高考化学大一轮复习 专题三 常见金属及其化合物 课时4 无机化学工艺流程课件

课时诠释 化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表 示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机 框图的创新。它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产 品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离提 纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，要求考生依据流 程图分析原理，紧扣信息，抓住关键、准确答题。这类试题具 有较强的实用性和综合性，是近几年高考化学命题的常考题型 ，如2016全国卷28题，2016北京理综27等。 课时4 无机化学工艺流程 附思维主线： 此类题目多以金属矿物加工为载体，综合考查无机元素化 合物、化学原理和实验，由于难度大，综合性强，也可放到一 轮结束以后作为能力专题使用！ 【示例1】 微点聚焦一 以物质制备为目的的工艺流程 典题示例 题 尾 知 道 题 尾 考 查 哪 些 问 题 (1)写出Mg2B2O5H2O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 度外，还可采取的措施有_ (写出两条)。 (2)利用_的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“ 浸渣”中还剩余的物质是_(写化学式)。 (3)“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_。 (4)“粗硼酸”中的主要杂质是_(填名称)。 (5)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_。 (6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。 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_。 评分细则 (1)不配平不得分，漏写条件扣1分 (2)简答每条1分，其他合理答案也给分 (3)写名称不给分，多写此空判0分 (4)写化学式不给分，出现白字不给分 (5)漏写离子符号不给分 (6)不配平不得分，漏写条件扣1分 【解法指导】 1制备过程中原料预处理的5种常用方法 看方法想目的 研磨 减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的 接触面积，加快反应速率 水浸与水接触反应或溶解 酸浸 与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶 液，不溶物通过过滤除去 灼烧 除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中 提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质 煅烧 改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在 高温下氧化、分解，如煅烧高岭土 2制备过程中控制反应条件的6种方法 看方法想目的 调节溶液的pH 常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀 控制温度 根据需要升温或降温，改变反应速率或使平 衡向需要的方向移动 控制压强改变速率，影响平衡 使用合适 的催化剂 改变反应速率，控制达到平衡所需要的时间 趁热过滤防止某物质降温时析出 冰水洗涤 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 注意 调节pH所需的物质一般应满足两点： 能与H反应，使溶液pH变大； 不引入新杂质。例如若要除去Cu2中混有的Fe3，可加 入CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH ，不可加入NaOH溶液、氨水等。 1(2013全国新课标，27)锂离子电池的应用很广，其正极 材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂 (LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电 池负极发生的反应为6CxLixe=LixC6。现欲利用 以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未 给出)。 体验感悟 回答下列问题： (1)LiCoO2中，Co元素的化合价为_。 (2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式 _。 (3)“酸浸”一般在80 下进行，写出该步骤中发生的所有 氧化还原反应的化学方程式_；可用 盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是 _。 (4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_ _。 (5)充放电过程中，发生LiCoO2与Li1xCoO2之间的转化， 写出放电时电池反应方程式_。 (6)上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其 原因是_。在整个回收工艺中， 可回收到的金属化合物有_ (填化学式)。 2(2016四川理综，11节选)资源的高效利用对保护环境、促 进经济持续健康发展具有重要作用。磷尾矿主要含 Ca5(PO4)3F和CaCO3MgCO3。某研究小组提出了磷尾矿综 合利用的研究方案，制备具有重要工业用途的CaCO3、 Mg(OH)2、P4和H2，其简化流程如下： 【解题策略】 化工流程题中表述性词汇“八大答题方向” 化工生产流程和综合实验题中经常会出现一些表述性词语 中，这些表述性词语就是隐性信息，它可以暗示我们所应 考虑的答题角度。常见的有： (1)“控制较低温度”常考虑物质的挥发、物质的不稳 定性和物质的转化等。 (2)“加过量试剂”常考虑反应完全或增大转化率、产 率等。 (3)“能否加其他物质”常考虑会不会引入杂质或是否 影响产品的纯度。 (4)“在空气中或在其他气体中”主要考虑O2、H2O、 CO2或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防 潮解等目的。 (5)“判断沉淀是否洗净”常取少量最后一次洗涤液于 试管中，向其中滴加某试剂，以检验其中的某种离子。 (6)“检验某物质的设计方案”通常取少量某液体于试 管中，加入另一试剂产生某现象，然后得出结论。 (7)“控制pH”常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂 质等。 (8)“用某些有机试剂清洗”常考虑降低物质溶解度有 利于析出、减少损耗和提高利用率等。 【示例2】 从废钒催化剂(主要成分V2O5、VOSO4、K2SO4、 SiO2等)中回收V2O5的一种生产工艺流程示意图如下，请回 答下列问题： 微点聚焦二 以分离提纯为目的的工艺流程 典题示例 (1)步骤中废渣的主要成分是_，中X试剂为 _。 (2)实验室中进行萃取分液操作时，注入萃取剂，充分振荡 ，将分液漏斗于铁圈上静置，当液体分层后，接下来的操 作是_。 (3)的变化过程可简化为(下式R表示VO2，HA表示有机 萃取剂)R2(SO4)n(水层)2nHA(有机层) 2RAn(有机层) nH2SO4(水层) 为提高 中萃取百分率，应采取的措施是_ _。 思维提示 标准答案 (1)SiO2 H2SO4 (2)打开分液漏斗上口塞子(或 将分液漏斗上口塞子凹槽对准漏斗口颈上小孔)；先打开活 塞放出下层液体，后将上层液体从分液漏斗上口倒入另一 烧杯中 (3)加入碱中和硫酸使平衡正移或多次连续萃取 (4)1 6 6 6 1 Cl 3 H2O (5)1.71.8 (6)氨气、 有机萃取剂 【解题方法】 1把握物质提纯的“6种”常用方法 看目的选方法 除去可溶性杂质水溶法 除去碱性杂质酸溶法 除去酸性杂质碱溶法 除去还原性或氧化性杂质氧化还原法 除去受热易分解或易挥发的杂质加热灼烧法 除去酸性Cu2溶液中的Fe3等调pH法 2 正确选择物质分离的“6种”常用方法 看目的选方法 分离难溶物质和易溶物，根据特殊需要 采用趁热过滤或者抽滤等方法 过滤 (热滤或抽 滤) 利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度 不同提纯分离物质，如用CCl4或苯萃取 溴水中的溴 萃取和分液 提纯溶解度随温度变化不大的溶质，如 NaCl 蒸发结晶 提纯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、CuSO45H2O、FeSO47H2O等 冷却结晶 分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离 乙醇和甘油 蒸馏 与分馏 利用气体易液化的特点分离气体，如合成氨 工业采用冷却法分离氨气与氮气、氢气 冷却法 1(2016北京理综，27)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、 PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料，制备高纯 PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下： 体验感悟 过程的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程中重复使 用，其目的是_(选填序号)。 A减少PbO的损失，提高产品的产率 B重复利用NaOH，提高原料的利用率 C增加Na2SO4浓度，提高脱硫效率 过程 的目的是提纯。结合上述溶解度曲线，简述过程 的 操作：_。 2(2016课标全国，28)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。从废矾催化剂中回收 V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂 的主要成分为： 以下是一种废钒催化剂回收工艺路线： 物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3 质量分数 /% 2.2 2.9 2.8 3.1 2228 60 65 121 【解题程序】 1读流程图 (1)箭头：箭头进入的是投料(反应物)、出去的是主产物或 副产