高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課件第四章材料家族中的元素學(xué)案三（33張）

學(xué)案三無機(jī)化學(xué)工藝流程【教學(xué)目標(biāo)】1.使學(xué)生了解化學(xué)工藝流程題的常見題型。2.掌握化學(xué)工藝流程題的分析方法和技巧。3.培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散、聯(lián)想、歸納、整合、提煉知識(shí)的能力?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】化學(xué)工藝流程題的分析方法和技巧?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】隱含信息的挖掘和計(jì)算能力的提升?！究记榉治觥棵}點(diǎn)五年考情分析解讀以物質(zhì)制備為主線的化學(xué)工藝流程2017·全國Ⅲ，T272016·全國Ⅱ，T282015·全國Ⅰ，T27化學(xué)工藝流程題是將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識(shí)步步設(shè)問，是無機(jī)框圖的創(chuàng)新。它以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為基礎(chǔ)，與化工生產(chǎn)成本、產(chǎn)品提純、環(huán)境保護(hù)等相融合，考查物質(zhì)的制備、檢驗(yàn)、分離或提純等基本實(shí)驗(yàn)原理在化工生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和綜合性，是近幾年高考化學(xué)試題的?？碱}型。以分離提純?yōu)橹骶€的化學(xué)工藝流程2017·全國Ⅰ，T272016·全國Ⅲ，T281.工藝流程題過程解讀(1)讀流程圖①箭頭：箭頭進(jìn)入的是投料(反應(yīng)物)、出去的是主產(chǎn)物或副產(chǎn)物(生成物)。②三線：出線和進(jìn)線均表示物料流向或操作流程，可逆線表示物質(zhì)循環(huán)。(2)解題要點(diǎn)①審題要點(diǎn)：a.了解生產(chǎn)目的、原料及產(chǎn)品，b.了解題目提供的信息，c.分析各步的反應(yīng)條件、原理及物質(zhì)成分，d.理解物質(zhì)分離、提純、條件控制等操作的目的及要點(diǎn)。②答題切入點(diǎn)：a.原料及產(chǎn)品的分離提純，b.生產(chǎn)目的及反應(yīng)原理，c.生產(chǎn)要求及反應(yīng)條件，d.有關(guān)產(chǎn)率、產(chǎn)量及組成的計(jì)算，e.綠色化學(xué)。2.工藝流程題常見答題方向工藝操作(結(jié)果)目的評(píng)價(jià)(或操作名稱)方法措施研磨(粉碎)增大接觸面積，加快反應(yīng)(溶解)速率煅燒(焙燒)礦物分解、燃燒，轉(zhuǎn)化為易溶于酸、堿的物質(zhì)水浸利用水溶性把物質(zhì)進(jìn)行分離酸浸(堿浸)利用物質(zhì)與酸(堿)反應(yīng)除掉雜質(zhì)或把目標(biāo)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可溶性離子控制條件調(diào)節(jié)溶液pH某些金屬離子的沉淀，控制物質(zhì)的溶解控制溫度加快反應(yīng)速率，促進(jìn)平衡移動(dòng)；物質(zhì)的溶解、析出、揮發(fā)等增大某反應(yīng)物用量增大另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(產(chǎn)率)某種試劑的選擇是否帶入雜質(zhì)、是否影響產(chǎn)品的純度分離提純不相溶液體分液相溶性液體蒸餾難溶性固體過濾易溶性固體蒸發(fā)結(jié)晶、濃縮冷卻結(jié)晶趁熱過濾防止溫度降低，某物質(zhì)析出冰水洗滌減少晶體的溶解損失乙醇、有機(jī)溶劑洗滌減少晶體的水溶性損失【典例1】考點(diǎn)指導(dǎo)1以物質(zhì)制備為目的工藝流程題頭挖掘題頭信息(2017·課標(biāo)全國Ⅰ，27)Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來制備，工藝流程如下：題干分析題干流程【審題指導(dǎo)】【答題規(guī)范】【評(píng)分細(xì)則】【對點(diǎn)訓(xùn)練】1.(2015·全國卷Ⅰ，27)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：回答下列問題：(1)寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式________________。為提高浸出速率，除適當(dāng)增加硫酸濃度外，還可采取的措施有____________________________________________________________________________(寫出兩條)。(2)利用________的磁性，可將其從“浸渣”中分離?！敖敝羞€剩余的物質(zhì)是________________________________________________________(寫化學(xué)式)。(3)“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是________________________________。然后再調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，目的是_______________________________。(4)“粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是________(填名稱)。(5)以硼酸為原料可制得硼氫化鈉(NaBH4)，它是有機(jī)合成中的重要還原劑，其電子式為________。(6)單質(zhì)硼可用于生產(chǎn)具有優(yōu)良抗沖擊性能的硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質(zhì)硼，用化學(xué)方程式表示制備過程______________________________________。解析2.(2017·海南化學(xué)，17)以工業(yè)生產(chǎn)硼砂所得廢渣硼鎂泥為原料制取MgSO4·7H2O的過程如圖所示：硼鎂泥的主要成分如下表：MgOSiO2FeO、Fe2O3CaOAl2O3B2O330%～40%20%～25%5%～15%2%～3%1%～2%1%～2%回答下列問題：(1)“酸解”時(shí)應(yīng)該加入的酸是________，“濾渣1”中主要含有________(寫化學(xué)式)。(2)“除雜”時(shí)加入次氯酸鈣、氧化鎂的作用分別是________________________、________________________。(3)判斷“除雜”基本完成的檢驗(yàn)方法是________。(4)分離濾渣3應(yīng)趁熱過濾的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析硼鎂泥主要成分是MgO，還有CaO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì)，酸溶時(shí)MgO、CaO、Fe2O3、FeO、Al2O3都和硫酸反應(yīng)，SiO2不與硫酸反應(yīng)，B2O3轉(zhuǎn)化為H3BO3，則濾渣1為SiO2，次氯酸鈣具有強(qiáng)氧化性，加入的次氯酸鈣可把亞鐵離子氧化成鐵離子，MgO促進(jìn)鐵離子、鋁離子水解，鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀，則濾渣2為Al(OH)3、Fe(OH)3，濃縮過濾得到濾渣3為CaSO4，濾液中含鎂離子、硫酸根離子，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到硫酸鎂晶體，以此來解答。答案(1)濃硫酸SiO2(2)氧化亞鐵離子促進(jìn)鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀(3)溶液接近為無色(4)溫度對硫酸鎂、硫酸鈣的溶解度影響不同，溫度越高，硫酸鈣溶解度越小，可以采用蒸發(fā)濃縮，趁熱過濾方法除去硫酸鈣【典例2】

(2016·課標(biāo)全國Ⅲ，28)以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢礬催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為：考點(diǎn)指導(dǎo)2以分離提純?yōu)槟康幕瘜W(xué)工藝流程物質(zhì)V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%2.2～2.92.8～3.122～2860～651～2<1以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：【解題流程】解析【對點(diǎn)訓(xùn)練】3.濕法煉鋅產(chǎn)生的銅鎘渣主要含鋅、鎘(Cd)、銅、鐵、鈷(Co)等金屬單質(zhì)。利用銅鎘渣可生產(chǎn)Cu、Cd及ZnSO4·7H2O等，其生產(chǎn)流程如圖：如表是部分金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為0.1mol·L－1計(jì)算)：請回答下列問題：(1)提高銅鎘渣的“浸出”速率的措施有___________________________________________________________________________________(寫出1條即可)。(2)Fe的金屬性比Co強(qiáng)，該流程中“除鈷”________(填“能”或“不能”)用Zn代替Fe，“除鈷”中Fe發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是__________________________________________________________________________。氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Cd(OH)2Zn(OH)2開始沉淀的pH1.97.07.25.4沉淀完全的pH3.29.09.58.2(3)“除鐵”操作中加入H2O2的目的是____________________________，加入ZnO的目的是調(diào)節(jié)溶液pH，以除去溶液中的鐵元素，調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為________，“除鐵”操作中的沉淀成分是________(寫化學(xué)式)。(4)“電解”操作中，Cd2＋在________極放電得到金屬Cd，電極反應(yīng)式是________________________________________________________。(5)“電解”后的電解廢液是ZnSO4溶液，用該電解廢液制備ZnSO4·7H2O的方法是________________________________________________________。(6)“除鈷”后的含鈷廢渣在空氣中煅燒，煅燒后的成分測定如表：則煅燒后所得固體混合物中，鈷氧化物的化學(xué)式是_________________。元素CoZnCuFe含量/%59.000.520.2013.16解析(1)升高溫度、增大反應(yīng)物表面積等均可提高反應(yīng)速率。(2)因Zn的金屬性比Fe強(qiáng)，故可用Zn代替鐵除鈷。除鈷中Fe與Co2＋發(fā)生置換反應(yīng)生成Fe2＋和Co。(3)H2O2可氧化Fe2＋，使之轉(zhuǎn)化為Fe3＋。根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，可知欲除去溶液中的鐵元素，需加入ZnO調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為3.2～5.4，此時(shí)Fe3＋完全轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3沉淀。(4)電解操作中Cd2＋在陰極得電子生成單質(zhì)Cd。(5)從ZnSO4溶液中制備ZnSO4·7H2O的方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾。(6)由題意知，煅燒后所得固體為鈷氧化物、ZnO、CuO、Fe2O3的混合物，設(shè)煅燒后所得固體質(zhì)量為100g，結(jié)合題表中的數(shù)據(jù)可知，鈷氧化物中m(O)＝100g－59.00g－81g·mol－1×0.52g÷65g·mol－1－80g·mol－1×0.20g÷64g·mol－1－160g·mol－1×13.16g÷112g·mol－1＝21.302g，則鈷氧化物中n(O)＝21.302g÷16g