高考化學一輪復習 第八章 水溶液中的離子平衡 專題講座五 化工流程題的解題指導課件

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1、專題講座五化工流程題的解題指導第八章水溶液中的離子平衡考綱研讀1.從試題提供的新信息中，準確地提取實質性內容，并經(jīng)與已有知識塊整合，重組為新知識塊的能力。2.將實際問題分解，通過運用相關知識，采用分析、綜合的方法，解決簡單化學問題的能力。3.將分析和解決問題的過程及成果，用正確的化學術語及文字、圖表、模型、圖形等表達，并做出解釋的能力。解題策略一、工業(yè)流程題的結構一、工業(yè)流程題的結構二、工業(yè)流程題分類突破二、工業(yè)流程題分類突破題型一物質制備類化工流程題題型一物質制備類化工流程題1.核心反應核心反應陌生方程式的書寫陌生方程式的書寫關注箭頭的指向：箭頭指入反應物，箭頭指出生成物。(1)氧化還原反應

2、：熟練應用氧化還原規(guī)律，判斷產(chǎn)物，配平。(2)非氧化還原反應：結合物質性質和反應實際判斷產(chǎn)物。2.原料的預處理原料的預處理(1)溶解：通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等。水浸與水接觸反應或溶解浸出固體加水(酸)溶解得到離子酸浸在酸溶液中反應，使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去的溶解過程浸出率固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少(更多轉化)(2)灼燒、焙燒、煅燒：改變結構，使一些物質能溶解，并使一些雜質高溫下氧化、分解。3.常用的控制反應條件的方法常用的控制反應條件的方法(1)調節(jié)溶液的pH。常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調節(jié)pH所需的物質一般應滿足兩點：能與H反應，使溶液p

3、H增大；不引入新雜質。例如：若要除去Cu2中混有的Fe3，可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質來調節(jié)溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。(2)控制溫度。根據(jù)需要升溫或降溫，改變反應速率或使平衡向需要的方向移動。(3)趁熱過濾。防止某物質降溫時會析出。(4)冰水洗滌。洗去晶體表面的雜質離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。例例1(2016全國卷，28)NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產(chǎn)工藝如下：回答下列問題：(1)NaClO2中Cl的化合價為_。(2)寫出“反應”步驟中生成ClO2的化學方程式_。32NaClO3H2SO4

4、SO2=2NaHSO42ClO2答案(3)“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時，為除去Mg2和Ca2，要加入的試劑分別為_、_。“電解”中陰極反應的主要產(chǎn)物是_。(4)“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量ClO2。此吸收反應中，氧化劑與還原劑的物質的量之比為_，該反應中氧化產(chǎn)物是_。(5)“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為_。(計算結果保留兩位小數(shù))NaOH溶液Na2CO3溶液21O21.57答案得分秘籍解題流程解題流程解題流程第一步：讀題目，明確目的制備NaClO2第二步：審流程，

5、分塊破題拆分工藝流程第三步：看設問，結合題中的問題，回到流程圖中找答案。得分秘籍得分秘籍(1)設問一般相對獨立，無連帶效應，一個問題解決不了不會影響下一個問題的解決。(2)題中基本上都有與流程無關的問題，可直接作答；對于超綱知識，題目中要么有信息提示，要么與解答題目無關。題型二提純類化工流程題題型二提純類化工流程題1.明確常用的提純方法明確常用的提純方法(1)水溶法：除去可溶性雜質。(2)酸溶法：除去堿性雜質。(3)堿溶法：除去酸性雜質。(4)氧化劑或還原劑法：除去還原性或氧化性雜質。(5)加熱灼燒法：除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質。(6)調節(jié)溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3等。2.明確常

6、用的分離方法明確常用的分離方法(1)過濾：分離難溶物和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過濾或者抽濾等方法。(2)萃取和分液：利用溶質在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。(3)蒸發(fā)結晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質，如NaCl。(4)冷卻結晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質、易水解的溶質或結晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO45H2O、FeSO47H2O等。(5)蒸餾或分餾：分離沸點不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇或甘油。(6)冷卻法：利用氣體液化的特點分離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的氨氣。例例2(2017合肥模擬)

7、高純活性氧化鋅可用于光催化、光電極、彩色顯影等領域。以工業(yè)級氧化鋅(含F(xiàn)e2、Mn2、Cu2、Ni2、Cd2等)為原料，用硫酸浸出法生產(chǎn)高純活性氧化鋅的工藝流程如下：答案已知KspFe(OH)34.01038?；卮鹣铝袉栴}：(1)浸出時，為了提高浸出效率可采用的措施有(寫兩種)：_?；\粉碎、攪拌，增大硫酸濃度(其他合理答案也可)將工業(yè)級氧解析解析解析為了提高浸出效率，可以適當增大硫酸濃度、攪拌、將固體粉碎、提高浸出溫度等。(2)氧化時，加入KMnO4溶液是為了除去浸出液中的Fe2和Mn2(溶液中Mn全部轉化為MnO2)，請配平下列除去Fe2的離子方程式：答案解析3 51 3 7 H2O1解析

8、解析錳元素由7價降低到4價，而鐵元素由2價升高到3價，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒配平方程式。(3)加入鋅粉的目的是_。解析解析加入鋅粉的目的是消耗溶液中的H，調節(jié)溶液pH，促進溶液中的Cu2、Ni2、Cd2等形成沉淀而除去。調節(jié)溶液pH，除去溶液中的Cu2、Ni2、Cd2等(4)已知H2SO4浸出液中，c(Fe2)5.04 mgL1、c(Mn2)1.65 mgL1。加入KMnO4溶液反應一段時間后，溶液中c(Fe3)0.56 mgL1，若溶液pH3，則此時Fe3_(填“能”或“不能”)生成沉淀。不能答案解析若要除盡1 m3上述浸出液中的Fe2和Mn2，需加入_ g KMnO4。7.9

9、答案解析專題集訓1.(2015全國卷，27)硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示： 123回答下列問題：(1)寫出Mg2B2O5H2O與硫酸反應的化學方程式_。為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度外，還可采取的措施有_(寫出兩條)。答案解析Mg2B2O5H2O2H2SO4提高反應溫度、減小鐵硼礦粉粒徑123解析解析Mg2B2O5H2O與硫酸反應生成H3BO3、MgSO4，配平即可。為提高浸出速率，可以從溫度(升高溫度)、濃度、增大接觸面積(將

10、礦石粉碎)等角度分析。123(2)利用_的磁性，可將其從“浸渣”中分離?！敖敝羞€剩余的物質是_(寫化學式)。答案解析Fe3O4SiO2和CaSO4解析解析Fe3O4具有磁性，可以利用鐵塊將其從“浸渣”中吸出。SiO2不溶于H2SO4，CaO與H2SO4生成CaSO4微溶于水，所以“浸渣”中還有SiO2和CaSO4。此時溶液中除H3BO3外還有MgSO4由(1)中反應生成、Fe2(SO4)3、FeSO4、Al2(SO4)3。123(3)“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是_。然后再調節(jié)溶液的pH約為5，目的是_。答案解析將Fe2氧化為Fe3使Al3和Fe3形成氫氧化物沉淀而除去解析解析“凈

11、化除雜”先加H2O2的目的是將Fe2氧化為Fe3，然后再通過調節(jié)pH促進Fe3、Al3水解生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而除去。123(4)“粗硼酸”中的主要雜質是_(填名稱)。答案解析(七水)硫酸鎂解析解析“粗硼酸”中的主要雜質是沒有除去的MgSO4。123(5)以硼酸為原料可制得硼氫化鈉(NaBH4)，它是有機合成中的重要還原劑，其電子式為_。答案解析解析解析NaBH4由Na和 組成。其中的氫顯1價，1價的H具有較強的還原性。123(6)單質硼可用于生產(chǎn)具有優(yōu)良抗沖擊性能的硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼，用化學方程式表示制備過程：_。答案解析解析解析以硼酸和金屬鎂為原料制備

12、單質硼的過程：H3BO3分解生成B2O3，B2O3與金屬鎂發(fā)生置換反應生成單質B。1232.軟錳礦的主要成分為MnO2，還含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等雜質，工業(yè)上用軟錳礦制取MnSO4H2O的流程如下：已知：部分金屬陽離子完全沉淀時的pH如下表金屬陽離子Fe3Al3Mn2Mg2完全沉淀時的pH3.25.210.412.4溫度高于27 時，MnSO4晶體的溶解度隨溫度的升高而逐漸降低。123(1)“浸出”過程中MnO2轉化為Mn2的離子方程式為_。答案解析MnO2SO2=123(2)第1步除雜中加入H2O2的目的是_。答案解析將Fe2氧化為Fe3解析解析第1步除雜中加入

13、H2O2的目的是將溶液中的Fe2氧化為Fe3，以便于形成Fe(OH)3沉淀，過濾將沉淀除去。123(3)第1步除雜中形成濾渣1的主要成分為_(填化學式)，調pH至56所加的試劑，可選擇_(填以下試劑的序號字母)。a.CaO b.MgOc.Al2O3 d.氨水答案解析Al(OH)3、Fe(OH)3ab123解析解析第1步除雜時調整溶液的pH在56，可以使溶液中的Al3、Fe3分別形成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，所以形成濾渣1的主要成分為Al(OH)3、Fe(OH)3；在調pH至56時，為了不引入新的雜質離子，所加的試劑應該可以與酸發(fā)生反應，可選擇含有Ca2、Mg2的化合物CaO、MgO，

14、a、b正確。123(4)第2步除雜，主要是將Ca2、Mg2轉化為相應氟化物沉淀除去，寫出MnF2除去Mg2的離子反應方程式：_，該反應的平衡常數(shù)數(shù)值為_。(已知：MnF2的Ksp5.3103；CaF2的Ksp1.51010；MgF2的Ksp7.41011)答案解析7.2107123解析解析第2步除雜，主要是將Ca2、Mg2轉化為相應氟化物沉淀除去，MnF2除去Mg2的離子反應方程式是MnF2Mg2123(5)采用“趁熱過濾”操作的原因是_。答案解析減少MnSO4H2O在水中的溶解，得到更多產(chǎn)品解析解析由已知溫度高于27 時，MnSO4晶體的溶解度隨溫度的升高而逐漸降低，故采用“趁熱過濾”操作可

15、以減少MnSO4H2O在水中的溶解，得到更多產(chǎn)品。123(6)取少量MnSO4H2O溶于水，配成溶液，測其pH發(fā)現(xiàn)該溶液顯酸性，原因是_(用離子方程式表示)。答案解析解析解析MnSO4是強酸弱堿鹽，Mn2發(fā)生水解反應。1233.(2016全國卷，28)以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢礬催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為物質V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3質量分數(shù)/%2.22.92.83.122286065121以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：123回答下列問題：(1)“酸浸”時V2O5轉化為

16、 反應的離子方程式為_，同時V2O4轉化成VO2?！皬U渣1”的主要成分是_。答案解析V2O52H=SiO2123答案解析0.5123答案解析Fe(OH)3、Al(OH)3解析解析酸浸并用KClO3氧化后的溶液中含有的Fe3、Al3，在“中和”時生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，所以“廢渣2”中含有Fe(OH)3、Al(OH)3。123解析解析由題意知逆反應是“洗脫”，在堿性環(huán)境中有利于向“洗脫”方向進行，故淋洗液應呈堿性。答案解析堿123解析解析由于前面加入了KClO3、KOH，所以“流出液”中陽離子最多的是K。答案解析K(5)“流出液”中陽離子最多的是_。123(6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀，寫出“煅燒”中發(fā)生反應的化學方程式_。答案解析123