1、考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引 第17课时 无机化工流程图问题 课标版 化学 考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引 考试要点命题规律备考策略1.综合掌握元素化合物的性质。2.将化学知识迁移到生产实际中解决实际问题。3.提取信息、分析问题,将新信息与已有知识整合,并组织化学术语进行表达。无机化工流程图题是综合题,综合考查元素化合物、基本概念和理论、实验与探究等相关知识,综合考查学生的化学实验与探究能力、分析和解决(解答)化学问题的能力以及获取化学信息的能力,突出对学生分析与综合、类比与比较、判断和推理等思维能力的要求。如2015年课标,27T;2015年课标,28T;2015年山东理综,2
2、9T;2015年安徽理综,27T。复习备考时注意挖掘题目中的有用信息。熟练掌握基本概念、基本理论、元素化合物知识以及与化学实验相关的知识。考纲导学 考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引 无机化工流程问题中涉及的基础知识1.无机化工流程题的特点无机化工流程题以真实的工业生产过程为背景,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。这类题常呈现的形式:流程图、表格、图像。这类题常围绕以下几个知识点进行设问:(1)反应速率与平衡理论的运用;(2)氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写;(3)通过控制pH除杂;(4)化学反应的能量变化;(5)实验基本操作:除
3、杂、分离、检验、洗涤、干燥等;教材研读 考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引(6)流程中的物质转化和循环,资源的回收和利用;(7)环境保护与绿色化学评价。2.工业生产流程主线规律: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。3.工业流程常见的操作工业流程题目在流程上一般分为三个过程:原料处理分离提纯获得产品(1)原料处理阶段。粉碎:加快反应速率。溶解:通常用酸溶,如稀硫酸、盐酸、浓硫酸等。考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引 水浸:与水接触反应或溶解。浸出:固体加水(或酸)溶解得到离子。浸出率:固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少。灼烧、焙烧、
4、煅烧:改变结构,使一些杂质在高温下氧化、分解。(2)分离提纯阶段调pH除杂a.控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。b.调节pH所需的物质一般应满足两点:能与H+反应,使溶液pH增大;不引入新杂质。例如:若要除去含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。考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引 试剂除杂加热:加快反应速率或促使平衡向某个方向移动。如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物,则要注意对温度的控制。降温:防止某物质在高温时溶解(或分解)或使化学平衡向着题目要求的方向移动。萃取(3)获得产品阶段洗涤(冷水、热
5、水):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。蒸发浓缩、冷却结晶:如除去KNO3中的少量NaCl。考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引 蒸发结晶、趁热过滤:如除去NaCl中的少量KNO3。重结晶。自测1 MgSO47H2O在医药上常用作泻药,工业上可用氯碱工业中的一次盐泥为原料生产。已知一次盐泥中含有镁、钙、铁、铝、锰的硅酸盐和碳酸盐等成分。其主要工艺如下:(1)用H2SO4调节溶液pH至12,H2SO4的作用是。考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引(2)加NaClO溶液至pH=56并加热煮沸510分钟,沉淀2中主要含有MnO2和另外两种难溶物,这两种难溶物的化学式分别为 、
6、;其中NaClO溶液将MnSO4转化为MnO2的离子方程式为 。(3)检验滤液中是否含有Fe3+的实验方法是。(4)“操作X”是将溶液 、过滤洗涤,即得到MgSO47H2O晶体。(5)准确称量制得的样品5 g,用200 mL水溶解,加入2 molL-1的盐酸5 mL,在不断搅拌下滴加足量2 molL-1 BaCl2溶液,充分反应后,得沉淀4.46 g,则样品纯度为 。考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引 答案(1)溶解盐泥变成可溶性硫酸盐,除去Ca2+、Si、C(2)Fe(OH)3 Al(OH)3 Mn2+ClO-+H2O MnO2+Cl-+2H+(3)取少量滤液,加入KSCN溶液,观察溶液颜
7、色,若显红色则有Fe3+,若不显红色则无Fe3+(4)蒸发浓缩 冷却结晶(5)98.4%解析(1)一次盐泥中含有镁、钙、铁、铝、锰的硅酸盐和碳酸盐等成23O 23O 分,加入硫酸反应生成硫酸镁、硫酸铝、硫酸锰等可溶性硫酸盐,同时生成硫酸钙和硅酸沉淀,以及二氧化碳气体;(2)根据流程可知,调节pH并加热,Al3+和Fe3+发生水解反应,生成Al(OH)3、Fe(OH)3;(3)检验Fe3+常用KSCN溶液;(5)4.46 g为BaSO4沉淀的质量,其物质的量为0.02 mol,由此求得MgSO47H2O的物质的量为0.02 mol,所以m(MgSO47H2O)=4.92 g,样品纯度为98.4%
8、。考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引 自测2 某氯化亚铁和氯化铁的混合物,现要测定其中铁元素的质量分数,按以下步骤进行实验:.请根据上面流程,回答以下问题:(1)操作所用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外,还必须有 、(填仪器名称)。(2)请写出加入溴水发生反应的离子方程式:。考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引(3)将沉淀物加热,冷却至室温,用天平称量其质量为b1 g,再次加热并冷却至室温称量其质量为b2 g,若b1-b2=0.3,则接下来还应进行的操作是 。若蒸发皿质量是W1 g,蒸发皿与加热后固体总质量是W2 g,则样品中铁元素的质量分数是 。.有同学提出,还可以采用以下方法来测定:考纲导学
9、 教材研读考点突破 栏目索引(1)溶解样品改用了硫酸,而不再用盐酸,原因是 。(2)选择的还原剂是否能用铁(填“是”或“否”),原因是 。(3)若滴定用掉c mol/L KMnO4溶液b mL,则样品中铁元素的质量分数是 。考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引 答案.(1)250 mL容量瓶 胶头滴管(2)2Fe2+Br2 2Fe3+2Br-(3)再次加热冷却并称量,直至两次质量差小于0.1 g 100%.(1)过量的盐酸对后面KMnO4溶液的滴定有干扰(2)否 如果用铁作还原剂,自身的氧化产物是Fe2+,且会与过量的硫酸反应生成Fe2+,干扰铁元素质量分数的测定(3)100%211 120(
10、)160WWa2.8bca考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引 解析.(1)根据流程图知操作是配制一定物质的量浓度的溶液,因此还必须有250 mL容量瓶和胶头滴管。(2)加入溴水将Fe2+氧化为Fe3+。(3)b1-b2=0.3,说明误差大,因此需再次加热冷却并称量,直至两次质量差小于0.1 g,氧化铁的质量为W2 g-W1 g,故样品中铁元素的质量分数为 100%。.该方法的原理是用还原剂将Fe3+还原为Fe2+,然后用KMnO4溶液滴定。若用盐酸,则过量的盐酸被KMnO4氧化,使铁元素的质量分数偏大;不能用铁作还原剂,否则使铁元素的质量分数偏大。由5Fe2+Mn,知样品中铁元素质量为2.8
11、bc g,则铁元素的质量分数为 100%。211 120()160WWa4O2.8bca考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引 考点 工艺流程题的解题方法 1.通过学过的化学知识明确原料和产品(包括副产品)间的转化关系,即箭头方向所代表的含义。考点突破 考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引 2.依据流程图搞清流程中每一步发生了什么反应(可能发生的副反应),弄清有关反应原理,发生的副反应会对产品有何影响、如何消除(除杂、分离)。3.由于该类试题多是与实际的工业生产相联系,有些问题就需要从生产成本、物质的循环利用、环境污染等角度进行考虑。4.注意审题技巧化工生产流程图题中经常会出现一些表述性词语,这
12、些表述性词语就是隐含信息,可以暗示我们审题应考虑的角度。常见的有:(1)“控制较低温度”常考虑物质的挥发,物质的不稳定性和物质的转化等。(2)“加过量试剂”常考虑反应完全或增大转化率、产率等。考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引(3)“能否加其他物质”常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。(4)“在空气中或在其他气体中”主要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。(5)“控制pH”常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。(6)“用某些有机试剂清洗”常考虑降低物质溶解度有利于析出、减少损耗和提高利用率等。典例1(2015山东威海一模)氯化亚铜(CuC
13、l)常用作有机合成工业中的催化剂,是一种白色粉末;微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸。下图是工业上用印刷电路的蚀刻液的废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)生产CuCl的流程:考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引 按要求回答下列问题:(1)滤液中主要含有的金属阳离子是 (填化学符号,下同);滤渣中主要含有的物质是 ;Y为 。(2)检验Z过量的方法是 。(3)写出滤渣生成二氧化硫的化学方程式:。考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引(4)为得到纯净的CuCl晶体,可用下列 (填序号)进行洗涤。a.纯净水 b.乙醇 c.稀硫酸 d.氯化铜溶液(5)生产过程中调节溶液的pH不能过大的原因是 。(6)
14、写出产生CuCl的离子方程式:。(7)氯化亚铜的定量分析:称取样品0.25 g置于预先加入10 mL过量的FeCl3溶液的250 mL锥形瓶中,不断摇动;待样品溶解后,加水50 mL和2滴指示剂;立即用0.10 molL-1硫酸铈标准溶液滴至绿色出现为终点;重复三次,消耗硫酸铈溶液平均体积为25.00 mL。已知:CuCl的相对分子质量为99;CuCl+FeCl3 CuCl2+FeCl2;Fe2+Ce4+Fe3+Ce3+。则CuCl的纯度为 。考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引 答案(1)Fe2+Fe、Cu HCl(2)取少量蚀刻液于试管中,滴加少量品红溶液,若品红褪色,证明Cl2过量(3)
15、Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O(4)b(5)防止生成氢氧化铜沉淀或防止CuCl水解(6)SO2+2Cu2+2Cl-+2H2O 2CuCl+S+4H+(7)99%24O 考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引 解析 向废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)中加入过量的铁粉,Fe3+与铁粉反应转化为Fe2+,Cu2+与铁反应生成铜,然后过滤,滤渣为过量的铁和生成的铜,将滤渣溶于盐酸,铜与盐酸不反应,过滤得到铜,滤液中加入Z发生氯气氧化亚铁离子的反应,得到蚀刻液;铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化硫,铜与氯气反应生成氯化铜,硫酸铜、二氧化硫、氯化铜反应生成氯化亚铜。(3
16、)滤渣生成二氧化硫的反应是铜和浓硫酸在加热条件下反应,化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O。(4)析出的CuCl晶体用无水乙醇洗涤可减少CuCl的损失。(5)生产过程中调节溶液的pH不能过大的原因是防止生成氢氧化铜沉淀或防止CuCl水解。(6)依据得失电子守恒可写出:CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O 2CuCl+2H2SO4,反应的离子方程式为SO2+2Cu2+2Cl-+2H2O 2CuCl+S+4H+。24O 考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引 1-1 硼泥主要由MgO和SiO2组成,含有少量Fe2O3、FeO、Al2O3等杂质。用硼泥生产氢氧化镁的工艺
17、流程如下图所示:已知某些氢氧化物沉淀的pH如下表所示:氢氧化物开始沉淀时的pH完全沉淀时的pHMg(OH)29.310.8Fe(OH)27.69.6Fe(OH)32.73.7Al(OH)33.74.7考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引(1)MgO的电子式为 。(2)滤渣2的主要成分是 ,向滤渣2中继续加入过量的NaOH溶液,发生反应的离子方程式为 。(3)加入NaOH调节溶液pH=12.0时,发生反应的离子方程式为 。(4)利用Mg(OH)2与含SO2的烟气反应生成MgSO4,可以使烟气脱硫,该反应的化学方程式为 。(5)若取a吨硼泥为原料,最后得到b吨Mg(OH)2产品(假设生产过程中镁元
18、素无损失),则硼泥中MgO的质量分数为 (用含有a、b的代数式表示)。考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引 答案(1)Mg2+2-(2)Fe(OH)3、Al(OH)3 Al(OH)3+OH-Al+2H2O(3)Mg2+2OH-Mg(OH)2(4)2Mg(OH)2+2SO2+O2 2MgSO4+2H2O(5)100%解析(1)MgO是离子化合物,电子式为Mg2+2-。O2O2029baO(2)依据题意知,硼泥中含有MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、Al2O3等,加入硫酸后加热溶解、过滤得到的滤渣1为SiO2,滤液1中含有Mg2+、Fe3+、Fe2+、Al3+、H+等离子,加入H2O2可以把F
19、e2+氧化为Fe3+,加入NaOH调节pH=6.0时,Fe3+和Al3+分别转化为Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀,故过滤后得到的滤渣2的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3,向滤渣2中继续加入过量的NaOH溶液,Al(OH)3沉淀溶解生成偏铝酸钠,反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-Al+2H2O。2O考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引(3)滤液2中含有Mg2+,加入NaOH调节溶液pH=12.0时,Mg2+与NaOH发生反应生成氢氧化镁沉淀,离子方程式为Mg2+2OH-Mg(OH)2。(4)Mg(OH)2与含SO2的烟气反应生成MgSO4的化学方程式为2Mg(OH)2+2SO2
20、+O2 2MgSO4+2H2O。(5)依据Mg原子守恒知,n(MgO)=nMg(OH)2,则硼泥中MgO的质量分数为 40a100%=100%。58b2029ba考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引 1-2 某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al2O3等。已知碳酸锰难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰,流程如下:阴离子膜法电解装置如图所示:考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引(1)写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式:。(2)在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在,且滤渣中也无MnO2,请解释原因 。(3)已知不同金属
21、离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表:离子Fe3+Al3+Fe2+Mn2+Mg2+开始沉淀的pH2.73.77.67.89.3完全沉淀的pH3.74.79.69.810.8考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引 加氨水调节溶液的pH等于6,则滤渣的成分是 ,滤液中含有的阳离子有H+和 。(4)电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向,则A电极是 极。实际生产中,阳极以稀硫酸为电解液,阳极的电极反应式为 。(5)该工艺之所以采用阴离子交换膜,是为了防止Mn2+进入阳极区发生副反应生成MnO2造成资源浪费,写出该副反应的电极反应式:。答案(1)MnCO3+2H+Mn2+CO2+H2O(2)MnO2在
22、酸性条件下被Fe2+还原为Mn2+(3)Al(OH)3、Fe(OH)3 Mn2+、Mg2+、N(4)负 4OH-4e-O2+2H2O(5)Mn2+2H2O-2e-MnO2+4H+4H考纲导学 教材研读考点突破 栏目索引 解析(2)溶液中Fe2+被MnO2氧化成Fe3+,MnO2转化为Mn2+。(3)由题中信息可知Fe3+、Al3+沉淀完全时的pH分别为3.7和4.7,pH=6时生成沉淀Al(OH)3和Fe(OH)3。滤液中的阳离子为H+、Mn2+、Mg2+、N。(4)电解时阴离子向阳极移动,故A电极为负极;阳极电极反应式为4OH-4e-O2+2H2O。(5)阳极发生氧化反应,电极反应式为Mn2+2H2O-2e-MnO2+4H+。4H
