2022年高三化學一輪復習 無機化工流程專題復習學案

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1、2022年高三化學一輪復習 無機化工流程專題復習學案 〖復習目標〗要求學生能依據(jù)流程圖分析原理，緊扣信息，抓住關(guān)鍵。 〖知識清單〗 題型一　物質(zhì)制備類化工流程題 1．明確制備類化工生產(chǎn)流程的特點 一個完整的物質(zhì)制備化工生產(chǎn)流程一般具有下列特點 ―→―→―→―→ 2．熟悉常用的操作方法及其作用 (1)對原料進行預處理的常用方法及其作用： ①研磨——減小固體的顆粒度，增大固體與液體或氣體間的接觸面積，加快反應速率。 ②水浸——與水接觸反應或溶解。 ③酸浸——與酸接觸反應或溶解，使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去。 ④灼燒——除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化，如從海帶

2、中提取碘時的灼燒就是為了除去可燃性雜質(zhì)。 ⑤煅燒——改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解。并使一些雜質(zhì)在高溫下氧化、分解，如煅燒高嶺土。 (2)常用的控制反應條件的方法： ①調(diào)節(jié)溶液的pH。常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應滿足兩點： a．能與H＋反應，使溶液pH增大； b．不引入新雜質(zhì)。 例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。 ②控制溫度。根據(jù)需要升溫或降溫，改變反應速率或使平衡向需要的方向移動。 ③趁熱過濾。防止某物質(zhì)降溫時會析出。 ④冰水洗滌。洗

3、去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。 3．識別流程圖 化工流程中箭頭指出的是投料(反應物)，箭頭指向的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)返回的箭頭一般是被“循環(huán)利用”的物質(zhì)。 題型二　提純類化工流程題 1．物質(zhì)分離提純的原則 (1)不增：不引入新的雜質(zhì)。 (2)不減：不減少被提純的物質(zhì)。 (3)易分離：被提純物與雜質(zhì)易于分離。 (4)易復原：被提純的物質(zhì)易恢復原來的組成、狀態(tài)。 2．明確常用的提純方法 (1)水溶法：除去可溶性雜質(zhì)。 (2)酸溶法：除去堿性雜質(zhì)。 (3)堿溶法：除去酸性雜質(zhì)。 (4)氧化劑或還原劑法：除去還原性或氧化性雜質(zhì)。 (5)加

4、熱灼燒法：除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)。 (6)調(diào)節(jié)溶液的pH法：如除去酸性銅溶液中的Fe3＋等。 3．明確常用的分離方法 (1)過濾：分離難溶物和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過濾或者抽濾等方法。 (2)萃取和分液：利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì)，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。 (3)蒸發(fā)結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如NaCl。 (4)冷卻結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。 (5)蒸餾或分餾：分離沸點不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇和甘

5、油。 (6)冷卻法：利用氣體液化的特點分離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的氨氣。 4．掌握化工流程的解題方法——首尾分析法 對一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條龍的生產(chǎn)工序)試題，首先對比分析流程圖中第一種物質(zhì)(原材料)與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品)，從對比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，弄清生產(chǎn)過程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜、分離、提純產(chǎn)品的化工工藝，然后再結(jié)合題設的問題，逐一推敲解答。 〖典型例析〗 例題1(xx·山東高考節(jié)選)TiO2既是制備其他含鈦化合物的原料，又是一種性能優(yōu)異的白色顏料。 工業(yè)上由鈦鐵礦(FeTiO3)(含F(xiàn)e2O3、SiO2等雜質(zhì))制

6、備TiO2的有關(guān)反應包括： 酸溶　FeTiO3(s)＋2H2SO4(aq)===FeSO4(aq)＋TiOSO4(aq)＋2H2O(l) 水解　TiOSO4(aq)＋2H2O(l)H2TiO3(s)＋H2SO4(aq) 簡要工藝流程如下： (1)試劑A為________。鈦液Ⅰ需冷卻至70 ℃左右，若溫度過高會導致產(chǎn)品TiO2收率降低，原因是___________________________________________________________________ _____________________________________________________

7、___________________。 (2)取少量酸洗后的H2TiO3，加入鹽酸并振蕩，滴加KSCN溶液后無明顯現(xiàn)象，再加H2O2后出現(xiàn)微紅色，說明H2TiO3中存在的雜質(zhì)離子是________。這種H2TiO3即使用水充分洗滌，煅燒后獲得的TiO2也會發(fā)黃，發(fā)黃的雜質(zhì)是________(填化學式)。 例題2(xx·新課標全國卷Ⅱ)氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅(含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等雜質(zhì))的流程如下： 工業(yè)ZnO浸出液 濾液 濾液 濾餅ZnO 提示：在本實驗條件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化；高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO2。 回答

8、下列問題： (1)反應②中除掉的雜質(zhì)離子是________，發(fā)生反應的離子方程式為____________；在加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，對除雜的影響是_________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)反應③的反應類型為________，過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有______________。 (3)反應④形成的沉淀要用水洗，檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是______________。 (4)反應④中產(chǎn)物

9、的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2。取干燥后的濾餅11.2 g，煅燒后可得到產(chǎn)品8.1 g，則x等于______。 〖仿真練習〗 1．利用磷肥廠的副產(chǎn)品氟硅酸生產(chǎn)冰晶石晶體，既充分利用資源又提高經(jīng)濟效益，其部分工藝流程如下： (1)冰晶石用途之一是________(選填序號：a.煉鋼b.電冶鋁c.冶鎂 )工業(yè)作助熔劑。 (2)制取NH4F反應器材質(zhì)適宜是________(選填序號：a.聚四氟乙烯　 B．玻璃　c．陶瓷)，過濾1所得濾渣的成分為________(填化學式)。 (3)圖中的廢氣經(jīng)吸收可循環(huán)利用，該氣體是________(填化學式)，含氟廢水可用石灰處理生成難

10、溶CaF2，其溶度積常數(shù)表達式為Ksp(CaF2)＝________。 (4)冰晶石能在堿溶液中分解，寫出冰晶石與足量氫氧化鈉溶液反應生成兩種鈉鹽的化學方程式________________________。 2．四氯化鈦(TiCl4)是制取航天航空工業(yè)材料——鈦合金的重要原料。由鈦鐵礦(主要成分是FeTiO3)制備TiCl4等產(chǎn)品的一種工藝流程示意圖如下： 回答下列問題： (1)往①中加入鐵屑至浸出液顯紫色，此時溶液仍呈強酸性。該過程中有如下反應發(fā)生： 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ 2TiO2＋(無色)＋Fe＋4H＋===2Ti3＋(紫色)＋Fe2＋＋2H2O Ti3＋

11、(紫色)＋Fe3＋＋H2O===TiO2＋(無色)＋Fe2＋＋2H＋ 加入鐵屑的作用是______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在②→③工藝過程中需要控制條件以形成TiO2·nH2O溶膠，該溶膠的分散質(zhì)顆粒直徑大小在________范圍。 (3)上述工藝具有成本低、可用低品位礦物為原料等優(yōu)點。依據(jù)綠色化學理念，該工藝流程中存在的不足之處是________(只要求寫出一

12、項)。 (4)依據(jù)表格信息，要精制含少量SiCl4雜質(zhì)的TiCl4，可采用________方法。 TiCl4 SiCl4 熔點/℃ －25.0 －68.8 沸點/℃ 136.4 57.6 3．輝銅礦主要成分Cu2S，此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)，軟錳礦主要含有MnO2，以及少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)。研究人員綜合利用這兩種資源，開發(fā)出同槽酸浸濕法冶煉工藝，制備硫酸錳和堿式碳酸銅。主要工藝流程如下： 已知：①MnO2有較強的氧化性，能將金屬硫化物中的硫氧化為單質(zhì)硫 ②[Cu(NH3)4]SO4常溫穩(wěn)定，在熱水溶液中會分解生成NH3 ③部分金屬陽離子生

13、成氫氧化物沉淀的pH范圍(開始沉淀和完全沉淀的pH)： Fe3＋：1.5～3.2　Mn2＋：8.3～9.8　Cu2＋：4.4～6.4 (1)實驗室配制250 mL 4.8 mol·L－1的稀硫酸，所需的玻璃儀器除燒杯、量筒、玻璃棒外還需要________、________。 (2)酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有________________(任寫一點)。 (3)酸浸時，得到的浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。 寫出該反應的化學方程式________________________________________________。 (4)調(diào)節(jié)浸出液pH＝4的作用是

14、___________________________________________。 (5)本工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)是________________(寫化學式)。 (6)獲得的MnSO4·H2O晶體后常用酒精洗滌，主要目的是________________________。 (7) 用標準的BaCl2溶液測定樣品中MnSO4·H2O質(zhì)量分數(shù)時，發(fā)現(xiàn)樣品純度大于100%(測定過程中產(chǎn)生的誤差可忽略)，其可能原因有__________(任寫一種) 。 4．輕質(zhì)碳酸鎂是廣泛應用于橡膠、塑料、食品和醫(yī)藥工業(yè)的化工產(chǎn)品，以鹵塊(主要成分為MgCl2，含F(xiàn)e2＋、Fe3＋、Mn2＋等雜質(zhì)離子

15、)為原料制備輕質(zhì)碳酸鎂的工藝流程如下： (1)“氧化”一步中發(fā)生反應的離子方程式為________________________。 (2)“調(diào)節(jié)pH”一步應調(diào)節(jié)溶液的pH＝9.8，其目的是________________________。 (3)“熱解”一步溫度控制在75 ℃左右，其原因是________________________。 (4)從“過濾2”步驟中得到的濾液中能回收的鹽類物質(zhì)主要有____________(填化學式)。 表　生成氫氧化物沉淀的pH 物質(zhì) 開始沉淀 沉淀完全 Fe(OH)3 2.7 3.7 Fe(OH)2 7.6 9.6 Mn(

16、OH)2 8.3 9.8 Mg(OH)2 9.9 11.1 注：Fe(OH)2沉淀呈絮狀，不易從溶液中除去。 (5)輕質(zhì)碳酸鎂的成分為堿式碳酸鎂[MgCO3·Mg(OH)2·3H2O]，則“熱解”一步發(fā)生反應的離子方程式為________________。 5．工業(yè)上以碳酸錳礦為主要原料生產(chǎn)MnO2的工藝流程如下： 有關(guān)氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如下表： 氫氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Pb(OH)2 Mn(OH)2 開始沉淀的pH 3.3 1.5 6.5 4.2 8.0 8.3 沉淀完全的pH

17、 5.2 3.7 9.7 6.7 8.8 9.8 請問答下列問題： (1)酸浸前將碳酸錳礦粉碎的作用是________________。 (2)酸浸后的溶液中含有Mn2＋、SO，另含有少量Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、Cu2＋、Pb2＋等，其除雜過程如下： ①加入MnO2將Fe2＋氧化，其反應的離子方程式為____________________________ ________________________________________________________________________。 ②加入CaO將溶液的pH調(diào)到5.2～6.0，其主要目的是__

18、____________________。 ③加入BaS，除去Cu2＋、Pb2＋后，再加入NaF溶液，除去________________。 (3)從溶液A中回收的主要物質(zhì)是________________，該物質(zhì)常用作化肥。 (4)MnO2粗品中含有少量Mn3O4，可以用稀硫酸處理，將其轉(zhuǎn)化為MnSO4和MnO2，然后再用氧化劑將Mn2＋轉(zhuǎn)化為MnO2，制得優(yōu)質(zhì)MnO2。寫出Mn3O4與稀硫酸反應的化學方程式_____________________________________________________________。 6．K2SO4是無氯優(yōu)質(zhì)鉀肥，Mn3O4是生產(chǎn)軟磁鐵

19、氧體材料的主要原料。以硫酸工業(yè)的尾氣聯(lián)合制備K2SO4和Mn3O4的工藝流程如下： (1)幾種鹽的溶解度見圖1。反應Ⅲ中，向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液充分反應后，進行蒸發(fā)濃縮、__________、洗滌、干燥等操作即得K2SO4產(chǎn)品。 (2)檢驗K2SO4樣品是否含有氯化物雜質(zhì)的實驗操作是：________________________。 (3)反應Ⅳ的化學方程式為________________________。 (4)Mn3O4與濃鹽酸加熱時發(fā)生反應的離子方程式為________________________。 (5)圖2是煅燒MnSO4·H2O時溫度與剩

20、余固體質(zhì)量變化曲線。 ①該曲線中B段所表示物質(zhì)的化學式為________________________。 ②煅燒過程中固體錳含量隨溫度的升高而增大，但當溫度超過1 000 ℃時，再冷卻后，測得產(chǎn)物的總錳含量反而減小。試分析產(chǎn)物總錳含量減小的原因：________________。 〖答案〗 例題1 (1)Fe　溫度過高會導致TiOSO4提前水解，產(chǎn)生H2TiO3沉淀。 (2)Fe2＋　Fe2O3 例題2 (1)Fe2＋和Mn2＋　MnO＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋、2MnO＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋ 鐵離子和錳離

21、子 不能生成沉淀，從而無法除去鐵和錳雜質(zhì) (2)置換反應　鎳 (3)取少量水洗液于試管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈。 (4)1 1. 答案：(1)b (2)a　SiO2(或H2SiO3、H4SiO4、SiO2·nH2O) (3)NH3　Ksp(CaF2)＝c(Ca2＋)·c2(F－) (4)Na3AlF6＋4NaOH===NaAlO2＋6NaF＋2H2O 2. (1)使Fe3＋還原為Fe2＋；生成Ti3＋保護Fe2＋不被氧化 (2)1～100 nm (3)產(chǎn)生三廢　(4)蒸餾或精餾 3. (1)250 mL容量瓶、

22、膠頭滴管 (2)粉碎礦石或適當升高溫度或攪拌(其它合理答案也得分) (3)Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4===2CuSO4＋2MnSO4＋S↓＋ 4H2O (4)使Fe3＋完全水解生成Fe(OH)3沉淀 (5)NH3 (6)減少MnSO4·H2O晶體的損失 (7)混有硫酸鹽雜質(zhì)或部分晶體失去結(jié)晶水 4. (1)ClO－＋2H＋＋2Fe2＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O (2)使Fe3＋、Mn2＋等雜質(zhì)離子生成氫氧化物沉淀除去，且盡量避免Mg2＋轉(zhuǎn)化為沉淀。 (3)溫度太低，反應速率慢，溫度太高NH4HCO3會分解。 (4)NaCl、NH4Cl 5)2M

23、g2＋＋4HCO＋2H2OMgCO3·Mg(OH)2·3H2O↓＋3CO2↑ 5. (1)增大接觸面積，加快反應速率(使反應更充分) (2)①2Fe2＋＋MnO2＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O ②除去Fe3＋、Al3＋?、跜a2＋ (3)(NH4)2SO4 (4)Mn3O4＋2H2SO4===2MnSO4＋MnO2＋2H2O 6. (1)趁熱過濾 (2)取少量樣品于試管中配成溶液，滴加過量Ba(NO3)2溶液，取上層清液滴加AgNO3溶液 (3)MnO2＋SO2===MnSO4 (4)Mn3O4＋8H＋＋2Cl－3Mn2＋＋Cl2↑＋4H2O (5)①Mn3O4?、诓糠諱n3O4又被氧化為Mn2O3或MnO2，造成總錳含量減小