【步步高】2014届高三化学一轮总复习第三章专题讲座二无机化工流程题复习策略与解题方法指导新人教版

1、1专题讲座二无机化工流程题复习策略与解题方法指导、解题策略化工流程中常见的操作与名词化工流程题目在流程上一般分为3 个过程:(1) 原料处理阶段的常见考点与常见名词1加快反应速率2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)溶解得到离子浸出率：固体溶解后，离子在溶液中含量的多少(更多转化)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3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4控制反应条件的方法(2) 分离提纯阶段的常见考点1调 pH 值除杂a.控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化

2、物沉淀例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH 如下表所示物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn (OH)a8.39.8若要除去Mr+溶液中含有的 Fe2+，应该怎样做？提示：先用氧化剂把 Fe2+氧化为 Fe3*,再调溶液的 pH 到 3.7。b.调节 pH 所需的物质一般应满足两点：能与反应，使溶液 pH 值增大；不引入新杂质。例如：若要除去 Cu2+溶液中混有的 Fe3+，可加入 CuO CU(OH)2、Cuz(OH)2CO 等物质 来调节溶液的 pH 值。2试剂除杂3加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动原料处理分离提纯一- 获得产品2如果

3、在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如:侯氏制碱中的 NaHCQ 还有如 HO、Ca(HCO)2、KMnO AgNO、HNO(浓)等物质。4降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)、为使化学平衡向着题目要求的方向移动5萃取(3) 获得产品阶段的常见考点1洗涤(冰水、热水)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。2蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCb、AICI3、MgCb 等溶质时，应在 HCI 的气流中加热，以防其水解。3蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO 中的少量 NaCI。4蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCI 中的少量 KN

4、Q5重结晶(4) 其他常见考点化学方程式 实验仪器计算信息二、热点题型探究热点 1 碱金属及其矿物的开发利用【例 1 丨(2012 广东理综， 32)难溶性杂卤石(K2SQ MgSQ2CaSQ 2fO)属于“呆矿”，在水中存在如下平衡：KaSQ MgSO2CaSO 2H2O(s)2Ca2+ 2K+ M+ 4SO+ 2H2O为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：(1)_ 滤渣主要成分有和以及未溶杂卤石。用化学平衡移动原理解释 Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出 K+的原因：溶液调滤液 pH 至中性。(4)不同温度下，K*的浸出浓度与溶浸时间的关系见右图。

5、由图可得，随着温度升高，1_，2_(3) “除杂”环节中，先加入_溶液，经搅拌等操作后,过滤，再加入幣叙时间3(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生:CaSO(s) + COClL03(s) + SO4一95已知 298 K 时，Ksp(CaCO) = 2.80X10 ,Ksp(CaSC4) = 4.90 x10 ，求此温度下该反应的平衡常数K(计算结果保留三位有效数字)。答案(1)Mg(OH)2CaSO加入 Ca(OH)2溶液，Mg一与 OH 结合生成 Mg(OH沉淀，Mg+浓度减小，平衡正向移动，K*增多K2CO H2SC4(4)溶浸平衡向右移动K*的溶浸速率增大CaSO4(

6、s) + CO一3(s) + SO一的平衡常数 K=: :器器4- -由V制取铵明矶溶液的化学方程式为 _ ，从铵明矶溶液中获得铵明矶晶体的实验操作依次为(填操作名称)_ 、冷却结晶、过滤洗涤。,据 p(CaSO)、Ksp(CaCO)可知，c(SO2)=十y 1.75X10,则有K=c4.90X102.80X105解析解题时，要依据制备 K2SO 的工艺流程，结合物质的分离与提纯的原则进行分析。(1)杂卤石中加入 Ca(OH)2溶液， MQ 与 OH 结合生成 Mg(OH沉淀， CaSO 微溶于水，过滤后，滤渣中含有 Mg(OH CaSO 及未溶解的杂卤石。加入 Ca(OH)2溶液，M&

7、;+与 OH 结合生成 Mg(OH),沉淀，使c(Mg2+)减小，杂卤石 的溶解平衡正向移动，同时c(Ca2+)与c(SO4)均增大，从而析出 CaSO 沉淀，K*留 在滤液中。滤液中含有 Ca2*、OH，可先加入过量 &CO 溶液，除去 Ca2+,过滤后，再加入稀SQ 调节溶液的 pH 至中性。(4)由图可知，随着温度升高，溶浸平衡向右移动，K*的溶浸速率增大。UQ2iKOs) + sO一的平衡常数K=C4分别存在溶解平衡：CaCs；O2*(aq) + cO(aq) , CaSOCa2*(aq) + SO一2*(aq),贝U有Ksp(CaCO) =c(Ca )么条件)T根据什么理论T

8、有什么变化T得出什么结论。【迁移应用 1 KNO 是重要的化工产品，下面是一种已获得专利的292-c(CO3)=2.80X10,Kp(CaSO)=c(CaK CaSO2c3方法技巧 要求用理论回答的试题,应采用“四段论法”：改变了什么条件(或是什CaSO4(s) + COoCaCO(s)、 CaSO(s)KNO制备方法的主K=沂6要步骤:(1)反应I中，CaSO 与 NHHCO 的物质的量之比为 1 :(2)反应n需在干态、加热的条件下进行，加热的目的是从反应W所得混合物中分离出CaSO 的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是(3)检验反应n所得 K2SC4中是否混有 KCl 的方法是：取少量 K

9、2SQ 样品溶解于水,整个流程中，可循环利用的物质除(NH4)2SQ 外，还有 _ (填化学式)。答案 (1)CaSC4+ 2NHHCQ=CaCa+ (NH4)2SQ+ H2Q+ CQf加快化学反应速率，分离NHCI 与 K2SQ 防止 KNQ 结晶，提高 KNQ 的产率加入 Ba(NQ)2溶液至不再产生沉淀，静置，向上层清液中滴加AgNQ 溶液，若有沉淀生成，说明 KaSQ 中混有 KCI(4)CaSQ4、KNQ热点 2 镁、铝及其矿物的开发利用【例 2】铝是重要的金属材料， 铝土矿(主要成分是 AI2Q 和少量的 SiQ2、Fe2Q 杂质)是工 业上制取铝的原料。 实验室模拟工业上以铝土矿

10、为原料制取Al2(SQ)3和铵明矶晶体NH4AI(SQ4)2 12H2Q的工艺流程如图所示：过呆捷I过斌烧碱足请回答下列问题:2,该反应的化学方程式为。铝土一【矿1_1固怵且红祸色滤液c丽体bIV明矶V唇液(1)固体a 的化,川中通入足量CQ 气体发生反应的离子方程式为KCIOOi匕 搅丼呦吋嚴I11CaCOco2过KNO,(s)I锻明矶II朋氏7以 1 000 kg 含氧化铝 36%勺铝土矿为原料制取 Al2（SO4）3，需消耗质量分数 98%的硫酸（密度 1.84 g cm一3）_L（保留一位小数）。（4）若同时制取铵明矶和硫酸铝， 通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矶

11、和硫酸铝的物质的量之比为1 : 1,则投料时铝土矿中的Al203和 H2SQ的物质的量之比为_。答案 (1)SiQ2AIO】+ CQ + 2HbQ=HCQ Al(QH)3J(2) AI2Q+ 4H2SQ+ 2NH=2NHAI(SQ4)2+ 3H2Q 蒸发浓缩(3) 575.43 : 10解析（1）铝土矿中 AI2Q 和 Fe2Q 能溶于盐酸，SiQ2不溶于盐酸，所以固体 a 的化学 式为SiQ2。AI2Q 溶于烧碱生成 NaAIQ 溶液，在其中通入 CQ 生成 AI（QH）3沉淀。（2）AI（QH）3分解生成 AI2Q, AI2Q与稀硫酸、氨气反应生成铵明矶溶液。=575.4 L。（4）设制得

12、的 Al2（SQ）3和 NHAI（SQ4）2 12HQ 的物质的量都是 1 moI，则 AI3+共 3 moI,sQ-共 5 mol，根据铝元素和 sQ-守恒原理可得，加入 AI2Q 和 H2SQ 的物质的量之比3为:5=3:10o方法技巧 首尾分析法：对一些线型流程工艺（从原料到产品为一条龙生产工序）试题，首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质（原材料）与最后一种物质（产品）,从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产流程过程中原料转化为产品的 基本原理和除杂、分离提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解 答。关键在于认真对比分析原料与产品的组成，从中找出将原料转化为产品和

13、除去 原材料中所包含的杂质的基本原理和所采用的工艺生产措施。当把生产的主线弄清 楚了，围绕生产主线所设计的系列问题也就可以解答了。【迁移应用 2 镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%勺镁是从海水中提取的。某学校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤（主要含 Na+、Mg+、Cl-、Br-等）中模拟工业生产来提取镁，主要过程如下：m(AI 2Q)=1 000 kgx36%= 360 kg,m(H2SQ)=98x3x360102kg = 1 037.6 kg消耗质量分数98%的硫酸(密度 1.84 g cmT3)为31 037.6X10 g-r=575.4X101.84 gmLX98%mL

14、8回答下列问题:9工业上从盐卤中获取 Mg(OH)a 用石灰乳而不用 NaOH 溶液的原因是从过程得到的 Mg(OH)a 沉淀中混有少量的 Ca(OH)2,除去少量 Ca(OH)2的方法是先将沉淀加入到盛有_ 溶液的烧杯中，充分搅拌后经_、_ (填操作方法)可得纯净的 Mg(OH 卜(3)下图是该兴趣小组设计进行过程的实验装置图：其中装置 A 的作用是(4)_写出过程中发生反应的化学方程式 _答案(1)石灰乳原料丰富，成本低MgCl2过滤洗涤制备干燥的 HCI 气体一 电解MgCl2(熔融)=Mg + CI2T热点 3 铁、铜及其矿物的开发利用 【例 3 近年来，硫化铜矿的湿法冶炼技术已经取得

15、了很大的进展。现有一种催化氧化酸浸硫化铜矿的冶炼法，其工艺流程如图1 所示：反应温度、固液比、反应时间、氯离子浓度都对铜的浸出率有较大的影响，下面是实验得出的这几种因素对铜的浸出率影响的变化曲线图(如图 2图 5 所示)。硫化铜矿粉藏黄 離黄图CuS矿湿法炼钢匚出施程示意图10圏2制的税川宰随反眉老爭=虫留遷审、断壬葛雪基固液比1*1目鬧的湼川.率随不的变化哭系11回答下列问题:800 C火法炼铜的主要反应：2CuFeS2+ 4Q =CsS+ 3SQ+ 2FeO（炉渣）：2CU2S 1200C-1 200C入小丄+ 3Q2= 2CU2Q+2SQ;2Cu2QCitS = 6Cu+ SQf;则由

16、1 mol CuFeS2生成 1 mol Cu，共消耗 _ mol O2。在反应中氧化剂为 _ ，当有 0.3mol 电子发生转移时，生成 SQ 的体积为_ （标准状况）。（2）写出反应 1 的化学方程式： _ ,湿法炼铜与火法炼铜相比，优点从溶液中得到 FeSQ 7fO 晶体的操作是 _ ;实验时常用乙醇洗涤晶体，优点是_ 。根据实验以及工业生产的实验要求，从下表中得出的最佳工艺条件为_（填序号）。选项反应温度/C固液比c(Cl )/molL反应时间/hA1001:5.50.77B951：50.86C1101：60.98答案（1）2.5CU2Q CuS 1.12 L催化剂（2）2CuS +

17、O + 2H2SQ 催化剂=2CuSQ+ 2HC 2S 污染小，同时得到副产物硫酸亚铁晶 体及硫黄，资源得到充分利用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗去晶体表面的水和杂质离子，同时减少晶体的损失B高温解析 将题给的三个方程式合并得：2CuFeS+ 5Q=2Cu+ 4SQ + 2FeQ 当CuFeS 为 1 mol 时，消耗的 Q 为 2.5 mol。反应中，根据化合价变化可知，CsQ和 CitS 中 Cu 的化合价都降低，故它们都是氧化剂。生成当有 0.3 mol 电子转移时，生成 SQ 0.05 mol ，体积为 1.12 L（标准状况）。（2）火法炼铜中产生有毒的 SQ,而湿法炼铜中不产生有毒气体

18、，故其优点是污染小，环保，1009010090如706070601 1密-券王空迅麋閉4匍的稷出牢曲反应1 mol SQ 转移 6 mol 电子,图5铜的很出牢陆和离 了離度的变化艾系12同时湿法炼铜中还得到副产品硫酸亚铁晶体及硫黄，充分利用了资源。FeS04 7fO 晶体受热易失去结晶水， 故从溶液中得到 FeSQ 7H2O 晶体的操作应 是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。又因该晶体易溶于水，故不能用水洗涤，需用乙醇 洗涤，不仅可以洗去晶体表面的水和杂质离子，还可以减少晶体的损失。(4)从图 2可以看出：铜的浸出率随反应温度的升高而增大，在温度达到95C后，铜的浸出率随温度的变化不明显，但是温度过

19、高，能耗增加，由此可知适宜的反应温度为95C。从图 3 可以看出：固液比大于 1：5时，铜的浸出率随固液比的增大而有所 下降；固液比小于 1：5时，铜的浸出率随固液比的减小而有所下降，因此适宜的固液比为 1 : 5。从图 4 可以看出：铜的浸出率随反应时间的增加而增大，但在反应时 间超过6h 后，随着反应时间的延长铜的浸出率增大得很缓慢，同时反应时间过长，既增加能耗，又降低设备利用率，故适宜的反应时间为6h。由图 5 可以看出：加入氯离子能改善铜的浸出效果，但是氯离子浓度超过0.8 mol 时，铜的浸出率随氯离子浓度的增大反而降低，故适宜的氯离子浓度应维持在0.8 mol jT。【迁移应用 3

20、 实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矶(FeSO4 7H2O)，主要工艺流程如下。X警也辺許誘京聚铁(1)_将过程产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是 _ 。A.品红溶液B.紫色石蕊试液C.酸性 KMnO 溶液D.溴水过程中，FeS、O 和 HSQ 反应的化学方程式为 _ 。过程中需加入的物质是 _。(4) 过程中，蒸发结晶时需使用的仪器除酒精灯、三脚架外，还需要_(5) 过程调节 pH 可选用下列试剂中的 _(填序号)。A.稀硫酸B. CaCOC. NaOH 溶液过程中，将溶液 Z 加热到 7080C,目的是 _ 。(7

21、)实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验。用分析天平称取 2.700 0 g 样品；将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的BaCl2溶液；过滤、洗涤、干燥，称重得固体质量为3.495 0 g 。若该聚铁的主要成分为Fe(OH)(SO4)n，则该聚铁样品中铁元素的质量分数为 _。(假设杂质中不含13铁元素和硫元素)答案(1)ACD(2)4FeS + 3Q + 6H2SQ=2Fe(SQ)3+ 6HO+ 4S143丰铁粉 蒸发皿、玻璃棒(5)C (6)促进 Fe 的水解(7)31.1%解析 SO 具有漂 白性，能使品红褪色，SQ 有还原性，能被酸性 KMnO 溶液、溴水 氧化，而使

22、它们褪色。溶液 X 为 Fe2(SQ)3,需加入还原剂将 Fe2 3+还原为 Fe2十，又不 带入杂质离子，故需加入铁粉。过程中需将酸消耗而调高pH,而 CaCO 跟硫酸反应会生成微溶于水的 CaSO 而阻止反应的继续进行。由聚铁的化学式可知：n(Fe3+)2 H2SQ、NaaSO或 Na2SQ、(NH)2SO 等3烧杯、漏斗、玻璃棒2=n(SO4) =n(BaSO)=3.495 0 g233 g mol= .15 m01所以聚铁样品中铁元素的质量分150.015 molX56 gmol2.700 0 g热点 4 锰、钼、钛等金属化合物的综合应用【例 4 钼是一种过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，这种元素可增强合 金的强度、硬度、可焊性及韧性，还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。如图是化工生 产中制备金属钼的主要流程图。(1) 写出反应的化学方程式： _(2) 反应的尾气可以再利用，写出应用该尾