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(zhǔn)確地提取實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，并經(jīng)與已有知識(shí)塊整合，重組為新知識(shí)塊的能力。2.將實(shí)際問題分解，通過運(yùn)用相關(guān)知識(shí)，采用分析、綜合的方法，解決簡單化學(xué)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(xué)術(shù)語及文字、圖表、模型、圖形等表達(dá)，并做出解釋的能力。解題策略一、工業(yè)流程題的結(jié)構(gòu)一、工業(yè)流程題的結(jié)構(gòu)二、工業(yè)流程題分類突破二、工業(yè)流程題分類突破題型一物質(zhì)制備類化工流程題題型一物質(zhì)制備類化工流程題1.核心反應(yīng)核心反應(yīng)陌生方程式的書寫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(shí)際判斷產(chǎn)物。2.原料的預(yù)處理原料的預(yù)處理(1)溶解：通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等。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，不溶物通過過濾除去的溶解過程浸出率固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少(更多轉(zhuǎn)化)(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(diǎn)：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(dòng)。(3)趁熱過濾。防止某物質(zhì)降溫時(shí)會(huì)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(jià)為_。(2)寫出“反應(yīng)”步驟中生成ClO2的化學(xué)方程式_。32NaClO3H2SO4SO2=2NaHSO42ClO2答案(3)“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時(shí)，為除去Mg2和Ca2，要加入的試劑分別為_、_?！半娊狻敝嘘帢O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(dāng)于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為_。(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù))NaOH溶液Na2CO3溶液21O21.57答案得分秘籍解題流程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。得分秘籍得分秘籍(1)設(shè)問一般相對(duì)獨(dú)立，無連帶效應(yīng)，一個(gè)問題解決不了不會(huì)影響下一個(gè)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(duì)于超綱知識(shí)，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題型二提純類化工流程題1.明確常用的提純方法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、CuSO45H2O、FeSO47H2O等。(5)蒸餾或分餾：分離沸點(diǎn)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(diǎn)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(jí)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KspFe(OH)34.01038。回答下列問題：(1)浸出時(shí)，為了提高浸出效率可采用的措施有(寫兩種)：_?；\粉碎、攪拌，增大硫酸濃度(其他合理答案也可)將工業(yè)級(jí)氧解析解析解析為了提高浸出效率，可以適當(dāng)增大硫酸濃度、攪拌、將固體粉碎、提高浸出溫度等。(2)氧化時(shí)，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3 51 3 7 H2O1解析解析錳元素由7價(jià)降低到4價(jià)，而鐵元素由2價(jià)升高到3價(jià)，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(jìn)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)5.04 mgL1、c(Mn2)1.65 mgL1。加入KMnO4溶液反應(yīng)一段時(shí)間后，溶液中c(Fe3)0.56 mgL1，若溶液pH3，則此時(shí)Fe3_(填“能”或“不能”)生成沉淀。不能答案解析若要除盡1 m3上述浸出液中的Fe2和Mn2，需加入_ g KMnO4。7.9答案解析專題集訓(xùn)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： 123回答下列問題：(1)寫出Mg2B2O5H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式_。為提高浸出速率，除適當(dāng)增加硫酸濃度外，還可采取的措施有_(寫出兩條)。答案解析Mg2B2O5H2O2H2SO4提高反應(yīng)溫度、減小鐵硼礦粉粒徑123解析解析Mg2B2O5H2O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。123(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(xué)式)。答案解析Fe3O4SiO2和CaSO4解析解析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(shí)溶液中除H3BO3外還有MgSO4由(1)中反應(yīng)生成、Fe2(SO4)3、FeSO4、Al2(SO4)3。123(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(jìn)Fe3、Al3水解生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而除去。123(4)“粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是_(填名稱)。答案解析(七水)硫酸鎂解析解析“粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是沒有除去的MgSO4。123(5)以硼酸為原料可制得硼氫化鈉(NaBH4)，它是有機(jī)合成中的重要還原劑，其電子式為_。答案解析解析解析NaBH4由Na和 組成。其中的氫顯1價(jià)，1價(jià)的H具有較強(qiáng)的還原性。123(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(xué)方程式表示制備過程：_。答案解析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。1232.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MnSO4H2O的流程如下：已知：部分金屬陽離子完全沉淀時(shí)的pH如下表金屬陽離子Fe3Al3Mn2Mg2完全沉淀時(shí)的pH3.25.210.412.4溫度高于27 時(shí)，MnSO4晶體的溶解度隨溫度的升高而逐漸降低。123(1)“浸出”過程中MnO2轉(zhuǎn)化為Mn2的離子方程式為_。答案解析MnO2SO2=123(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。123(3)第1步除雜中形成濾渣1的主要成分為_(填化學(xué)式)，調(diào)pH至56所加的試劑，可選擇_(填以下試劑的序號(hào)字母)。a.CaO b.MgOc.Al2O3 d.氨水答案解析Al(OH)3、Fe(OH)3ab123解析解析第1步除雜時(shí)調(diào)整溶液的pH在56，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56時(shí)，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。123(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Ksp5.3103；CaF2的Ksp1.51010；MgF2的Ksp7.41011)答案解析7.2107123解析解析第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MnF2Mg2123(5)采用“趁熱過濾”操作的原因是_。答案解析減少M(fèi)nSO4H2O在水中的溶解，得到更多產(chǎn)品解析解析由已知溫度高于27 時(shí)，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M(fèi)nSO4H2O在水中的溶解，得到更多產(chǎn)品。123(6)取少量MnSO4H2O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)。答案解析解析解析MnSO4是強(qiáng)酸弱堿鹽，Mn2發(fā)生水解反應(yīng)。1233.(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物質(zhì)V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%2.22.92.83.122286065121以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：123回答下列問題：(1)“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為 反應(yīng)的離子方程式為_，同時(shí)V2O4轉(zhuǎn)化成VO2?！皬U渣1”的主要成分是_。答案解析V2O52H=SiO2123答案解析0.5123答案解析Fe(OH)3、Al(OH)3解析解析酸浸并用KClO3氧化后的溶液中含有的Fe3、Al3，在“中和”時(shí)生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，所以“廢渣2”中含有Fe(OH)3、Al(OH)3。123解析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(jìn)行，故淋洗液應(yīng)呈堿性。答案解析堿123解析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_。123(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(xué)方程式_。答案解析123