江蘇省江陰市成化高級中學(xué)高考化學(xué)復(fù)習(xí) 無機工藝流程題的解答技巧學(xué)案.doc

學(xué)案29無機工藝流程題的解答技巧一、題目特點無機工藝流程題已逐漸成為高考試卷的主角，尤其是2010年的高考中，全國14套理綜(化學(xué))試卷，純粹的無機工藝流程題有6道(其中江蘇卷18題、20題都是無機工藝流程題)，實驗室模擬的有3道。該類型題目的特點是：1.試題源于生產(chǎn)實際，以解決課堂互動探究化學(xué)實際問題為思路進行設(shè)問，充分體現(xiàn)了理論與實踐相結(jié)合的觀點。2.試題內(nèi)容豐富，涉及基礎(chǔ)知識較為全面，較好地考查學(xué)生對“雙基”的掌握情況。3.題目難度為中等以上，分值較大，區(qū)分度強。二、題目類型從化工工藝分，可分為基礎(chǔ)化工工藝題和精細化工工藝題；從生產(chǎn)過程中的主要工序分，可分為除雜提純工藝流程題(如海水提純)、原材料化學(xué)轉(zhuǎn)化工藝流程題、電解工藝流程題、資源(能源)綜合利用工藝流程題；按資源的不同，分為空氣資源生產(chǎn)的工藝流程題(如合成氨)、利用水資源生產(chǎn)的工藝流程題(如海水提溴、鎂、氯堿工業(yè)等)、利用礦產(chǎn)資源生產(chǎn)的工藝流程題(如工業(yè)制h2so4、煉鐵、煉鋼等)、化石燃料生產(chǎn)的工藝流程題等。三、知識貯備1熟練掌握中學(xué)化學(xué)中重要的化工生產(chǎn)原理(列舉如下)化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè)2熟練掌握分離、提純的實驗技能，如溶解、過濾、蒸餾、結(jié)晶、重結(jié)晶等。3熟練掌握化學(xué)計算的方法技巧，如守恒法、關(guān)系式法、差量法等。四、解題思路無機工藝流程題考慮的問題主要有以下幾方面：一是選擇將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的生產(chǎn)原理；二是除雜并分離提純產(chǎn)品；三是提高產(chǎn)量和產(chǎn)率；四是減少污染，注意環(huán)保，發(fā)展“綠色化學(xué)”；五是考慮原料的來源豐富和經(jīng)濟成本；六是生產(chǎn)設(shè)備簡單，生產(chǎn)工藝簡便等。命題者圍繞以上幾方面設(shè)問，我們的解題思路是：(1)從生產(chǎn)目的(標(biāo))出發(fā)，讀懂框圖(流程)。解答時要看框內(nèi)，看框外，里外結(jié)合；邊分析，邊思考，易處著手；先局部，后全盤，逐步深入。(2)分析流程中的每一步驟，從幾個方面了解流程：a.反應(yīng)物是什么，b.發(fā)生了什么反應(yīng)，c.該反應(yīng)造成了什么后果，對制造產(chǎn)品有什么作用。抓住一個關(guān)鍵點：一切反應(yīng)或操作都是為了獲得產(chǎn)品。(3)從問題中獲取信息，幫助解題，了解流程后著手答題。對反應(yīng)條件的分析可從以下幾個方面著手：對反應(yīng)速率有何影響、對平衡轉(zhuǎn)化率有何影響、對綜合生產(chǎn)效益有何影響(如可以從原料成本，原料來源是否廣泛、是否可再生，能源成本，對設(shè)備的要求，環(huán)境保護等方面考慮)。五、典例導(dǎo)悟典例導(dǎo)悟1利用化學(xué)原理對工廠排放的廢水、廢渣等進行有效檢測與合理處理。(一)染料工業(yè)排放的廢水中含有大量有毒的no，可以在堿性條件下加入鋁粉除去(加熱處理后的廢水會產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體)。除去no的離子方程式為_。(二)某工廠對制革工業(yè)污泥中cr元素的回收與再利用工藝如下(硫酸浸取液中金屬離子主要是cr3，其次是fe3、fe2、al3、ca2、mg2)：常溫下部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的ph見下表：陽離子fe3fe2mg2al3cu2cr3開始沉淀時的ph1.97.04.7沉淀完全時的ph3.29.011.186.79(9溶解)(1)酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施是_(至少寫一條)。(2)調(diào)ph8是為了除去_(填fe3、al3、ca2、mg2)。(3)鈉離子交換樹脂的原理為mnnnarmrnnna，被交換的雜質(zhì)離子是_(填fe3、al3、ca2、mg2)。(4)試配平氧化還原反應(yīng)方程式：na2cr2o7so2h2o=cr(oh)(h2o)5so4na2so4；每生成1 mol cr(oh)(h2o)5so4消耗so2的物質(zhì)的量為_。(三)印刷電路銅板腐蝕劑常用fecl3。腐蝕銅板后的混合溶液中，若cu2、fe3和fe2的濃度均為0.10 moll1，請參照上表給出的數(shù)據(jù)和提供的藥品，簡述除去cucl2溶液中fe3 和fe2的實驗步驟：_；_；過濾。(提供的藥品：cl2、濃h2so4、naoh溶液、cuo、cu)。典例導(dǎo)悟2(2010江蘇，20)以水氯鎂石(主要成分為mgcl26h2o)為原料生產(chǎn)堿式碳酸鎂的主要流程如下： (1)預(yù)氨化過程中有mg(oh)2沉淀生成，已知常溫下mg(oh)2的ksp1.81011 mol3l3，若溶液中c(oh)3.0106moll1，則溶液中c(mg2)_。(2)上述流程中的濾液濃縮結(jié)晶，所得主要固體物質(zhì)的化學(xué)式為_。(3)高溫煅燒堿式碳酸鎂得到mgo。取堿式碳酸鎂4.66 g，高溫煅燒至恒重，得到固體2.00 g和標(biāo)準(zhǔn)狀況下co2 0.896 l，通過計算確定堿式碳酸鎂的化學(xué)式。(4)若熱水解不完全，所得堿式碳酸鎂中將混有mgco3，則產(chǎn)品中鎂的質(zhì)量分數(shù)_(填“升高”、“降低”或“不變”)。典例導(dǎo)悟3(2010福建理綜，24)硫酸鋅可作為食品鋅強化劑的原料。工業(yè)上常用菱鋅礦生產(chǎn)硫酸鋅，菱鋅礦的主要成分是znco3，并含少量的fe2o3、feco3、mgo、cao等，生產(chǎn)工藝流程示意如下：(1)將菱鋅礦研磨成粉的目的是_。(2)完成“氧化除鐵”步驟中反應(yīng)的離子方程式：fe(oh)2_=fe(oh)3cl(3)針鐵礦(coethite)是以德國詩人歌德(coethe)名字命名的，組成元素是fe、o和h，化學(xué)式量為89，化學(xué)式是_。(4)根據(jù)下表數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)“濾液2”的ph時，理論上可選用的最大區(qū)間為_。mg(oh)2zn(oh)2mgco3caco3開始沉淀的ph10.46.4沉淀完全的ph12.48.0開始溶解的ph10.5ksp5.61012 mol3l36.8106 mol2l22.8109 mol2l2(5)工業(yè)上從“濾液3”制取mgo過程中，合適的反應(yīng)物是_(選填序號)。a大理石粉b石灰粉c純堿溶液d燒堿溶液(6)“濾液4”之后的操作依次為_、_、過濾、洗滌、干燥。(7)分析圖中數(shù)據(jù)，菱鋅礦粉中znco3的質(zhì)量分數(shù)不低于_。典例導(dǎo)悟4(2010四川理綜，29)四川攀枝花蘊藏豐富的釩、鈦、鐵資源。用鈦鐵礦渣(主要成分為tio2、feo、fe2o3、ti的最高化合價為4)作原料，生產(chǎn)白色顏料二氧化鈦的主要步驟如下：請回答下列問題：(1)硫酸與二氧化鈦反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(2)向濾液中加入鐵粉，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_、_。(3)在實際生產(chǎn)過程中，向沸水中加入濾液，使混合液ph達0.5，鈦鹽開始水解。水解過程中不斷通入高溫水蒸氣，維持溶液沸騰一段時間，鈦鹽充分水解析出水合二氧化鈦沉淀。請用所學(xué)化學(xué)平衡原理分析通入高溫水蒸氣的作用：_。過濾分離出水合二氧化鈦沉淀后，將濾液返回的主要目的是充分利用濾液中的鈦鹽、_、_、_(填化學(xué)式)，減少廢物排放。(4)a可用于生產(chǎn)紅色顏料(fe2o3)，其方法是：556a kg a(摩爾質(zhì)量為278 gmol1)溶于水中，加入適量氫氧化鈉溶液恰好完全反應(yīng)，鼓入足量空氣攪拌，產(chǎn)生紅褐色膠體；再向紅褐色膠體中加入3 336b kg a和112c kg鐵粉，鼓入足量空氣攪拌，反應(yīng)完成后，有大量fe2o3附著在膠體粒子上以沉淀形式析出；過濾后，沉淀經(jīng)高溫灼燒得紅色顏料。若所得濾液中溶質(zhì)只有硫酸鈉和硫酸鐵，則理論上可生產(chǎn)紅色顏料_ kg。典例導(dǎo)悟5(2010上海，27)工業(yè)生產(chǎn)純堿的工藝流程示意圖如下： ab nh3co2 e c d完成下列填空：(1)粗鹽水加入沉淀劑a、b除雜質(zhì)(沉淀劑a來源于石灰窯廠)，寫出a、b的化學(xué)式：a_，b_。(2)實驗室提純粗鹽的實驗操作依次為：取樣、_、沉淀、_、_、泠卻結(jié)晶、_、烘干。(3)工業(yè)生產(chǎn)純堿工藝流程中，碳酸化時產(chǎn)生的現(xiàn)象是_。碳酸化時沒有析出碳酸鈉晶體。其原因是_。(4)碳酸化后過濾，濾液d最主要的成分是_(填寫化學(xué)式)，檢驗這一成分的陰離子的具體方法是：_。(5)氯堿法流程中氨是循環(huán)使用的，為此，濾液d加入石灰水產(chǎn)生氨。加石灰水后所發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為_。濾液d加石灰水前先要加熱，原因是_。(6)產(chǎn)品純堿中含有碳酸氫鈉。如果用加熱分解的方法測定純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)，純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)可表示為_。1鋁用途廣泛，用鋁土礦(主要成分為al2o3nh2o、少量sio2和fe2o3)制取al有如下途徑：(1)濾液a可用于凈水，其凈水原理用離子方程式表示為_。(2)灼燒時盛放藥品的儀器名稱是_。(3)步驟v中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(4)步驟中生成固體c的離子反應(yīng)方程式為_；_濾液c中c(na)_(用電荷守恒式表達)。(5)取濾液b 100 ml，加入1 moll1鹽酸200 ml，沉淀量達到最大且質(zhì)量為11.7 g。則濾液b中c(alo)_，c(na)_2 moll1(填“”、“”或“”)。2亞氯酸鈉(naclo2)是一種重要的含氯消毒劑，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺菌。以下是過氧化氫法生產(chǎn)亞氯酸鈉的工藝流程圖：已知：naclo2的溶解度隨溫度升高而增大，適當(dāng)條件下可結(jié)晶析出naclo23h2o；純clo2易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下較安全；hclo2可看成是強酸。(1)160 gl1 naoh溶液的物質(zhì)的量濃度為_，若要計算該溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)，還需要的一個條件是_。(2)在發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是_(填序號)。a將so2氧化成so3，增強酸性b稀釋clo2以防止爆炸c將naclo3氧化成clo2(3)吸收塔內(nèi)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為_，吸收塔的溫度不能超過20，其目的是防止h2o2分解，寫出h2o2分解的化學(xué)方程式：_。(4)在堿性溶液中naclo2比較穩(wěn)定，所以吸收塔中應(yīng)維持naoh稍過量，判斷naoh是否過量的簡單的實驗方法是_。(5)吸收塔中為防止naclo2被還原成nacl，所用還原劑的還原性應(yīng)適中。除h2o2外，還可以選擇的還原劑是_(填序號)。ana2o2 bna2s cfecl2 dpbo(懸濁液)(6)從濾液中得到naclo23h2o粗晶體的實驗操作依次是_(填序號)。a蒸餾 b蒸發(fā) c灼燒 d過濾 e冷卻結(jié)晶要得到更純的naclo23h2o晶體必須進行的操作是_(填操作名稱)。3海水是寶貴的資源寶庫，目前氯堿工業(yè)、海水提鎂、海水提溴為人類提供了大量工業(yè)原料。下圖是海水綜合利用的部分流程圖，據(jù)圖回答問題：(1)由海水曬制的粗鹽中含有ca2、mg2、so等離子，為除去這些離子，所加試劑及其先后順序為(寫化學(xué)式)_ _。(2)目前較先進的電解制堿法是離子交換膜電解法，即用陽離子交換膜把電解槽隔成陰極室和陽極室，其作用是_，電解飽和食鹽水的化學(xué)反應(yīng)方程式為_。制取mgcl2的過程中涉及反應(yīng)：mgcl26h2omgcl26h2o，該反應(yīng)要在hcl氣氛中進行，原因是_。(3)苦鹵中通入cl2已經(jīng)置換出br2，為什么吹出后用so2吸收轉(zhuǎn)化為br再用cl2置換_，由此判斷cl2、br2、so2的氧化性由強到弱的順序為_。(4)也有工藝是在吹出br2后用碳酸鈉溶液吸收，形成溴化鈉和溴酸鈉，同時有co2放出。該反應(yīng)的離子方程式是_；最后再用h2so4處理得到br2，該反應(yīng)的離子方程式是_。一、金屬的冶煉二、海洋資源的開發(fā)利用三、煤、石油、天然氣的綜合利用煤石油四、環(huán)境保護、綠色化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展環(huán)境問題酸雨、光化學(xué)煙霧、臭氧空洞、溫室效應(yīng)、白色污染、赤潮等答案【專題探究區(qū)】典例導(dǎo)悟1(一)2alohno2h2o=2alonh3h2o(二)(1)升高溫度、攪拌、過濾后再向濾渣中加入硫酸(多次浸取)、適當(dāng)延長浸取時間(只要答出任意一點即可，其他合理答案也可)(2)fe3、al3(3)mg2、ca2(4)1311211.5 mol(三)通入足量氯氣將fe2氧化成fe3加入cuo調(diào)節(jié)溶液的ph至3.24.72(1)2.0 moll1(2)nh4cl(3)n(co2)4.00102 moln(mgo)5.00102 moln(h2o)5.00102 moln(mgo)n(co2)n(h2o)5.001024.001025.00102545，則堿式碳酸鎂的化學(xué)式為mg(oh)24mgco34h2o。(4)升高解析(1)常溫下mg(oh)2的kspc(mg2)c2(oh)c(mg2)(3.0106)21.81011 mol3l3，求得c(mg2)2.0 moll1。(2)主要流程中加nh3、nh4hco3進行沉淀鎂得到主要物質(zhì)為mgco3和nh4cl，濾液的主要成分為nh4cl。(3)設(shè)該堿式碳酸鎂的化學(xué)式為mgx(oh)y(co3)z，高溫煅燒后產(chǎn)物為mgo、co2和h2o，其物質(zhì)的量之比為n(mgo)n(co2)n(h2o)xzy，由題中數(shù)據(jù)知生成氣體co2的物質(zhì)的量n(co2)4.00102 mol，得到的固體為mgo，其物質(zhì)的量n(mgo)5.00102 mol，n(h2o)5.00102 mol，n(mgo)n(co2)n(h2o)xzy5.001024.001025.00102545，所以求得該堿式碳酸鎂的化學(xué)式為mg5(oh)10(co3)4，但該化學(xué)式化合價代數(shù)和不為0，推測可能含結(jié)晶水，故化學(xué)式應(yīng)為mg5(oh)2(co3)44h2o，也可寫為mg(oh)24mgco34h2o。(4)將堿式碳酸鎂的化學(xué)式分為兩部分，分別是4mgco3和mg(oh)24h2o。mgco3中鎂的質(zhì)量分數(shù)為24/84100%28.6%，mg(oh)24h2o中鎂的質(zhì)量分數(shù)為24/(24172184)100%18.5%，mgco3增多，鎂的質(zhì)量分數(shù)升高。3(1)增大反應(yīng)物接觸面積或增大反應(yīng)速率或使反應(yīng)更充分(2)fe(oh)2cloh2o=fe(oh)3cl(3)feo(oh)(或其他合理答案)(4)8.0ph10.4(或其他合理答案)(5)b(或b和d或d)(6)蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶(或其他合理答案)(7)125m2/81m1(或其他合理答案)解析(1)固體顆粒越小，反應(yīng)時接觸面積越大，反應(yīng)速率越大；同時反應(yīng)更充分。(2)因漂白粉中含有強氧化性的ca(clo)2，可將fe(oh)2氧化為fe(oh)3，同時clo被還原為cl，分析化合價的變化：f (oh)2f (oh)3化合價升12clc 化合價降21配平fe(oh)2、fe(oh)3、clo、cl前的化學(xué)計量數(shù)后，可根據(jù)原子個數(shù)守恒，確定反應(yīng)物h2o及其化學(xué)計量數(shù)。(3)設(shè)針鐵礦的化學(xué)式為fexoyhz，則有56x16yz89。x只能為1，若y1，則z17，化學(xué)式feoh17，由化合價規(guī)則可排除；若y2，則z1，化學(xué)式為feo2h，或?qū)憺閒eo(oh)，符合題意。(4)由流程圖可知，濾液2中主要含有zncl2、mgcl2、cacl2等物質(zhì)，調(diào)節(jié)ph時，只能考慮將zn2轉(zhuǎn)化為zn(oh)2，而mg2必須留在溶液中，因此由表中數(shù)據(jù)可確定ph的理論范圍為8.0ph解析首先明確鋁土礦的組成，根據(jù)組成物質(zhì)的性質(zhì)了解流程中所加藥品和操作目的，比較每一步驟反應(yīng)前后物質(zhì)組成的變化和相關(guān)化學(xué)方程式，最后形成整體思維。(1)鋁土礦溶解在過量稀硫酸溶液中，過濾后得到的濾渣是sio2，濾液為al2(so4)3、h2so4、fe2(so4)3的混合液。因al3、fe3能水解產(chǎn)生具有吸附作用的al(oh)3、fe(oh)3膠體，具有凈水作用。向al2(so4)3、h2so4、fe2(so4)3的混合液中加入過量naoh時，al2(so4)3轉(zhuǎn)化為naalo2，fe2(so4)3轉(zhuǎn)化為fe(oh)3，經(jīng)過濾后得到濾渣fe(oh)3。濾液b中含有naalo2，向濾液b中通入過量co2時，生成al(oh)3和nahco3，經(jīng)過濾后得到固體cal(oh)3和含有nahco3、na2so4的濾液c。(2)在坩堝中灼燒a