高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三章 金屬及其化合物 專題課時4 無機(jī)化工流程課件 新人教版.ppt

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專題課時4無機(jī)化工流程 化學(xué)工藝流程題是將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來 并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識步步設(shè)問 是無機(jī)框圖的創(chuàng)新 它以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為基礎(chǔ) 與化工生產(chǎn)成本 產(chǎn)品提純 環(huán)境保護(hù)等相融合 考查物質(zhì)的制備 檢驗(yàn) 分離提純等基本實(shí)驗(yàn)原理在化工生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用 要求考生依據(jù)流程圖分析原理 緊扣信息 抓住關(guān)鍵 準(zhǔn)確答題 這類試題具有較強(qiáng)的實(shí)用性和綜合性 是近幾年高考化學(xué)命題的?？碱}型 題型說明 使用說明 此類題目多以金屬礦物加工為載體 綜合考查無機(jī) 原理和實(shí)驗(yàn) 由于難度大 綜合性強(qiáng) 也可放到一輪結(jié)束以后作為能力專題使用 微題型一以物質(zhì)制備為目的的工藝流程 示例1 2013 全國新課標(biāo) 27 鋰離子電池的應(yīng)用很廣 其正極材料可再生利用 某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰 LiCoO2 導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等 充電時 該鋰離子電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為6C xLi xe LixC6 現(xiàn)欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源 部分條件未給出 題型示例 回答下列問題 1 LiCoO2中 Co元素的化合價為 2 寫出 正極堿浸 中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 3 酸浸 一般在80 下進(jìn)行 寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式 可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液 但缺點(diǎn)是 4 寫出 沉鈷 過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 5 充放電過程中 發(fā)生LiCoO2與Li1 xCoO2之間的轉(zhuǎn)化 寫出放電時電池反應(yīng)方程式 6 上述工藝中 放電處理 有利于鋰在正極的回收 其原因是 在整個回收工藝中 可回收到的金屬化合物有 填化學(xué)式 5 依據(jù)充電時正極的物質(zhì)變化 可寫出放電時的電極反應(yīng) Li1 xCoO2 xe xLi LiCoO2依據(jù)負(fù)極充電的電極反應(yīng) 寫出放電時電極反應(yīng)LixC6 xe 6C xLi 以上兩個電極反應(yīng)相加 即得總方程式 6 放電處理 的一個重要目的是 回收鋰 Li 要沉積正極 解答這一問題的關(guān)鍵是Li 怎樣沉積在正極上的 放電時 離子運(yùn)動的方向是 正向正 負(fù)向負(fù) 從流程的最終產(chǎn)物上很容易找到回收的金屬化合物 Al OH 3 CoCO3 Li2SO4 2 熟悉常用的操作方法及其作用 1 常見的化工術(shù)語 2 常用的控制反應(yīng)條件的方法 調(diào)節(jié)溶液的pH a 控制溶液的酸堿性使其中某些金屬離子形成氫氧化物沉淀 例如 已知下列物質(zhì)開始沉淀和沉淀完全時的pH如下表所示 若要除去Mn2 溶液中含有的Fe2 應(yīng)先用氧化劑把Fe2 氧化為Fe3 再調(diào)溶液的pH到3 7 b 調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn)要求 能與H 反應(yīng) 使溶液pH增大 不引入新雜質(zhì) 例如 若要除去Cu2 溶液中混有的Fe3 可加入CuO Cu OH 2 CuCO3 Cu2 OH 2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH 控制溫度 根據(jù)需要升溫或降溫 改變反應(yīng)速率或使平衡向需要的方向移動 趁熱過濾 防止某物質(zhì)降溫時會析出 冰水洗滌 洗去晶體表面的雜質(zhì)離子 并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗 3 識別流程圖 化工流程中箭尾指出的是投料 反應(yīng)物 箭頭指向的是生成物 包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物 返回的箭頭一般是被 循環(huán)利用 的物質(zhì) 1 工業(yè)上利用硫酸廢渣 含F(xiàn)e2 Fe3 的硫酸鹽及少量CaO和MgO 制備高檔顏料鐵紅 Fe2O3 并回收 NH4 2SO4 具體生產(chǎn)流程如圖所示 題型精練 注 銨黃鐵礬的化學(xué)式為 NH4 2Fe6 SO4 4 OH 12回答下列問題 1 在廢渣溶解操作中 加速廢渣溶解的措施有 2 物質(zhì)A是一種氧化劑 工業(yè)上物質(zhì)A最好選用 填序號 A 空氣B Cl2C MnO2D H2O2 簡述工業(yè)上這樣選擇A的理由 寫出A參與反應(yīng)的離子方程式 3 往銨黃鐵礬溶液 含F(xiàn)e3 中加入溶液B至pH為5時產(chǎn)生沉淀 請寫出產(chǎn)生沉淀的離子方程式 4 回收所得的 NH4 2SO4晶體中可能含有的雜質(zhì)是 2 2015 天津理綜 9 廢舊印刷電路板是一種電子廢棄物 其中銅的含量達(dá)到礦石中的幾十倍 濕法技術(shù)是將粉碎的印刷電路板經(jīng)溶解 萃取 電解等操作得到純銅等產(chǎn)品 某化學(xué)小組模擬該方法回收銅和制取膽礬 流程簡圖如下 3 反應(yīng) 是有機(jī)溶液中的CuR2與稀硫酸反應(yīng)生成CuSO4和 若操作 使用右圖裝置 圖中存在的錯誤是 4 操作 以石墨作電極電解CuSO4溶液 陰極析出銅 陽極產(chǎn)物是 操作 由硫酸銅溶液制膽礬的主要步驟是 5 流程中有三處實(shí)現(xiàn)了試劑的循環(huán)使用 已用虛線標(biāo)出兩處 第三處的試劑是 循環(huán)使用的NH4Cl在反應(yīng) 中的主要作用是 5 操作 得到的H2SO4可以利用到反應(yīng) 中 所以第三處循環(huán)的試劑為H2SO4 NH4Cl水解溶液呈酸性 可以中和溶液中的OH 防止由于溶液中的c OH 過高 生成Cu OH 2沉淀 解題策略 1 化工流程題中表述性詞匯的作用化工生產(chǎn)流程和綜合實(shí)驗(yàn)題中經(jīng)常會出現(xiàn)一些表述性詞語中 這些表述性詞語就是隱性信息 它可以暗示我們所應(yīng)考慮的答題角度 常見的有 1 控制較低溫度 ?？紤]物質(zhì)的揮發(fā) 物質(zhì)的不穩(wěn)定性和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化等 2 加過量試劑 常考慮反應(yīng)完全或增大轉(zhuǎn)化率 產(chǎn)率等 3 能否加其他物質(zhì) ?？紤]會不會引入雜質(zhì)或是否影響產(chǎn)品的純度 4 在空氣中或在其他氣體中 主要考慮O2 H2O CO2或其他氣體是否參與反應(yīng)或達(dá)到防氧化 防水解 防潮解等目的 5 判斷沉淀是否洗凈 常取少量最后一次洗滌液于試管中 向其中滴加某試劑 以檢驗(yàn)其中的某種離子 6 檢驗(yàn)?zāi)澄镔|(zhì)的設(shè)計(jì)方案 通常取少量某液體于試管中 加入另一試劑產(chǎn)生某現(xiàn)象 然后得出結(jié)論 7 控制pH ?？紤]防水解 促進(jìn)生成沉淀或除去雜質(zhì)等 8 用某些有機(jī)試劑清洗 ?？紤]降低物質(zhì)溶解度有利于析出 減少損耗和提高利用率等 2 解題思路明確流程目的 分析條件和性質(zhì) 結(jié)合問題 聯(lián)系原理 答題注意模式 抓住要點(diǎn) 微題型二以分離提純?yōu)槟康牡墓に嚵鞒?示例2 2015 課標(biāo)全國卷 27 硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途 以鐵硼礦 主要成分為Mg2B2O5 H2O和Fe3O4 還有少量Fe2O3 FeO CaO Al2O3和SiO2等 為原料制備硼酸 H3BO3 的工藝流程如圖所示 題型示例 回答下列問題 1 寫出Mg2B2O5 H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式 為提高浸出速率 除適當(dāng)增加硫酸濃度外 還可采取的措施有 寫出兩條 2 利用 的磁性 可將其從 浸渣 中分離 浸渣 中還剩余的物質(zhì)是 寫化學(xué)式 3 凈化除雜 需先加H2O2溶液 作用是 然后再調(diào)節(jié)溶液的pH約為5 目的是 4 粗硼酸 中的主要雜質(zhì)是 填名稱 5 以硼酸為原料可制得硼氫化鈉 NaBH4 它是有機(jī)合成中的重要還原劑 其電子式為 6 單質(zhì)硼可用于生產(chǎn)具有優(yōu)良抗沖擊性能的硼鋼 以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質(zhì)硼 用化學(xué)方程式表示制備過程 思維提示 1 Mg2B2O5 H2O與硫酸反應(yīng)生成H3BO3 MgSO4 配平即可 為提高浸出速率 可以從溫度 升高溫度 濃度 增大接觸面積 將礦石粉碎 等角度分析 解題策略 1 物質(zhì)分離提純的原則 1 不增 不引入新的雜質(zhì) 2 不減 不減少被提純的物質(zhì) 3 易分離 被提純物與雜質(zhì)易于分離 4 易復(fù)原 被提純的物質(zhì)易恢復(fù)原來的組成 狀態(tài) 2 明確常用的提純方法 1 水溶法 除去可溶性雜質(zhì) 2 酸溶法 除去堿性雜質(zhì) 3 堿溶法 除去酸性雜質(zhì) 4 氧化劑或還原劑法 除去還原性或氧化性雜質(zhì) 5 加熱灼燒法 除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì) 6 調(diào)節(jié)溶液的pH法 如除去酸性銅溶液中的Fe3 等 3 明確常用的分離方法 1 過濾 分離難溶物和易溶物 根據(jù)特殊需要采用趁熱過濾或者抽濾等方法 2 萃取和分離 利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì) 如用CCl4或苯萃取溴水中的溴 3 蒸發(fā)結(jié)晶 提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì) 如NaCl 4 冷卻結(jié)晶 提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì) 易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物 如KNO3 FeCl3 CuCl2 CuSO4 5H2O FeSO4 7H2O等 5 蒸餾或分餾 分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體混合物 如分離乙醇和甘油 6 冷卻法 利用氣體液化的特點(diǎn)分離氣體 如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的氨氣 1 2013 全國新課標(biāo) 27 氧化鋅為白色粉末 可用于濕疹 癬等皮膚病的治療 純化工業(yè)級氧化鋅 含有Fe Mn Ni 等雜質(zhì) 的流程如下 題型精練 提示 在本實(shí)驗(yàn)條件下 Ni 不能被氧化 高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO2 回答下列問題 1 反應(yīng) 中除掉的雜質(zhì)離子是 發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 在加高錳酸鉀溶液前 若pH較低 對除雜的影響是 2 反應(yīng) 的反應(yīng)類型為 過濾得到的濾渣中 除了過量的鋅外還有 3 反應(yīng) 形成的沉淀要用水洗 檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是 4 反應(yīng) 中產(chǎn)物的成分可能是ZnCO3 xZn OH 2 取干燥后的濾餅11 2g 煅燒后可得到產(chǎn)品8 1g 則x等于 2 2015 山東理綜 32 工業(yè)上利用氨氧化獲得的高濃度NOx氣體 含NO NO2 制備NaNO2 NaNO3 工藝流程如下 已知 Na2CO3 NO NO2 2NaNO2 CO2 1 中和液所含溶質(zhì)除NaNO2及少量Na2CO3外 還有 填化學(xué)式 2 中和液進(jìn)行蒸發(fā) 操作時 應(yīng)控制水的蒸發(fā)量 避免濃度過大 目的是 蒸發(fā) 產(chǎn)生的蒸氣中含有少量NaNO2等有毒物質(zhì) 不能直接排放 將其冷凝后用于流程中的 填操作名稱 最合理 3 母液 進(jìn)行轉(zhuǎn)化時加入稀HNO3的目的是 母液 需回收利用 下列處理方法合理的是 a 轉(zhuǎn)入中和液b 轉(zhuǎn)入結(jié)晶 操作c 轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)化液d 轉(zhuǎn)入結(jié)晶 操作 4 若將NaNO2 NaNO3兩種產(chǎn)品的物質(zhì)的量之比設(shè)為2 1 則生產(chǎn)1 38噸NaNO2時 Na2CO3的理論用量為 噸 假定Na2CO3恰好完全反應(yīng) 解析 1 NO2與Na2CO3反應(yīng)有NaNO3生成 2 中和液進(jìn)行蒸發(fā) 操作的目的是使NaNO2結(jié)晶析出 使NaNO3留在母液中 若水的蒸發(fā)量大 溶液濃度過大時 NaNO3有可能析出 蒸發(fā) 產(chǎn)生的蒸氣中含有少量的NaNO2等有毒物質(zhì) 不能直接排放 將其冷凝后用于流程中的溶堿最合理 3 母液 進(jìn)行轉(zhuǎn)化時加入稀HNO3可將NaNO2氧化為NaNO3 母液 中的溶質(zhì)主要是NaNO3 將其轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)化液或轉(zhuǎn)入結(jié)晶 操作以達(dá)到原料循環(huán)利用的目的 可以提高產(chǎn)率 所以合理處理的方法選c d 4 1 38噸NaNO2的物質(zhì)的量為 1 38 106g 69g mol 2 104mol 則生成的NaNO3物質(zhì)的量為 1 104mol 根據(jù)Na原子守恒 則Na2CO3的理論用量 1 2 2 104 1 104 mol 106g mol 1 59 106g 1 59噸 答案 1 NaNO3 2 防止NaNO3的析出溶堿 3 將NaNO2氧化為NaNO3c d 4 1 59 思維建模 化工流程題解題方法首尾分析法對一些線型流程工藝 從原料到產(chǎn)品為一條龍的生產(chǎn)工序 試題 首先對比分析流程圖中第一種物質(zhì) 原材料 與最后一種物質(zhì) 產(chǎn)品 從對比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系 弄清生產(chǎn)過程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜 分離 提純產(chǎn)品的化工工藝 然后再結(jié)合題設(shè)的問題 逐一推敲解答