2022高考化學(xué)三輪沖刺最后30天之考前爭(zhēng)分系列熱點(diǎn)突破二無(wú)機(jī)化工流程題的突破方法學(xué)案

1、2021高考化學(xué)三輪沖刺最后30天之考前爭(zhēng)分系列熱點(diǎn)突破二無(wú)機(jī)化工流程題的突破方法學(xué)案PAGE PAGE 22無(wú)機(jī)化工流程題的突破方法突破方法(1)明確原料和產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，從中得出將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和除去原料中所含雜質(zhì)的基本原理和所用的生產(chǎn)工藝。如下圖所示：(2)分析流程中的每一步驟，從幾個(gè)方面了解流程：反應(yīng)物是什么；發(fā)生了什么反應(yīng)；該反應(yīng)造成了什么后果，對(duì)制造產(chǎn)品有什么作用；加入什么試劑，得到什么中間產(chǎn)物等。抓住一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一切反應(yīng)或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務(wù)的。(3)物質(zhì)制備工藝都涉及物質(zhì)的分離提純，注意制備過(guò)程中所需的原料、條件的控制(如溶液pH與沉淀、溶度積常數(shù)與沉淀等)

2、以及物質(zhì)分離方法的選擇(如過(guò)濾、萃取分液、蒸餾等)，盡可能寫(xiě)出主要的化學(xué)反應(yīng)方程式或制備原理。若出現(xiàn)工藝評(píng)價(jià)問(wèn)題，從成本、環(huán)保、現(xiàn)實(shí)等角度考慮分析即可。例2017全國(guó)卷(節(jié)選)Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來(lái)制備。工藝流程如下：回答下列問(wèn)題：(1)“酸浸”實(shí)驗(yàn)中，鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知，當(dāng)鐵的浸出率為70%時(shí)，所采用的實(shí)驗(yàn)條件為_(kāi)。(2)“酸浸”后，鈦主要以TiOCleq oal(2,4)形式存在，寫(xiě)出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式_。(3)TiO2xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40 min

3、所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示：溫度/3035404550TiO2xH2O轉(zhuǎn)化率/%9295979388分析40 時(shí)TiO2xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因_。(4)Li2Ti5O15中Ti的化合價(jià)為4，其中過(guò)氧鍵的數(shù)目為_(kāi)。(5)寫(xiě)出“高溫煅燒”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式_。答案(1)100 、2 h或90 、5 h(2)FeTiO34H4Cl=Fe2TiOCleq oal(2,4)2H2O(3)低于40 ，TiO2xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加；超過(guò)40 ，雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降(4)4(5)2FePO4Li2CO3H2C2O4eq o(=,sup

4、17(高溫)2LiFePO43CO2H2O解析(1)根據(jù)圖像分析，當(dāng)鐵的浸出率為70%時(shí)，所采用的實(shí)驗(yàn)條件為100 、2 h或90 、5 h。(2)“酸浸”時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為FeTiO34H4Cl=Fe2TiOCleq oal(2,4)2H2O。(3)當(dāng)溫度低于40 時(shí)，H2O2、NH3H2O不易分解，但是溫度低，反應(yīng)速率慢，TiO2xH2O轉(zhuǎn)化率低；當(dāng)溫度高于40 時(shí)，H2O2分解，NH3逸出，反應(yīng)物濃度降低，反應(yīng)速率下降，TiO2xH2O的轉(zhuǎn)化率低。(4)設(shè)Li2Ti5O15中過(guò)氧鍵的數(shù)目為x，則非過(guò)氧鍵氧原子數(shù)目為152x，根據(jù)化合物中各元素正、負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零可得：2x2(1

5、52x)1245，解得：x4。(5)煅燒過(guò)程中，F(xiàn)e元素化合價(jià)由3降至2，被還原，則H2C2O4應(yīng)作還原劑，其氧化產(chǎn)物為CO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FePO4Li2CO3H2C2O4eq o(=,sup17(高溫)2LiFePO43CO2H2O。NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來(lái)漂白織物等，其一種生產(chǎn)工藝如下：回答下列問(wèn)題：(1)NaClO2中Cl的化合價(jià)為_(kāi)。(2)寫(xiě)出“反應(yīng)”步驟中生成ClO2的化學(xué)方程式：_。(3)“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時(shí)，為除去Mg2和Ca2，要加入的試劑分別為_(kāi)、_。(4)“尾氣吸收”是吸收“電解”過(guò)程排出的少量ClO2。此吸收反應(yīng)中，氧化

6、劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_(kāi)，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是_。(5)“有效氯含量”可用來(lái)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(dāng)于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為_(kāi)。(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù))答案(1)3(2)2NaClO3SO2H2SO4=2ClO22NaHSO4(3)NaOH溶液Na2CO3溶液(4)21O2(5)1.57解析(1)根據(jù)化合物中各元素化合價(jià)代數(shù)和等于0，計(jì)算出NaClO2中氯元素化合價(jià)為3。(2)從流程圖看出，反應(yīng)物是氯酸鈉、二氧化硫、硫酸，產(chǎn)物為硫酸氫鈉、二氧化氯，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒配平化學(xué)方程式：2NaClO3SO2H2SO4=2C

7、lO22NaHSO4。(3)粗鹽提純中加入氫氧化鈉溶液沉淀鎂離子，加入碳酸鈉溶液沉淀鈣離子。(4)依題意，用含氫氧化鈉的雙氧水吸收尾氣中的二氧化氯，發(fā)生反應(yīng)：2ClO2H2O22OH=2ClOeq oal(,2)O22H2O，ClO2作氧化劑，H2O2作還原劑，故氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為21，氧化產(chǎn)物為O2。(5)氯氣、亞氯酸鈉的氧化能力就是得電子能力，得電子數(shù)相等時(shí)，氧化能力相當(dāng)。氯氣、亞氯酸鈉的最終還原產(chǎn)物為氯離子。根據(jù)：NaClO2eq o(,sup17(得4e)Cl，Cl2eq o(,sup17(得2e)2Cl，得電子數(shù)相等時(shí)，存在：NaClO22Cl2，故亞氯酸鈉的有效氯含量為

8、eq f(712,90.5)1.57。無(wú)機(jī)化工流程題的突破方法專(zhuān)題訓(xùn)練12017四川綿陽(yáng)二診采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質(zhì))制取綠礬(FeSO47H2O)，某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如下流程：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A酸浸時(shí)選用足量硫酸，試劑X為鐵粉B濾渣a主要含SiO2，濾渣b主要含Al(OH)3C從濾液B得到綠礬產(chǎn)品的過(guò)程中，必須控制條件防止其氧化和分解D試劑X若為過(guò)量NaOH溶液，得到的沉淀用硫酸溶解，再結(jié)晶分離也可得綠礬答案D解析硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質(zhì))中加入足量硫酸，F(xiàn)e2O3、Al

9、2O3與酸反應(yīng)生成硫酸鐵、硫酸鋁，二氧化硅不反應(yīng)，過(guò)濾，濾渣a為二氧化硅；在濾液A中加入鐵粉將Fe3還原為Fe2，調(diào)節(jié)pH使Al3完全生成氫氧化鋁沉淀，過(guò)濾，濾渣b為氫氧化鋁，濾液B為硫酸亞鐵，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾，得到硫酸亞鐵晶體。由流程分析可知，溶解燒渣選用足量硫酸，試劑X為鐵粉，A正確；根據(jù)以上分析可知濾渣a主要含SiO2，濾渣b主要含Al(OH)3，B正確；Fe2易被空氣中的氧氣氧化，而且綠礬受熱易失去結(jié)晶水，所以從濾液B得到FeSO47H2O產(chǎn)品的過(guò)程中，必須控制條件防止其氧化和分解，C正確；試劑X若為過(guò)量NaOH溶液，得到的沉淀是氫氧化鐵，用硫酸溶解得到的是硫酸鐵而不是硫酸亞鐵

10、，D錯(cuò)誤。22017江西第三次聯(lián)考如圖是工業(yè)利用菱鎂礦MgCO3(含雜質(zhì)Al2O3、FeCO3)制取鎂的工藝流程?；卮鹩嘘P(guān)問(wèn)題：(1)菱鎂礦送入酸浸池前需要粉碎，目的是_。(2)氧化池中通入氯氣的目的是氧化_(填化學(xué)式)，工業(yè)上不選用硝酸作氧化劑的原因是_和_。(3)沉淀混合物為_(kāi)和_(填化學(xué)式)。(4)利用熔融氯化鎂制取金屬鎂，選用的方法是_(填序號(hào))。A電解法 B氧氣還原法C碳還原法 D分解法答案(1)提高酸浸速率(2)Fe2(或FeCl2)會(huì)產(chǎn)生污染性氣體NOx會(huì)引入雜質(zhì)離子NOeq oal(,3)(3)Al(OH)3Fe(OH)3(4)A解析(1)粉碎菱鎂礦，增大固相反應(yīng)物的接觸面積，

11、提高酸浸速率。(2)通入Cl2是為了將Fe2(或FeCl2)氧化為Fe3(或FeCl3)，工業(yè)上不用HNO3是因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生污染性氣體NOx，也會(huì)引入雜質(zhì)離子NOeq oal(,3)。(3)氧化池中存在Al3、Fe3、H，所以加入MgO后與H反應(yīng)使溶液堿性增強(qiáng)，Al3和Fe3轉(zhuǎn)化為Al(OH)3和Fe(OH)3，故沉淀池中的沉淀為Al(OH)3和Fe(OH)3。(4)金屬鎂比較活潑，一般采用電解熔融MgCl2的方法進(jìn)行冶煉。32017湖南十三校聯(lián)考近年來(lái)，硫化銅礦的濕法冶煉技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展?，F(xiàn)有一種催化氧化酸浸硫化銅礦的冶煉法，其工藝流程如圖甲所示：反應(yīng)溫度、固液比、反應(yīng)時(shí)間和氯離子濃度都

12、對(duì)銅的浸出率有較大的影響，下面是實(shí)驗(yàn)得出的這幾種因素對(duì)銅的浸出率影響的變化曲線圖(如圖乙戊所示)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)火法煉銅的主要反應(yīng)：2CuFeS24O2eq o(=,sup17(800 )Cu2S3SO22FeO(爐渣)；2Cu2S3O2eq o(=,sup17(1200 )2Cu2O2SO2；2Cu2OCu2Seq o(=,sup17(1200 )6CuSO2。則在反應(yīng)、中被氧化的元素為_(kāi)(填元素符號(hào))；若生成的SO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48 L，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為_(kāi)NA；由a mol CuFeS2生成a mol Cu，共消耗_ mol O2。(2)寫(xiě)出反應(yīng)1的化學(xué)方程式：_

13、。經(jīng)查，硫黃、FeSO47H2O均可入藥，用途廣泛。濕法煉銅與火法煉銅相比，優(yōu)點(diǎn)是_。(3)從溶液中得到FeSO47H2O晶體的操作是_。(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)以及工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際要求，從下表中得出的最佳工藝條件為_(kāi)(填序號(hào))。選項(xiàng)反應(yīng)溫度/固液比c(Cl)/(molL1)反應(yīng)時(shí)間/hA95150.87B10015.50.77C110160.98答案(1)S1.22.5(2)2CuSO22H2SO4eq o(=,sup17(催化劑)2CuSO42H2O2S污染小，同時(shí)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(guò)濾(4)A解析(1)整個(gè)過(guò)程中化合價(jià)升高的元素即被氧化的元素只有

14、硫；每個(gè)硫原子失6個(gè)電子，故生成4.48 L(即0.2 mol) SO2電子轉(zhuǎn)移數(shù)為1.2NA；CuFeS2反應(yīng)后的最終產(chǎn)物為SO2、FeO、Cu，根據(jù)原子守恒即得消耗O2的物質(zhì)的量。(2)根據(jù)流程圖得出CuS的氧化產(chǎn)物為S，H2SO4提供酸性環(huán)境，從而得出反應(yīng)1的化學(xué)方程式；濕法煉銅沒(méi)有SO2生成，故污染小，同時(shí)可得到有藥用價(jià)值的副產(chǎn)物硫酸亞鐵晶體及硫黃。(3)從溶液中獲得結(jié)晶水合物的常規(guī)操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶。(4)根據(jù)圖乙戊可知，A項(xiàng)為最佳工藝條件，95 時(shí)銅的浸出率已經(jīng)很高，且高溫需要更多的燃料供能，不經(jīng)濟(jì)。4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。從廢釩催化

15、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)V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%2.22.92.83.122286065121以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：回答下列問(wèn)題：(1)“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為VOeq oal(,2)，反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)，同時(shí)V2O4轉(zhuǎn)化成VO2。“廢渣1”的主要成分是_。(2)“氧化”中欲使3 mol的VO2變?yōu)閂Oeq oal(,2)，則需要氧化劑KClO3至少為_(kāi)mol。(3)“中和”作用之一是使釩以V4Oeq oal(4,12)形式存在于溶液中。“廢渣2”中含有_。(4)“離子交換”和“洗脫

16、”可簡(jiǎn)單表示為：4ROHV4Oeq oal(4,12)eq o(,sup17(離子交換),sdo15(洗脫)R4V4O124OH(ROH為強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)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(yáng)離子最多的是_。(6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀，寫(xiě)出“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_。答案(1)V2O52H=2VOeq oal(,2)H2OSiO2(2)0.5(3)Fe(OH)3和Al(OH)3(4)堿(5)K(6)2NH4VO3eq o(=,sup17()V2O52NH3H2O解析(1)V2O5及VOeq oal(,2)中的V均為5

17、價(jià)，“酸浸”時(shí)，發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，根據(jù)原子守恒及電荷守恒不難寫(xiě)出離子方程式；“酸浸”時(shí)，V2O5轉(zhuǎn)化成VOeq oal(,2)，V2O4轉(zhuǎn)化成VO2，K2SO4可溶于水，F(xiàn)e2O3及Al2O3分別轉(zhuǎn)化成Fe3和Al3，所以“廢渣1”的主要成分是SiO2。(2)欲使3 mol VO2變?yōu)閂Oeq oal(,2)需轉(zhuǎn)移3 mol e，1 mol KClO3作氧化劑生成Cl轉(zhuǎn)移6 mol e，所以需KClO3至少0.5 mol。(3)“中和”時(shí)加入KOH溶液，釩以V4Oeq oal(4,12)形式存在于溶液中，K2SO4可溶，F(xiàn)e3和Al3分別轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀進(jìn)入“廢渣2”

18、。(4)該反應(yīng)的逆反應(yīng)為洗脫過(guò)程，增大c(OH)，有利于平衡向左移動(dòng)，所以淋洗液應(yīng)呈堿性。(5)由流程圖可以看出，H在酸浸時(shí)損耗，釩轉(zhuǎn)化為V4Oeq oal(4,12)(陰離子)，F(xiàn)e3及Al3轉(zhuǎn)化為沉淀，所以“流出液”中陽(yáng)離子最多的是K。(6)“煅燒”時(shí)肯定得到V2O5，其他物質(zhì)自然寫(xiě)出。52017安徽師大附中段考用鋁土礦(含30% SiO2、40.8% Al2O3和少量Fe2O3等)制取鋁硅合金材料有濕法、干法等方法，其中干法制備的工藝流程如下：(1)若濕法處理鋁土礦，用強(qiáng)酸浸取時(shí)，所得溶液中陽(yáng)離子有_。(2)焙燒除鐵的反應(yīng)為4(NH4)2SO4Fe2O3eq o(=,sup17()2NH4Fe(SO4)23H2O6NH3(Al2O3部分發(fā)生類(lèi)似反應(yīng))。氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸鹽的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖，最適宜的焙燒溫度為_(kāi)。(3)操作包括加水溶解、_。(4)用焦炭還原SiO2、Al2O3會(huì)產(chǎn)生中間體SiC、Al4C3。寫(xiě)出高溫下Al4C3與Al2O(5)不計(jì)損失，投入1 t鋁土礦，當(dāng)加入54 kg純鋁后，鋁硅合金中mn_。答案(1)Al3、Fe3、H(2)30