2019版高考化学一轮复习第八章水溶液中的离子平衡专题讲座五化工流程题的解题指导课件.ppt

专题讲座五化工流程题的解题指导 第八章水溶液中的离子平衡 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 解题策略 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 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 2NaClO3 H2SO4 SO2 2NaHSO4 2ClO2 答案 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 NaOH溶液 Na2CO3溶液 2 1 O2 1 57 答案 得分秘籍 解题流程 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 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 CuSO4 5H2O FeSO4 7H2O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 答案 已知Ksp Fe OH 3 4 0 10 38 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 化锌粉碎 搅拌 增大硫酸浓度 其他合理答案也可 将工业级氧 解析 解析为了提高浸出效率 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 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 答案 解析 35 137H2O 1 解析锰元素由 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 解析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 调节溶液pH 除去溶液中的Cu2 Ni2 Cd2 等 4 已知H2SO4浸出液中 c Fe2 5 04mg L 1 c Mn2 1 65mg L 1 加入KMnO4溶液反应一段时间后 溶液中c Fe3 0 56mg L 1 若溶液pH 3 则此时Fe3 填 能 或 不能 生成沉淀 不能 答案 解析 若要除尽1m3上述浸出液中的Fe2 和Mn2 需加入 gKMnO4 7 9 答案 解析 专题集训 1 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Mg2B2O5 H2O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 1 2 3 回答下列问题 1 写出Mg2B2O5 H2O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 答案 解析 Mg2B2O5 H2O 2H2SO4 提高反应温度 减小铁硼矿粉粒径 1 2 3 解析Mg2B2O5 H2O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 1 2 3 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 答案 解析 Fe3O4 SiO2和CaSO4 解析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 1 2 3 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 答案 解析 将Fe2 氧化为Fe3 使Al3 和Fe3 形成氢氧化物沉淀而除去 解析 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 1 2 3 4 粗硼酸 中的主要杂质是 填名称 答案 解析 七水 硫酸镁 解析 粗硼酸 中的主要杂质是没有除去的MgSO4 1 2 3 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 答案 解析 解析NaBH4由Na 和组成 其中的氢显 1价 1价的H具有较强的还原性 1 2 3 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 解析 解析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 1 2 3 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MnSO4 H2O的流程如下 已知 部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表 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 2 3 1 浸出 过程中MnO2转化为Mn2 的离子方程式为 答案 解析 MnO2 SO2 1 2 3 2 第1步除杂中加入H2O2的目的是 答案 解析 将Fe2 氧化为Fe3 解析第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 1 2 3 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5 6所加的试剂 可选择 填以下试剂的序号字母 a CaOb MgOc Al2O3d 氨水 答案 解析 Al OH 3 Fe OH 3 ab 1 2 3 解析第1步除杂时调整溶液的pH在5 6 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5 6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 1 2 3 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Ksp 5 3 10 3 CaF2的Ksp 1 5 10 10 MgF2的Ksp 7 4 10 11 答案 解析 7 2 107 1 2 3 解析第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MnF2 Mg2 1 2 3 5 采用 趁热过滤 操作的原因是 答案 解析 减少MnSO4 H2O在水中的溶解 得到 更多产品 解析由已知 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MnSO4 H2O在水中的溶解 得到更多产品 1 2 3 6 取少量MnSO4 H2O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 解析 解析MnSO4是强酸弱碱盐 Mn2 发生水解反应 1 2 3 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 以下是一种废钒催化剂回收工艺路线 1 2 3 回答下列问题 1 酸浸 时V2O5转化为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 答案 解析 V2O5 2H SiO2 1 2 3 答案 解析 0 5 1 2 3 答案 解析 Fe OH 3 Al OH 3 解析酸浸并用KClO3氧化后的溶液中含有的Fe3 Al3 在 中和 时生成Fe OH 3 Al OH 3沉淀 所以 废渣2 中含有Fe OH 3 Al OH 3 1 2 3 解析由题意知逆反应是 洗脱 在碱性环境中有利于向 洗脱 方向进行 故淋洗液应呈碱性 答案 解析 碱 1 2 3 解析由于前面加入了KClO3 KOH 所以 流出液 中阳离子最多的是K 答案 解析 K 5 流出液 中阳离子最多的是 1 2 3 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 解析 1 2 3