專(zhuān)題講座二無(wú)機(jī)化工流程題復(fù)習(xí)策略與解題方法指導(dǎo)一、解題策略化工流程中常見(jiàn)的操作與名詞化工流程題目在流程上一般分為3個(gè)過(guò)程：(1)原料處理階段的常見(jiàn)考點(diǎn)與常見(jiàn)名詞加快反應(yīng)速率溶解：通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等水浸：與水接觸反應(yīng)或溶解浸出：固體加水(酸)溶解得到離子浸出率：固體溶解后，離子在溶液中含量的多少(更多轉(zhuǎn)化)酸浸：在酸溶液中反應(yīng)使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過(guò)過(guò)濾除去的溶解過(guò)程灼燒、焙燒、煅燒：改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)高溫下氧化、分解控制反應(yīng)條件的方法(2)分離提純階段的常見(jiàn)考點(diǎn)調(diào)pH值除雜a控制溶液的酸堿性使其某些金屬離子形成氫氧化物沉淀例如：已知下列物質(zhì)開(kāi)始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH如下表所示物質(zhì)開(kāi)始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8若要除去Mn2溶液中含有的Fe2，應(yīng)該怎樣做？提示：先用氧化劑把Fe2氧化為Fe3，再調(diào)溶液的pH到3.7。b調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn)：能與H反應(yīng)，使溶液pH值增大；不引入新雜質(zhì)。例如：若要除去Cu2溶液中混有的Fe3，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)溶液的pH值。試劑除雜加熱：加快反應(yīng)速率或促進(jìn)平衡向某個(gè)方向移動(dòng)如果在制備過(guò)程中出現(xiàn)一些受熱易分解的物質(zhì)或產(chǎn)物，則要注意對(duì)溫度的控制。如：侯氏制堿中的NaHCO3；還有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(濃)等物質(zhì)。降溫：防止某物質(zhì)在高溫時(shí)會(huì)溶解(或分解)、為使化學(xué)平衡向著題目要求的方向移動(dòng)萃取(3)獲得產(chǎn)品階段的常見(jiàn)考點(diǎn)洗滌(冰水、熱水)洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過(guò)程中的溶解損耗。蒸發(fā)、反應(yīng)時(shí)的氣體氛圍抑制水解：如從溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶質(zhì)時(shí)，應(yīng)在HCl的氣流中加熱，以防其水解。蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶：如除去KNO3中的少量NaCl。蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾：如除去NaCl中的少量KNO3。重結(jié)晶(4)其他常見(jiàn)考點(diǎn)化學(xué)方程式實(shí)驗(yàn)儀器計(jì)算信息 二、熱點(diǎn)題型探究熱點(diǎn)1堿金屬及其礦物的開(kāi)發(fā)利用例1(2012·廣東理綜，32)難溶性雜鹵石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)屬于“呆礦”，在水中存在如下平衡：K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca22KMg24SO2H2O為能充分利用鉀資源，用飽和Ca(OH)2溶液溶浸雜鹵石制備硫酸鉀，工藝流程如下：(1)濾渣主要成分有_和_以及未溶雜鹵石。(2)用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋Ca(OH)2溶液能溶解雜鹵石浸出K的原因：_。(3)“除雜”環(huán)節(jié)中，先加入_溶液，經(jīng)攪拌等操作后，過(guò)濾，再加入_溶液調(diào)濾液pH至中性。(4)不同溫度下，K的浸出濃度與溶浸時(shí)間的關(guān)系見(jiàn)右圖。由圖可得，隨著溫度升高，_，_。(5)有人以可溶性碳酸鹽為溶浸劑，則溶浸過(guò)程中會(huì)發(fā)生：CaSO4(s)COCaCO3(s)SO已知298 K時(shí)，Ksp(CaCO3)2.80×109，Ksp(CaSO4)4.90×105，求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。答案(1)Mg(OH)2CaSO4(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2與OH結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，Mg2濃度減小，平衡正向移動(dòng)，K增多(3)K2CO3H2SO4(4)溶浸平衡向右移動(dòng)K的溶浸速率增大(5)CaSO4(s)COCaCO3(s)SO的平衡常數(shù)K，據(jù)Ksp(CaSO4)、Ksp(CaCO3)可知，c(SO)，c(CO)，則有K1.75×104。解析解題時(shí)，要依據(jù)制備K2SO4的工藝流程，結(jié)合物質(zhì)的分離與提純的原則進(jìn)行分析。(1)雜鹵石中加入Ca(OH)2溶液，Mg2與OH結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，CaSO4微溶于水，過(guò)濾后，濾渣中含有Mg(OH)2、CaSO4及未溶解的雜鹵石。(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2與OH結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，使c(Mg2)減小，雜鹵石的溶解平衡正向移動(dòng)，同時(shí)c(Ca2)與c(SO)均增大，從而析出CaSO4沉淀，K留在濾液中。(3)濾液中含有Ca2、OH，可先加入過(guò)量K2CO3溶液，除去Ca2，過(guò)濾后，再加入稀H2SO4調(diào)節(jié)溶液的pH至中性。(4)由圖可知，隨著溫度升高，溶浸平衡向右移動(dòng)，K的溶浸速率增大。(5)CaSO4(s)COCaCO3(s)SO的平衡常數(shù)K。CaCO3(s)、CaSO4(s)分別存在溶解平衡：CaCO3(s)Ca2(aq)CO(aq)，CaSO4(s)Ca2(aq)SO(aq)，則有Ksp(CaCO3)c(Ca2)·c(CO)2.80×109，Ksp(CaSO4)c(Ca2)·c(SO)4.90×105，那么K1.75×104。方法技巧要求用理論回答的試題，應(yīng)采用“四段論法”：改變了什么條件(或是什么條件)根據(jù)什么理論有什么變化得出什么結(jié)論。遷移應(yīng)用1KNO3是重要的化工產(chǎn)品，下面是一種已獲得專(zhuān)利的KNO3制備方法的主要步驟：(1)反應(yīng)中，CaSO4與NH4HCO3的物質(zhì)的量之比為12，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。(2)反應(yīng)需在干態(tài)、加熱的條件下進(jìn)行，加熱的目的是_；從反應(yīng)所得混合物中分離出CaSO4的方法是趁熱過(guò)濾，趁熱過(guò)濾的目的是_。(3)檢驗(yàn)反應(yīng)所得K2SO4中是否混有KCl的方法是：取少量K2SO4樣品溶解于水，_。(4)整個(gè)流程中，可循環(huán)利用的物質(zhì)除(NH4)2SO4外，還有_(填化學(xué)式)。答案(1)CaSO42NH4HCO3=CaCO3(NH4)2SO4H2OCO2(2)加快化學(xué)反應(yīng)速率，分離NH4Cl與K2SO4防止KNO3結(jié)晶，提高KNO3的產(chǎn)率(3)加入Ba(NO3)2溶液至不再產(chǎn)生沉淀，靜置，向上層清液中滴加AgNO3溶液，若有沉淀生成，說(shuō)明K2SO4中混有KCl(4)CaSO4、KNO3熱點(diǎn)2鎂、鋁及其礦物的開(kāi)發(fā)利用例2鋁是重要的金屬材料，鋁土礦(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3雜質(zhì))是工業(yè)上制取鋁的原料。實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)上以鋁土礦為原料制取Al2(SO4)3和銨明礬晶體NH4Al(SO4)2·12H2O的工藝流程如圖所示：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)固體a的化學(xué)式為_(kāi)，中通入足量CO2氣體發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。(2)由制取銨明礬溶液的化學(xué)方程式為_(kāi)，從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次為(填操作名稱(chēng))_、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌。(3)以1 000 kg含氧化鋁36%的鋁土礦為原料制取Al2(SO4)3，需消耗質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%的硫酸(密度1.84 g·cm3)_ L(保留一位小數(shù))。(4)若同時(shí)制取銨明礬和硫酸鋁，通過(guò)控制硫酸的用量調(diào)節(jié)兩種產(chǎn)品的產(chǎn)量。若欲使制得的銨明礬和硫酸鋁的物質(zhì)的量之比為11，則投料時(shí)鋁土礦中的Al2O3和H2SO4的物質(zhì)的量之比為_(kāi)。答案(1)SiO2AlOCO22H2O=HCOAl(OH)3(2)Al2O34H2SO42NH3=2NH4Al(SO4)23H2O蒸發(fā)濃縮(3)575.4(4)310解析(1)鋁土礦中Al2O3和Fe2O3能溶于鹽酸，SiO2不溶于鹽酸，所以固體a的化學(xué)式為SiO2。Al2O3溶于燒堿生成NaAlO2溶液，在其中通入CO2生成Al(OH)3沉淀。(2)Al(OH)3分解生成Al2O3，Al2O3與稀硫酸、氨氣反應(yīng)生成銨明礬溶液。(3)m(Al2O3)1 000 kg×36%360 kg，m(H2SO4) kg1 037.6 kg，需消耗質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%的硫酸(密度1.84 g·cm3)為575.4×103 mL575.4 L。(4)設(shè)制得的Al2(SO4)3和NH4Al(SO4)2·12H2O的物質(zhì)的量都是1 mol，則Al3共3 mol，SO共5 mol，根據(jù)鋁元素和SO守恒原理可得，加入Al2O3和H2SO4的物質(zhì)的量之比為5310。方法技巧首尾分析法：對(duì)一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條龍生產(chǎn)工序)試題，首先對(duì)比分析生產(chǎn)流程示意圖中的第一種物質(zhì)(原材料)與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品)，從對(duì)比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，弄清生產(chǎn)流程過(guò)程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜、分離提純產(chǎn)品的化工工藝，然后再結(jié)合題設(shè)的問(wèn)題，逐一推敲解答。關(guān)鍵在于認(rèn)真對(duì)比分析原料與產(chǎn)品的組成，從中找出將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和除去原材料中所包含的雜質(zhì)的基本原理和所采用的工藝生產(chǎn)措施。當(dāng)把生產(chǎn)的主線弄清楚了，圍繞生產(chǎn)主線所設(shè)計(jì)的系列問(wèn)題也就可以解答了。遷移應(yīng)用2鎂及其合金是一種用途很廣的金屬材料，目前世界上60%的鎂是從海水中提取的。某學(xué)校課外興趣小組從海水曬鹽后的鹽鹵(主要含Na、Mg2、Cl、Br等)中模擬工業(yè)生產(chǎn)來(lái)提取鎂，主要過(guò)程如下：回答下列問(wèn)題：(1)工業(yè)上從鹽鹵中獲取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是_。(2)從過(guò)程得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2，除去少量Ca(OH)2的方法是先將沉淀加入到盛有_溶液的燒杯中，充分?jǐn)嚢韬蠼?jīng)_、_(填操作方法)可得純凈的Mg(OH)2。(3)下圖是該興趣小組設(shè)計(jì)進(jìn)行過(guò)程的實(shí)驗(yàn)裝置圖：其中裝置A的作用是_。(4)寫(xiě)出過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_。答案(1)石灰乳原料豐富，成本低(2) MgCl2過(guò)濾洗滌(3)制備干燥的HCl氣體(4) MgCl2(熔融)Mg Cl2熱點(diǎn)3鐵、銅及其礦物的開(kāi)發(fā)利用例3近年來(lái)，硫化銅礦的濕法冶煉技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。現(xiàn)有一種催化氧化酸浸硫化銅礦的冶煉法，其工藝流程如圖1所示：反應(yīng)溫度、固液比、反應(yīng)時(shí)間、氯離子濃度都對(duì)銅的浸出率有較大的影響，下面是實(shí)驗(yàn)得出的這幾種因素對(duì)銅的浸出率影響的變化曲線圖(如圖2圖5所示)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)火法煉銅的主要反應(yīng)：2CuFeS24O2Cu2S3SO22FeO(爐渣)；2Cu2S3O22Cu2O2SO2；2Cu2OCu2S6CuSO2；則由1 mol CuFeS2生成1 mol Cu，共消耗_ mol O2。在反應(yīng)中氧化劑為_(kāi)，當(dāng)有0.3 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，生成SO2的體積為_(kāi)(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。(2)寫(xiě)出反應(yīng)1的化學(xué)方程式：_，濕法煉銅與火法煉銅相比，優(yōu)點(diǎn)是_。(3)從溶液中得到FeSO4·7H2O晶體的操作是_；實(shí)驗(yàn)時(shí)常用乙醇洗滌晶體，優(yōu)點(diǎn)是_。(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)以及工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)要求，從下表中得出的最佳工藝條件為_(kāi)(填序號(hào))。選項(xiàng)反應(yīng)溫度/固液比c(Cl)/mol·L1反應(yīng)時(shí)間/hA10015.50.77B95150.86C110160.98答案(1)2.5Cu2O、Cu2S1.12 L(2)2CuSO22H2SO42CuSO42H2O2S污染小，同時(shí)得到副產(chǎn)物硫酸亞鐵晶體及硫黃，資源得到充分利用(3)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗去晶體表面的水和雜質(zhì)離子，同時(shí)減少晶體的損失(4)B解析(1)將題給的三個(gè)方程式合并得：2CuFeS25O22Cu4SO22FeO，當(dāng)CuFeS2為1 mol時(shí)，消耗的O2為2.5 mol。反應(yīng)中，根據(jù)化合價(jià)變化可知，Cu2O和Cu2S中Cu的化合價(jià)都降低，故它們都是氧化劑。生成1 mol SO2轉(zhuǎn)移6 mol電子，當(dāng)有0.3 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，生成SO2 0.05 mol，體積為1.12 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。(2)火法煉銅中產(chǎn)生有毒的SO2，而濕法煉銅中不產(chǎn)生有毒氣體，故其優(yōu)點(diǎn)是污染小，環(huán)保，同時(shí)濕法煉銅中還得到副產(chǎn)品硫酸亞鐵晶體及硫黃，充分利用了資源。(3)FeSO4·7H2O晶體受熱易失去結(jié)晶水，故從溶液中得到FeSO4·7H2O晶體的操作應(yīng)是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾。又因該晶體易溶于水，故不能用水洗滌，需用乙醇洗滌，不僅可以洗去晶體表面的水和雜質(zhì)離子，還可以減少晶體的損失。(4)從圖2可以看出：銅的浸出率隨反應(yīng)溫度的升高而增大，在溫度達(dá)到95 后，銅的浸出率隨溫度的變化不明顯，但是溫度過(guò)高，能耗增加，由此可知適宜的反應(yīng)溫度為95 。從圖3可以看出：固液比大于15時(shí)，銅的浸出率隨固液比的增大而有所下降；固液比小于15時(shí)，銅的浸出率隨固液比的減小而有所下降，因此適宜的固液比為15。從圖4可以看出：銅的浸出率隨反應(yīng)時(shí)間的增加而增大，但在反應(yīng)時(shí)間超過(guò)6 h后，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)銅的浸出率增大得很緩慢，同時(shí)反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，既增加能耗，又降低設(shè)備利用率，故適宜的反應(yīng)時(shí)間為6 h。由圖5可以看出：加入氯離子能改善銅的浸出效果，但是氯離子濃度超過(guò)0.8 mol·L1時(shí)，銅的浸出率隨氯離子濃度的增大反而降低，故適宜的氯離子濃度應(yīng)維持在0.8 mol·L1。遷移應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)室利用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)制備聚鐵(堿式硫酸鐵的聚合物)和綠礬(FeSO4·7H2O)，主要工藝流程如下。(1)將過(guò)程產(chǎn)生的氣體通入下列溶液中，溶液會(huì)褪色的是_。A品紅溶液 B紫色石蕊試液C酸性KMnO4溶液 D溴水(2)過(guò)程中，F(xiàn)eS、O2和H2SO4反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。(3)過(guò)程中需加入的物質(zhì)是_。(4)過(guò)程中，蒸發(fā)結(jié)晶時(shí)需使用的儀器除酒精燈、三腳架外，還需要_。(5)過(guò)程調(diào)節(jié)pH可選用下列試劑中的_(填序號(hào))。A稀硫酸 BCaCO3 CNaOH溶液(6)過(guò)程中，將溶液Z加熱到7080 ，目的是_。(7)實(shí)驗(yàn)室為測(cè)量所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)。用分析天平稱(chēng)取2.700 0 g樣品；將樣品溶于足量的鹽酸后，加入過(guò)量的BaCl2溶液；過(guò)濾、洗滌、干燥，稱(chēng)重得固體質(zhì)量為3.495 0 g。若該聚鐵的主要成分為Fe(OH)(SO4)n，則該聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)。(假設(shè)雜質(zhì)中不含鐵元素和硫元素)答案(1)ACD(2)4FeS3O26H2SO4=2Fe2(SO4)36H2O4S(3)鐵粉(4)蒸發(fā)皿、玻璃棒(5)C(6)促進(jìn)Fe3的水解(7)31.1%解析SO2具有漂白性，能使品紅褪色，SO2有還原性，能被酸性KMnO4溶液、溴水氧化，而使它們褪色。溶液X為Fe2(SO4)3，需加入還原劑將Fe3還原為Fe2，又不帶入雜質(zhì)離子，故需加入鐵粉。過(guò)程中需將酸消耗而調(diào)高pH，而CaCO3跟硫酸反應(yīng)會(huì)生成微溶于水的CaSO4而阻止反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。由聚鐵的化學(xué)式可知：n(Fe3)n(SO)n(BaSO4)0.015 mol，所以聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)×100%31.1%。熱點(diǎn)4錳、鉬、鈦等金屬化合物的綜合應(yīng)用例4鉬是一種過(guò)渡金屬元素，通常用作合金及不銹鋼的添加劑，這種元素可增強(qiáng)合金的強(qiáng)度、硬度、可焊性及韌性，還可增強(qiáng)其耐高溫及耐腐蝕性能。如圖是化工生產(chǎn)中制備金屬鉬的主要流程圖。(1)寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(2)反應(yīng)的尾氣可以再利用，寫(xiě)出應(yīng)用該尾氣制得的兩種重要化學(xué)試劑_。(3)如果在實(shí)驗(yàn)室模擬操作1和操作2，則需要使用的主要玻璃儀器有_。(4)鉬在空氣中灼燒生成三氧化鉬，三氧化鉬溶于氫氧化鈉溶液生成鉬酸鈉；三氧化鉬不溶于鹽酸或稀硫酸。鉬酸鈉的化學(xué)式為_(kāi)。(5)工業(yè)上制備還原性氣體CO和H2的反應(yīng)原理為CO2CH42CO2H2，CH4H2OCO3H2。含甲烷體積分?jǐn)?shù)為80%的a L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)天然氣與足量二氧化碳和水蒸氣的混合物在高溫下反應(yīng)，甲烷轉(zhuǎn)化率為90%，用產(chǎn)生的還原性氣體(CO和H2)還原MoO3制鉬，理論上能生產(chǎn)鉬的質(zhì)量為_(kāi)。答案(1)2MoS27O22MoO34SO2(2)H2SO4、Na2SO3或Na2SO4、(NH4)2SO4等(3)燒杯、漏斗、玻璃棒(4)Na2MoO4(5)4.11a g解析(1)二硫化鉬與氧氣在高溫下反應(yīng)生成三氧化鉬和二氧化硫。(2)二氧化硫可收集再利用，制備硫酸和鹽類(lèi)等。(3)操作1和操作2都是分離固體與液體混合物，都是過(guò)濾操作。(4)鉬酸是二元酸，可直接寫(xiě)出鉬酸鈉。(5)根據(jù)反應(yīng)方程式知，1 mol甲烷完全反應(yīng)生成4 mol還原性氣體，而：3COMoO3Mo3CO2,3H2MoO3Mo3H2O,3 mol還原性氣體理論上生成1 mol鉬。n(CH4)×80%，n(H2CO)×80%×90%×4 mol，n(Mo)× mol mol，m(Mo) mol×96 g·mol14.11a g。10