高考化學一輪復(fù)習熱點題型突破系列3無機化工流程題的解題策略課件新人教版綜述

第三章金屬及其化合物熱點題型突破系列(三)

(2015·新課標全國卷Ⅰ)硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示：無機化工流程題的解題策略真題示例Mg2B2O5·H2O＋

提高反應(yīng)溫度、減小鐵硼礦粉粒徑

Fe3O4

SiO2和CaSO4

將Fe2＋氧化成Fe3＋

使Fe3＋與Al3＋形成氫氧化物沉淀而除去(七水)硫酸鎂

【精講精析】(1)根據(jù)強酸制弱酸的原理以及題目中硼酸的化學式，可完成方程式的書寫；提高反應(yīng)速率除增大溶液濃度外，還可以考慮溫度、接觸面積等。(2)Fe3O4有磁性，堿性氧化物被硫酸溶解，二氧化硅則不溶。(3)由于Al3＋和Fe3＋在pH約為5時均可沉淀析出，所以要將Fe2＋氧化成Fe3＋與Al3＋一并除去。(4)“酸浸”過程中生成大量硫酸鎂，所以在后續(xù)的蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶過程中會析出少量的硫酸鎂。(5)電子式的書寫應(yīng)注意陰離子應(yīng)用“[]”括起來。(6)硼酸高溫易分解，鎂具有還原性，作還原劑，將硼置換出來。知識延伸2．化工生產(chǎn)流程中常見考點及常見名詞(1)化工生產(chǎn)流程中的常見名詞。①浸出：溶劑選擇性地溶解固體中某組分的工藝過程。礦物原料浸出的任務(wù)是選擇適當?shù)娜軇?，使礦物原料中的有用組分或有害雜質(zhì)選擇性地溶解，使其轉(zhuǎn)入溶液中，達到有用組分與有害雜質(zhì)或與脈石組分相分離的目的。依據(jù)所選擇的溶劑不同，通常分為酸浸和堿浸。②粉碎：增大表面積，加快反應(yīng)速率。③灼燒、焙燒、煅燒：使物質(zhì)在高溫下氧化、分解。(2)化工生產(chǎn)中分離、提純階段的常用反應(yīng)條件。①調(diào)pH除雜：a．控制溶液的酸堿性使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。b．調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點：能與H＋反應(yīng)，使溶液pH增大；不引入新雜質(zhì)。②控溫：防止溫度過高，使物質(zhì)分解或揮發(fā)；防止溫度過低，使物質(zhì)無法揮發(fā)或者反應(yīng)不能進行。③加熱：加快反應(yīng)速率；加速固體溶解；使平衡向吸熱方向移動。(3)獲得產(chǎn)品階段的常用方法。①洗滌：用冰水、熱水、乙醇、乙醚等溶劑(主要考慮溶解度)洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。②蒸發(fā)、反應(yīng)時的氣體氛圍抑制水解：如從溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶質(zhì)時，應(yīng)在HCl的氣流中加熱，以防其水解。③蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶：如除去KNO3中的少量NaCl。④蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾：如除去NaCl中的少量KNO3。1．解答工藝流程類題目的三個步驟(1)從題干中獲取有用信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品。(2)分析流程中的每一步驟。(3)從問題中獲取信息，幫助解題。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(如可從原料成本，原料來源是否廣泛、是否可再生，也可從對設(shè)備的要求，環(huán)境保護等方面作答)。解題策略

2．解答工藝流程題需考慮的六個方面(1)瀏覽題中的工藝流程圖，提取有用的信息，分析流程中將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的主要生產(chǎn)原理，推斷并寫出相關(guān)化學反應(yīng)方程式。(2)設(shè)計分離提純產(chǎn)品的步驟，選擇分離提純的實驗方法(如過濾、蒸發(fā)、分液、蒸餾等)，掌握主要儀器和主要操作。(3)根據(jù)數(shù)據(jù)，結(jié)合化學平衡移動原理，從溫度、壓強和濃度等方面分析，找到能使反應(yīng)正向移動的條件，計算出產(chǎn)品的產(chǎn)率和反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。(4)注意環(huán)保，減少污染，發(fā)展“綠色化學”。以原料循環(huán)使用或廢物利用為主線，評價實驗方案的優(yōu)劣。(5)考慮原料的來源和經(jīng)濟成本。通過對原料價位的思考優(yōu)化實驗方案。(6)設(shè)計出簡單的生產(chǎn)設(shè)備、簡便的生產(chǎn)工藝等。以流程中部分實驗操作的改進和創(chuàng)新來評價實驗方案。步驟1快速瀏覽，明確實驗?zāi)康?1)閱讀題目的背景材料、找出提供的原料、分析提供的條件和圖表。(2)解讀操作流程、挖掘重要的操作步驟。步驟2仔細審讀，關(guān)注有效信息(1)關(guān)注箭頭號：圖1箭頭表示的是反應(yīng)物同時加入，圖2表示反應(yīng)物分步加入，圖3表示循環(huán)反應(yīng)。(2)關(guān)注框內(nèi)所列內(nèi)容：根據(jù)實驗?zāi)康?，大致弄清從原料到產(chǎn)品的物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。步驟3對照問題，提煉關(guān)鍵信息根據(jù)設(shè)問提煉出對解決問題有用的信息。有些題干中不很明了的信息可能會在問題中有所涉及而得以完善。有些信息問題涉及不到，屬于無效信息，所以對題干中和流程圖中不懂的信息要大膽跳過，如果解決問題需要再重新梳理。1．(2015·廣東理綜)七鋁十二鈣(12CaO·7Al2O3)是新型的超導材料和發(fā)光材料。用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和廢Al片制備七鋁十二鈣的工藝如下：(1)煅粉主要含MgO和________。用適量NH4NO3溶液浸取煅粉后，鎂化合物幾乎不溶，若濾液Ⅰ中c(Mg2＋)小于5×10－6mol·L－1，則溶液pH大于_______(Mg(OH)2的Ksp＝5×10－12)；該工藝中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是__________________________。鞏固訓練

CaO11防止產(chǎn)物中有CaSO4沉淀

Ca(HCO3)2

2．(2015·山東理綜)毒重石的主要成分為BaCO3(含Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等雜質(zhì))，實驗室利用毒重石制備BaCl2·2H2O的流程如下：Ca2＋Mg2＋Fe3＋開始沉淀時的pH11.99.11.9完全沉淀時的pH13.911.13.2(1)毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨，目的是__________________________________________。實驗室用37%的鹽酸配制15%的鹽酸，除量筒外還需使用下列儀器中的________。a．燒杯 b．容量瓶c．玻璃棒 d．滴定管(2)加入NH3·H2O調(diào)pH＝8可除去________(填離子符號)，濾渣Ⅱ中含____________________(填化學式)。加入H2C2O4時應(yīng)避免過量，原因是________________________________________________________。已知：Ksp(BaC2O4)＝1.6×10－7，Ksp(CaC2O4)＝2.3×10－9增大接觸面積從而使反應(yīng)速率加快a、c

Fe3＋

Mg(OH)2、Ca(OH)2

H2C2O4過量會導致生成BaC2O4沉淀，產(chǎn)品產(chǎn)量減少

上方

偏大

3．(2015·福建理綜)無水氯化鋁在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。(1)氯化鋁在水中形成具有凈水作用的氫氧化鋁膠體，其反應(yīng)的離子方程式為________________________________。(2)工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等雜質(zhì))制取無水氯化鋁的一種工藝流程示意如下：已知：物質(zhì)SiCl4AlCl3FeCl3FeCl2沸點/℃57.6180(升華)300(升華)1023①步驟Ⅰ中焙燒使固體水分揮發(fā)、氣孔數(shù)目增多，其作用是________________________________________________________________(只要求寫出一種)。②步驟Ⅱ中若不通入氯氣和氧氣，則反應(yīng)生成相對原子質(zhì)量比硅大的單質(zhì)是________。③已知：Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g)ΔH1＝＋1344.1kJ·mol－12AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g)ΔH2＝＋1169.2kJ·mol－1由Al2O3、C和Cl2反應(yīng)生成AlCl3的熱化學方程式為______________________________________________________________________。防止后續(xù)步驟生成的AlCl3水解或增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率

鐵或Fe

＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)ΔH＝＋174.9kJ·mol－1

Al2O3(s)＋3C(s)④步驟Ⅲ的尾氣經(jīng)冷卻至室溫后，氣體用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的鹽主要有3種，其化學式分別為___________、___________、__________。⑤結(jié)合流程及相關(guān)數(shù)據(jù)分析，步驟Ⅴ中加入鋁粉的目的是______________________________________。NaClNaClO除去FeCl3，提高AlCl3純度

解析本題主要考查鹽類水解、蓋斯定律、Cl2的性質(zhì)、鋁及其化合物的性質(zhì)。(1)Al3＋水解生成Al(OH)3和H＋。(2)①水分減少可防止Al3＋