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文檔簡介

高三一輪復習無機化工流程復習策略研討考情分析:1.從命題題型看,化學工藝流程題是全國高考中的必考題型,它是以核心素養(yǎng)為測試宗旨,以真實情景為測試載體,以實際問題為測試任務(wù)。2.從命題思路上看,它涉及了化工生產(chǎn)過程中所遇到的生產(chǎn)成本、產(chǎn)品提純、環(huán)境保護等實際問題,并考查了物質(zhì)的制備、檢驗、分離提純等實驗基本操作和反應(yīng)原理在化工生產(chǎn)中的實際應(yīng)用。3.預(yù)計2026年高考的試題仍以某礦石為原料制備某物質(zhì)或以廢渣、廢液提取某物質(zhì)為背景,綜合考查元素化合物知識、氧化還原反應(yīng)方程式的書寫、反應(yīng)條件的控制與選擇、分離提純實驗操作、電化學原理分析,產(chǎn)率的計算、Ksp的應(yīng)用、綠色化學思想等,題目綜合性強,難度大,旨在考查考生提取信息,遷移應(yīng)用的邏輯思維能力?!究疾樵亍磕攴蓊}目考查主要元素2025年河南卷一種從預(yù)處理得到的貴金屬合金粉[主要成分為Fe、銠、Pt,含有少量SiO2]中盡可能回收銠的工藝流程Rh、Sn、Zn、Si、Fe2025·全國卷我國的蛇紋石資源十分豐富,它的主要成分是Mg3Si2O5(OH)4,伴生有少量Ni、Fe、Al等元素。利用蛇紋石轉(zhuǎn)化與綠礬分解的耦合回收NiO并礦化固定二氧化碳的實驗流程Mg、Fe、Al、Ni、Si、S2025·山東卷采用兩段焙燒—水浸法從鐵錳氧化礦(主要含F(xiàn)e2O3、MnO2及Co、Cu、Ca、Si等元素的氧化物)分離提取Co、Cu、Mn等元素Fe、Co、Cu、Mn、Ca、Si、S、N2025·湖南一種從深海多金屬結(jié)核[主要含MnO2、FeO(OH)、SiO2,有少量的CO2O3、NiO、CuO、Al2O3]中分離獲得金屬資源和電池級鎳鈷錳混合溶液的工藝流程Mn、Fe、Si、CO、Ni、Cu、Al2025·黑吉遼蒙卷某工廠采用如下工藝回收廢渣(含有ZnS、PbSO4、FeS和CuCl)中的Zn、Pb元素。Zn、Pb、Cu、Fe、S、N2024·全國甲卷某煉鋅廢渣含有鋅、鉛、銅、鐵、鈷、錳的+2價氧化物及鋅和銅的單質(zhì)。從該廢渣中提取鈷的一種流程Zn、Pb、Cu、Fe、Co、Mn、S2024·新課標卷一種從濕法煉鋅產(chǎn)生的廢渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的單質(zhì)或氧化物)中富集回收得到含錳高鈷成品的工藝Co、Zn、Pb、Fe、Mn常考元素;高頻元素:Fe(考鐵必考變價)ZnCu

MnNiAl

Ca

Mg

Co

(常見元素第四周期金屬元素居多)

SiS

低頻元素:LiVCrTi

SnPbMo

Ga

As

WAg稀土元素(Sc、Y、La、Ce等)該題分值15分,通常設(shè)置8~9個問題:原因目的分析:2空

化學方程式書寫:2個Ksp計算:1空

濾渣或濾液成分分析:2空氧化還原或晶胞計算:1空

其它:1空工業(yè)流程題的結(jié)構(gòu)工藝操作(流程的分析)原料預(yù)處理反應(yīng)條件控制分離提純碎(粉碎、研磨等)燒(灼燒、焙燒等)浸(酸浸、堿浸、

鹽浸

、水浸等)

溫度控制:PH控制:加酸、堿、金屬氧化物、碳酸鈉、通CO2等化學法:沉淀法、

氧化還原法/置換法:

物理法——蒸發(fā)結(jié)晶,趁熱過濾、蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌(冰水、熱水、乙醇洗)、萃取、反萃取、離子交換法、蒸餾等氟化物(NaF、MnF2):除Ca2+,Mg2+硫化物(Na2S、H2S):除Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+等可溶性HCO3-鹽:除Fe2+、Mn2+等硫酸酸浸→SiO2、CaSO4、PbSO4、Ag2SO4;NaOH溶液與金屬(Al、Zn等)或氧化物(如SiO2、Al2O3、ZnO、Cr2O3等)反應(yīng)Ag+、Ni2+、Cu2+、Zn2+等會與過量濃氨水形成配離子進入溶液加熱(加快反應(yīng))、低溫(防揮發(fā)/防分解,如H2O2、NH4HCO3)Fe3+→Fe(OH)3調(diào)pH為3左右沉淀完全;Al3+→Al(OH)3調(diào)pH為5

左右沉淀完全目的?分解/有O2參加的氧化還原

工業(yè)流程題分析方法四線分析法:

原料粉碎焙燒浸取核心反應(yīng)溶液晶體金屬單質(zhì)難溶物電解結(jié)晶沉淀劑濾渣1濾渣2、3......試劑1試劑2、3......操作線雜質(zhì)線(支線)試劑線產(chǎn)品線(主線)①酸、堿等調(diào)節(jié)pH;②氧化劑或還原劑;③沉淀劑等

水、酸溶液、堿溶液、鹽溶液等從原料→產(chǎn)品,要關(guān)注主要物質(zhì)的形態(tài)及價態(tài)如何變化,分離、提純的操作方法,產(chǎn)生雜質(zhì)是有哪些?核心化學反應(yīng)方程式如何書寫?學會根據(jù)流程圖的轉(zhuǎn)化信息和反應(yīng)規(guī)律預(yù)測產(chǎn)物,能根據(jù)得失電子、溶液的酸堿性,配平化學(或離子)方程式。

構(gòu)建工業(yè)流程題中常見的答題模板1.增大原料浸出率的措施: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)速率或促進平衡向某個方向(一般是有利于生成物生成的方向)移動。3.溫度不高于××℃的原因:適當加快反應(yīng)速率,但溫度過高會造成揮發(fā)(如濃硝酸)、分解(如H2O2、NH4HCO3)、氧化(如Na2SO3)或促進水解(如AlCl3)等,影響產(chǎn)品的生成。4從濾液中提取溶解度隨溫度變化較大的物質(zhì)(KNO3)、易水解的物質(zhì)(FeCl3、CuCl2)或結(jié)晶水化合物(CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O):蒸發(fā)濃縮(至少有晶膜出現(xiàn))、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌(冰水洗、熱水洗、乙醇洗等)、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來)、洗滌、干燥。6.趁熱過濾目的:防止過濾時晶體或雜質(zhì)因降溫而析出,使產(chǎn)品不純(要濾渣)或損耗(要濾液)。(2025·湖北卷)氟化鈉是一種用途廣泛的氟化試劑,通過以下兩種工藝制備:I:II:

a7.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(如H2O2、濃硝酸、NH4HCO3)受熱分解、揮發(fā)。8.檢驗溶液中離子是否沉淀完全的方法:將溶液靜置一段時間后,向上層清液中滴入沉淀劑,若無沉淀生成,則離子沉淀完全。9.洗滌沉淀:沿玻璃棒往漏斗中加蒸餾水至液面浸沒沉淀,待水自然流下后,重復操作2~3次。10.檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法:取少量最后一次的洗滌液于試管中,向其中滴入某試劑,若未出現(xiàn)特征反應(yīng)現(xiàn)象,則沉淀洗滌干凈。11.冰水洗滌的目的:洗去晶體表面的雜質(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。12.乙醇洗滌的目的:減少其在洗滌過程中的溶解損耗,得到較干燥的產(chǎn)物。13.蒸發(fā)、反應(yīng)時的氣體氛圍: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。14.減壓過濾(抽濾)的目的:加快過濾速度

構(gòu)建工業(yè)流程題中常見的答題模板15.調(diào)pH除雜目的: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①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值增大;不引入新雜質(zhì)②實例部分金屬陽離子形成氫氧化物的pH見下表

Fe3+Fe2+Cu2+Zn2+Mn2+Mg2+開始沉淀pH2.77.65.57.68.39.6完全沉淀pH3.29.66.69.29.311.1例如:除去CuSO4溶液中少量Fe3+,可向溶液中加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3中的一種,調(diào)節(jié)pH至3.2~5.5,使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去。

構(gòu)建工業(yè)流程題中常見的答題模板Fe2O3、CaSO4CoSO4Fe2(SO4)2MnSO4、CaSO4CuSO4SiO2Fe2O3、CaSO4SiO2

減小H2SO4如果直接高溫焙燒,則硫酸銨會分解,物質(zhì)的量減少,導致金屬元素的浸出率減小Co2+Mn2+Cu2+SO42-

CoSO4Fe2(SO4)2MnSO4、CaSO4CuSO4SiO2Fe2O3、CaSO4SiO2c(H2S)=低溫焙燒4×10-4Co2+Mn2+Cu2+SO42-(NH4)2SO4價、色、溶、配1.鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系----價態(tài)類別貫穿始終FeS、FeS2、CuFeS2??荚亍癋e、V、Cr、Mn、Co、Zn”等過渡金屬及其化合物有哪些性質(zhì)?鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系----構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)Co和Ni的常見價態(tài):+2價和+3價,低價具有還原性,高價具有強氧化性,鎳(Ⅲ)、鈷(Ⅲ)的氧化物及氫氧化物與還原性酸可以發(fā)生氧化還原反應(yīng),如:Co2O3+6HCl===2CoCl2+Cl2↑+3H2O2Co(OH)3+6H++2Cl-===2Co2++Cl2↑+6H2O2Ni(OH)3+6H++2Cl-===2Ni2++Cl2↑+6H2O2、鈷、鎳元素的性質(zhì)Co3+在水溶液中極不穩(wěn)定,與水會發(fā)生反應(yīng)4Co3++2H2O===4Co2++4H++O2↑,它僅能存在于固態(tài)物質(zhì)或配合物中。3、錳及其化合物錳元素的常見價態(tài)有+7、+6、+4、+3、+2Mn2+穩(wěn)定存在于酸性條件;在堿性條件下,Mn2+易被氧化為MnO2,如ClO-+Mn2++2OH-===Cl-+MnO2↓+H2OMnO2在酸性介質(zhì)中,MnO2是較強的氧化劑,本身被還原為Mn2+:MnO2+2Fe2++4H+===2Fe3++Mn2++2H2O。Mn(Ⅵ)化合物的性質(zhì)MnO42—穩(wěn)定存在于強堿性溶液中,在酸性或中性環(huán)境均發(fā)生歧化反應(yīng):3MnO42—+2H2O===2MnO4—+MnO2↓+4OH-3MnO42—+4H+===2MnO4—+MnO2↓+2H2OMnO4—MnO42—MnO2MnOOHMn2+KMnO4的性質(zhì)①在酸性介質(zhì)中,MnO4—具有強氧化性,本身被還原為Mn2+,如:2MnO4—+6H++5H2C2O4===2Mn2++10CO2↑+8H2O2MnO4—+6H++5H2O2===2Mn2++5O2↑+8H2O;②在堿性、中性或微弱酸性溶液中,MnO4—仍舊是氧化劑,本身被還原為MnO2;③在強堿性溶液中,當MnO4—過量時,還原產(chǎn)物是MnO42—,

2MnO4—+SO32—+2OH-===2MnO42—+SO42—+H2O20(2024·新課標卷)鈷及其化合物在制造合金、磁性材料、催化劑及陶瓷釉等方面有著廣泛應(yīng)用。一種從濕法煉鋅產(chǎn)生的廢渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的單質(zhì)或氧化物)中富集回收得到含錳高鈷成品的工藝如下:已知溶液中相關(guān)離子開始沉淀和沉淀完全(c≤1×10-5

mol·L-1)時的pH:

Fe3+Fe2+Co3+Co2+Zn2+開始沉淀的pH1.56.9—7.46.2沉淀完全的pH2.88.41.19.48.2(3)3Co2++MnO4-+7H2O===3Co(OH)3↓+MnO2↓+5H+、

3Mn2++2MnO4-+2H2O===5MnO2↓+4H+(4)ZnSO4、K2SO4

1.0×10-16.7(3)“氧化沉鈷”中氧化還原反應(yīng)的離子方程式為________________、_____________(4)“除鈷液”中主要的鹽有_______(寫化學式),殘留的Co3+濃度為_______mol·L-14、鉻及其化合物鉻元素的常見價態(tài)有+6、+3、+2Cr(Ⅲ)的還原性鉻能溶于稀鹽酸、稀硫酸,開始生成藍色的Cr2+溶液,而后被空氣氧化成綠色的Cr3+溶液,Cr3+比Cr2+穩(wěn)定。Cr2O3和Cr(OH)3顯兩性,其轉(zhuǎn)化關(guān)系如下:Cr(Ⅲ)在酸性條件下以Cr3+存在,堿性條件下以Cr(OH)3、[Cr(OH)4]-(或亞鉻酸根(CrO2—)存在。Cr3+在酸性條件下是穩(wěn)定的,但在堿性條件下能被氧化成CrO42—:2Cr3++3H2O2+10OH—===2CrO42—+8H2OCr(Ⅵ)的氧化性鉻(Ⅵ)最重要的化合物是K2Cr2O7,在水溶液中Cr2O72—和CrO42—存在下列平衡:2CrO42—+2H+

Cr2O72—+H2O在酸性溶液中,Cr2O72—具有強氧化性,但在堿性溶液中CrO42—的氧化性要弱得多:Cr2O72-+3SO32-+8H+===2Cr3++3SO42-+4H2OCr2O72-+6I-+14H+===2Cr3++3I2+7H2O酸性條件下穩(wěn)定(黃色)

(橙紅色)

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