高考化学复习无机化学工艺流程题的解题策略【优秀课件】
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
专题4 金属及其重要化合物
突破 8 无机化学工艺 流程题的解题策略
一、无机化学工艺流程题的结构
二、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判断产物。 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。
(4)结合图示可知电解 ZnSO4 溶液时生成 Zn，即电解时 Zn2＋在 阴极被还原，电极反应式为 Zn2＋＋2e－===Zn。沉积 Zn 后的电 解液中主要含有 H2SO4，可返回溶浸工序中继续使用。
【答案】 (1)ZnS＋32O2==焙=烧==ZnO＋SO2 (2)PbSO4 调节溶液的 pH 无法除去杂质 Fe2＋ (3)Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋ (4)Zn2＋＋2e－===Zn 溶浸
＋
Fe2O3
＋
CO2
＋NaNO2
上述反应配平后 FeO·Cr2O3 与 NaNO3 的系数比为_________。
该步骤不能使用陶瓷容器，原因是________________________
(2)滤渣 1 的主要成分除 SiO2 外还有_____________________； 氧化除杂工序中 ZnO 的作用是_________________，若不通入 氧气，其后果是______________________________________。 (3)溶液中的 Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方 程式为______________________________________________。 (4) 电 解 硫 酸 锌 溶 液 制 备 单 质 锌 时 ， 阴 极 的 电 极 反 应 式 为 _____________________；沉积锌后的电解液可返回_________ 工序继续使用。
(2017·高 考 全 国 卷 Ⅲ) 重 铬 酸 钾 是 一 种 重 要 的 化 工 原 料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为 FeO·Cr2O3，还 含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：
回答下列问题：
(1)步骤①的主要反应为
FeO·Cr2O3
＋
Na2CO3
＋
NaNO3
高温
――→
Na2CrO4
(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。防止某物质降温时会析出，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。
(2018·高考全国卷Ⅱ)我国是世界上最早制得和使用金 属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有 SiO2 和少量 FeS、CdS、 PbS 杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下：
金属离子
Fe3＋
Fe2＋
Zn2＋
Cd2＋
开始沉淀的 pH
1.5
6.3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6.2
7.4
沉淀完全的 pH
2.8
8.3
8.2
9.4
回答下列问题：
(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为__________________。
(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。 [注意] 提高矿石浸出率的方法为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。
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。
【解析】 (1)在焙烧过程中 ZnS 和 O2 反应生成 ZnO 和 SO2。 (2)溶液中的 Pb2＋与 SO24－不能共存生成 PbSO4 沉淀，SiO2 不溶 于 H2SO4，即滤渣 1 中含 SiO2 和 PbSO4。氧化除杂过程中 O2 能将溶液中 Fe2＋氧化生成 Fe3＋，加入 ZnO 能调节溶液的 pH， 促进 Fe3＋完全水解。由题表知 Fe2＋、Zn2＋开始沉淀和沉淀完全 时的 pH 非常接近，若不通入 O2 使 Fe2＋氧化为 Fe3＋，加入 ZnO 后无法除去 Fe2＋，会影响 Zn 的纯度。(3)根据题中信息可知还 原除杂工序中涉及的离子反应为 Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋。
题型二 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)氧化剂或还原剂法：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)调节溶液的 pH 法：如除去酸性溶液中的 Fe3＋等。
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。
突破 8 无机化学工艺 流程题的解题策略
一、无机化学工艺流程题的结构
二、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判断产物。 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。
(4)结合图示可知电解 ZnSO4 溶液时生成 Zn，即电解时 Zn2＋在 阴极被还原，电极反应式为 Zn2＋＋2e－===Zn。沉积 Zn 后的电 解液中主要含有 H2SO4，可返回溶浸工序中继续使用。
【答案】 (1)ZnS＋32O2==焙=烧==ZnO＋SO2 (2)PbSO4 调节溶液的 pH 无法除去杂质 Fe2＋ (3)Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋ (4)Zn2＋＋2e－===Zn 溶浸
＋
Fe2O3
＋
CO2
＋NaNO2
上述反应配平后 FeO·Cr2O3 与 NaNO3 的系数比为_________。
该步骤不能使用陶瓷容器，原因是________________________
(2)滤渣 1 的主要成分除 SiO2 外还有_____________________； 氧化除杂工序中 ZnO 的作用是_________________，若不通入 氧气，其后果是______________________________________。 (3)溶液中的 Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方 程式为______________________________________________。 (4) 电 解 硫 酸 锌 溶 液 制 备 单 质 锌 时 ， 阴 极 的 电 极 反 应 式 为 _____________________；沉积锌后的电解液可返回_________ 工序继续使用。
(2017·高 考 全 国 卷 Ⅲ) 重 铬 酸 钾 是 一 种 重 要 的 化 工 原 料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为 FeO·Cr2O3，还 含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：
回答下列问题：
(1)步骤①的主要反应为
FeO·Cr2O3
＋
Na2CO3
＋
NaNO3
高温
――→
Na2CrO4
(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。防止某物质降温时会析出，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。
(2018·高考全国卷Ⅱ)我国是世界上最早制得和使用金 属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有 SiO2 和少量 FeS、CdS、 PbS 杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下：
金属离子
Fe3＋
Fe2＋
Zn2＋
Cd2＋
开始沉淀的 pH
1.5
6.3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6.2
7.4
沉淀完全的 pH
2.8
8.3
8.2
9.4
回答下列问题：
(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为__________________。
(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。 [注意] 提高矿石浸出率的方法为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。
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。
【解析】 (1)在焙烧过程中 ZnS 和 O2 反应生成 ZnO 和 SO2。 (2)溶液中的 Pb2＋与 SO24－不能共存生成 PbSO4 沉淀，SiO2 不溶 于 H2SO4，即滤渣 1 中含 SiO2 和 PbSO4。氧化除杂过程中 O2 能将溶液中 Fe2＋氧化生成 Fe3＋，加入 ZnO 能调节溶液的 pH， 促进 Fe3＋完全水解。由题表知 Fe2＋、Zn2＋开始沉淀和沉淀完全 时的 pH 非常接近，若不通入 O2 使 Fe2＋氧化为 Fe3＋，加入 ZnO 后无法除去 Fe2＋，会影响 Zn 的纯度。(3)根据题中信息可知还 原除杂工序中涉及的离子反应为 Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋。
题型二 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)氧化剂或还原剂法：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)调节溶液的 pH 法：如除去酸性溶液中的 Fe3＋等。
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。