高考化学二轮复习专题10化工流程大题教案Word格式文档下载.docx
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③趁热过滤；
④洗涤（水洗，冰水洗涤，醇洗）；
⑤蒸馏：
液、液分离（主要仪器：
蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、尾接管）；
⑥蒸发（实验仪器：
蒸发皿、铁架台、玻璃棒、坩埚钳、酒精灯）；
⑦萃取；
⑧分液（主要仪器：
分液漏斗）；
⑨升华；
⑩盐析：
加无机盐使溶质的溶解度降低而析出。
⑪灼烧：
高温条件下固体物质的燃烧（主要仪器：
坩埚）；
⑫煮沸：
目的通常是除去溶解在水中的气体（通常为O2），或是为了促进水解，聚沉后便于过滤分离。
4.常见文字叙述规范套路（重要）
（1）如何进行滴定终点的判断？
答：
当滴入最后一滴标准液时，溶液颜色由×
×
颜色变为##颜色，且半分钟内不恢复原色。
（注：
只写“变色”或“褪色”不得分）
（2）洗涤沉淀的方法：
往漏斗中加入蒸馏水至没过沉淀物，待水自然流下后，重复以上操作2～3次。
（3）检验沉淀是否洗涤干净的方法：
取最后一次的洗涤液，滴加×
试剂（可与杂质的某些离子发生沉淀反应），如果没有沉淀生成，说明沉淀洗涤干净；
否则说明沉淀未洗涤干净。
这种情况因为离子浓度较低，应该选用反应灵敏的特征反应。
此时一般不用焰色反应实验检验）。
（4）检验沉淀是否完全的方法：
静置，向上层清液中继续滴加×
试剂，若没有沉淀生成，说明沉淀完全；
若出现沉淀则说明沉淀未完全。
（5）如何进行萃取操作？
在分液漏斗中加溶液和萃取剂，右手堵住漏斗上口塞，左手握活塞，倒转用力振荡，放气，正立放铁圈上静置。
主要考查方面：
一、以物质制备为目的的化学工艺流程
1．原料处理阶段的常见考查点
（1）加快反应速率
（2）溶解：
通常用酸溶。
如用稀硫酸、盐酸、浓硫酸等。
（3）灼烧、焙烧、煅烧：
改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解。
2．分离提纯阶段的常见考查点
（1）调pH除杂
①控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。
如若要除去Al3＋、Mg2＋溶液中含有的Fe2＋，先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH。
②调节pH所需的物质一般应满足两点：
一能与H＋反应，使溶液pH增大；
二不引入新杂质。
例如，若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu（OH）2、Cu2（OH）2CO3等物质调节溶液的pH。
（2）加热：
加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。
如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。
如侯氏制碱法中的NaHCO3；
还有如H2O2、Ca（HCO3）2、MnO4、AgNO3、HNO3（浓）等物质。
（3）降温：
防止某物质在高温时溶解（或分解）；
使化学平衡向着题目要求的方向移动。
3．获得产品阶段的常见考查点
（1）洗涤（冰水、热水）：
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；
乙醇洗涤既可洗去晶体表面的杂质，又可减少晶体溶解的损耗。
（2）蒸发时的气体氛围抑制水解：
如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。
（3）蒸发浓缩、冷却结晶：
如NaCl和2Cr2O7混合溶液，若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主要是2Cr2O7，这样就可分离出大部分2Cr2O7；
同样原理可除去NO3中的少量NaCl。
（4）蒸发结晶、趁热过滤：
如NaCl和2Cr2O7混合溶液，若将混合溶液蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl，同样原理可除去NaCl中的少量NO3。
例1Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）制备。
工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如图所示。
由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为__________________________。
（2）“酸浸”后，钛主要以TiOCl形式存在，写出相应反应的离子方程式：
________。
（3）TiO2·
xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示：
温度/℃
30
35
40
45
50
TiO2·
xH2O转化率/%
92
95
97
93
88
分析40℃时TiO2·
xH2O转化率最高的原因______________________________。
（4）Li2Ti5O15中Ti的化合价为＋4，其中过氧键的数目为________。
（5）若“滤液②”中c（Mg2＋）＝0.02mol·
L－1，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），使Fe3＋恰好沉淀完全即溶液中c（Fe3＋）＝1.0×
10－5mol·
L－1，此时是否有Mg3（PO4）2沉淀生成？
_______________（列式计算）。
FePO4、Mg3（PO4）2的sp分别为1.3×
10－22、1.0×
10－24。
（6）写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式：
__________________。
[学审题析题]
【答案】
（1）100℃、2h,90℃、5h
（2）FeTiO3＋4H＋＋4Cl－===Fe2＋＋TiOCl＋2H2O
（3）低于40℃，TiO2·
xH2O转化反应速率随温度升高而增加；
超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·
xH2O转化反应速率下降
（4）4
（5）Fe3＋恰好沉淀完全时，c（PO）＝mol·
L－1＝1.3×
10－17mol·
L－1，c3（Mg2＋）·
c2（PO）值为0.013×
（1.3×
10－17）2≈1.7×
10－40<
sp[Mg3（PO4）2]，因此不会生成Mg3（PO4）2沉淀
（6）2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O42LiFePO4＋3CO2↑＋H2O
例2重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·
Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。
制备流程如图所示：
（1）步骤①的主要反应为：
FeO·
Cr2O3＋Na2CO3＋NaNO3Na2CrO4＋Fe2O3＋CO2＋NaNO2
上述反应配平后FeO·
Cr2O3与NaNO3的系数比为________。
该步骤不能使用陶瓷容器，原因是______________________________________________________。
（2）滤渣1中含量最多的金属元素是________，滤渣2的主要成分是________及含硅杂质。
（3）步骤④调滤液2的pH使之变________（填“大”或“小”），原因是____________（用离子方程式表示）。
（4）有关物质的溶解度如图所示。
向“滤液3”中加入适量Cl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到2Cr2O7固体。
冷却到________（填标号）得到的2Cr2O7固体产品最多。
a．80℃ b．60℃
c．40℃d．10℃
步骤⑤的反应类型是________________。
（5）某工厂用m1kg铬铁矿粉（含Cr2O340%）制备2Cr2O7，最终得到产品m2kg，产率为________________。
（1）2∶7 陶瓷在高温下会与Na2CO3反应
（2）Fe Al（OH）3
（3）小 2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O
（4）d 复分解反应
（5）×
100%
【解析】
（1）1molFeO·
Cr2O3参与反应共失去7mol电子，而1molNaNO3参与反应得到2mol电子，根据得失电子守恒，二者的系数比为2∶7。
由于高温下碳酸钠能与陶瓷中的二氧化硅发生反应，所以该步骤
二、以分离提纯为目的的化学工艺流程
1.物质分离提纯的原则
（1）不增：
不引入新的杂质。
（2）不减：
不减少被提纯的物质。
（3）易分离：
被提纯物与杂质易于分离。
（4）易复原：
被提纯的物质易恢复原的组成、状态。
2．常用的提纯方法
水溶法
除去可溶性杂质
酸溶法
除去碱性杂质
碱溶法
除去酸性杂质
氧化剂或还原剂法
除去还原性或氧化性杂质
加热灼烧法
除去受热易分解或易挥发的杂质
调节溶液的pH法
如除去酸性Cu2＋溶液中的Fe3＋等
3．常用的分离方法
过滤
分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法
萃取和分液
利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴
蒸发结晶
提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl
冷却结晶
提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如NO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·
5H2O、FeSO4·
7H2O等
蒸馏或分馏
分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油
冷却法
利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气
例3.以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生产硫酸的催化剂。
从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资综合利用。
废钒催化剂的主要成分为：
物质
V2O5
V2O4
2SO4
SiO2
Fe2O3
Al2O3
质量分数/%
2.2～2.9
2.8～3.1
22～28
60～65
1～2
＜1
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：
（1）“酸浸”时V2O5转化为VO，反应的离子方程式为
________________________________________________________________________，
同时V2O4转化成VO2＋。
“废渣1”的主要成分是________。
（2）“氧化”中欲使3mol的VO2＋变为VO，则需要氧化剂ClO3至少为________mol。
（3）“中和”作用之一是使钒以V4O形式存在于溶液中。
“废渣2”中含有________。
（4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：
4ROH＋V4OR4V4O12＋4OH－（ROH为强碱性阴离子交换树脂）。
为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性（填“酸”“碱”或“中”）。
（5）“流出液”中阳离子最多的是________。
（6）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式________________________________________________________________________。
【答案】
（1）V2O5＋2H＋===2VO＋H2O SiO2
（2）0.5 （3）Fe（OH）3和Al（OH）3 （4）碱
（5）＋ （6）2NH4VO3V2O5＋H2O＋2NH3↑
例4.污染物的有效去除和资的充分利用是重要的研究课题。
某化学研究小组利用软锰矿（主要成分为MnO2，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属的化合物）作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得电池材料MnO2（反应条件已略去）。
请回答下列问题：
（1）若将SO2气体通入下列溶液中，会褪色的是________（填字母）。
A．品红溶液 B．紫色石蕊溶液
C．酸性MnO4溶液D．溴水
（2）用MnCO3能除去溶液中的Al3＋和Fe3＋，其原因是_____________________________。
（3）分别写出MnS除去溶液中的Cu2＋和Ni2＋的离子方程式：
_______________________、________________________。
（4）写出MnO4和MnSO4溶液反应生成MnO2的化学方程式：
____________________。
（5）若要制得硫酸锰晶体（MnSO4·
H2O，相对分子质量为169），可以将除杂后得到的MnSO4溶液通过__________（填操作名称）而制得。
（1）ACD
（2）消耗溶液中的酸，使Fe3＋和Al3＋水解生成氢氧化物沉淀
（3）MnS＋Cu2＋===CuS＋Mn2＋
MnS＋Ni2＋===NiS＋Mn2＋
（4）2MnO4＋3MnSO4＋2H2O===5MnO2↓＋2SO4＋2H2SO4
（5）蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
例5以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO4·
7H2O的过程如图所示：
硼镁泥的主要成分如下表：
MgO
FeO、Fe2O3
CaO
B2O3
30%～40%
20%～25%
5%～15%
2%～3%
1%～2%
（1）“酸解”时应该加入的酸是________，“滤渣1”中主要含有________（写化学式）。
（2）“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是___________、__________________。
（3）判断“除杂”基本完成的检验方法是______________________________。
（4）分离滤渣3应趁热过滤的原因是____________________________________。
（1）H2SO4 SiO2
（2）将Fe2＋氧化为Fe3＋ 调节溶液pH，使Fe3＋、Al3＋以氢氧化物的形式沉淀除去 （3）取滤液将其酸化后滴加SCN溶液，若溶液未变红，则说明除杂完全 （4）防止MgSO4·
7H2O结晶析出
例6“分子筛”是一种具有多孔结构的铝硅酸盐（NaAlSiO4·
nH2O），其中有许多笼状孔穴和通道能让直径比孔穴小的分子通过而将大的分子留在外面，故此得名。
利用铝灰（主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等）制备“分子筛”的一种工艺如下：
（1）分子筛的孔道直径为4A称为4A型分子筛；
当Na＋被Ca2＋取代时就制得5A型分子筛，当Na＋被＋取代时就制得3A型分子筛。
要高效分离正丁烷（分子直径为4.65A）和异丁烷（分子直径为5.6A）应该选用________型的分子筛。
（2）铝灰在90℃时水解的化学方程式为____________________________；
“水解”采用90℃而不在室温下进行的原因是_________________________________。
（3）“酸溶”时，为降低生产成本，应选择的酸为__________，理由是_____________。
（4）“氧化”时，发生的主要反应的离子方程式为____________________________。
（5）该工艺中滤渣的成分是________。
（6）“胶体”调节pH后过滤所得“晶体”需洗涤，如何证明该晶体已经洗涤干净？
_________________。
（1）5A
（2）AlN＋3H2OAl（OH）3＋NH3↑ 加快AlN水解反应速率；
降低NH3在水中的溶解度，促使NH3逸出
（3）盐酸 电解时生成的氢气和氯气可以制备盐酸
（4）2Fe2＋＋2H＋＋ClO－===2Fe3＋＋Cl－＋H2O
（5）Fe（OH）3
（6）取最后一次洗涤液少许，加入浓氢氧化钠溶液并微热，若不能产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则洗涤干净，否则未洗涤干净（或取最后一次洗涤液少许，加稀硝酸酸化，再加硝酸银溶液，若不能产生白色沉淀，则洗涤干净，否则未洗涤干净）
例7PFS是水处理中重要的絮凝剂，下图是以回收的废铁屑为原料制备PFS的一种工艺流程。
（1）酸浸槽以及聚合釜中用到的酸应是________；
PFS中铁元素的化合价为________；
在酸浸槽中，为了提高浸出率，可以采取的措施有________________（写两条）。
（2）若废铁屑中含有较多铁锈（Fe2O3·
xH2O），则酸浸时反应的化学方程式有________________________。
（3）如果反应釜中用H2O2作氧化剂，则反应的离子方程式为_______________；
生产过程中，发现反应釜中产生了大量的气体，且温度明显升高，其原因可能是______________________。
（4）聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围内。
如果溶液酸性过强，造成的后果是____________________。
如果溶液酸性太弱又会生成大量的氢氧化铁沉淀。
若溶液中Fe3＋的浓度为1mol·
L－1，当Fe3＋开始沉淀时，溶液的pH约为________。
[已知Fe（OH）3的sp≈1.0×
10－39]。
（1）H2SO4 ＋3 加热、搅拌、多次浸取等
（2）Fe2O3·
xH2O＋3H2SO4===Fe2（SO4）3＋（3＋x）H2O、Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ （3）2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O H2O2与Fe2＋的反应为放热反应，加入的H2O2过多，且生成的Fe3＋能作H2O2分解的催化剂，H2O2发生分解反应，生成了O2 （4）影响Fe3＋与OH－的结合（合理答案均可） 1
（1）絮凝剂是硫酸盐，制备时不能引入杂质，要用硫酸酸浸；
根据[Fe2（OH）x（SO4）3－x/2]y中各元素正负化合价的代数和为0，得铁的化合价为＋3。
xH2O和Fe均与硫酸反应。
（4）Fe3＋＋3H2OFe（OH）3＋3H＋，酸性过强，Fe3＋水解平衡逆向移动，不利于Fe（OH）3的生成；
L－1，当Fe3＋开始沉淀时，sp[Fe（OH）3]＝1.0×
10－39＝c（Fe3＋）·
c3（OH－），则1.0×
10－39＝1mol·
L－1×
c3（OH－），解得c（OH－）＝10－13mol·
L－1，则c（H＋）＝0.1mol·
L－1，所以pH＝1。
例8醋酸镍[（CH3COO）2Ni]是一种重要的化工原料。
一种以含镍废料（含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）为原料，制取醋酸镍的工艺流程图如下：
相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表：
金属离子
开始沉淀的pH
沉淀完全的pH
20℃时溶解性（H2O）
Fe3＋
1.1
3.2
CaSO4
微溶
Fe2＋
5.8
8.8
NiF2
可溶
Al3＋
3.0
5.0
CaF2
难溶
Ni2＋
6.7
9.5
NiCO3
sp＝9.60×
10－6
（1）调节pH步骤中，溶液pH的调节范围是____________。
（2）滤渣1和滤渣3主要成分的化学式分别是________、________。
（3）写出氧化步骤中加入H2O2发生反应的离子方程式：
___________________________。
（4）酸浸过程中，1molNiS失去6NA个电子，同时生成两种无色有毒气体。
写出该反应的化学方程式：
______________________________________。
（5）沉镍过程中，若c（Ni2＋）＝2.0mol·
L－1，欲使100mL该滤液中的Ni2＋沉淀完全[c（Ni2＋）≤10－5mol·
L－1]，则需要加入Na2CO3固体的质量最少为________g。
（保留小数点后1位有效数字）
（6）保持其他条件不变，在不同温度下对含镍废料进行酸浸，镍浸出率随时间变化如图。
酸浸的最佳温度与时间分别为________℃、________min。
（1）5.0≤pH＜6.7
（2）SiO2、CaSO4 CaF2
（3）2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
（4）NiS＋H2SO4＋2HNO3===NiSO4＋SO2↑＋2NO↑＋2H2O （5）31.4 （6）70 120
NO，根据得失电子守恒、原子守恒可写出反应的化学方程式。
（5）Ni2＋沉淀完全时溶液中c（CO）＝＝＝0.96mol·
L－1，故需要加入Na2CO3的质量最少为[0.96mol·
0.1L＋（2.0mol·
L－1－10－5mol·
L－1）×
0.1L]×
106g·
mol－1＝31.4g。
例9硫酸锌可用于制造锌钡白、印染媒染剂等。
用锌白矿（主要成分为nO，还含有Fe2O3、CuO、SiO2等杂质）制备nSO4·
7H2O的流程如下：
相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·
L－1计算）如表所示：
n2＋
6.4
8.0
（1）“滤渣1”的主要成分为________（填化学式）。
“酸浸”过程中，提高锌元素浸出率的措施有：
适当提高酸的浓度、____________（填一种）。
（2）“置换”过程中，加入适量的锌粉，除
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