高考化学课件：第二单元 专题提升二 化工流程题解题指导

[例2](2015 年河北保定月考)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]。某主要 生产 BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取 Ba(NO3)2， 其部分工艺流程如下：
(1)酸溶后溶液的 pH＝1，Ba(FeO2)2 与 HNO3 反应的化学方 程式为：___________________________________________。
②灼烧、焙烧、煅烧：改变反应物结构，使物质转化为易溶 的物质，或者使物质发生氧化、分解等反应，从而实现原料的初 步转化，或者为原料进入水溶液作预处理。 (2)常见考点。 ①加快溶解(或反应)速率的方法：加热、搅拌、研磨(固液混 合时)、增大气体与溶液的接触面积、增大溶液浓度。 ②将样品粉碎的目的：增大反应物接触面积，加快反应速率， 提高浸出率。 ③提高浸出率：加热、二次浸出、增加酸的用量等。
解析：(1)操作Ⅰ是固液分离，为过滤操作，因此还需要漏 斗。操作Ⅲ是从溶液中分离出含结晶水的物质，因此需蒸发浓 缩、冷却结晶、过滤、洗涤。(2)酸溶往往是酸和碱或金属氧化 物反应。(3)矿石的预处理中往往有煅烧、粉碎等，其中粉碎是 为了增大固体物质的接触面积，加快反应速率和使反应更充分。 (4)反应Ⅰ加入废铁片将溶液中的Fe3＋转化为Fe2＋，检验反应是 否完全，只需检验是否存在Fe3＋即可，检验Fe3＋的方法：加入 KSCN 溶液，溶液变成红色。
(3)试剂除杂。例如：除去 NH4Cl 溶液中的 MgCl2，加入适 量的氨水即可。 (4)控制温度：①加热：加快反应速率或促进平衡向某个方 向移动。如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，
则要注意对温度的控制。如NaHCO3、H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、 AgNO3、HNO3(浓)等物质。
(1)实验室实现“操作Ⅰ”所用的玻璃仪器有________、玻 璃棒和烧杯等。 “操作Ⅲ”系列操作名称依次为________、________、过 滤和洗涤。
(2)“酸溶”过程中 Fe3O4 溶解的化学方程式：__________。
(3)硫铁矿烧渣在“酸溶”前要粉碎的主要目的是_______ _____________________________________________________。
专题提升二 化工流程题解题指导
1．工业流程题的特点。 无机化工流程题，因其综合性强、思维容量大而成为高考 化学学科的主流题型。化学工业流程题主要有以下几个特点：
(1)背景新颖，试题陌生度大，需要考生在陌生情境中灵活 应用所学知识，解决生产中的一些实际问题。 (2)知识覆盖面广，思维跨度大，综合性强，涵盖了元素及 其化合物的知识、反应原理以及实验基本操作。 (3)体现理论联系实际、学以致用的学习观，能有效体现新 课程的特点。 (4)能力考查要求较高，能考查学生的阅读能力、对信息的 加工处理能力以及知识应用能力。
五水硫酸铜晶体。
③蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶：趁热过滤目的是分离 出溶解度随温度变化小的溶质，如除去硝酸钾溶液中的氯化钠。 趁热过滤的过滤器可用热滤漏斗或用热毛巾捂住漏斗的外壁。
物质 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2 开始沉淀 1.1 5.8 8.3 沉淀完全 3.2 8.8 9.8
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＋溶液中混有 的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶 液的 pH。
(3)BaCO3 Fe3+、H+ 染(合理答案均可) (4)减少废渣中可溶性钡盐对环境的污
[变式训练] 2．(2015 年浙江卷)某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主 要成分为 Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取七水合硫 酸亚铁(FeSO4· 7H2O)，设计了如下流程：
下列说法不正确 的是( )。 ．．． A．溶解烧渣选用足量硫酸，试剂 X 选用铁粉
B．固体 1 中一定含有 SiO2，控制 pH 是为了使 Al3＋转化为 Al(OH)3，进入固体 2 C．从溶液 2 得到 FeSO4· 7H2O 产品的过程中，须控制条件 防止其氧化和分解 D．若改变方案，在溶液 1 中直接加 NaOH 至过量，得到 的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到 FeSO4· 7H2O
答案：(1)漏斗 蒸发浓缩 冷却结晶
(2)Fe3O4＋4H2SO4===FeSO4＋Fe2(SO4)3＋4H2O (3) 增大烧渣与硫酸的接触面积，加快烧渣的溶解速率 (4)KSCN 溶液 溶液不变红色 (5)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
[变式训练]
1．净水剂液体聚合硫酸铝铁兼具铁盐和铝盐的双重絮凝特 性，一般是以铁盐为主，铝盐为辅。现用铝土矿(其主要成分是 Al2O3，含有少量杂质 Fe2O3和 SiO2，其他杂质忽略不计)来制备 该净水剂，其工艺流程如下：
②降温：防止某物质在高温时会挥发、分解或水解，使化
学平衡发生移动。
(5)陌生方程式：能掌握常见物质的性质与转化，如常见金 属单质、氧化物、强酸弱酸、强碱弱碱、盐(强、弱、氧化性、 还原性、溶解性、稳定性)等物质特性，利用特性写出化学方程 式。 ①复分解反应：理解物质的溶解性差异、水解原理、沉淀 溶解平衡原理，充分利用题给信息。反应发生条件一般是：溶 解度大制小；沸点高制低；电离程度强制弱。
②氧化还原反应：利用氧化还原原理，熟悉常见的氧化剂
和还原剂，了解物质的氧化性、还原性与价态、生产目的的关 系，要能从电子得失相等的角度选择反应物间的量的关系，并 能进行简单的定量计算。 ③电化学装置中的电极反应：利用电解原理、电解装置设 问。 (6)难溶电解质：根据难溶电解质的生成与转化，判断物质 成分的转化、书写沉淀方程式、计算沉淀形成的 pH 范围等。
④溶解时涉及的离子方程式。(逐一分析样品中的物质) ⑤浸出液中含有的离子，浸出渣中的主要成分。(明确进入溶 液的离子有哪些，及时标注，弄清楚哪些要除去，哪些要保留)
[例1]硫铁矿烧渣是一种重要的化工产业中间产物，主要成 分是 Fe3O4、Fe2O3、FeO 和二氧化硅等。下面是以硫铁矿烧渣 制备高效净水剂聚合硫酸铁[Fe2(OH)n(SO4)3－n/2]m 的流程图：
(1)试剂：加入试剂的作用是作氧化剂(如次氯酸钠、过氧化
氢、氯气等)、还原剂(亚硫酸钠等)还是沉淀剂(氯化钡、硫酸钠
等)。
(2)调节 pH 除杂： 若给出某些物质完全沉淀时的 pH 表， 则 流程中一定有调节 pH 的步骤，及时定位，明确哪些离子是通 过调节 pH 除去。例如已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的 pH 如下表所示，除去 Mn2＋溶液中含有的 Fe2＋，应先用氧化剂 把 Fe2＋氧化为 Fe3＋，再调溶液的 pH 到 3.2。
(1)H2SO4 浓度的适宜范围是 45%～50%，反应的适宜温度 是 100 ℃，其目的是：__________________________________； Al2O3 与 H2SO4 反应的化学反应方程式是：_____________。 (2)操作 I 为：冷却静置、________、洗涤，所得到的溶液 I 中的金属阳离子有__________(填化学式)。
硝酸，又不产生新杂质，故可用BaCO3；中和Ⅰ使溶液中的Fe3+ 形成沉淀、H＋浓度减小；(4)因为钡盐是重金属盐，有毒，故 洗涤的目的是减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染。 答案：(1)Ba(FeO2)2＋8HNO3===Ba(NO3)2＋2Fe(NO3)3＋4H2O (2)防止反应速率过快 浓 HNO3 易挥发、分解(合理答案均可)
(4)实验室检验“反应Ⅰ”已经完全的试剂是________，现 象是________________________。
(5)加入适量 H2O2 溶液的目的是氧化 Fe2＋，写出 H2O2 氧化
Fe2＋为 Fe3＋的离子方程式：_______________________________
____________________________________________________。
(3)溶液 I 中加入绿矾(FeSO4· 7H2O)和过氧化氢的目的是：
____________________________________________________，
涉及反应的离子方程式为：______________________________。
解析：(1)浓度较大、反应温度较高，让铝土矿溶解更快更 充分，提高浸出率；(2)杂质 SiO2 不溶于酸，操作Ⅰ应过滤； Al2O3 和 Fe2O3 转化为 Al3＋、Fe3＋；(3)铝土矿主要成分含铝，其 次是铁，而目标产物以铁盐为主铝盐为辅，所以需要加入绿矾 并用双氧水氧化，增加 Fe3 的含量。
解析：本题主要考查钡泥的综合利用。(1)Ba(FeO2)2 与HNO3 反应的化学方程式为：Ba(FeO2)2＋8HNO3===Ba(NO3)2 ＋ 2Fe(NO3)3＋4H2O；(2)温度越高反应速率越快，故控制温度易分解， 温度高既易挥发，也易分解，故不用浓硝酸；(3)X 既要能中和
2．原料预处理阶段的常见术语及方法。
(1)常见术语。 ①溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓盐酸等，有时 也用碱溶。 水洗：通常除去水溶性杂质。 水浸：与水接触反应或溶解。 浸出：固体加水(酸)溶解得到离子。 浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少。 酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶 物通过过滤除去的溶解过程。
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答案：(1)提高铁和铝的浸出率 Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O (2)过滤 Al3 、Fe3
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(3)增大 Fe3 的含量 H2O2＋2Fe2 ＋2H ===2H2O＋2Fe3
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