大單元四　第十二章　第59講　無(wú)機(jī)化工流程題的解題策略-2025年高中化學(xué)大一輪復(fù)習(xí)講義人教版

第59講無(wú)機(jī)化工流程題的解題策略[復(fù)習(xí)目標(biāo)]1.提升應(yīng)用物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及條件控制、分離提純操作等相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。2.樹(shù)立“綠色化學(xué)”的觀念，形成資源綜合利用、物能充分利用的意識(shí)。1．常考無(wú)機(jī)化工流程的呈現(xiàn)形式2．讀圖要領(lǐng)(1)箭頭：進(jìn)入的是投料(反應(yīng)物)，出去的是含產(chǎn)品中元素的物質(zhì)(流程方向)、副產(chǎn)物或雜質(zhì)(支線方向)。(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)。3．流程圖中主要環(huán)節(jié)的分析(1)原料的預(yù)處理①溶解：通常用酸溶，如用硫酸、鹽酸等。水浸與水接觸發(fā)生反應(yīng)或溶解浸出固體加水(酸)溶解得到離子酸浸在酸溶液中反應(yīng)，使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過(guò)過(guò)濾除去浸出率固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少②灼燒、焙燒、煅燒：改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)在高溫下氧化、分解。③審題時(shí)要“瞻前顧后”，注意物質(zhì)性質(zhì)及反應(yīng)原理的前后聯(lián)系。(2)核心反應(yīng)——陌生方程式的書(shū)寫①氧化還原反應(yīng)：熟練應(yīng)用氧化還原反應(yīng)規(guī)律判斷產(chǎn)物，并根據(jù)化合價(jià)升降相等配平。②非氧化還原反應(yīng)：結(jié)合物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)實(shí)際判斷產(chǎn)物。(3)常用的分離方法①過(guò)濾：分離難溶物和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過(guò)濾或者抽濾等方法。②萃取和分液：利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì)，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。③蒸發(fā)結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如從溶液中提取NaCl。④冷卻結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。⑤蒸餾或分餾：分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇和甘油。⑥冷卻法：利用氣體液化的特點(diǎn)分離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的NH3。一、調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速率提高效率1．向鉻鐵礦(FeCr2O4)中通入O2進(jìn)行焙燒，焙燒時(shí)氣體與礦料逆流而行，目的是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2．將催化劑負(fù)載在玻璃棉上而不直接平鋪在玻璃管中，目的是______________________________________________________________________________________________________。3．[2020·北京，18(1)①]酸、過(guò)量鐵屑對(duì)軟錳礦(MnO2)進(jìn)行溶出前需研磨。目的是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。4．向金屬Bi中加入稀HNO3酸浸，過(guò)程中分次加入稀HNO3可降低反應(yīng)劇烈程度，其原理是____________________________________________________________________________。二、結(jié)晶與分離提純操作應(yīng)用5．[2021·河北，14(4)②]向含NH4Cl的濾液中加入NaCl粉末，存在NaCl(s)＋NH4Cl(aq)→NaCl(aq)＋NH4Cl(s)過(guò)程。為使NH4Cl沉淀充分析出并分離，根據(jù)NaCl和NH4Cl溶解度曲線，需采用的操作________、__________、洗滌、干燥。6．[2019·全國(guó)卷Ⅰ，27(4)]由硫酸鐵與硫酸銨的混合溶液，通過(guò)________________________操作，經(jīng)干燥得到硫酸鐵銨晶體樣品。7．[2019·全國(guó)卷Ⅲ，27(5)改編]過(guò)濾得到乙酰水楊酸結(jié)晶粗品，該固體經(jīng)純化得白色的乙酰水楊酸晶體，采用的“純化”方法為_(kāi)_____________________________________________。8．[2021·湖南，15(1)]以碳酸氫銨和氯化鈉為原料制備碳酸鈉，并測(cè)定產(chǎn)品中少量碳酸氫鈉的含量，過(guò)程如下：已知：(i)當(dāng)溫度超過(guò)35℃時(shí)，NH4HCO3開(kāi)始分解。(ii)相關(guān)鹽在不同溫度下的溶解度表(g/100gH2O)溫度/℃0102030405060NaCl35.735.836.036.336.637.037.3NH4HCO311.915.821.027.0NaHCO36.98.29.611.112.714.516.4NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.2晶體A的化學(xué)式為_(kāi)_______________________________，晶體A能夠析出的原因是______________________________________________________________________________。三、沉淀金屬離子和除雜條件分析9．[2021·全國(guó)乙卷，26(2)]磁選后的煉鐵高鈦爐渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。為節(jié)約和充分利用資源，通過(guò)如下工藝流程回收鈦、鋁、鎂等。該工藝條件下，有關(guān)金屬離子開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH見(jiàn)下表。金屬離子Fe3＋Al3＋Mg2＋Ca2＋開(kāi)始沉淀的pH2.23.59.512.4沉淀完全(c＝1.0×10－5mol·L－1)的pH3.24.711.113.8“水浸”后“濾液”的pH約為2.0，在“分步沉淀”時(shí)用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6，依次析出的金屬離子是__________________________。10．[2020·北京，18(2)]由硫酸浸出的Mn2＋溶出液(含Mn2＋、Fe2＋、Al3＋、Fe3＋、H＋等)經(jīng)純化得Mn2＋純化液。已知：MnO2的氧化性與溶液pH有關(guān)。金屬離子沉淀的pH如下表：Fe3＋Al3＋Mn2＋Fe2＋開(kāi)始沉淀時(shí)1.53.45.86.3完全沉淀時(shí)2.84.77.88.3純化時(shí)先加入MnO2，后加入NH3·H2O，調(diào)溶液pH≈5，說(shuō)明試劑加入順序及調(diào)節(jié)pH的原因：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。四、溫度控制分析11．TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40min所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示：溫度/℃3035404550TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率/%9295979388分析40℃時(shí)，TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因：____________________________________________________________________________________________________________________。12．[2021·福建，11(1)(2)(5)]四鉬酸銨是鉬深加工的重要中間產(chǎn)品，具有廣泛的用途。一種以鉬精礦(主要含MoS2，還有Cu、Fe的化合物及SiO2等)為原料制備四鉬酸銨的工藝流程如圖所示。回答下列問(wèn)題：(1)“焙燒”產(chǎn)生的氣體用________吸收后可制取氮肥。(2)“浸出”時(shí)，MoO3轉(zhuǎn)化為MoOeq\o\al(2－,4)。提高單位時(shí)間內(nèi)鉬浸出率的措施有_______________________________________________________________________________________(任寫兩種)。溫度對(duì)90min內(nèi)鉬浸出率的影響如圖所示。當(dāng)浸出溫度超過(guò)80℃后，鉬的浸出率反而降低，主要原因是溫度升高使水大量蒸發(fā)，導(dǎo)致__________________________________________。(5)“沉淀”時(shí)，加入NH4NO3的目的是__________________________________________________________________________________________________________________________。五、信息的提取與加工13．[2022·湖南，17(3)(4)]以鈦渣(主要成分為TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物雜質(zhì))為原料，制備金屬鈦的工藝流程如下：已知“降溫收塵”后，粗TiCl4中含有的幾種物質(zhì)的沸點(diǎn)：物質(zhì)TiCl4VOCl3SiCl4AlCl3沸點(diǎn)/答下列問(wèn)題：(3)“除釩”過(guò)程中的化學(xué)方程式為_(kāi)____