2024屆高考化學二輪專題復習與測試第二部分題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破課件

第二部分題型解讀題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破工藝流程綜合題是近年高考必考題型，該題型以真實的工業(yè)生產(chǎn)為載體，涉及的知識點眾多。對于工藝流程綜合題，應注意以下考查角度：(1)通過方程式的書寫、提純試劑的選擇或分離、產(chǎn)物的組成分析等考查元素化合物知識。(2)通過對實驗條件的選擇、具體實驗措施的解釋等考查運用化學反應原理解決實際問題的能力。(3)通過“物質(zhì)循環(huán)利用”和“三廢處理”考查綠色化學觀念。(4)通過“定量分析”考查反應物計量對轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)率的影響。(5)通過控制溶液pH分離除雜考查實驗基本操作和沉淀溶解平衡。這類題主要考查學生分析與推測、歸納與總結(jié)能力。題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破1．(2023·廣州調(diào)研)釩(V)廣泛應用于冶金、化工、航天等領域。一種以釩渣(主要成分是FeV2O4、Fe2SiO4、MnV2O4等)為原料制取金屬釩的工藝流程如圖所示：題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破②溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金屬離子Fe3＋Fe2＋Mn2＋Mg2＋開始沉淀時(c＝0．1mol·L－1)的pH1.97.08.18.9沉淀完全時(c＝1.0×10－5mol·L－1)的pH3.29.010.110.9回答下列問題：(1)FeV2O4中Fe為＋2價，V的化合價為________。(2)“焙燒Ⅰ”中FeV2O4轉(zhuǎn)化為Mg2V2O7和Fe2O3的化學方程式為_______________________________________________________________________________。題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破(4)“沉釩”可得到(NH4)4H2V10O28沉淀，“焙燒Ⅱ”中反應的化學方程式為_____________________________________________________________________。(5)“沉釩”所得濾液中加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH＝x，過濾得到Mn(OH)2沉淀和溶液A，溶液A中Mg2＋濃度為0.24g·L－1，為盡可能多地回收Mn2＋，并避免Mn(OH)2中混入Mg(OH)2，應控制x＝__________。溶液A經(jīng)加氨沉淀除鎂后，溶液中的溶質(zhì)可再生循環(huán)到__________工序使用。(6)一種釩的硫化物的晶體結(jié)構(圖a)及其俯視圖(圖b)如下圖所示：題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破①該釩的硫化物的化學式是________。②該釩的硫化物的晶體中，與每個V原子最近且等距的S原子的個數(shù)是_______。題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破2．(2022·廣東卷)稀土(RE)包括鑭、釔等元素，是高科技發(fā)展的關鍵支撐。我國南方特有的稀土礦可用離子交換法處理，一種從該類礦(含鐵、鋁等元素)中提取稀土的工藝如下：題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破已知：月桂酸(C11H23COOH)熔點為44℃；月桂酸和(C11H23COO)3RE均難溶于水。該工藝條件下，稀土離子保持＋3價不變；(C11H23COO)2Mg的Ksp＝1.8×10－8，Al(OH)3開始溶解時的pH為8.8；有關金屬離子沉淀的相關pH見下表。離子Mg2＋Fe3＋Al3＋RE3＋開始沉淀時的pH8.81.53.66.2～7.4沉淀完全時的pH/3.24.7/(1)“氧化調(diào)pH”中，化合價有變化的金屬離子是________。(2)“過濾1”前，用NaOH溶液調(diào)pH至________________的范圍內(nèi)，該過程中Al3＋發(fā)生反應的離子方程式為_______________________________________________________________________________________________________________。題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破(3)“過濾2”后，濾餅中檢測不到Mg元素，濾液2中Mg2＋濃度為2.7g·L－1。為盡可能多地提取RE3＋，可提高月桂酸鈉的加入量，但應確?！斑^濾2”前的溶液中c(C11H23COO－)低于________mol·L－1(保留兩位有效數(shù)字)。(4)①“加熱攪拌”有利于加快RE3＋溶出、提高產(chǎn)率，其原因是____________。②“操作X”的過程為先__________，再固液分離。(5)該工藝中，可再生循環(huán)利用的物質(zhì)有________________(寫化學式)。(6)稀土元素釔(Y)可用于制備高活性的合金類催化劑Pt3Y。①還原YCl3和PtCl4熔融鹽制備Pt3Y時，生成1molPt3Y轉(zhuǎn)移________mol電子。②Pt3Y/C用作氫氧燃料電池電極材料時，能在堿性溶液中高效催化O2的還原，發(fā)生的電極反應為_______________________________________________。題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破(4)①“加熱攪拌”有利于加快RE3＋溶出、提高產(chǎn)率，其原因是加熱攪拌可增大反應速率。②“操作X”的結(jié)果是分離出月桂酸，由信息可知，月桂酸(C11H23COOH)熔點為44℃，故“操作X”的過程為先冷卻結(jié)晶，再固液分離。(5)由分析可知，該工藝中，可再生循環(huán)利用的物質(zhì)有MgSO4。(6)①YCl3中Y為＋3價，PtCl4中Pt為＋4價，而Pt3Y中金屬均為0價，所以還原YCl3和PtCl4熔融鹽制備Pt3Y時，生成1molPt3Y轉(zhuǎn)移15mol電子。②堿性溶液中，氫氧燃料電池正極發(fā)生還原反應，發(fā)生的電極反應為O2＋4e－＋2H2O===4OH。答案：(1)Fe2＋(2)4.7≤pH<6.2

Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(3)4.0×10－4題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破(4)①加熱攪拌可增大反應速率②冷卻結(jié)晶(5)MgSO4(6)①15

②O2＋4e－＋2H2O===4OH－題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破1．讀懂工藝流程圖。(1)箭頭：箭頭進入的是投料(反應物)、出去的是主產(chǎn)物或副產(chǎn)物(生成物)。(2)三線：出線和進線均表示物料流向或操作流程，可逆線表示物質(zhì)循環(huán)。題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破2．?？蓟ばg語。?？蓟ばg語關鍵詞釋義研磨、霧化將塊狀或顆粒狀的物質(zhì)磨成粉末或?qū)⒁后w霧化，增大反應物接觸面積，以增大反應(溶解)速率或使反應更充分，提高原料的轉(zhuǎn)化率(或浸取率)灼燒(煅燒)使固體在高溫下分解或改變結(jié)構、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、醇溶等題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破續(xù)上表酸浸在酸性溶液中使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去過濾固體與液體的分離滴定定量測定，可用于某種未知濃度物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度的測定蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)溶劑，使溶液由不飽和變?yōu)轱柡停^續(xù)蒸發(fā)，過剩的溶質(zhì)就會呈晶體析出蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)除去部分溶劑，提高溶液的濃度水洗用水洗去可溶性雜質(zhì)，類似的還有酸洗、醇洗等題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破續(xù)上表酸作用溶解，除去氧化物(膜)，抑制某些金屬離子的水解、除去雜質(zhì)離子等堿作用除去油污，除去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅，調(diào)節(jié)pH、促進水解(形成沉淀等)3.?？紬l件控制。(1)控制溶液的pH。①調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀析出(或抑制水解)。②加入酸或調(diào)節(jié)溶液至酸性還可除去氧化物(膜)。題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破③加入堿或調(diào)節(jié)溶液至堿性還可除去油污，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需要的酸性條件(或堿性條件)。(2)控制溫度：主要從物質(zhì)性質(zhì)(熱穩(wěn)定性、水解、氧化性或還原性、溶解度、熔點、沸點、揮發(fā)性、膠體聚沉等)和反應原理(反應速率、平衡移動、催化劑活性、副反應)兩個角度思考。(3)控制壓強：改變速率，影響平衡。(4)使用合適的催化劑：增大反應速率，縮短達到平衡所需要的時間。(5)趁熱過濾：防止某物質(zhì)降溫時析出。題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破(6)洗滌：常見的洗滌方式有“水洗”和“乙醇洗”?！八础钡哪康氖浅コ恋砘蚓w表面殘留的雜質(zhì)，當沉淀物的溶解度隨溫度升高而增大時一般可用冰水洗；“乙醇洗”既可以除去沉淀或晶體表面殘留的雜質(zhì)，又可以降低晶體的溶解度，減少損失，還可以利用乙醇易揮發(fā)的性質(zhì)，加快除去沉淀或晶體表面的水分。(7)氧化：氧化劑的選擇要依據(jù)試題設置的情境，常見的氧化劑有氯氣、過氧化氫、氧氣和次氯酸鈉等，為了避免引入新的雜質(zhì)，通常選擇的氧化劑有過氧化氫和氧氣。題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破4．產(chǎn)物的分離提純。(1)常用分離操作。題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破(2)常用結(jié)晶方法。①晶體不帶結(jié)晶水(如NaCl、KNO3)：蒸發(fā)結(jié)晶。②晶體帶結(jié)晶水(如膽礬)：將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾。③要得到溶解度受溫度影響小的溶質(zhì)(如除去NaCl中少量的KNO3)：蒸發(fā)濃縮結(jié)晶、趁熱過濾

。④要得到溶解度受溫度影響大的溶質(zhì)(如除去KNO3中少量的NaCl)：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾。⑤重結(jié)晶的方法分離的原理：隨溫度的改變，兩種物質(zhì)的溶解度變化量差別較大。題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破1．(2023·湛江一模)鎳鈷錳酸鋰材料是近年來開發(fā)的一類新型鋰離子電池正極材料，具有容量高、循環(huán)穩(wěn)定性好、成本適中等優(yōu)點，這類材料可以同時有效克服鈷酸鋰材料成本過高、磷酸鐵鋰容量低等問題。工業(yè)上可由廢舊的鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰電池正極材料(還含有鋁箔、炭黑、有機黏合劑等)，經(jīng)過一系列工藝流程制備鎳鈷錳酸鋰材料，該材料可用于三元鋰電池的制備，實現(xiàn)電池的回收再利用，工藝流程如下圖所示：題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破已知：①粉碎灼燒后主要成分是Li2O、NiO、Co2O3、MnO、Fe2O3、Al2O3。題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破②萃取劑對Fe3＋選擇性很高，且生成的物質(zhì)很穩(wěn)定，有機相中的Fe3＋很難被反萃取。請回答下列問題：(1)正極材料在“灼燒”前先粉碎的目的是________________________________________________________________________________________________。(2)“堿浸”的目的是____________________，涉及的化學方程式是___________________________________________________________________________。(3)“酸浸”時加入H2O2的作用是__________________________________________________________________________________________________________。(4)上述工藝流程中采用萃取法凈化除去了Fe3＋，若采用沉淀法除去鐵元素，結(jié)合下表，最佳的pH范圍是______________。題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破(5)鎳鈷錳酸鋰材料中根據(jù)鎳鈷錳的比例不同，可有不同的結(jié)構，其中一種底面為正六邊形結(jié)構的晶胞如圖所示。①該物質(zhì)的化學式為__________，寫出基態(tài)Mn原子價層電子的軌道表示式_________________________________________。②已知晶胞底面邊長是anm，高是bnm，一個晶胞的質(zhì)量為Mg，計算該晶胞的密度ρ＝____________g·cm－3(用計算式表示)。金屬離子Fe3＋Al3＋Fe2＋Co2＋Ni2＋Mn2＋開始沉淀時pH1.53.46.36.66.77.8完全沉淀時pH3.54.78.39.29.510.4題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破解析：廢舊電池正極材料灼燒，得到Li2O、NiO、Co2O3、MnO、Fe2O3、Al2O3，加入氫氧化鈉堿浸除去鋁，固體加入過氧化氫、稀硫酸酸浸后溶液加入萃取劑，萃取除去鐵，水相加入CoSO4、NiSO4、MnSO4調(diào)節(jié)鎳、鈷、錳離子物質(zhì)的量之比后加入氨水得到鈷錳鎳氫氧化物沉淀，濾液加入碳酸鈉得到碳酸鋰沉淀，鈷錳鎳氫氧化物沉淀與碳酸鋰沉淀燒結(jié)得到產(chǎn)品。(1)粉碎的目的是增大固體與相應反應物的接觸面積，使反應更充分。(2)根據(jù)流程可知粉碎灼燒后含有能和堿反應的Al2O3，所以“堿浸”的目的是除去氧化物中的Al2O3，對應的化學反應方程式是Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]。(3)結(jié)合流程可知鈷元素價態(tài)在氧化物中是＋3價，而最后得到＋2價，中間不涉及其他還原反應，故此過程中H2O2的作用應該是把＋3價鈷還原為＋2價。題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破2．(2023·汕頭一模)電解金屬錳陽極渣(主要成分MnO2，雜質(zhì)為Pb、Fe、Cu元素的化合物)和黃鐵礦(FeS2)為原料可制備Mn3O4。其流程如圖所示：已知：Ksp(MnF2)＝5.0×10－3、Ksp(CaF2)＝3.5×10－11。題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破回答下列問題：(1)錳原子價層電子的軌道表示式為________________________，它處于周期表的________區(qū)，Mn3O4中Mn的化合價為____________。(2)“酸浸”時，所用的稀酸X是__________。(3)“酸浸”過程中，F(xiàn)e2＋、Fe3＋的質(zhì)量濃度、Mn浸出率與時間的關系如圖1所示。題型解讀三化學工業(yè)流程題解題突破20～80min