高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí) 專題課堂三 無機化工流程題的解題策略課件 蘇教版

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1、 無機化工流程題實際上是考查學(xué)生運用化學(xué)反應(yīng)原理及相關(guān)實驗知識等來解決工業(yè)生產(chǎn)中實際問題的能力。解此類型題目的基本步驟是：1從題干中獲取有用信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品。2認真分析流程中的每一步驟：(1)反應(yīng)物是什么；(2)發(fā)生了什么反應(yīng)；(3)產(chǎn)物是什么，對產(chǎn)品有什么作用。3從問題中獲取信息，幫助解題。專題課堂三無機化工流程題的解題策略專題課堂三無機化工流程題的解題策略考點一以混合物的分離、提純?yōu)槟康墓に嚵鞒填}考點一以混合物的分離、提純?yōu)槟康墓に嚵鞒填}這類題目其實就是對混合物的除雜、分離、提純。當(dāng)遇到這一類題時，要求學(xué)生一定要認真在題目中找出要得到的主要物質(zhì)是什么，混有的雜質(zhì)有哪些，主要物質(zhì)和雜質(zhì)的

2、性質(zhì)差別是什么？認真分析當(dāng)加入某一試劑后，能與什么物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成了什么產(chǎn)物，要用什么樣的方法才能將雜質(zhì)除去。只有這樣才能明白每一步所加試劑或操作的目的。其中，蒸發(fā)濃縮與冷卻結(jié)晶方法都可以將溶液中的溶質(zhì)以固體形式析出，具體采用何種方法，主要取決于溶質(zhì)的溶解度。要要 點點 突突 破破 有的物質(zhì)它的溶解度隨溫度的升高變化比較大，如NH4NO3、KNO3等物質(zhì)，在蒸發(fā)過程中比較難析出來，所以要用冷卻方法使它結(jié)晶。而有的物質(zhì)它的溶解度隨溫度的升高變化比較小，如NaCl、KCl等，有少數(shù)物質(zhì)的溶解度隨溫度的升高而減小，如Ca(OH)2要使它們析出較多固體溶質(zhì)時，則要用蒸發(fā)濃縮的方法。例如NaCl和KN

3、O3混合溶液，如果將混合溶液蒸發(fā)一段時間，析出的固體主要是NaCl，母液中是KNO3和少量NaCl。如果將混合溶液加熱蒸發(fā)后再降溫，則析出的固體主要是KNO3，母液中是NaCl和少量KNO3。如果是除雜，雜質(zhì)所含的量比較少，一般是讓主要物質(zhì)析出來。如KNO3溶液中含少量溶液中含少量NaCl，常用冷卻結(jié)晶法，再經(jīng)過過濾、，常用冷卻結(jié)晶法，再經(jīng)過過濾、洗滌、烘干洗滌、烘干(不同的物質(zhì)在烘干時采取的方法不同不同的物質(zhì)在烘干時采取的方法不同)，就可得，就可得到到KNO3固體了。如果固體了。如果NaCl溶液中含少量溶液中含少量KNO3，則用蒸發(fā)，則用蒸發(fā)濃縮結(jié)晶法，這種方法一般要經(jīng)過趁熱過濾才能得到較純

4、的濃縮結(jié)晶法，這種方法一般要經(jīng)過趁熱過濾才能得到較純的主要物質(zhì)，主要原因是如果溫度下降，雜質(zhì)也會以晶體的形主要物質(zhì)，主要原因是如果溫度下降，雜質(zhì)也會以晶體的形式析出來。式析出來?！臼纠纠?】 (2013全國新課標(biāo)全國新課標(biāo)，27)氧化鋅為白色粉末，可氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅含有含有Fe()、Mn()、Ni()等雜質(zhì)等雜質(zhì)的流程如下：的流程如下：提示：提示：在本實驗條件下，在本實驗條件下，Ni()不能被氧化，高錳酸不能被氧化，高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是鉀的還原產(chǎn)物是MnO2。回答下列問題：回答下列問題：典典 例例 示

5、示 范范(1)反應(yīng)中除掉的雜質(zhì)離子是_，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_；在加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，對除雜的影響是_。(2)反應(yīng)的反應(yīng)類型為_，過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有_。(3)反應(yīng)形成的沉淀要用水洗，檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是_。(4)反應(yīng)中產(chǎn)物的成分可能是ZnCO3xZn(OH)2，取干燥后的濾餅11.2 g，煅燒后可得到產(chǎn)品8.1 g，則x等于_。 科學(xué)審題 明確物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程：解析本題實際是利用化學(xué)方法對ZnO提純，就是要除去Fe()、Mn()、Ni()。綜合流程信息、提示信息，顯然除去Fe()、Mn()是在步進行的，F(xiàn)e2被KMnO4氧化為Fe3，在pH 5的條件下，F(xiàn)e3

6、生成Fe(OH)3沉淀，Mn2被KMnO4氧化生成MnO2沉淀。除Ni()是在步進行，發(fā)生了Ni()與Zn的置換反應(yīng)。、是將Zn2(aq)轉(zhuǎn)化為沉淀，重新生成ZnO。(3)中檢驗沉淀是否洗滌干凈，就是檢驗洗液中是否還含有濾液中的某種離子，顯然檢驗SO42比較合理。(4)中寫出分解化學(xué)方程式，列比例式計算即可，12599x81(x1)1128.1解得x1。答案(1)Fe2和Mn2MnO43Fe27H2O=3Fe(OH)3 MnO25H、2MnO43Mn22H2O=5MnO24H鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無法除去鐵和錳雜質(zhì)(2)置換反應(yīng)鎳(3)取少量水洗液于試管中，滴入12滴稀硝酸，再滴入硝

7、酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈(4)11實驗室利用硫酸廠燒渣實驗室利用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等等)制備聚鐵制備聚鐵(堿式硫酸鐵的聚合物堿式硫酸鐵的聚合物)和綠礬和綠礬(FeSO47H2O)，主要工藝流程如下。，主要工藝流程如下。(1)將過程將過程產(chǎn)生的氣體通入下列溶液中，溶液會褪色的產(chǎn)生的氣體通入下列溶液中，溶液會褪色的是是_。應(yīng)應(yīng) 用用 體體 驗驗A品紅溶液 B紫色石蕊試液C酸性KMnO4溶液 D溴水(2)過程中，F(xiàn)eS、O2和H2SO4反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(3)過程中需加入的物質(zhì)是_。(4)過程中，蒸發(fā)結(jié)晶時需

8、使用的儀器除酒精燈、三腳架外，還需要_。(5)過程調(diào)節(jié)pH可選用下列試劑中的_(填序號)。A稀硫酸BCaCO3CNaOH溶液(6)過程中，將溶液Z加熱到7080 ，目的是_ _。(7)實驗室為測量所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，進行下列實驗。用分析天平稱取2.700 0 g樣品；將樣品溶于足量的鹽酸后，加入過量的BaCl2溶液；過濾、洗滌、干燥，稱重得固體質(zhì)量為3.495 0 g。若該聚鐵的主要成分為Fe(OH)(SO4)n，則該聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_。(假設(shè)雜質(zhì)中不含鐵元素和硫元素)解析SO2具有漂白性，能使品紅褪色，SO2有還原性，能被酸性KMnO4溶液、溴水氧化，而使它們褪色

9、。溶液X為Fe2(SO4)3，需加入還原劑將Fe3還原為Fe2，又不帶入雜質(zhì)離子，故需加入鐵粉。過程中需將酸消耗而調(diào)高pH，而CaCO3跟硫酸反應(yīng)會生成微溶于水的CaSO4而阻止反應(yīng)的繼續(xù)進行，故需選用NaOH溶液。由聚鐵的化學(xué)式可知：n(Fe3)n(SO42)n(BaSO4) 答案(1)ACD(2)4FeS3O26H2SO4=2Fe2(SO4)36H2O 4S(3)鐵粉(4)蒸發(fā)皿、玻璃棒 (5)C(6)促進Fe3的水解 (7)31.1%考點二以制備某一物質(zhì)為目的工藝流程題考點二以制備某一物質(zhì)為目的工藝流程題 1明確實驗?zāi)康氖侵剖裁次镔|(zhì)，從題干或問題中獲取有用信息，了解產(chǎn)品的性質(zhì)。只有知道了

10、實驗?zāi)康?，才能非常清楚的知道整個流程各步的意義所在，題目中的信息往往是制備該物質(zhì)的關(guān)鍵所在。而產(chǎn)物如果具有某些特殊性質(zhì)(由題目信息獲得或根據(jù)所學(xué)知識判斷)，則要采取必要的措施來避免在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生其他雜質(zhì)。一般來說主要有如下幾種情況：要要 點點 突突 破破(1)如果在制備過程中出現(xiàn)一些受熱易分解的物質(zhì)或產(chǎn)物，則要注意對溫度的控制。如：侯德榜制堿中的NaHCO3；還有如H2O2、Ca(HCO3)、KMnO4、AgNO3、HNO3(濃)等物質(zhì)。(2)如果產(chǎn)物是一種易水解的鹽，且水解產(chǎn)物中有揮發(fā)性的酸產(chǎn)生時，則要加相對應(yīng)的酸來防止水解。如：制備FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu(NO3)2等物

11、質(zhì)時，要蒸干其溶液得到固體溶質(zhì)時，都要加相應(yīng)的酸或在酸性氣流中干燥來防止它水解，否則得到的產(chǎn)物分別是Fe2O3、Al2O3、MgO、CuO；而像Al2(SO4)3、NaAlO2、Na2CO3等鹽溶液，雖然也發(fā)生水解，但產(chǎn)物中Al(OH)3、H2SO4、NaHCO3、NaOH都不是揮發(fā)性物質(zhì)，在蒸發(fā)時，抑制了鹽的水解，最后得到的還是溶質(zhì)本身。(3)如果產(chǎn)物是一種強的氧化劑或強的還原劑，則要防止與它們發(fā)生氧化還原的物質(zhì)，如：含F(xiàn)e2、SO32等離子的物質(zhì)，則要防止與氧化性強的物質(zhì)接觸。(4)如果產(chǎn)物是一種易吸收空氣中的CO2或水(潮解或發(fā)生反應(yīng))而變質(zhì)的物質(zhì)(如NaOH固體等物質(zhì))，則要注意防止在

12、制備過程中對CO2或水的除去，也要防止空氣中的CO2或水進入裝置中。(5)如果題目中出現(xiàn)了包括產(chǎn)物在內(nèi)的各種物質(zhì)的溶解度信息，則要注意對比它們的溶解度隨溫度升高而改變的情況，根據(jù)它們的不同變化，找出合適的分離方法。 2尋找在制備過程中所需的原料，寫出主要的化學(xué)反應(yīng)方程式或制備原理，從中了解流程圖。從近幾年的高考題目中會發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)題目都會給出制備物質(zhì)時所需的原料，但一般會涉及到物質(zhì)的分離、提純的操作。所以在明確了實驗?zāi)康闹?，再寫出主要的反?yīng)方程式，觀察有沒有副產(chǎn)品，如果有，剩余的步驟就是分離提純了。 【示例2】 (2013江蘇，16)氧化鎂在醫(yī)藥、建筑等行業(yè)應(yīng)用廣泛。硫酸鎂還原熱解制備高純氧

13、化鎂是一種新的探索。以菱鎂礦(主要成分為MgCO3，含少量FeCO3)為原料制備高純氧化鎂的實驗流程如下：典典 例例 示示 范范(1)MgCO3與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為_ _。(2)加入H2O2氧化時，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_ _。(3)濾渣2的成分是_(填化學(xué)式)。(4)煅燒過程存在以下反應(yīng)： 利用下圖裝置對煅燒產(chǎn)生的氣體進行分步吸收或收集。 D中收集的氣體是_(填化學(xué)式)。B中盛放的溶液可以是_(填字母)。aNaOH溶液 bNa2CO3溶液c稀硝酸 dKMnO4溶液A中得到的淡黃色固體能與熱的NaOH溶液反應(yīng)，產(chǎn)物中元素的最高價態(tài)為4，寫出該反應(yīng)的離子方程式：_ _?？茖W(xué)審題 明確物質(zhì)轉(zhuǎn)

14、化過程：解析(1)MgCO3微溶于水寫離子方程式時不能拆成離子形式，硫酸是強酸能拆成離子形式。(2)由于菱鎂礦中含有FeCO3，所以溶液中存在FeSO4，要除去雜質(zhì)Fe2可先將其氧化成Fe3，再調(diào)節(jié)pH除去，因此H2O2是氧化劑，發(fā)生反應(yīng)：2FeSO4H2O2H2SO4=Fe2(SO4)32H2O。(3)用氨水調(diào)節(jié)pH4除去Fe3，濾渣2為Fe(OH)3。(4)題目中要求利用圖中裝置進行氣體的分步吸收或收集。煅燒后存在四種氣體：S、SO2、CO2和CO。由可知A中得淡黃色固體，即S，B吸收SO2，C吸收CO2，D中收集CO。B吸收SO2但不吸收CO2，可選用KMnO4溶液，注意不能用NaOH溶

15、液或Na2CO3溶液，因為它們吸收SO2 答案(1)MgCO32H=Mg2CO2H2O (2)2FeSO4H2O2H2SO4=Fe2(SO4)32H2O (3)Fe(OH)3 2近年來，硫化銅礦的濕法冶煉技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進展?，F(xiàn)有一種催化氧化酸浸硫化銅礦的冶煉法，其工藝流程如圖1所示：應(yīng)應(yīng) 用用 體體 驗驗反應(yīng)溫度、固液比、反應(yīng)時間、氯離子濃度都對銅的浸出率有較大的影響，下面是實驗得出的這幾種因素對銅的浸出率影響的變化曲線圖(如圖2圖5所示)。 回答下列問題：則由1 mol CuFeS2生成1 mol Cu，共消耗_mol O2。在反應(yīng)中氧化劑為_，當(dāng)有0.3 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時，生成S

16、O2的體積為_(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。(2)寫出反應(yīng)1的化學(xué)方程式：_，濕法煉銅與火法煉銅相比，優(yōu)點是_。(3)從溶液中得到FeSO47H2O晶體的操作是_ _；實驗時常用乙醇洗滌晶體，優(yōu)點是_ _。(4)根據(jù)實驗以及工業(yè)生產(chǎn)的實驗要求，從下表中得出的最佳工藝條件為_(填序號)。選項選項反應(yīng)溫反應(yīng)溫度度/固液比固液比c(Cl)/molL1反應(yīng)時反應(yīng)時間間/hA10015.50.77B95150.86C110160.98煉銅中還得到副產(chǎn)品硫酸亞鐵晶體及硫黃，充分利用了資源。(3)FeSO47H2O晶體受熱易失去結(jié)晶水，故從溶液中得到FeSO47H2O晶體的操作應(yīng)是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾。又因該晶體易溶于

17、水，故不能用水洗滌，需用乙醇洗滌，不僅可以洗去晶體表面的水和雜質(zhì)離子，還可以減少晶體的損失。(4)從圖2可以看出：銅的浸出率隨反應(yīng)溫度的升高而增大，在溫度達到95 后，銅的浸出率隨溫度的變化不明顯，但是溫度過高，能耗增加，由此可知適宜的反應(yīng)溫度為95 。從圖3可以看出：固液比大于1 5時，銅的浸出率隨固液比的增大而有所下降；固液比小于1 5時，銅的浸出率隨固液比的減小而有所下降，因此適宜的固液比為1 5。從圖4可以看出：銅的浸出率隨反應(yīng)時間的增加而增大，但在反應(yīng)時間超過6 h后，隨著反應(yīng)時間的延長銅的浸出率增大得很緩慢，同時反應(yīng)時間過長，既增加能耗，又降低設(shè)備利用率，故適宜的反應(yīng)時間為6 h。

18、由圖5可以看出：加入氯離子能改善銅的浸出效果，但是氯離子濃度超過0.8 molL1時，銅的浸出率隨氯離子濃度的增大反而降低，故適宜的氯離子濃度應(yīng)維持在0.8 molL1。答案(1)2.5Cu2O、Cu2S1.12 L 污染小，同時得到副產(chǎn)物硫酸亞鐵晶體及硫黃，資源得到充分利用(3)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗去晶體表面的水和雜質(zhì)離子，同時減少晶體的損失(4)B 1首尾分析法對一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條龍生產(chǎn)工序)試題，首先對比分析生產(chǎn)流程示意圖中的第一種物質(zhì)(原材料)與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品)，從對比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，弄清生產(chǎn)流程過程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜、分離提純產(chǎn)品的化工工藝，然后再結(jié)合題設(shè)的問題，逐一推敲解答。關(guān)鍵在于認真對比分析原料與產(chǎn)品的組成，從中找出將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和除去原材料中所包含的雜質(zhì)的基本原理和所采用的工藝生產(chǎn)措施。當(dāng)把生產(chǎn)的主線弄清楚了，圍繞生產(chǎn)主線所設(shè)計的系列問題也就可以解答了。 2反應(yīng)條件分析(1)對反應(yīng)速率有何影響？(2)對平衡轉(zhuǎn)化率有何影響？(3)對綜合生產(chǎn)效益有何影響？如原料成本，原料來源是否廣泛、是否可再生，能源成本，對設(shè)備的要求，環(huán)境保護等。 3常見文字?jǐn)⑹?1)洗滌沉淀：往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作23次。(2)從溶液中得到晶體：蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶過濾(洗滌)。