2021届高考化学二轮复习专题-无机工艺流程分析.pptx
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1、20212021届高考届高考化学化学二轮复习二轮复习 无机工艺流程分析无机工艺流程分析 命题点命题点 课标全国卷课标全国卷 新高考卷新高考卷 考题示例 命题角度 考题示例 命题角度 工艺流程图 分析 2020全国26 由黏土钒矿制备 NH4VO3 2020山东16 用软锰矿和BaS 制备高纯MnCO3 2019全国26 由天然二氧化锰 粉与硫化锰矿制 备高纯硫酸锰 无机工艺流程题的结构无机工艺流程题的结构 核心化学反应核心化学反应 分离提纯分离提纯 硫酸、SO2反应电解结晶、干燥 回收尾气吸收 ClO2NaClO2产品 NaHSO4 NaClO3食盐水 Cl2 NaOH、H2O2 成品液 原料
2、原料 目标产物目标产物 示例:NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物 等,其一种生产工艺如下: 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 反应物颗粒大小:反应速率、原料的利用率等 温度:反应速率、物质的稳定性、物质的结晶等 (2)氧化还原反应规律的应用、化学方程式或离子方程式的书写; (3)利用控制pH分离除杂; (4)化学反应的能量变化; (5)实验基本操作:制备、除杂、分离、提纯、检验、洗涤、干燥等 ; (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。 常用的化工术语常用的化工术语 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液
3、体雾化,增大 反应物接触面积,以加快反应速率或使反应更充分 使固体在高温下分解、氧化或改变结构和组成;使一 些物质能溶解;使一些杂质在高温下氧化、分解 通常用酸溶,如用硫酸、盐酸、浓硫酸等,使可溶性 金属离子进入溶液,不溶物通过过滤操作除去 蒸发除去部分溶剂,提高溶液的浓度 蒸发溶剂,使溶液由不饱和变为饱和,继续蒸发,过剩的 溶质就会以晶体形式析出 用水(冷水、冰水、热水)洗去可溶性杂质,类似的还有 酸洗、醇洗等 常考的操作常考的操作 (1)加氧化剂:氧化某物质,生成目标产物或除去某些离子 (2)在空气中或在其它气体中进行的反应或操作:要考虑氧气、二 氧化碳或其它气体是否参与反应或能否达到隔绝
4、空气、防氧化、防 水解、 防潮解等目的 (3)分离、提纯: 蒸发(反应时的气体氛围抑制水解):如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、 MgCl2等溶质时,应在HCl的气流中加热,以防止其水解。 蒸发浓缩、冷却结晶:如除去KNO3中的少量NaCl。 蒸发结晶、趁热过滤:如除去NaCl中的少量KNO3。 溶解法:利用特殊溶剂把杂质溶解而除去,如Fe(Al)可用过量的 NaOH溶液而除去Al,CO2(HCl、H2O)先通过饱和食盐水,再通 过浓H2SO4。 沉淀法: a. 加合适的沉淀剂(要使杂质离子充分沉淀,加入的沉淀剂必须 过 量,且在后续步骤中容易除去); b. 调节溶液的pH值。 (4)控制
5、溶液的pH: 调节溶液的酸碱性,使金属离子(Fe2+、Fe3+ 、 Cu2+、Al3+、Mg2+等)形成氢氧化物沉淀析出 (或抑制水解) “酸作用”还可除去氧化物(膜) “碱作用”还可除去油污,除去铝片氧化膜,溶 解铝、溶解二氧化硅等 特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性 条件) (5)控制温度(常用水浴、冰浴或油浴) 一防止副反应的发生 二使化学平衡移动;控制化学反应的方向 三控制固体的溶解与结晶 四控制反应速率;使催化剂达到最大活性 五升温:促进溶液中的气体逸出,使某物质达到沸点挥发 六加热煮沸:促进水解,胶体聚沉后利于过滤分离 七趁热过滤:减少因降温而析出的溶质的量 八降温:防止物质
6、高温分解或挥发;降温(或减压) 可以减少能源成本,降低对设备的要求 (6)洗涤晶体 水洗:通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质 冰水洗涤:能洗去晶体表面的杂质离子,且防止晶体在洗涤 过程中的溶解损耗 有机溶剂洗涤(如乙醇、CCl4等):洗去晶体表面的杂质, 降低晶体的溶解度,有利于析出,减少损耗等 规范答题模板规范答题模板 一一 测定溶液测定溶液 pH的操作的操作 将一小块pH试纸放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待测液,点 在pH试纸上,待试纸变色后,再与标准比色卡对照。 答题关键词:pH试纸、表面皿、玻璃棒、蘸待测液、比色卡、对照 。 四步:取放试纸蘸待测液点滴试纸与比色卡对照。 二二. 从滤液
7、中提取一般晶体(溶解度随温度升高而增大的晶体)的方法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 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 三三. 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、趋热过滤、洗涤、干燥蒸发浓缩、趋热过滤、洗涤、干燥 四四. 温度不高于温度不高于的原因的原因 适当加快反应速率,但温度过高会造成适当加快反应速率,但温度过高会造成(如浓硝酸如浓硝酸)挥发、挥发、(如如H2O2、 NH4HCO3)分解、分解、(如如Na2SO3)氧化或促进
8、氧化或促进(如如AlCl3)水解等,影响产水解等,影响产 品的生成。品的生成。 五五沉淀洗涤沉淀洗涤 (1)沉淀洗涤的目的:除去沉淀表面附着或沉淀中 包夹的可溶性离子。 (2)洗涤方法:向漏斗内加蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流出后, 重复操作23次。 (3)误差分析:若沉淀不洗涤或洗涤不干净,则使沉淀的质量偏高。 若沉淀洗涤次数过多,则会使部分沉淀溶解而使其质量偏低。 (4)沉淀剂是否过量的判断方法 加沉淀剂:静置,向上层清液中继续滴加少量 沉淀剂,若无沉淀产生,则证明沉淀剂已过量。 加入与沉淀剂反应的试剂:静置,取适量上层清液于另一洁净试 管中,向其中加入少量与沉淀剂作用产生沉淀的试剂,若产生
9、沉 淀,证明沉淀剂已过量。 注意:若需称量沉淀的质量而进行有关定量计算时则只能选用方法注意:若需称量沉淀的质量而进行有关定量计算时则只能选用方法 。 (5)判断沉淀是否洗净的操作 取最后一次洗涤液,滴加(试剂),若没有现象,证明沉淀已洗 净。 六六. 滴定到终点的现象滴定到终点的现象 滴入最后一滴标准液,溶液由色变为色,且半分钟内溶 液颜色不再改变,说明已达到滴定终点 七七. 萃取分液操作萃取分液操作 关闭分液漏斗活塞,将混合液倒入分液漏斗中,充分振荡、静置、 分层,在漏斗下面放一个小烧杯,打开分液漏斗活塞,使下层液体从下 口沿烧杯壁流下;上层液体从上口倒出。 例题例题1:(2019 课标全国
10、课标全国,26)硼酸硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料是一种重要的化工原料,广泛应用于广泛应用于 璃璃、医药医药、肥料等工艺肥料等工艺。一种以硼镁矿一种以硼镁矿(含含Mg2B2O5 H2O、SiO2及少量及少量Fe2O3、 Al2O3) 为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下:为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下: (1)在95 “溶侵”硼镁矿粉,产生的气体在“吸收”中反应的化学方 程式为_。 (2)“滤渣1”的主要成分有_。为检验“过滤1”后的滤液中是 否含有Fe3+离子,可选用的化学试剂是_。 (3)根据H3BO3的解离反应:H3BO3+H2O H+B(OH)4, Ka=5.81
11、1010,可判断H3BO3是_酸;在“过滤2”前,将溶液pH 调节至3.5,目的是_。 (4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2 MgCO3沉淀的离子方程式为_, 母液经加热后可返回_工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧 化镁的方法是_。 解析 (1)根据流程图知硼镁矿粉中加入硫酸铵溶液产生的气体为氨气, 用碳酸氢铵溶液吸收,反应方程式为:NH3+NH4HCO3=(NH4)2CO3; (2)滤渣I为不与硫酸铵溶液反应的Fe2O3、Al2O3、SiO2;检验Fe3+,可选用的 化学试剂为KSCN; (3)由硼酸的离解方程式知,硼酸在水溶液中是通过与水分子的配位作用 产生氢离子,而三价硼原子最多只能再
12、形成一个配位键,且硼酸不能完全 解离,所以硼酸为一元弱酸;在“过滤2”前,将溶液pH调节至3.5,目的 是将B(OH)4转化为H3BO3,并促进H3BO3析出; (4)沉镁过程中用碳酸铵溶液与Mg2+反应生成Mg(OH)2MgCO3,沉镁过程 的离子反应为:2Mg2+2H2O+3CO32-=Mg(OH)2MgCO3+2HCO3-;母液加热 分解后生成硫酸铵溶液,可以返回“溶浸”工序循环使用;碱式碳酸镁不 稳定,高温下可以分解,故由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是高温焙 烧。 例题例题2:(2019 课标全国课标全国,26)立德粉立德粉ZnS BaSO4(也称锌钡白也称锌钡白),是是 一种常用白
13、色颜料一种常用白色颜料。回答下列问题:回答下列问题: (1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花,亦可定性亦可定性 鉴别某些金属盐鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时灼烧立德粉样品时,钡的焰色为钡的焰色为_(填标填标 号号)。 A黄色黄色 B红色红色 C紫色紫色 D绿色绿色 (2)以重晶石以重晶石(BaSO4)为原料为原料,可按如下工艺生产立德粉:可按如下工艺生产立德粉: 在回转窑中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,该过程的化学方程式为 _。回转窑尾气中含有有毒气体,生产上可通过水蒸气变换反应 将其转化为CO2和一种清洁能源气体,该反应的化学方
14、程式为_。 在潮湿空气中长期放置的“还原料”,会逸出臭鸡蛋气味的气体,且水溶性变 差。其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的_(填化学式)。 沉淀器中反应的离子方程式为_。 (3)成品中S2的含量可以用“碘量法”测得。称取m g样品,置于碘量瓶中, 移取25.00 mL 0.1000 mol L1的I2KI溶液于其中,并加入乙酸溶液,密闭,置暗 处反应5 min,有单质硫析出。以淀粉溶液为指示剂,过量的I2用0.1000 mol L1Na2S2O3溶液滴定,反应式为I2+2 =2I + 。测定时消耗Na2S2O3 溶液体积V mL。终点颜色变化为_,样品中S2的含量为_ (写出表达式)。 2
15、23 S O 2 46 S O 解析 (1)焰色反应不是化学变化,常用来检验金属元素存在,常见金 属元素焰色:A.钠的焰色为黄色,故A错误;B.钙的焰色为红色,故B错误 ; C.钾的焰色为紫色,故C错误;D.钡的焰色为绿色,故D正确; 答案:D (2)注意焦炭过量生成CO,反应物为硫酸钡与焦炭,产物为BaS与CO ,写出方程式BaSO4+4C=BaS+4CO;CO与水蒸气反应生成CO2与H2,写 出方程式:CO+H2O=CO2+H2;BaSO4+4C=BaS+4CO CO+H2O=CO2+H2 根据信息臭鸡蛋气味气体为硫化氢气体,强酸制弱酸原理,还原料硫化 钡与空气中水,二氧化碳反应生成了碳酸
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