿堿)反應(yīng)除掉雜質(zhì)或把目標(biāo)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可溶性反應(yīng)除掉雜質(zhì)或把目標(biāo)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可溶性離子離子控控制制條條件件調(diào)節(jié)溶液調(diào)節(jié)溶液pH某些金屬離子的沉淀，控制物質(zhì)的溶解某些金屬離子的沉淀，控制物質(zhì)的溶解控制溫度控制溫度加快反應(yīng)速率，促進(jìn)平衡移動(dòng)；物質(zhì)的溶解、析出、揮發(fā)等加快反應(yīng)速率，促

5、進(jìn)平衡移動(dòng)；物質(zhì)的溶解、析出、揮發(fā)等增大某反應(yīng)物用量增大某反應(yīng)物用量增大另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(產(chǎn)率產(chǎn)率)某種試劑的選擇某種試劑的選擇是否帶入雜質(zhì)、是否影響產(chǎn)品的純度是否帶入雜質(zhì)、是否影響產(chǎn)品的純度分分離離提提純純不相溶液體不相溶液體分液分液相溶性液體相溶性液體蒸餾蒸餾難溶性固體難溶性固體過濾過濾易溶性固體易溶性固體蒸發(fā)結(jié)晶、濃縮冷卻結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶、濃縮冷卻結(jié)晶趁熱過濾趁熱過濾防止溫度降低，某物質(zhì)析出防止溫度降低，某物質(zhì)析出冰水洗滌冰水洗滌減少晶體的溶解損失減少晶體的溶解損失乙醇、有機(jī)溶劑洗滌乙醇、有機(jī)溶劑洗滌減少晶體的水溶性損失減少晶體的水溶性損失【典例【典例1】考點(diǎn)指導(dǎo)1以

6、物質(zhì)制備為目的工藝流程題頭題頭挖掘題挖掘題頭信息頭信息(2017課標(biāo)全國(guó)課標(biāo)全國(guó)，27)Li4Ti5O12和和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦料，可利用鈦鐵礦(主要成分為主要成分為FeTiO3，還含有少量，還含有少量MgO、SiO2等雜等雜質(zhì)質(zhì))來制備，工藝流程如下：來制備，工藝流程如下：題干題干分析題分析題干流程干流程【審題指導(dǎo)】【審題指導(dǎo)】【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練】【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練】1.(2015全國(guó)卷全國(guó)卷，27)硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制

7、備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示： 回答下列問題：(1)寫出Mg2B2O5H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式_。為提高浸出速率，除適當(dāng)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(xué)式)。(3)“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是_。然后再調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，目的是_。(4)“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(NaBH4)，它是有機(jī)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(xué)方程式表示制備過程_。解

8、析解析2.(2017海南化學(xué)，海南化學(xué)，17)以工業(yè)生產(chǎn)硼砂所得廢渣硼鎂泥為原料制取MgSO47H2O的過程如圖所示：硼鎂泥的主要成分如下表：MgOSiO2FeO、Fe2O3CaOAl2O3B2O330%40%20%25%5%15%2%3%1%2%1%2%回答下列問題：(1)“酸解”時(shí)應(yīng)該加入的酸是_，“濾渣1”中主要含有_(寫化學(xué)式)。(2)“除雜”時(shí)加入次氯酸鈣、氧化鎂的作用分別是_、_。(3)判斷“除雜”基本完成的檢驗(yàn)方法是_。(4)分離濾渣3應(yīng)趁熱過濾的原因是_。解析解析硼鎂泥主要成分是硼鎂泥主要成分是MgO，還有，還有CaO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì)，酸溶等雜質(zhì)

9、，酸溶時(shí)時(shí)MgO、CaO、Fe2O3、FeO、Al2O3都和硫酸反應(yīng)，都和硫酸反應(yīng)，SiO2不與硫酸反應(yīng)，不與硫酸反應(yīng)，B2O3轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為H3BO3，則濾渣，則濾渣1為為SiO2，次氯酸鈣具有強(qiáng)氧化性，加入的次氯酸鈣可把亞鐵離子氧化，次氯酸鈣具有強(qiáng)氧化性，加入的次氯酸鈣可把亞鐵離子氧化成鐵離子，成鐵離子，MgO促進(jìn)鐵離子、鋁離子水解，鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀，則濾渣促進(jìn)鐵離子、鋁離子水解，鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀，則濾渣2為為Al(OH)3、Fe(OH)3，濃縮過濾得到濾渣，濃縮過濾得到濾渣3為為CaSO4，濾液中含鎂離子、硫酸根離子，濾液中含鎂離子、硫酸根離子，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到硫酸鎂

10、晶體，以此來解答。蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到硫酸鎂晶體，以此來解答。答案答案(1)濃硫酸SiO2(2)氧化亞鐵離子促進(jìn)鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀(3)溶液接近為無色(4)溫度對(duì)硫酸鎂、硫酸鈣的溶解度影響不同，溫度越高，硫酸鈣溶解度越小，可以采用蒸發(fā)濃縮，趁熱過濾方法除去硫酸鈣【典例【典例2】(2016課標(biāo)全國(guó)課標(biāo)全國(guó)，28)以硅藻土為載體的五氧化二釩以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢礬催化劑中回收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：考點(diǎn)指導(dǎo)2以分離提純?yōu)槟康幕瘜W(xué)工藝流程物質(zhì)V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)

11、/%2.22.92.83.122286065121以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：【解題流程】【解題流程】解析解析【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練】【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練】3.濕法煉鋅產(chǎn)生的銅鎘渣主要含鋅、鎘濕法煉鋅產(chǎn)生的銅鎘渣主要含鋅、鎘(Cd)、銅、鐵、鈷、銅、鐵、鈷(Co)等金屬單質(zhì)。利用銅鎘等金屬單質(zhì)。利用銅鎘渣可生產(chǎn)渣可生產(chǎn)Cu、Cd及及ZnSO47H2O等，其生產(chǎn)流程如圖：等，其生產(chǎn)流程如圖：如表是部分金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為0.1 molL1計(jì)算)：氫氧化物氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Cd(OH)2Zn(OH)2開始沉淀的開始沉淀的pH1.97.07.25.4沉淀完

12、全的沉淀完全的pH3.29.09.58.2請(qǐng)回答下列問題：(1)提高銅鎘渣的“浸出”速率的措施有_(寫出1條即可)。(2)Fe的金屬性比Co強(qiáng)，該流程中“除鈷”_(填“能”或“不能”)用Zn代替Fe，“除鈷”中Fe發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_。(3)“除鐵”操作中加入H2O2的目的是_，加入ZnO的目的是調(diào)節(jié)溶液pH，以除去溶液中的鐵元素，調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為_，“除鐵”操作中的沉淀成分是_(寫化學(xué)式)。(4)“電解”操作中，Cd2 在_極放電得到金屬Cd，電極反應(yīng)式是_。(5)“電解”后的電解廢液是ZnSO4溶液，用該電解廢液制備ZnSO47H2O的方法是_。(6)“除鈷”后的含鈷廢渣在空氣中煅

13、燒，煅燒后的成分測(cè)定如表：元素元素CoZnCuFe含量含量/%59.000.520.2013.16則煅燒后所得固體混合物中，鈷氧化物的化學(xué)式是_。解析解析(1)升高溫度、增大反應(yīng)物表面積等均可提高反應(yīng)速率。升高溫度、增大反應(yīng)物表面積等均可提高反應(yīng)速率。(2)因因Zn的金屬性比的金屬性比Fe強(qiáng)，故可用強(qiáng)，故可用Zn代替鐵除鈷。除鈷中代替鐵除鈷。除鈷中Fe與與Co2發(fā)生置換反應(yīng)生成發(fā)生置換反應(yīng)生成Fe2和和Co。(3)H2O2可可氧化氧化Fe2，使之轉(zhuǎn)化為，使之轉(zhuǎn)化為Fe3。根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，可知欲除去溶液中的鐵元素，需加。根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，可知欲除去溶液中的鐵元素，需加入入ZnO調(diào)節(jié)溶液調(diào)節(jié)溶液

14、pH的范圍為的范圍為3.25.4，此時(shí)，此時(shí)Fe3完全轉(zhuǎn)化成完全轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3沉淀。沉淀。(4)電解操電解操作中作中Cd2在陰極得電子生成單質(zhì)在陰極得電子生成單質(zhì)Cd。(5)從從ZnSO4溶液中制備溶液中制備ZnSO47H2O的方法是的方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾。蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾。(6)由題意知，煅燒后所得固體為鈷氧化物、由題意知，煅燒后所得固體為鈷氧化物、ZnO、CuO、Fe2O3的混合物，設(shè)煅燒后所得固體質(zhì)量為的混合物，設(shè)煅燒后所得固體質(zhì)量為100 g，結(jié)合題表中的數(shù)據(jù)可知，鈷，結(jié)合題表中的數(shù)據(jù)可知，鈷氧化物中氧化物中m(O)100 g59.00 g81 gmol10.5

15、2 g65 gmol180 gmol10.20 g64 gmol1160 gmol113.16 g112 gmol121.302 g，則鈷氧化物中，則鈷氧化物中n(O)21.302 g16 gmol11.33 mol，n(Co)59.00 g59 gmol11.00 mol，故鈷氧化，故鈷氧化物的化學(xué)式為物的化學(xué)式為Co3O4。答案答案(1)適當(dāng)升高浸取液溫度適當(dāng)升高浸取液溫度(或?qū)~鎘渣磨制成粉末等或?qū)~鎘渣磨制成粉末等)(2)能能FeCo2=Fe2Co(3)將將Fe2氧化成氧化成Fe33.25.4Fe(OH)3(4)陰陰Cd22e=Cd(5)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾

16、(6)Co3O4控控制制條條件件調(diào)節(jié)溶液調(diào)節(jié)溶液pH某些金屬離子的沉淀，控制物質(zhì)的溶解某些金屬離子的沉淀，控制物質(zhì)的溶解控制溫度控制溫度加快反應(yīng)速率，促進(jìn)平衡移動(dòng)；物質(zhì)的溶解、析出、揮發(fā)等加快反應(yīng)速率，促進(jìn)平衡移動(dòng)；物質(zhì)的溶解、析出、揮發(fā)等增大某反應(yīng)物用量增大某反應(yīng)物用量增大另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(產(chǎn)率產(chǎn)率)某種試劑的選擇某種試劑的選擇是否帶入雜質(zhì)、是否影響產(chǎn)品的純度是否帶入雜質(zhì)、是否影響產(chǎn)品的純度分分離離提提純純不相溶液體不相溶液體分液分液相溶性液體相溶性液體蒸餾蒸餾難溶性固體難溶性固體過濾過濾易溶性固體易溶性固體蒸發(fā)結(jié)晶、濃縮冷卻結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶、濃縮冷卻結(jié)晶趁熱過濾趁熱過濾防止溫度降低，某物質(zhì)析出防止溫度降低，某物質(zhì)析出冰水洗滌冰水洗滌減少晶體的溶解損失減少晶體的溶解損失乙醇、有機(jī)溶劑洗滌乙醇、有機(jī)溶劑洗滌減少晶體的水溶性損失減少晶體的水溶性損失控控制制條條件件調(diào)節(jié)溶液調(diào)節(jié)溶液pH某些金屬離子的沉淀，控制物質(zhì)的溶解某些金屬離子的沉淀，控制物質(zhì)的溶解控制溫度控制溫度加快反應(yīng)速率，促進(jìn)平衡移動(dòng)；物質(zhì)的溶解、析出、揮發(fā)等加快反應(yīng)速率，促進(jìn)平衡移動(dòng)；物質(zhì)的溶解、析出、揮發(fā)等增大某反應(yīng)物用量增大某反應(yīng)物用量增大另一