版化学苏教版高考总复习教学案无机化学工艺流程学术小金刚系列Word文件下载.docx

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（2015·

课标全国Ⅰ，27）（14分）硼及其化合物在工业上有许多用途。

以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·

H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）

干

分析题干流程

尾

知道题尾考查哪些问题

（1）写出Mg2B2O5·

H2O与硫酸反应的化学方程式________________。

为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有_______________________________________________________________________________________________________（写出两条）。

（2）利用________的磁性，可将其从¡

°

浸渣¡

±

中分离。

¡

中还剩余的物质是_______________________（写化学式）。

（3）¡

净化除杂¡

需先加H2O2溶液，作用是________________________________。

然后再调节溶液的pH约为5，目的是____________________________________。

（4）¡

粗硼酸¡

中的主要杂质是________（填名称）。

（5）以硼酸为原料可制得硼氢化钠（NaBH4），它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为________。

（6）单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。

以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程_______________________________________________。

[标准答案]　

（1）Mg2B2O5·

H2O＋2H2SO42MgSO4＋2H3BO3（3分）　提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径（2分）　

（2）Fe3O4（1分）　SiO2和CaSO4（1分）　（3）将Fe2＋氧化为Fe3＋（1分）　使Al3＋和Fe3＋形成氢氧化物沉淀而除去（1分）　（4）（七水）硫酸镁（1分）

（5）（1分）

（6）2H3BO3B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg2B＋3MgO（3分）

[评分细则]　

（1）不配平不得分，漏写条件扣1分

（2）简答每条1分，其他合理答案也给分

（3）写名称不给分，多写此空判0分

（4）写化学式不给分，出现白字不给分

（5）漏写离子符号不给分

（6）不配平不得分，漏写条件扣1分

【解法指导】

1．制备过程中原料预处理的5种常用方法

看方法

想目的

研磨

减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率

水浸

与水接触反应或溶解

酸浸

与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去

灼烧

除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质

煅烧

改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土

2.制备过程中控制反应条件的6种方法

调节溶液的pH

常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀

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

控制压强

改变速率，影响平衡

使用合适

的催化剂

改变反应速率，控制达到平衡所需要的时间

趁热过滤

防止某物质降温时析出

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

[注意]　调节pH所需的物质一般应满足两点：

①能与H＋反应，使溶液pH变大；

②不引入新杂质。

例如若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。

[体验感悟]

1．（2013·

全国新课标Ⅰ，27）锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。

某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔等。

充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C＋xLi＋＋xe－===LixC6。

现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。

回答下列问题：

（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为__________。

（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式____________________。

（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式____________________；

可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是______________________。

（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式______________________。

（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1－xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式________________________。

（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是________________________。

在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有________________（填化学式）。

解析　

（1）依据化合价代数和等于零可计算Co的化合价为＋3价。

（2）由正极碱浸后的物质变化流程可知，滤液中获取Al（OH）3，滤渣再经一系列变化得Li2SO4、CoSO4，可推知正极碱浸时只有铝被NaOH溶解。

（3）碱浸后所得滤渣LiCoO2中Co的化合价为＋3价，而酸浸后生成CoSO4中Co的化合价为＋2价，显然H2O2是还原剂，氧化产物只能是O2；

又H2O2具有不稳定性，受热易分解，也属于氧化还原反应。

（4）沉钴这一步，反应物为CoSO4、NH4HCO3，生成物中有CoCO3必然产生大量H＋，而HCO与H＋又不能大量共存，继续反应产生CO2。

此题容易忽视HCO与H＋的继续反应，澄清了这些问题，再利用质量守恒定律，就能顺利写出化学方程式。

（5）依据充电时正极的物质变化，可写出放电时的电极反应：

Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2

依据负极充电的电极反应，写出放电时电极反应

LixC6－xe－===6C＋xLi＋，以上两个电极反应相加，即得总方程式。

（6）“放电处理”的一个重要目的是“回收锂”，Li＋要沉积正极。

解答这一问题的关键是Li＋怎样沉积在正极上的。

放电时，离子运动的方向是“正向正，负向负”。

从流程的最终产物上很容易找到回收的金属化合物：

Al（OH）3、CoCO3、Li2SO4。

答案　

（1）＋3

（2）2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑（或2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al（OH）4]－＋3H2↑）

（3）2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2Li2SO4＋2CoSO4＋O2↑＋4H2O,2H2O22H2O＋O2↑　有氯气生成污染较大

（4）CoSO4＋2NH4HCO3===CoCO3↓＋（NH4）2SO4＋H2O＋CO2↑

（5）Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋6C

（6）Li＋从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中　Al（OH）3、CoCO3、Li2SO4

2．（2016·

四川理综，11节选）资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。

磷尾矿主要含Ca5（PO4）3F和CaCO3·

MgCO3。

某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案，制备具有重要工业用途的CaCO3、Mg（OH）2、P4和H2，其简化流程如下：

已知：

①Ca5（PO4）3F在950℃不分解；

②4Ca5（PO4）3F＋18SiO2＋30C2CaF2＋30CO＋18CaSiO3＋3P4。

请回答下列问题：

（1）950℃煅烧磷尾矿生成气体的主要成分是________。

（2）实验室过滤所需的玻璃仪器是________。

（3）NH4NO3溶液能从磷矿Ⅰ中浸取出Ca2＋的原因是

_________________________________________________________。

（4）在浸取液Ⅱ中通入NH3，发生反应的化学方程式是

____________________________________________________________。

解析　

（1）磷尾矿中除Ca5（PO4）3F外还有CaCO3·

MgCO3，950℃时Ca5（PO4）3F不分解，CaCO3·

MgCO3分解生成CaO、MgO和CO2。

（2）过滤需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒。

（3）NH4NO3溶液因NH水解使溶液呈酸性，溶解CaO、Ca（OH）2，使之转化为Ca2＋。

（4）由图可知浸取液中通NH3将Mg2＋转化为Mg（OH）2沉淀。

答案　

（1）CO2　

（2）烧杯、漏斗、玻璃棒

（3）NH水解使溶液呈酸性，与CaO、Ca（OH）2反应生成Ca2＋

（4）MgSO4＋2NH3＋2H2O===Mg（OH）2↓＋（NH4）2SO4

【解题策略】

化工流程题中表述性词汇“八大答题方向”

化工生产流程和综合实验题中经常会出现一些表述性词语中，这些表述性词语就是隐性信息，它可以暗示我们所应考虑的答题角度。

常见的有：

（1）“控制较低温度”——常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。

（2）“加过量试剂”——常考虑反应完全或增大转化率、产率等。

（3）“能否加其他物质”——常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。

（4）“在空气中或在其他气体中”——主要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。

（5）“判断沉淀是否洗净”——常取少量最后一次洗涤液于试管中，向其中滴加某试剂，以检验其中的某种离子。

（6）“检验某物质的设计方案”——通常取少量某液体于试管中，加入另一试剂产生某现象，然后得出结论。

（7）“控制pH”——常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。

（8）“用某些有机试剂清洗”——常考虑降低物质溶解度有利于析出、减少损耗和提高利用率等。

微点聚焦二　以分离提纯为目的的工艺流程

【示例2】从废钒催化剂（主要成分V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2等）中回收V2O5的一种生产工艺流程示意图如下，请回答下列问题：

（1）步骤①中废渣的主要成分是________，③中X试剂为________。

（2）实验室中进行萃取分液操作时，注入萃取剂，充分振荡，将分液漏斗于铁圈上静置，当液体分层后，接下来的操作是________________________________________________________________________。

（3）②③的变化过程可简化为（下式R表示VO2＋，HA表示有机萃取剂）R2（SO4）n（水层）＋2nHA（有机层）2RAn（有机层）＋nH2