高三化學一輪復習課件：專題講座五　化工流程題的解題指導

專題講座五化工流程題的解題指導第八章水溶液中的離子平衡[考綱研讀]1.從試題提供的新信息中，準確地提取實質性內容，并經與已有知識塊整合，重組為新知識塊的能力。2.將實際問題分解，通過運用相關知識，采用分析、綜合的方法，解決簡單化學問題的能力。3.將分析和解決問題的過程及成果，用正確的化學術語及文字、圖表、模型、圖形等表達，并做出解釋的能力。解題策略一、工業(yè)流程題的結構二、工業(yè)流程題分類突破題型一物質制備類化工流程題1.核心反應——陌生方程式的書寫關注箭頭的指向：箭頭指入→反應物，箭頭指出→生成物。(1)氧化還原反應：熟練應用氧化還原規(guī)律，①判斷產物，②配平。(2)非氧化還原反應：結合物質性質和反應實際判斷產物。2.原料的預處理(1)溶解：通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等。水浸與水接觸反應或溶解浸出固體加水(酸)溶解得到離子酸浸在酸溶液中反應，使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去的溶解過程浸出率固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少(更多轉化)(2)灼燒、焙燒、煅燒：改變結構，使一些物質能溶解，并使一些雜質高溫下氧化、分解。3.常用的控制反應條件的方法(1)調節(jié)溶液的pH。常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調節(jié)pH所需的物質一般應滿足兩點：①能與H＋反應，使溶液pH增大；②不引入新雜質。例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質來調節(jié)溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。(2)控制溫度。根據需要升溫或降溫，改變反應速率或使平衡向需要的方向移動。(3)趁熱過濾。防止某物質降溫時會析出。(4)冰水洗滌。洗去晶體表面的雜質離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。[例1]

(2016·全國卷Ⅰ，28)NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產工藝如下：回答下列問題：(1)NaClO2中Cl的化合價為____。(2)寫出“反應”步驟中生成ClO2的化學方程式_______________________________________。＋32NaClO3＋H2SO4＋SO2===2NaHSO4＋2ClO2答案(3)“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時，為除去Mg2＋和Ca2＋，要加入的試劑分別為__________、___________?！半娊狻敝嘘帢O反應的主要產物是________________。(4)“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量ClO2。此吸收反應中，氧化劑與還原劑的物質的量之比為______，該反應中氧化產物是______。(5)“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為______。(計算結果保留兩位小數)NaOH溶液Na2CO3溶液2∶1O21.57答案得分秘籍解題流程[解題流程]第一步：讀題目，明確目的——制備NaClO2第二步：審流程，分塊破題——拆分工藝流程第三步：看設問，結合題中的問題，回到流程圖中找答案。[得分秘籍](1)設問一般相對獨立，無連帶效應，一個問題解決不了不會影響下一個問題的解決。(2)題中基本上都有與流程無關的問題，可直接作答；對于超綱知識，題目中要么有信息提示，要么與解答題目無關。題型二提純類化工流程題1.明確常用的提純方法(1)水溶法：除去可溶性雜質。(2)酸溶法：除去堿性雜質。(3)堿溶法：除去酸性雜質。(4)氧化劑或還原劑法：除去還原性或氧化性雜質。(5)加熱灼燒法：除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質。(6)調節(jié)溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3＋等。2.明確常用的分離方法(1)過濾：分離難溶物和易溶物，根據特殊需要采用趁熱過濾或者抽濾等方法。(2)萃取和分液：利用溶質在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。(3)蒸發(fā)結晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質，如NaCl。(4)冷卻結晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質、易水解的溶質或結晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。(5)蒸餾或分餾：分離沸點不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇或甘油。(6)冷卻法：利用氣體液化的特點分離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的氨氣。[例2]

(2017·合肥模擬)高純活性氧化鋅可用于光催化、光電極、彩色顯影等領域。以工業(yè)級氧化鋅(含Fe2＋、Mn2＋、Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等)為原料，用硫酸浸出法生產高純活性氧化鋅的工藝流程如下：答案已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38?；卮鹣铝袉栴}：(1)浸出時，為了提高浸出效率可采用的措施有(寫兩種)：___________________________________________________________?；\粉碎、攪拌，增大硫酸濃度(其他合理答案也可)將工業(yè)級氧解析解析為了提高浸出效率，可以適當增大硫酸濃度、攪拌、將固體粉碎、提高浸出溫度等。(2)氧化時，加入KMnO4溶液是為了除去浸出液中的Fe2＋和Mn2＋(溶液中Mn全部轉化為MnO2)，請配平下列除去Fe2＋的離子方程式：答案解析3

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3

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H2O1解析錳元素由＋7價降低到＋4價，而鐵元素由＋2價升高到＋3價，根據得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒配平方程式。(3)加入鋅粉的目的是_____________________________________________。解析加入鋅粉的目的是消耗溶液中的H＋，調節(jié)溶液pH，促進溶液中的Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等形成沉淀而除去。調節(jié)溶液pH，除去溶液中的Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等(4)已知H2SO4浸出液中，c(Fe2＋)＝5.04mg·L－1、c(Mn2＋)＝1.65mg·L－1。①加入KMnO4溶液反應一段時間后，溶液中c(Fe3＋)＝0.56mg·L－1，若溶液pH＝3，則此時Fe3＋____(填“能”或“不能”)生成沉淀。不能答案解析②若要除盡1m3上述浸出液中的Fe2＋和Mn2＋，需加入____gKMnO4。7.9答案解析專題集訓1.(2015·全國卷Ⅰ，27)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：

123回答下列問題：(1)寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應的化學方程式_____________________________________________。為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度外，還可采取的措施有________________________________(寫出兩條)。答案解析Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4提高反應溫度、減小鐵硼礦粉粒徑123解析Mg2B2O5·H2O與硫酸反應生成H3BO3、MgSO4，配平即可。為提高浸出速率，可以從溫度(升高溫度)、濃度、增大接觸面積(將礦石粉碎)等角度分析。123(2)利用________的磁性，可將其從“浸渣”中分離?！敖敝羞€剩余的物質是_____________(寫化學式)。答案解析Fe3O4SiO2和CaSO4解析Fe3O4具有磁性，可以利用鐵塊將其從“浸渣”中吸出。SiO2不溶于H2SO4，CaO與H2SO4生成CaSO4微溶于水，所以“浸渣”中還有SiO2和CaSO4。此時溶液中除H3BO3外還有MgSO4[由(1)中反應生成]、Fe2(SO4)3、FeSO4、Al2(SO4)3。123(3)“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是_________________。然后再調節(jié)溶液的pH約為5，目的是___________________________________。答案解析將Fe2＋氧化為Fe3＋使Al3＋和Fe3＋形成氫氧化物沉淀而除去解析“凈化除雜”先加H2O2的目的是將Fe2＋氧化為Fe3＋，然后再通過調節(jié)pH促進Fe3＋、Al3＋水解生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而除去。123(4)“粗硼酸”中的主要雜質是_____________(填名稱)。答案解析(七水)硫酸鎂解析“粗硼酸”中的主要雜質是沒有除去的MgSO4。123(5)以硼酸為原料可制得硼氫化鈉(NaBH4)，它是有機合成中的重要還原劑，其電子式為____________________。答案解析解析NaBH4由Na＋和

組成。其中的氫顯－1價，－1價的H具有較強的還原性。123(6)單質硼可用于生產具有優(yōu)良抗沖擊性能的硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼，用化學方程式表示制備過程：________________________________________________________。答案解析解析以硼酸和金屬鎂為原料制備單質硼的過程：H3BO3分解生成B2O3，B2O3與金屬鎂發(fā)生置換反應生成單質B。1232.軟錳礦的主要成分為MnO2，還含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等雜質，工業(yè)上用軟錳礦制取MnSO4·H2O的流程如下：已知：①部分金屬陽離子完全沉淀時的pH如下表金屬陽離子Fe3＋Al3＋Mn2＋Mg2＋完全沉淀時的pH3.25.210.412.4②溫度高于27℃時，MnSO4晶體的溶解度隨溫度的升高而逐漸降低。123(1)“浸出”過程中MnO2轉化為Mn2＋的離子方程式為_____________________________。答案解析MnO2＋SO2===123(2)第1步除雜中加入H2O2的目的是__________________。答案解析將Fe2＋氧化為Fe3＋解析第1步除雜中加入H2O2的目的是將溶液中的Fe2＋氧化為Fe3＋，以便于形成Fe(OH)3沉淀，過濾將沉淀除去。123(3)第1步除雜中形成濾渣1的主要成分為________________(填化學式)，調pH至5～6所加的試劑，可選擇___(填以下試劑的序號字母)。a.CaO b.MgO c.Al2O3 d.氨水答案解析Al(OH)3、Fe(OH)3ab123解析第1步除雜時調整溶液的pH在5～6，可以使溶液中的Al3＋、Fe3＋分別形成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，所以形成濾渣1的主要成分為Al(OH)3、Fe(OH)3；在調pH至5～6時，為了不引入新的雜質離子，所加的試劑應該可以與酸發(fā)生反應，可選擇含有Ca2＋、Mg2＋的化合物CaO、MgO，a、b正確。123(4)第2步除雜，主要是將Ca2＋、Mg2＋轉化為相應氟化物沉淀除去，寫出MnF2除去Mg2＋的離子反應方程式：___________________________，該反應的平衡常數數值為________。(已知：MnF2的Ksp＝5.3×10－3；CaF2的Ksp＝1.5×10－10；MgF2的Ksp＝7.4×10－11)答案解析7.2×107123解析第2步除雜，主要是將Ca2＋、Mg2＋轉化為相應氟化物沉淀除去，MnF2除去Mg2＋的離子反應方程式是MnF2＋Mg2＋123(5)采用“趁熱過濾”操作的原因是___________________________________________。答案解析減少MnSO4·H2O在水中的溶解，得到更多產品解析由已知②溫度高于27℃時，MnSO4晶體的溶解度隨溫度的升高而逐漸降低，故采用“趁熱過濾”操作可以減少MnSO4·H2O在水中的溶解，得到更多產品。123(6)取少量MnSO4·H2O溶于水，配成溶液，測其pH發(fā)現該溶液顯酸性，原因是_____________________________(用離子方程式表示)。答案解析解析MnSO4是強酸弱堿鹽，Mn2＋發(fā)生水解反應。1233.(2016·全國卷Ⅲ，28)以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產硫酸的催化劑。從廢礬催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為物質V2O5V2O4K2SO4SiO2