高考化学一轮复习-第八章-水溶液中的离子平衡-专题讲座五-化工流程题的解题指导.ppt

专题讲座五化工流程题的解题指导,第八章水溶液中的离子平衡,考纲研读,1.,从试题提供的新信息中，准确地提取实质性内容，并经与已有知识块整合，重组为新知识块的能力。,2.,将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题的能力。,3.,将分析和解决问题的过程及成果，用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达，并做出解释的能力。,解题策略,一、工业流程题的结构,二、工业流程题分类突破,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，,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.,原料的预处理,(1),溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等。,水浸,与水接触反应或溶解,浸出,固体加水,(,酸,),溶解得到离子,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,浸出率,固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少,(,更多转化,),(2),灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解。,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：,能与,H,反应，使溶液,pH,增大；,不引入新杂质。,例如：若要除去,Cu,2,中混有的,Fe,3,，可加入,CuO,、,CuCO,3,、,Cu(OH),2,、,Cu,2,(OH),2,CO,3,等物质来调节溶液的,pH,，不可加入,NaOH,溶液、氨水等。,(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。,(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。,例,1,(2016,全国卷,，,28)NaClO,2,是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：,回答下列问题：,(1)NaClO,2,中,Cl,的化合价为,_,。,(2),写出,“,反应,”,步骤中生成,ClO,2,的化学方程式,_,_,。,3,2NaClO,3,H,2,SO,4,SO,2,=,2NaHSO,4,2ClO,2,答案,(3),“,电解,”,所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去,Mg,2,和,Ca,2,，要加入的试剂分别为,_,、,_,。,“,电解,”,中阴极反应的主要产物是,_,。,(4),“,尾气吸收,”,是吸收,“,电解,”,过程排出的少量,ClO,2,。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为,_,，该反应中氧化产物是,_,。,(5),“,有效氯含量,”,可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克,Cl,2,的氧化能力。,NaClO,2,的有效氯含量为,_,。,(,计算结果保留两位小数,),NaOH,溶液,Na,2,CO,3,溶液,2,1,O,2,1.57,答案,得分秘籍,解题流程,解题流程,第一步：读题目，明确目的,制备,NaClO,2,第二步：审流程，分块破题,拆分工艺流程,第三步：看设问，结合题中的问题，回到流程图中找答案。,得分秘籍,(1),设问一般相对独立，无连带效应，一个问题解决不了不会影响下一个问题的解决。,(2),题中基本上都有与流程无关的问题，可直接作答；对于超纲知识，题目中要么有信息提示，要么与解答题目无关。,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,Fe,3,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者抽滤等方法。,(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,CCl,4,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,KNO,3,、,FeCl,3,、,CuCl,2,、,CuSO,4,5H,2,O,、,FeSO,4,7H,2,O,等。,(5),蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇或甘油。,(6),冷却法：利用气体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气。,例,2,(2017,合肥模拟,),高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级氧化锌,(,含,Fe,2,、,Mn,2,、,Cu,2,、,Ni,2,、,Cd,2,等,),为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如下：,答案,已知,K,sp,Fe(OH),3,4.0,10,38,。,回答下列问题：,(1),浸出时，为了提高浸出效率可采用的措施有,(,写两种,),：,_,_,。,化锌粉碎、搅拌，增大硫酸浓度,(,其他合理答案也可,),将工业级氧,解析,解析,为了提高浸出效率，可以适当增大硫酸浓度、搅拌、将固体粉碎、提高浸出温度等。,(2),氧化时，加入,KMnO,4,溶液是为了除去浸出液中的,Fe,2,和,Mn,2,(,溶液中,Mn,全部转化为,MnO,2,),，请配平下列除去,Fe,2,的离子方程式：,答案,解析,3,5,1,3,7,H,2,O,1,解析,锰元素由,7,价降低到,4,价，而铁元素由,2,价升高到,3,价，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒配平方程式。,(3),加入锌粉的目的是,_,。,解析,加入锌粉的目的是消耗溶液中的,H,，调节溶液,pH,，促进溶液中的,Cu,2,、,Ni,2,、,Cd,2,等形成沉淀而除去。,调节溶液,pH,，除去溶液中的,Cu,2,、,Ni,2,、,Cd,2,等,(4),已知,H,2,SO,4,浸出液中，,c,(Fe,2,),5.04 mgL,1,、,c,(Mn,2,),1.65 mgL,1,。,加入,KMnO,4,溶液反应一段时间后，溶液中,c,(Fe,3,),0.56 mgL,1,，若溶液,pH,3,，则此时,Fe,3,_(,填,“,能,”,或,“,不能,”,),生成沉淀。,不能,答案,解析,若要除尽,1 m,3,上述浸出液中的,Fe,2,和,Mn,2,，需加入,_ g KMnO,4,。,7.9,答案,解析,专题集训,1.(2015,全国卷,，,27),硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿,(,主要成分为,Mg,2,B,2,O,5,H,2,O,和,Fe,3,O,4,，还有少量,Fe,2,O,3,、,FeO,、,CaO,、,Al,2,O,3,和,SiO,2,等,),为原料制备硼酸,(H,3,BO,3,),的工艺流程如图所示：,1,2,3,回答下列问题：,(1),写出,Mg,2,B,2,O,5,H,2,O,与硫酸反应的化学方程式,_,_,。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有,_(,写出两条,),。,答案,解析,Mg,2,B,2,O,5,H,2,O,2H,2,SO,4,提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径,1,2,3,解析,Mg,2,B,2,O,5,H,2,O,与硫酸反应生成,H,3,BO,3,、,MgSO,4,，配平即可。为提高浸出速率，可以从温度,(,升高温度,),、浓度、增大接触面积,(,将矿石粉碎,),等角度分析。,1,2,3,(2),利用,_,的磁性，可将其从,“,浸渣,”,中分离。,“,浸渣,”,中还剩余的物质是,_(,写化学式,),。,答案,解析,Fe,3,O,4,SiO,2,和,CaSO,4,解析,Fe,3,O,4,具有磁性，可以利用铁块将其从,“,浸渣,”,中吸出。,SiO,2,不溶于,H,2,SO,4,，,CaO,与,H,2,SO,4,生成,CaSO,4,微溶于水，所以,“,浸渣,”,中还有,SiO,2,和,CaSO,4,。此时溶液中除,H,3,BO,3,外还有,MgSO,4,由,(1),中反应生成,、,Fe,2,(SO,4,),3,、,FeSO,4,、,Al,2,(SO,4,),3,。,1,2,3,(3),“,净化除杂,”,需先加,H,2,O,2,溶液，作用是,_,。然后再调节溶液的,pH,约为,5,，目的是,_,。,答案,解析,将,Fe,2,氧化为,Fe,3,使,Al,3,和,Fe,3,形成氢氧化物沉淀而除去,解析,“,净化除杂,”,先加,H,2,O,2,的目的是将,Fe,2,氧化为,Fe,3,，然后再通过调节,pH,促进,Fe,3,、,Al,3,水解生成,Fe(OH),3,、,Al(OH),3,沉淀而除去。,1,2,3,(4),“,粗硼酸,”,中的主要杂质是,_(,填名称,),。,答案,解析,(,七水,),硫酸镁,解析,“,粗硼酸,”,中的主要杂质是没有除去的,MgSO,4,。,1,2,3,(5),以硼酸为原料可制得硼氢化钠,(NaBH,4,),，它是有机合成中的重要还原,剂，其电子式为,_,。,答案,解析,解析,NaBH,4,由,Na,和,组成。其中的氢显,1,价，,1,价的,H,具有较强的还原性。,1,2,3,(6),单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程：,_,_,。,答案,解析,解析,以硼酸和金属镁为原料制备单质硼的过程：,H,3,BO,3,分解生成,B,2,O,3,，,B,2,O,3,与金属镁发生置换反应生成单质,B,。,1,2,3,2.,软锰矿的主要成分为,MnO,2,，还含有,Fe,2,O,3,、,MgO,、,Al,2,O,3,、,CaO,、,SiO,2,等杂质，工业上用软锰矿制取,MnSO,4,H,2,O,的流程如下：,已知：,部分金属阳离子完全沉淀时的,pH,如下表,金属阳离子,Fe,3,Al,3,Mn,2,Mg,2,完全沉淀时的,pH,3.2,5.2,10.4,12.4,温度高于,27,时，,MnSO,4,晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。,1,2,3,(1),“,浸出,”,过程中,MnO,2,转化为,Mn,2,的离子方程式为,_,_,。,答案,解析,MnO,2,SO,2,=,1,2,3,(2),第,1,步除杂中加入,H,2,O,2,的目的是,_,。,答案,解析,将,Fe,2,氧化为,Fe,3,解析,第,1,步除杂中加入,H,2,O,2,的目的是将溶液中的,Fe,2,氧化为,Fe,3,，以便于形成,Fe(OH),3,沉淀，过滤将沉淀除去。,1,2,3,(3),第,1,步除杂中形成滤渣,1,的主要成分为,_(,填化学式,),，调,pH,至,5,6,所加的试剂，可选择,_(,填以下试剂的序号字母,),。,a.CaO b.MgOc.Al,2,O,3,d.,氨水,答案,解析,Al(OH),3,、,Fe(OH),3,ab,1,2,3,解析,第,1,步除杂时调整溶液的,pH,在,5,6,，可以使溶液中的,Al,3,、,Fe,3,分别形成,Al(OH),3,、,Fe(OH),3,沉淀，所以形成滤渣,1,的主要成分为,Al(OH),3,、,Fe(OH),3,；在调,pH,至,5,6,时，为了不引入新的杂质离子，所加的试剂应该可以与酸发生反应，可选择含有,Ca,2,、,Mg,2,的化合物,CaO,、,MgO,，,a,、,b,正确。,1,2,3,(4),第,2,步除杂，主要是将,Ca,2,、,Mg,2,转化为相应氟化物沉淀除去，写出,MnF,2,除去,Mg,2,的离子反应方程式：,_,，该反应的平衡常数数值为,_,。,(,已知：,MnF,2,的,K,sp,5.3,10,3,；,CaF,2,的,K,sp,1.5,10,10,；,MgF,2,的,K,sp,7.4,10,11,),答案,解析,7.2,10,7,1,2,3,解析,第,2,步除杂，主要是将,Ca,2,、,Mg,2,转化为相应氟化物沉淀除去，,MnF,2,除去,Mg,2,的离子反应方程式是,MnF,2,Mg,2,1,2,3,(5),采用,“,趁热过滤,”,操作的原因是,_,_,。,答案,解析,减少,MnSO,4,H,2,O,在水中的溶解，得到,更多产品,解析,由已知,温度高于,27,时，,MnSO,4,晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低，故采用,“,趁热过滤,”,操作可以减少,MnSO,4,H,2,O,在水中的溶解，得到更多产品。,1,2,3,(6),取少量,MnSO,4,H,2,O,溶于水，配成溶液，测其,pH,发现该溶液显酸性，原因是,_(,用离子方程式表示,),。,答案,解析,解析,MnSO,4,是强酸弱碱盐，,Mn,2,发生水解反应。,1,2,3,3.(2016,全国卷,，,28),以硅藻土为载体的五氧化二钒,(V,2,O,5,),是接触法生产硫酸的催化剂。从废矾催化剂中回收,V,2,O,5,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,V,2,O,5,V,2,O,4,K,2,SO,4,SiO,2,Fe,2,O,3,Al,2,O,3,质量分数,/%,2.2,2.9,2.8,3.1,22,28,60,65,1,2,1,以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：,1,2,3,回答下列问题：,(1),“,酸浸,”,时,V,2,O,5,转化为,反应的离子方程式为,_,_,，同时,V,2,O,4,转化成,VO,2,。,“,废渣,1,”,的主要成分是,_,。,答案,解析,V,2,O,5,2H,=,SiO,2,1,2,3,答案,解析,0.5,1,2,3,答案,解析,Fe(OH),3,、,Al(OH),3,解析,酸浸并用,KClO,3,氧化后的溶液中含有的,Fe,3,、,Al,3,，在,“,中和,”,时生成,Fe(OH),3,、,Al(OH),3,沉淀，所以,“,废渣,2,”,中含有,Fe(OH),3,、,Al(OH),3,。,1,2,3,解析,由题意知逆反应是,“,洗脱,”,，在碱性环境中有利于向,“,洗脱,”,方向进行，故淋洗液应呈碱性。,答案,解析,碱,1,2,3,解析,由于前面加入了,KClO,3,、,KOH,，所以,“,流出液,”,中阳离子最多的是,K,。,答案,解析,K,(5),“,流出液,”,中阳离子最多的是,_,。,1,2,3,(6),“,沉钒,”,得到偏钒酸铵,(NH,4,VO,3,),沉淀，写出,“,煅烧,”,中发生反应的化,学方程式,_,。,答案,解析,1,2,3,