高考化学复习实验探究专题无机综合应用(生产工艺为背景)

度约为 1.15g/cm3 ）和 _______g 蒸馏水，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、
______________。
（ 4）为提高铝的浸出率， 可采取的措施有
_________________
_______________________________________________________（ 要 求 写 出 三
酸”）以调节溶液的 pH到 6．0～6．5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。
⑶步骤 II 中，将适量的 H2O2 溶液、石灰乳和 Na2CO3 溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质
金属离子有
。
⑷步骤 III 中，生成沉淀的离子方程式为 ____________________。
究，准确抓住工艺（实验）的目的是什么，还提供了哪些信息（原料成分？含量？产品成
分？从用途能看出什么性质？）；②然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、
提纯、分离等阶段；③接下来可以先看看设问，使下一步的深入分析重点更明确；④然后
再带着质与量的意识具体分析各个化学过程（必要时才使用参考数据），组织语言回答设
且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程
如下：
高岭土
A酸
适量 CaCO3
煅烧
浸出
搅拌，调节溶液 pH 在 4.2～ 4.5 ，过滤
蒸发浓缩 90 ～ 100℃
Al 2(OH) nCl 6-n
已知： Fe3＋、 Al 3＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的 pH分别为 3.2 、 5.2 。
【分析】
本题是一个工艺生产背景，目的是用锂、铝硅酸盐制备 Li 2CO3。
大致浏览流程图知道第Ⅰ段是把锂元素转移到溶液中，第Ⅱ段是除去杂质，第Ⅲ段是
反应生成产品。
第（ 1）小题，固体粉碎后接着进行酸浸，要发生化学反应，故其直接目的是增大固
体与硫酸的接触面积，增大了反应速率，间接目的是使单位时间内锂元素的浸出率更高。
应物接触面积、接触机会、温度、反应物浓度、催化剂等方面思考，思考时应充分结合试
题的实际情景和物质的性质。若为不同相之间的反应都会有接触面积的问题，而增大接触
面积的具体措施有不同，如固体可以用粉碎的方法，液体可以用喷洒的方法，气体可以用
多孔分散器等。接触机会一般受混合是否充分影响，如搅拌、混溶等措施。温度、浓度等
措施在运用时须确保反应物或生成物的性质保持稳定。也有一些反应因为过快而要适当降
低速率，常常从温度和浓度角度采取措施。加压一般是提高气体反应物浓度的措施，但在
气体和固体、液体反应的体系中并不适宜。一般情况下，水溶液中发生的常见的离子反应
除了控制合适的 pH 外较少考虑催化剂的条件，而在有机反应、混合气体反应的情况下，
盐酸
过氧化氢
碳酸钠
含钴废料
加热反应
反应
调节 pH至a
过滤
滤渣
CoCl 2·6H2O
减压烘干
操作Ⅰ
调节 pH至 2～3
盐酸
已知：①钴与盐酸反应的化学方程式为： Co＋2HCl=CoCl2＋H2↑
②CoCl2·6H2O熔点 86℃，易溶于水；常温下稳定无毒，加热至 110~120℃时，失去结
晶水变成有毒的无水氯化钴。
。
3、钡盐行业生产中排出大量的钡泥 [ 主要含有 BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2) 2 等。某
化工厂利用钡泥制取 Ba(NO3) 2，其部分工艺流程如下：
酸溶时通常控制反应温度不超过 70℃，且不使用浓硝酸， 原因是 __________________、 （二）陌生氧化还原反应方程式的书写步骤 ①结合物质的类别、化合价情况确认反应发生的本质；②确定最关键的反应物和生成 物；③配平关键反应物和生成物；④再根据守恒配平或补充其他辅助反应物和产物；⑤依 据题目信息写好反应条件；⑥结合反应条件和反应体系所处的环境对各物质的存在形式、 状态进行修正。 1 、氯气与 Na2S2O3 溶液： _____________________________________________；_ 2、酸性高锰酸钾溶液与草酸溶液： _________________________________________；_
⑶制得的 CoCl2·6H2O需减压烘干的原因是
。
⑷为测定产品中 CoCl2·6H2O含量，某同学将一定量的样品溶于水， 再向其中加入足量
的 AgNO3 溶液，过滤，并将沉淀烘干后称量其质量。 通过计算发现产品中 CoCl2·6H2O
催化剂常常是十分重要的影响因素。
此外，在实际生产中反应速率问题往往放在生产效益的大背景下考虑，因此通过加快
反应速率来提高原料转化率和产品产量是很普遍的，这一点与化学平衡中转化率的讨论不
应混淆。
1、传统合成氨工业中，提高化学反应速率的措施有 __________________________。
2、科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在常
2013 高考化学复习专题一：无机综合应用一（生产工艺为背景）
【例题】． 碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以
- 锂辉石（主要成分为 Li 2O· Al 2O3·4SiO2）为
原料制备 Li 2CO3 的工艺流程如下：
已知： Fe3＋、 Al 3＋、Fe2＋和 Mg2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的 pH 分别为 3.2 、
（ 2）在上述除杂过程中， 通入空气的作用是 ___________________________________。_
废渣的主要成分是 _________________________。
（ 3）“沉淀钴”和“沉淀锂”的离子方程式分别为 _____________________________、_
条）。
（ 5）“调节溶液 pH 在 4．2～4．5”的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验
用品是 _________________；“蒸发浓缩”需保持温度在 90～ 100℃，控制温度的
实验方法是 _________________。
（ 6） 实 验 中 制 备 碱 式氯 化 铝 反 应 的 化 学方 程 式 为
Ca2＋、Na＋，H2O2 溶液是氧化剂可将 Fe2＋氧化为 Fe3＋，石灰乳可接着将 Mg2＋和 Fe3＋沉淀，而
Na2CO3 溶液可将
2＋
Ca
沉淀，而
Na＋仍然在溶液中。
第（ 4）小题，溶液中主要是 Li 2SO4，结合题干中的溶解度信息，生成的沉淀应该是
Li 2CO3。 第（ 5）小题，沉淀反应发生前，溶液中含大量的
5.2 、9.7 和 12.4 ；Li 2SO4、LiOH 和 Li 2CO3 在 303 K 下的溶解度分别为 34.2 g 、12.7 g 和
1.3 g 。
⑴步骤 I 前， - 锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是 ________________。
⑵步骤 I 中，酸浸后得到的酸性溶液中含有 Li ＋、SO24 ，另含有 Al 3＋、Fe3＋、Fe2＋、Mg2＋、 Ca2＋、Na＋等杂质，需在搅拌下加入 _____________（填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫
问。）
（2）工艺（实验）流程图试题常常在哪些地方设问？ （可在后续课时进行）
（参考：反应速率理论的运用；氧化还原反应的判断、书写；利用控制
pH 分离除杂；利
用溶解度分离；常用的分离方法、实验操作；流程中的物质转化和循环；绿色化学评价；）
【拓展】 （一）反应速率理论在实际生产中的运用 将反应速率理论运用于实际生产中工艺条件的选择在近年试题中出现过多次，应从反
_______________________________。_
（4）本工艺可回收的副产品是 _________________________。
3．CoCl2·6H2O在饲料、医药工业上有广泛的用途。下列是以含钴废料（含少量 Fe、Al 等
杂质）为原料制取 CoCl2·6H2O的一种新工艺流程：
③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的 pH见下表：
沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Al(OH) 3
开始沉淀 2.7
7.5
7.6
3.8
完全沉淀 3.2
9.7
9.2
5.2
请回答下列问题：
⑴加入碳酸钠调节 pH至 a，a 的范围是
。
⑵操作Ⅰ包含 3 个基本实验操作，它们是
和过滤。
【练习】
1．聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝
[Al 2（OH）
nCl 6-n] 。本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价
格廉的高岭土，化学组成为： Al 2O3（25%～34%）、 SiO2（40%～ 50%）、Fe2O3（0．5%～
3． 0%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，
4.8
5.9
6.0
2.0
相应的热化学方程式如下：
3 N 2(g)+3H2O(1)==2NH3(g)+ O2(g)
2
-1
△Ｈ1=+765.2 kJ ·mol
与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢。请提出可提高其
反应速率且增大 NH3 生成量的建议： ______________________
温、常压、光照条件下， N2 在催化剂 ( 掺有少量 Fe2O3的 TiO2) 表面与水发生反应，生成的主
要产物为 NH3。进一步研究 NH3 生成量与温度的关系，部分实验数据见下表 ( 光照、 N2 压力 1.0 ×105 Pa、反应时间 3 h) ：
T／K
303
313