2023屆高中化學(xué)人教版二輪專題復(fù)習(xí)第53講-認(rèn)識(shí)工藝流程的表現(xiàn)方式（學(xué)案）

第53講-認(rèn)識(shí)工藝流程的表現(xiàn)方式化學(xué)工藝流程是考查物質(zhì)轉(zhuǎn)化、物質(zhì)制備這一學(xué)科知識(shí)的試題，但是試題的考查都依靠一個(gè)情境，無(wú)機(jī)化學(xué)工藝流程題是高考的熱點(diǎn)題型，以實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)為背景，以簡(jiǎn)潔的工藝流程圖再現(xiàn)生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，情境真實(shí)而有意義?？疾槲镔|(zhì)的制備、分離、提純、檢驗(yàn)等。能夠培養(yǎng)運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，樹立綠色環(huán)保意識(shí)，提升化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)【課標(biāo)內(nèi)容要求】主題2：常見的無(wú)機(jī)物及其應(yīng)用2.1元素與物質(zhì)認(rèn)識(shí)元素可以組成不同種類的物質(zhì)，根據(jù)物質(zhì)的組成和性質(zhì)可以對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分類；同類物質(zhì)具有相似的性質(zhì)，一定條件下各類物質(zhì)可以相互轉(zhuǎn)化；認(rèn)識(shí)元素在物質(zhì)中可以具有不同價(jià)態(tài)，可通過氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)含有不同價(jià)態(tài)同種元素的物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化。2.6物質(zhì)性質(zhì)及物質(zhì)轉(zhuǎn)化的價(jià)值結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)金屬、非金屬及其化合物的多樣性，了解通過化學(xué)反應(yīng)可以探索物質(zhì)性質(zhì)、實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在促進(jìn)社會(huì)文明進(jìn)步、自然資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)中的重要價(jià)值。【學(xué)業(yè)要求】4.能利用典型代表物的性質(zhì)和反應(yīng)，設(shè)計(jì)常見物質(zhì)制備、分離、提純、檢驗(yàn)等簡(jiǎn)單任務(wù)的方案。能從物質(zhì)類別和元素價(jià)態(tài)變化的視角說明物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路徑?！驹囶}賞析】(2022年全國(guó)甲卷)硫酸鋅(ZnSO4)是制備各種含鋅材料的原料，在防腐、電鍍、醫(yī)學(xué)上有諸多應(yīng)用。硫酸鋅可由菱鋅礦制備。菱鋅礦的主要成分為ZnCO3，雜質(zhì)為SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制備流程如下：本題中所涉及離子的氫氧化物溶度積常數(shù)如下表：離子Fe3+Zn2+Cu2+Fe2+Mg2+Ksp4.0×10-386.7×10-172.2×10-208.0×10-161.8×10-11回答下列問題：(1)菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學(xué)方程式為_______。(2)為了提高鋅的浸取效果，可采取的措施有_______、_______。(3)加入物質(zhì)X調(diào)溶液pH=5，最適宜使用的X是_______(填標(biāo)號(hào))。A．NH3·H2O

B．Ca(OH)2

C．NaOH濾渣①的主要成分是_______、_______、_______。(4)向80~90℃的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液充分反應(yīng)后過濾，濾渣②中有MnO2，該步反應(yīng)的離子方程式為_______。(5)濾液②中加入鋅粉的目的是_______。(6)濾渣④與濃H2SO4反應(yīng)可以釋放HF并循環(huán)利用，同時(shí)得到的副產(chǎn)物是___________?！敬鸢浮?1)ZnCO3eq\o(=,\s\up7(焙燒))ZnO+CO2↑(2)將焙燒后的產(chǎn)物碾碎，增大接觸面積、增大硫酸的濃度等(3)B

Fe(OH)3

CaSO4

SiO2(4)3Fe2++MnOeq\o\al(－,4)+7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+(5)置換Cu2+為Cu從而除去，不引入新雜質(zhì)(6)

CaSO4

MgSO4【試題賞析】(2022年江蘇卷)實(shí)驗(yàn)室以二氧化鈰(CeO2)廢渣為原料制備Cl-含量少的Ce2(CO3)3，其部分實(shí)驗(yàn)過程如下：(1)“酸浸”時(shí)CeO2與H2O2溶液反應(yīng)生成Ce3+并放出O2，該反應(yīng)的離子方程式為______________。(2)pH約為7的CeCl3溶液與NH4HCO3溶液反應(yīng)可生成Ce2(CO3)3沉淀，該沉淀中Cl-含量與加料方式有關(guān)。得到含Cl-量較少的Ce2(CO3)3的加料方式為______________(填序號(hào))。A．將NH4HCO3溶液滴加到CeCl3溶液中 B．將CeCl3溶液滴加到NH4HCO3溶液中(3)通過中和、莘取、反莘取、沉淀等過程，可制備Cl-含量少的Ce2(CO3)3。己知Ce3+能被有機(jī)萃取劑(簡(jiǎn)稱HA)萃取，其萃取原理可表示為：Ce3+(水層)+3HA(有機(jī)層)Ce(A)3(有機(jī)層)+3H+(水層)①加氨水“中和”去除過量鹽酸，使溶液接近中性。去除過量鹽酸的目的是_____________。②反莘取的目的是將有機(jī)層Ce3+轉(zhuǎn)移到水層。使Ce3+盡可能多地發(fā)生上述轉(zhuǎn)移，應(yīng)選擇的實(shí)驗(yàn)條件或采取的實(shí)驗(yàn)操作有_________________________________(填兩項(xiàng))。③與“反萃取”得到的水溶液比較，濾去Ce2(CO3)3沉淀的濾液中，物質(zhì)的量減小的離子有_______(填化學(xué)式)?！敬鸢浮?1)2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O(2)B(3)①降低溶液中氫離子的濃度，提高Ce3+萃取率，促進(jìn)碳酸氫根的電離，增大溶液中碳酸根的濃度②酸性條件，多次萃?、跜e3+、H+整理一、2022年工藝流程情境素材和考查知識(shí)內(nèi)容整理二、四線法“四線法”顧名思義，通過分析四條主線，突破工藝流程題的整體把握，四條主線分別為試劑線，雜質(zhì)線，操作線，產(chǎn)品線。根據(jù)工藝流程題的類型的不同，四條主線的呈現(xiàn)的具體內(nèi)容不同。四線法，符合真實(shí)化工流程的目的，更快更好的得到更純的產(chǎn)品，有利于提煉學(xué)生宏觀辨識(shí)與微觀探析的素養(yǎng)。2.重溫經(jīng)典例1．(2022年全國(guó)乙卷)廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb。還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等。為了保護(hù)環(huán)境、充分利用鉛資源，通過下圖流程實(shí)現(xiàn)鉛的回收。一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如下表：難溶電解質(zhì)PbSO4PbCO3BaSO4BaCO3Ksp2.5×10-87.4×10-141.1×10-102.6×10-9一定條件下，一些金屬氫氧化物沉淀時(shí)的pH如下表：金屬氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3Pb(OH)2開始沉淀的pH完全沉淀的pH回答下列問題：(1)在“脫硫”中PbSO4轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為________，用沉淀溶解平衡原理解釋選擇Na2CO3的原因________。(2)在“脫硫”中，加入Na2CO3不能使鉛膏中BaSO4完全轉(zhuǎn)化，原因是________。(3)在“酸浸”中，除加入醋酸(HAc)，還要加入H2O2。(ⅰ)能被H2O2氧化的離子是________；(ⅱ)H2O2促進(jìn)了金屬Pb在醋酸中轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2，其化學(xué)方程式為________；(ⅲ)H2O2也能使PbO2轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2，H2O2的作用是________。(4)“酸浸”后溶液的pH約為，濾渣的主要成分是________。(5)“沉鉛”的濾液中，金屬離子有________?！敬鸢浮壳榫晨疾閮?nèi)容考查的熟悉元素考查的陌生元素資源回收利用廢舊鉛蓄電池的鉛膏回收鉛資源Fe、Al、BaPb(1)

PbSO4(s)+CO32-(aq)=PbCO3(s)+SO42-(aq)

反應(yīng)PbSO4(s)+CO32-(aq)=PbCO3(s)+SO42-(aq)的平衡常數(shù)K=EQ\f(c(SO42－),c(CO32－))=EQ\f(c(SO42－)·c(Pb2+),c(CO32－)·c(Pb2+))=EQ\f(Ksp(PbSO4),Ksp(PbCO3))=EQ\f(×10－8,7.4×10－14)×105>105，PbSO4可以比較徹底的轉(zhuǎn)化為PbCO3。(2)反應(yīng)BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq)的平衡常數(shù)K=EQ\f(c(SO42－),c(CO32－))=EQ\f(c(SO42－)·c(Ba2+),c(CO32－)·c(Ba2+))=EQ\f(Ksp(BaSO4),Ksp(BaCO3))=EQ\f(×10－10,2.6×10－9)<<105，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度有限。(3)Fe2+

Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O

作還原劑(4)Fe(OH)3、Al(OH)3、BaSO4(5)Ba2+、Na+例2．(2022年湖北卷)全球?qū)︿囐Y源的需求不斷增長(zhǎng)，“鹽湖提鋰”越來(lái)越受到重視。某興趣小組取鹽湖水進(jìn)行濃縮和初步除雜后，得到濃縮鹵水（含有Na+、Li+、Cl-和少量Mg2+、Ca2+），并設(shè)計(jì)了以下流程通過制備碳酸鋰來(lái)提取鋰。25℃時(shí)相關(guān)物質(zhì)的參數(shù)如下：LiOH的溶解度：2O化合物KspMg(OH)25.6×10-12Ca(OH)25.5×10-6CaCO32.8×10-9Li2CO32.5×10-2(1)“沉淀1”為____________。(2)向“濾液1”中加入適量固體Li2CO3的目的是____________。(3)為提高Li2CO3的析出量和純度，“操作A”依次為____________、____________、洗滌。(4)有同學(xué)建議用“侯氏制堿法”的原理制備Li2CO3。查閱資料后，發(fā)現(xiàn)文獻(xiàn)對(duì)常溫下的LiHCO3有不同的描述：①是白色固體；②尚未從溶液中分離出來(lái)。為探究LiHCO3的性質(zhì)，將飽和LiCl溶液與飽和NaHCO3溶液等體積混合，起初無(wú)明顯變化，隨后溶液變渾濁并伴有氣泡冒出，最終生成白色沉淀。上述現(xiàn)象說明，在該實(shí)驗(yàn)條件下LiHCO3____________（填“穩(wěn)定”或“不穩(wěn)定”），有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為____________。(5)他們結(jié)合（4）的探究結(jié)果，擬將原流程中向“濾液2”加入Na2CO3改為通入CO2。這一改動(dòng)能否達(dá)到相同的效果，作出你的判斷并給出理由____________。【答案】情境考查內(nèi)容考查的熟悉元素考查的陌生元素鹽湖水資源利用由濃縮鹵水制備碳酸鋰來(lái)提取鋰Na、Li、Cl、Mg、CaLi(1)Mg(OH)2(2)將Ca2+轉(zhuǎn)化成CaCO3沉淀除去，同時(shí)不引入新雜質(zhì)(3)蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾(4)①不穩(wěn)定②Li++HCO-3==Li2CO3↓+CO2↑+H2O(5)能達(dá)到相同效果，因?yàn)楦臑橥ㄈ脒^量的CO2，則LiOH轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)iHCO3，結(jié)合(4)的探究結(jié)果，LiHCO3也會(huì)很快分解產(chǎn)生Li2CO3，所以這一改動(dòng)能達(dá)到相同的效果例3．(2022年河北卷)以焙燒黃鐵礦FeS2(雜質(zhì)為石英等)產(chǎn)生的紅渣為原料制備銨鐵藍(lán)Fe(NH4)Fe(CN)6顏料。工藝流程如下：回答下列問題：(1)紅渣的主要成分為_______(填化學(xué)式)，濾渣①的是主要成分為_______(填化學(xué)式)。(2)黃鐵礦研細(xì)的目的是_______。(3)還原工序中，不生成S單質(zhì)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。(4)工序①的名稱為_______，所得母液循環(huán)使用。(5)沉鐵工序產(chǎn)生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合價(jià)為_______，氧化工序發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______。(6)若用還原工序得到的濾液制備Fe2O3?xH2O和(NH4)2SO4，所加試劑為_______和_______(填化學(xué)式，不引入雜質(zhì))?！敬鸢浮壳榫晨疾閮?nèi)容考查的熟悉元素考查的陌生元素礦物資源利用焙燒黃鐵礦產(chǎn)生的紅渣為原料制備顏料銨鐵藍(lán)Fe(NH4)Fe(CN)6Fe、S、Si、Cl(1)①Fe2O3②SiO2(2)增大固液接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高黃鐵礦的利用率(3)7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4(4)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌(5)①+2②6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ClO3-+6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6NH4+(6)①H2O2②NH3·H2O例4．(2022年山東卷)工業(yè)上以氟磷灰石[Ca5F(PO4)3，含SiO2等雜質(zhì)]為原料生產(chǎn)磷酸和石膏，工藝流程如下：

回答下列問題：(1)酸解時(shí)有HF產(chǎn)生。氫氟酸與SiO2反應(yīng)生成二元強(qiáng)酸H2SiF6，離子方程式為_______。(2)部分鹽的溶度積常數(shù)見下表。精制Ⅰ中，按物質(zhì)的量之比n(Na2CO3)：n(SiFeq\o(\s\up4(2-),\s\do2(6)))=1:1加入Na2CO3脫氟，充分反應(yīng)后，c(Na+)=_______mol·L-1；再分批加入一定量的BaCO3，首先轉(zhuǎn)化為沉淀的離子是_______。BaSiF6Na2SiF6CaSO4BaSO4Ksp1.0×10-64.0×10-69.0×10-41.0×10-10(3)SOeq\o(\s\up4(2-),\s\do2(4))濃度(以SO3%計(jì))在一定范圍時(shí)，石膏存在形式與溫度、H3PO4濃度(以P2O5%計(jì))的關(guān)系如圖甲所示。酸解后，在所得100℃、P2O5%為45的混合體系中，石膏存在形式為_______(填化學(xué)式)；洗滌時(shí)使用一定濃度的硫酸溶液而不使用水，原因是_______，回收利用洗滌液X的操作單元是_______；一定溫度下，石膏存在形式與溶液中P2O5%和SO3%的關(guān)系如圖乙所示，下列條件能實(shí)現(xiàn)酸解所得石膏結(jié)晶轉(zhuǎn)化的是_______(填標(biāo)號(hào))。

A．65℃、P2O5%=15、SO3%=15B．80℃、P2O5%=10、SO3%=20C．65℃、P2O5%=10、SO3%=30D．80℃、P2O5%=10、SO3%=10【答案】情境考查內(nèi)容考查的熟悉元素考查陌生元素礦物資源利用以氟磷灰石為原料生產(chǎn)磷酸和石膏Ca、S、Si、FP(1)6HF+SiO2=2H++SiFeq\o(\s\up4(2-),\s\do2(6))+2H2O(2)①2.0×10-2②SOeq\o(\s\up4(2-),\s\do2(4))(3)①CaSO4?2O②減少CaSO4的溶解損失，提高產(chǎn)品石膏的產(chǎn)率③酸解④D例5．(2022年湖南卷)、低密度結(jié)構(gòu)材料。以鈦渣（主要成分為TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物雜質(zhì)）為原料，制備金屬鈦的工藝流程如下：已知“降溫收塵”后，粗TiCl4中含有的幾種物質(zhì)的沸點(diǎn)：物質(zhì)TiCl4VOCl3SiCl4AlCl3沸點(diǎn)/答下列問題：(1)已知ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG的值只決定于反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)，忽略ΔH、ΔS隨溫度的變化。若ΔG＜0，則該反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。根據(jù)下圖判斷：600℃時(shí)，下列反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行的是。A．C(s)＋O2(g)＝CO2(g)B．2C(s)＋O2(g)＝2CO(g)C．TiO2(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(g)＋O2(g)D．TiO2(s)＋C(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(g)＋CO2(g)(2)TiO2與C、Cl2，在600℃的沸騰爐中充分反應(yīng)后，混合氣體中各組分的分壓如下表：物質(zhì)TiCl4COCO2Cl2分壓/MPa4.59×10-21.84×10-23.70×10-25.98×10-9①該溫度下，TiO2與C、Cl2反應(yīng)的總化學(xué)方程式為；②隨著溫度升高，尾氣中CO的含量升高，原因是。(3)“除釩”過程中的化學(xué)方程式為；“除硅、鋁”過程中，分離TiCl4中含Si、Al雜質(zhì)的方法是。(4)“除釩”和“除硅、鋁”的順序（填“能”或“不能”）交換，理由是。(5)下列金屬冶煉方法與本工藝流程中加入Mg冶煉Ti的方法相似的是。A