无机化学工艺流程题解题策略.ppt

考点一,考点二,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,无机化学工艺流程题解题策略,返回目录,方法总述,方法总述,返回目录,方法总述,首尾分析法,对一些线型流程工艺,(,从原料到产品为一条龙生产工序,),试题，首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质,(,原材料,),与最后一种物质,(,产品,),，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。,关键在于认真对比分析原料与产品的组成，从中找出将原料转化为产品和除去原材料中所包含的杂质的基本原理和所采用的工艺生产措施,。当把生产的主线弄清楚了，围绕生产主线所设计的系列问题也就可以解答了。,返回目录,专题提升无机化学工艺流程题的解题策略,返回目录,专题提升无机化学工艺流程题的解题策略,返回目录,专题提升无机化学工艺流程题的解题策略,返回目录,专题提升无机化学工艺流程题的解题策略,返回目录,专题提升无机化学工艺流程题的解题策略,返回目录,专题提升无机化学工艺流程题的解题策略,返回目录,专题提升无机化学工艺流程题的解题策略,返回目录,专题提升无机化学工艺流程题的解题策略,专题提升无机化学工艺流程题的解题策略,考点一以混合物的分离、提纯为目的工艺流程题,这类题目其实就是对混合物的除杂、分离提纯。当遇到这一类题时，要求学生一定要认真在题目中找出要得到的主要物质是什么，混有的杂质有哪些，主要物质和杂质的性质差别是什么？认真分析当加入某一试剂后，能与什么物质发生反应，生成了什么产物，要用什么样的方法才能将杂质除去。只有这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的。其中，蒸发浓缩与冷却结晶方法都可以将溶液中的溶质以固体形式析出，具体采用何种方法，主要取决于溶质的溶解度。,要 点 突 破,有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较大，如,NH,4,NO,3,、,KNO,3,等物质，在蒸发过程中比较难析出来，所以要用冷却方法使它结晶。而有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较小，如,NaCl,、,KCl,等，有少数物质的溶解度随温度的升高而减小，如,Ca(OH),2,要使它们析出较多固体溶质时，则要用蒸发浓缩的方法。例如,NaCl,和,KNO,3,混合溶液，如果将混合溶液蒸发一段时间，析出的固体主要是,NaCl,，母液中是,KNO,3,和少量,NaCl,。如果将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主要是,KNO,3,，母液中是,NaCl,和少量,KNO,3,。如果是除杂，杂质所含的量比较少，一般是让主要物质析出来。如,KNO,3,溶液中含少量,NaCl,，常用冷却结晶法，再经过过滤、洗涤、烘干,(,不同的物质在烘干时采取的方法不同,),，就可得到,KNO,3,固体了。如果,NaCl,溶液中含少量,KNO,3,，则用蒸发浓缩结晶法，这种方法一般要经过趁热过滤才能得到较纯的主要物质，主要原因是如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来。,【,示例,1】(2013,全国新课标,，,27),氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌,含有,Fe(),、,Mn(),、,Ni(),等杂质,的流程如下：,提示：,在本实验条件下，,Ni(),不能被氧化，高锰酸钾的还原产物是,MnO,2,。,回答下列问题：,典 例 示 范,(1),反应,中除掉的杂质离子是,_,，发生反应的离子方程式为,_,；在加高锰酸钾溶液前，若,pH,较低，对除杂的影响是,_,。,(2),反应,的反应类型为,_,，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有,_,。,(3),反应,形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是,_,。,(4),反应,中产物的成分可能是,ZnCO,3,x,Zn(OH),2,，取干燥后的滤饼,11.2 g,，煅烧后可得到产品,8.1 g,，则,x,等于,_,。,科学审题,明确物质转化过程：,解析,本题实际是利用化学方法对,ZnO,提纯，就是要除去,Fe(),、,Mn(),、,Ni(),。综合流程信息、提示信息，显然除去,Fe(),、,Mn(),是在,步进行的，,Fe,2,被,KMnO,4,氧化为,Fe,3,，在,pH,5,的条件下，,Fe,3,生成,Fe(OH),3沉淀，,Mn,2,被,KMnO,4,氧化生成,MnO,2,沉淀。除,Ni(),是在,步进行，发生了,Ni(),与,Zn,的置换反应。,、,是将,Zn,2,(aq),转化为沉淀，重新生成,ZnO,。,(3),中检验沉淀是否洗涤干净，就是检验洗液中是否还含有滤液中的某种离子，显然检验,SO,4,2,比较合理。,(4),中写出分解化学方程式，列比例式计算即可，,125,99,x,81(,x,1),11,2,8.1,解得,x,1,。,答案,(1)Fe,2,和,Mn,2,MnO,4,3Fe,2,7H,2,O=3Fe(OH),3,MnO,2,5H,、,2MnO,4,3Mn,2,2H,2,O=5MnO,24H,铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质,(2),置换反应镍,(3),取少量水洗液于试管中，滴入,1,2,滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净,(4)1,1,实验室利用硫酸厂烧渣,(,主要成分为铁的氧化物及少量,FeS,、,SiO,2,等,),制备聚铁,(,碱式硫酸铁的聚合物,),和绿矾,(FeSO,4,7H,2,O),，主要工艺流程如下。,(1),将过程,产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是,_,。,应 用 体 验,A,品红溶液,B,紫色石蕊试液,C,酸性,KMnO,4,溶液,D,溴水,(2),过程,中，,FeS,、,O,2,和,H,2,SO,4,反应的化学方程式为,_,。,(3),过程,中需加入的物质是,_,。,(4),过程,中，蒸发结晶时需使用的仪器除酒精灯、三脚架外，还需要,_,。,(5),过程,调节,pH,可选用下列试剂中的,_(,填序号,),。,A,稀硫酸,B,CaCO,3,C,NaOH,溶液,(6),过程,中，将溶液,Z,加热到,70,80,，目的是,_ _,。,(7),实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验。,用分析天平称取,2.700 0 g,样品；将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的,BaCl,2,溶液；过滤、洗涤、干燥，称重得固体质量为,3.495 0 g,。若该聚铁的主要成分为,Fe(OH)(SO,4,),n,，则该聚铁样品中铁元素的质量分数为,_,。,(,假设杂质中不含铁元素和硫元素,),解析,SO,2,具有漂白性，能使品红褪色，,SO,2,有还原性，能被酸性,KMnO,4,溶液、溴水氧化，而使它们褪色。溶液,X,为,Fe,2,(SO,4,),3,，需加入还原剂将,Fe,3,还原为,Fe,2,，又不带入杂质离子，故需加入铁粉。过程,中需将酸消耗而调高,pH,，而,CaCO,3,跟硫酸反应会生成微溶于水的,CaSO,4,而阻止反应的继续进行，故需选用,NaOH,溶液。由聚铁的化学式可知：,n,(Fe,3,),n,(SO,4,2,),n,(BaSO,4,),答案,(1)ACD2)4FeS,3O,2,6H,2,SO,4,=2Fe,2,(SO,4,),3,6H,2,O,4S,(3),铁粉,(4),蒸发皿、玻璃棒,(5)C,(6),促进,Fe,3,的水解,(7)31.1%,考点二以制备某一物质为目的工艺流程题,1,明确实验目的是制什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质。只有知道了实验目的，才能非常清楚的知道整个流程各步的意义所在，题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。而产物如果具有某些特殊性质,(,由题目信息获得或根据所学知识判断,),，则要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其他杂质。一般来说主要有如下几种情况：,要 点 突 破,(1),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：侯德榜制碱中的,NaHCO,3,；还有如,H,2,O,2,、,Ca(HCO,3,),、,KMnO,4,、,AgNO,3,、,HNO,3,(,浓,),等物质。,(2),如果产物是一种易水解的盐，且水解产物中有挥发性的酸产生时，则要加相对应的酸来防止水解。如：制备,FeCl,3,、,AlCl,3,、,MgCl,2,、,Cu(NO,3,),2,等物质时，要蒸干其溶液得到固体溶质时，都要加相应的酸或在酸性气流中干燥来防止它水解，否则得到的产物分别是,Fe,2,O,3,、,Al,2,O,3,、,MgO,、,CuO,；而像,Al,2,(SO,4,),3,、,NaAlO,2,、,Na,2,CO,3,等盐溶液，虽然也发生水解，但产物中,Al(OH),3,、,H,2,SO,4,、,NaHCO,3,、,NaOH,都不是挥发性物质，在蒸发时，抑制了盐的水解，最后得到的还是溶质本身。,(3),如果产物是一种强的氧化剂或强的还原剂，则要防止与它们发生氧化还原的物质，如：含,Fe,2,、,SO,3,2,等离子的物质，则要防止与氧化性强的物质接触。,(4),如果产物是一种易吸收空气中的,CO,2,或水,(,潮解或发生反应,),而变质的物质,(,如,NaOH,固体等物质,),，则要注意防止在制备过程中对,CO,2,或水的除去，也要防止空气中的,CO,2,或水进入装置中。,(5),如果题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息，则要注意对比它们的溶解度随温度升高而改变的情况，根据它们的不同变化，找出合适的分离方法。,2,寻找在制备过程中所需的原料，写出主要的化学反应方程式或制备原理，从中了解流程图。,从近几年的高考题目中会发现，大多数题目都会给出制备物质时所需的原料，但一般会涉及到物质的分离、提纯的操作。所以在明确了实验目的之后，再写出主要的反应方程式，观察有没有副产品，如果有，剩余的步骤就是分离提纯了。,【,示例,2】(2013,江苏,，,16),氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿,主要成分为,MgCO,3,，含少量,FeCO,3,),为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：,典 例 示 范,(1)MgCO,3,与稀硫酸反应的离子方程式为,_ _,。,(2),加入,H,2,O,2,氧化时，发生反应的化学方程式为,_ _,。,(3),滤渣,2,的成分是,_(,填化学式,),。,(4),煅烧过程存在以下反应：,利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。,D,中收集的气体是,_(,填化学式,),。,B,中盛放的溶液可以是,_(,填字母,),。,a,NaOH,溶液,b,Na,2,CO,3,溶液,c,稀硝酸,d,KMnO,4,溶液,A,中得到的淡黄色固体能与热的,NaOH,溶液反应，产物中元素的最高价态为,4,，写出该反应的离子方程式：,_ _,。,科学审题,明确物质转化过程：,解析,(1)MgCO,3,微溶于水写离子方程式时不能拆成离子形式，硫酸是强酸能拆成离子形式。,(2),由于菱镁矿中含有,FeCO,3,，所以溶液中存在,FeSO,4,，要除去杂质,Fe,2,可先将其氧化成,Fe,3,，,再调节,pH,除去，因此,H,2,O,2,是氧化剂，发生反应：,2FeSO,4,H,2,O,2,H,2,SO,4,=Fe,2,(SO,4,),3,2H,2,O,。,(3),用氨水调节,pH,4,除去,Fe,3,，滤渣,2,为,Fe(OH),3,。,(4),题目中要求利用图中装置进行气体的分步吸收或收集。煅烧后存在四种气体：,S,、,SO,2,、,CO,2,和,CO,。由,可知,A,中得淡黄色固体，即,S,，,B,吸收,SO,2,，,C,吸收,CO,2,，,D,中收集,CO,。,B,吸收,SO,2,但不吸收,CO,2,，可选用,KMnO,4,溶,液，注意不能用,NaOH,溶液或,Na,2,CO,3,溶液，因为它们吸收,SO,2,答案,(1)MgCO,3,2H,=Mg,2,CO,2,H,2,O,(2)2FeSO,4,H,2,O,2,H,2,SO,4,=Fe,2,(SO,4,),3,2H,2,O,(3)Fe(OH),3,2,近年来，硫化铜矿的湿法冶炼技术已经取得了很大的进展。现有一种催化氧化酸浸硫化铜矿的冶炼法，其工艺流程如图,1,所示：,应 用 体 验,反应温度、固液比、反应时间、氯离子浓度都对铜的浸出率有较大的影响，下面是实验得出的这几种因素对铜的浸出率影响的变化曲线图,(,如图,2,图,5,所示,),。,回答下列问题：,则由,1 mol CuFeS,2,生成,1 mol Cu,，共消耗,_mol O,2,。在反应,中氧化剂为,_,，当有,0.3 mol,电子发生转移时，生成,SO,2,的体积为,_(,标准状况,),。,(2),写出反应,1,的化学方程式：,_,，湿法炼铜与火法炼铜相比，优点是,_,。,(3),从溶液中得到,FeSO,4,7H,2,O,晶体的操作是,_ _,；实验时常用乙醇洗涤晶体，优点是,_ _,。,(4),根据实验以及工业生产的实验要求，从下表中得出的最佳工艺条件为,_(,填序号,),。,炼铜中还得到副产品硫酸亚铁晶体及硫黄，充分利用了资源。,(3)FeSO,4,7H,2,O,晶体受热易失去结晶水，故从溶液中得到,FeSO,4,7H,2,O,晶体的操作应是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。又因该晶体易溶于水，故不能用水洗涤，需用乙醇洗涤，不仅可以洗去晶体表面的水和杂质离子，还可以减少晶体的损失。,(4),从图,2,可以看出：铜的浸出率随反应温度的升高而增大，在温度达到,95,后，铜的浸出率随温度的变化不明显，但是温度过高，能耗增加，由此可知适宜的反应温度为,95,。从图,3,可以看出：固液比大于,15,时，铜的浸出率随固液比的增大而有所下降；固液比小于,15,时，铜的浸出率随固液比的减小而有所下降，因此适宜的固液比为,1,5,。从图,4,可以看出：铜的浸出率随反应时间的增加而增大，但在反应时间超过,6 h,后，随着反应时间的延长铜的浸出率增大得,很缓慢，同时反应时间过长，既增加能耗，又降低设备利用率，故适宜的反应时间为,6 h,。由图,5,可以看出：加入氯离子能改善铜的浸出效果，但是氯离子浓度超过,0.8 molL,1,时，铜的浸出率随氯离子浓度的增大反而降低，故适宜的氯离子浓度应维持在,0.8 molL,1,。,答案,(1)2.5,Cu,2,O,、,Cu,2,S,1.12 L,污染小，同时得到副产物硫酸亚铁晶体及硫黄，资源得到充分利用,(3),蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗去晶体表面的水和杂质离子，同时减少晶体的损失,(4)B,