领军高考化学易错点09化工流程考点讲解易错题分析Word文件下载.docx
《领军高考化学易错点09化工流程考点讲解易错题分析Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《领军高考化学易错点09化工流程考点讲解易错题分析Word文件下载.docx(33页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
(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。
【答案】ZnS+
O2
ZnO+SO2PbSO4调节溶液的pH无法除去杂质Fe2+Zn+Cd2+
Zn2++CdZn2++2e-
Zn溶浸
【解析】
(1)由于闪锌矿的主要成分是ZnS,因此焙烧过程中主要反应的化学方程式为
3.(2018课标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工艺流程如下图所示:
“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)。
【答案】碘酸钾加热KClKH(IO3)2+KOH
2KIO3+H2O或(HIO3+KOH
KIO3+H2O)2H2O+2e-
2OH-+H2↑K+a到b产生Cl2易污染环境等
4.(2017课标Ⅰ)Li4Ti5O12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)来制备,工艺流程如下:
(1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如下图所示。
由图可知,当铁的净出率为70%时,所采用的实验条件为___________________。
(2)“酸浸”后,钛主要以TiOCl42-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,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×
10-5mol/L,此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?
___________(列式计算)。
FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp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。
【答案】
(1)100℃、2h,90℃,5h
(2)FeTiO3+4H++4Cl−=Fe2++TiOCl42−+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(PO43-)=
mol·
L−1=1.3×
10-17mol·
L−1,c3(Mg2+)×
c2(PO43-)=(0.01)3×
(1.3×
10-17)2=1.7×
10-40<Ksp[Mg3(PO4)2],因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀。
(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O4
2LiFePO4+H2O↑+3CO2↑
学方程式为2FePO4+Li2CO3+H2C2O4
2LiFePO4+H2O↑+3CO2↑。
5.(2017课标Ⅱ)水泥是重要的建筑材料。
水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。
实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:
(1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。
加入硝酸的目的是__________,还可使用___________代替硝酸。
(2)沉淀A的主要成分是_________,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为________。
(3)加氨水过程中加热的目的是___________。
沉淀B的主要成分为_____________、____________(填化学式)。
(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后,用KMnO4标准溶液滴定,通过测定草酸的量可间接获知钙的含量,滴定反应为:
+H++H2C2O4→Mn2++CO2+H2O。
实验中称取0.400g水泥样品,滴定时消耗了0.0500mol·
L-1的KMnO4溶液36.00mL,则该水泥样品中钙的质量分数为______________。
(1)将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+;
双氧水(H2O2)
(2)SiO2(或H2SiO3);
SiO2+4HF
SiF4↑+2H2O
(3)防止胶体生成,易沉淀分离;
Fe(OH)3、
(OH)3
(4)45.0%
pH4~5时Ca2+、Mg2+不沉淀,Fe3+、Al3+沉淀,所以沉淀B为Fe(OH)3、
(OH)3。
(4)草酸钙的化学式为CaC2O4,MnO4-作氧化剂,化合价降低5价,H2C2O4中的C化合价由+3价→+4价,整体升高2价,最小公倍数为10,因此MnO4-的系数为2,H2C2O4的系数为5,运用关系式法5Ca2+~5H2C2O4~2KMnO4
n(KMnO4)=0.0500mol/L×
36.00×
10-3mL=1.80×
10-3mol
n(Ca2+)=4.50×
水泥中钙的质量分数为4.50×
10-3mol×
40.0g/mol/0.400g×
100%=45.0%。
6.(2017课标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___________________。
(5)某工厂用m1kg铬铁矿粉(含Cr2O340%)制备K2Cr2O7,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)铁Al(OH)3
(3)小增大溶液中H+,促进平衡2CrO42-+2H+
Cr2O72-+H2O正向移动
(4)d复分解反应
(5)
锁定考点
无机化工流程题的特点:
规律:
主线主产品、分支副产品、回头为循环。
核心考点:
物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制。
1.流程的呈现主要有以物质转化为主线,以操作过程为主线,甚至有时候会以设备为主线。
2.这类题常围绕以下几个知识点进行设问:
⑴ 反应速率与平衡理论的运用
反应物颗粒大小:
反应速率、原料的利用率等
温度:
反应速率、物质的稳定性、物质的结晶等
⑵氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写;
⑶利用控制pH分离除杂;
⑷化学反应的能量变化;
⑸实验基本操作:
除杂、分离、检验、洗涤、干燥等;
⑹流程中的物质转化和循环,资源的回收和利用;
⑺环境保护与绿色化学评价。
一、原料处理的方法和作用
对原料进行预处理的常用方法及其作用:
1.粉碎、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。
2.水浸:
与水接触反应或溶解。
3.酸浸:
通常用酸溶,如用硫酸、盐酸、浓硫酸等,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。
近年来,在高考题出现了“浸出”操作。
在化工生产题中,矿物原料“浸出”的任务是选择适当的溶剂,使矿物原料中的有用组分或有害杂质选择性地溶解,使其转入溶液中,达到有用组分与有害杂质或与脉石组分相分离的目的。
4.浸出率:
固体溶解后,离子在溶液中含量的多少(更多转化)。
5.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,将有机碘转化为碘盐。
6.灼烧、焙烧、煅烧:
改变结构和组成,使一些物质能溶解;
并使一些杂质在高温下氧化、分解,如煅烧高岭土和石灰石。
二、掌握核心化学反应
1.元素及其化合物知识:
化工生产将原料转变成产品的过程,也是物质经历相互转化的过程。
理解物质之间的转化关系,就要用到元素及其化合物的相关知识。
一般围绕铁、铜、铝、镁、氯、硫、磷、硅等元素的单质或化合物的工业制备来进行命题,需要掌握这些元素及其化合物的知识
2.还要掌握有关化工生产的知识,熟悉的有纯碱工业、氨工业、硅单质的制备、氯碱工业、海水中提取镁、海水中提取溴等;
3.化学反应原理:
化工生产中把原料转变成产品的过程就是化学反应的过程,从化学反应原理的角度选择原料、控制条件和选择设备等,是化工生产的基本思路。
化学反应原理的相关知识包括质量守恒定律、化学反应速率、化学平衡、电化学、化学热力学等,做到能综合运用这些知识分析化工生产中化学反应的情况。
①调节溶液的pH值:
使某些离子转变为沉淀而达到分离的目的,抑制某些离子的水解,防止某些离子的氧化等。
在题目中常以表格形式给出信息。
例如:
已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示
物质
开始沉淀
沉淀完全
Fe(OH)3
2.7
3.7
Fe(OH)2
7.6
9.6
Mn(OH)2
9.8
若要除去Mn2+溶液中含有的Fe2+,应该怎样做?
提示:
先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+,再调溶液的pH到3.7。
调节pH所需的物质一般应满足两点:
能与H+反应,使溶液pH值增大;
不引入新杂质。
若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值。
调节溶液的pH:
“酸作用还可以除去氧化物(膜);
“碱作用”还可以除去油污、除去铝片氧化物、溶解铝、二氧化硅。
②控制体系的温度
a.控制低温:
防止物质的分解,如NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、HNO3(浓)等;
防止物质的挥发,如盐酸、醋酸等;
抑制物质的水解,如冰水洗涤,以防止洗涤过程中的溶解损耗;
增大气体反应物的溶解度,使其被充分吸收;
b.采取加热:
加速某固体的溶解,加快反应速率;
减少气体生成物的溶解并使其逸出;
使平衡向需要的方向移动;
趁热过滤,防止某物质降温时因析出而损耗或带入新的杂质;
c.控制范围:
确保催化剂的催化效果,兼顾速率和转化率,追求更好的经济效益,防止副反应发生等。
三、明确反应原理
注意每一步在什么条件下,发生了什么反应,生成了什么物质,这些物质分别到哪里去了。
如转化成了沉淀还是气体或生成了其他物质。
四、物质分离或提纯的方法
化工生产过程中分离提纯、除杂等环节,与高中化学基本实验的原理紧密联系,包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干,或蒸馏、萃取、分液等基本实验操作及原理,并要熟悉所用到的相关仪器。
1.蒸发、反应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。
⑴ 蒸发浓缩、冷却结晶:
如除去KNO3中的少量NaCl。
⑵ 蒸发结晶、趁热过滤:
如除去NaCl中的少量KNO3。
2.溶解法:
利用特殊溶剂把杂质溶解而除去,如Fe(Al)可用过量的NaOH溶液而除去Al,CO2(HCl、H2O)先通过饱和食盐水,再通过浓H2SO4。
3.沉淀法:
a.加合适的沉淀剂(要使杂质离子充分沉淀,加入的沉淀剂必须过量,且在后续步骤中容易除去);
b.调节溶液的酸碱性。
4.洗涤法:
a.水洗;
b.冰水洗;
c.有机溶剂洗。
其目的是:
洗去目标物表面的杂质离子;
减少目标物的溶解损耗或增大有机杂质的溶解量;
防止目标物形成结晶水合物;
使晶体快速干燥。
五、可循环物质的判断和流程评价
(一)可循环物质的判断
1.流程图中回头箭头的物质。
2.生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶后的母液),可能是前面某一步反应的相关物质。
(二)对整个工艺流程从下列几个方面进行评价
1.体现绿色化学思想(使用无毒无害原料,采用原子利用率高的制备路线,原料的循环利用,副产物综合利用,节能,等)。
2.高效节能方面(原料廉价,工艺简单,产品的纯度高,能耗低等)。
3.生成物或副产物的污染。
【规范答题】
实验操作类规范语言表述
1.测定溶液pH的操作
将一小块pH试纸放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待测液,点在pH试纸上,待试纸变色后,再与标准比色卡对照。
模板 答题关键词:
pH试纸、表面皿、玻璃棒、蘸待测液、比色卡、对照。
四步:
①取放试纸→②蘸待测液→③点滴试纸→④与比色卡对照。
概括为“取、蘸、点、比”。
抓住关键词和四步操作环节,此类问题一定不失分。
2.沉淀洗涤
(1)沉淀洗涤的目的:
除去沉淀表面附着或沉淀中包夹的可溶性离子。
(2)洗涤方法:
向漏斗内加蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流出后,重复操作2~3次。
(3)误差分析:
若沉淀不洗涤或洗涤不干净,则使沉淀的质量偏高。
若沉淀洗涤次数过多,则会使部分沉淀溶解而使其质量偏低。
(4)沉淀剂是否过量的判断方法
模板
加沉淀剂:
静置,向上层清液中继续滴加少量沉淀剂,若无沉淀产生,则证明沉淀剂已过量。
加入与沉淀剂反应的试剂:
静置,取适量上层清液于另一洁净试管中,向其中加入少量与沉淀剂作用产生沉淀的试剂,若产生沉淀,证明沉淀剂已过量。
注意:
若需称量沉淀的质量而进行有关定量计算时则只能选用方法
(1)。
(5)判断沉淀是否洗净的操作
答题
取最后一次洗涤液,滴加……(试剂),若没有……现象,证明沉淀已洗净
3.容量瓶捡漏操作
加入一定量的水,塞好瓶塞。
用食指摁住瓶塞,倒立观察。
然后再将容量瓶正立,并将瓶塞旋转180°
后塞紧,再倒立。
若均无水渗出,则容量瓶不漏水。
4.滴定管检查是否漏水的操作
酸式滴定管:
关闭活塞,向其中加入一定量的水,用滴定管夹将其固定铁架台上,观察是否漏水。
若2分钟内不漏水,将活塞塞旋转180°
后,重复上述操作。
碱式滴定管:
向其中加入一定量的水,用滴定管夹将其固定铁架台上,观察是否漏水。
若2分钟内不漏水,轻轻挤压玻璃球,放出少量液体,再次观察滴定管是否漏水。
5.滴定管赶气泡的操作
右手将滴定管倾斜30°
左右,左手迅速打开活塞使溶液冲出,从而使溶液充满尖嘴。
将胶管弯曲使玻璃尖嘴向上倾斜,用两指捏住胶管,轻轻挤压玻璃球,是溶液从尖嘴流出,即可赶出气泡。
6.装置的气密性检查
形成封闭体系——操作(微热、手捂、热毛巾捂、加水等)―→描述现象―→得出结论。
微热法——关键词是:
封闭(将导管一端放入水中)、微热、气泡、水柱;
液差(封)法——关键词是:
封闭(用止水夹关闭右侧导气管,向×
×
漏斗中加水)、液差(×
漏斗中形成一段水柱,停止注水后,水柱不变化)。
整套装置气密性检查:
为使其产生明显的现象,用酒精灯对装置中某个可加热容器微热,观察插入水中导管口是否有气泡冒出,也可对整套装置适当分割,分段检查气密性。
7.萃取分液操作
关闭分液漏斗活塞,将混合液倒入分液漏斗中,充分振荡、静置、分层,在漏斗下面放一个小烧杯,打开分液漏斗活塞,使下层液体从下口沿烧杯壁流下;
上层液体从上口倒出。
8.焰色反应的操作
先将铂丝沾盐酸溶液在酒精灯火焰上灼烧,反复几次,直到与酒精灯火焰颜色接近为止。
然后用铂丝沾取少量待测液,到酒精灯火焰上灼烧,观察火焰颜色,如为黄色,则说明溶液中含Na+;
若透过蓝色钴玻璃呈紫色,则说明溶液中含K+。
9.氢氧化铁胶体的制备
往煮沸的蒸馏水中逐滴滴加饱和的FeCl3溶液,当溶液变红褐色时,立即停止加热。
10.从溶液中结晶实验操作
溶解度受温度影响小的:
蒸发→结晶→过滤
溶解度受温度影响较大或带结晶水的:
加热浓缩→冷却结晶→过滤
大题冲关
1.某含锰矿石的主要成分是MnO2,还含CaO、Al2O3、FeS杂质,由此矿石生产MnCO3的工艺流程如图所示:
已知:
①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如表所示:
Al(OH)3
3.8
4.7
8.8
10.4
Ca(OH)2
12
─
②常温下,Ksp(CaF2)=3.95×
10-11
(1)酸溶时,是否能将稀硫酸换成浓盐酸______(填“是”或“否”);
操作I的名称为______________。
(2)取溶液Ⅰ加入KSCN溶液,溶液呈血红色,试写出酸溶过程中MnO2与FeS发生反应的离子方程式:
______。
(3)调节溶液Ⅰ的pH时,pH的范围为_________;
所用的物质X最好是________(填字母)。
A.盐酸B.NaOH溶液C.氨水D.MnCO3固体
(4)滤渣Ⅰ为___________________,滤渣Ⅱ为_____________。
(填化学式)
(5)沉锰的化学方程式为_________________________________________。
(6)沉锰后过滤得到固体MnCO3,设计实验方案验证MnCO3固体是否洗涤干净:
__________。
【答案】否过滤2FeS+12H++3MnO2=2Fe3++2S+3Mn2++6H2O4.7≤pH<
8.8DFe(OH)3、Al(OH)3CaF2MnSO4+2NaHCO3=MnCO3↓+Na2SO4+H2O+CO2↑取少量最后一次洗涤液于试管中,滴入盐酸酸化的氯化钡溶液,若无沉淀产生,则说明已经洗涤干净
2.(2018届辽宁省沈阳市高三教学质量监测一)海洋资源丰富,海水水资源的利用和海水化学资源(主要为NaCl和MgSO4及K、Br等元素)的利用具有非常广阔的前景。
(1)NaCl溶液由粗盐水精制而成,为除去Mg2+和Ca2+,要加入的试剂分别为__________________、__________________。
(2)写出步骤Ⅰ中反应的总化学方程式为___________________________________。
(3)简述步骤Ⅱ中能析出KClO3晶体而无其他晶体析出的原因是________。
(4)已知MgCl2溶液受热时易水解生成Mg(OH)Cl,写出该过程的化学方程式__________________。
(5)为得到无水MgCl2,步骤Ⅲ的操作应为_____________________________。
(6)步骤Ⅳ中,电解熔融MgCl2得到的镁需要在保护气中冷却,下列气体可以作为保护气的是_________
A.H2B.N2C.CO2D.空气
(7)海水中溴含量为65mg·
L-1。
若1L海水中95%溴元素被氧化为Br2经热空气吹出,溴单质残留量3%。
最后用SO2将90%Br2还原成Br-,所得溶液体积为50mL。
此过程的目的为________________。
所得溶液中溴离子浓度为海水中溴离子浓度的_____________倍(精确到0.1)。
【答案】NaOH溶液Na2CO3溶液NaCl+3H2O═NaClO3+3H2↑室温下KClO3在水中的溶解度明显小于其它晶体MgCl2+H2O
Mg(OH)Cl+HCl↑在干燥的HCl气流下加热A提高溴离子的浓度,富集溴元素16.6倍
3.铅的单质、氧化物、铅盐在现代工业中有着重要的用途。
(1