高考化学化工流程全突破专题10化工流程中信息化学方程式的书写知识讲解.docx

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高考化学化工流程全突破专题10化工流程中信息化学方程式的书写知识讲解

专题10化工流程中信息化学方程式的书写

一．根据题目信息书写方程式

根据题目中的叙述，找出关键的字词，知道生成物是什么，写出化学方程式。

典例1钛（22Ti）由于其特殊的性能被誉为“未来世纪的金属”。

钛铁矿主要成分为FeTiO3（含有少量MgO、SiO2等杂质），Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿来制备，工艺流程如下：

（1）Ti位于元素周期表中的位置为________。

钛铁矿在预处理时需要进行粉碎，其原因是_______。

（2）过程①中，铁的浸出率结果如图所示。

由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件是_________。

（3）过程②中固体TiO2与双氧水、氨水反应转化成（NH4）2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图所示，反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是___________。

（4）写出由滤液D生成FePO4的离子方程式____________________________________。

（5）由流程图可知FePO4制备LiFePO4的化学方程式是_________________________。

【答案】第四周期IVB增大反应物接触面积，加快反应速率100℃3小时温度过高，双氧水分解与氨气逸出导致Ti元素浸出率下降2Fe2++H2O2+2H3PO4==2FePO4+4H++2H2O2FePO4+Li2CO3+H2C2O4

2LiFePO4+3CO2↑+H2O

典例2工业上以铬铁矿（主要成分为FeO和Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等杂质）为主要原料生产化工原料红矾钠（主要成分为:

Na2Cr2O7·2H2O），其主要工艺流程如下：

查阅相关资料得知:

i.常温下，NaBiO3不溶于水，有强氧化性，在碱性条件下能将Cr3+转化为CrO42－，自身被还原为Bi（OH）3固体。

ii.几种金属离子沉淀的pH：

物质

开始沉淀的pH

完全沉淀的pH

Fe（OH）3

2.7

3.7

Al（OH）3

3.4

4.4

Cr（OH）3

4.6

5.9

Fe（OH）2

7.5

9.7

Bi（OH）3

0.7

4.5

回答下列问题:

（1）加入过量硫酸之前先要将铬铁矿矿石粉碎，其目的是________________________。

（2）操作I、III、IV用到的主要玻璃仪器有玻璃棒和___________（填仪器名称）。

（3）写出④反应的化学方程式_____________________________________________。

（4）⑤中酸化是使CrO42－转化为Cr2O72－

写出该反应的离子方程式_____________。

（5）将溶液H经下列操作：

蒸发浓缩，__________，过滤，洗涤，干燥即得红矾钠。

（6）取一定质量的固体D溶解于200mL的稀硫酸中，向所得溶液中加入5.0mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量（n）与加入NaOH溶液的体积（V）关系如图所示，则稀硫酸的浓度为_________，固体D中含铁化合物的物质的量为___________。

【答案】增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高浸出率漏斗、烧杯3NaBiO3+Cr2（SO4）3+7NaOH+H2O=2Na2CrO4+3Na2SO4+3Bi（OH）32CrO42－+2H+

Cr2O72－+H2O冷却结晶2.5mol·L－10.1mol

【解析】

（1）加入过量硫酸之前先要将铬铁矿矿石粉碎，其目的是增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高浸出率；综上所述，本题答案是：

增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高浸出率。

（2）操作I、III、IV均为过滤，则用到的主要玻璃仪器有玻璃棒和漏斗、烧杯；综上所述，本题答案是：

漏

二．根据氧化还原反应判断产物

陌生情景中的化学反应往往是氧化还原反应，在氧化还原反应中，元素化合价有升高必然有降低，根据化合价升降可判断出反应产物。

典例3以铬铁矿[Fe（CrO2）2]为原料可制备K2Cr2O7和金属铬。

实验流程如下:

已知:

2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O。

pH<3.0，CrO42-含量极小。

（1）写出铬铁矿焙烧转化为Na2CrO4的化学反应方程式:

_____________________；焙烧时不能使用陶瓷容器的原因是________________________________________。

（2）加入稀硫酸后所得Na2Cr2O7溶液的pH应小于3.0，可用_________________测定溶液pH。

（3）操作①包括过滤和洗涤。

实验室洗涤沉淀的操作是__________________。

（4）Na2S的作用是①__________________________和②___________________________。

（5）Fe3+在pH为3.7时可完全转化为Fe（OH）3。

在上述流程中所得Na2Cr2O7溶液中含有少量Fe3+。

请结合下图有关物质的溶解度曲线，设计由Na2Cr2O7溶液制备K2Cr2O7固体的实验方案（实验中须选用的试剂:

硫酸溶液、NaOH溶液、KCl固体、蒸馏水）____________________。

【答案】4Fe（CrO2）2+7O2+8Na2CO3

2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2陶瓷在高温下会与Na2CO3反应pH计沿玻璃棒加水至浸设沉淀，待水自然滤出后重复2~3次调节溶液的酸碱度将重铬酸钠还原为氢氧化铬①向Na2Cr2O7溶液中加入适量NaOH溶液调节pH大于3.7，过滤；②向①中滤液加入硫酸溶液至pH小于3.0，再加入适量KCl固体，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥

典例4明矾[KAl（SO4）2·12H2O]在生产、生活中有广泛用途：

饮用水的净化；造纸工业上作施胶剂；食品工业的发酵剂等。

利用炼铝厂的废料——铝灰（含Al、Al2O3及少量SiO2和FeO·xFe2O3）可制备明矾。

工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）明矾净水的原理是______________________________（用离子方程式表示）。

（2）检验滤液A中是否存在Fe2＋的试剂是________________（只用一种试剂）。

（3）将铝灰投入氢氧化钠溶液中生成气体的化学方程式是_______________________，在滤液A中加入高锰酸钾发生反应的离子方程式为（该条件下MnO4-转化为Mn2＋）：

____________________________。

（4）已知：

在pH＝3、加热条件下，MnO4-可与Mn2＋反应生成MnO2。

加入MnSO4发生反应的离子方程式为：

________________________。

滤渣2含有的物质是_______________。

【答案】Al3＋＋3H2O

Al（OH）3（胶体）＋3H＋酸性高锰酸钾溶液（或铁氰化钾溶液）2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑5Fe2＋＋MnO4-＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O3Mn2＋＋2MnO4-＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋MnO2、Fe（OH）3

铁沉淀；故答案为：

MnO2、Fe（OH）3。

【解题技巧】关键结合题目信息、流程图信息并熟记常见的氧化产物和还原产物判断生成物。

1．新情境氧化还原反应方程式的书写程序

根据电子转移数或常见化合价确定未知产物中元素的化合价；根据溶液的酸碱性确定未知物的类别

→

根据电子守恒配平

→

根据溶液的酸碱性确定参与反应的

或

→

根据电荷守恒配平

→

根据原子守恒确定并配平其他物质

2.熟记常见的氧化剂及对应的还原产物、还原剂及对应的氧化产物

氧化剂

Cl2

O2

浓H2SO4

HNO3

KMnO4（H＋）、MnO2

Fe3＋

KClO3、ClO－

H2O2

还原产物

Cl－

O2－

SO2

NO、NO2

Mn2+

Fe2＋

Cl－

H2O

还原剂

I－

S2－（H2S）

CO、C

Fe2＋

NH3

SO2、SO

H2O2

氧化产物

I2

S

CO2

Fe3＋

NO、N2

SO42-

O2

3．掌握书写信息型氧化还原反应的步骤（3步法）

第1步：

根据氧化还原顺序规律确定氧化性最强的为氧化剂，还原性最强的为还原剂；根据化合价规律及题给信息和已知元素化合物性质确定相应的还原产物、氧化产物；根据氧化还原反应的守恒规律确定氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物的相应化学计量数。

第2步：

根据溶液的酸碱性，通过在反应方程式的两端添加H＋或OH－的形式使方程式的两端的电荷守恒。

第3步：

根据原子守恒，通过在反应方程式两端添加H2O（或其他小分子）使方程式两端的原子守恒。

4.氧化还原反应方程式的配平：

步骤:

①标出化合价变化了的元素的化合价。

②列变化：

分别标出化合价升高数和化合价降低数

③根据化合价升降总数相等确定发生氧化还原反应的物质的化学计量数。

④利用元素守恒，观察配平其他物质

5.“补缺”的技巧

缺项化学方程式的配平：

配平化学方程式时，有时要用H+、OH-、H2O来使化学方程式两边电荷及原子守恒，总的原则是酸性溶液中不能出现OH-，碱性溶液中不能出现H+，具体方法如下：

酸性环境

碱性环境

反应物中少氧

左边加H2O，右边加H+

左边加OH-，右边加H2O

反应物中多氧

左边加H+，右边加H2O

左边加H2O，右边加OH-

典例5工业上用含三价钒（V2O3）为主的某石煤为原料（含有Al2O3、CaO等杂质），钙化法焙烧制备V2O5，其流程如下：

（资料）：

+5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系：

pH

4~6

6~8

8~10

10~12

主要离子

VO2+

VO3−

V2O74−

VO43−

（1）焙烧：

向石煤中加生石灰焙烧，将V2O3转化为Ca（VO3）2的化学方程式是__________。

（2）酸浸：

①Ca（VO3）2难溶于水，可溶于盐酸。

若焙砂酸浸时溶液的pH＝4，Ca（VO3）2溶于盐酸的离子方程式是__________。

②酸度对钒和铝的溶解量的影响如下图所示：

酸浸时溶液的酸度控制在大约3.2%，根据右图推测，酸浸时不选择更高酸度的原因是___________。

（3）转沉：

将浸出液中的钒转化为NH4VO3固体，其流程如下：

①浸出液中加入石灰乳的作用是________________________。

②已知CaCO3的溶解度小于Ca3（VO4）2。

向Ca3（VO4）2沉淀中加入（NH4）2CO3溶液，可使钒从沉淀中溶出。

结合化学用语，用平衡移动原理解释其原因：

_________。

③向（NH4）3VO4溶液中加入NH4Cl溶液，控制溶液的pH＝7.5。

当pH＞8时，NH4VO3的产量明显降低，原因是_________________________________________。

（4）测定产品中V2O5的纯度：

称取ag产品，先用硫酸溶解，得到（VO2）2SO4溶液。

再加入b1mLc1mol·L−1（NH4）2Fe（SO4）2溶液（VO2++2H++Fe+==VO2++Fe3++H2O）。

最后用c2mol·L−1KMnO