高考化学复习无机工艺流程题的解答技巧学案Word下载.docx
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四、解题思路
无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面:
一是选择将原料转化为产品的生产原理;
二是除杂并分离提纯产品;
三是提高产量和产率;
四是减少污染,注意环保,发展“绿色化学”;
五是考虑原料的来源丰富和经济成本;
六是生产设备简单,生产工艺简便等。
命题者围绕以上几方面设问,我们的解题思路是:
(1)从生产目的(标)出发,读懂框图(流程)。
解答时要看框内,看框外,里外结合;
边分析,边思考,易处着手;
先局部,后全盘,逐步深入。
(2)分析流程中的每一步骤,从几个方面了解流程:
A.反应物是什么,B.发生了什么反应,C.该反应造成了什么后果,对制造产品有什么作用。
抓住一个关键点:
一切反应或操作都是为了获得产品。
(3)从问题中获取信息,帮助解题,了解流程后着手答题。
对反应条件的分析可从以下几个方面着手:
对反应速率有何影响、对平衡转化率有何影响、对综合生产效益有何影响(如可以从原料成本,原料来源是否广泛、是否可再生,能源成本,对设备的要求,环境保护等方面考虑)。
五、典例导悟
典例导悟1 利用化学原理对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。
(一)染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO,可以在碱性条件下加入铝粉除去(加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体)。
除去NO的离子方程式为________________________________________________________________________。
(二)某工厂对制革工业污泥中Cr元素的回收与再利用工艺如下(硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Fe2+、Al3+、Ca2+、Mg2+):
常温下部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
阳离子
Fe3+
Fe2+
Mg2+
Al3+
Cu2+
Cr3+
开始沉淀时的pH
1.9
7.0
-
4.7
沉淀完全时的pH
3.2
9.0
11.1
8
6.7
9(>9溶解)
(1)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施是________(至少写一条)。
(2)调pH=8是为了除去__________(填Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+)。
(3)钠离子交换树脂的原理为Mn++nNaR―→MRn+nNa+,被交换的杂质离子是____________(填Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+)。
(4)试配平氧化还原反应方程式:
Na2Cr2O7+SO2+H2O===
Cr(OH)(H2O)5SO4+Na2SO4;
每生成1molCr(OH)(H2O)5SO4消耗SO2的物质的量为____________。
(三)印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl3。
腐蚀铜板后的混合溶液中,若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10mol·
L-1,请参照上表给出的数据和提供的药品,简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤:
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________;
③过滤。
(提供的药品:
Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu)。
典例导悟2 (2010·
江苏,20)以水氯镁石(主要成分为MgCl2·
6H2O)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下:
→→→→→→
(1)预氨化过程中有Mg(OH)2沉淀生成,已知常温下Mg(OH)2的Ksp=1.8×
10-11mol3·
L-3,若溶液中c(OH-)=3.0×
10-6mol·
L-1,则溶液中c(Mg2+)=________。
(2)上述流程中的滤液浓缩结晶,所得主要固体物质的化学式为________。
(3)高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO。
取碱式碳酸镁4.66g,高温煅烧至恒重,得到固体2.00g和标准状况下CO20.896L,通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。
(4)若热水解不完全,所得碱式碳酸镁中将混有MgCO3,则产品中镁的质量分数________(填“升高”、“降低”或“不变”)。
典例导悟3 (2010·
福建理综,24)硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。
工业上常用菱锌矿生产硫酸锌,菱锌矿的主要成分是ZnCO3,并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等,生产工艺流程示意如下:
(1)将菱锌矿研磨成粉的目的是
________________________________________________________________________。
(2)完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式:
Fe(OH)2+________+________===
Fe(OH)3+Cl-
(3)针铁矿(Coethite)是以德国诗人歌德(Coethe)名字命名的,组成元素是Fe、O和H,化学式量为89,化学式是________。
(4)根据下表数据,调节“滤液2”的pH时,理论上可选用的最大区间为________。
Mg(OH)2
Zn(OH)2
MgCO3
CaCO3
开始沉淀的pH
10.4
6.4
—
沉淀完全的pH
12.4
8.0
开始溶解的pH
10.5
Ksp
5.6×
10-12mol3·
L-3
6.8×
10-6mol2·
L-2
2.8×
10-9mol2·
(5)工业上从“滤液3”制取MgO过程中,合适的反应物是________(选填序号)。
a.大理石粉 b.石灰粉 c.纯碱溶液 d.烧碱溶液
(6)“滤液4”之后的操作依次为________、________、过滤、洗涤、干燥。
(7)分析图中数据,菱锌矿粉中ZnCO3的质量分数不低于________。
典例导悟4 (2010·
四川理综,29)四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。
用钛铁矿渣(主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3、Ti的最高化合价为+4)作原料,生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下:
请回答下列问题:
(1)硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是____________。
(2)向滤液Ⅰ中加入铁粉,发生反应的离子方程式为
________________________、______________________。
(3)在实际生产过程中,向沸水中加入滤液Ⅲ,使混合液pH达0.5,钛盐开始水解。
水解过程中不断通入高温水蒸气,维持溶液沸腾一段时间,钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。
请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用:
过滤分离出水合二氧化钛沉淀后,将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、______、______、______(填化学式),减少废物排放。
(4)A可用于生产红色颜料(Fe2O3),其方法是:
556akgA(摩尔质量为278g·
mol-1)溶于水中,加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应,鼓入足量空气搅拌,产生红褐色胶体;
再向红褐色胶体中加入3336bkgA和112ckg铁粉,鼓入足量空气搅拌,反应完成后,有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出;
过滤后,沉淀经高温灼烧得红色颜料。
若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁,则理论上可生产红色颜料____________________kg。
典例导悟5 (2010·
上海,27)工业生产纯碱的工艺流程示意图如下:
A B NH3 CO2 E
↓↓ ↓ ↓ ↑
→→→→→→→
↓ ↓
C D
完成下列填空:
(1)粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂),写出A、B的化学式:
A____________________,B____________________。
(2)实验室提纯粗盐的实验操作依次为:
取样、________、沉淀、________、__________、泠却结晶、________、烘干。
(3)工业生产纯碱工艺流程中,碳酸化时产生的现象是________________。
碳酸化时没有析出碳酸钠晶体。
其原因是_____________________________________________________。
(4)碳酸化后过滤,滤液D最主要的成分是________(填写化学式),检验这一成分的阴离子的具体方法是:
(5)氯碱法流程中氨是循环使用的,为此,滤液D加入石灰水产生氨。
加石灰水后所发生的反应的离子方程式为_______________________________________________________。
滤液D加石灰水前先要加热,原因是
________________________________________________________________________
(6)产品纯碱中含有碳酸氢钠。
如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数,纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为_________________________________________。
1.铝用途广泛,用铝土矿(主要成分为Al2O3·
nH2O、少量SiO2和Fe2O3)制取Al有如下途径:
(1)滤液A可用于净水,其净水原理用离子方程式表示为
(2)灼烧时盛放药品的仪器名称是_______
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