高考化学一轮综合复习 第八章 水溶液中的离子平衡 水溶液中的离子平衡 专题讲座五 化工流程题的解题指导练习.doc

专题讲座五化工流程题的解题指导考纲研读1.从试题提供的新信息中，准确地提取实质性内容，并经与已有知识块整合，重组为新知识块的能力。2.将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题的能力。3.将分析和解决问题的过程及成果，用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达，并做出解释的能力。一、工业流程题的结构二、工业流程题分类突破题型一物质制备类化工流程题1核心反应陌生方程式的书写关注箭头的指向：箭头指入反应物，箭头指出生成物。(1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律，判断产物，配平。(2)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。2原料的预处理(1)溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等。水浸与水接触反应或溶解浸出固体加水(酸)溶解得到离子酸浸在酸溶液中反应，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程浸出率固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(更多转化)(2)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解。3常用的控制反应条件的方法(1)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：能与h反应，使溶液ph增大；不引入新杂质。例如：若要除去cu2中混有的fe3，可加入cuo、cuco3、cu(oh)2、cu2(oh)2co3等物质来调节溶液的ph，不可加入naoh溶液、氨水等。(2)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。(3)趁热过滤。防止某物质降温时会析出。(4)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。例1(2016全国卷，28)naclo2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：回答下列问题：(1)naclo2中cl的化合价为_。(2)写出“反应”步骤中生成clo2的化学方程式_。(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去mg2和ca2，要加入的试剂分别为_、_。“电解”中阴极反应的主要产物是_。(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量clo2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为_，该反应中氧化产物是_。(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克cl2的氧化能力。naclo2的有效氯含量为_。(计算结果保留两位小数)解题流程第一步：读题目，明确目的制备naclo2第二步：审流程，分块破题拆分工艺流程第三步：看设问，结合题中的问题，回到流程图中找答案。得分秘籍(1)设问一般相对独立，无连带效应，一个问题解决不了不会影响下一个问题的解决。(2)题中基本上都有与流程无关的问题，可直接作答；对于超纲知识，题目中要么有信息提示，要么与解答题目无关。答案(1)3(2)2naclo3h2so4so2=2nahso42clo2(3)naoh溶液na2co3溶液clo(或naclo2)(4)21o2(5)1.57题型二提纯类化工流程题1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：如除去酸性溶液中的fe3等。2明确常用的分离方法(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用ccl4或苯萃取溴水中的溴。(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如nacl。(4)冷却结晶：提取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。(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇或甘油。(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。例2(2017合肥模拟)高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级氧化锌(含fe2、mn2、cu2、ni2、cd2等)为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如下：已知kspfe(oh)34.01038。回答下列问题：(1)浸出时，为了提高浸出效率可采用的措施有(写两种)：_。(2)氧化时，加入kmno4溶液是为了除去浸出液中的fe2和mn2(溶液中mn全部转化为mno2)，请配平下列除去fe2的离子方程式：mnofe2_=mno2fe(oh)3h(3)加入锌粉的目的是_。(4)已知h2so4浸出液中，c(fe2)5.04mgl1、c(mn2)1.65mgl1。加入kmno4溶液反应一段时间后，溶液中c(fe3)0.56mgl1，若溶液ph3，则此时fe3_(填“能”或“不能”)生成沉淀。若要除尽1m3上述浸出液中的fe2和mn2，需加入_gkmno4。解析(1)为了提高浸出效率，可以适当增大硫酸浓度、搅拌、将固体粉碎、提高浸出温度等。(2)锰元素由7价降低到4价，而铁元素由2价升高到3价，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒配平方程式。(3)加入锌粉的目的是消耗溶液中的h，调节溶液ph，促进溶液中的cu2、ni2、cd2等形成沉淀而除去。(4)c(fe3)1.0105moll1，此时溶液中c(oh)1.01011moll1，c(fe3)c3(oh)1.01038kspfe(oh)3，故不能生成fe(oh)3沉淀。加入kmno4将fe2和mn2分别氧化为fe3和mno2，而kmno4被还原为mno2，根据得失电子守恒可知，加入kmno4的质量为158 gmol17.9 g。答案(1)将工业级氧化锌粉碎、搅拌，增大硫酸浓度(其他合理答案也可)(2)137h2o135(3)调节溶液ph，除去溶液中的cu2、ni2、cd2等(4)不能7.91(2015全国卷，27)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为mg2b2o5h2o和fe3o4，还有少量fe2o3、feo、cao、al2o3和sio2等)为原料制备硼酸(h3bo3)的工艺流程如图所示：回答下列问题：(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：_。答案(1)mg2b2o5h2o2h2so42mgso42h3bo3提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径(2)fe3o4sio2和caso4(3)将fe2氧化为fe3使al3和fe3形成氢氧化物沉淀而除去(4)(七水)硫酸镁(5)(6)2h3bo3b2o33h2o、b2o33mg2b3mgo解析(1)mg2b2o5h2o与硫酸反应生成h3bo3、mgso4，配平即可。为提高浸出速率，可以从温度(升高温度)、浓度、增大接触面积(将矿石粉碎)等角度分析。(2)fe3o4具有磁性，可以利用铁块将其从“浸渣”中吸出。sio2不溶于h2so4，cao与h2so4生成caso4微溶于水，所以“浸渣”中还有sio2和caso4。此时溶液中除h3bo3外还有mgso4由(1)中反应生成、fe2(so4)3、feso4、al2(so4)3。(3)“净化除杂”先加h2o2的目的是将fe2氧化为fe3，然后再通过调节ph促进fe3、al3水解生成fe(oh)3、al(oh)3沉淀而除去。(4)“粗硼酸”中的主要杂质是没有除去的mgso4。(5)nabh4由na和bh组成。其中的氢显1价，1价的h具有较强的还原性。(6)以硼酸和金属镁为原料制备单质硼的过程：h3bo3分解生成b2o3，b2o3与金属镁发生置换反应生成单质b。2软锰矿的主要成分为mno2，还含有fe2o3、mgo、al2o3、cao、sio2等杂质，工业上用软锰矿制取mnso4h2o的流程如下：已知：部分金属阳离子完全沉淀时的ph如下表金属阳离子fe3al3mn2mg2完全沉淀时的ph3.25.210.412.4温度高于27时，mnso4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。(1)“浸出”过程中mno2转化为mn2的离子方程式为_。(2)第1步除杂中加入h2o2的目的是_。(3)第1步除杂中形成滤渣1的主要成分为_(填化学式)，调ph至56所加的试剂，可选择_(填以下试剂的序号字母)。acaobmgocal2o3d氨水(4)第2步除杂，主要是将ca2、mg2转化为相应氟化物沉淀除去，写出mnf2除去mg2的离子反应方程式：_，该反应的平衡常数数值为_。(已知：mnf2的ksp5.3103；caf2的ksp1.51010；mgf2的ksp7.41011)(5)采用“趁热过滤”操作的原因是_。(6)取少量mnso4h2o溶于水，配成溶液，测其ph发现该溶液显酸性，原因是_(用离子方程式表示)。答案(1)mno2so2=somn2(2)将fe2氧化为fe3(3)al(oh)3、fe(oh)3ab(4)mnf2mg2?mn2mgf27.2107(5)减少mnso4h2o在水中的溶解，得到更多产品(6)mn22h2o?mn(oh)22h解析(1)“浸出”过程中mno2与so2发生氧化还原反应，离子方程式为mno2so2=somn2。(2)第1步除杂中加入h2o2的目的是将溶液中的fe2氧化为fe3，以便于形成fe(oh)3沉淀，过滤将沉淀除去。(3)第1步除杂时调整溶液的ph在56，可以使溶液中的al3、fe3分别形成al(oh)3、fe(oh)3沉淀，所以形成滤渣1的主要成分为al(oh)3、fe(oh)3；在调ph至56时，为了不引入新的杂质离子，所加的试剂应该可以与酸发生反应，可选择含有ca2、mg2的化合物cao、mgo，a、b正确。(4)第2步除杂，主要是将ca2、mg2转化为相应氟化物沉淀除去，mnf2除去mg2的离子反应方程式是mnf2mg2?mn2mgf2；该反应的平衡常数k7.2107。(5)由已知温度高于27 时，mnso4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低，故采用“趁热过滤”操作可以减少mnso4h2o在水中的溶解，得到更多产品。(6)mnso4是强酸弱碱盐，mn2发生水解反应。3(2016全国卷，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物质v2o5v2o4k2so4sio2fe2o3al2o3质量分数/%2.22.92.83.122286065121以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：回答下列问题：(1)“酸浸”时v2o5转化为vo，反应的离子方程式为_，同时v2o4转化成vo2。“废渣1”的主要成分是_。(2)“氧化”中欲使3mol的vo2变为vo，则需要氧化剂kclo3至少为_mol。(3)“中和”作用之一是使钒以v4o形式存在于溶液中。“废渣2”中含有_。(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为4rohv4or4v4o124oh(roh为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈_性(填“酸”“碱”或“中”)。(5)“流出液”中阳离子最多的是_。(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(nh4vo3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式_。答案(1)v2o52h=2voh2osio2(2)0.5(3)fe(oh)3、al(oh)3(4)碱(5)k(6)2nh4vo3v2o5h2o2nh3解析(1)“酸浸”时v2o5转化为vo，前后v元素化合价不变，说明没有发生氧化还原反应，则反应的离子方程式为v2o52h=2voh2o。由于sio2与h2so4不反应，故“废渣1”的主要成分为sio2。(2)vo2变为vo，v的化合价由4价升高到5价，转移1e，而氧化剂kclo3则被还原为kcl，化合价由5价降低为1价，转移6e，故欲使3 mol v