2020版高考化学一轮复习第十章高考热点微专题系列（十四）课件新人教版.pptx

高考热点微专题系列(十四) 无机化工生产流程题的解题策略,【典题精析晓一通百】 【典题1】(2018全国卷)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属,其流程如下:,下列叙述错误的是 ( ) A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用 B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li C.“沉淀”反应的金属离子为Fe3+ D.上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠,【精析】A项,由于废旧电池中含有重金属离子等物质, 所以合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利 用;B项,根据流程可知,正极片中的金属元素主要有 Al、Fe、Li三种,所以从“正极片”中可回收的金属元 素有Al、Fe、Li;C项,由于含磷酸亚铁锂滤渣被混酸溶 解,而混酸具有强氧化性,所以溶解后铁元素以Fe3+的 形式存在,故“沉淀”反应的金属离子为Fe3+;D项,由于硫酸锂是可溶性盐,所以用硫酸钠代替碳酸钠无法沉淀锂离子。,答案:D,【典题2】(2018全国卷)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示:,相关金属离子c0(Mn+)=0.1 molL-1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:,回答下列问题: (1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为_ _。 (2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有_;氧化除杂工序中ZnO的作用是_,若不通入氧气,其后果是_。,(3)溶液中的Cd2+可用锌粉除去,还原除杂工序中反应的离子方程式为_。 (4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时,阴极的电极反应式为_;沉积锌后的电解液可返回_工序继续使用。,【精析】(1)闪锌矿的主要成分为ZnS,因此焙烧过程中 的主要反应为2ZnS+3O2 2ZnO+2SO2。,(2)矿石经过焙烧后生成金属氧化物和SiO2,因此用稀硫酸溶浸时会产生SiO2和PbSO4沉淀,氧化除杂的目的是将溶液中的铁元素以氢氧化铁沉淀的形式除去,因此加入ZnO的目的是调节溶液的pH,让Fe3+形成沉淀;通入O2的目的是将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+而除去,若不通入O2,会导致部分的铁元素仍然以Fe2+的形式存在于溶液。,(3)锌粉与溶液中Cd2+发生置换反应,反应的离子方程式为Cd2+Zn=Cd+Zn2+。 (4)电解硫酸锌溶液制取锌,Zn2+在阴极放电,发生的电极反应式为Zn2+2e-=Zn,OH-在阳极放电,发生的电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+,因此电解结束后的溶液中含有一定量的硫酸,即电解后的溶液为稀硫酸,因此可以放回溶浸工序中循环使用。,答案:(1)2ZnS+3O2 2ZnO+2SO2 (2)PbSO4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe2+ (3)Cd2+Zn=Cd+Zn2+ (4)Zn2+2e-=Zn 溶浸,【答题策略思睿观通】 一、物质制备类化工流程题 1.明确制备类化工生产流程的特点 一个完整的化工生产流程一般具有下列特点,2.熟悉常用的操作方法及其作用 (1)对原料进行预处理的常用方法及其作用。,(2)常用的控制反应条件的方法 调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点: a.能影响溶液酸碱性,使pH增大或减小。 b.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、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH,不可加入NaOH溶液、氨水等。,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。 趁热过滤。防止某物质降温时会析出。 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。,3.识别流程图 化工流程中箭头指出的是投料(反应物),箭头指向的是生成物(包括主产物和副产物),返回的箭头一般是被“循环利用”的物质。,二、提纯类化工流程题 1.物质分离提纯的原则 (1)不增:不引入新的杂质。 (2)不减:不减少被提纯的物质。 (3)易分离:被提纯物与杂质易于分离。 (4)易复原:被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。,2.明确常用的提纯方法 (1)水溶法:除去可溶性杂质。 (2)酸溶法:除去碱性杂质。 (3)碱溶法:除去酸性杂质。 (4)氧化剂或还原剂法:除去还原性或氧化性杂质。 (5)加热灼烧法:除去受热易分解或易挥发的杂质。,(6)调节溶液的pH法:如除去酸性铜盐溶液中的Fe3+等。,3.明确常用的分离方法 (1)过滤。 (2)萃取和分液。 (3)蒸发结晶。 (4)冷却结晶。 (5)蒸馏或分馏。 (6)冷却法。,【类题精练触类旁通】 1.(2019北京模拟)如图所示(B中冷却装置未画出),将氯气和空气(不参与反应)以体积比约13混合通入含水8%的碳酸钠中制备Cl2O,并用水吸收Cl2O制备次氯酸溶液。,已知:Cl2O极易溶于水并与水反应生成HClO;Cl2O的沸点为3.8 ,42 以上分解为Cl2和O2。 (1)实验中控制氯气与空气体积比的方法是_。 为使反应充分进行,实验中采取的措施有_。 装置D的作用是_。,(2)装置B中产生Cl2O的化学方程式为_。 若B无冷却装置,则进入C中的Cl2O会大量减少。其原因是_。 (3)装置C中采用棕色圆底烧瓶是因为_ _。,(4)已知次氯酸可被H2O2、FeCl2等物质还原成Cl-。测定C中次氯酸溶液的物质的量浓度的实验方案为用_取20.00 mL次氯酸溶液,加入足量的_,再加入足量的_,过滤,洗涤沉淀,在真空干燥箱中干燥,用电子天平称量沉淀质量。 (可选用的试剂:H2O2溶液、FeCl2溶液、AgNO3溶液),【解析】(1)通过观察A中产生气泡的速率调节气体的流速可以控制氯气与空气体积比的方法;多孔球泡增加气体与溶液的接触面积可以加快反应速率;为使反应充分进行,实验中采取的措施有搅拌、使用多孔球泡; 装置D的作用是吸收未反应的氯气,防止污染空气。,(2)装置B中,氯气和碳酸钠反应生成Cl2O,化学方程式为2Cl2+Na2CO3=Cl2O+2NaCl+CO2;由于该反应为放热反应,温度升高Cl2O会分解,故进入C中的Cl2O会大量减少。,(3)水吸收Cl2O制备次氯酸溶液,HClO见光易分解,故装置C中采用棕色圆底烧瓶。 (4)次氯酸溶液既有酸性,又有强氧化性,应选用酸式滴定管;具体实验操作是,向20.00 mL的次氯酸溶液里加入足量的H2O2溶液,再加入足量的AgNO3溶液,过滤、洗涤,在真空干燥箱中干燥沉淀,用电子天平称量沉淀的质量。,答案:(1)通过观察A中产生气泡的速率调节流速 搅拌、使用多孔球泡 吸收未反应的氯气,防止污染空气 (2)2Cl2+Na2CO3=Cl2O+2NaCl+CO2 该反应放热,温度升高Cl2O会分解 (3)HClO见光易分解 (4)酸式滴定管 H2O2溶液 硝酸银溶液,2.高纯六水氯化锶晶体(SrCl26H2O)具有很高的经济价值,工业上用难溶于水的碳酸锶(SrCO3)为原料(含少量钡和铁的化合物等),制备高纯六水氯化锶晶体的过程为,已知:.SrCl26H2O晶体在61时开始失去结晶水,100时失去全部结晶水。 .有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示:,(1)操作增大反应速率的措施有_(写一种)。碳酸锶与盐酸反应的离子方程式为_。 (2)酸性条件下,加入30%H2O2溶液,将Fe2+氧化成Fe3+,其离子方程式为_。,(3)在步骤的过程中,将溶液的pH由1调节至4时,宜用的试剂为_。 A.氨水 B.氢氧化锶粉末 C.氢氧化钠 D.碳酸钠晶体,(4)操作中所得滤渣的主要成分是_(填化学式)。 (5)步骤的操作是_、 _。,(6)工业上用热风吹干六水氯化锶,适宜的温度是_。 A.5060 B.7080 C.80100 D.100 以上,【解析】(1)操作是让难溶于水的工业碳酸锶与盐酸 反应使其更快的溶解在溶液中,所以增大反应速率的措 施有:升高温度,充分搅拌让碳酸锶与盐酸进行更大的 接触以增大反应速率,增大溶液的浓度等。(3)调节pH 是让Fe3+形成Fe(OH)3而沉淀析出,当加入试剂时不要 引入新的杂质,故最好是氢氧化锶粉末。(4)操作之 前加入了硫酸使Ba2+形成BaSO4,加入双氧水使Fe2+完全,氧化为Fe3+,通过调节pH使Fe3+完全以Fe(OH)3的形式析出,故滤渣的主要成分是Fe(OH)3、BaSO4。(5)步骤是从溶液中得到晶体,故操作是蒸发浓缩、冷却结晶。(6)因SrCl26H2O晶体在61时开始失去结晶水,所以温度不能超过61,故适宜的温度选择A。,答案:(1)加热、充分搅拌、适当增大盐酸浓度等(任写一种) SrCO3+2H+=Sr2+CO2+H2O (2)2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O (3)B (4)Fe(OH)3、BaSO4 (5)蒸发浓缩 冷却结晶 (6)A,【加固训练】 1.下列化学工艺流程不可行的是 ( ),【解析】选A。A项,应首先进行二氧化硫的催化氧化,然后用98.3%的硫酸吸收SO3,所以工艺不可行;B项,符合工业上制高纯硅的流程,工艺是可行的;C项,从提取食盐后的母液中提取单质溴的过程,母液中的溴离子被氧化为溴单质,工艺是可行的;D项,符合工业上用铝土矿制铝的过程,每一步所加试剂必须过量,工艺是可行的。,2.(2019雅礼模拟)含硫煤燃烧会产生大气污染,为防治该污染,某工厂设计了新的治污方法,同时可得到化工产品,该工艺流程如图所示,下列叙述不正确的是 ( ),A.该过程中可得到化工产品硫酸 B.该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2 C.该过程中化合价发生改变的元素为Fe和S D.图中涉及到的反应之一为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O= 2FeSO4+2H2SO4,【解析】选C。A项,根据工艺流程所示可知,该工艺中Fe2(SO4)3和H2O吸收SO2生成FeSO4和H2SO4,该反应的化学方程式为Fe2(SO4)3 + SO2 + 2H2O=2FeSO4 + 2H2SO4,该工艺不仅吸收了二氧化硫,还得到了化工产品硫酸亚铁和硫酸;B项,根据A中分析可知该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2;C项,过程中化合价发生变化的元素有氧、铁、硫。,3.(2019桂林模拟)SO2通过下列工艺流程可制备化工原料硫酸和清洁能源H2,下列说法中不正确的是 ( ) A.设备A中的溴水褪色,体现了SO2的还原性 B.该生产工艺的优点:Br2可以循环利用,并获得清洁能源H2 C.该工艺流程的总反应方程式为SO2+Br2+2H2O= H2SO4+2HBr,D.设备C中是否残余硫酸,可在C的样品溶液中加入BaCl2溶液,观察是否有沉淀,【解析】选C。A项,设备A中的溴水褪色,发生反应:SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr,体现了SO2的还原性;B项,根据转化关系图可判断该生产工艺的优点:Br2可以循环利用,并获得清洁能源H2;C项,由于溴单质可以循环利用,生成物实际上是硫酸和氢气,所以该工艺流程的总反应方程式为SO2+2H2O=H2SO4+H2;D项,设备C中是否残余硫酸,可在C的样品溶液中加入BaCl2溶液,观察是否有沉淀。,4.(2017海南高考)以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO47H2O的过程如图所示:,硼镁泥的主要成分如表:,回答下列问题: (1)“酸解”时应该加入的酸是_,“滤渣1”中主要含有_(写化学式)。 (2)“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是_、_。,(3)判断“除杂”基本完成的检验方法是_ _。 (4)分离“滤渣3”应趁热过滤的原因是_ _。,【解析】(1)因为该流程的目的是制取MgSO47H2O,为 防止引入杂质,所以“酸解”时加入的酸是稀硫酸。加 入稀硫酸后,MgO、FeO、Fe2O3、Al2O3分别变成相应的 可溶性硫酸盐,CaO变成CaSO4沉淀,而SiO2和B2O3不能和 稀硫酸反应,随着CaSO4一同进入“滤渣1”。(2)溶液 中的Fe2+具有强还原性,能够被次氯酸钙氧化成Fe3+,然 后加入氧化镁中和过量的硫酸,调节溶液的pH,使溶液,中的Fe3+和Al3+分别变成Fe(OH)3沉淀和Al(OH)3沉淀而被除去。(3)“除杂”基本完成时,溶液中没有Fe3+,可以取少量滤液于洁净的小试管中,加入KSCN溶液,若溶液不变红,则说明Fe3+被完全除去,“除杂”基本完成。(4)MgSO4的溶解度随温度的升高而增大,分离“滤渣3”时若温度降低,则会析出大量的MgSO4晶体,所以必须趁热过滤。,答案:(1)稀硫酸 SiO2、B2O3、CaSO4 (2)将Fe2+氧化成Fe3+ 调节溶液的pH,使溶液中的Fe3+和Al3+分别变成Fe(OH)3沉淀和Al(OH)3沉淀而被除去 (3)取少量滤液于洁净的小试管中,加入KSCN溶液,若溶液不变红,则说明Fe3+被完全除去,“除杂”基本完成,(4)防止温度降低时析出大量的MgSO4晶体,5.用废铅蓄电池的铅泥(含PbSO4、PbO和Pb等)制备精细化工产品PbSO43PbOH2O(三盐)的主要流程如图:,已知:常温下,Ksp(PbSO4)2.010-8, Ksp(PbCO3) 1.010-13。回答下列问题: (1)铅蓄电池在生活中有广泛应用,其工作原理是 Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。铅蓄电池在充电 时,阳极的电极反应式为_。,若铅蓄电池放电前,正、负极电极质量相等,如果放电时转移了1 mol电子,则理论上两电极质量之差为_。,(2)将滤液1、滤液3合并,经蒸发浓缩、降温结晶、过滤等操作,得到一种结晶水合物(Mr=322),其化学式为_。,(3)步骤酸溶时铅与硝酸反应生成Pb(NO3)2及NO的离子方程式为_;滤液2中溶质的主要成分为_(写化学式)。,(4)步骤合成三盐的化学方程式为_ _。 (5)步骤洗涤过程中,检验沉淀是否洗涤干净的方法是_。,(6)在步骤的转化中,若硫酸铅和碳酸铅在浊液中共 存,则 _。,【解析】(1)铅蓄电池在充电时,阳极上发生氧化反应, 电极反应式为PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+ +4H+。放 电时,正极的电极反应式为PbO2+2e-+ +4H+ = PbSO4+2H2O;负极的电极反应式为Pb-2e-+ = PbSO4。若转移2 mol电子,则正极材料净增质量为 m(PbSO4)-m