2019高考化学大二轮复习 专题四 化学实验 第17讲 化学工艺流程学案.doc
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1、1第第 1717 讲讲 化学工艺流程化学工艺流程最新考纲考向分析1.建立分析解决材料、环境、健康、能源等领域关于物质的制备和应用等实际问题和思路方法。2认识物质性质、设计物质转化的核心角度,形成认识途径,并将其应用于解决真实问题,进而形成解决问题的思路和方法。3认识物质的转化在自然资源利用和环境保护中的重要价值。1.以化工流程为载体,常考查:(1)实验操作目的分析。(2)实验操作规范判断。2以物质制备和提纯为情境,考查:(1)陌生物质化合价的判断及电子式的书写。(2)反应方程式或离子方程式的书写。(3)流程中试剂的选择,中间产物的种类及离子判断。(4)实验操作规范语言的表述。(5)实验操作试剂
2、的选取。(6)流程的中间环节物质种类及离子判断。(7)样品中质量分数及产物产率的计算。考点一 物质制备型Z (课前)真题感悟hen ti gan wu1(2017全国27)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:回答下列问题:(1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如下图所示。由图可知,当铁的浸出率为 70%时,所采用的实验条件为_100、2190、5h_。2(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 24FeTiO34H4Cl=Fe2TiOCl2H
3、2O 。24(3)TiO2xH2O 沉淀与双氧水、氨水反应 40 min 所得实验结果如下表所示:温度/3035404550TiO2xH2O 转化率/%9295979388分析 40 时 TiO2xH2O 转化率最高的原因_低于 40,TiO2xH2O 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 TiO2xH2O 转化反应速率下降_。(4)Li2Ti5O15中 Ti 的化合价为4,其中过氧键的数目为_4_。(5)若“滤液”中c(Mg2)0.02 molL1,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)1.0105 molL1,此时
4、是否有 Mg3(PO4)2沉淀生成? Fe3恰好沉淀完全时,c(PO)molL11.31017 341.3 1022 1.0 105molL1,c3(Mg2) c2(PO)值为 0.013(1.31017)21.71040”或“S,得电子能力 PS,得电子能力PS,非金属性 PS,根据非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强的规律可知,硫酸的酸性强于磷酸的酸性。(3)已知反应物为 Ca5(PO4)3F 和 H2SO4,生成物为 CaSO40.5H2O、H3PO4和 HF,再根据原子个数守恒可写出该反应的化学方程式:2Ca5(PO4)3F10H2SO45H2O10CaSO40.5H2O6
5、H3PO42HF。=(4)由题意可知,H2O2在氧化有机碳时,自身也会发生分解,且分解速率随温度的升高而加快,因此 80 后脱除率降低。(5)硫酸钙是微溶物,存在溶解平衡,因此反应后的溶液中仍含有 SO。由题给信息24可知,反应物为 BaCO3、SO和 H3PO4,生成物为 BaSO4、CO2、H2PO和水,由此可写出24 4该反应的离子方程式:BaCO3SO2H3PO4=BaSO4CO2H2O2H2PO。24 4(6)由题意知,消耗氢氧化钠的物质的量为 mol,当生成 Na2HPO4时,参加反应bc 1 000磷酸的物质的量为 mol,即磷酸的质量为 g,则磷酸的质量分数为bc 2 0009
6、8bc 2 00098bc 2 000a。0.049bc a 3(2017全国)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 FeOCr2O3,还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示:回答下列问题:(1)步骤的主要反应为:FeOCr2O3Na2CO3NaNO3Na2CrO4Fe2O3CO2NaNO2高温上述反应配平后 FeOCr2O3与 NaNO3的系数比为_27_。该步骤不能使用陶瓷容器,原因是_陶瓷在高温下会与 Na2CO3反应_。(2)滤渣 1 中含量最多的金属元素是_Fe_,滤渣 2 的主要成分是_Al(OH)3_及含硅杂质。(3)步骤调滤液 2 的 pH 使之变_
7、小_(填“大”或“小”),原因是 2CrO2HCr2OH2O (用离子方程式表示)。24275(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_d_(填标号)得到的 K2Cr2O7固体产品最多。a80 b60 c40 d10 步骤的反应类型是_复分解反应_。(5)某工厂用m1 kg 铬铁矿粉(含 Cr2O3 40%)制备 K2Cr2O7,最终得到产品m2 kg,产率为 100% 。190m2 147m1解析 (1)1 mol FeOCr2O3参与反应共失去 7 mol 电子,而 1 mol NaNO3参与反应得到 2 m
8、ol 电子,根据得失电子守恒,二者的系数比为 27。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:2CrO2HCr2OH2O,氢离子浓度越大(pH 越小),越有利于平衡正向移动,所2427以步骤应调节滤液 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。步骤中发生的反应为Na2Cr2O72KCl=K2Cr2O72Na
9、Cl,其属于复分解反应。(5)该铬铁矿粉中 Cr2O3的物质的量为,根据 Cr 元素守恒可求得 K2Cr2O7的理论质量m0m1 103 g 40% 152 gmol1,根据 Cr 元素守恒可求得 K2Cr2O7的理论质量为m0m1 103 g 40% 152 gmol1294 gmol1103 kgg1 kg,所以产品的产率为m1 103 g 40% 152 gmol1147m1 190100%100%。m2 m0190m2 147m1R (课堂)弱点突破uo dian tu po知能补漏61解题思路:明确整个流程的原料与目的仔细分析每步发生的反应及得到的产物结合基础理论与实际问题思考注意答
10、题的模式与要点。(1)要粗读试题,尽量弄懂流程图,但不必将每一种物质都推出。(2)再精读试题,根据问题去精心研究某一步或某一种物质。(3)要看清所问问题,不能答非所问,并注意语言表达的科学性。2得分策略(1)细心审题是关键,从题干中获得有用信息,了解制备的产品。(2)认真分析是核心,整体浏览一下流程,基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段,知道反应物是什么,发生了什么反应,该反应造成了什么后果,对制造产品有什么作用。(3)正确表达是保障。条理清晰,规范专业术语,准确使用化学语言及符合解答试题。在回答文字类表述题时,要组织语言,言简意赅,准确定位。避免丢三落四、遗漏答案、讨论不完整、以偏概全等
11、现象出现。B (课后)备考验证i ko yn zhn1(2016北京)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯 PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下:(1)过程中,在 Fe2催化下,Pb 和 PbO2反应生成 PbSO4的化学方程式是 PbPbO22H2SO42PbSO42H2O 。=Fe2(2)过程中,Fe2催化过程可表示为:2Fe2 PbO24HSO=2Fe3PbSO42H2O24:写出的离子方程式: 2Fe3PbSO=2Fe2PbSO4 。24下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。a向酸化的 FeSO4溶液中加
12、入 KSCN 溶液,溶液几乎无色,再加入少量 PbO2,溶液变红。b_取 a 中红色溶液,向其中加入铅粉后,红色褪去_。(3)PbO 溶解在 NaOH 溶液中,存在平衡:PbO(s)NaOH(aq)NaHPbO2(aq),其溶解7度曲线如图所示。过程的目的是脱硫。滤液经处理后可在过程中重复使用,其目的是_A、B_(选填序号)。A减少 PbO 的损失,提高产品的产率B重复利用 NaOH,提高原料的利用率C增加 Na2SO4浓度,提高脱硫效率过程的目的是提纯。结合上述溶解度曲线,简述过程的操作:_向 PbO 粗品中加入一定量的 35%NaOH 溶液,加热至 110,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,
13、过滤得到PbO 固体_。解析 (1)根据题给化学工艺流程知,过程中,在 Fe2催化下,Pb、PbO2和 H2SO4反应生成 PbSO4和水,化学方程式为 PbPbO22H2SO42PbSO42H2O。(2)=Fe2催化剂通过参加反应,改变反应历程,降低反应的活化能,加快化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后保持不变。根据题给信息知,反应中 Fe2被 PbO2氧化为Fe3,则反应中 Fe3被 Pb 还原为 Fe2,离子方程式为2Fe3PbSO=PbSO42Fe2。a 实验证明发生了反应,则 b 实验须证明发生了24反应,实验方案为:取 a 中红色溶液少量,加入过量铅粉,充分反应后,红色褪
14、去。(3)过程的目的是除硫,操作过程中会加入过量的 NaOH,通过题给条件可知,部分 PbO 溶解在 NaOH 溶液中,故滤液 1 中会有过量的 NaOH 和 PbO 溶解在 NaOH 溶液中产生的NaHPbO2,重复使用滤液,可减少 PbO 的损失,提高产率,且 NaOH 也得到了重复利用,提高了原料的利用率。过程是从粗产品中得到纯产品,结合溶解度曲线,可选用重结晶操作。根据条件可知,粗品中含有炭黑,需要趁热过滤,然后冷却结晶,过滤得到纯产品。2(2018邯郸一模)锰的用途非常广泛,在钢铁工业中,锰的用量仅次于铁。以碳酸锰矿(主要成分为 MnCO3,还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质)为原料生产金
15、属锰的工艺流程如下:8已知 25 ,部分物质的溶度积常数如下:物质Mn(OH)2Co(OH)2Ni(OH)2MnSCoSNiSKsp2.110133.010165.010161.010115.010221.01022(1)步骤中,MnCO3与硫酸反应的化学方程式是 MnCO3H2SO4=MnSO4CO2H2O 。(2)步骤中需要加入稍过量的硫酸,其目的有 3 点:使矿物中的物质充分反应;提供第步氧化时所需要的酸性环境;_抑制 Mn2的水解_。(3)步骤中,MnO2在酸性条件下可将 Fe2氧化为 Fe3,该反应的离子方程式是 MnO22Fe24H=Mn22Fe32H2O ;加氨水调节溶液的 pH
16、 为 5.06.0,以除去Fe3。(4)步骤中,需要用到的玻璃仪器除玻璃棒、漏斗外,还有_烧杯_;滤渣 2 的主要成分为_CoS 和 NiS_。(5)电解后的废水中还含有 Mn2,常用石灰乳进行一级沉降得到 Mn(OH)2沉淀,过滤后再向滤液中加入适量 Na2S,进行二级沉降。欲使溶液中c(Mn2)1.0105 molL1,则应保持溶液中c(S2)_1106_molL1。解析 (1)加稀硫酸时 MnCO3和硫酸反应生成可溶性 MnSO4,并产生二氧化碳和水,反应的化学方程式为 MnCO3H2SO4=MnSO4CO2H2O。(2)Mn2易水解,加入过量硫酸,还能抑制 Mn2水解。(3)步骤中,M
17、nO2在酸性条件下将 Fe2氧化为 Fe3,反应的离子方程式是MnO22Fe24H=Mn22Fe32H2O。(4)过滤时的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒及漏斗,故还需烧杯;滤渣 2 的主要成分是 CoS和 NiS。(5)MnS 的Kspc(Mn2)c(S2)1.01011,为了使c(Mn2)1.0105 molL1,则c(S2)1.0106(molL1),即c(S2)1.0106 1.0 1011 1.0 105molL1。3(2018全国27)KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题:(1)KIO3的化学名称是_碘酸钾_。(2)利用“KClO3氧化法”制备 KIO3工艺流程
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- 2019 高考 化学 二轮 复习 专题 实验 17 工艺流程
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