1、高三化学二轮复习自主导学案专题十一 工艺流程【高考分析】高考命题研究1、化学与资源开发利用 2、化学与材料的制造、应用 3、化学与工农业生产【例题1】(2019新课标卷)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：回答下列问题：(1)写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式_。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有_；_（写出两条）。(2)利用 的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是_（写化学式）。(3)
2、“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是_。 然后再调节溶液的pH约为5，目的是_。(4) “粗硼酸”中的主要杂质是 （填名称）。(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为_。(6)单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程_。答案】（1） Mg2B2O5H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3；减小铁硼矿粉粒径、提高反应温度。（2） Fe3O4； SiO2和CaSO4；（3）将Fe2+氧化为Fe3+；使Al3+与Fe3+形成氢氧化物而除去。（4）（七水）硫酸镁（5）（6） 2H3BO3 B
3、2O3+3HO B2O3+3Mg 3MgO+2B【解题思路】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。如：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： 要学会看生产流程图，对于比较陌生且复杂的流程图，宏观把握整个流程，不必要把每个环节的原理都搞清楚，针对问题分析细节。考察内容主要有：1）原料预处理:用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等2）反应条件的控制(温度、压强、催化剂、原料配比、PH调节
4、、溶剂选择)3）反应原理(离子反应、氧化还原反应、化学平衡、电离平衡、溶解平衡、水解原理、物质的分离与提纯)4）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)5）化工安全(防爆、防污染、防中毒)等。【变式训练1】（2019新课标卷15分）锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi+xe- = LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。回答下列问题：(1)LiCoO2中，Co元素的化合价为 。(2)写出“正极碱浸”中发生反应
5、的离子方程式 。(3) “酸浸”一般在80下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式 ；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是 。(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式 。(5)充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式 。(6)上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是 。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有 （填化学式）。【答案】（1）+3（2）2Al + 2OH- + 6H2O = 2Al(OH)4-+ 3H2（3）2LiCoO2 + 3H2SO4 + H2O2Li2SO4 + 2CoSO4 + O
6、2+ 4H2O2H2O22H2O + O2 ；有氯气生成，污染较大。（4）CoSO4 + 2NH4HCO3 = CoCO3 + (NH4)2SO4 +CO2+ H2O（5） Li1-xCoO2 + LixC6 = LiCoO2 + 6C（6）Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中 Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4【例题2】(2019新课标II卷)氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有Fe(), Mn(), Ni()等杂质)的流程如下:工业ZnO浸出液滤液滤液滤饼ZnO提示：在本实验条件下，Ni()不能被氧化，高锰酸钾的还原产物是MnO2
7、回答下列问题:(1)反应中除掉的杂质离子是 ，发生反应的离子方程式为 加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是 (2)反应的反应类型为 ，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有 (3)反应形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是 (4)反应中产物的成分可能是ZnCO3xZn(OH)2 ，取干操后的滤饼11.2g，煅烧后可得到产品8.1 g，则x等于 。 【答案】（1）Fe2+和Mn2+ 铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质 （2）置换反应 镍 （3）取少量水洗液于试管中，滴入1-2滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净 （4）1【变式训练2
8、】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)nCl6n。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：根据流程图回答下列问题：“煅烧”的目的是_。配制质量分数15的盐酸需要200 mL 30的浓盐酸（密度约为1.15 gcm3）和_ g蒸馏水，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、_。“溶解”
9、过程中发生反应的离子方程式为_。加少量铝粉的主要作用是_。“调节溶液pH在4.24.5”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90100，控制温度的实验方法是_。解析：对比原料与产品可知，该生产的主要工序：一是除去原料高岭土中的杂质，二是将Al2O3利用水解絮凝法转化为产品。再进一步分析，除铁用铝置换后过滤，高岭土中的Al2O3不溶于酸，必须经煅烧改变结构。该题经这样分析，题设的所有问题的答案就在分析之中。 答案：改变高岭土的结构，使其能溶于酸；230；量筒；Al2O36H2Al33H2O Fe2O36H2Fe33H2O；除去溶液中的铁离子；pH计（或精密
10、pH试纸）；水浴加热【例题3】【2019天津理综化学】废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下：回答下列问题：(1)反应是将Cu转化为Cu(NH3 )42+，反应中H2O2 的作用是 。写出操作的名称： 。 (2)反应II是铜氨溶液中的Cu(NH3 )42+与有机物RH反应，写出该反应的离子方程式： 。操作用到的主要仪器名称为 ，其目的是（填序号） 。a富集铜元素 b使铜元素与水溶液中的物质分离 c增加Cu2在水中的溶解度(3)反应是有机溶液中的CuR2
11、与稀硫酸反应生成CuSO4和 。若操作使用右图装置，图中存在的错误是 。(4)操作以石墨作电极电解CuSO4 溶液。阴极析出铜，阳极产物是 。操作由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是 。(5)流程中有三次实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是 。循环使用的NH4Cl在反应中的主要作用是 。（1）作氧化剂 过滤（2） 分液漏斗 a b（3）RH 分液漏斗尖端末紧靠烧杯内壁 液体过多 （4） 加热浓缩、冷却结晶、过滤（5） 防止由于溶液中【变式训练3】(福建理综化学)(15分)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为(2)工
12、业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等杂质）制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：物质SiCl4AlCl3FeCl3FeCl2沸点/57.6180（升华）300（升华）1023已知：步骤中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是 （只要求写出一种）。步骤中若不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是 。已知：来源:学.科.网Z.XAl2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g) H1=+1344.1kJ mol-12AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g) H2=+1169.2kJ mol-1由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学
13、方程式为 。步骤经冷却至室温后，气体用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的盐主要有3种，其化学式分别为 _ _。结合流程及相关数据分析，步骤中加入铝粉的目的是 。【答案】（15分）（1）Al3+3H2OAl(OH)3+3H+（2）防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反应物的接触面积，加快反应速率。Fe或铁 ； Al2O3(s)+3C(s)+2Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g) H=+174.9kJ/mol；NaCl、NaClO、NaClO3 ；除去FeCl3，提高AlCl3纯度。【例题4】(2019安徽理综化学)（14分）硼氢化钠（NaBH4）在化工等领域具有重要的应用价值，某研究小
14、组采用偏硼酸钠NaBO2为主要原料制备NaBH4，其流程如下：已知：NaBH4常温下能与水反应，可溶于异丙酸（沸点：13）。(1)在第步反应加料之前，需要将反应器加热至100以上并通入氩气，该操作的目的是 ，原料中的金属钠通常保存在_中，实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有 ， ，玻璃片和小刀等。(2)请配平第步反应的化学方程式：NaBO2+SiO2+Na+H2=NaBH4+Na2SiO3(3)第步分离采用的方法是 ；第步分离(NaBH4)并回收溶剂，采用的方法是 。(4)NaBH4(s)与水(l)反应生成NaBO2(s)和氢气(g)，在25，101KPa下，已知每消耗3.8克NaBH4(
15、s)放热21.6KJ，该反应的热化学方程式是 。（1）熔化Na，隔绝空气，避免Na被氧化；煤油，镊子、滤纸（2）1、2、4、2、1、2；（3）加入异丙酸后过滤；结晶、过滤；（4）NaBH4（s）+2H2O(l) = NaBO2（s）+4H2(g) H=-216KJ/mol；解析：以工艺流程考察元素及其化合物知识。（1）Na熔点低，很活泼，加热100，是为了熔化Na，通入He，是为了隔绝空气，避免Na氧化；Na要保存在煤油中；镊子用于取钠，滤纸用于吸附煤油。（2）依据电子守恒，反应方程为NaBO2+SiO2+4Na+2H2=-NaBH4+2Na2SiO3；（3）加入异丙酸后过滤分离出硅酸钠；结晶
16、后过滤分离出硼氢化钠。（4）NaBH4（s）+2H2O(l) = NaBO2（s）+4H2(g) ，H=-38=-216KJ/mol；【变式训练4】(2019广东理综化学)（16分）七铝十二钙（12CaO7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石（主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：(1)煅粉主要含MgO和 ，用适量的NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶， 若溶液I中c(Mg2+)小于510-6molL-1,则溶液pH大于 （Mg(OH)2的Ksp=510-12)；该工艺中不能用（NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是 。(2)滤液I中的阴离子有
17、 （忽略杂质成分的影响）；若滤液I中仅通入CO2，会生成 ，从而导致CaCO3产率降低。(3)用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为 。(4)电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为 。(5)一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl4和Al2Cl7两种离子在Al电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为 。【答案】（1）CaO；11；加入（NH4)2SO4会生成CaSO4微溶物，在过滤时会被除去，造成生成的CaCO3减少。（2）NO3、OH；Ca(HCO3)2 （3）2OH+Al2O32AlO2+H2O（4）2Al
18、+6H20 2Al(OH)3+3H2【高频问题(背）】 1、 “浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有： 答：适当提高反应温度、增加浸出时间，加入过量硫酸，边加硫酸边搅拌 2、 如何提高吸收液和SO2反应速率： 答：适当提高温度、增大吸收液或NaClO3的浓度、增大SO2与吸收液的接触面积或搅拌 3、 从溶液中得到晶体： 答：蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-洗涤-干燥 4、 过滤用到的三个玻璃仪器： 答：普通漏斗、玻璃棒、烧杯 5、 过滤后滤液仍然浑浊的可能的操作原因： 答：玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损；漏斗中液面高于滤纸边缘 6、沉淀洗涤操作： 答：往漏斗中（工业上改为往过滤器
19、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 7、 检验沉淀Fe(OH)3是否洗涤干净(含SO42-)： 答：取最后一次洗涤液，加BaCl2溶液，若有白色沉淀则说明未洗涤干净，若无白色沉淀则说明洗涤干净 8、 如何从MgCl26H2O中得到无水MgCl2： 答：在干燥的HCl气流中加热，干燥的HCl气流中抑制了MgCl2的水解，且带走MgCl26H2O受热产生的水汽 9、 直接加热MgCl26H2O易得到Mg(OH)Cl的方程式MgCl26H2O = Mg(OH)Cl+HCl+5H2O10、CuCl2中混有Fe3+加何种试剂调pH值： 答：CuO、Cu(OH)2、CuCO3、
20、Cu2(OH)2CO3。原因：加CuO消耗溶液中的H+的，促进Fe3+的水解，生成Fe(OH)3沉淀析出 11、 调pH值使得Cu2+（4.7-6.2）中的Fe3+（2.13.2）沉淀，pH值范围是： 答：3.24.7。原因：调节溶液的pH值至3.24.7，使Fe3+全部以Fe(OH)3沉淀的形式析出而Cu2+不沉淀，且不会引入新杂质 12、 固体产品进一步提纯的操作： 答：重结晶 13、 趁热过滤的原因即操作： 答：减少过滤时间、保持过滤温度，防止杂质析出；操作：已预热的布氏漏斗趁热抽滤 14、 水浴加热的好处： 答：受热均匀，温度可控，且温度不超过100 15、 减压蒸发（小心烘干）： 答
21、：常压蒸发温度过高，易分解；或者减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止分解 16、 Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2应怎样除去： 答：加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用蒸馏水洗涤 17、 蒸发浓缩用到的主要仪器有 、 、烧杯、酒精灯等 答：蒸发皿、玻璃棒。还有取蒸发皿用坩埚钳 18、 不用其它试剂，检查NH4Cl产品是否纯净的方法及操作是： 答：加热法；取少量氯化铵产品于试管底部，加热，若试管底部无残留物，表明氯化铵产品纯净 19、 检验NH4 的方法是： 答：取少许，加入NaOH溶液后加热，生成的气体能使润湿的红色石蕊试纸变蓝。（注意方法与操作的差别） 20、 过滤的沉淀称重之前的操
22、作： 答：过滤，洗涤，干燥，（在干燥器中）冷却，称重 21、 “趁热过滤”后，有时先往滤液中加入少量水，加热至沸，然后再“冷却结晶”的目的是： 答：稀释溶液，防止降温过程中析出，提高产品的纯度 22、 苯甲酸的重结晶中粗苯甲酸全部溶解后，再加入少量蒸馏水的目的： 答：为了减少趁热过滤过程中损失苯甲酸，一般再加入少量蒸馏水 23、 加NaCl固体减低了过碳酸钠的溶解度，原因： 答：Na+浓度显著增加抑止了过碳酸钠的溶解 24、检验Fe(OH)3是否沉淀完全的实验操作是： 答：取少量上层清液或过滤后的滤液，滴加几滴KSCN溶液，若不出现血红色，则表明Fe(OH)3 沉淀完全。25、检验滤液中是否含
23、有Fe3+的操作是： 滴入少量KSCN溶液，若出现血红色，则证明有Fe3+） （或加NaOH，根据情况而定）【答题套路】（1） 增大原料浸出率（离子在溶液中的含量多少）的措施：搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气体的流速（浓度、压强），增大气液或固液接触面积 （2） 加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向（一般是有利于生成物生成的方向）移动 （3） 温度不高于的原因 适当加快反应速率, 但温度过高会造成（如浓硝酸）挥发/（如H2O2、NH4HCO3）分解/(如Na2SO3)氧化或促进（如AlCl3）水解等，影响产品的生成 （4） 从滤液中提取一般晶体（溶解度随温度升高而增大的晶体）的方法
24、【蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤（冰水洗、热水洗、乙醇洗）、干燥】 （5） 从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法（蒸发浓缩、趁热过滤 、洗涤、干燥） （6） 溶液配制、灼烧、蒸发、过滤用到的仪器 （7） 控制某反应的pH值使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀（调节pH所用试剂为主要元素对应的氧化物、碳酸盐、碱，以避免引入新的杂质；pH分离时的范围确定、范围过小的后果或过大的后果） （8） 减压蒸馏（减压蒸发）的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止（如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3）受热分解挥发 （9） 检验溶液中离子是否沉淀完全的方法：将溶液静置一段时间后，向上层清夜
25、中滴入沉淀剂，若无沉淀生成，则离子沉淀完全 （10）洗涤沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作2-3次 （11）检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若，则沉淀洗涤干净 （12）洗涤的目的：除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质 （13）冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗 （14）乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗，得到较干燥的产物 （15）蒸发、反应时的气体氛围：抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl3溶液时为获得AlCl3需在HCl气流中进行 （16）事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的（如氧气）防止某物质被氧化第 8 页