高三化学高考备考二轮复习 题型3无机化工生产流程题课件

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题型3 无机化工生产流程题
(2021·全国乙卷)磁选后的炼铁高钛炉渣,主要成分有 TiO2、SiO2、Al2O3、
桐山万M里丹g山O路、,雄C风a清O于老风以声 及少量的
雄鹰必须比鸟飞得高,因为它的猎物就是鸟。
Fe2O3。为节约和充分利用资源,通过如下工艺流程回收
鱼跳龙钛门往、上游铝。 、镁等。
壮志与毅力是事业的双翼。
c(H+) 镁离子浓度为 x,依据图表数据可知,pH 为 11.1 时,镁离子浓度为 1.0×10-5 mol·L-1,Ksp[Mg(OH)2]=10- 2.9 mol·L-1×10-2.9 mol·L-1×1.0×10-5 mol·L-1=x·10-2.4 mol·L-1×10-2.4 mol·L-1,解得 x=1.0×10-6 mol·L-1; (4)“水浸渣”在 160 ℃“酸溶”,故应使用难挥发,高沸点的硫酸,结合流程,酸溶渣的成分为二氧化硅和硫酸 钙;(5)依据提示,TiO2+的水解过程的离子方程式为 TiO2++(x+1)H2O==△=== TiO2·xH2O↓+2H+;(6)依据(1) 可知,反应尾气为氨气,“母液①”含有大量的铵根离子,“母液②”含有大量的硫酸根离子,混合并吸收尾气 后获得硫酸铵,进而循环利用。 答案:(1)Al2O3+4(NH4)2SO4=焙==烧== 2NH4Al(SO4)2+3H2O+6NH3↑ (2)Fe3+、Al3+、Mg2+ (3)1.0×10-6 (4)硫酸 二氧化硅 硫酸钙 (5)TiO2++(x+1)H2O==△=== TiO2·xH2O↓+2H+ (6)硫酸铵
TiO2·xH2O,而造成损耗。 (3)产品 TiO2·xH2O 经过焙烧可以制得 TiO2,若在实验室中模拟此过程,应在______(填仪器的
名称)中进行。 提示:坩埚。 (4)如何检验“分步沉淀”过程中 Fe3+已沉淀完全? 提示:取少量母液①于试管中,加入少量的 KSCN 溶液,溶液不变色,说明溶液中不含有 Fe3 +,则 Fe3+已沉淀完全。
___S_O_24_ __的浓度。
将 元 __1_素溶)_H_守液_2O_恒适__=和当_=_△=_电稀_=_荷释T__i守并O__2恒加_·_x_写热H__出,2_O_TT↓_ii_+OO__222++_H_水与_+_H解__2析O_。反出应Ti的O2离·x子H2方O沉程淀式,为据__此_T_可i_O_以_2+_根_+_据_(x_+__
再利用。
考向二:原料预处理 原料预处理的 4 种常用方法: (1)研磨、粉碎、雾化:将块状或粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴,增大反应物接 触面积,以加快反应速率或使反应更充分,增大原料的转化率(或浸出率) (2)搅拌:加快反应或溶解的速率,使反应充分进行,提高原料的利用率。 (3)高温加热 ①焙烧:物料与空气、氯气或添加剂发生化学反应,以固-气反应为主。 ②煅烧:物料受热分解或发生结构转变,使一些物质溶解,并使一些杂质在高温下氧化、分解。 ③灼烧:物质在高温条件下发生脱水、分解、挥发等化学变化的过程。 (4)浸取 ①酸浸:与酸接触反应或溶解,使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去。 ②碱浸:除去油污,溶解酸性氧化物、铝及其氧化物等。 ③水浸:与水接触反应或溶解,使可溶物进入溶液,不溶物通过过滤除去。
还原剂 Fe2+ SO2(或 H2SO3、SO23- ) S2-(或 H2S) I-(或 HI)
氧化产物 Fe3+(酸性);Fe(OH)3(碱性)
SO24- S、SO2(或 SO23- )、SO24-
I2、IO-3
【误区警示】书写氧化还原反应型离子方程式几点注意事项: (1)要注意溶液的酸碱性不同对产物的影响:如高锰酸钾在酸性条件下一般被还原 为 Mn2+,而在碱性条件下则得到 MnO24- 。 (2)要考虑溶液的酸碱性条件:酸性条件下多氧配 H+另一侧补水;碱性条件下多 氧配水另一侧补 OH-。
mol·L-1)的 pH
4.7 11.1 13.8
回答下列问题: (1)“焙烧”中,TiO2、SiO2 几乎不发生反应,Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3 转化为相应的硫酸盐。 写出 Al2O3 转化为 NH4Al(SO4)2 的化学方程式_______________________________________ _________________________________。 (2)“水浸”后“滤液”的 pH 约为 2.0,在“分步沉淀”时用氨水逐步调节 pH 至 11.6,依次析出的金 属离子是________________________________________________________________________。 (3)“母液①”中 Mg2+浓度为____________mol·L-1。 (4)“水浸渣”在160 ℃“酸溶” ②,最适合的酸是____________________________ ____________________________________________。 “酸溶渣”的成分是________、__________。 (5)“酸溶”后,将溶液适当稀释并加热,TiO2+水解 ③析出 TiO2·xH2O 沉淀,该反应的离子方程 式是________________________________________________________________________。 (6)将“母液①”和“母液②”混合,吸收尾气 ④,经处理得______________,循环利用。
由流程可知,母液①为___硫__酸__铵____、母液②为__硫__酸_____,将母液①和母 液②混合后吸收尾气氨气得到___硫__酸__铵____溶液。
【解析】(1)“焙烧”中,Al2O3 转化为 NH4Al(SO4)2,化学方程式为 Al2O3+4(NH4)2SO4=焙==烧== 2NH4Al(SO4)2+ 3H2O+6NH3↑;(2)“水浸”后“滤液”的 pH 约为 2.0,用氨水逐步调节 pH 至 11.6,依次析出 Fe3+、Al3+、Mg2 +;(3)母液①的 pH 为 11.6,故 c(H+)=10-11.6 mol·L-1,c(OH-)= Kw =10-2.4 mol·L-1,设母液①中
卒谁子不过 向河前,看意,在谁吃就帅会。面临许多困难。
立海志纳(不难 百也川,有要不容在乃忽胜大人壁视,立在千结自仞胜无晶。欲则后刚 的母液),可能是前面某一步反应的相关物质。
有 志志气登和山 贫顶 困, 是无 患志 难站 兄山 弟脚,。 世人常见他们伴在一起。
(2)从能构成可逆反应的物质去找: 不在为年穷 轻变人节的,颈不项上贱,易没志有。什么东西能比事业心这颗灿烂的宝珠。
考向三:反应条件的控制 1.控制溶液的 pH (1)控制反应的发生,增强物质的氧化性或还原性,或改变水解程度。 (2)控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。 2.控制反应的温度 (1)根据反应或生产实际,选择适宜的温度,控制化学反应速率;调节平衡移动方 向,使催化剂达到最大活性。防止副反应的发生。 (2)控制固体的溶解与结晶,如趁热过滤能防止某物质降温时析出。 (3)促进溶液中气体的逸出或实现蒸馏。 (4)防止或实现某物质水解或分解。
【审题思维】 题干信息分析
关键 信息 ①

③ ④
信息提取与整合
利用沉淀溶解平衡的有关规则,可以得出将溶液的pH从2调节至11.6时, ___F_e_3_+___首先形成沉淀、然后是___A_l_3_+___、最后是___M_g_2_+___,___C_a_2_+___ 没有形成沉淀
“水浸渣”在160 ℃“酸溶”,这要求所用的酸必须是难挥发性酸,同时考 虑到杂质Ca2+的除去,由于___C_a_S_O__4__为微溶物,因此应增大溶液中
考向四:产品的分离提纯 1.产品分离提纯的常用方法 (1)洗涤(冰水、热水):洗去晶体表面的杂质离子。 (2)过滤:分离难溶物和易溶物。 (3)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。 (4)蒸发结晶:提取溶解度随温度变化不大的溶质。 (5)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。 (6)蒸馏或分馏:分离沸点不同且互溶的液体混合物。 (7)冷却法:利用气体易液化的特点分离气体。
1.工业生产中利用方铅矿(主要成分为 PbS,含有 FeS2 等杂质)制备 PbSO4 的工艺流程如图:
已知:①PbCl2 难溶于冷水,易溶于热水。
②PbCl2(s)+2Cl-(aq)
PbCl24- (aq) ΔH>0
③Ksp(PbSO4)=1.08×10-8,Ksp(PbCl2)=1.6×10-5
(1)“浸取”时需要加热,充分反应后生成 Na2PbCl4、
S、FeCl3 等物质,其中生成 FeCl3 的化学方程式为
__________________________________________________。
(2)“滤渣 2”的主要成分是________________。
(3)“沉降”操作时加入冰水的原因是________________________。
2.分离提纯题的分析步骤
考向五:氧化还原反应型离子方程式的书写 1.书写方法
2.书写关键——识记常见氧化剂、还原剂及产物预测 (1)常见的氧化剂及还原产物预测
氧化剂 KMnO4
H2O2 (2)常见的还原剂及氧化产物预测
还原产物 Mn2+(酸性);MnO2(中性);MnO24- (碱性)
OH-(碱性);H2O(酸性)
3.调节反应物的浓度 (1)根据需要选择适宜浓度,控制一定的反应速率,使平衡移动,有利于目标产物的生成,减小 对后续操作产生的影响。 (2)反应物过量,能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率,但对后续操作也会产生影响。 4.控制反应体系的压强 (1)改变化学反应速率。 (2)影响平衡移动的方向。 (3)减压过滤(抽滤),加快过滤速率;减压蒸馏,降低蒸馏的温度,防止产品分解;减压蒸发, 降低蒸发的温度,防止物质分解或失去结晶水。 5.使用催化剂 加快反应速率,提高生产效率。
(1)写出“酸溶”时 TiO2 发生反应的离子方程式:_________________________________。 提示:TiO2+2H+===TiO2++H2O (2)“酸溶”时的温度控制在 160 ℃,温度过高或过低均不利于酸溶的进行。请解释温度不能过高
的原因。 提示:温度过高会加快 TiO2+的水解反应进行,从而在酸溶过程中 TiO2+会部分水解生成
石丈看夫纹 志理气山薄看,脉儿,女人安看得志知气? 树看材。
岂海能纳可尽 百如川逆人有意容反,乃但大求应壁无立愧的千我仞心反无. 欲应则刚物不能完全转化,应该回收再利用;
无并钱非之 神人仙脚才杆能硬烧,陶有器钱,之有人志骨的头人酥总。可以学得精手艺。
(3)从过滤后的母液中寻找:
析出晶体经过过滤后的溶液称为母液,母液是该晶体溶质的饱和溶液,应该循环
人生各该有志工。 艺条件下,有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的 pH见下表 ①
石看纹理山看脉,人看志气树看材。
金属离子 有志登山顶,无志站山脚。
丈夫四海志,万里犹比邻。
Fe3+ Al3+ Mg2+ Ca2+
开始沉淀的 pH 穷人的孩子早当家。
心随朗月高,志与秋霜洁。
2.2 3.5 9.5 12.4
沉淀完全(c=1.0×10-5 3.2
疑难突破·精归纳
考向一:工艺流程图的结构分析 1.工艺流程题过程解读
2.工业生产流程主线与核心的分析
主线主产品,分支副产品,回头为循环。
不丈为夫(1穷 志变气)从节薄,流不儿为女程贱安易得中志知。? 需要加入的物质去找:
人志不当可 存以高有远傲。气,但不可以无傲骨
丈天夫才先清 是万由观里于,对察谁事能业流扫的一热程室爱。感中而发需展起要来的加,简入直可的以说天物才。质,再研究后面的生产流程中新生成或新分离的物质
(4)上述流程中滤液可循环利用,试剂 X 是________(填化学式)。
【解析】方铅矿精矿(主要成分为 PbS,含有 FeS2 等杂质)中加入盐酸、饱和食盐水和 MnO2,在加热条件下
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