全国版2021高考化学一轮复习题型突破9无机化学的综合应用课件 40页

水溶液中的离子平衡 第八章 题型突破9 无机化学的综合应用 ——化学工艺流程题 化学工艺流程题是以实际的工业生产过程为背景，用流程图的形式表示实际生 产环节和过程，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，能灵活地考查物质的 转化关系、化学反应原理、反应条件的控制、仪器的使用和基本实验操作等知识在 化工生产中的实际应用，并与化工生产成本、节能减排、环境保护等绿色化学理念 相融合，培养学生基本素养，同时还能综合地考查了学生吸收接受和整合化学信 息、分析问题和解决问题、实验和探究等基本能力。该类试题命题角度和形式灵 活，且具有较强的实用性和综合性，是近几年高考化学命题的常考题型。 工艺流程图模式和常见的设问角度如下： 1．工艺流程图模式 规律：箭头指出是原料，箭头指向是产物。主线主产品、分支副产品、回头为 循环。 2．常见的设问角度 (1)化学方程式或离子方程式的书写。 (2)物质成分的判断。 (3)除杂试剂的选择。 (4)物质分离提纯操作。 (5)反应条件的控制。 (6)产率的计算、纯度的计算。 栏 目 导 航 类型一　物质制备类化工流程题　 类型二　提纯类化工流程题　 类型一　物质制备类化工流程题 1．对原料进行预处理的常用方法及其作用 (1)研磨——减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反 应速率。 (2)溶解 ①水浸——与水接触反应或溶解。 ②酸浸——与酸接触反应或溶解，使可溶性金属进入溶液，不溶物通过过滤除 去。 (3)灼烧——除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就 是为了除去可燃性杂质。 (4)煅烧——改变结构，使一些物质能溶解。并使一些杂质在高温下氧化、分 解，如煅烧高岭土。 2．控制反应条件的常用方法 (1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的 物质一般应满足两点： ①能与H＋反应，使溶液pH增大； ②不引入新杂质。 例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等 物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。 (2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移 动。 (3)趁热过滤。防止某物质降温时会析出。 (4)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损 耗。 1．(2018·全国卷Ⅰ，27)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方 面应用广泛。回答下列问题： (1)生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程 的化学方程式__________________________________________________________。 (2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为： ①pH＝4.1时，Ⅰ中为________溶液(写化学式)。 2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O　 NaHSO3　 ② 工 艺 中 加 入 N a 2 C O 3 固 体 、 并 再 次 充 入 S O 2 的 目 的 是 _________________________。 (3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液 中 含 有 N a H S O 3 和 N a 2 S O 3 。 阳 极 的 电 极 反 应 式 为 ______________________________________。 电解后，__室的NaHSO 3 浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到 Na2S2O5。 得到NaHSO3过饱和溶液　 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　 a (1)“酸溶”后，加入十六烷基三甲基氯化铵溶液出现大量白色沉淀，写出“酸 溶”时生成硅酸的离子方程式：________________________。 (2)“碱析”时，常温下调pH＝__________时Fe3＋恰好沉淀完全；工业上把pH 调 至 1 0 ， 此 时 沉 淀 物 有 F e ( O H ) 3 和 _ _ _ _ _ _ _ _ ， 目 的 是 _____________________________________________________________________。 (3)取300 mL“除硅酸”后的溶液，加入双氧水受热t h，得到关于沉淀率的关 系图如下。 3.2　 Ni(OH)2　 ①合适的工艺条件为_______________________________； ②温度不能太高的原因是____________________________________________ ____________________。 ( 4 ) “ 一 次 沉 镍 ” 产 物 为 N i S ， 稀 硝 酸 与 之 反 应 的 化 学 反 应 方 程 式 为 _____________________________________________________________________。 70 ℃每300 mL加入8 mL双氧水　 70 ℃以后沉淀率增加不大，同时双氧水分解 速率加快，增加了成本　 3NiS＋8HNO3===2NO↑＋4H2O＋3Ni(NO3)2＋3S↓ 阳离子交换膜　 (2)歧化反应是同一种物质中同种元素自身的氧化还原反应，已知上述工艺流程 中“歧化反应”的产物之一为NaClO3。 ①“歧化反应”的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②“歧化反应”阶段所采用的不同温度对产率影响的结果如图所示.则该反应最 适宜的温度是　　　　。 (3)“电解Ⅱ”的阳极产物为　　　　(填离子符号)。 (4)操作a的操作名称是　　　　，该流程中可循环利用的物质是　　　　　(填 化学式)。 (5)用该工艺流程制备高氯酸铜时，若起始时NaCl的质量为at，最终制得的 Cu(ClO4)2·6H2O为bt，则产率为　　　　　　　　　　(用含a、b的代数式表示)。 3Na2CO3＋3Cl2===5NaCl＋NaClO3＋3CO2　 60 ℃　 蒸发浓缩　 NaCl　 (702 b/371 a)×100% (1)审题步骤 (2)常见问题的思考方向 ①“控制较低温度”——常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。 ②“加过量试剂”——常考虑反应完全或增大转化率、产率等。 ③“能否加其他物质”——常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。 ④“在空气中或在其他气体中”——主要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参 与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。 ⑤“判断沉淀是否洗净”——常取少量最后一次洗涤液于试管中，向其中滴加某 试剂，以检验其中的某种离子。 ⑥“检验某物质的设计方案”——通常取少量某液体于试管中，加入另一试剂产 生某现象，然后得出结论。 ⑦“控制pH”——常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。 ⑧“用某些有机试剂清洗”——常考虑降低物质溶解度有利于析出、减少损耗和 提高利用率等。 类型二　提纯类化工流程题 1．明确常用的提纯方法 (1)水溶法：除去可溶性杂质。 (2)酸溶法：除去碱性杂质。 (3)碱溶法：除去酸性杂质。 (4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。 (5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。 (6)调节溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3＋等。 2．明确常用的分离方法 (1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。 (2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如 用CCl4或苯萃取溴水中的溴。 (3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl。 (4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合 物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。 (5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇或甘油。 (6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡 混合气体中的氨气。 2．(2017·江苏卷，19)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量 Ag(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)。 水浴加热 4Ag＋4NaClO＋2H2O===4AgCl＋4NaOH＋O2↑　 会释放出氮氧化物(或NO、NO2)，造成环境污染 将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中 未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，且其中含有一定浓度的Cl－， 不利于AgCl 与氨水反应 向滤液中滴加2 mol·L－1水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用1 mol·L－1 H2SO4 溶液吸收反应中放出的NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗 涤，干燥。 将工业级氧化锌粉碎、搅拌，增大硫酸浓度(其他合理答案也可) 　 1　 3 7 H2O　 1 3 5 调节溶液pH，除去溶液中的Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等　 不能　 7.9 SiO2　 0.5　 Fe(OH)3、Al(OH)3　 碱 K＋ (1)除杂：除去……中的…… (2)干燥：除去……气体中的水蒸气，防止…… (3)增大原料浸出率(离子在溶液中的含量多少)的措施：搅拌、升高温度、延长 浸出时间、增大气体的流速(浓度、压强)，增大气液或固液接触面积。 (4)加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利于生成物生 成的方向)移动。 (5)温度不高于××℃的原因，适当加快反应速率，但温度过高会造成挥发(如 浓硝酸)、分解(如H2O2、NH4HCO3)、氧化(如Na2SO3)或促进水解(如AlCl3)等，影 响产品的生成。 (6)从滤液中提取一般晶体(溶解度随温度升高而增大)的方法：蒸发浓缩(至少有 晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗)、干燥。 (7)从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法：蒸 发浓缩、趁热过滤，如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来、洗涤、干燥。 (8)控制某反应的pH使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀，调节pH所用试剂 为主要元素对应的氧化物、碳酸盐、碱，以避免引入新的杂质；pH分离时的范围 确定：范围过小导致某离子沉淀不完全，范围过大导致主要离子开始沉淀。 (9)减压蒸馏(减压蒸发)的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止(如H2O2、 浓硝酸、NH4HCO3)受热分解、挥发。 (10)检验溶液中离子是否沉淀完全的方法：将溶液静置一段时间后，向上层清 液中滴入沉淀剂，若无沉淀生成，则离子沉淀完全。 (11)洗涤沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀，待水自然流下 后，重复操作2～3次。 (12)检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其 中滴入某试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀洗涤干净。 (13)洗涤沉淀的目的：除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质。 (14)冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度， 减少其在洗涤过程中的溶解损耗。 (15)乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解 损耗，得到较干燥的产物。 (16)蒸发、反应时的气体氛围：抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl3溶液时为 获得AlCl3需在HCl气流中进行。 (17)事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的气体(如氧气)，防止某物质被 氧化。