2019年高考化学大一轮复习-第三章-金属及其化合物-综合课2-无机化工流程题的解题指导.ppt

金属及其化合物金属及其化合物第三章第三章综合课综合课2无机化工流程题的解题指导无机化工流程题的解题指导化化学学工工艺艺流流程程题题是是将将化化工工生生产产中中的的生生产产流流程程用用框框图图形形式式表表示示出出来来，并并根根据据生生产产流流程程中中有有关关的的化化学学知知识识步步步步设设问问，是是无无机机框框图图的的创创新新。它它以以现现代代工工业业生生产产为为基基础础，与与化化工工生生产产成成本本、产产品品提提纯纯、环环境境保保护护等等相相融融合合，考考查查物物质质的的制制备备、检检验验、分分离离提提纯纯等等基基本本实实验验原原理理在在化化工工生生产产中中的的实实际际应应用用，要要求求考考生生依依据据流流程程图图分分析析原原理理，紧紧扣扣信信息息，抓抓住住关关键键、准准确确答答题题。这这类类试试题题具具有有较较强强的的实实用用性性和和综综合合性性，是是近近几几年年高高考考化学命题的常考题型。化学命题的常考题型。1流程图模式流程图模式规规律律：箭箭头头指指出出是是原原料料，箭箭头头指指向向是是产产物物。主主线线主主产产品品、分分支支副副产产品品、回回头头为为循环。循环。2常见设问角度常见设问角度(1)化学方程式或离子方程式的书写。化学方程式或离子方程式的书写。(2)物质成分的判断。物质成分的判断。(3)除杂试剂的选择。除杂试剂的选择。(4)物质分离提纯操作。物质分离提纯操作。(5)反应条件的控制。反应条件的控制。(6)产率的计算、纯度的计算。产率的计算、纯度的计算。一、操作方法解读一、操作方法解读类型一物质制备类化工流程题类型一物质制备类化工流程题1对原料进行预处理的常用方法及其作用对原料进行预处理的常用方法及其作用(1)研研磨磨减减小小固固体体的的颗颗粒粒度度，增增大大固固体体与与液液体体或或气气体体间间的的接接触触面面积积，加加快快反反应速率。应速率。(2)水浸水浸与水接触反应或溶解。与水接触反应或溶解。(3)酸酸浸浸与与酸酸接接触触反反应应或或溶溶解解，使使可可溶溶性性金金属属进进入入溶溶液液，不不溶溶物物通通过过过过滤滤除除去。去。(4)灼灼烧烧除除去去可可燃燃性性杂杂质质或或使使原原料料初初步步转转化化，如如从从海海带带中中提提取取碘碘时时的的灼灼烧烧就就是为了除去可燃性杂质。是为了除去可燃性杂质。(5)煅煅烧烧改改变变结结构构，使使一一些些物物质质能能溶溶解解。并并使使一一些些杂杂质质在在高高温温下下氧氧化化、分分解解，如煅烧高岭土。如煅烧高岭土。2常用的控制反应条件的方法常用的控制反应条件的方法(1)调调节节溶溶液液的的pH。常常用用于于使使某某些些金金属属离离子子形形成成氢氢氧氧化化物物沉沉淀淀。调调节节pH所所需需的的物物质一般应满足两点：质一般应满足两点：能与能与H反应，使溶液反应，使溶液pH增大；增大；不引入新杂质。不引入新杂质。例例如如：若若要要除除去去Cu2中中混混有有的的Fe3，可可加加入入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等等物物质来调节溶液的质来调节溶液的pH，不可加入，不可加入NaOH溶液、氨水等。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。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。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。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。类型二提纯类化工流程题类型二提纯类化工流程题1明确常用的提纯方法明确常用的提纯方法(1)水溶法：除去可溶性杂质。水溶法：除去可溶性杂质。(2)酸溶法：除去碱性杂质。酸溶法：除去碱性杂质。(3)碱溶法：除去酸性杂质。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。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。加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。(6)调节溶液的调节溶液的pH法：如除去酸性溶液中的法：如除去酸性溶液中的Fe3等。等。2明确常用的分离方法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。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)萃萃取取和和分分液液：利利用用溶溶质质在在互互不不相相溶溶的的溶溶剂剂里里的的溶溶解解度度不不同同提提取取分分离离物物质质，如如用用CCl4或苯萃取溴水中的溴。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，如蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl。(4)冷冷却却结结晶晶：提提取取溶溶解解度度随随温温度度变变化化较较大大的的溶溶质质、易易水水解解的的溶溶质质或或结结晶晶水水合合物物，如如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO45H2O、FeSO47H2O等。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。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)冷冷却却法法：利利用用气气体体液液化化的的特特点点分分离离气气体体，如如合合成成氨氨工工业业采采用用冷冷却却法法分分离离平平衡衡混合气体中的氨气。混合气体中的氨气。二、答题模板二、答题模板1除杂：除去除杂：除去中的中的2干燥：除去干燥：除去气体中的水蒸气，防止气体中的水蒸气，防止3增增大大原原料料浸浸出出率率(离离子子在在溶溶液液中中的的含含量量多多少少)的的措措施施：搅搅拌拌、升升高高温温度度、延延长长浸出时间、增大气体的流速浸出时间、增大气体的流速(浓度、压强浓度、压强)，增大气液或固液接触面积。，增大气液或固液接触面积。4加加热热的的目目的的：加加快快反反应应速速率率或或促促进进平平衡衡向向某某个个方方向向(一一般般是是有有利利于于生生成成物物生生成的方向成的方向)移动。移动。5温温度度不不高高于于的的原原因因，适适当当加加快快反反应应速速率率，但但温温度度过过高高会会造造成成挥挥发发(如如浓浓硝硝酸酸)、分分解解(如如H2O2、NH4HCO3)、氧氧化化(如如Na2SO3)或或促促进进水水解解(如如AlCl3)等等，影影响产品的生成。响产品的生成。6从从滤滤液液中中提提取取一一般般晶晶体体(溶溶解解度度随随温温度度升升高高而而增增大大)的的方方法法：蒸蒸发发浓浓缩缩(至至少少有晶膜出现有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗冰水洗、热水洗、乙醇洗)、干燥。、干燥。7从从滤滤液液中中提提取取溶溶解解度度受受温温度度影影响响较较小小或或随随温温度度升升高高而而减减小小的的晶晶体体的的方方法法：蒸发浓缩、趁热过滤，如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来、洗涤、干燥。蒸发浓缩、趁热过滤，如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来、洗涤、干燥。8控控制制某某反反应应的的pH使使某某些些金金属属离离子子以以氢氢氧氧化化物物的的形形式式沉沉淀淀，调调节节pH所所用用试试剂剂为为主主要要元元素素对对应应的的氧氧化化物物、碳碳酸酸盐盐、碱碱，以以避避免免引引入入新新的的杂杂质质；pH分分离离时时的的范范围围确确定：范围过小导致某离子沉淀不完全，范围过大导致主要离子开始沉淀。定：范围过小导致某离子沉淀不完全，范围过大导致主要离子开始沉淀。9减减压压蒸蒸馏馏(减减压压蒸蒸发发)的的原原因因：减减小小压压强强，使使液液体体沸沸点点降降低低，防防止止(如如H2O2、浓硝酸、浓硝酸、NH4HCO3)受热分解、挥发。受热分解、挥发。10检检验验溶溶液液中中离离子子是是否否沉沉淀淀完完全全的的方方法法：将将溶溶液液静静置置一一段段时时间间后后，向向上上层层清清液中滴入沉淀剂，若无沉淀生成，则离子沉淀完全。液中滴入沉淀剂，若无沉淀生成，则离子沉淀完全。11洗洗涤涤沉沉淀淀：沿沿玻玻璃璃棒棒往往漏漏斗斗中中加加蒸蒸馏馏水水至至液液面面浸浸没没沉沉淀淀，待待水水自自然然流流下下后后，重复操作重复操作23次。次。12检检验验沉沉淀淀是是否否洗洗涤涤干干净净的的方方法法：取取少少量量最最后后一一次次的的洗洗涤涤液液于于试试管管中中，向向其其中滴入某试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀洗涤干净。中滴入某试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀洗涤干净。13洗涤沉淀的目的：除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质。洗涤沉淀的目的：除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质。14冰冰水水洗洗涤涤的的目目的的：洗洗去去晶晶体体表表面面的的杂杂质质离离子子并并降降低低被被洗洗涤涤物物质质的的溶溶解解度度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗。减少其在洗涤过程中的溶解损耗。15乙乙醇醇洗洗涤涤的的目目的的：降降低低被被洗洗涤涤物物质质的的溶溶解解度度，减减少少其其在在洗洗涤涤过过程程中中的的溶溶解解损耗，得到较干燥的产物。损耗，得到较干燥的产物。16蒸蒸发发、反反应应时时的的气气体体氛氛围围：抑抑制制某某离离子子的的水水解解，如如加加热热蒸蒸发发AlCl3溶溶液液时时为为获得获得AlCl3需在需在HCl气流中进行。气流中进行。17事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的(如氧气如氧气)防止某物质被氧化。防止某物质被氧化。1(2017全全国国卷卷，27)重重铬铬酸酸钾钾是是一一种种重重要要的的化化工工原原料料，一一般般由由铬铬铁铁矿矿制制备备，铬铁矿的主要成分为铬铁矿的主要成分为FeOCr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：2 7 陶瓷在高温下会与陶瓷在高温下会与Na2CO3反应反应 Fe Al(OH)3 小小(5)某某工工厂厂用用m1 kg铬铬铁铁矿矿粉粉(含含Cr2O3 40%)制制备备K2Cr2O7，最终得到产品，最终得到产品m2 kg，产率为，产率为_。(4)有有关关物物质质的的溶溶解解度度如如图图所所示示。向向“滤滤液液3”中中加加入入适适量量KCl，蒸蒸发发浓浓缩缩，冷冷却却结结晶晶，过过滤滤得得到到K2Cr2O7固固体体。冷冷却却到到_(填填标标号号)得得到到的的K2Cr2O7固固体体产产品品最最多。多。a80b60c40d10步骤步骤的反应类型是的反应类型是_。d 复分解反应复分解反应(1)氯化过程：氯化过程：TiO2与与Cl2难以直接反应，加碳生成难以直接反应，加碳生成CO和和CO2可使反应得以进行。可使反应得以进行。已知：已知：TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(g)O2(g)H1175.4 kJmol12C(s)O2(g)=2CO(g)H2220.9 kJmol1沸腾炉中加碳氯化生成沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和和CO(g)的热化学方程式：的热化学方程式：_。氯氯化化过过程程中中CO和和CO2可可以以相相互互转转化化，根根据据如如图图判判断断：CO2生生成成CO反反应应的的H_0(填填“”“”“”“”“”)，判断依据：，判断依据：_。TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(g)2CO(g)H45.5 kJmol1 随温度升高，随温度升高，CO含量增大，说明生成含量增大，说明生成CO的的反应是吸热反应反应是吸热反应 氯氯化化反反应应的的尾尾气气须须处处理理后后排排放放，尾尾气气中中的的HCl和和Cl2经经吸吸收收可可得得粗粗盐盐酸酸、FeCl3溶液，则尾气的吸收液依次是溶液，则尾气的吸收液依次是_。氯氯化化产产物物冷冷却却至至室室温温，经经过过滤滤得得到到粗粗TiCl4混混合合液液，则则滤滤渣渣中中含含有有_。(2)精制过程：粗精制过程：粗TiCl4经两步蒸馏得纯经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下：。示意图如下：物质物质a是是_，T2应控制在应控制在_。H2O、FeCl2溶液、溶液、NaOH溶液溶液 MgCl2、AlCl3、FeCl3 SiCl4 高于高于136，低于，低于181 氯氯化化反反应应的的尾尾气气中中含含有有HCl和和Cl2，经经吸吸收收得得到到粗粗盐盐酸酸、FeCl3溶溶液液，可可用用水水吸吸收收HCl得得到到粗粗盐盐酸酸，用用FeCl2溶溶液液吸吸收收Cl2得得到到FeCl3溶溶液液，最最后后用用NaOH溶溶液液吸吸收收未未被被吸吸收收的的HCl和和Cl2，防防止止污污染染环环境境，故故尾尾气气吸吸收收液液依依次次为为水水、FeCl2溶溶液液、NaOH溶液。溶液。由由TiCl4及及所所含含杂杂质质氯氯化化物物的的性性质质表表格格数数据据可可知知，氯氯化化产产物物冷冷却却至至室室温温，AlCl3、FeCl3和和MgCl2均均变变成成固固体体，SiCl4和和TiCl4为为液液体体，故故过过滤滤所所得得滤滤渣渣中中含含有有AlCl3、FeCl3和和MgCl2。(2)粗粗TiCl4中中含含有有SiCl4，由由于于TiCl4的的沸沸点点高高于于SiCl4，故故经经过过蒸蒸馏馏塔塔一一进进行行蒸蒸馏馏后后可可除除去去SiCl4，物物质质a为为SiCl4。经经蒸蒸馏馏塔塔二二进进行行蒸蒸馏馏后后得得到到纯纯TiCl4，而而使使其其他他杂杂质质留在物质留在物质b中，故中，故T2应控制在应控制在136181。3(2017江江苏苏卷卷，19)某某科科研研小小组组采采用用如如下下方方案案回回收收一一种种光光盘盘金金属属层层中中的的少少量量Ag(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)。水浴加热水浴加热 (2)NaClO溶溶液液与与Ag反反应应的的产产物物为为AgCl、NaOH和和O2，该该反反应应的的化化学学方方程程式式为为_。HNO3也能氧化也能氧化Ag，从反应产物的角度分析，以，从反应产物的角度分析，以HNO3代替代替NaClO的缺点是的缺点是_。(3)为提高为提高Ag的回收率，需对的回收率，需对“过滤过滤”的滤渣进行洗涤，并的滤渣进行洗涤，并_。(4)若若省省略略“过过滤滤”，直直接接向向冷冷却却后后的的反反应应容容器器中中滴滴加加10%氨氨水水，则则需需要要增增加加氨氨水水的的用用量量，除除因因过过量量NaClO与与NH3H2O反反应应外外(该该条条件件下下NaClO3与与NH3H2O不不反反应应)，还因为，还因为_。4Ag4NaClO2H2O=4AgCl4NaOHO2 会释放出氮氧化物会释放出氮氧化物(或或NO、NO2)，造成环境污染，造成环境污染 将洗涤后的滤液合并入过滤将洗涤后的滤液合并入过滤的滤液中的滤液中 (5)请请设设计计从从“过过滤滤”后后的的滤滤液液中中获获取取单单质质Ag的的实实验验方方案案：_ _(实实验中须使用的试剂有：验中须使用的试剂有：2 molL1水合肼溶液，水合肼溶液，1 molL1H2SO4)。向向滤滤液液中中滴滴加加2 molL1水水合合肼肼溶溶液液，搅搅拌拌使使其其充充分分反反应应，同同时时用用1 molL1 H2SO4溶溶液液吸吸收收反反应应中中放出的放出的NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥4(2017全全国国卷卷，26)水水泥泥是是重重要要的的建建筑筑材材料料。水水泥泥熟熟料料的的主主要要成成分分为为CaO、SiO2，并并含含有有一一定定量量的的铁铁、铝铝和和镁镁等等金金属属的的氧氧化化物物。实实验验室室测测定定水水泥泥样样品品中中钙钙含含量的过程如图所示：量的过程如图所示：回答下列问题：回答下列问题：(1)在在分分解解水水泥泥样样品品过过程程中中，以以盐盐酸酸为为溶溶剂剂，氯氯化化铵铵为为助助溶溶剂剂，还还需需加加入入几几滴滴硝硝酸。加入硝酸的目的是酸。加入硝酸的目的是_，还可使用还可使用_代替硝酸。代替硝酸。将样品中可能存在的将样品中可能存在的Fe2氧化为氧化为Fe3 H2O2 SiO2(或或H2SiO3)SiO24HF=SiF42H2O(或或H2SiO34HF=SiF43H2O)防止胶体生成，易沉淀分离防止胶体生成，易沉淀分离 Al(OH)3 Fe(OH)3 45.0%解解析析：(1)由由题题意意知知，水水泥泥样样品品中中含含有有铁铁、铝铝和和镁镁等等金金属属的的氧氧化化物物，后后面面操操作作有有加加入入氨氨水水调调节节pH45，目目的的是是除除去去Al元元素素和和Fe元元素素，而而在在此此pH范范围围内内，Fe元元素素只只有有转转化化为为Fe3才才能能完完全全生生成成沉沉淀淀，因因此此加加入入硝硝酸酸的的目目的的是是将将样样品品中中可可能能存存在在的的Fe2氧氧化化为为Fe3；还还可可以以使使用用双双氧氧水水等等其其他他氧氧化化剂剂代代替替硝硝酸酸。(2)水水泥泥样样品品中中的的SiO2、CaO及及铁铁、铝铝、镁镁等等金金属属的的氧氧化化物物，只只有有SiO2(或或反反应应生生成成的的H2SiO3)不不溶溶于于盐盐酸酸，所所以以沉沉淀淀A的的主主要要成成分分是是SiO2(或或H2SiO3)。SiO2(或或H2SiO3)不不与与强强酸酸反反应应，但但可可溶溶于于氢氢 氟氟 酸酸 中中，反反 应应 的的 化化 学学 方方 程程 式式 为为 SiO2 4HF=SiF4 2H2O(或或 H2SiO34HF=SiF43H2O)。1审题步骤审题步骤