高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)學(xué)案第8講無(wú)機(jī)化工流程專題復(fù)習(xí)

第8講無(wú)機(jī)化工流程專題復(fù)習(xí)〖復(fù)習(xí)目標(biāo)〗要求同學(xué)能依據(jù)流程圖分析原理，緊扣信息，抓住關(guān)鍵。〖學(xué)問(wèn)清單〗題型一物質(zhì)制備類化工流程題1．明確制備類化工生產(chǎn)流程的特點(diǎn)一個(gè)完整的物質(zhì)制備化工生產(chǎn)流程一般具有以下特點(diǎn)eq\x(原料)→eq\x(\a\al(對(duì)原料的,預(yù)處理))→eq\x(\a\al(核心化,學(xué)反響))→eq\x(\a\al(產(chǎn)品的提,純別離))→eq\x(\a\al(目標(biāo),產(chǎn)物))2．熟識(shí)常用的操作方法及其作用(1)對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理的常用方法及其作用：①研磨——減小固體的顆粒度，增大固體與液體或氣體間的接觸面積，加快反響速率。②水浸——與水接觸反響或溶解。③酸浸——與酸接觸反響或溶解，使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過(guò)過(guò)濾除去。④灼燒——除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化，如從海帶中提取碘時(shí)的灼燒就是為了除去可燃性雜質(zhì)。⑤煅燒——轉(zhuǎn)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，如煅燒高嶺土。(2)常用的掌握反響條件的方法：①調(diào)整溶液的pH。常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調(diào)整pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿意兩點(diǎn)：a．能與H＋反響，使溶液pH增大；b．不引入新雜質(zhì)。例如：假設(shè)要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可參加CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來(lái)調(diào)整溶液的pH，不行參加NaOH溶液、氨水等。②掌握溫度。依據(jù)需要升溫或降溫，轉(zhuǎn)變反響速率或使平衡向需要的方向移動(dòng)。③趁熱過(guò)濾。防止某物質(zhì)降溫時(shí)會(huì)析出。④冰水洗滌。洗去晶體外表的雜質(zhì)離子，并削減晶體在洗滌過(guò)程中的溶解損耗。3．識(shí)別流程圖化工流程中箭頭指出的是投料(反響物)，箭頭指向的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)返回的箭頭一般是被“循環(huán)利用〞的物質(zhì)。題型二提純類化工流程題1．物質(zhì)別離提純的原那么(1)不增：不引入新的雜質(zhì)。(2)不減：不削減被提純的物質(zhì)。(3)易別離：被提純物與雜質(zhì)易于別離。(4)易復(fù)原：被提純的物質(zhì)易恢復(fù)原來(lái)的組成、狀態(tài)。2．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)氧化劑或復(fù)原劑法：除去復(fù)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)整溶液的pH法：如除去酸性銅溶液中的Fe3＋等。3．明確常用的別離方法(1)過(guò)濾：別離難溶物和易溶物，依據(jù)特別需要采納趁熱過(guò)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別離物質(zhì)，如用CCl4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KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。(5)蒸餾或分餾：別離沸點(diǎn)不同且互溶的液體混合物，如別離乙醇和甘油。(6)冷卻法：利用氣體液化的特點(diǎn)別離氣體，如合成氨工業(yè)采納冷卻法別離平衡混合氣體中的氨氣。4．把握化工流程的解題方法——首尾分析法對(duì)一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條龍的生產(chǎn)工序)試題，首先比照分析流程圖中第一種物質(zhì)(原材料)與最終一種物質(zhì)(產(chǎn)品)，從比照分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，弄清生產(chǎn)過(guò)程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的根本原理和除雜、別離、提純產(chǎn)品的化工工藝，然后再結(jié)合題設(shè)的問(wèn)題，逐一推敲解答?！嫉湫屠觥嚼}1(2015·武漢模擬)“低碳〞在工業(yè)生產(chǎn)中意義重大，充分利用原材料，不排放或削減排放“三廢〞，不同工廠聯(lián)合生產(chǎn)等都是很好的“低碳〞生產(chǎn)方式。下面是幾家工廠利用廢氣、廢液、廢渣聯(lián)合生產(chǎn)化肥硫酸銨的工藝：請(qǐng)答復(fù)以下問(wèn)題：(1)操作②為________________。(2)工業(yè)合成氨的化學(xué)方程式為________________。(3)沉淀池中生成硫酸銨的化學(xué)方程式為____________________。(4)在試驗(yàn)室中檢驗(yàn)氨氣的方法是__________________________________。(5)副產(chǎn)品的化學(xué)式為______________。該聯(lián)合生產(chǎn)工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是________。例題2(2015·合肥模擬)高錳酸鉀在飲用水和工業(yè)污水處理領(lǐng)域的消費(fèi)增長(zhǎng)較快。試驗(yàn)室可用軟錳礦(主要成分為MnO2)為原料制備高錳酸鉀。其局部流程如下：：①流程中所加軟錳礦中含50gMnO2；②生成墨綠色浸出液的反響為：KClO3＋3MnO2＋6KOH=3K2MnO4＋KCl＋3H2答復(fù)以下問(wèn)題：(1)試驗(yàn)中采納鐵坩堝而不是瓷坩堝的緣由是_______________________________________________________________________。(2)通入CO2，可使MnO2eq\o\al(－,4)發(fā)生反響，生成MnOeq\o\al(－,4)及MnO2，寫出該反響的離子方程式：______________________________________；假設(shè)通入CO2太多，那么在加熱濃縮時(shí)，會(huì)有__________晶體和KMnO4晶體一起析出。(3)在加熱、濃縮、烘干的過(guò)程中溫度不宜過(guò)高，其緣由是__________________；趁熱過(guò)濾的目的是______________________；加熱時(shí)用玻璃棒不斷攪拌溶液的目的是______________；洗滌KMnO4晶體用冷水洗滌較好的緣由是________________。(4)計(jì)算gKClO3固體經(jīng)過(guò)上述轉(zhuǎn)化，最多可制得KMnO4的質(zhì)量為____(結(jié)果保存一位小數(shù)〖仿真練習(xí)〗1．(2014·江蘇高考)煙氣脫硫能有效削減二氧化硫的排放。試驗(yàn)室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制備堿式硫酸鋁[Al2(SO4)x(OH)6－2x]溶液，并用于煙氣脫硫討論。(1)酸浸時(shí)反響的化學(xué)方程式為__________________；濾渣Ⅰ的主要成分為____________(填化學(xué)式)。(2)加CaCO3，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3轉(zhuǎn)化為Al2(SO4)x(OH)6－2x。濾渣Ⅱ的主要成分為________(填化學(xué)式)；假設(shè)溶液的pH偏高，將會(huì)導(dǎo)致溶液中鋁元素的含量降低，其緣由是__________________________________________________________________________________________________(用離子方程式表示)。(3)上述流程中經(jīng)完全熱分解放出的SO2量總是小于汲取的SO2量，其主要緣由是______________；與汲取SO2前的溶液相比，熱分解后循環(huán)利用的溶液的pH將________(填“增大〞、“減小〞或“不變〞)。2．四氯化鈦(TiCl4)是制取航天航空工業(yè)材料——鈦合金的重要原料。由鈦鐵礦(主要成分是FeTiO3)制備TiCl4等產(chǎn)品的一種工藝流程示意圖如下：答復(fù)以下問(wèn)題：(1)往①中參加鐵屑至浸出液顯紫色，此時(shí)溶液仍呈強(qiáng)酸性。該過(guò)程中有如下反響發(fā)生：2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋2TiO2＋(無(wú)色)＋Fe＋4H＋=2Ti3＋(紫色)＋Fe2＋＋2H2OTi3＋(紫色)＋Fe3＋＋H2O=TiO2＋(無(wú)色)＋Fe2＋＋2H＋參加鐵屑的作用是______________________________________________________________________________________________________________________________。(2)在②→③工藝過(guò)程中需要掌握條件以形成TiO2·nH2O溶膠，該溶膠的分散質(zhì)顆粒直徑大小在________范圍。(3)上述工藝具有本錢低、可用低品位礦物為原料等優(yōu)點(diǎn)。依據(jù)綠色化學(xué)理念，該工藝流程中存在的缺乏之處是________(只要求寫出一項(xiàng))。(4)依據(jù)表格信息，要精制含少量SiCl4雜質(zhì)的TiCl4，可采納________方法。TiCl4SiCl4熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃3．輝銅礦主要成分Cu2S，此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)，軟錳礦主要含有MnO2，以及少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)。討論人員綜合利用這兩種資源，開發(fā)出同槽酸浸濕法冶煉工藝，制備硫酸錳和堿式碳酸銅。主要工藝流程如下：：①M(fèi)nO2有較強(qiáng)的氧化性，能將金屬硫化物中的硫氧化為單質(zhì)硫②[Cu(NH3)4]SO4常溫穩(wěn)定，在熱水溶液中會(huì)分解生成NH3③局部金屬陽(yáng)離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍(開頭沉淀和完全沉淀的pH)：Fe3＋：～Mn2＋：～Cu2＋：～(1)試驗(yàn)室配制250mLmol·L－1的稀硫酸，所需的玻璃儀器除燒杯、量筒、玻璃棒外還需要________、________。(2)酸浸時(shí)，為了提高浸取率可實(shí)行的措施有________________(任寫一點(diǎn))。(3)酸浸時(shí)，得到的浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。寫出該反響的化學(xué)方程式________________________________________________。(4)調(diào)整浸出液pH＝4的作用是___________________________________________。(5)本工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)是________________(寫化學(xué)式)。(6)獲得的MnSO4·H2O晶體后常用酒精洗滌，主要目的是________________________。(7)用標(biāo)準(zhǔn)的BaCl2溶液測(cè)定樣品中MnSO4·H2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，發(fā)覺(jué)樣品純度大于100%(測(cè)定過(guò)程中產(chǎn)生的誤差可忽視)，其可能緣由有__________(任寫一種)。4．試驗(yàn)室利用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)制備聚鐵(堿式硫酸鐵的聚合物)和綠礬(FeSO4·7H2O)，主要工藝流程如下。(1)將過(guò)程②產(chǎn)生的氣體通入以下溶液中，溶液會(huì)褪色的是________。A．品紅溶液 B．紫色石蕊試液C．酸性KMnO4溶液 D．溴水(2)過(guò)程①中，F(xiàn)eS、O2和H2SO4反響的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。(3)過(guò)程③中需參加的物質(zhì)是________________________________________________________________________。(4)過(guò)程④中，蒸發(fā)結(jié)晶時(shí)需使用的儀器除酒精燈、三腳架外，還需要________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)過(guò)程⑤調(diào)整pH可選用以下試劑中的________(填序號(hào))。A．稀硫酸B．CaCO3C．(6)過(guò)程⑥中，將溶液Z加熱到70～80℃，(7)試驗(yàn)室為測(cè)量所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，進(jìn)行以下試驗(yàn)。①0g樣品；②將樣品溶于足量的鹽酸后，參加過(guò)量的BaCl2溶液；③過(guò)濾、洗滌、枯燥，0g。假設(shè)該聚鐵的主要成分為[Fe(OH)(SO4)]n，5．硝酸鋁[Al(NO3)3]是一種常用媒染劑。工業(yè)上用鋁灰〔主要含Al、Al2O3、Fe2O3等〕制取硝酸鋁晶體[Al(NO3)3·9H2O]的流程如下：⑴寫出反響Ⅰ的離子方程式：▲〔任寫一個(gè)〕。⑵假設(shè)在試驗(yàn)室中完成反響Ⅱ，為防止鋁的損失，需要解決的問(wèn)題是▲，可實(shí)行的措施為▲。⑶上述流程中采納減壓蒸發(fā)，并掌握反響Ⅲ中參加的稀硝酸稍過(guò)量，其目的是▲。⑷溫度高于200℃時(shí)，硝酸鋁完全分解成氧化鋁和兩種氣體〔其體積比為4:1〕，該反響的化學(xué)方程式是▲。⑸假設(shè)用右圖所示試驗(yàn)裝置制取Al(NO3)3，通入水蒸氣的作用是▲。6．K2SO4是無(wú)氯優(yōu)質(zhì)鉀肥，Mn3O4是生產(chǎn)軟磁鐵氧體材料的主要原料。以硫酸工業(yè)的尾氣聯(lián)合制備K2SO4和Mn3O4的工藝流程如下：(1)幾種鹽的溶解度見(jiàn)圖1。反響Ⅲ中，向(NH4)2SO4溶液中參加KCl溶液充分反響后，進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、__________、洗滌、枯燥等操作即得K2SO4產(chǎn)品。(2)檢驗(yàn)K2SO4樣品是否含有氯化物雜質(zhì)的試驗(yàn)操作是：________________________。(3)反響Ⅳ的化學(xué)方程式為________________________。(4)Mn3O4與濃鹽酸加熱時(shí)發(fā)生反響的離子方程式為________________________。(5)圖2是煅燒MnSO4·H2O時(shí)溫度與剩余固體質(zhì)量變化曲線。①該曲線中B段所表示物質(zhì)的化學(xué)式為________________________。②煅燒過(guò)程中固體錳含量隨溫度的上升而增大，但當(dāng)溫度超過(guò)1000℃時(shí)，再冷卻后，測(cè)得產(chǎn)物的總錳含量反而減小。試分析產(chǎn)物總錳含量減小的緣由：〖答案〗例題1解析：(3)沉淀池中反響物為CaSO4、CO2、NH3、H2O，發(fā)生的反響為CaSO4＋CO2＋2NH3＋H2O=CaCO3↓＋(NH4)2SO4。答案：(1)過(guò)濾(2)N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3(3)CaSO4＋CO2＋2NH3＋H2O=CaCO3↓＋(NH4)2SO4(4)用潮濕的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，假設(shè)試紙變藍(lán)，那么說(shuō)明含有NH3(或用玻璃棒蘸取濃鹽酸檢驗(yàn)，假設(shè)產(chǎn)生白煙，那么含有NH3)(其他合理答案也可)(5)CaOCO2(假設(shè)有NH3，例題2解析：(4)依據(jù)關(guān)系式KClO3～3K2MnO4,3MnOeq\o\al(2－,4)～2MnOeq\o\al(－,4)，可得：KClO3～2KMnO4，那么最多可制得KMnO4的質(zhì)量為eq\f(12.25g,122.5g/mol)×2×158g/mol＝31.6g。答案：(1)在高溫下，瓷坩堝可以和KOH發(fā)生化學(xué)反響(或SiO2＋2KOH高溫,K2SiO3＋H2O)(2)3MnO2eq\o\al(－,4)＋2CO2=2MnOeq\o\al(－,4)＋MnO2↓＋2CO2eq\o\al(－,3)KHCO3(3)高溫會(huì)導(dǎo)致高錳酸鉀分解防止高錳酸鉀結(jié)晶析出受熱勻稱利于蒸發(fā)溶劑削減高錳酸鉀的溶解(4)1.答案：解析：(1)粉煤灰中Al2O3與硫酸反響，而SiO2不與硫酸反響，那么酸浸時(shí)發(fā)生Al2O3與硫酸的反響，濾渣Ⅰ為SiO2。(2)加CaCO3調(diào)整溶液pH時(shí)，Ca2＋與溶液中的SOeq\o\al(2－,4)形成CaSO4沉淀。假設(shè)溶液pH偏高，那么溶液中Al3＋形成Al(OH)3沉淀，從而導(dǎo)致溶液中鋁元素含量降低。答案：(1)Al2O3＋3H2SO4=Al2(SO4)3＋3H2OSiO2(2)CaSO43CaCO3＋2Al3＋＋3SOeq\o\al(2－,4)＋3H2O=2Al(OH)3＋3CaSO4＋3CO2↑(3)溶液中的局部SOeq\o\al(2－,3)被氧化成SOeq\o\al(2－,4)減小2.(1)使Fe3＋復(fù)原為Fe2＋；生成Ti3＋愛(ài)護(hù)Fe2＋不被氧化(2)1～100nm(3)產(chǎn)生三廢(4