专题课堂三-无机化工流程题的解题策略概要

,考点一,考点二,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,无机化工流程题实际上是考察学生运用化学反响原理及相关试验学问等来解决工业生产中实际问题的力量。解此类型题目的根本步骤是：,1从题干中猎取有用信息，了解生产的产品。,2认真分析流程中的每一步骤：,(1)反响物是什么；(2)发生了什么反响；(3)产物是什么，对产品有什么作用。,3从问题中猎取信息，帮助解题。,专题课堂三无机化工流程题的解题策略,考点一以混合物的分别、提纯为目的工艺流程题,这类题目其实就是对混合物的除杂、分别、提纯。当遇到这一类题时，要求学生肯定要认真在题目中找出要得到的主要物质是什么，混有的杂质有哪些，主要物质和杂质的性质差异是什么？认真分析当参加某一试剂后，能与什么物质发生反响，生成了什么产物，要用什么样的方法才能将杂质除去。只有这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的。其中，蒸发浓缩与冷却结晶方法都可以将溶液中的溶质以固体形式析出，具体承受何种方法，主要取决于溶质的溶解度。,要 点 突 破,有的物质它的溶解度随温度的上升变化比较大，如NH4NO3、KNO3等物质，在蒸发过程中比较难析出来，所以要用冷却方法使它结晶。而有的物质它的溶解度随温度的上升变化比较小，如NaCl、KCl等，有少数物质的溶解度随温度的上升而减小，如Ca(OH)2要使它们析出较多固体溶质时，则要用蒸发浓缩的方法。例如NaCl和KNO3混合溶液，假设将混合溶液蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl，母液中是KNO3和少量NaCl。假设将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主要是KNO3，母液中是NaCl和少量KNO3。假设是除杂，杂质所含的量比较少，一般是让主要物质析出来。如,KNO3溶液中含少量NaCl，常用冷却结晶法，再经过过滤、洗涤、烘干(不同的物质在烘干时实行的方法不同)，就可得到KNO3固体了。假设NaCl溶液中含少量KNO3，则用蒸发浓缩结晶法，这种方法一般要经过趁热过滤才能得到较纯的主要物质，主要缘由是假设温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来。,【例如1】(2023全国新课标，27)氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌含有Fe()、Mn()、Ni()等杂质的流程如下：,提示：在本试验条件下，Ni()不能被氧化，高锰酸钾的复原产物是MnO2。,答复以下问题：,典 例 示 范,(1)反响中除掉的杂质离子是_，发生反响的离子方程式为_；在加高锰酸钾溶液前，假设pH较低，对除杂的影响是_。,(2)反响的反响类型为_，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有_。,(3)反响形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤洁净的方法是_。,(4)反响中产物的成分可能是ZnCO3xZn(OH)2，取枯燥后的滤饼11.2 g，煅烧后可得到产品8.1 g，则x等于_。,科学审题,明确物质转化过程：,解析此题实际是利用化学方法对ZnO提纯，就是要除去Fe()、Mn()、Ni()。综合流程信息、提示信息，明显除去Fe()、Mn()是在步进展的，Fe2被KMnO4氧化为,Fe3，在pH 5的条件下，Fe3生成Fe(OH)3沉淀，Mn2被KMnO4氧化生成MnO2沉淀。除Ni()是在步进展，发生了Ni()与Zn的置换反响。、是将Zn2(aq)转化为沉淀，重新生成ZnO。,(3)中检验沉淀是否洗涤洁净，就是检验洗液中是否还含有滤液中的某种离子，明显检验SO42比较合理。,(4)中写出分解化学方程式，列比例式计算即可，,12599x81(x1),1128.1,解得x1。,答案(1)Fe2和Mn2MnO43Fe27H2O=3Fe(OH)3 MnO25H、2MnO43Mn22H2O=5MnO24H铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质,(2)置换反响镍(3)取少量水洗液于试管中，滴入12滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，假设无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤洁净(4)1,1试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)和绿矾(FeSO47H2O)，主要工艺流程如下。,(1)将过程产生的气体通入以下溶液中，溶液会褪色的是_。,应 用 体 验,A品红溶液 B紫色石蕊试液,C酸性KMnO4溶液 D溴水,(2)过程中，FeS、O2和H2SO4反响的化学方程式为,_。,(3)过程中需参加的物质是_。,(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)过程调整pH可选用以下试剂中的_(填序号)。,A稀硫酸BCaCO3CNaOH溶液,(6)过程中，将溶液Z加热到7080，目的是_ _。,(7)试验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进展以下试验。用分析天平称取2.700 0 g样品；将样品溶于足量的盐酸后，参加过量的BaCl2溶液；过滤、洗涤、枯燥，称重得固体质量为3.495 0 g。假设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_。(假设杂质中不含铁元素和硫元素),解析SO2具有漂白性，能使品红褪色，SO2有复原性，能被酸性KMnO4溶液、溴水氧化，而使它们褪色。溶液X为Fe2(SO4)3，需参加复原剂将Fe3复原为Fe2，又不带入杂质离子，故需参加铁粉。过程中需将酸消耗而调高pH，而CaCO3跟硫酸反响会生成微溶于水的CaSO4而阻挡反响的连续进展，故需选用NaOH溶液。由聚铁的化学式可知：n(Fe3)n(SO42)n(BaSO4),答案,(1)ACD,(2)4FeS,3O,2,6H,2,SO,4,=2Fe,2,(SO,4,),3,6H,2,O,4S,(3),铁粉,(4),蒸发皿、玻璃棒,(5)C,(6),促进,Fe,3,的水解,(7)31.1%,考点二以制备某一物质为目的的工艺流程题,1明确试验目的是制什么物质，从题干或问题中猎取有用信息，了解产品的性质。只有知道了试验目的，才能特别清晰的知道整个流程各步的意义所在，题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。而产物假设具有某些特殊性质(由题目信息获得或依据所学学问推断)，则要实行必要的措施来避开在生产过程中产生其他杂质。一般来说主要有如下几种状况：,要 点 突 破,(1)假设在制备过程中消失一些受热易分解的物质或产物，则要留意对温度的掌握。如：侯德榜制碱中的NaHCO3；还有如H2O2、Ca(HCO3)、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。,(2)假设产物是一种易水解的盐，且水解产物中有挥发性的酸产生时，则要加相对应的酸来防止水解。如：制备FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu(NO3)2等物质时，要蒸干其溶液得到固体溶质时，都要加相应的酸或在酸性气流中枯燥来防止它水解，否则得到的产物分别是Fe2O3、Al2O3、MgO、CuO；而像Al2(SO4)3、NaAlO2、Na2CO3等盐溶液，虽然也发生水解，但产物中Al(OH)3、H2SO4、NaHCO3、NaOH都不是挥发性物质，在蒸发时，抑制了盐的水解，最终得到的还是溶质本身。,(3)假设产物是一种强的氧化剂或强的复原剂，则要防止与它们发生氧化复原的物质，如：含Fe2、SO32等离子的物质，则要防止与氧化性强的物质接触。,(4)假设产物是一种易吸取空气中的CO2或水(潮解或发生反响)而变质的物质(如NaOH固体等物质)，则要留意防止在制备过程中对CO2或水的除去，也要防止空气中的CO2或水进入装置中。,(5)假设题目中消失了包括产物在内的各种物质的溶解度信息，则要留意比照它们的溶解度随温度上升而转变的状况，依据它们的不同变化，找出适宜的分别方法。,2查找在制备过程中所需的原料，写出主要的化学反响方程式或制备原理，从中了解流程图。,从近几年的高考题目中会觉察，大多数题目都会给出制备物质时所需的原料，但一般会涉及到物质的分别、提纯的操作。所以在明确了试验目的之后，再写出主要的反响方程式，观看有没有副产品，假设有，剩余的步骤就是分别提纯了。,【例如2】(2023江苏，16)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁复原热解制备高纯氧化镁是一种新的探究。以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的试验流程如下：,典 例 示 范,(1)MgCO3与稀硫酸反响的离子方程式为_ _。,(2)参加H2O2氧化时，发生反响的化学方程式为_ _。,(3)滤渣2的成分是_(填化学式)。,(4)煅烧过程存在以下反响：,利用以下图装置对煅烧产生的气体进展分步吸取或收集。,D中收集的气体是_(填化学式)。,B中盛放的溶液可以是_(填字母)。,aNaOH溶液 bNa2CO3溶液,c稀硝酸 dKMnO4溶液,A中得到的淡黄色固体能与热的NaOH溶液反响，产物中元素的最高价态为4，写出该反响的离子方程式：_ _。,科学审题 明确物质转化过程：,解析(1)MgCO3微溶于水写离子方程式时不能拆成离子形式，硫酸是强酸能拆成离子形式。(2)由于菱镁矿中含有FeCO3，所以溶液中存在FeSO4，要除去杂质Fe2可先将其氧化成Fe3，,再调整pH除去，因此H2O2是氧化剂，发生反响：2FeSO4,H2O2H2SO4=Fe2(SO4)32H2O。(3)用氨水调整pH4除去,Fe3，滤渣2为Fe(OH)3。(4)题目中要求利用图中装置进展气体的分步吸取或收集。煅烧后存在四种气体：S、SO2、CO2和,CO。由可知A中得淡黄色固体，即S，B吸取SO2，C吸取,CO2，D中收集CO。B吸取SO2但不吸取CO2，可选用KMnO4溶,液，留意不能用NaOH溶液或Na2CO3溶液，由于它们吸取SO2,答案,(1)MgCO,3,2H,=Mg,2,CO,2,H,2,O,(2)2FeSO,4,H,2,O,2,H,2,SO,4,=Fe,2,(SO,4,),3,2H,2,O,(3)Fe(OH),3,2,近年来，硫化铜矿的湿法冶炼技术已经取得了很大的进展。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：,应 用 体 验,反响温度、固液比、反响时间、氯离子浓度都对铜的浸出率有较大的影响，下面是试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)。,答复以下问题：,则由1 mol CuFeS2生成1 mol Cu，共消耗_mol O2。在反响中氧化剂为_，当有0.3 mol电子发生转移时，生成SO2的体积为_(标准状况)。,(2)写出反响1的化学方程式：_，湿法炼铜与火法炼铜相比，优点是_。,(3)从溶液中得到FeSO47H2O晶体的操作是_ _；试验时常用乙醇洗涤晶体，优点是_ _。,(4)依据试验以及工业生产的试验要求，从下表中得出的最正确工艺条件为_(填序号)。,选项,反应温度,/,固液比,c,(Cl,)/,molL,1,反应时间,/h,A,100,1,5.5,0.7,7,B,95,1,5,0.8,6,C,110,1,6,0.9,8,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。(3)FeSO47H2O晶体受热易失去结晶水，故从溶液中得到FeSO47H2O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，不仅可以洗去晶体外表的水和杂质离子，还可以削减晶体的损失。(4)从图2可以看出：铜的浸出率随反响温度的上升而增大，在温度到达95 后，铜的浸出率随温度的变化不明显，但是温度过高，能耗增加，由此可知适宜的反响温度为95。从图3可以看出：固液比大于15时，铜的浸出率随固液比的增大而有所下降；固液比小于15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15。从图4可以看出：铜的浸出率随反响时间的增加而增大，但在反响时间超过6 h后，随着反响时间的延长铜的浸出率增大得,很缓慢，同时反响时间过长，既增加能耗，又降低设备利用率，故适宜的反响时间为6 h。由图5可以看出：参加氯离子能改善铜的浸出效果，但是氯离子浓度超过0.8 molL1时，铜的浸出率随氯离子浓度的增大反