高考化学二轮复习专题10化工流程大题教案99Word文档下载推荐.docx
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3.解工业流程题必备知识
(1)常用思考方法。
①反应原理;
②提高原料利用率;
③快速反应;
④提高产率;
⑤提高产品纯度;
⑥绿色环保;
⑦工业成本低。
(2)控制反应条件。
①调节pH值的目的:
控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。
调pH值所加试剂:
一般是含被提纯物质中的金属阳离子对应的金属、金属氧化物、金属氢氧化物或金属碳酸盐(总之,这些物质要能与H+反应,又难溶于水,这样可即使过量而又不会引入新的杂质离子),有时候也可能加NaOH或氨水来调pH值,要据题意具体分析(一般是加的Na+、NH4+不会在后续的程序中难以分离)。
pH值的调节范围:
据题意告知的某离子完全沉淀或开始沉淀的pH值数据来选择,不能随意更改,应该是题目中原始数据的组合。
(3)物质的分离和提纯的方法。
①结晶(重结晶);
②过滤;
③趁热过滤;
④洗涤(水洗,冰水洗涤,醇洗);
⑤蒸馏:
液、液分离(主要仪器:
蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、尾接管);
⑥蒸发(实验仪器:
蒸发皿、铁架台、玻璃棒、坩埚钳、酒精灯);
⑦萃取;
⑧分液(主要仪器:
分液漏斗);
⑨升华;
⑩盐析:
加无机盐使溶质的溶解度降低而析出。
⑪灼烧:
高温条件下固体物质的燃烧(主要仪器:
坩埚);
⑫煮沸:
目的通常是除去溶解在水中的气体(通常为O2),或是为了促进水解,聚沉后便于过滤分离。
4.常见文字叙述规范套路(重要)
(1)如何进行滴定终点的判断?
答:
当滴入最后一滴标准液时,溶液颜色由×
×
颜色变为##颜色,且半分钟内不恢复原色。
(注:
只写“变色”或“褪色”不得分)
(2)洗涤沉淀的方法:
往漏斗中加入蒸馏水至没过沉淀物,待水自然流下后,重复以上操作2~3次。
(3)检验沉淀是否洗涤干净的方法:
取最后一次的洗涤液,滴加×
试剂(可与杂质的某些离子发生沉淀反应),如果没有沉淀生成,说明沉淀洗涤干净;
否则说明沉淀未洗涤干净。
这种情况因为离子浓度较低,应该选用反应灵敏的特征反应。
此时一般不用焰色反应实验检验)。
(4)检验沉淀是否完全的方法:
静置,向上层清液中继续滴加×
试剂,若没有沉淀生成,说明沉淀完全;
若出现沉淀则说明沉淀未完全。
(5)如何进行萃取操作?
在分液漏斗中加溶液和萃取剂,右手堵住漏斗上口塞,左手握活塞,倒转用力振荡,放气,正立放铁圈上静置。
主要考查方面:
一、以物质制备为目的的化学工艺流程
1.原料处理阶段的常见考查点
(1)加快反应速率
(2)溶解:
通常用酸溶。
如用稀硫酸、盐酸、浓硫酸等。
(3)灼烧、焙烧、煅烧:
改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质高温下氧化、分解。
2.分离提纯阶段的常见考查点
(1)调pH除杂
①控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。
如若要除去Al3+、Mg2+溶液中含有的Fe2+,先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+,再调溶液的pH。
②调节pH所需的物质一般应满足两点:
一能与H+反应,使溶液pH增大;
二不引入新杂质。
例如,若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。
(2)加热:
加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。
如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物,则要注意对温度的控制。
如侯氏制碱法中的NaHCO3;
还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。
(3)降温:
防止某物质在高温时溶解(或分解);
使化学平衡向着题目要求的方向移动。
3.获得产品阶段的常见考查点
(1)洗涤(冰水、热水):
洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗;
乙醇洗涤既可洗去晶体表面的杂质,又可减少晶体溶解的损耗。
(2)蒸发时的气体氛围抑制水解:
如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时,应在HCl的气流中加热,以防其水解。
(3)蒸发浓缩、冷却结晶:
如NaCl和K2Cr2O7混合溶液,若将混合溶液加热蒸发后再降温,则析出的固体主要是K2Cr2O7,这样就可分离出大部分K2Cr2O7;
同样原理可除去KNO3中的少量NaCl。
(4)蒸发结晶、趁热过滤:
如NaCl和K2Cr2O7混合溶液,若将混合溶液蒸发一段时间,析出的固体主要是NaCl,同样原理可除去NaCl中的少量KNO3。
例1Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。
工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如图所示。
由图可知,当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为__________________________。
(2)“酸浸”后,钛主要以TiOCl形式存在,写出相应反应的离子方程式:
________。
(3)TiO2·
xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示:
温度/℃
30
35
40
45
50
TiO2·
xH2O转化率/%
92
95
97
93
88
分析40℃时TiO2·
xH2O转化率最高的原因______________________________。
(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4,其中过氧键的数目为________。
(5)若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02mol·
L-1,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×
10-5mol·
L-1,此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?
_______________(列式计算)。
FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×
10-22、1.0×
10-24。
(6)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式:
__________________。
[学审题析题]
【答案】
(1)100℃、2h,90℃、5h
(2)FeTiO3+4H++4Cl-===Fe2++TiOCl+2H2O
(3)低于40℃,TiO2·
xH2O转化反应速率随温度升高而增加;
超过40℃,双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·
xH2O转化反应速率下降
(4)4
(5)Fe3+恰好沉淀完全时,c(PO)=mol·
L-1=1.3×
10-17mol·
L-1,c3(Mg2+)·
c2(PO)值为0.013×
(1.3×
10-17)2≈1.7×
10-40<
Ksp[Mg3(PO4)2],因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀
(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+3CO2↑+H2O
例2重铬酸钾是一种重要的化工原料,一般由铬铁矿制备,铬铁矿的主要成分为FeO·
Cr2O3,还含有硅、铝等杂质。
制备流程如图所示:
(1)步骤①的主要反应为:
FeO·
Cr2O3+Na2CO3+NaNO3Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2
上述反应配平后FeO·
Cr2O3与NaNO3的系数比为________。
该步骤不能使用陶瓷容器,原因是______________________________________________________。
(2)滤渣1中含量最多的金属元素是________,滤渣2的主要成分是________及含硅杂质。
(3)步骤④调滤液2的pH使之变________(填“大”或“小”),原因是____________(用离子方程式表示)。
(4)有关物质的溶解度如图所示。
向“滤液3”中加入适量KCl,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤得到K2Cr2O7固体。
冷却到________(填标号)得到的K2Cr2O7固体产品最多。
a.80℃ b.60℃
c.40℃d.10℃
步骤⑤的反应类型是________________。
(5)某工厂用m1kg铬铁矿粉(含Cr2O340%)制备K2Cr2O7,最终得到产品m2kg,产率为________________。
(1)2∶7 陶瓷在高温下会与Na2CO3反应
(2)Fe Al(OH)3
(3)小 2CrO+2H+Cr2O+H2O
(4)d 复分解反应
(5)×
100%
【解析】
(1)1molFeO·
Cr2O3参与反应共失去7mol电子,而1molNaNO3参与反应得到2mol电子,根据得失电子守恒,二者的系数比为2∶7。
由于高温下碳酸钠能与陶瓷中的二氧化硅发生反应,所以该步骤
二、以分离提纯为目的的化学工艺流程
1.物质分离提纯的原则
(1)不增:
不引入新的杂质。
(2)不减:
不减少被提纯的物质。
(3)易分离:
被提纯物与杂质易于分离。
(4)易复原:
被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。
2.常用的提纯方法
水溶法
除去可溶性杂质
酸溶法
除去碱性杂质
碱溶法
除去酸性杂质
氧化剂或还原剂法
除去还原性或氧化性杂质
加热灼烧法
除去受热易分解或易挥发的杂质
调节溶液的pH法
如除去酸性Cu2+溶液中的Fe3+等
3.常用的分离方法
过滤
分离难溶物和易溶物,根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法
萃取和分液
利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质,如用CCl4或苯萃取溴水中的溴
蒸发结晶
提取溶解度随温度变化不大的溶质,如NaCl
冷却结晶
提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物,如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·
5H2O、FeSO4·
7H2O等
蒸馏或分馏
分离沸点不同且互溶的液体混合物,如分离乙醇和甘油
冷却法
利用气体液化的特点分离气体,如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气
例3.以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。
从废钒催化剂中回收V2O5既避免污
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- 高考 化学 二轮 复习 专题 10 化工 流程 教案 99