
1. 培養(yǎng)從試題提供的新信息中準(zhǔn)確地提取實質(zhì)性內(nèi)容,并與已有知識塊整合重組為新知識塊的能力。2.培養(yǎng)將分析和解決問題的過程及成果用正確的化學(xué)術(shù)語及文字、圖表、模型、圖形等表達并做出解釋的能力。?
題空突破一 流程中原料的預(yù)處理
【教考銜接】典例 [2023·遼寧卷,16(1)]某工廠采用如下工藝處理鎳鈷礦硫酸浸取液含(Ni2+、C2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)。實現(xiàn)鎳、鈷、鎂元素的回收。?用硫酸浸取鎳鈷礦時,提高浸取速率的方法為__________________________________________________(答出一條即可)。
適當(dāng)增大硫酸濃度或適當(dāng)升高溫度或?qū)㈡団挼V粉碎增大接觸面積
【對點演練】1.[2023·全國乙卷,27(1)]LiMn2O4作為一種新型鋰電池正極材料受到廣泛關(guān)注。由菱錳礦(MnCO3,含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制備LiMn2O4的流程如下:已知:Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
硫酸溶礦主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________。為提高溶礦速率,可采取的措施______________(舉1例)。
MnCO3+H2SO4===MnSO4+H2O+CO2↑
2.稀土是一種不可再生的戰(zhàn)略性資源,被廣泛應(yīng)用于電子信息、國防軍工等多個領(lǐng)域。一種從廢棄陰極射線管(CRT)熒光粉中提取稀土元素釔(Y)的工藝流程如下:
已知:廢棄CRT熒光粉的化學(xué)組成(某些不參與反應(yīng)的雜質(zhì)未列出)試回答步驟Ⅰ中進行原料預(yù)處理的目的為________________。
除去ZnO和Al2O3
解析:由已知中預(yù)處理前和預(yù)處理后的成分含量變化可得,預(yù)處理的目的為除去ZnO和Al2O3。
題空突破二 流程中反應(yīng)條件的控制1.控制溶液的pH(1)控制反應(yīng)的發(fā)生,增強物質(zhì)的氧化性或還原性,或改變水解程度。(2)控制溶液的酸堿性使其中的某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。①控制溶液的酸堿性使其中的某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。如若要除去Al3+、Mn2+溶液中含有的Fe2+,先用氧化劑把Fe2+氧化為Fe3+,再調(diào)溶液的pH。②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)。例如:若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH。
2.控制反應(yīng)的溫度(1)控制化學(xué)反應(yīng)速率。(2)控制平衡移動方向。(3)控制固體的溶解與結(jié)晶,如趁熱過濾能防止某物質(zhì)降溫時析出。(4)促進溶液中氣體的逸出或?qū)崿F(xiàn)蒸餾。(5)防止或?qū)崿F(xiàn)某物質(zhì)水解或分解。(6)使催化劑達到最大活性。(7)防止副反應(yīng)的發(fā)生。
3.調(diào)節(jié)反應(yīng)物的濃度(1)根據(jù)需要選擇適宜濃度,控制一定的反應(yīng)速率,使平衡移動有利于目標(biāo)產(chǎn)物的生成,減小對后續(xù)操作產(chǎn)生的影響。(2)反應(yīng)物過量,能保證反應(yīng)的完全發(fā)生或提高其他物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率,但對后續(xù)操作也會產(chǎn)生影響。4.控制反應(yīng)體系的壓強(1)改變化學(xué)反應(yīng)速率。(2)影響平衡移動的方向。5.使用催化劑加快反應(yīng)速率,提高生產(chǎn)效率。
【教考銜接】典例 [2024·山東棗莊二模節(jié)選]鈀(Pd)是一種貴金屬,性質(zhì)類似鉑(Pt)?;钚蕴枯d鈀催化劑廣泛應(yīng)用于石油化工、制藥等工業(yè),但使用過程中因生成難溶于酸的PdO而失活。一種從廢鈀催化劑(雜質(zhì)主要含有機物、活性炭、及少量Fe、Cu、Al等元素)中回收海綿鈀的工藝流程如圖:
解析:(1)由圖可知,“浸取”的最佳條件為70 ℃、固液比3∶1;
(2)“浸取”時,加入試劑A的目的為_______________。(3)“離子交換除雜”應(yīng)使用________(填“陽離子”或“陰離子”)樹脂,“洗脫”時應(yīng)使用的洗脫液為________(填標(biāo)號)。A.硫酸 B.鹽酸 C.無水乙醇
【對點演練】1.(溫度控制)輝銅礦石主要含有硫化亞銅(Cu2S)及少量脈石(SiO2)。一種以輝銅礦石為原料制備硝酸銅的工藝流程如圖所示:(1)“回收S”過程中溫度控制在50~60 ℃之間,不宜過高或過低的原因是____________________________________。(2)“保溫除鐵”過程中,加入CuO的目的是______________________________________;“蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶”過程中,要用HNO3溶液調(diào)節(jié)溶液的pH,其理由是____________。
溫度高苯容易揮發(fā),溫度低溶解速率小
調(diào)節(jié)溶液的pH,使Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀
解析:(1)苯是有機溶劑,易揮發(fā),所以溫度高苯容易揮發(fā),而溫度低溶解速率小,因此回收S過程中溫度控制在50~60 ℃之間,不宜過高或過低。(2)氧化銅是堿性氧化物,能與酸反應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pH,所以氧化銅的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH,使Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而析出。
2.(酸堿度控制——調(diào)pH)利用水鈷礦(主要成分為C2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多種化工試劑,以下為草酸鈷晶體和氯化鈷晶體的制備流程,回答下列問題:
已知:①浸出液中含有的陽離子主要有H+、C2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Mg2+、Ca2+等。②沉淀Ⅰ中只含有兩種沉淀。③流程中部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表:(1)浸出過程中C2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____________________________________。(2)加入NaClO3的作用是________________________________________________________。(3)加入Na2CO3調(diào)pH至5.2,目的是____________________;萃取劑層含錳元素,則沉淀Ⅱ的主要成分為____________。
將Fe2+氧化為Fe3+,便于后面調(diào)節(jié)pH時生成Fe(OH)3沉淀而除去
使Fe3+和Al3+沉淀完全
題空突破三 物質(zhì)的分離與提純(一)有關(guān)沉淀洗滌的答題規(guī)范1.洗滌劑的選擇
2.洗滌的方法(1)洗滌的方法:讓過濾后的晶體繼續(xù)留在過濾器中,沿玻璃棒向過濾器中加入洗滌劑至浸沒晶體,讓洗滌液自然流下,重復(fù)2~3次即可。(2)注意點:在洗滌過程中不能攪拌。因為濾紙已經(jīng)潤濕,如果攪拌很容易攪破濾紙,造成晶體損失。(3)三個得分點:注洗滌液→加洗滌液→重復(fù)操作。①注洗滌液:沿玻璃棒向漏斗中注入洗滌液②加洗滌液:洗滌液完全浸沒晶體③重復(fù)操作:重復(fù)操作2~3次
【教考銜接】典例 SnSO4是一種重要的硫酸鹽,在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。其制備路線如下:實驗室中“漂洗”沉淀的實驗操作方法是_________________________________________________________________________________。
(沿著玻璃棒)向漏斗(或過濾器)中加蒸餾水至浸沒沉淀,(靜置)待水全部流出后,重復(fù)操作2~3次
解析:“漂洗”沉淀就是洗滌沉淀,需要直接在過濾器中進行,(沿著玻璃棒)向漏斗(或過濾器)中加蒸餾水至浸沒沉淀,(靜置)待水全部流出后,重復(fù)操作2~3次。
答案:取少量最后一次洗滌液于試管中,向其中滴加鹽酸酸化后,再滴加BaCl2溶液,若不產(chǎn)生白色沉淀,則表明已洗滌完全
2.CuSO4·5H2O是銅的重要化合物,有著廣泛的應(yīng)用。以下是CuSO4·5H2O的實驗室制備流程圖。如果采用重量法測定CuSO4·5H2O的含量,完成下列步驟:①________,②加水溶解,③加氯化鋇溶液,沉淀,④過濾(其余步驟省略)。在過濾前,需要檢驗是否沉淀完全,其方法是_________________________________________________________________________。
靜置,取上層清液于試管中,向其中滴加氯化鋇溶液,若無白色沉淀生成,證明已沉淀完全
(二)產(chǎn)品分離、提純的常用方法1.過濾:分離難溶物和易溶物,根據(jù)特殊需要采用趁熱過濾或者抽濾等方法。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氨氣。
【教考銜接】典例[2022·湖北卷,18節(jié)選]全球?qū)︿囐Y源的需求不斷增長,“鹽湖提鋰”越來越受到重視。某興趣小組取鹽湖水進行濃縮和初步除雜后,得到濃縮鹵水(含有Na+、Li+、Cl-和少量Mg2+、Ca2+),并設(shè)計了以下流程通過制備碳酸鋰來提取鋰。
25℃時相關(guān)物質(zhì)的參數(shù)如下:LiOH的溶解度:12.4 g/100 g H2O
回答下列問題:(1)“沉淀1”為___________。(2)向“濾液1”中加入適量固體Li2CO3的目的是_______________________________________。(3)為提高Li2CO3的析出量和純度,“操作A”依次為________、________、洗滌。
將Ca2+轉(zhuǎn)化成CaCO3沉淀除去,同時不引入新雜質(zhì)
解析:濃縮鹵水(含有Na+、Li+、Cl-和少量Mg2+、Ca2+)中加入石灰乳[Ca(OH)2]后得到含有Na+、Li+、Cl-和Ca2+的濾液1,沉淀1為Mg(OH)2,向濾液1中加入Li2CO3后,得到濾液2,含有的離子為Na+、Li+、Cl-和OH-,沉淀2為CaCO3,向濾液2中加入Na2CO3,得到Li2CO3沉淀,再通過蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、洗滌、干燥后得到產(chǎn)品Li2CO3。(1)濃縮鹵水中含有Mg2+,當(dāng)加入石灰乳后,轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀,所以沉淀1為Mg(OH)2。(2)濾液1中含有Na+、Li+、Cl-和Ca2+,結(jié)合已知條件:LiOH的溶解度和化合物的溶度積常數(shù),可推測,加入Li2CO3的目的是將Ca2+轉(zhuǎn)化成CaCO3沉淀除去,同時不引入新雜質(zhì)。(3)由Li2CO3的溶解度曲線可知,溫度升高,Li2CO3的溶解度降低,即在溫度高時,溶解度小,有利于析出,所以為提高Li2CO3的析出量和純度,需要在較高溫度下析出并過濾得到沉淀,即依次為蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、洗滌。
【對點演練】1.(分離、提純方法選擇) SO2是硫酸工業(yè)尾氣的主要成分。以硫酸工業(yè)的尾氣為原料制備硫酸鉀和硫酸錳晶體(MnSO4·H2O)的工藝流程如圖所示。
回答下列問題:(1)如圖所示是幾種鹽的溶解度曲線。反應(yīng)Ⅲ中,向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液后,進行蒸發(fā)濃縮、________、洗滌、干燥等操作即得K2SO4產(chǎn)品。(2)檢驗硫酸鉀樣品中是否含有氯化物雜質(zhì)的實驗操作是___________________________________________________________________________________。
取少量樣品于試管中配成溶液,滴加過量Ba(NO3)2溶液,取上層清液滴加HNO3酸化的AgNO3溶液
2.(濾液、濾渣成分的確定)錳常用于制造合金錳鋼。某化工廠以軟錳礦(主要成分是MnO2,含有SiO2、Fe2O3、CaO等少量雜質(zhì))為主要原料制取金屬錳的工藝流程如圖1所示。
(1)“浸錳”步驟中往往有副產(chǎn)物MnS2O6生成,溫度對“浸錳”反應(yīng)的影響如圖2所示。為減少MnS2O6的生成,“浸錳”的適宜溫度是________,“濾渣 Ⅰ”的成分是___________(填化學(xué)式)。該步驟中可以再加入MnSO4以促進“濾渣 Ⅰ”析出,結(jié)合平衡移動原理分析其原因:____________________________________________________________________。(2)“濾液Ⅰ”中需要先加入MnO2充分反應(yīng)后再調(diào)pH,寫出加入MnO2時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_______________________________。
MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O
整合精品組件——題型突破1.審題——破題秘訣(1)看原料:明確化工生產(chǎn)或化學(xué)實驗所需的材料。(2)看目的:把握題干中的“制備”或“提純”等關(guān)鍵詞,確定化工生產(chǎn)或化學(xué)實驗的目的。(3)看箭頭:進入的是投料(即反應(yīng)物);出去的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)。(4)看三線:主線主產(chǎn)品;分支副產(chǎn)品;回頭為循環(huán)。(5)找信息:明確反應(yīng)條件控制和分離提純方法。(6)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。
2.方法——考場支招(1)粗讀題干,挖掘圖示,明確目的圖示中一般會出現(xiàn)超出教材范圍的知識,但題目有提示或者問題中不涉及,關(guān)注題目的每一個關(guān)鍵字,盡量弄懂流程圖,但不必將每一種物質(zhì)都推出,只需問什么推什么。通過閱讀明確生產(chǎn)目的,找到制備物質(zhì)所需的原料及所含雜質(zhì)。(2)攜帶問題,精讀信息讀主干抓住關(guān)鍵字、詞;讀流程圖,重點抓住物質(zhì)流向(進入與流出)、實驗操作方法。(3)看清問題,準(zhǔn)確規(guī)范作答答題時要看清問題,不能答非所問,要注意語言表達的科學(xué)性和準(zhǔn)確性,答題時不具有“連帶效應(yīng)”,即前一問未答出,不會影響后面答題。
3.答題——關(guān)鍵要素(1)原料預(yù)處理①溶解、水浸、酸浸:通常用酸溶,如用硝酸、鹽酸、濃硫酸等使可溶性金屬離子進入溶液,不溶物通過過濾除去的溶解過程。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研磨:適用于有機物的提取或減小固體顆粒度,增大物質(zhì)間接觸面積,加快反應(yīng)速率。
(2)反應(yīng)條件的控制①調(diào)pH除雜。a.控制溶液的酸堿性使其中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+/OH-反應(yīng),使溶液pH增大/減??;不引入新雜質(zhì)。例如,若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH。②試劑除雜:利用難溶制更難溶原理。③加熱:加快反應(yīng)速率或促進平衡向某個方向移動在制備過程中出現(xiàn)一些受熱易分解的物質(zhì)或產(chǎn)物,則要注意控制溫度不能過高。如NaHCO3、H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(濃)、銨鹽等物質(zhì)。④降溫:防止某物質(zhì)在高溫時會溶解或分解、為使化學(xué)平衡向著題目要求的方向移動。
【教考銜接】典例 磷酸鐵鋰(LiFePO4)被認為是最有前途的鋰離子電池正極材料。某企業(yè)利用富鐵浸出液生成磷酸鐵鋰,開辟了處理硫酸亞鐵廢液一條新途徑。其主要流程如下:
已知:H2TiO3是一種難溶于水的物質(zhì)。(1)鈦鐵礦用濃硫酸處理之前,需要粉碎,其目的是______________________________。(2)TiO2+水解生成H2TiO3的離子方程式為__________________________。(3)加入NaClO發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________________________________。(4)在實驗中,從溶液中過濾出H2TiO3后,所得濾液渾濁,應(yīng)如何操作?________________________________。
增大固體的表面積,加快化學(xué)反應(yīng)速率
TiO2++2H2O?H2TiO3↓+2H+
ClO-+2Fe2++2H+===2Fe3++Cl-+H2O
換上新的過濾器,將渾濁濾液重新過濾
解析:(1)將鈦鐵礦粉碎,可以增大表面積,增大與濃硫酸的接觸面積,加快反應(yīng)速率;(2)TiO2+水解生成H2TiO3,同時生成氫離子,離子方程式為TiO2++2H2O?H2TiO3↓+2H+;(3)ClO-具有強氧化性,將Fe2+氧化為Fe3+,自身被還原為Cl-,酸性條件下,同時生成水,反應(yīng)離子方程式為:ClO-+2Fe2++2H+===2Fe3++Cl-+H2O;(4)從溶液中過濾出H2TiO3后,所得濾液渾濁,需要更換過濾器,重新過濾;
(5)為測定鈦鐵礦中鐵的含量,某同學(xué)取經(jīng)濃硫酸等處理的溶液(此時鈦鐵礦中的鐵已全部轉(zhuǎn)化為二價鐵離子),采取KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液滴定Fe2+的方法:(不考慮KMnO4與其他物質(zhì)反應(yīng))在滴定過程中,若未用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗滴定管,則使測定結(jié)果________(填“偏高”“偏低”或“無影響”),滴定終點的現(xiàn)象是_________________________________________________________。滴定分析時,稱取a g鈦鐵礦,處理后,用c ml·L-1 KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液滴定,消耗V mL,則鐵元素的質(zhì)量分數(shù)的表達式為________。
滴加最后半滴KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液,溶液變成紫紅色,且在半分鐘內(nèi)不褪色
【析圖】 工藝流程解讀如下:
【對點演練】 [2024·湖北武漢校際聯(lián)考]電子級氫氟酸是微電子行業(yè)的關(guān)鍵性基礎(chǔ)材料之一,由螢石粉(主要成分為CaF2,含有少量SiO2和微量As2O3等)制備工藝如下:
回答下列問題:(1)“酸浸”時生成HF的化學(xué)方程式為____________________________,工業(yè)生產(chǎn)時往往會適當(dāng)加熱,目的是______________________________。(2)“精餾1”設(shè)備使用的材料可選用________(填序號)。A.玻璃 B.陶瓷C.石英 D.金(3)已知H2SiF6是一種配位酸,酸性與硝酸相近,可與KMnO4溶液反應(yīng)制備極易溶于水的強酸HMnO4,反應(yīng)的離子方程式為______________________。
CaF2+H2SO4(濃)===CaSO4+2HF↑
加快反應(yīng)速率,提高CaF2的轉(zhuǎn)化率
AsF5、AsF3均為分子晶體(分子間均不存在氫鍵),AsF5相對分子質(zhì)量大,范德華力大,熔沸點高
這是一份新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講義課件 第8章 第43講 無機化工流程題的解題策略,共60頁。PPT課件主要包含了復(fù)習(xí)目標(biāo),真題演練明確考向,課時精練鞏固提高,內(nèi)容索引,知識梳理·夯基礎(chǔ),工業(yè)流程題的結(jié)構(gòu),遞進題組·練能力,+2H2O,NiS和,ZnS等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課件第9章 第59講 無機化工流程題的解題策略(含解析),共60頁。PPT課件主要包含了復(fù)習(xí)目標(biāo),必備知識,關(guān)鍵能力,溫度高苯,F(xiàn)eOH3沉淀,抑制Cu2+的水解,F(xiàn)eOH3,除去Cu2+,-108,流程分析等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份2025屆高中化學(xué)全程復(fù)習(xí)構(gòu)想課件全套56化學(xué)工藝流程題的解題策略,共57頁。PPT課件主要包含了題空突破一,題空突破二,題空突破三,粉碎菱錳礦,固液比3∶1,將PdO還原為Pd,陰離子,抑制Cu2+的水解,MgF2,稱量樣品等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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