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1无机化工流程题复习策略与解题方法指导潮阳一中黄佩藩cyhpf@126.com2011届二轮复习专题资料2一、2010年“化学工艺流程题”的命题情况31、想考什么？1、呈现形式：流程图、表格、图像2、设问方式：措施、成分、物质、原因3、能力考查：获取信息的能力、分解问题的能力、表达能力4、知识落点：基本理论、元素化合物、实验综上所述，无机工业流程图题能够以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题指导思想，能够综合考查学生各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。所以近年来广东高考该类型题持续出现。二、解题方法42、无机化工流程试题常常在哪些地方设问？反应速率与平衡理论的运用；氧化还原反应的判断、方程式书写；利用控制pH分离除杂；利用溶解度分离；常用的分离方法、实验操作；流程中的物质转化和循环；绿色化学评价；53、工业生产流程主线与核心原料预处理除杂、净化产品分离提纯反应条件控制原料循环利用排放物的无害化处理规律: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64、解答一道无机化工流程试题的程序是什么？此类试题的题干通常包括文字说明、工艺（实验）流程以及供参考的数据（以表格、图像等呈现）。①首先要通过阅读文字说明，清楚试题背景是工业生产还是实验室研究，准确抓住工艺（实验）的目的是什么，还提供了哪些信息（原料成分？含量？产品成分？从用途能看出什么性质？）；②然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段；③接下来可以先看看设问，使下一步的深入分析重点更明确；④然后再带着质与量的意识具体分析各个化学过程（必要时才使用参考数据），组织语言回答设问。7解题思路：明确整个流程及每一部分的目的→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→注意答题有模式与要点8【例1】（09广东，22）某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：Ⅱ分离提纯Ⅰ预处理Ⅱ分离提纯Ⅲ还原9原料：预处理：除杂：核心化学反应是：矿石（固体）研磨、酸溶解（表述：“浸出”）控制溶液酸碱性使金属离子形成沉淀控制条件，调节PH，使Mg2+全部沉淀10固体废料[MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3、Fe2O3等]H2SO4过滤滤液：滤渣：气体：NaOHpH5.5过滤滤渣Ⅰ：滤液：NaOHpH12.5过滤滤液Ⅱ：MgCl2CO2CaSO4、H2SiO3未反应完固体杂质Mg2+、Al3+、Fe3+、Ca2+、SO42-、过量H+Fe(OH)3Al(OH)3Mg2+、Ca2+、SO42-、Na+Mg(OH)2Ca2+、SO42-、Na+114.熟悉工业流程常见的操作与名词（1）原料的预处理：①溶解：②灼烧③煅烧通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等如从海带中提取碘如煅烧高岭土改变结构，使一些物质能溶解。并使一些杂质高温下氧化、分解12（2）控制反应条件的方法①控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀pH值的控制。例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应该怎样做？物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.813调节pH所需的物质调节pH所需的物质一般应满足两点：a、能与H＋反应，使溶液pH值增大；b、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等物质来调节溶液的pH值。14②蒸发、反应时的气体氛围③加热的目的④降温反应的目的⑤趁热过滤⑥冰水洗涤加快反应速率或促进平衡向某个方向移动防止某物质在高温时会溶解（或分解）、为使化学平衡向着题目要求的方向移动防止某物质降温时会析出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15(3)常见名词浸出：浸出率：酸浸：水洗：水浸：固体加水（酸）溶解得到离子固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(更多转化)在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程通常为除去水溶性杂质与水接触反应或溶解16【例2】有关铝的化合物的制备，高岭土中氧化铝难溶于酸。高岭土化学组成为：Al2O3（25%~34%）、SiO2（40%~34%）、Fe2O3（0.5%~3.0%）以及少量杂质和水分预处理分离提纯还原产物改变高岭土中氯化铝的结构，使其能溶于酸Al2O3+6H+==2Al3++3H2OFe2O3+6H+==2Fe3++H2O除去溶液中的铁离子17【例3】（07广东24）---有关Mn的化合物的制备某软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu（0.86%）等元素的化合物MnO2＋2FeSO4＋2H2SO4＝MnSO4＋Fe2(SO4)3＋2H2OFe3+、Mn2+、SO42-Al3+、Zn2+、Cu2+Al(OH)3Fe(OH)3SO42-、Mn2+Zn2+、Cu2+18例4（05广东22）-----有关Ti的化合物制备副产物将Fe3+还原为Fe2+析出（或分离、或得到）FeSO4·7H2O产生废液酸性石灰（或碳酸钙、废碱）19工业流程题目在流程上一般分为3个过程：原料处理分离提纯获得产品三、做好常见考点的整理、归纳1.原料处理阶段的常见考点：①加快反应速率②溶解浸出③灼烧焙烧④煅烧⑤反应条件控制2.分离提纯阶段的常见考点：①调pH值除杂②试剂除杂③加热④降温⑤母液（滤液）⑥萃取203.获得产品阶段的常见考点：①洗涤（冰水热水）②蒸发、反应时的气体氛围抑制水解③蒸发浓缩、冷却结晶④蒸发结晶、趁热过滤⑤重结晶4.其他常见考点：①方程式②实验仪器③计算④信息点21做好基础知识的落实化工流程题目涉及的知识点多、综合性强由以上的分析可以看出工业流程题目考查内容形式多样，化学实验与元素化合物、化学计算、化学概念和原理等各个板块中相关知识综合在一起进行考察。综合能力要求较高但所涉及的知识大多比较基础，因此在复习时要注意相关知识点的落实，避免失去根基。1.精选题目做好知识点的覆盖四、注重基础知识的落实对自己最了解，找出自己的薄弱点重点强化。加强以练习。2.了解情况重点强化22如上面提到的“蒸发浓缩，冷却结晶”实际上是分离操作中的部分；那么完整的实验操作是什么？（完整的是“蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥”）除此以外物质的分离操作还有那些?这些操作在什么情况下应用？有何注意事项？这样逐渐展开，并且和一轮的基础知识复习联系起来，既体现了高三复习的整体性和呼应，又加强了对知识的记忆和应用！3.由点及面注意知识的拓展、联系三、注重基础知识的落实2324增大固体与硫酸接触面积，加快反应速率，提高浸出率。石灰石Fe2+Mg2+Ca2+2Li++CO32-=Li2CO3↓Na2SO4252、聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6-n]。本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0.5%～3.0%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下：高岭土A酸适量CaCO3煅烧浸出搅拌，调节溶液pH在4.2~4.5，过滤蒸发浓缩Al2(OH)nCl6-n90~1000C已知：Fe3＋、Al3＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2。26改变高岭土中氧化铝的结构，使其能溶于酸。根据流程图回答下列问题：（1）“煅烧”的目的是__________________________。（2）“浸出”过程中发生反应的离子方程式为_______________________________。（3）“浸出”选用的酸为_______。配制质量分数15％的A酸需要200mL30％的A酸（密度约为1.15g/cm3）和____g蒸馏水，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、____。（4）为提高铝的浸出率，可采取的措施有____________________________（要求写出三条）。（5）“调节溶液pH在4．2～4．5”的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是___________；“蒸发浓缩”需保持温度在90～100℃，控制温度的实验方法是_________________。（6）实验中制备碱式氯化铝反应的化学方程式为__________________________________Al2O3+6H+=Fe2O3+6H+=盐酸量筒230加热或提高反应温度，将煅烧后的块状固体粉碎，适当增大盐酸浓度，充分搅拌，延长反应时间pH计水浴加热27cdCuO的作用是什么？加多少？多余如何除去？28冷却结晶引流NH3·H2Ob注视凹页面的最低处与刻度线凹页面的最低处与刻度线相平酸式滴定终点如何确定？29酸式增大反应物的接触面，加快反应速率ClO-+H2OFeO(OH)308.0≤pH10.4b蒸发浓缩、冷却结晶125m2/81m131适当提高反应温度、增加浸出时间32Fe(OH)3Al(OH)3Na2SO4反应物混合后，Na+和Cl-结合生成溶解度较小的NaCl，结晶析出，从而使反应进行。降温前溶液中NaCl已经饱和，NaCl的溶解度随温度降低有所减小，故冷却时会析出NaCl。重结晶33坩埚搅拌、适当升高温度取少量反应后溶液于试管中，滴入2~3滴淀粉溶液，溶液变蓝色。⑤34Ba(FeO2)2+HNO3==防止反应速率过快，浓硝酸易挥发、易分解BaCO3Fe3+H+减少废液中可溶性钡盐对环境的污染35Fe(OH)3Mg(OH)236SiCl4+H2OSiCl4+H2==Mg(OH)2蒸发浓缩、冷却结晶379、CoCl2·6H2O在饲料、医药工业上有广泛的用途。下列是以含钴废料（含少量Fe、Al等杂质）为原料制取CoCl2·6H2O的一种新工艺流程：含钴废料加热反应反应调节pH至a过滤调节pH至2～3操作Ⅰ减压烘干CoCl2·6H2O盐酸过氧化氢碳酸钠滤渣盐酸已知：①钴与盐酸反应的化学方程式为：Co＋2HCl=CoCl2＋H2↑②CoCl2·6H2O熔点86℃，易溶于水；常温下稳定无毒，加热至110~120℃时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴。③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：38沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3开始沉淀2.77.57.63.8完全沉淀3.29.79.25.2含钴废料加热反应反应调节pH至a过滤调节pH至2～3操作Ⅰ减压烘干CoCl2·6H2O盐酸过氧化氢碳酸钠滤渣盐酸请回答下列问题：⑴加入碳酸钠调节pH至a，a的范围是。⑵操作Ⅰ包含3个基本实验操作，它们是和过滤。⑶制得的CoCl2·6H2O需减压烘干的原因。⑷为测定产品中CoCl2·6H2O含量，某同学将一定量的样品溶于水，再向其中加入足量的AgNO3溶液，过滤，并将沉淀烘干后称量其质量。通过计算发现产品中CoCl2·6H2O的质量分数大于100％，其原因可能是。5.2～7.6蒸发浓缩、冷却结晶降低烘干温度，防止产品分解样品中含有NaCl杂质；烘干时失去了部分结晶水39•⑸在实验室中，为了从上述产品中获得更纯净的CoCl2·6H2O，方法是。•⑹在上述新工艺中，用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料，其主要优点为。原工艺较新工艺也有优点，其主要优点。重结晶减少有毒气体的排放，防止大气污染；防止产品中混有硝酸盐硝酸替代新工艺中的盐酸和过氧化氢，比新工艺流程少，节约成本含钴废料加热反应反应调节pH至a过滤调节pH至2～3操作Ⅰ减压烘干CoCl2·6H2O盐酸过氧化氢碳酸钠滤渣盐酸