第三章金屬及其化合物熱點(diǎn)題型突破系列熱點(diǎn)題型突破系列( (三三) ) (2015新課標(biāo)全國(guó)卷)硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示：無(wú)機(jī)化工流程題的解題策略無(wú)機(jī)化工流程題的解題策略真題示例真題示例Mg2B2O5H2O 提高反應(yīng)溫度、減小鐵硼礦粉粒徑提高反應(yīng)溫度、減小鐵硼礦粉粒徑 Fe3O4SiO2和和CaSO4 將將Fe2氧化成氧化成Fe3 使使Fe3與與Al3形成氫氧化物沉淀形成氫氧化物沉淀而除去而除去(七水七水)硫酸鎂硫酸鎂 【精講精析】(1)根據(jù)強(qiáng)酸制弱酸的原理以及題目中硼酸的化學(xué)式，可完成方程式的書(shū)寫(xiě)；提高反應(yīng)速率除增大溶液濃度外，還可以考慮溫度、接觸面積等。 (2)Fe3O4有磁性，堿性氧化物被硫酸溶解，二氧化硅則不溶。 (3)由于Al3和Fe3在pH約為5時(shí)均可沉淀析出，所以要將Fe2氧化成Fe3與Al3一并除去。 (4)“酸浸”過(guò)程中生成大量硫酸鎂，所以在后續(xù)的蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶過(guò)程中會(huì)析出少量的硫酸鎂。 (5)電子式的書(shū)寫(xiě)應(yīng)注意陰離子應(yīng)用“”括起來(lái)。 (6)硼酸高溫易分解，鎂具有還原性，作還原劑，將硼置換出來(lái)。知識(shí)延伸知識(shí)延伸 2化工生產(chǎn)流程中常見(jiàn)考點(diǎn)及常見(jiàn)名詞 (1)化工生產(chǎn)流程中的常見(jiàn)名詞。 浸出：溶劑選擇性地溶解固體中某組分的工藝過(guò)程。礦物原料浸出的任務(wù)是選擇適當(dāng)?shù)娜軇沟V物原料中的有用組分或有害雜質(zhì)選擇性地溶解，使其轉(zhuǎn)入溶液中，達(dá)到有用組分與有害雜質(zhì)或與脈石組分相分離的目的。依據(jù)所選擇的溶劑不同，通常分為酸浸和堿浸。 粉碎：增大表面積，加快反應(yīng)速率。 灼燒、焙燒、煅燒：使物質(zhì)在高溫下氧化、分解。 (2)化工生產(chǎn)中分離、提純階段的常用反應(yīng)條件。 調(diào)pH除雜： a控制溶液的酸堿性使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。 b調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿(mǎn)足兩點(diǎn)：能與H反應(yīng)，使溶液pH增大；不引入新雜質(zhì)。 控溫：防止溫度過(guò)高，使物質(zhì)分解或揮發(fā)；防止溫度過(guò)低，使物質(zhì)無(wú)法揮發(fā)或者反應(yīng)不能進(jìn)行。 加熱：加快反應(yīng)速率；加速固體溶解；使平衡向吸熱方向移動(dòng)。 (3)獲得產(chǎn)品階段的常用方法。 洗滌：用冰水、熱水、乙醇、乙醚等溶劑(主要考慮溶解度)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。 1解答工藝流程類(lèi)題目的三個(gè)步驟 (1)從題干中獲取有用信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品。 (2)分析流程中的每一步驟。 (3)從問(wèn)題中獲取信息，幫助解題。對(duì)反應(yīng)條件的分析可從以下幾個(gè)方面著手：對(duì)反應(yīng)速率有何影響、對(duì)平衡轉(zhuǎn)化率有何影響、對(duì)綜合生產(chǎn)效益有何影響(如可從原料成本，原料來(lái)源是否廣泛、是否可再生，也可從對(duì)設(shè)備的要求，環(huán)境保護(hù)等方面作答)。解題策略解題策略 2解答工藝流程題需考慮的六個(gè)方面 (1)瀏覽題中的工藝流程圖，提取有用的信息，分析流程中將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的主要生產(chǎn)原理，推斷并寫(xiě)出相關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式。 (2)設(shè)計(jì)分離提純產(chǎn)品的步驟，選擇分離提純的實(shí)驗(yàn)方法(如過(guò)濾、蒸發(fā)、分液、蒸餾等)，掌握主要儀器和主要操作。 (3)根據(jù)數(shù)據(jù)，結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)原理，從溫度、壓強(qiáng)和濃度等方面分析，找到能使反應(yīng)正向移動(dòng)的條件，計(jì)算出產(chǎn)品的產(chǎn)率和反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。 (4)注意環(huán)保，減少污染，發(fā)展“綠色化學(xué)”。以原料循環(huán)使用或廢物利用為主線(xiàn)，評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)劣。 (5)考慮原料的來(lái)源和經(jīng)濟(jì)成本。通過(guò)對(duì)原料價(jià)位的思考優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案。 (6)設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單的生產(chǎn)設(shè)備、簡(jiǎn)便的生產(chǎn)工藝等。以流程中部分實(shí)驗(yàn)操作的改進(jìn)和創(chuàng)新來(lái)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案。 步驟1快速瀏覽，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)閱讀題目的背景材料、找出提供的原料、分析提供的條件和圖表。 (2)解讀操作流程、挖掘重要的操作步驟。 步驟2仔細(xì)審讀，關(guān)注有效信息 (1)關(guān)注箭頭號(hào)：圖1箭頭表示的是反應(yīng)物同時(shí)加入，圖2表示反應(yīng)物分步加入，圖3表示循環(huán)反應(yīng)。 (2)關(guān)注框內(nèi)所列內(nèi)容：根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，大致弄清從原料到產(chǎn)品的物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。 步驟3對(duì)照問(wèn)題，提煉關(guān)鍵信息 根據(jù)設(shè)問(wèn)提煉出對(duì)解決問(wèn)題有用的信息。有些題干中不很明了的信息可能會(huì)在問(wèn)題中有所涉及而得以完善。有些信息問(wèn)題涉及不到，屬于無(wú)效信息，所以對(duì)題干中和流程圖中不懂的信息要大膽跳過(guò)，如果解決問(wèn)題需要再重新梳理。 1(2015廣東理綜)七鋁十二鈣(12CaO7Al2O3)是新型的超導(dǎo)材料和發(fā)光材料。用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和廢Al片制備七鋁十二鈣的工藝如下： (1)煅粉主要含MgO和_。用適量NH4NO3溶液浸取煅粉后，鎂化合物幾乎不溶，若濾液中c(Mg2)小于5106 molL1，則溶液pH大于_ (Mg(OH)2的Ksp51012)；該工藝中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是_。鞏固訓(xùn)練鞏固訓(xùn)練 CaO11防止產(chǎn)物中有防止產(chǎn)物中有CaSO4沉淀沉淀 Ca(HCO3)2 2(2015山東理綜)毒重石的主要成分為BaCO3(含Ca2、Mg2、Fe3等雜質(zhì))，實(shí)驗(yàn)室利用毒重石制備BaCl2 2H2O的流程如下：Ca2Mg2Fe3開(kāi)始沉淀時(shí)的開(kāi)始沉淀時(shí)的pH11.99.11.9完全沉淀時(shí)的完全沉淀時(shí)的pH13.911.13.2 (1)毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨，目的是_ _。 實(shí)驗(yàn)室用37%的鹽酸配制15%的鹽酸，除量筒外還需使用下列儀器中的_。 a燒杯b容量瓶 c玻璃棒d滴定管 (2)加入NH3H2O調(diào)pH8可除去_(填離子符號(hào))，濾渣中含_(填化學(xué)式)。加入H2C2O4時(shí)應(yīng)避免過(guò)量，原因是_。 已知：Ksp(BaC2O4)1.6107，Ksp(CaC2O4)2.3109增大接觸面積從而增大接觸面積從而 使反應(yīng)速率加快使反應(yīng)速率加快a、c Fe3 Mg(OH)2、Ca(OH)2 H2C2O4過(guò)量會(huì)導(dǎo)致生成過(guò)量會(huì)導(dǎo)致生成BaC2O4沉淀，產(chǎn)品產(chǎn)量減少沉淀，產(chǎn)品產(chǎn)量減少 上方上方 偏大偏大 3(2015福建理綜)無(wú)水氯化鋁在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。 (1)氯化鋁在水中形成具有凈水作用的氫氧化鋁膠體，其反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。 (2)工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等雜質(zhì))制取無(wú)水氯化鋁的一種工藝流程示意如下： 已知：物質(zhì)物質(zhì)SiCl4AlCl3FeCl3FeCl2沸點(diǎn)沸點(diǎn)/57.6180(升華升華)300(升華升華)1 023 步驟中焙燒使固體水分揮發(fā)、氣孔數(shù)目增多，其作用是_ (只要求寫(xiě)出一種)。 步驟中若不通入氯氣和氧氣，則反應(yīng)生成相對(duì)原子質(zhì)量比硅大的單質(zhì)是_。 已知： Al2O3(s)3C(s)=2Al(s)3CO(g) H11 344.1 kJmol1 2AlCl3(g)=2Al(s)3Cl2(g) H21 169.2 kJmol1 由Al2O3、C和Cl2反應(yīng)生成AlCl3的熱化學(xué)方程式為_(kāi) _。防止后續(xù)步驟生成的防止后續(xù)步驟生成的AlCl3水解或增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率水解或增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率 鐵或鐵或Fe 3Cl2(g)=2AlCl3(g)3CO(g)H174.9 kJmol1 Al2O3(s)3C(s) 步驟的尾氣經(jīng)冷卻至室溫后，氣體用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的鹽主要有3種，其化學(xué)式分別為_(kāi)、_、_。 結(jié)合流程及相關(guān)數(shù)據(jù)分析，步驟中加入鋁粉的目的是_。NaClNaClO除去除去FeCl3，提高，提高AlCl3純度純度 解析本題主要考查鹽類(lèi)水解、蓋斯定律、Cl2的性質(zhì)、鋁及其化合物的性質(zhì)。 (1)Al3水解生成Al(OH)3和H。 (2)水分減少可防止Al3的水解，氣孔數(shù)目增多，增大了接觸面積可以加快反應(yīng)速率； 焦炭能還原礦石中的氧化鐵生成鐵； 根據(jù)蓋斯定律，將第一個(gè)反應(yīng)減去第二個(gè)反應(yīng)可得該熱化學(xué)反應(yīng)方程式； 尾氣中存在Cl2和CO2，故與足量的NaOH冷溶液反應(yīng)生成NaCl、NaClO、Na2CO3； 根據(jù)流程圖可知液態(tài)混合物中含有FeCl3雜質(zhì)，因此加入Al粉可與FeCl3反應(yīng)，除去FeCl3，提高AlCl3的純度。