届高考化学一轮复习人教版化学工艺流程学案Word版Word文件下载.docx

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（2）滤渣1的主要成分除SiO2外还有____________；

氧化除杂工序中ZnO的作用是__________，若不通入氧气，其后果是__________________。

（3）溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________________；

沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用。

解析：

（1）在焙烧过程中ZnS和O2反应生成ZnO和SO2。

（2）溶液中的Pb2＋与SO

不能共存生成PbSO4沉淀，SiO2不溶于H2SO4，即滤渣1中含SiO2和PbSO4。

氧化除杂过程中O2能将溶液中Fe2＋氧化生成Fe3＋，加入ZnO能调节溶液的pH，促进Fe3＋完全水解。

由题表知Fe2＋、Zn2＋开始沉淀和沉淀完全时的pH非常接近，若不通入O2使Fe2＋氧化为Fe3＋，加入ZnO后无法除去Fe2＋，会影响Zn的纯度。

（3）根据题中信息可知还原除杂工序中涉及的离子反应为Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋。

（4）结合图示可知电解ZnSO4溶液时生成Zn，即电解时Zn2＋在阴极被还原，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn。

沉积Zn后的电解液中主要含有H2SO4，可返回溶浸工序中继续使用。

答案：

（1）ZnS＋

O2

ZnO＋SO2

（2）PbSO4　调节溶液的pH　无法除去杂质Fe2＋

（3）Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋

（4）Zn2＋＋2e－===Zn　溶浸

【名师点睛】物质制备型

1．原料预处理的六种常用方法

研磨、雾化

将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分

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（煅烧）

使固体在高温下分解或改变结构，使杂质高温氧化、分解等，如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿

酸作用

溶解、去氧化物（膜）、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等

碱作用

去油污、去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH、促进水解（沉淀）

2.制备过程中控制反应条件的六种方法

（1）调节溶液的pH。

常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。

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，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。

（2）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。

（3）控制压强。

改变速率，影响平衡。

（4）使用合适的催化剂。

加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间。

（5）趁热过滤。

防止某物质降温时析出。

（6）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。

【变式探究】（2018·

高考全国卷Ⅲ）KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。

（1）KIO3的化学名称是________。

（2）利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如图所示：

“酸化反应”所得产物有KH（IO3）2、Cl2和KCl。

“逐Cl2”采用的方法是________。

“滤液”中的溶质主要是________________。

“调pH”中发生反应的化学方程式为__________________________________________。

（3）KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。

①写出电解时阴极的电极反应式：

______________________________。

②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________________，其迁移方向是________。

③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有____________________（写出一点）。

（1）KIO3的名称为碘酸钾。

（2）Cl2是一种易挥发且溶解度不大的气体，可通过加热法去除溶液中溶解的Cl2。

加入KOH溶液“调pH”使KH（IO3）2转化为KIO3：

KH（IO3）2＋KOH===2KIO3＋H2O。

（3）①电解法制备KIO3时，H2O在阴极得到电子，发生还原反应：

2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。

②电解池中阳离子向阴极移动，即由电极a向电极b迁移，阳离子交换膜只允许阳离子通过，故主要是K＋通过阳离子交换膜。

③根据工艺流程分析，KClO3氧化法生成的Cl2有毒，且在调pH时加入KOH的量不易控制，另外，生成的KIO3中杂质较多。

（1）碘酸钾

（2）加热　KCl　KH（IO3）2＋KOH===2KIO3＋H2O（或HIO3＋KOH===KIO3＋H2O）

（3）①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑

②K＋　由a到b

③产生Cl2易污染环境等

例2、（2018·

高考全国卷Ⅰ）焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。

（1）生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。

写出该过程的化学方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为

①pH＝4.1时，Ⅰ中为________溶液（写化学式）。

②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是______________。

（3）制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。

阳极的电极反应式为___________________________。

电解后，________室的NaHSO3浓度增加。

将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。

（4）Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。

在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00mL葡萄酒样品，用0.01000mol·

L－1的碘标准液滴定至终点，消耗10.00mL。

滴定反应的离子方程式为____________________________________________，

该样品中Na2S2O5的残留量为________g·

L－1（以SO2计）。

（1）NaHSO3结晶脱水生成Na2S2O5。

（2）①向Na2CO3饱和溶液中通入SO2，可能生成Na2SO3、NaHSO3，因Na2SO3溶液呈碱性，Ⅰ中溶液呈弱酸性，所以生成的是NaHSO3。

②审题时抓住“生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得”，则工艺中加入Na2CO3固体，并再次充入SO2的目的是得到NaHSO3过饱和溶液。

（3）阳极发生氧化反应：

2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阳极室H＋向a室迁移，a室中的Na2SO3转化成NaHSO3。

阴极发生还原反应，析出H2，OH－增多，Na＋由a室向b室迁移，则b室中Na2SO3浓度增加。

（4）I2作氧化剂，将S2O

氧化成SO

。

计算样品中Na2S2O5的残留量时以SO2计，则n（I2）＝n（SO2）＝0.01000mol·

L－1×

0.01L＝0.0001mol，m（SO2）＝0.0064g，则该样品中Na2S2O5的残留量为

＝0.128g·

L－1。

（1）2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O

（2）①NaHSO3　②得到NaHSO3过饱和溶液

（3）2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　a

（4）S2O

＋2I2＋3H2O===2SO

＋4I－＋6H＋　0.128

【举一反三】

（2017·

高考全国卷Ⅲ）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＋NaNO3

Na2CrO4＋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KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。

冷却到________（填标号）得到的K2Cr2O7固体产品最多。

a．80℃　　　　　　　　b．60℃

c．40℃d．10℃

步骤⑤的反应类型是______________。

（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，所以该步骤不能使用陶瓷容器。

（2）步骤①中生成的氧化铁因不溶于水而进入滤渣1，所以滤渣1中含量最多的金属元素是Fe。

结合流程图可知，滤渣2的主要成分是氢氧化铝及含硅杂质。

（3）滤液2中存在平衡：

2CrO

＋2H＋Cr2O

＋H2O，氢离子浓度越大（pH越小），越有利于平衡正向移动，所以步骤④应调节滤液2的pH使之变小。

（4）根据题图，可知温度越低，K2Cr2O7的溶解度越小，析出的重铬酸钾固体越多，故d项正确。

步骤⑤中发生的反应为Na2Cr2O7＋2KCl===K2Cr2O7↓＋2NaCl，其属于复分解反应。

（1）2∶7　陶瓷在高温下会与Na2CO3反应

（2）Fe　Al（OH）3

（3）小　2CrO

＋H2O

（4）d　复分解反应

【名师点睛】分离、提纯型

1．正确选择物质分离六种常用方法

2．常见操作的答题思考角度

常见的操作

答题要考虑的角度

分离、提纯

过滤、蒸发、分液、蒸馏等常规操作。

从溶液中得到晶体的方法：

蒸发浓缩—冷却结晶—过滤（—洗涤、干燥）

提高原子利用率

绿色化学（物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用）

在空气中或在其他气体中进行的反应或操作

要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气，防氧化、水解、潮解等目的

判断沉淀是否洗涤干净

取最后洗涤液少量，检验其中是否还有某种离子存在等

控制溶液的pH

①调节溶液的酸碱性，抑制水解（或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀）；

②“酸作用”还可除去氧化物（膜）；

③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等；

④特定的氧化还原反应需要的酸性条件（或碱性条件）

控制温度（常用水浴、冰浴或油浴）

①防止副反应的发生；

②使化学平衡移动；

控制化学反应的方向；

③控制固体的溶解与结晶；

④控制反应速率：

使催化剂达到最大活性；

⑤升温：

促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发；

⑥加热煮沸：

促进水解，聚沉后利于过滤分离；

⑦趁热过滤：

减少因降温而析出的溶质的量；

⑧降温：

防止物质高温分解或挥发；

降温（或减压）可以减少能源成本，降低对设备的要求

洗涤晶体

①水洗：

通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质；

②“冰水洗涤”：

能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗；

③用特定的有机试剂清洗晶体：

洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度有利于析出，减少损耗等；

④洗涤沉淀方法：

往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次

表面处理

用水洗除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法（打磨）或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等

3.溶解度及其应用

（1）熟记常见物质溶解度曲线变化

（2）利用溶解度曲线判断结晶的方法

①溶解度受温度影响较小的（如NaCl）采取蒸发结晶的方法；

②溶解度受温度影响较大的采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法；

③带有结晶水的盐，一般采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法，应特别注意的是若从FeCl3溶液中结晶出FeCl3·

6H2O晶体，应在HCl气氛中蒸发浓缩、冷却结晶。

【变式探究】某废催化剂含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS和12.8%的CuS。

某同学用15.0g该废催化剂为原料，回收其中的锌和铜。

采用的实验方案如下：

（1）在下列装置中，第一次浸出必须用________，第二次浸出应选用________。

（填标号）

（2）第二次浸出时，向盛有滤渣1的反应器中先加入稀硫酸，后滴入过氧化氢溶液。

若顺序相反，会造成________________________________。

滤渣2的主要成分是____________。

（3）浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用的器皿名称是________。

（4）某同学在实验完成之后，得到1.5gCuSO4·

5H2O，则铜的回收率为________。

（1）根据题给化学工艺流程知第一次浸出发生反应：

ZnO＋H2SO4===ZnSO4＋H2O、ZnS＋H2SO4===ZnSO4＋H2S↑，产生有毒气体H2S，必须用氢氧化钠溶液进行尾气处理，选D装置；

第二次浸出时发生反应：

CuS＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋S＋2H2O，不产生有毒气体，可选用A装置。

若顺序相反，会造成H2O2与固体颗粒接触分解。

滤渣2的主要成分是SiO2（或SiO2和S）。

（3）浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用的器皿名称是蒸发皿。

（4）15.0g废催化剂中含有铜的物质的量为15.0g×

12.8%÷

96g·

mol－1＝0.02mol，1.5gCuSO4·

5H2O中铜的物质的量为1.5g÷

250g·

mol－1＝0.006mol，则铜的回收率为0.006mol÷

0.02mol×

100%＝30%。

（1）D　A

（2）H2O2与固体颗粒接触分解　SiO2（或SiO2和S）

（3）蒸发皿　（4）30%

【黄金押题】

1．绿水青山就是金山银山，某工厂为了实现节能减排，建设美丽中国的目标，将烟道气中的一种常见气体SOx和含Ca（OH）2、NaOH的废碱液作用，经过一系列化学变化，最终得到石膏（CaSO4·

2H2O）和过二硫酸钠（Na2S2O8）。

设计简要流程如图1所示：

（1）SOx中x＝________，操作a的名称是_____________________________________。

废碱液经操作a得到的固体为________（填化学式）。

（2）向溶液Ⅰ中通入足量空气发生反应的化学方程式为___________________________

_________________________________________。

（3）已知用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液可生成S2O

，其电解装置如图2所示。

下列说法不正确的是________（填字母）。

A．阳极的电极反应式有

2SO

－2e－===S2O

、4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

B．电解一段时间后，阴极附近溶液的pH减小

C．电解过程中，阳极产生微量能使湿润的淀粉KI试纸变蓝的有色单质气体，该气体可能是O3

D．若制取1molNa2S2O8且阳极有11.2LO2（标准状况）生成时，阴极产生H2在标准状况下的体积为44.8L

（4）一定条件下，S8（s）、O2（g）和NaOH（s）反应过程中的能量变化关系如图3所示（图3中a、b均大于0），请写出1molS8（s）完全燃烧的热化学方程式：

_______________________

________________。

由图1可知，经操作a后得到固体Ⅰ和溶液Ⅰ，所以操作a为过滤，固体Ⅰ与空气和H2O反应得到石膏，固体为CaSO3，则SOx中x＝2。

（2）溶液Ⅰ中溶质主要为Na2SO3，通入足量空气发生反应2Na2SO3＋O2===2Na2SO4。

（3）由图2可知，阳极失去电子，电极反应式有2SO

、4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，A项正确；

阴极是H＋得到电子生成H2，故电解一段时间后，阴极附近溶液的pH增大，B项错误；

能使湿润的淀粉KI试纸变蓝的气体具有氧化性，且该气体为有色单质，可能是O3，C项正确；

生成1mol

Na2S2O8失去2mol电子，生成标准状况下11.2LO2失去2mol电子，则H＋共得到4mol电子生成2mol氢气，其在标准状况下的体积为44.8L，D项正确。

（4）由图3可得1molS8（s）完全燃烧的热化学方程式为S8（s）＋8O2（g）===8SO2（g）　ΔH＝8（a－b）kJ·

mol－1。

（1）2　过滤　CaSO3

（2）2Na2SO3＋O2===2Na2SO4　（3）B

（4）S8（s）＋8O2（g）===8SO2（g）　ΔH＝8（a－b）kJ·

mol－1

2．镍及其化合物在化工生产中有广泛应用。

某实验室用工业废弃的NiO催化剂（含有Fe2O3、CaO、CuO、BaO等杂质）为原料制备Ni2O3的实验流程如下：

已知：

常温时Ksp（CaF2）＝2.7×

10－11，Ksp（CuS）＝1.0×

10－36；

Fe3＋不能氧化Ni2＋。

有关氢氧化物开始沉淀的pH和完全沉淀的pH如下表所示：

氢氧化物

Fe（OH）3

Fe（OH）2

Ni（OH）2

6.5

7.7

完全沉淀的pH

3.7

9.7

9.2

（1）调节pH最低值为_______。

（2）加入H2O2的目的是_____________________（用离子方程式表示）。

（3）“电解”制备NiOOH时阳极的电极反应式为____________________________。

（4）加入NaF的目的是除去Ca2＋，当c（F－）＝0.001mol·

L－1时，c（Ca2＋）＝____mol·

（5）为了探究操作A中发生的反应，设计如下实验：

①写出B中反应的离子方程式：

_____________________________________。

②为了检验B中生成了FeCl2，取少量B中溶液于试管，滴加下列试剂________（填字母）。

A．酸化的双氧水　　　　B．酸性高锰酸钾溶液

C．K3[Fe（CN）6]溶液D．加入氯水、KSCN溶液

③有人认为用燃烧法处理尾气，你是否同意？

答：

____（填“同意”或“不同意”），简述理由：

________________________________________________________________

④如果C中盛装100mL0.05mol·

L－1CuSO4溶液，通入H2S恰好完全反应，产生黑色沉淀。

过滤，得到滤液的pH为________（不考虑体积变化）。

（1）调节pH使Fe3＋完全沉淀而不能使Ni2＋沉淀，所以pH最低值为3.7。

（2）加入H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋。

（3）阳极上镍离子被氧化，OH－参与反应生成NiOOH和H2O。

（4）c（Ca2＋）＝

＝

mol·

L－1＝2.7×

10－5mol·

（5）①硫化氢是强还原剂，会还原Fe3＋。

②在Cl－存在下，用铁氰化钾检验Fe2＋，因为氯离子可能还原高锰酸钾，干扰Fe2＋的检验；

溶液中可能有未反应的Fe3＋，不能选A、D项。

③如果用燃烧法处理硫化氢，会造成二次污染。

④H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋，所得溶液中c（H＋）＝0.1mol·

L－1，pH＝－lgc（H＋）＝－lg0.1＝1。

（1）3.7

（2）2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O

（3）Ni2＋－e－＋3OH－===NiOOH＋H2O

（4）2.7×

10－5

（5）①2Fe3＋＋H2S===S↓＋2Fe2＋＋2H＋

②C　③不同意　H2S燃烧产生污染物SO2　④1

3．目前世界上新建的金矿中约有80%都采用氰化法提金。

某工厂利用锌冶炼渣回收金、银等贵金属的流程如图所示：

HCN有剧毒，Ka（HCN）＝5×

10－10；

Au＋＋2CN－[Au（CN）2]－，平衡常数Kβ＝1×

1038。

（1）磨矿细度对浸出率的影响如图所示，依据浸出率应选择磨矿细度________为宜。

（2）生产中用生石灰调节矿泥pH＞11.5，其目的之一是阻止溶液中的氰化物转化为HCN而挥发，其作用原理是______________________________________________________（用离子方程式表示）。

（3）“氰化”环节，是以NaCN溶液浸取调节pH的矿泥，敞口放置，将Au转化为Na[Au（CN）2]。

①其化学方程式为___________________