專題講座五化工流程題的解題指導(dǎo) 第八章水溶液中的離子平衡 考綱研讀 1 從試題提供的新信息中 準確地提取實質(zhì)性內(nèi)容 并經(jīng)與已有知識塊整合 重組為新知識塊的能力 2 將實際問題分解 通過運用相關(guān)知識 采用分析 綜合的方法 解決簡單化學問題的能力 3 將分析和解決問題的過程及成果 用正確的化學術(shù)語及文字 圖表 模型 圖形等表達 并做出解釋的能力 解題策略 一 工業(yè)流程題的結(jié)構(gòu) 二 工業(yè)流程題分類突破題型一物質(zhì)制備類化工流程題1 核心反應(yīng) 陌生方程式的書寫關(guān)注箭頭的指向 箭頭指入 反應(yīng)物 箭頭指出 生成物 1 氧化還原反應(yīng) 熟練應(yīng)用氧化還原規(guī)律 判斷產(chǎn)物 配平 2 非氧化還原反應(yīng) 結(jié)合物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)實際判斷產(chǎn)物 2 原料的預(yù)處理 1 溶解 通常用酸溶 如用硫酸 鹽酸 濃硫酸等 2 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 3 常用的控制反應(yīng)條件的方法 1 調(diào)節(jié)溶液的pH 常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀 調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點 能與H 反應(yīng) 使溶液pH增大 不引入新雜質(zhì) 例如 若要除去Cu2 中混有的Fe3 可加入CuO CuCO3 Cu OH 2 Cu2 OH 2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH 不可加入NaOH溶液 氨水等 2 控制溫度 根據(jù)需要升溫或降溫 改變反應(yīng)速率或使平衡向需要的方向移動 3 趁熱過濾 防止某物質(zhì)降溫時會析出 4 冰水洗滌 洗去晶體表面的雜質(zhì)離子 并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗 例1 2016 全國卷 28 NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑 也常用來漂白織物等 其一種生產(chǎn)工藝如下 回答下列問題 1 NaClO2中Cl的化合價為 2 寫出 反應(yīng) 步驟中生成ClO2的化學方程式 3 2NaClO3 H2SO4 SO2 2NaHSO4 2ClO2 答案 3 電解 所用食鹽水由粗鹽水精制而成 精制時 為除去Mg2 和Ca2 要加入的試劑分別為 電解 中陰極反應(yīng)的主要產(chǎn)物是 4 尾氣吸收 是吸收 電解 過程排出的少量ClO2 此吸收反應(yīng)中 氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為 該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是 5 有效氯含量 可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力 其定義是 每克含氯消毒劑的氧化能力相當于多少克Cl2的氧化能力 NaClO2的有效氯含量為 計算結(jié)果保留兩位小數(shù) NaOH溶液 Na2CO3溶液 2 1 O2 1 57 答案 得分秘籍 解題流程 解題流程 第一步 讀題目 明確目的 制備NaClO2第二步 審流程 分塊破題 拆分工藝流程 第三步 看設(shè)問 結(jié)合題中的問題 回到流程圖中找答案 得分秘籍 1 設(shè)問一般相對獨立 無連帶效應(yīng) 一個問題解決不了不會影響下一個問題的解決 2 題中基本上都有與流程無關(guān)的問題 可直接作答 對于超綱知識 題目中要么有信息提示 要么與解答題目無關(guān) 題型二提純類化工流程題1 明確常用的提純方法 1 水溶法 除去可溶性雜質(zhì) 2 酸溶法 除去堿性雜質(zhì) 3 堿溶法 除去酸性雜質(zhì) 4 氧化劑或還原劑法 除去還原性或氧化性雜質(zhì) 5 加熱灼燒法 除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì) 6 調(diào)節(jié)溶液的pH法 如除去酸性溶液中的Fe3 等 2 明確常用的分離方法 1 過濾 分離難溶物和易溶物 根據(jù)特殊需要采用趁熱過濾或者抽濾等方法 2 萃取和分液 利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì) 如用CCl4或苯萃取溴水中的溴 3 蒸發(fā)結(jié)晶 提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì) 如NaCl 4 冷卻結(jié)晶 提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì) 易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物 如KNO3 FeCl3 CuCl2 CuSO4 5H2O FeSO4 7H2O等 5 蒸餾或分餾 分離沸點不同且互溶的液體混合物 如分離乙醇或甘油 6 冷卻法 利用氣體液化的特點分離氣體 如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的氨氣 例2 2017 合肥模擬 高純活性氧化鋅可用于光催化 光電極 彩色顯影等領(lǐng)域 以工業(yè)級氧化鋅 含F(xiàn)e2 Mn2 Cu2 Ni2 Cd2 等 為原料 用硫酸浸出法生產(chǎn)高純活性氧化鋅的工藝流程如下 答案 已知Ksp Fe OH 3 4 0 10 38 回答下列問題 1 浸出時 為了提高浸出效率可采用的措施有 寫兩種 化鋅粉碎 攪拌 增大硫酸濃度 其他合理答案也可 將工業(yè)級氧 解析 解析為了提高浸出效率 可以適當增大硫酸濃度 攪拌 將固體粉碎 提高浸出溫度等 2 氧化時 加入KMnO4溶液是為了除去浸出液中的Fe2 和Mn2 溶液中Mn全部轉(zhuǎn)化為MnO2 請配平下列除去Fe2 的離子方程式 答案 解析 35 137H2O 1 解析錳元素由 7價降低到 4價 而鐵元素由 2價升高到 3價 根據(jù)得失電子守恒 原子守恒和電荷守恒配平方程式 3 加入鋅粉的目的是 解析加入鋅粉的目的是消耗溶液中的H 調(diào)節(jié)溶液pH 促進溶液中的Cu2 Ni2 Cd2 等形成沉淀而除去 調(diào)節(jié)溶液pH 除去溶液中的Cu2 Ni2 Cd2 等 4 已知H2SO4浸出液中 c Fe2 5 04mg L 1 c Mn2 1 65mg L 1 加入KMnO4溶液反應(yīng)一段時間后 溶液中c Fe3 0 56mg L 1 若溶液pH 3 則此時Fe3 填 能 或 不能 生成沉淀 不能 答案 解析 若要除盡1m3上述浸出液中的Fe2 和Mn2 需加入 gKMnO4 7 9 答案 解析 專題集訓 1 2015 全國卷 27 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Mg2B2O5 H2O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 1 2 3 回答下列問題 1 寫出Mg2B2O5 H2O與硫酸反應(yīng)的化學方程式 為提高浸出速率 除適當增加硫酸濃度外 還可采取的措施有 寫出兩條 答案 解析 Mg2B2O5 H2O 2H2SO4 提高反應(yīng)溫度 減小鐵硼礦粉粒徑 1 2 3 解析Mg2B2O5 H2O與硫酸反應(yīng)生成H3BO3 MgSO4 配平即可 為提高浸出速率 可以從溫度 升高溫度 濃度 增大接觸面積 將礦石粉碎 等角度分析 1 2 3 2 利用 的磁性 可將其從 浸渣 中分離 浸渣 中還剩余的物質(zhì)是 寫化學式 答案 解析 Fe3O4 SiO2和CaSO4 解析Fe3O4具有磁性 可以利用鐵塊將其從 浸渣 中吸出 SiO2不溶于H2SO4 CaO與H2SO4生成CaSO4微溶于水 所以 浸渣 中還有SiO2和CaSO4 此時溶液中除H3BO3外還有MgSO4 由 1 中反應(yīng)生成 Fe2 SO4 3 FeSO4 Al2 SO4 3 1 2 3 3 凈化除雜 需先加H2O2溶液 作用是 然后再調(diào)節(jié)溶液的pH約為5 目的是 答案 解析 將Fe2 氧化為Fe3 使Al3 和Fe3 形成氫氧化物沉淀而除去 解析 凈化除雜 先加H2O2的目的是將Fe2 氧化為Fe3 然后再通過調(diào)節(jié)pH促進Fe3 Al3 水解生成Fe OH 3 Al OH 3沉淀而除去 1 2 3 4 粗硼酸 中的主要雜質(zhì)是 填名稱 答案 解析 七水 硫酸鎂 解析 粗硼酸 中的主要雜質(zhì)是沒有除去的MgSO4 1 2 3 5 以硼酸為原料可制得硼氫化鈉 NaBH4 它是有機合成中的重要還原劑 其電子式為 答案 解析 解析NaBH4由Na 和組成 其中的氫顯 1價 1價的H具有較強的還原性 1 2 3 6 單質(zhì)硼可用于生產(chǎn)具有優(yōu)良抗沖擊性能的硼鋼 以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質(zhì)硼 用化學方程式表示制備過程 答案 解析 解析以硼酸和金屬鎂為原料制備單質(zhì)硼的過程 H3BO3分解生成B2O3 B2O3與金屬鎂發(fā)生置換反應(yīng)生成單質(zhì)B 1 2 3 2 軟錳礦的主要成分為MnO2 還含有Fe2O3 MgO Al2O3 CaO SiO2等雜質(zhì) 工業(yè)上用軟錳礦制取MnSO4 H2O的流程如下 已知 部分金屬陽離子完全沉淀時的pH如下表 溫度高于27 時 MnSO4晶體的溶解度隨溫度的升高而逐漸降低 1 2 3 1 浸出 過程中MnO2轉(zhuǎn)化為Mn2 的離子方程式為 答案 解析 MnO2 SO2 1 2 3 2 第1步除雜中加入H2O2的目的是 答案 解析 將Fe2 氧化為Fe3 解析第1步除雜中加入H2O2的目的是將溶液中的Fe2 氧化為Fe3 以便于形成Fe OH 3沉淀 過濾將沉淀除去 1 2 3 3 第1步除雜中形成濾渣1的主要成分為 填化學式 調(diào)pH至5 6所加的試劑 可選擇 填以下試劑的序號字母 a CaOb MgOc Al2O3d 氨水 答案 解析 Al OH 3 Fe OH 3 ab 1 2 3 解析第1步除雜時調(diào)整溶液的pH在5 6 可以使溶液中的Al3 Fe3 分別形成Al OH 3 Fe OH 3沉淀 所以形成濾渣1的主要成分為Al OH 3 Fe OH 3 在調(diào)pH至5 6時 為了不引入新的雜質(zhì)離子 所加的試劑應(yīng)該可以與酸發(fā)生反應(yīng) 可選擇含有Ca2 Mg2 的化合物CaO MgO a b正確 1 2 3 4 第2步除雜 主要是將Ca2 Mg2 轉(zhuǎn)化為相應(yīng)氟化物沉淀除去 寫出MnF2除去Mg2 的離子反應(yīng)方程式 該反應(yīng)的平衡常數(shù)數(shù)值為 已知 MnF2的Ksp 5 3 10 3 CaF2的Ksp 1 5 10 10 MgF2的Ksp 7 4 10 11 答案 解析 7 2 107 1 2 3 解析第2步除雜 主要是將Ca2 Mg2 轉(zhuǎn)化為相應(yīng)氟化物沉淀除去 MnF2除去Mg2 的離子反應(yīng)方程式是MnF2 Mg2 1 2 3 5 采用 趁熱過濾 操作的原因是 答案 解析 減少MnSO4 H2O在水中的溶解 得到 更多產(chǎn)品 解析由已知 溫度高于27 時 MnSO4晶體的溶解度隨溫度的升高而逐漸降低 故采用 趁熱過濾 操作可以減少MnSO4 H2O在水中的溶解 得到更多產(chǎn)品 1 2 3 6 取少量MnSO4 H2O溶于水 配成溶液 測其pH發(fā)現(xiàn)該溶液顯酸性 原因是 用離子方程式表示 答案 解析 解析MnSO4是強酸弱堿鹽 Mn2 發(fā)生水解反應(yīng) 1 2 3 3 2016 全國卷 28 以硅藻土為載體的五氧化二釩 V2O5 是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑 從廢礬催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用 廢釩催化劑的主要成分為 以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線 1 2 3 回答下列問題 1 酸浸 時V2O5轉(zhuǎn)化為反應(yīng)的離子方程式為 同時V2O4轉(zhuǎn)化成VO2 廢渣1 的主要成分是 答案 解析 V2O5 2H SiO2 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KClO3氧化后的溶液中含有的Fe3 Al3 在 中和 時生成Fe OH 3 Al OH 3沉淀 所以 廢渣2 中含有Fe OH 3 Al OH 3 1 2 3 解析由題意知逆反應(yīng)是 洗脫 在堿性環(huán)境中有利于向 洗脫 方向進行 故淋洗液應(yīng)呈堿性 答案 解析 堿 1 2 3 解析由于前面加入了KClO3 KOH 所以 流出液 中陽離子最多的是K 答案 解析 K 5 流出液 中陽離子最多的是 1 2 3 6 沉釩 得到偏釩酸銨 NH4VO3 沉淀 寫出 煅燒 中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式 答案 解析 1 2 3