专用高考化学一轮复习第三章金属及其化合物第6课时无机化工流程题解题指导课件

第6课时无机化工流程题解题指导[课型标签:题型课提能课]要点精讲考点无机化工流程题解题指导1.题型解读无机化工流程题是以实际的工业生产过程为背景,以解决化学实际问题为思路设置问题,通常以流程图的形式呈现生产过程,有时还结合表格和图像提供多种信息。试题的结构通常分为题头、流程和设问三部分。题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括副产品);流程部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来;设问主要是根据生产过程中涉及的化学知识来设置,从而组成一道完整的化学试题。从要解决的问题看,这类试题通常有两个目的:一是从混合物中分离、提纯某种物质;二是利用某些物质制备另一物质。2.过程解读3.答题指导(1)工艺流程题常见答题方向工艺操作(结果)目的评价(或操作名称)方法措施研磨(粉碎)增大接触面积,加快反应(溶解)速率煅烧(焙烧)矿物分解、燃烧,转化为易溶于酸、碱的物质水浸利用水溶性把物质进行分离酸浸(碱浸)利用物质与酸(碱)反应除掉杂质或把目标物质转化为可溶性离子控制条件调节溶液pH某些金属离子的沉淀,控制物质的溶解控制温度加快反应速率,促进平衡移动;物质的溶解、析出、挥发等增大某反应物用量增大另一反应物的转化率(产率)某种试剂的选择是否带入杂质、是否影响产品的纯度分离提纯不相溶液体分液相溶性液体蒸馏难溶性固体过滤易溶性固体蒸发结晶、蒸发浓缩冷却结晶趁热过滤防止温度降低,某物质析出冰水洗涤减少晶体的溶解损失乙醇、有机溶剂洗涤减少晶体的水溶性损失(2)物质成分确定方法①滤渣、滤液成分的确定要考虑样品中原料和杂质的成分在每一步骤中与每一种试剂反应的情况:a.反应过程中哪些物质(离子)消失了?b.所加试剂是否过量或离子间发生化学反应,又产生了哪些新离子?要考虑这些离子间是否会发生反应。②循环物质的确定③副产品的判断4.解题要点(1)审题要点①了解生产目的、原料及产品;②了解题目提供的信息;③分析各步的反应条件、原理及物质成分;④理解物质分离、提纯、条件控制等操作的目的及要点。(2)答题切入点①原料及产品的分离提纯;②生产目的及反应原理;③生产要求及反应条件;④有关产率、产量及组成的计算;⑤绿色化学。典例精炼题型一以物质制备为目的的工艺流程[典例1](2019·全国Ⅰ卷)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料,广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下:回答下列问题:(1)在95℃“溶浸”硼镁矿粉,产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为

。

(2)“滤渣1”的主要成分有

。

为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+,可选用的化学试剂是

。

解析:(2)滤渣1为不与硫酸铵溶液反应的Fe2O3、Al2O3、SiO2;检验Fe3+的试剂为KSCN。答案:(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3

KSCN答案:(3)一元弱转化为H3BO3,促进析出(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为

,

母液经加热后可返回

工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是

。

[对点精练1](2019·全国Ⅱ卷)立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白),是一种常用白色颜料。回答下列问题:(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花,亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时,钡的焰色为

(填标号)。

A.黄色 B.红色 C.紫色 D.绿色解析:(1)钡的焰色为绿色,故D正确。答案:(1)D(2)以重晶石(BaSO4)为原料,可按如下工艺生产立德粉:①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,该过程的化学方程式为

。

回转炉尾气中含有有毒气体,生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体,该反应的化学方程式为

。

②在潮湿空气中长期放置的“还原料”,会逸出臭鸡蛋气味的气体,且水溶性变差。其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的

(填化学式)。解析:(2)②根据信息臭鸡蛋气味气体为硫化氢气体,强酸制弱酸原理,还原料硫化钡与空气中的水、二氧化碳反应生成了碳酸钡与硫化氢气体。答案:(2)②BaCO3

③沉淀器中反应的离子方程式为

。

[对点精练2]

(2019·皖江名校联考)钛是一种重要的金属,以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3),还含有少量Fe2O3]为原料制备钛的工艺流程如图所示。(1)滤液1中钛元素以TiO2+形式存在,则“溶浸”过程发生的主要反应的化学方程式为

。

(2)物质A为

(填化学式),“一系列操作”为

。解析:(2)该流程中还有副产物FeSO4·7H2O,故需将溶浸产物中的Fe3+除去,物质A为Fe,“一系列操作”包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。答案:(2)Fe蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(3)“水解”步骤中生成TiO2·xH2O,为提高TiO2·xH2O的产率,可采取的措施有

、

(写出两条)。

答案:(3)加水稀释反应物、加碱中和生成的酸、加热等(任写两条)(4)“电解”是以石墨为阳极,TiO2为阴极,熔融CaO为电解质。阴极的电极反应式为

;若制得金属Ti9.60g,阳极产生气体

mL(标准状况下)。

题型二以分离提纯为目的的工艺流程[典例2]

(2018·江苏卷)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金属硫酸盐)为原料,生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下:(1)焙烧过程均会产生SO2,用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为

.

。

解析:(2)①由已知多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃,不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时,去除的硫元素主要来源于杂质FeS2。答案:(2)①FeS2

解析:(2)②700℃焙烧时,FeS2中的硫元素生成SO2,添加CaO后,SO2会与CaO、O2反应生成CaSO4而留在矿粉中。答案:(2)②硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中②700℃焙烧时,添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低,其主要原因是

。

(3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2,铝元素存在的形式由

.(填化学式)转化为

(填化学式)。

(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=

。

解析:(3)用NaOH溶液碱浸后,Al2O3、SiO2溶解,转化为NaAlO2

和Na2SiO3,通入过量CO2后,NaAlO2与CO2反应转化为Al(OH)3。答案:(3)NaAlO2

Al(OH)3(4)1∶16[对点精练3]

(2019·陕西西安远东一中期中)某工业废液中含有Cu2+、Mg2+、Zn2+等离子,为将其回收利用,采用了如下工艺:所用试剂在下列试剂中选择:①铁粉②锌粉③稀HNO3④稀H2SO4⑤稀HCl⑥稀氨水⑦NaOH溶液⑧石灰水请回答下列问题:(提示:锌的氧化物、氢氧化物性质与铝的相似)(1)试剂1、试剂2、试剂3分别可以是

、

、

(填编号)。

解析:废液中含有Cu2+、Mg2+、Zn2+等离子,加入试剂1得到固体,且固体中加入试剂2得到Cu,故固体中含有Cu,那么试剂1是能还原铜离子的物质,结合题目得知,试剂1为锌粉,试剂2是可以溶解过量锌粉且不能溶解Cu的物质,可以是稀硫酸或稀盐酸,为了不引入新杂质,选择稀盐酸。操作1后的溶液中含有Mg2+和Zn2+,加入试剂3生成Mg(OH)2沉淀,试剂3为NaOH,依据“Zn(OH)2的性质与Al(OH)3相似”,过量的NaOH与Zn2+生成的物质可溶,此溶液中通入CO2气体生成Zn(OH)2,Zn(OH)2加热分解生成ZnO。(1)由分析可知:试剂1、试剂2、试剂3分别可以是②、⑤、⑦。答案:(1)②⑤⑦(2)操作2是

、

、

。

(3)操作3是

。

解析:(2)操作2是从溶液中得到固体,故操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。(3)由于氯化镁为强酸弱碱盐,镁离子容易水解,故应在HCl气流中加热以防止镁离子水解。答案:(2)蒸发浓缩冷却结晶过滤(3)在HCl气流中加热[对点精练4]

(2019·山东安丘质量检测)钴被誉为战略物资,有出色的性能和广泛的应用。以水钴矿(主要成分为Co2O3、CoO、CuO、Fe2O3、CaO、MgO、NiO和SiO2等)为原料制备CoCl2·6H2O的工艺流程如图所示:回答下列问题:(1)“酸浸”①钴的浸出率随酸浸时间、温度的变化关系如图所示。综合考虑成本,应选择的最佳工艺条件为

;滤渣A的主要成分为

。

解析:(1)①结合题给图像和钴的浸出率来看,综合考虑成本,应选择的最佳工艺条件为12h、90℃;水钴矿主要成分中SiO2在酸浸过程中不能溶解,所以滤渣A的主要成分为SiO2(二氧化硅)。答案:(1)①12h、90℃

SiO2(二氧化硅)(1)②写出Co2O3与浓硫酸反应生成CoSO4的化学方程式:

。

(2)“净化除杂”过程包括除铁、除钙镁、除铜等步骤。①除铁:加入适量Na2SO4固体,析出淡黄色晶体黄钠铁矾Na2Fe6(SO4)4(OH)12,写出反应的离子方程式: