2019-2020年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題11 化工流程題 條件控制（溫度、壓強(qiáng)、濃度、調(diào)pH值）導(dǎo)學(xué)案.doc

2019-2020年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題11 化工流程題 條件控制（溫度、壓強(qiáng)、濃度、調(diào)pH值）導(dǎo)學(xué)案1(xx廣東卷32 節(jié)選)難溶性雜鹵石(K2SO4MgSO42CaSO42H2O)屬于“呆礦”，在水中存在如下平衡：K2SO4MgSO42CaSO42H2O(s)=2Ca22KMg24SO2H2O為能充分利用鉀資源，用飽和Ca(OH)2溶液溶浸雜鹵石制備硫酸鉀，工藝流程如圖1： 圖2 圖1(2) 用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋Ca(OH)2溶液能溶解雜鹵石浸出K的原因： (3)“除雜”環(huán)節(jié)中，先加入 溶液，經(jīng)攪拌等操作后，過(guò)濾，再加入_溶液調(diào)節(jié)濾液pH至中性。(4)不同溫度下，K的浸出濃度與溶浸時(shí)間的關(guān)系如圖2，由圖可得隨著溫度升高， ； 【化工流程題中條件控制（溫度、壓強(qiáng)、濃度、調(diào)pH值）的考點(diǎn)與解題策略】一、化工流程的考查模式二、條件控制（溫度、壓強(qiáng)、濃度、調(diào)pH值）的專用術(shù)語(yǔ)及其對(duì)應(yīng)功能 （一）溫度、濃度、壓強(qiáng)的控制術(shù)語(yǔ)功能溫度的控制升溫加快反應(yīng)速率或溶解速率；促進(jìn)平衡向吸熱方向移動(dòng)；除雜，除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)，如NaHCO3 、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物質(zhì)。使沸點(diǎn)相對(duì)較低的原料氣化降溫防止某物質(zhì)在高溫時(shí)會(huì)溶解(或分解) ; 使化學(xué)平衡向著題目要求的方向移動(dòng)（放熱方向）；使某個(gè)沸點(diǎn)較高的產(chǎn)物液化，使其與其他物質(zhì)分離;降低晶體的溶解度，減少損失.控溫（用水浴或油浴控溫）防止某種物質(zhì)溫度過(guò)高時(shí)會(huì)分解或揮發(fā)； 為了使某物質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)揮發(fā)出來(lái)；使催化劑的活性達(dá)到最好； 防止副反應(yīng)的發(fā)生；降溫或減壓可以減少能源成本，降低對(duì)設(shè)備的要求，達(dá)到綠色化學(xué)的要求。如果題目中出現(xiàn)了包括產(chǎn)物在內(nèi)的各種物質(zhì)的溶解度信息，則要根據(jù)它們的溶解度隨溫度升高而改變的情況，尋找合適的結(jié)晶分離方法 ( 蒸發(fā)結(jié)晶或濃縮結(jié)晶) 。增大反應(yīng)物濃度 、 加壓可加快反應(yīng)速率 。對(duì)氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，加壓使平衡向生成物方向移動(dòng)。但壓強(qiáng)太大，動(dòng)力消耗更多，設(shè)備要求更高，成本增加，故必須綜合考慮 。加壓一般是提高氣體反應(yīng)物濃度措施 ，在氣體和固體、液體反應(yīng)的體系中并不適宜。生產(chǎn)中常使廉價(jià)易得的原料適當(dāng)過(guò)量，以提高另一原料的利用率 。減壓蒸餾減小壓強(qiáng)，降低液體的沸點(diǎn)，防止（如濃HNO3、NH3.H2O、H2O2、NH4HCO3等物質(zhì)分解；【課堂練習(xí)1】1、實(shí)驗(yàn)室用硫酸廠燒渣（主要成分為Fe2O3及少量FeS、SiO2等）制備聚鐵（堿式硫酸鐵的聚合物）和綠礬(FeSO47H2O)，過(guò)程如右圖： (5)在中，將溶液Z控制到7080 的目的是_ ；2（10年佛一模）工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如圖1：圖2圖1NH3和O2在鉑系催化劑作用下從145就開(kāi)始反應(yīng)： 4NH3+5O24NO+6H2O H=905kJmol1不同溫度下NO產(chǎn)率如圖2所示。溫度高于900時(shí)，NO產(chǎn)率下降的原因 。吸收塔中反應(yīng)為：3NO2+H2O2HNO3+NO。從生產(chǎn)流程看，吸收塔中需要補(bǔ)充空氣，其原因是 。3、（12廣州一模）綠礬（FeSO47H2O）的一種綜合利用工藝如下圖1：表1圖1（4）母液“除雜”后，欲得到(NH4)2SO4粗產(chǎn)品，操作步驟依次為真空蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、_。濃縮時(shí)若溫度過(guò)高，產(chǎn)品中將混有NH4HSO4，運(yùn)用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋其原因 。（5）綠礬的另一種綜合利用方法是：綠礬脫水后在有氧條件下焙燒，F(xiàn)eSO4轉(zhuǎn)化為Fe2O3和硫的氧化物。分析表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為了提高SO3的含量，可采取的措施是 。通電4.（11廣州模擬）過(guò)氧化氫（H2O2）有廣泛的用途。工業(yè)上用電解硫酸氫銨水溶液的方法制備過(guò)氧化氫，其反應(yīng)原理是：2NH4HSO4 (NH4)2S2O8+H2，(NH4)2S2O8+2H2O=2NH4HSO4 + H2O2。其流程如下：（2）在上流程圖中，采用減壓蒸餾的原因是： 。（3）過(guò)氧化氫具有的化學(xué)性質(zhì)是 。 A不穩(wěn)定性 B弱堿性 C氧化性 D還原性（二）PH的控制術(shù)語(yǔ)功能控制溶液的PH包括兩個(gè)方向：調(diào)高PH調(diào)低PH 目的：調(diào)節(jié)pH值實(shí)質(zhì)上是利用沉淀溶解平衡把某些離子轉(zhuǎn)化成沉淀。（2）原則：不管是調(diào)高還是調(diào)低，原則都是加過(guò)量的除雜劑而不引進(jìn)新的雜質(zhì)，這里分兩種情況如果要得到濾液，可加固體沉淀劑消耗H或OH，如除去含Cu2+溶液中混有的Fe3+,可通過(guò)加入CuO、Cu(OH)2、Cu(OH)2CO3等；要得到濾渣，則需加入堿性溶液，如氨水或氫氧化鈉溶液。調(diào)低PH值的原則與調(diào)高PH的原則相同。題目呈現(xiàn)方式：題中通常會(huì)以表格數(shù)據(jù)形式，或“已知信息”給出需求的“適宜PH范圍”的信息;解題步驟：判斷溶液呈酸（或堿）性判斷調(diào)高還是調(diào)低選擇合適的調(diào)節(jié)劑。【課堂練習(xí)2】附：有關(guān)氫氧化物沉淀的pH：5、（15湛江一模）32.（16分）工業(yè)上用難溶于水的碳酸鍶（SrCO3）粉末為原料(含少量鋇和鐵的化合物)制備高純六水氯化鍶晶體(SrCl26H2O)，其過(guò)程為：氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2開(kāi)始沉淀的pH1.56.5沉淀完全的pH3.79.7（2）在步驟-的過(guò)程中，將溶液的pH值由1調(diào)節(jié)至 ；宜用的試劑為 。A. 1.5 B. 3.7 C. 9.7 D氨水 E氫氧化鍶粉末 F碳酸鈉晶體6.（14廣州一模）某地煤矸石經(jīng)預(yù)處理后含SiO2（63%）、Al2O3（25%）、Fe2O3（5%）及少量鈣鎂的化合物等，一種綜合利用工藝設(shè)計(jì)如下：（4） 已知Fe3+開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH分別為2.1和3.2，Al3+開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.1和5.4。為了獲得產(chǎn)品Al(OH) 3，從煤矸石的鹽酸浸取液開(kāi)始，若只用CaCO3一種試劑，后續(xù)操作過(guò)程是 。7（15增城調(diào)研）白鎢礦的主要成分是CaWO4 ，含有二氧化硅、氧化鐵等雜質(zhì)，工業(yè)生產(chǎn)鎢流程如下：（完全沉淀離子的pH值：SiO32-為8，WO42-為5）（3）調(diào)節(jié)pH可選用的試劑是： 。 A 、氨水 B、 氫氧化鈉溶液 C、 鹽酸 8、（xx廣東）石墨在材料領(lǐng)域有重要應(yīng)用，某初級(jí)石墨中含SiO2（7.8%）、Al2O3（5.1%）、Fe2O3（3.1%）和MgO（0.5%）等雜質(zhì)，設(shè)計(jì)的提純與綜合利用工藝如下：（4） 由溶液IV生成沉淀V的總反應(yīng)的離子方程為 術(shù)語(yǔ)功能酸性、 堿性 或 某種 環(huán)境 氛圍蒸發(fā)或結(jié)晶時(shí)，加入相應(yīng)的酸或堿，以抑制某些鹽的水解 。需要在酸性氣流中干燥FeCl3、AlCl3 、MgCl2等含水晶體 ， 以防止水解。如從海水中提取鎂，從MgCl2的溶液里結(jié)晶析出的是氯化鎂結(jié)晶水合物，電解熔化氯化鎂才能制得金屬鎂，要去除氯化鎂晶體中的結(jié)晶水"需要在氯化氫氣流中加熱，否則煅燒所得的最后固體不是MgCl2，而是熔點(diǎn)更高的MgO, 具有相似情況的還有FeCl3 、AlCl3等。營(yíng)造還原性氛圍：加熱煮沸酸液后再冷卻，其目的是排除酸溶液中的氧氣，如用廢鐵制備氯礬晶體，需要把硫酸加熱煮沸后再加入，同時(shí)還不能加入過(guò)量，防止Fe2+被氧化。營(yíng)造氧化性氛圍：加入氧化劑進(jìn)行氧化，如加入綠色氧化劑 H2O2 將 Fe2+ 氧化轉(zhuǎn)化為Fe3+ 。（三）體系環(huán)境氛圍及其它條件的控制【課堂練習(xí)3】9、（14廣州一模）某地煤矸石經(jīng)預(yù)處理后含SiO2（63%）、Al2O3（25%）、Fe2O3（5%）及少量鈣鎂的化合物等，一種綜合利用工藝設(shè)計(jì)如下：（5） 以煤矸石為原料還可以開(kāi)發(fā)其他產(chǎn)品，例如在煤矸石的鹽酸浸取液除鐵后，常溫下向AlCl3溶液中不斷通入HCl氣體，可析出大量AlCl36H2O晶體，結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋析出晶體的原因： 表1圖110、（14佛山一模）磷酸鹽骨水泥具有良好的實(shí)用性。醫(yī)藥工業(yè)利用共沉淀原理，通過(guò)控制Ca/P物質(zhì)的量比n(Ca)/n(P)制備相應(yīng)產(chǎn)品Ca5(PO4)3OH和Ca3(PO4)2的n(Ca)/n(P)分別為1.67和1.5流程如圖1：上表為n(Ca)/n(P)=1.5時(shí)，不同pH值制得濾餅的產(chǎn)率以及分析結(jié)果（注：Ca5(PO4)3OH、Ca3(PO4)2和CaHPO4均難溶于水； Ca(H2PO4) 2溶液pH<7） （1）流程中強(qiáng)調(diào)“滴加速度100 mL/45 min”的作用是 。 流程中調(diào)pH值選氨水，不選生石灰或石灰乳的理由是 。（2）從表1中數(shù)據(jù)分析生成Ca3(PO4)2時(shí)，“pH=x”中的x的最佳取值為_(kāi) ，濾餅的化學(xué)成分Ca5(PO4)3OH、Ca3(PO4)2和CaHPO4和 。（3）酸性條件下產(chǎn)率偏低的原因是 。（四）自我檢測(cè) 學(xué)習(xí)與評(píng)價(jià)P189196 “0714年廣東模擬題”對(duì)應(yīng)練習(xí)【參考答案】【真題再現(xiàn)】(xx廣東卷32 節(jié)選) (2)氫氧根與鎂離子結(jié)合，使平衡向右移動(dòng)，K+變多。 (3)K2CO3 H2SO4 (4)在同一時(shí)間K+的浸出濃度大。反應(yīng)的速率加快，平衡時(shí)溶浸時(shí)間短?！菊n堂練習(xí)】1、 （5）升高溫度促進(jìn)Fe3+的水解，過(guò)高溫度不利于聚鐵的形成（或者完全水解了）。2、（3）溫度高于900時(shí)，平衡向左移動(dòng)（2分）（4）充入空氣，NO轉(zhuǎn)化為NO2，有利于提高原料利用率（3分）3、（4）過(guò)濾（2分） NH4+H2O NH3H2OH+，溫度過(guò)高NH3揮發(fā)使平衡向右移動(dòng)，溶液酸性增強(qiáng)生成NH4HSO4。（3分） （5）增大空氣通入量（2分）4、（2）過(guò)氧化氫不穩(wěn)定，受熱容易分解，減小氣壓，使液體沸點(diǎn)降低。（3分） ；（3）ACD（3分）5、2）B（2分）；E（2分）6、（4）加入CaCO3調(diào)節(jié)pH到3.2，過(guò)濾除去Fe(OH) 3后，再加入CaCO3調(diào)節(jié)pH到5.4，過(guò)濾得到Al(OH) 3 7、C 8、(4) AlO2- +CH3COOCH2CH3+2H2O CH3COO- + Al(OH)3+CH3CH2OH 9、（5）AlCl3飽和溶液中存在溶解平衡：AlCl36H2O(s)Al3+(aq) +3Cl(aq) +6H2O(l)，通入HCl氣體使溶液中c(Cl)增大，平衡向析出固體的方向移動(dòng)從而析出AlCl3晶體。 （2分）10、（1）使反應(yīng)物充分接觸（2分）；若選擇生石灰或石灰乳調(diào)節(jié)pH會(huì)改變n(Ca)/n(P)（2分） （2）7.2（2分）；CaCO3（2分） （3）酸性條件下，容易造成鈣的流失。（“酸性條件下，容易造成鈣磷流失?！被颉八嵝詶l件下，難溶產(chǎn)物易溶解轉(zhuǎn)化為易溶物質(zhì)造成鈣磷流失”或“酸性條件下，Ca5(PO4)3OH 、Ca3(PO4)2和 CaHPO4等易轉(zhuǎn)化為可溶的Ca(H2PO4)2，造成鈣磷流失”）