2021版新高考地区选考化学(人教版)一轮复习课件：热点题型5 无机化学工艺流程题的解题策略

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第4章 非金属及其重要化合物
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【解析】 (1)灼烧立德粉样品时钡的焰色为绿色。(2)①由流程图中经浸出槽后得到净化 的 BaS 溶液以及回转炉尾气中含有有毒气体可知，在回转炉中 BaSO4 与过量的焦炭粉 反应生成可溶性的 BaS 和 CO；生产上可通过水蒸气变换反应除去回转炉中的有毒气体 CO，即 CO 与 H2O 反应生成 CO2 和 H2。②所得“还原料”的主要成分是 BaS，BaS 在潮湿空气中长期放置能与空气中的 H2O 反应生成具有臭鸡蛋气味的 H2S 气体，“还原 料”的水溶性变差，表明其表面生成了难溶性的 BaCO3。③结合立德粉的成分可写出沉 淀器中 S2－、Ba2＋、Zn2＋、SO24－反应生成 ZnS·BaSO4 的离子方程式。
℃
BaS
＋
4CO↑
③S2－＋Ba2＋＋Zn2＋＋SO24－===ZnS·BaSO4↓
高温 CO ＋ H2O ===== CO2 ＋ H2
(3)浅蓝色至无色
25.00－V2 ×0.100 m×1 000
0×32 ×100%
②BaCO3
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第4章 非金属及其重要化合物
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题型二 物质提纯类化工流程题 1．明确常用的提纯方法 (1)水溶法：除去可溶性杂质。 (2)酸溶法：除去碱性杂质。 (3)碱溶法：除去酸性杂质。 (4)氧化还原法：除去还原性或氧化性杂质。 (5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。 (6)调节溶液 pH 法：如除去 Cu2＋中混有的 Fe3＋等。
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[热点精练]
1．氧化锌主要用作催化剂、脱硫剂、发光剂和橡胶添加剂。一种以锌焙砂(ZnO、ZnSiO3
和少量 As2O3、CuO、PbO 杂质，其中 As 与 N 同主族)为原料制备氧化锌的流程如图所
示：
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第4章 非金属及其重要化合物
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第4章 非金属及其重要化合物
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【答案】 (1)V2O5＋2H＋===2VO＋ 2 ＋H2O SiO2 (2)0.5 (3)Fe(OH)3 和 Al(OH)3 (4)碱 (5)K＋
△ (6)2NH4VO3=====V2O5＋2NH3↑＋H2O↑
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第4章 非金属及其重要化合物
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第4章 非金属及其重要化合物
6
提高矿石浸出率的方法有①加热升温；②将矿石研成粉末；③搅拌；④适当增大酸的浓 度等。
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第4章 非金属及其重要化合物
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3．常用的控制反应条件的方法 (1)调节溶液的 pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节 pH 所需的物质一 般应满足以下两点： ①能与 H＋反应，使溶液 pH 增大； ②不引入新杂质。 例如：若要除去 Cu2＋中混有的 Fe3＋，可加入 CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3 等物质来调节溶液的 pH，不可加入 NaOH 溶液、氨水等。
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第4章 非金属及其重要化合物
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(2019·高考全国卷Ⅱ，26，13 分)立德粉 ZnS·BaSO4(也称锌钡白)，是一种常用白 色颜料。回答下列问题：
(1)利用焰色试验的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧
立德粉样品时，钡的焰色为________(填标号)。
A．黄色
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第4章 非金属及其重要化合物
4
三、无机化学工艺流程题分类突破 题型一 物质制备类化工流程题 1．核心反应——陌生方程式的书写 关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。 (1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律，判断产物并配平。 (2)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际情况判断产物。
第4章 非金属及其重要化合物
热点题型5 无机化学工艺流程题的解题策略 ——科学探究与创新意识、科学态度与社会责任
化学
第4章 非金属及其重要化合物
1
一、无机化学工艺流程题的结构
[热点精讲]
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第4章 非金属及其重要化合物
2
二、无机化学工艺流程题中表述性词汇“八大答题方向” 化工生产流程和综合实验题中经常会出现一些表述性词语，这些表述性词语就是隐性信 息，它可以暗示我们所应考虑的答题角度。常见的有： 1．“控制较低温度”——常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。 2．“加过量试剂”——常考虑反应完全或增大转化率、产率等。 3．“能否加其他物质”——常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。 4．“在空气中或在其他气体中”——主要考虑 O2、H2O、CO2、其他气体是否参与反应 或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。
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第4章 非金属及其重要化合物
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(3)达到滴定终点时 I2 完全反应，可观察到溶液颜色由浅蓝色变成无色，且半分钟内颜色 不再发生变化；根据滴定过量的 I2 消耗 Na2S2O3 溶液的体积和关系式 I2～2S2O23－，可得
n(I2)过量＝12×0.100 0V×10－3 mol，再根据关系式 S2－～I2 可知，n(S2－)＝0.100 0×25.00×
B．红色
C．紫色
D．绿色
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第4章 非金属及其重要化合物
பைடு நூலகம்
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(2)以重晶石(BaSO4)为原料，可按如下工艺生产立德粉：
①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为 ________________________________________________________________________。 回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为 CO2 和一种清洁 能源气体，该反应的化学方程式为_______________________________________。
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第4章 非金属及其重要化合物
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以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂 中回收 V2O5 既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为
物质 质量分数/%
V2O5 2.2～2.9
V2O4 2.8～3.1
K2SO4 22～28
SiO2 60～65
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第4章 非金属及其重要化合物
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2．对原料进行预处理的常用方法及其作用 (1)研磨——减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率。 (2)水浸——与水接触反应或溶解。 (3)酸浸——与酸接触反应或溶解，使可溶性金属进入溶液，不溶物通过过滤除去。 (4)灼烧——除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除 去可燃性杂质。 (5)煅烧——改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧 高岭土。
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第4章 非金属及其重要化合物
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2．明确常用的分离方法 (1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或抽滤等方法。 (2)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，如用 CCl4 或苯萃取溴水中的溴。 (3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如 NaCl。 (4)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，如 KNO3、 FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O 等。 (5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。 (6)冷却法：利用气体易液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气 体中的氨。
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第4章 非金属及其重要化合物
3
5．“判断沉淀是否洗净”——常取少量最后一次洗涤液于试管中，向其中滴加某试剂， 以检验其中的某种离子。 6．“检验某物质的设计方案”——通常取少量待检液体于试管中，加入另一试剂产生某 现象，然后得出结论。 7．“控制 pH”——常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。 8．“用某些有机试剂清洗”——(1)降低物质溶解度，有利于产品析出；(1)洗涤沉淀：减 少损耗，提高利用率等。
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第4章 非金属及其重要化合物
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(4)“ 离 子 交 换 ” 和 “ 洗 脱 ” 可 简 单 表 示 为
4ROH
＋
V4O
4－ 12
离子交换 洗脱
R4V4O12
＋
4OH
－
(ROH 为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性(填
“酸”“碱”或“中”)。
(5)“流出液”中阳离子最多的是________。
10－3 mol－12×0.100 0V×10－3 mol＝25.00－V2 ×0.100 0×10－3 mol，则样品中 S2－的含量
为25.00－mV2××100.10000
0×32 ×100%。
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第4章 非金属及其重要化合物
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【答案】 (1)D
(2)①BaSO4
＋
4C
900～1 200 =====
Fe2O3 1～2
Al2O3 <1
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：
已知：SiO2 不溶于强酸。
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第4章 非金属及其重要化合物
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回答下列问题： (1)“酸浸”时 V2O5转化为 VO2＋，反应的离子方程式为____________________，同时 V2O4 转成 VO2＋。“废渣 1”的主要成分是__________。 (2)“氧化”中欲使 3 mol 的 VO2＋变为 VO＋ 2 ，则需要氧化剂 KClO3 至少为________mol。 (3)“中和”作用之一是使钒以 V4O41－ 2 形式存在于溶液中。“废渣 2”中含有_________。
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第4章 非金属及其重要化合物
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②在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差，其 原因是“还原料”表面生成了难溶于水的______(填化学式)。 ③沉淀器中反应的离子方程式为__________________________________________。 (3)成品中 S2－的含量可以用“碘量法”测得。称取 m g 样品，置于碘量瓶中，移取 25.00 mL 0.100 0 mol·L－1 的 I2­KI 溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应 5 min， 有单质硫析出。以淀粉为指示剂，过量的 I2 用 0.100 0 mol·L－1Na2S2O3 溶液滴定，反 应式为 I2＋2S2O23－===2I－＋S4O26－。测定时消耗 Na2S2O3 溶液体积 V mL。终点颜色变化 为____________________，样品中 S2－的含量为________________(写出表达式)。
(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式： ________________________________________________________________________。
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第4章 非金属及其重要化合物
20
【解析】 (1)反应过程中 V 的化合价不变，所以是复分解反应。注意 V2O5 在离子方程 式中不能拆开；废钒催化剂中，只有二氧化硅不溶于硫酸，成为废渣 1 的主要成分。(2)3 mol VO2＋变为 VO2＋，共失去 3 mol 电子，而 1 mol ClO3－变为 Cl－得到 6 mol 电子，所以 需要 0.5 mol 氯酸钾。(3)中和时，Fe3＋、Al3＋分别转化为难溶的 Fe(OH)3 和 Al(OH)3，成 为废渣 2 的主要成分。(4)为提高洗脱效率，需使题中所述平衡逆向移动。根据平衡移动 原理，碱性越强越有利于平衡逆向移动，所以淋洗液应该呈碱性。(5)经过“离子交换”， 钒以 R4V4O12 形式存在，而铁、铝则在“中和”过程中转化为沉淀，所以“流出液”中 最多的阳离子是钾离子。(6)由 NH4VO3 转化为 V2O5，V 的化合价未发生变化，该反应 为非氧化还原反应，所以 N 的化合价仍为－3，一种生成物是 NH3，另一种生成物必定 是 H2O。
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第4章 非金属及其重要化合物
8
(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。 (3)趁热过滤。防止某物质降温时析出，如除去 NaCl 中少量 KNO3 的方法是蒸发结晶、 趁热过滤。 (4)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。