
高考題型專項突破 突破化學(xué)工藝流程題
(2)燒渣是LiCl、CCl2和SiO2的混合物,“500 ℃焙燒”后剩余的SiCl4應(yīng)先除去,否則水浸時會產(chǎn)生大量煙霧,用化學(xué)方程式表示其原因______________________________________。(3)鑒別洗凈的“濾餅3”和固體Na2CO3常用方法的名稱是________。(4)已知Ksp[C(OH)2]=5.9×10-15,若“沉鈷過濾”的pH控制為10.0,則溶液中C2+濃度為__________ml·L-1?!?50 ℃煅燒”時的化學(xué)方程式為______________________________________________。(5)導(dǎo)致SiCl4比CCl4易水解的因素有________(填標號)。a.Si—Cl鍵極性更大 b.Si的原子半徑更大c.Si—Cl鍵鍵能更大 d.Si有更多的價層軌道
SiCl4+3H2O===H2SiO3+4HCl
[解題思路分析] 由流程和題中信息可知,LiCO2粗品與SiCl4在500 ℃焙燒時生成氧氣和燒渣,燒渣是LiCl、CCl2和SiO2的混合物;燒渣經(jīng)水浸、過濾后得濾液1和濾餅1,濾餅1的主要成分是SiO2;濾液1用氫氧化鈉溶液沉鈷,過濾后得濾餅2[主要成分為C(OH)2]和濾液2(主要溶質(zhì)為LiCl);濾餅2置于空氣中在850 ℃煅燒得到C3O4;濾液2經(jīng)碳酸鈉溶液沉鋰,得到濾液3和濾餅3,濾餅3為Li2CO3。(5)a項,Si—Cl鍵極性更大,則Si—Cl鍵更易斷裂,因此,SiCl4比CCl4易水解;b項,Si的原子半徑更大,因此,SiCl4中的共用電子對更加偏向于Cl,從而導(dǎo)致Si—Cl鍵極性更大,且Si原子更易受到水電離的OH-的進攻,因此,SiCl4比CCl4易水解;d項,Si有更多的價層軌道,更易與水電離的OH-形成化學(xué)鍵,從而導(dǎo)致SiCl4比CCl4易水解。
一、試題特點1.以與化工生產(chǎn)和日常生活密切相關(guān)的物質(zhì)制備、分離和提純?yōu)橹行?,以流程圖、裝置圖為信息背景,以物質(zhì)的性質(zhì)、轉(zhuǎn)化、分離等為考點,將化學(xué)用語、元素化合物知識、化學(xué)反應(yīng)原理、實驗(儀器、操作等)、化學(xué)計算等內(nèi)容有機融合。2.題目的陌生度很高,通常出現(xiàn)較多的新名詞、新物質(zhì)、新方法、新設(shè)備等。問題的設(shè)置一般包括化學(xué)實驗儀器、實驗基本操作方法、陌生化學(xué)方程式或離子方程式的書寫、化學(xué)計算、綠色化學(xué)思想等。
二、工業(yè)生產(chǎn)流程的主線和核心1.中學(xué)化學(xué)中涉及的工業(yè)生產(chǎn):工業(yè)制粗硅、制漂白粉、工業(yè)制硫酸、合成氨工業(yè)、工業(yè)制硝酸、氯堿工業(yè)、工業(yè)制玻璃、工業(yè)制純堿。2.化工生產(chǎn)流程圖模版
三、工業(yè)流程題中常用的關(guān)鍵詞1.灼燒(煅燒、焙燒):原料的預(yù)處理,不易轉(zhuǎn)化的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為容易提取的物質(zhì),如海帶中提取碘。2.酸:溶解,去氧化物(膜),調(diào)節(jié)pH促進水解(或生成沉淀)。3.堿:去油污,去鋁片氧化膜,溶解鋁、二氧化硅,調(diào)節(jié)pH促進水解(或生成沉淀)。4.鹽:用于吸收氣體,如碳酸鈉、亞硫酸鈉溶液吸收CO2、SO2,F(xiàn)eCl2溶液用于吸收Cl2,亞硫酸氫銨溶液用于吸收NH3等等。
5.氧化劑:氧化某物質(zhì),轉(zhuǎn)化為易于被除去的離子(或沉淀)。6.還原劑:還原某物質(zhì),轉(zhuǎn)化為某種產(chǎn)品等。7.控制pH:通過加入氧化物等方法調(diào)節(jié)pH,促進某離子水解,使其沉淀,利于過濾分離。8.加熱(煮沸、蒸餾、分餾等):促進水解,聚沉后利于分離物質(zhì),等等。
一、掌握解題流程1.審題干——明確原料成分和目的要求
2.審流程——明確各步轉(zhuǎn)化原理和目的(1)看箭頭:進入的是原料(即反應(yīng)物);出去的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)。(2)看三線:主線主產(chǎn)品、分支副產(chǎn)品、回頭為循環(huán)。(3)找信息:明確反應(yīng)條件控制和分離提純方法。(4)關(guān)注所加物質(zhì)的可能作用:參與反應(yīng)、提供反應(yīng)氛圍、滿足定量要求。3.審問題——明確答什么(1)不要答非所問:要看清題目要求,按要求答題。(2)規(guī)范答題:回答問題要準確全面,注意語言表達的規(guī)范性,特別是化學(xué)用語的書寫與表示要準確、規(guī)范。
二、掌握確定工藝流程中重要物質(zhì)的方法1.循環(huán)物質(zhì)的確定
3.濾渣、濾液成分的確定要考慮樣品中原料和雜質(zhì)的成分在每一步中與每一種試劑反應(yīng)的情況:(1)反應(yīng)過程中哪些物質(zhì)(離子)消失了。(2)所加試劑是否過量或離子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)又產(chǎn)生了哪些新離子,這些離子間是否會發(fā)生反應(yīng)。三、記憶答題術(shù)語,規(guī)范作答1.增大原料浸出率(離子在溶液中含量的多少)的措施:攪拌、升高溫度、延長浸出時間、增大氣體的流速(濃度、壓強),增大氣液或固液接觸面積。
2.加熱的目的:加快反應(yīng)速率或促使平衡向某個方向移動。3.溫度不高于x ℃的原因:適當(dāng)加快反應(yīng)速率,但溫度過高會造成物質(zhì)揮發(fā)(如濃硝酸)、分解(如H2O2)、氧化(如Na2SO3)或促進物質(zhì)水解(如AlCl3)等,影響產(chǎn)品的生成。4.從濾液中提取一般晶體(溶解度隨溫度升高而增大的晶體)的方法:蒸發(fā)濃縮(至有晶膜出現(xiàn))、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌(冰水洗、乙醇洗)、干燥。5.從濾液中提取溶解度受溫度影響較小或隨溫度升高而減小的晶體的方法:蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾(如果溫度下降,雜質(zhì)也會以晶體的形式析出)、洗滌、干燥。
6.減壓蒸餾(減壓蒸發(fā))的原因:減小壓強,使液體沸點降低,防止物質(zhì)受熱分解、揮發(fā)(如H2O2、濃硝酸、NH4HCO3)。7.冰水洗滌的目的:洗去晶體表面的雜質(zhì)離子并減少被洗滌物質(zhì)在洗滌過程中的溶解損耗。8.乙醇洗滌的目的:除去雜質(zhì)離子并降低被洗滌物質(zhì)的溶解度,減少其在洗滌過程中的溶解損耗,易得到較干燥的產(chǎn)物。9.蒸發(fā)時的氣體環(huán)境:抑制某離子的水解,如加熱蒸發(fā)AlCl3溶液時為獲得AlCl3需在HCl氣流中進行。10.事先煮沸溶液的原因:除去溶解在溶液中的氣體(如氧氣),防止物質(zhì)被氧化。
1.(2022·山東高考)高壓氫還原法可直接從溶液中提取金屬粉。以硫化銅精礦(含Zn、Fe元素的雜質(zhì))為主要原料制備Cu粉的工藝流程如下,可能用到的數(shù)據(jù)見下表。
下列說法錯誤的是( )A.固體X主要成分是Fe(OH)3和S;金屬M為ZnB.浸取時,增大O2壓強可促進金屬離子浸出C.中和調(diào)pH的范圍為3.2~4.2D.還原時,增大溶液酸度有利于Cu的生成
解析 CuS精礦(含有Zn、Fe元素的雜質(zhì))在高壓O2作用下,用硫酸溶液浸取,CuS反應(yīng)產(chǎn)生CuSO4、S、H2O,F(xiàn)e2+被氧化為Fe3+,然后加入NH3調(diào)節(jié)溶液pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀,而Cu2+、Zn2+仍以離子形式存在于溶液中,過濾得到的濾渣中含有S、Fe(OH)3;濾液中含有Cu2+、Zn2+,然后向濾液中通入高壓H2,根據(jù)元素活動性:Zn>H>Cu,Cu2+被還原為Cu單質(zhì),通過過濾分離出來;而Zn2+仍然以離子形式存在于溶液中,再經(jīng)一系列處理可得到Zn單質(zhì)。經(jīng)過上述分析可知,固體X主要成分是S、Fe(OH)3,金屬M為Zn,A正確;
2.(2022·河北高考)LiBr溶液可作為替代氟利昂的綠色制冷劑。合成LiBr工藝流程如下:下列說法錯誤的是( )A.還原工序逸出的Br2用NaOH溶液吸收,吸收液直接返回還原工序B.除雜工序中產(chǎn)生的濾渣可用煤油進行組分分離C.中和工序中的化學(xué)反應(yīng)為Li2CO3+2HBr===CO2↑+2LiBr+H2OD.參與反應(yīng)的n(Br2)∶n(BaS)∶n(H2SO4)為1∶1∶1
解析 還原工序發(fā)生的反應(yīng)為Br2+BaS===BaBr2+S↓,逸出的Br2用NaOH吸收后不能直接返回還原工序,否則會引入Na+,在后續(xù)工序中不容易被除去,導(dǎo)致產(chǎn)品不純,A錯誤;加入H2SO4后,會生成BaSO4沉淀,還原工序中還有S單質(zhì)生成,則濾渣為S和BaSO4,單質(zhì)S易溶于有機溶劑煤油,而BaSO4不溶于煤油,可用煤油進行組分分離,B正確;經(jīng)過除雜工序后,濾液中主要溶質(zhì)為HBr,Li2CO3與HBr反應(yīng)生成LiBr、CO2和H2O,C正確;還原工序中發(fā)生反應(yīng):Br2+BaS===BaBr2+S↓,除雜工序中發(fā)生反應(yīng):BaBr2+H2SO4===BaSO4↓+2HBr,所以參與反應(yīng)的n(Br2)∶n(BaS)∶n(H2SO4)=1∶1∶1,D正確。
3.(2023·全國甲卷)BaTiO3是一種壓電材料。以BaSO4為原料,采用下列路線可制備粉狀BaTiO3?;卮鹣铝袉栴}:(1)“焙燒”步驟中碳粉的主要作用是______________________。(2)“焙燒”后固體產(chǎn)物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS?!敖 睍r主要反應(yīng)的離子方程式為__________________。
作還原劑,將BaSO4還原
Ca2++S2-===CaS↓
(3)“酸化”步驟應(yīng)選用的酸是________(填標號)。a.稀硫酸 b.濃硫酸c.鹽酸 d.磷酸(4)如果焙燒后的產(chǎn)物直接用酸浸取,是否可行?________,其原因是_________________________________________________________________________________________________。(5)“沉淀”步驟中生成BaTiO(C2O4)2的化學(xué)方程式為____________________________________________________________。(6)“熱分解”生成粉狀鈦酸鋇,產(chǎn)生的nCO2∶nCO=________。
CaS也會與鹽酸反應(yīng)生成可溶于水的CaCl2,導(dǎo)致BaCl2溶液中混有CaCl2雜質(zhì)無法除去、最終所得產(chǎn)品的純度降低
BaCl2+TiCl4+H2O+2(NH4)2C2O4===BaTiO(C2O4)2↓+4NH4Cl+2HCl
4.(2022·遼寧高考)某工廠采用輝鉍礦(主要成分為Bi2S3,含有FeS2、SiO2雜質(zhì))與軟錳礦(主要成分為MnO2)聯(lián)合焙燒法制備BiOCl和MnSO4,工藝流程如下:
已知:①焙燒時過量的MnO2分解為Mn2O3,F(xiàn)eS2轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2O3;②金屬活動性:Fe>(H)>Bi>Cu;③相關(guān)金屬離子形成氫氧化物的pH范圍如下:
回答下列問題:(1)為提高焙燒效率,可采取的措施為____。a.進一步粉碎礦石b.鼓入適當(dāng)過量的空氣c.降低焙燒溫度(2)Bi2S3在空氣中單獨焙燒生成Bi2O3,反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________________。
(3)“酸浸”中過量濃鹽酸的作用為:①充分浸出Bi3+和Mn2+;②______________________________。(4)濾渣的主要成分為________(填化學(xué)式)。(5)生成氣體A的離子方程式為_______________________________________________________。(6)加入金屬Bi的目的是____________________________________。
Mn2O3+6H++2Cl-===2Mn2++Cl2↑+3H2O
將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+
解析 聯(lián)合焙燒:由已知信息①和第(2)問題干可知,發(fā)生轉(zhuǎn)化:Bi2S3→Bi2O3+SO2、FeS2→Fe2O3+SO2、MnO2→Mn2O3+MnSO4,故聯(lián)合焙燒后得到Bi2O3、Fe2O3、Mn2O3、MnSO4和SiO2;水浸:MnSO4進入濾液,濾渣為Bi2O3、Fe2O3、Mn2O3和SiO2;酸浸:加入過量濃鹽酸后,Bi2O3和Fe2O3發(fā)生轉(zhuǎn)化:Bi2O3→Bi3+、Fe2O3→Fe3+,因Mn2O3有氧化性,會與濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng):Mn2O3+6H++2Cl-===2Mn2++Cl2↑+3H2O,氣體A為Cl2,濾渣主要為不溶于濃鹽酸的SiO2,濾液中金屬離子為Bi3+、Fe3+、Mn2+。(6)由已知信息②知,F(xiàn)e的金屬活動性強于Bi,且調(diào)pH=2.6時Mn2+和Fe2+進入濾液,可知加入金屬Bi的目的是將Fe3+還原為Fe2+。
專項作業(yè)[建議用時:40分鐘]
一、選擇題(每小題只有1個選項符合題意)1.(2023·河南省重點高中高三聯(lián)考)以粉煤灰(主要成分為Al2O3,還含有少量Fe2O3雜質(zhì))為原料制備AlCl3·6H2O的工藝流程如下,下列說法錯誤的是( )A.“酸浸”時,適當(dāng)增大鹽酸濃度可提高金屬離子的浸出速率B.應(yīng)選擇蒸餾水對得到的AlCl3·6H2O粗品進行洗滌C.“母液”經(jīng)一系列操作后可重新獲得FeCl2·4H2OD.與在HCl氣流中蒸發(fā)結(jié)晶相比,鹽析結(jié)晶對設(shè)備的要求較低
解析 向粉煤灰中加入鹽酸酸浸,氧化鋁、氧化鐵轉(zhuǎn)化為氯化鋁、氯化鐵;加入鐵屑,氯化鐵轉(zhuǎn)化為氯化亞鐵,過濾得到含有氯化鋁、氯化亞鐵的濾液;濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后,加入四水氯化亞鐵晶體經(jīng)鹽析結(jié)晶、過濾、洗滌得到六水氯化鋁晶體。六水氯化鋁晶體易溶于水,用蒸餾水洗滌會使晶體溶解造成產(chǎn)率降低,應(yīng)選擇濃鹽酸或乙醇洗滌,故B錯誤。
2.用含鐵廢銅制備膽礬晶體的流程如下圖所示:下列說法錯誤的是( )A.“溶解”時延長浸泡時間,可以提高銅的浸出速率B.流程中Cu2(OH)2CO3可用CuO代替C.常溫下,流程中pH=3時,c(Cu2+)·c2(OH-)0
(1)溶浸Pb、PbO、PbO2、PbSO4均轉(zhuǎn)化為[PbCl4]2-。①上述流程中能提高含鉛廢料中鉛的浸出率的措施有________________________________。②Pb轉(zhuǎn)化為PbCl2的反應(yīng)有Pb+2HCl===PbCl2+H2↑、____________________________________。(2)結(jié)晶①所得PbCl2中含有少量Pb(OH)Cl,原因是________________________________________(用方程式表示)。
粉碎、加熱、加入NaCl增大c(Cl-)
Pb+PbO2+4HCl===2PbCl2+2H2O
②向母液中補加一定量鹽酸,可繼續(xù)浸取含鉛廢料。重復(fù)操作的結(jié)果如下:循環(huán)3次后,PbCl2純度急劇降低,此時向母液中加入____________(填試劑),過濾,濾液可再次參與循環(huán)。
CaCl2(或BaCl2)
(3)脫氯PbO在某濃度NaOH溶液中的溶解度曲線如下圖所示。結(jié)合溶解度曲線,簡述脫氯的操作:__________________________________________________________________________________。
向PbCl2中加入一定量NaOH溶液,加熱至固體完全溶解后,冷卻結(jié)晶,過濾得到PbO固體
(4)測定廢料中鉛的含量將a g含鉛廢料與足量鹽酸、NaCl溶液充分反應(yīng),得到100 mL溶液。取10 mL溶液加水稀釋,再加幾滴二甲酚橙作指示劑,用0.01 ml·L-1的乙二胺四乙酸二鈉鹽(用Na2H2Y表示)進行滴定,滴定終點時消耗Na2H2Y溶液V mL。計算廢料中鉛的質(zhì)量分數(shù)為________。資料:滴定原理為H2Y2-+[PbCl4]2-===[PbY]2-+2H++4Cl-。
6.(2022·廣東高考)稀土(RE)包括鑭、釔等元素,是高科技發(fā)展的關(guān)鍵支撐。我國南方特有的稀土礦可用離子交換法處理,一種從該類礦(含鐵、鋁等元素)中提取稀土的工藝如下:
已知:月桂酸(C11H23COOH)熔點為44 ℃;月桂酸和(C11H23COO)3RE均難溶于水。該工藝條件下,稀土離子保持+3價不變;(C11H23COO)2Mg的Ksp=1.8×10-8,Al(OH)3開始溶解時的pH為8.8;有關(guān)金屬離子沉淀的相關(guān)pH見下表。
(1)“氧化調(diào)pH”中,化合價有變化的金屬離子是________。(2)“過濾1”前,用NaOH溶液調(diào)pH至_____________的范圍內(nèi),該過程中Al3+發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________________________。(3)“過濾2”后,濾餅中檢測不到Mg元素,濾液2中Mg2+濃度為2.7 g·L-1。為盡可能多地提取RE3+,可提高月桂酸鈉的加入量,但應(yīng)確?!斑^濾2”前的溶液中c(C11H23COO-)低于____________ ml·L-1(保留兩位有效數(shù)字)。
Al3++3H2O===Al(OH)3↓+3H+
(4)①“加熱攪拌”有利于加快RE3+溶出、提高產(chǎn)率,其原因是____________________________________。②“操作X”的過程為:先________,再固液分離。(5)該工藝中,可再生循環(huán)利用的物質(zhì)有______(寫化學(xué)式)。(6)稀土元素釔(Y)可用于制備高活性的合金類催化劑Pt3Y。①還原YCl3和PtCl4熔融鹽制備Pt3Y時,生成1 ml Pt3Y轉(zhuǎn)移________ ml電子。②Pt3Y/C用作氫氧燃料電池電極材料時,能在堿性溶液中高效催化O2的還原,發(fā)生的電極反應(yīng)為_______________________________。
加熱攪拌可加快反應(yīng)速率
O2+4e-+2H2O===4OH-
(1)“聯(lián)合焙燒”時,Bi2S3和MnO2在空氣中反應(yīng)生成Bi2O3和MnSO4。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________________。(2)“酸浸”時需及時補充濃鹽酸調(diào)節(jié)浸取液的pH。①一般控制浸取液pH小于1.4,其目的是_________________________________________________________________________________________。②為提高酸浸時金屬元素的浸出率,除適當(dāng)增加濃鹽酸用量、適當(dāng)升高酸浸溫度外,還可采取的措施有__________________________。
②萃取后分液所得水相中的主要陽離子為________________ (填化學(xué)式)。(4)“沉淀反萃取”時生成草酸鉍[Bi2(C2O4)3·7H2O]晶體。為得到含Cl-較少的草酸鉍晶體,“萃取”后有機相與草酸溶液的混合方式為____________________________________。
Fe3+、H+、Na+
邊攪拌邊將有機相溶液滴加到草酸溶液中
(5)在空氣中加熱分解草酸鉍晶體,測得升溫加熱過程中剩余固體的質(zhì)量與起始Bi2(C2O4)3·7H2O的質(zhì)量的比值隨溫度變化的關(guān)系如圖所示。400 ℃時制得超細氧化鉍,其化學(xué)式為____________。(M[Bi2(C2O4)3·7H2O]=808 g·ml-1)
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這是一份第十單元 高考題型專項突破 晶體的有關(guān)計算-2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)方案課件,文件包含高考題型專項突破晶體的有關(guān)計算ppt、高考題型專項突破晶體的有關(guān)計算doc等2份課件配套教學(xué)資源,其中PPT共60頁, 歡迎下載使用。
這是一份第十一單元 高考題型專項突破 有機綜合推斷-2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)方案課件,文件包含高考題型專項突破ppt、高考題型專項突破doc等2份課件配套教學(xué)資源,其中PPT共60頁, 歡迎下載使用。
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