2024屆高考一輪復(fù)習(xí)（通用版）專題26-化學(xué)工藝流程-物質(zhì)的制備與提純 課件（39張PPT）

微專題·大素養(yǎng)26

化學(xué)工藝流程——物質(zhì)的制備與提純【題型研析】無(wú)機(jī)化工流程題具有很強(qiáng)的綜合性，是每年高考的固定題型，這類試題的特點(diǎn)是情境新，問(wèn)題設(shè)置每年都有獨(dú)到之處。題目一般將化工生產(chǎn)流程或流程中的某一片段用框圖的形式表示出來(lái)，主要涉及化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作、物質(zhì)的性質(zhì)、制備與轉(zhuǎn)化、混合物的分離與提純、陌生情景中化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)及簡(jiǎn)單計(jì)算等內(nèi)容。此類試題閱讀量大、陌生度高，要求考生將所學(xué)知識(shí)與框圖中物質(zhì)轉(zhuǎn)化的相關(guān)信息充分融合，從而挖掘圖表中的有用信息，提高自身解決問(wèn)題的能力?！久}模型】1．工藝流程圖示根據(jù)工藝流程的生產(chǎn)階段特征，近五年高考題中所涉及的工藝流程題一般分為三個(gè)階段，即原料預(yù)處理階段、物質(zhì)轉(zhuǎn)化及除雜階段、產(chǎn)品的獲得及純化階段。2．流程轉(zhuǎn)化中的“四大思想”(1)元素守恒思想。原料中的“核心元素”經(jīng)多步轉(zhuǎn)化，最終“存留”于目標(biāo)產(chǎn)物中，該思想是工藝流程圖的主線。(2)物料轉(zhuǎn)化思想。工藝流程圖中呈現(xiàn)的各個(gè)“方框”一般表示工業(yè)生產(chǎn)中的反應(yīng)釜，方框中的物質(zhì)表示反應(yīng)釜中的“主要物質(zhì)”，方框之間的“箭頭”表示“轉(zhuǎn)化關(guān)系”，箭頭的上方或下方一般注明轉(zhuǎn)化時(shí)加入的試劑或需控制的條件等。(3)教材聯(lián)系生產(chǎn)的思想。工藝流程題中的大部分化學(xué)反應(yīng)來(lái)源于教材，部分陌生的化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)原理也源于教材；工藝流程圖中的工業(yè)操作(反應(yīng)裝置)與教材中的實(shí)驗(yàn)操作(實(shí)驗(yàn)裝置)相對(duì)應(yīng)。(4)綠色環(huán)保思想。對(duì)環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)可以直接排放，部分物質(zhì)需要循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)資源利用最大化?！痉诸愅黄啤款}型一物質(zhì)制備型工藝流程題1．制備過(guò)程中原料預(yù)處理的5種常用方法看方法想目的研磨增大固體與液體或氣體間的接觸面積，加快反應(yīng)速率水浸與水接觸反應(yīng)或溶解酸浸與酸接觸反應(yīng)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)的灼燒就是為了使海帶中難溶于水的碘元素轉(zhuǎn)化為易溶的I－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，如煅燒高嶺土2.制備過(guò)程中控制反應(yīng)條件的6種方法看方法想目的調(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(dòng)控制壓強(qiáng)改變速率，影響平衡使用合適的催化劑改變反應(yīng)速率，控制達(dá)到平衡所需要的時(shí)間趁熱過(guò)濾防止某物質(zhì)降溫時(shí)析出冰水洗滌洗去固體表面的雜質(zhì)離子，并減少固體在洗滌過(guò)程中的溶解損耗特別提醒調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn)(1)能與H＋反應(yīng)，使溶液的pH變大。(2)不引入新雜質(zhì)。例如若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。3.化工流程題中表述性詞匯“八大答題方向”化工生產(chǎn)流程和綜合實(shí)驗(yàn)題中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些表述性詞語(yǔ)，這些表述性詞語(yǔ)就是隱性信息，它可以暗示我們所應(yīng)考慮的答題角度。常見(jiàn)的有(1)“控制較低溫度”——?？紤]物質(zhì)的揮發(fā)、物質(zhì)的不穩(wěn)定性和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化等。(2)“加過(guò)量試劑”——常考慮反應(yīng)完全或增大轉(zhuǎn)化率、提高產(chǎn)率等。(3)“能否加其他物質(zhì)”——?？紤]會(huì)不會(huì)引入雜質(zhì)或是否影響產(chǎn)品的純度。(4)“在空氣中或在其他氣體中”——主要考慮O2、H2O、CO2或其他氣體是否參與反應(yīng)或達(dá)到防氧化、防水解、防潮解等目的。(5)“判斷沉淀是否洗凈”——常取少量最后一次洗滌液于試管中，向其中滴加某試劑，以檢驗(yàn)其中的某種離子。(6)“檢驗(yàn)?zāi)澄镔|(zhì)的設(shè)計(jì)方案”——通常取少量某液體于試管中，加入另一試劑產(chǎn)生某現(xiàn)象，然后得出結(jié)論。(7)“控制pH”——?？紤]防水解、促進(jìn)生成沉淀或除去雜質(zhì)等。(8)“用某些有機(jī)試劑清洗”——①降低物質(zhì)的溶解度，有利于產(chǎn)品析出；②洗滌沉淀：減少損耗和提高利用率等。4．教材中重要物質(zhì)制備的工藝流程【資源】海洋【資源】礦產(chǎn)【素養(yǎng)專練】1．某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物，還有少量其他不溶性物質(zhì)。采用如下工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O)：溶液中金屬離子開(kāi)始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金屬離子Ni2＋Al3＋Fe3＋Fe2＋開(kāi)始沉淀時(shí)(c＝0.01mol·L－1)的pH7.23.72.27.5沉淀完全時(shí)(c＝1.0×10－5mol·L－1)的pH8.74.73.29.0回答下列問(wèn)題：(1)“堿浸”中NaOH的兩個(gè)作用分別是________________________。為回收金屬，用稀硫酸將“濾液①”調(diào)為中性，生成沉淀。寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式_______________________________________。(2)“濾液②”中含有的金屬離子是_________________________。(3)“轉(zhuǎn)化”中可替代H2O2的物質(zhì)是________。若工藝流程改為先“調(diào)pH”后“轉(zhuǎn)化”，“濾液③”中可能含有的雜質(zhì)離子為_(kāi)_______。除去油脂、溶解鋁及其氧化物

Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋O2或空氣Fe3＋

(4)利用上述表格數(shù)據(jù)，計(jì)算Ni(OH)2的Ksp＝__________________(列出計(jì)算式)。如果“轉(zhuǎn)化”后的溶液中Ni2＋濃度為1.0mol·L－1，則“調(diào)pH”應(yīng)控制的pH范圍是________。(5)硫酸鎳在強(qiáng)堿溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作鎳鎘電池正極材料的NiOOH。寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式______________________________________________。(6)將分離出硫酸鎳晶體后的母液收集、循環(huán)使用，其意義是_______________________。0.01×(107.2－14)23.2～6.22Ni2＋＋ClO－＋4OH－===2NiOOH↓＋Cl－＋H2O提高鎳回收率

2．硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工業(yè)。一種以硼鎂礦(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如下：回答下列問(wèn)題：回答下列問(wèn)題：(1)在95℃“溶浸”硼鎂礦粉，產(chǎn)生的氣體在“吸收”中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)______________________________________________________。(2)“濾渣1”的主要成分有_________________。為檢驗(yàn)“過(guò)濾1”后的濾液中是否含有Fe3＋，可選用的化學(xué)試劑是________。NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3SiO2、Fe2O3、Al2O3

KSCN溶液解析：(1)硼鎂礦粉中加入(NH4)2SO4溶液反應(yīng)生成氨氣，氨氣與碳酸氫銨溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3。(2)硼鎂礦中的SiO2、Fe2O3、Al2O3與(NH4)2SO4溶液不反應(yīng)，也不溶解，過(guò)濾后形成濾渣1。因?yàn)镵SCN溶液遇Fe3＋變?yōu)榧t色，所以KSCN溶液常用于Fe3＋的檢驗(yàn)。

一元弱將溶液中的硼元素轉(zhuǎn)化為H3BO3，促進(jìn)析出

溶浸高溫焙燒

微點(diǎn)撥拆分流程圖——“三看、二挖、一聯(lián)”題型二物質(zhì)分離、提純型工藝流程題1．把握物質(zhì)提純的6種常用方法看目的選方法除去可溶性雜質(zhì)水溶法除去堿性雜質(zhì)酸溶法除去酸性雜質(zhì)堿溶法除去還原性或氧化性雜質(zhì)氧化還原法除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)加熱灼燒法除去酸性Cu2＋溶液中的Fe3＋等調(diào)pH法2.正確選擇物質(zhì)分離的6種常用方法看目的選方法分離難溶物質(zhì)和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過(guò)濾或者抽濾等方法過(guò)濾(熱濾或抽濾)利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提純分離物質(zhì)，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴萃取和分液提純?nèi)芙舛入S溫度變化不大的溶質(zhì)，如NaCl蒸發(fā)結(jié)晶提純?nèi)芙舛入S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等冷卻結(jié)晶分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇與甘油蒸餾或分餾利用氣體易液化的特點(diǎn)分離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離氨與氮?dú)狻錃饫鋮s法3.物質(zhì)成分確定的3類方法(1)濾渣、濾液成分的確定要考慮樣品中原料和雜質(zhì)的成分在每一步驟中與每一種試劑反應(yīng)的情況：①反應(yīng)過(guò)程中哪些物質(zhì)(離子)消失了？②所加試劑是否過(guò)量或離子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)又產(chǎn)生了哪些新離子？這些離子間是否會(huì)發(fā)生反應(yīng)？(2)循環(huán)物質(zhì)的確定(3)副產(chǎn)品的判斷【素養(yǎng)專練】1．活性氧化鋅是一種新型多功能無(wú)機(jī)材料，以粗氧化鋅(含鐵、銅的氧化物)為原料提純獲得純凈活性氧化鋅的生產(chǎn)過(guò)程如下：已知各相關(guān)氫氧化物沉淀的pH范圍如下表所示：

Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2開(kāi)始沉淀pH5.47.02.34.7完全沉淀pH8.09.04.16.7請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)步驟Ⅱ中加入H2O2溶液的作用是____________________________(用離子方程式表示)。(2)用ZnO調(diào)節(jié)pH，以除去含鐵雜質(zhì)，調(diào)節(jié)pH的適宜范圍是____________。(3)步驟Ⅲ中加入Zn粉的作用：①________________；②進(jìn)一步調(diào)節(jié)溶液的pH。(4)堿式碳酸鋅[Zn2(OH)2CO3]煅燒的化學(xué)方程式為_(kāi)____________________________。2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O4.1≤pH<4.7除去溶液中的Cu2＋

[流程圖解]流程圖中各步主要轉(zhuǎn)換如下：

2．納米銅是一種性能優(yōu)異的超導(dǎo)材料，以輝銅礦(主要成分為Cu2S)為原料制備納米銅粉的工藝流程如圖1所示：(1)用黃銅礦(主要成分為CuFeS2)、廢銅渣和稀硫酸共同作用可獲得較純凈的Cu2S，其原理如圖2所示，該反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___________________________________。CuFeS2＋Cu＋2H＋===Cu2S＋Fe2＋＋H2S↑(2)從輝銅礦中浸取銅元素時(shí)，可用FeCl3溶液作浸取劑。①反應(yīng)：Cu2S＋4FeCl3===2CuCl2＋4FeCl2＋S，每生成1molCuCl2，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_(kāi)_______；浸取時(shí)，在有氧環(huán)境下可維持Fe3＋較高濃度，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)__________________。②浸取過(guò)程中加入洗滌劑溶解硫時(shí)，銅元素浸取率的變化如圖3所示，未洗硫時(shí)銅元素浸取率較低，其原因是_____________________________________________。2mol4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O生成的硫覆蓋在Cu2S表面，阻礙浸取(3)“萃取”時(shí)，兩種金屬離子萃取率與pH的關(guān)系如圖4所示，當(dāng)pH>1.7時(shí)，pH越大，金屬離子萃取率越低，其中Fe3＋萃取率降低的原因是__________________________________。(4)用“反萃取”得到的CuSO4溶液制備納米銅粉時(shí)，該反應(yīng)中還原產(chǎn)物與氧化產(chǎn)物的質(zhì)量之比為_(kāi)_______。(5)在萃取后的“水相”中加入適量氨水，靜置，再經(jīng)過(guò)濾、________、干燥、________等操作可得到Fe2O3。Fe3＋水解程度隨pH