2022屆新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)-第3章-第4講-以金屬及其化合物為主體的化工流程-課件

第三章金屬及其化合物課時(shí)4以金屬及其化合物為主體的化工流程一.工藝流程題過(guò)程解讀(1)讀流程圖①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)。②三線：物料進(jìn)出線、操作流程線、循環(huán)操作線。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)。一.工藝流程題過(guò)程解讀(2)解題要點(diǎn)①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)。②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)。(3)涉及問(wèn)題一.工藝流程題過(guò)程解讀①原料的預(yù)處理。②反應(yīng)條件的控制(溫度、壓強(qiáng)、催化劑、原料配比、pH、溶劑等)。③反應(yīng)原理(化學(xué)平衡、水解平衡、化學(xué)反應(yīng)速率、反應(yīng)熱、電化學(xué)等)。④綠色化學(xué)問(wèn)題(物質(zhì)循環(huán)利用、廢物的處理、原子利用率、能量充分利用等)。⑤化工安全(防爆、防污染、防中毒等)。(4)解題要點(diǎn)一.工藝流程題過(guò)程解讀②分段分析法：對(duì)于用同樣的原料生產(chǎn)多種(兩種或兩種以上)產(chǎn)品(含副產(chǎn)品)的工藝流程題，用此法更容易找到解題的切入點(diǎn)。③交叉分析法：有些化工生產(chǎn)選用多組原材料，先合成一種或幾種中間產(chǎn)品，再用這一中間產(chǎn)品與部分其他原材料生產(chǎn)所需的主要產(chǎn)品，這種題適合用交叉分析法。就是將提供的流程示意圖結(jié)合常見(jiàn)化合物的制取原理劃分成幾條生產(chǎn)流水線，然后上下交叉分析。①首尾分析法：對(duì)線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條線的生產(chǎn)工序)試題，首先對(duì)比分析流程圖中的第一種物質(zhì)(原材料)與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品)，從此分析中找出它們的關(guān)系，弄清原料轉(zhuǎn)化的基本原理和除雜、分離、提純的化工工藝，再結(jié)合題設(shè)問(wèn)題，逐一解答。指____________________的化學(xué)反應(yīng)二、無(wú)機(jī)化工流程題中表述性詞匯“十大答題方向”①“控制較低溫度”——常考慮物質(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”——?？紤]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置于試管中,向其中滴加某試劑，以檢驗(yàn)?zāi)撤N離子是否存在。⑥“檢驗(yàn)?zāi)澄镔|(zhì)的設(shè)計(jì)方案”——通常取少量某液體置于試管中，加入另一試劑，通過(guò)產(chǎn)生的某種現(xiàn)象得出結(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”——?？紤]降低物質(zhì)溶解度有利于析出、減少損耗和提高利用率等。⑨“趁熱過(guò)濾(或冰水洗滌)”的目的——防止某些物質(zhì)降溫時(shí)會(huì)析出(或升溫時(shí)會(huì)溶解)而帶入新的雜質(zhì)。⑩“反應(yīng)中采取加熱措施”的作用——一般是為了增大反應(yīng)速率或加速某固體的溶解。1．?？蓟瘜W(xué)工藝術(shù)語(yǔ)三、無(wú)機(jī)化工流程題中常見(jiàn)的命題角度1．?？蓟瘜W(xué)工藝術(shù)語(yǔ)關(guān)鍵詞釋義研磨、霧化將塊狀或顆粒狀的物質(zhì)磨成粉末或?qū)⒁后w霧化，增大反應(yīng)物接觸面積，以加快反應(yīng)速率或使反應(yīng)更充分灼燒(煅燒)使固體在高溫下分解或改變結(jié)構(gòu)、使雜質(zhì)高溫氧化、分解等。如煅燒石灰石、高嶺土、硫鐵礦浸取向固體中加入適當(dāng)溶劑或溶液，使其中可溶性的物質(zhì)溶解，包括水浸取、酸溶、堿溶、醇溶等酸浸在酸性溶液中使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過(guò)過(guò)濾除去的過(guò)程蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)溶劑，使溶液由不飽和溶液變?yōu)轱柡腿芤?，繼續(xù)蒸發(fā)，過(guò)剩的溶質(zhì)就會(huì)呈晶體析出蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)除去部分溶劑，提高溶液的濃度水洗用水洗除去可溶性雜質(zhì)，類似的還有酸洗、醇洗等1．?？蓟瘜W(xué)工藝術(shù)語(yǔ)2．?？嫉牟僮鞒Ｒ?jiàn)的操作思考角度表面處理用水洗除去表面可溶性雜質(zhì)，金屬晶體可用機(jī)械法(打磨)或化學(xué)法除去表面氧化物、提高光潔度等

加氧化劑氧化某物質(zhì)，生成目標(biāo)產(chǎn)物或除去某些離子分離、提純過(guò)濾、蒸發(fā)、萃取、分液、蒸餾等常規(guī)操作從溶液中得到晶體的方法：蒸發(fā)濃縮→冷卻結(jié)晶→過(guò)濾→洗滌、干燥提高原子利用率綠色化學(xué)(物質(zhì)的循環(huán)利用、廢物處理、原子利用率、能量的充分利用)在空氣中或在其他氣體中進(jìn)行的反應(yīng)或操作要考慮O2、H2O、CO2或其他氣體是否參與反應(yīng)；或能否達(dá)到隔絕空氣、防氧化、防水解、防潮解等目的1．?？蓟瘜W(xué)工藝術(shù)語(yǔ)2．?？嫉牟僮鞒Ｒ?jiàn)的操作思考角度控制溶液的pH①調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，使金屬離子形成氫氧化物沉淀析出(或抑制水解)②“酸作用”還可除去氧化物(膜)③“堿作用”還可除去油污，除去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅等④特定的氧化還原反應(yīng)需要的酸性條件(或堿性條件)控制溫度(常用水浴、冰浴或油浴)①防止副反應(yīng)的發(fā)生；②使化學(xué)平衡移動(dòng)；控制化學(xué)反應(yīng)的方向；③控制固體的溶解與結(jié)晶；④控制反應(yīng)速率；⑤升溫：促進(jìn)溶液中的氣體逸出，使某物質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)揮發(fā)；⑥加熱煮沸：促進(jìn)水解，聚沉后利于過(guò)濾分離；⑦趁熱過(guò)濾：減少因降溫而析出的溶質(zhì)的量；⑧降溫：防止物質(zhì)高溫分解或揮發(fā)洗滌晶體①水洗：通常是為了除去晶體表面水溶性的雜質(zhì)；②冰水洗滌：能洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，且防止晶體在洗滌過(guò)程中的溶解損耗

；③用特定有機(jī)試劑清洗晶體：洗去晶體表面的雜質(zhì)，降低晶體的溶解度、有利于析出，減少損耗等；④洗滌沉淀的方法：往漏斗中加入蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作2～3次[典例1]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Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示：回答下列問(wèn)題：（1）寫(xiě)出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式___________________________________________。為提高浸出速率，除適當(dāng)增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有_______________________（寫(xiě)出兩條）例1：Mg2B2O5.H2O+2H2SO4=2H3BO3+2MgSO4提高反應(yīng)溫度、減小鐵硼礦粉粒直徑、攪拌等實(shí)驗(yàn)室用硫酸廠燒渣（主要成分為Fe2O3及少量FeS、SiO2等）制備聚鐵（堿式硫酸鐵的聚合物）和綠礬(FeSO4·7H2O)，過(guò)程如下：

(5)在⑥中，將溶液Z控制到70～80℃的方法是

；為什么需要控制溫度到70～80℃

。例2：水浴加熱升高溫度促進(jìn)Fe3+的水解一種用軟錳礦(主要成分MnO2)和黃鐵礦(主要成分FeS2)制取MnSO4·H2O并回收單質(zhì)硫的工藝流程如下：已知：本實(shí)驗(yàn)條件下，高錳酸鉀溶液與硫酸錳溶液混合產(chǎn)生二氧化錳?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)步驟①混合研磨成細(xì)粉的主要目的是________________________；步驟②浸取時(shí)若生成S、MnSO4及Fe2(SO4)3，則其反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________________。(2)步驟③所得酸性濾液可能含有Fe2＋，為了除去Fe2＋可先加入________________________；步驟④需將溶液加熱至沸，然后在不斷攪拌下加入堿調(diào)節(jié)pH為4～5，再繼續(xù)煮沸一段時(shí)間，“繼續(xù)煮沸”的目的是________________________________________。步驟⑤所得濾渣為_(kāi)_______________________(填化學(xué)式)。一種用軟錳礦(主要成分MnO2)和黃鐵礦(主要成分FeS2)制取MnSO4·H2O并回收單質(zhì)硫的工藝流程如下：已知：本實(shí)驗(yàn)條件下，高錳酸鉀溶液與硫酸錳溶液混合產(chǎn)生二氧化錳?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)步驟①混合研磨成細(xì)粉的主要目的是___________

_____________。(2)步驟③所得酸性濾液可能含有Fe2＋，為了除去Fe2＋可先加入________________________；步驟④需將溶液加熱至沸，然后在不斷攪拌下加入堿調(diào)節(jié)pH為4～5，再繼續(xù)煮沸一段時(shí)間，“繼續(xù)煮沸”的目的是________________________________________。步驟⑤所得濾渣為_(kāi)_________________(填化學(xué)式)。例3：增大接觸面積，提高硫酸浸取時(shí)的浸取速率和浸取率軟錳礦粉或H2O2溶液破壞Fe(OH)3膠體并使沉淀顆粒長(zhǎng)大，便于過(guò)濾分離Fe(OH)31．?？蓟瘜W(xué)工藝術(shù)語(yǔ)三、無(wú)機(jī)化工流程題中常見(jiàn)的命題角度3．化工流程中陌生化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)首先根據(jù)題給材料中的信息寫(xiě)出部分反應(yīng)物和生成物的化學(xué)式，再根據(jù)反應(yīng)前后元素化合價(jià)有無(wú)變化判斷反應(yīng)類型：(1)元素化合價(jià)無(wú)變化則為非氧化還原反應(yīng)，遵循質(zhì)量守恒定律。(2)元素化合價(jià)有變化則為氧化還原反應(yīng)，除遵循質(zhì)量守恒外，還要遵循得失電子守恒規(guī)律。最后根據(jù)題目要求寫(xiě)出化學(xué)方程式或離子方程式(需要遵循電荷守恒規(guī)律)即可。工業(yè)上“中溫焙燒——鈉化氧化法”回收電鍍污泥中的鉻已獲技術(shù)上的突破。其工藝流程如下：

查閱資料：電鍍污泥中含有Cr(OH)3、Al2O3、ZnO、CuO、NiO等物質(zhì)；水浸后溶液中含有Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物質(zhì)。例1：請(qǐng)回答：(1)“焙燒氧化”過(guò)程中Cr(OH)3轉(zhuǎn)化成Na2CrO4的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________。(2)濾渣Ⅱ的主要成分有Zn(OH)2和X，生成X的離子反應(yīng)方程式為

。(3)“酸化濃縮”時(shí)，需繼續(xù)加入H2SO4，使Na2CrO4轉(zhuǎn)化成Na2Cr2O7，反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____________。鉍(83號(hào)元素)主要用于制造合金，鉍合金具有凝固時(shí)不收縮的特性，用于鑄造印刷鉛字和高精度鑄型。濕法提鉍新工藝以氧化鉍渣(主要成分為Bi2O3，含有PbO、Ag2O、CuO雜質(zhì))為原料提Bi的工藝流程如下：已知：Ⅰ.BiOCl不溶于水，加熱至700℃就分解生成BiCl3，BiCl3的沸點(diǎn)為447℃；Ⅱ.25℃時(shí)，Ksp[Cu(OH)2]＝1.2×10－20；Ksp(PbCl2)＝1.17×10－5。回答下列問(wèn)題：(1)“濾渣Ⅰ”的成分為_(kāi)__________________________(填化學(xué)式)。(2)“脫氯”的化學(xué)方程式為_(kāi)__________________________________________。(3)“沉銅”時(shí)，向“濾液Ⅱ”中加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，促進(jìn)Cu2＋水解生成Cu3(OCl)2，則此過(guò)程中Cu2＋水解的離子方程式為_(kāi)_______________________。AgCl、PbCl2

3Cu2＋＋2H2O＋2Cl－===Cu3(OCl)2↓＋4H＋2BiOCl＋2NaOHBi2O3＋2NaCl＋H2O例2：1．?？蓟瘜W(xué)工藝術(shù)語(yǔ)三、無(wú)機(jī)化工流程題中常見(jiàn)的命題角度4．工藝流程題中的化學(xué)計(jì)算計(jì)算公式(1)物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(或純度)＝×100%。(2)產(chǎn)品產(chǎn)率＝×100%。(3)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率＝×100%。計(jì)算方法——關(guān)系式法在多步反應(yīng)中，若第一步反應(yīng)的產(chǎn)物是下一步反應(yīng)的反應(yīng)物，可以根據(jù)化學(xué)方程式將某中間物質(zhì)作為“中介”，找出已知物質(zhì)和所求物質(zhì)之間量的關(guān)系，也可通過(guò)守恒關(guān)系直接確定原料與所給數(shù)據(jù)物質(zhì)之間的關(guān)系例1：一種用軟錳礦(主要成分MnO2)和黃鐵礦(主要成分FeS2)制取MnSO4·H2O并回收單質(zhì)硫的工藝流程如下：已知：本實(shí)驗(yàn)條件下，高錳酸鉀溶液與硫酸錳溶液混合產(chǎn)生二氧化錳。回答下列問(wèn)題：(4)測(cè)定產(chǎn)品MnSO4·H2O的方法之一是：準(zhǔn)確稱取ag產(chǎn)品于錐形瓶中，加入適量ZnO及H2O煮沸，然后用cmol·L－1KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淺紅色且半分鐘不褪色，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液VmL，產(chǎn)品中Mn2＋的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w(Mn2＋)＝___________________。【解析】已知本實(shí)驗(yàn)條件下，高錳酸鉀溶液與硫酸錳溶液混合產(chǎn)生二氧化錳。根據(jù)得失電子守恒可得二者反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KMnO4＋3MnSO4·H2O===5MnO2＋K2SO4＋2H2SO4＋H2O，已知n(KMnO4)＝cmol·L－1×V×10－3L＝cV×10－3mol，則n(MnSO4·H2O)＝1.5cV×10－3mol，產(chǎn)品中Mn2＋的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w(Mn2＋)＝×100%＝。碳酸鋰是制取各種精細(xì)鋰化合物、金屬鋰等的基礎(chǔ)鋰鹽。一種用鋰輝礦燒渣(主要成分為β-Li2O·Al2O3·4SiO2，還含有少量MgO、Fe2O3及FeO等雜質(zhì))制備Li2CO3的工藝流程如下：回答下列問(wèn)題：(5)某工廠用at鋰輝礦燒渣(含93.0%β-Li2O·Al2O3·4SiO2)制得btLi2CO3，鋰的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)______。例2：解析：利用釩鈦磁鐵礦冶煉后產(chǎn)生的釩渣(主要含F(xiàn)eO·V2O3、Al2O3、SiO2及少量可溶性磷酸鹽)生產(chǎn)V2O5的工藝流程如下，回答下列問(wèn)題：已知：①V2O5、Al2O3、SiO2可與Na2CO3、NaCl組成的混合鈉鹽在高溫下反應(yīng)，并轉(zhuǎn)化為NaVO3、NaAlO2、Na2SiO3等可溶性鈉鹽。②AlO2-＋4H＋===Al3＋＋2H2O。Fe2O3

除Si并將AlO2-轉(zhuǎn)化為Al3＋Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4+H＋＋NH3·H2O=H2O＋NH4+形成溶解度較大的酸式鹽(或形成溶解度較大的磷酸氫鈣或磷酸二氫鈣)產(chǎn)生了Ca(OH)2沉淀Cl－

(1)焙燒Ⅰ包括氧化和鈉化成鹽兩個(gè)過(guò)程，氧化的目的是獲得V2O5，寫(xiě)出氧化過(guò)程中FeO·V2O3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________________；廢渣Ⅰ的主要成分是____________；精制Ⅰ中加鹽酸調(diào)pH的主要作用是__________________________，加入NH3·H2O后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_________________________。(2)精制Ⅱ中加入CaCl2溶液除去磷酸鹽，pH過(guò)小時(shí)影響除磷效果的原因是_________________________；pH過(guò)大時(shí)，沉淀量增大的原因是________________________________。(3)沉釩所得NH4VO3沉淀需進(jìn)行洗滌，洗滌時(shí)除去的陰離子主要是____________。NH4VO3在500℃時(shí)焙燒脫氨制得產(chǎn)品V2O5，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH4VO3V2O5＋H2O↑＋2NH3↑。但脫氨過(guò)程中，部分V2