2018届一轮复习人教版化学工艺流程试题的解题策略学案 9页

专题讲座(一)　‎ 化学工艺流程试题的解题策略 ‎[题型分析]‎ ‎1．试题结构：工艺流程题的结构分题引、题干和题设三部分。题引一般是简单介绍该工艺生产的原材料和生产的目的、产品(包括副产品)有时还提供相关表格、图像等参考数据或信息；题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；题设主要是根据生产过程中涉及的化学知识设置成一系列问题，构成一道完整的化学试题。‎ 一个完整的物质制备化工生产流程一般具有下列特点 原料―→对原料的预处理―→核心化学反应―→产品的提纯、分离 ‎―→目标产物 ‎2．解题策略 ‎(1)审题干：准确分析题干中的信息，如生产目的、原料成分、产品成分、新物质的性质及相关反应等，进而分析每个生产环节所发生的反应和操作。‎ ‎(2)审设问：结合题中的问题，回到流程图中找答案。‎ ‎[题型示例]‎ ‎(2017·郑州模拟)已知草酸镍晶体(NiC2O4·2H2O)难溶于水，工业上从废镍催化剂(主要成分为Ni，含有一定量的Al2O3、FeO、SiO2、CaO等)制备草酸镍晶体的流程如图所示：‎ 已知：①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH见表中数据：‎ 金属离子 Fe3＋‎ Fe2＋‎ Al3＋‎ Ni2＋‎ 开始沉淀的pH ‎1.1‎ ‎5.8‎ ‎3.0‎ ‎6.8‎ 完全沉淀的pH ‎3.2‎ ‎8.8‎ ‎5.0‎ ‎9.5‎ ‎②Ksp(CaF2)＝1.46×10－10；‎ ‎③当某物质浓度小于1.0×10－5 mol·L－1时，视为完全沉淀。‎ 请回答下列问题： ‎ ‎【导学号：95812103】‎ ‎(1)请写出一种能提高“酸浸”速率的措施：________________。‎ ‎(2)试剂a是一种绿色氧化剂，写出“氧化”时反应的离子方程式：_____。‎ ‎(3)“调pH”时pH的调控范围为________，试用化学反应原理的相关知识解释滤渣Ⅱ的生成：__________________________________。‎ ‎(4)写出“沉镍”时发生反应的离子方程式：______________________，‎ 证明Ni2＋已经沉淀完全的实验步骤及现象是_______________________，‎ 当Ca2＋沉淀完全时，溶液中c(F－)>____________mol·L－1(写出计算式即可)。‎ ‎(5)操作a的内容是__________________________________。‎ ‎[解析]　(1)把废镍催化剂粉碎，或适当加热、适当增大酸的浓度或提高搅拌速率等都可以提高酸浸速率。‎ ‎(2)试剂a是过氧化氢，反应的离子方程式为2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O。‎ ‎(3)因为铁、铝是以氢氧化铁和氢氧化铝的形式沉淀下来的，并且不能使镍离子形成沉淀，故pH范围为5.0≤pH<6.8；加入Ni(OH)2消耗溶液中的氢离子，促使铁离子、铝离子的水解平衡向右移动，使铁离子、铝离子转化为相应的沉淀而除去。‎ ‎(4)加入草酸铵后生成的固体是NiC2O4·2H2O，因此有水参加反应，故反应的离子方程式为Ni2＋＋C2O＋2H2O===NiC2O4·2H2O↓。若镍离子没有完全沉淀，则继续加入草酸铵，仍会有沉淀生成，所以证明Ni2＋已经沉淀完全的操作及实验现象是：取适量上层清液于试管中，继续滴加(NH4)‎2C2O4溶液，无沉淀生成。钙离子沉淀完全的标志是溶液中钙离子的物质的量浓度小于1.0×10－5 mol·L－1，结合CaF2的Ksp可求出c(F－)> mol·L－1。‎ ‎(5)从溶液中分离出晶体需要进行过滤、洗涤、干燥。‎ ‎[答案]　‎ ‎(1)把废镍催化剂粉碎(或适当加热、适当增大酸的浓度或提高搅拌速率等)‎ ‎(2)2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O ‎(3)5.0≤pH<6.8　加入Ni(OH)2消耗溶液中的H＋，促使铁离子、铝离子的水解平衡右移，使铁离子、铝离子转化为相应的沉淀 ‎(4)Ni2＋＋C2O＋2H2O===NiC2O4·2H2O↓　取适量上层清液于试管中，继续滴加(NH4)‎2C2O4溶液，无沉淀生成　 ‎(5)过滤、洗涤、干燥 ‎　(2017·合肥模拟)高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级氧化锌(含Fe2＋、Mn2＋、Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等)为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如下： ‎ ‎【导学号：95812104】‎ 已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)浸出时，为了提高浸出效率可采取的措施有(写两种)：_____________。‎ ‎(2)氧化时，加入KMnO4溶液是为了除去浸出液中的Fe2＋和Mn2＋(溶液中Mn全部转化为MnO2)，请配平下列除去Fe2＋的离子方程式：‎ ‎　MnO＋　Fe2＋＋　________===　MnO2↓＋　Fe(OH)3↓＋　H＋‎ ‎(3)加入锌粉的目的是_____________________________________。‎ ‎(4)已知H2SO4浸出液中，c(Fe2＋)＝5.04 mg·L－1、c(Mn2＋)＝1.65 mg·L－1。‎ ‎①加入KMnO4溶液反应一段时间后，溶液中c(Fe3＋)＝0.56 mg·L－1，若溶液pH＝3，则此时Fe3＋________(填“能”或“不能”)生成沉淀。‎ ‎②若要除尽‎1 m3‎上述浸出液中的Fe2＋和Mn2＋，需加入________ g KMnO4。‎ ‎[解析]　(1)为了提高浸出效率，可以适当增大硫酸浓度、搅拌、将固体粉碎、提高浸出温度等。(2)锰元素由＋7价降低到＋4价，而铁元素由＋2价升高到＋3价，根据得失电子守恒、元素守恒和电荷守恒配平方程式。(3)加入锌粉的目的是消耗溶液中的H＋，调节溶液，pH，促进溶液中的Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋‎ 等形成沉淀而除去。(4)①c(Fe3＋)＝＝1.0×10－5 mol·L－1，此时溶液中c(OH－)＝1.0×10－11mol·L－1，c(Fe3＋)·c3(OH－)＝1.0×10－38