最新新课标高考化学工业流程题专题资料文档格式.docx
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(1)纯物质溶液得到晶体:
蒸发结晶(NaCl型:
溶解度随温度变化小的物质)
蒸发浓缩(至有晶膜出现为止),冷却结晶(KNO3型:
溶解度随温度变化大的物质和含有结晶水的晶体)
(2)混合溶液(分离A和B):
要得到溶解度受温度变化小的溶质:
蒸发结晶,趁热过滤
要得到溶解度受温度变化大的物质和含有结晶水的晶体:
蒸发浓缩,冷却结晶,过滤
Ⅱ、预处理的各种方法
工艺流程中的预处理分析进行分类,并形成一定的答题模板。
(1)粉碎或研磨:
增大固液(或固气或固固)接触面积,加快反应(溶解)速率,增大原料的转
化率(或浸取率)。
(2)煅烧或灼烧:
不易转化的物质转为容易提取的物质;
其他矿转化为氧化物;
除去有机物;
除
去热不稳定的杂质
(3)酸浸:
溶解、去氧化物(膜)、调节pH促进水解(沉淀)
(4)碱溶:
去油污,去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅,调节pH促进水解(沉淀)
Ⅲ、平衡原理的应用
在工艺流程中经常会涉及化学反应平衡,沉淀溶解平衡,沉淀的转化,离子的水解平衡
练习2.工业上以锂辉石(Li2O·
A12O3·
4SiO2,含少量Ca、Mg元素)为原料生产碳酸锂。
其部分工艺流程如下:
(2)已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3。
向滤液1中加入石灰乳的作用是(运用化学平衡原理简述)________________________。
答题模版四句话:
①氢氧根与镁离子结合生成Mg(OH)2沉淀,Ca2+与SO42-结合生成CaSO4沉淀(外因的改变),②使Mg2+浓度减小(对该平衡内在某因素的影响);
③使杂卤石的溶解平衡向右移动(平衡移动方向)④K+变多(与问题衔接)。
(①选对平衡体系,是难溶性杂卤矿的沉淀溶解平衡;
②按照四句话的模版回答)
很多时候题目中已经将外因的改变和最终结果都已经给出,学生需要找到中间的外因改变带来的内因的变化,注意抓住最主要的矛盾。
Ⅳ、原电池和电解工业中的电极反应方程式书写
电极方程书写的难点:
环境中用于平衡电荷的离子的选择;
不同环境下产物的存在形式的差异
练习3、一种新燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;
电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。
试写出该电池放电时的电极反应:
正极:
____________________________________;
负极:
______________________________。
答案:
O2+4e-=2O2-负极:
C4H10-26e-+13O2-=4CO2+5H2O
Ⅴ、循环利用的物质:
同学理解物质循环利用的目的:
节能减排,“绿色化学”,降低成本等生产问题,提炼出:
一定不会用于循环的物质:
目标产物,杂质
可以用于循环的物质:
辅助试剂、母液
练习4、某小组以难溶性钾长石(K2O•Al2O3•6SiO2)为原料,提取Al2O3、K2CO3等物质,工艺流程如下:
(4)上述工艺中可以循环利用的主要物质是、和水。
Na2CO3、CO2
Ⅵ、控制温度的目的
1、加热:
加快反应速率或溶解速率;
促进平衡向吸热方向移动;
除杂,除去热不稳定的杂质,如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物质;
使沸点相对较低的原料气化
2、降温:
防止某物质在高温时会溶解(或分解);
使化学平衡向着题目要求的方向移动(放热方向);
使某个沸点较高的产物液化,使其与其他物质分离;
降低晶体的溶解度,减少损失
3、控温:
(用水浴或油浴控温)
防止某种物质温度过高时会分解或挥发;
为了使某物质达到沸点挥发出来;
使催化剂的活性达到最好;
防止副反应的发生;
降温或减压可以减少能源成本,降低对设备的要求,达到绿色化学的要求。
5、实验室用硫酸厂烧渣(主要成分为Fe2O3及少量FeS、SiO2等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO4·
7H2O),过程如下:
(5)在⑥中,将溶液Z控制到70~80℃的目的是_______________________;
升高温度促进Fe3+的水解
(2分),过高温度不利于聚铁的形成(或者完全水解了)
(1分)
Ⅶ、注重文字叙述的规范性
1、洗涤沉淀:
往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复以上操作2~3次。
2、从溶液中得到晶体:
蒸发浓缩—冷却结晶—过滤—洗涤—干燥。
3、在写某一步骤是为了除杂时,应该注明“是为了除去XX杂质”,只写“除杂”等一类万金油式的回答是不给分的。
4、检验沉淀是否洗涤干净:
取最后一次洗涤液少许于试管中,逐滴滴加XX试剂,振荡,若没有……现象,则沉淀洗涤干净
5、检验是否沉淀完全:
表达一:
静置,往上层清夜中继续滴加XX试剂
或者表达二:
过滤,取滤液少许于试管中,滴加XX试剂
Ⅷ、高频问题:
注意答题技巧
1、“浸出”步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有:
答:
适当提高反应温度、增加浸出时间,加入过量硫酸,边加硫酸边搅拌
2、如何提高吸收液和SO2反应速率:
适当提高温度、增大吸收液或NaClO3的浓度、增大SO2与吸收液的接触面积或搅拌
3、从溶液中得到晶体:
蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-洗涤-干燥
4、过滤用到的三个玻璃仪器:
普通漏斗、玻璃棒、烧杯
5、过滤后滤液仍然浑浊的可能的操作原因:
玻璃棒下端靠在滤纸的单层处,导致滤纸破损;
漏斗中液面高于滤纸边缘
6、沉淀洗涤操作:
往漏斗中(工业上改为往过滤器中)加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复以上操作2-3次
7、检验沉淀Fe(OH)3是否洗涤干净(含SO42-):
取最后一次洗涤液,加入BaCl2溶液,若有白色沉淀则说明未洗涤干净,若无白色沉淀则说明洗涤干净
8、如何从MgCl2·
6H2O中得到无水MgCl2:
在干燥的HCl气流中加热,干燥的HCl气流中抑制了MgCl2的水解,且带走MgCl2·
6H2O受热产生的水汽
10、CuCl2中混有Fe3+加何种试剂调pH值:
CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3。
原因:
加CuO消耗溶液中的H+的,促进Fe3+的水解,生成Fe(OH)3沉淀析出
11、调pH值使得Cu2+(4.7-6.2)中的Fe3+(2.1~3.2)沉淀,pH值范围是:
3.2~4.7。
调节溶液的pH值至3.2~4.7,使Fe3+全部以Fe(OH)3沉淀的形式析出而Cu2+不沉淀,且不会引入新杂质
12、产品进一步提纯的操作:
答:
重结晶
13、趁热过滤的原因及操作:
减少过滤时间、保持过滤温度,防止×
×
杂质析出或防止降温过程中×
析出而损耗;
操作:
已预热的布氏漏斗趁热抽滤
14、水浴加热的好处:
受热均匀,温度可控,且温度不超过100℃
15、减压蒸发(小心烘干):
常压蒸发温度过高,×
易分解;
或者减压蒸发降低了蒸发温度,可以防止×
分解
16、Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2应怎样除去:
加入MgCl2溶液,充分搅拌,过滤,沉淀用蒸馏水水洗涤
17、蒸发浓缩用到的主要仪器有、、烧杯、酒精灯等
蒸发皿、玻璃棒。
还有取蒸发皿用坩埚钳
18、不用其它试剂,检查NH4Cl产品是否纯净的方法及操作是:
加热法;
取少量氯化铵产品于试管底部,加热,若试管底部无残留物,表明氯化铵产品纯净
19、检验NH4+的方法是:
取×
少许,加入NaOH溶液后加热,生成的气体能使润湿的红色石蕊试纸变蓝。
20、过滤的沉淀欲称重之前的操作:
过滤,洗涤,干燥,(在干燥器中)冷却,称重
21、“趁热过滤”后,有时先往滤液中加入少量水,加热至沸,然后再“冷却结晶”:
稀释溶液,防止降温过程中×
析出,提高产品的纯度
22、苯甲酸的重结晶中粗苯甲酸全部溶解后,再加入少量蒸馏水的目的:
为了减少趁热过滤过程中损失苯甲酸,一般再加入少量蒸馏水
23、加NaCl固体减低了过碳酸钠的溶解度,原因:
Na+浓度显著增加抑止了过碳酸钠的溶解
24、检验Fe(OH)3是否沉淀完全的试验操作是:
取少量上层清液或过滤后的滤液,滴加几滴KSCN溶液,若不出现血红色,则表明Fe(OH)3沉淀完全。
25、检验滤液中是否含有Fe3+的方法是:
滴入少量KSCN溶液,若出现血红色,则证明有Fe3+(或加NaOH,根据情况而定)
26、检验溶液中是否含有Fe2+(当溶液同时存在Fe3+)的方法是:
答:
滴加几滴高锰酸钾溶液,若高锰酸钾溶液紫红色褪去,则证明有Fe2+
操作Ⅰ
KMnO4
K2CO3
操作Ⅱ
母液
KMnO4粗晶体
干燥
KMnO4晶体
石灰苛化
KOH
粉碎
MnO2
熔融
KMnO4
H2O
K2MnO4
CO2
空气
练习:
1、工业制备高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。
以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。
(1)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。
其消毒原理与下列物质相同的是____(填代号)。
a、84消毒液(NaClO溶液)b、双氧水c、二氧化硫d、75%酒精
(2)高锰酸钾保存在棕色试剂瓶,下列试剂保存不需要棕色试剂瓶的是_____(填代号)。
a、浓硝酸b、硝酸银c、氯水d、烧碱
(3)上述流程中可以循环使用的物质有、(写化学式)。
(4)若不考虑物质循环与制备过程中的损失,则1molMnO2可制得molKMnO4。
(5)该生产中需要纯净的CO2气体。
若实验室要制备纯净的CO2,所需试剂最好选择(选填代号)。
a、石灰石b、稀HClc、稀H2SO4d、纯碱
(6)操作Ⅰ的名称是;
操作Ⅱ根据KMnO4和K2CO3两物质在(填性质)上的差异,采用(填操作步骤)、趁热过滤得到KMnO4粗晶体。
氯化钾硝酸钠
混合
溶解
蒸发
浓缩
趁热
过滤
滤渣
冷却
结晶
滤液
洗涤
KNO3产品
水
2、实验室以氯化钾和硝酸钠为原料制备硝酸钾的实验流程如下:
020406080100温度/℃
溶解度/g
200
100
KNO3
NaNO3
KCl
NaCl
硝酸钾等四种物质的溶解度随温度变化如右图所示。
回答下列问题:
(1)为了加速固体溶解,可采取的措施是:
。
(2)实验室进行蒸发浓缩操作时,将蒸发皿置于铁圈上,
用酒精灯加热。
取用蒸发皿应使用(填仪器的名称)
为了防止液滴飞溅,进行的操作是。
(3)“趁热过滤”操作中,滤渣的主要成分是(填化学式)。
(4)“趁热过滤”后,有时先往滤液中加入少量水,加热至沸,然后再“冷却结晶”,目的是。
(5)制得的KNO3产品中常含NaCl,进一步提纯的方法是。
3.(16分)铝广泛应用于化学工业和日常生活中。
工业上由铝土矿(Al2O3∙3H2O的含量约为85%,其余主要为SiO2、Fe2O3等)冶炼金属铝的流程如下。
溶出
已知拜耳法生产Al2O3∙3H2O的基本原理为:
Al2O3∙3H2O+2NaOH(aq)
2NaAlO2(aq)+4H2O,[Al2O3∙3H2O也可表示为2Al(OH)3]
(1)操作I的名称为,赤泥中除含有铝硅酸盐外,还含有的主要物质有
(2)为了提高铝土矿的溶出速率可采取的有效措施为(任写三点)
(3)用化学平衡理论解释稀释溶液I有利于Al2O3∙3H2O结晶的原因____________
(4)为了析出Al2O3∙3H2O,也可向溶液I中通入过量CO2气体,写出生成Al2O3∙3H2O的离子方程式:
(5)为了回收赤泥附着液带走的有用成分,工业上将用热水洗涤后的洗液用作溶液I的稀释剂,请指出流程图中另一处类似的做法
4.工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)为原料制备高档颜料铁红(Fe2O3),具体生产流程如下:
试回答下列问题:
(1)滤液X中含有的金属阳离子是______________(填离子符号)。
(2)步骤Ⅲ中可选用________调节溶液的pH(填字母)。
A.稀硫酸B.氨水C.氢氧化钠溶液D.高锰酸钾溶液
(3)步骤Ⅳ中,FeCO3沉淀完全后,溶液中含有少量Fe2+,检验Fe2+的方法是__
________________________________________________________________________。
(4)步骤Ⅳ的反应温度一般需控制在35℃以下,其目的是
(5)在空气中煅烧FeCO3生成产品氧化铁的化学方程式为
5.(2015全国卷1)硼及其化合物在工业上有许多用途。
以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·
H2O和Fe3O4,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示:
⑴写出Mg2B2O5·
H2O与硫酸反应的化学方程式_____________。
为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度浓度外,还可采取的措施有_________(写出两条)。
⑵利用_______的磁性,可将其从“浸渣”中分离。
“浸渣”中还剩余的物质是______(化学式)。
⑶“净化除杂”需先加H2O2溶液,作用是_______。
然后再调节溶液的pH约为5,目的是_____。
⑷“粗硼酸”中的主要杂质是________(填名称)。
⑸以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4),它是有机合成中的重要还原剂,其电子式为_______。
⑹单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。
以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程___________。
答案
Ⅳ、答案:
C4H10-26e-+13O2-=4CO2+5H2O
Ⅴ、答案:
1、答案解析:
MnO2与KOH混合并在空气中共熔,便可制得墨绿色的锰酸钾熔体:
2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O锰酸钾在酸性或中性的环境下,MnO42-会发生反应,生成MnO4-和MnO2:
3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3;
过滤除去不溶于水的MnO2,利用溶解度的不同,采取浓缩结晶的方法使KMnO4从溶液中析出而分离出来。
(1)ab
(2)d(3)MnO2;
KOH(4)2/3(5)cd
(6)过滤;
溶解度,浓缩结晶。
2、答案:
解析:
(1)搅拌、加热;
(2)用玻璃棒不断搅拌滤液坩埚钳;
(3)NaCl;
(4)稀释溶液,防止降温过程中NaCl析出,提高产品的纯度;
(5)重结晶
3、
(1)过滤Fe2O3(共4分,各2分)
(2)将铝土矿粉碎、加热、搅拌、增大NaOH的浓度(任答三点即得满分)(3分)
(3)稀释降低了NaOH的浓度,有利于NaAlO2或NaAl(OH)4的水解,使平衡向结晶方向移动(或向左移动)(3分)
(4)CO2(过量)+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-或
2CO2(过量)+2AlO2-+4H2O=Al2O3∙3H2O↓+2HCO3-(3分)
(5)将溶液III循环使用溶解铝土矿(3分)
4、解析:
(1)硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)酸浸后过滤,SiO2为滤渣,滤液中含有的金属阳离子是Fe2+、Fe3+。
(2)步骤Ⅲ要把pH调高,步骤Ⅳ还要加NH4HCO3,故使用氨水。
若使用氢氧化钠溶液,产品中容易混入Na+,所以选B。
(4)NH4HCO3受热易分解,高温会促进Fe2+水解。
(1)Fe2+、Fe3+
(2)B
(3)取少量溶液,加入硫氰化钾溶液,不显红色,然后滴加氯水,溶液变为红色
(4)防止NH4HCO3分解,减少Fe2+水解
(5)4FeCO3+O2
2Fe2O3+4CO2
5、【答案】⑴Mg2B2O5·
H2O+2H2SO4===2MgSO4+2H3BO3;
减小铁硼矿粉粒径、提高反应温度。
⑵Fe3O4;
SiO2和CaSO4;
⑶将Fe2+氧化为Fe3+;
使Al3+与Fe3+形成氢氧化物而除去。
⑷(七水)硫酸镁
⑸
⑹2H3BO3===B2O3+3HOB2O3+3Mg===3MgO+2B
专题一无机流程综
热点1非氧化还原反应方程式的书写
1.钛铁矿是铁和钛的氧化物矿物,成分可表示为FeTiO3(Ti为+4价)。
钛白粉(TiO2)涂料、塑料、油墨、造纸行业具有广泛的用途,制备流程如下:
(1)写出操作III中TiOSO4水解的化学方程式:
_________________________。
2.碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。
以
-锂辉石(主要成分为Li2O
Al2O3
4SiO2)为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下:
(1)步骤Ⅲ中,生成沉淀的离子方程式为_______________。
3.铜在自然界存在于多种矿石中。
(Ⅰ)以硅孔雀石(主要成分为CuSiO3•2H2O,含少量SiO2、FeCO3、Fe2O3等杂质)为原料制取硫酸铜的工艺流程如下:
已知:
Fe3+、Cu2+和Fe2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为3.2、6.7和9.7.
(1)“溶浸”中CuSiO3•2H2O和H2SO4发生反应的化学方程式。
(1)
5.金属钒(V)在材料科学上有重要作用,被称为“合金的维生素”。
以下是测定矿石中钒的含量的两个反应:
(1)用稀硫酸溶解五氧化二钒,得到(VO2)2SO4溶液。
写出该反应的化学方程式_____________;
热点2氧化还原反应方程式的书写
1.氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂,在空气中迅速被氧化成绿色;
见光则分解,变成褐色。
下图是工业上用制作印刷电路的废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)生产CuCl的流程:
根据以上信息回答下列问题:
(1)写出产生CuCl的化学方程式________________________。
2.钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属。
如下图所示,将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率,减少环境污染。
请填写下列空白:
(1)写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程:
______________。
3.一种将废水(含Ca2+、Mg2+、CN﹣及悬浮物)通过净化、杀菌消毒生产自来水的流程示意图如下:
(1)向滤液2中通人Cl2的作用有两种:
其中之一是将CN﹣氧化成无毒气体,从而消除CN﹣的毒性,若参加反应的C12与CN﹣的物质的量之比为5:
2,则该反应的离子方程式是 。
4.辉铜矿主要成分Cu2S,此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质,软锰矿主要含有MnO2,以及少量SiO2、
Fe2O3等杂质。
研究人员综合利用这两种资源,开发出同槽酸浸湿法冶炼工艺,制备硫酸锰和碱式碳酸铜。
主要工艺流程如下:
①MnO2有较强的氧化性,能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫
②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定,在热水溶液中会分解生成NH3
③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围(开始沉淀和完全沉淀的pH):
Fe3+:
1.5~3.2Mn2+:
8.3~9.8Cu2+:
4.4~6.4
(1)酸浸时,得到的浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。
写出该反应的化学方程式
。
5.近年来,高锰酸钾在饮用水和工业污水处理领域的消费需求增长较快。
实验室可用二氧化锰为主要原料制备高锰酸钾。
其部分流程如下:
(1)KOH、KClO3和MnO2共熔反应生成墨绿色K2MnO4的化学方程式为。
综合一无机流程综合推断
1.氯碱工业是最基本的化学工业之一,离子膜电解法为目前普遍使用的生产方法,其生产流程如图1所示:
(1)该流程中可以循环的物质是 。
(2)电解法制碱的主要原料是饱和食盐水,由于粗盐水中含有Ca2+、Mg2+、SO42﹣等无机杂质,所以在进入电解槽前需要进行两次精制,写出一次精制中发生的离子方程式 、
,若食盐水不经过二次精制,
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