1、2021新亮劍高考總復(fù)習(xí)第三單元無機(jī)化工流程題的解題策略專項(xiàng)突破31專項(xiàng)突破3無機(jī)化工流程題的解題策略變化觀念與社會責(zé)任:建立變化觀念,認(rèn)識物質(zhì)的變化是有條件的,能從內(nèi)因和外因、量變與質(zhì)變等方面較全面地分析物質(zhì)的化學(xué)變化,能從不同視角對紛繁復(fù)雜的化學(xué)變化進(jìn)行分類研究,逐步揭示各類變化的特征和規(guī)律,預(yù)測在一定條件下某種物質(zhì)可能發(fā)生的化學(xué)變化。樹立責(zé)任意識,關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會熱點(diǎn)問題,認(rèn)識環(huán)境保護(hù)和資源合理開發(fā)的重要性,具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念。深刻理解化學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境之間的相互關(guān)系,贊賞化學(xué)對社會發(fā)展的重大貢獻(xiàn),能運(yùn)用已有知識和方法綜合分析化學(xué)過程對自然可能帶來的各種影響。2專項(xiàng)

2、突破3無機(jī)化工流程題的解題策略證據(jù)推理與模型認(rèn)知:能初步學(xué)會收集各種證據(jù),對物質(zhì)的性質(zhì)及其變化提出可能的假設(shè);基于證據(jù)進(jìn)行分析推理;能認(rèn)識化學(xué)現(xiàn)象與模型之間的聯(lián)系,能夠根據(jù)題目信息結(jié)合有關(guān)變化規(guī)律判斷反應(yīng)物和生成物。并能夠結(jié)合氧化還原反應(yīng)配平原理形成思維模型,能運(yùn)用多種模型來描述和解釋化學(xué)現(xiàn)象,預(yù)測物質(zhì)及其變化的可能結(jié)果;能依據(jù)物質(zhì)及其變化的信息建構(gòu)模型,建立解決復(fù)雜化學(xué)問題的思維框架,根據(jù)模型快速解題。31.無機(jī)化工流程題的結(jié)構(gòu)無機(jī)化工流程題通常包括題頭、流程和問題三部分,題頭交代原料和產(chǎn)品;流程表明各種轉(zhuǎn)化關(guān)系和方向,是無機(jī)化工流程題的核心部分;問題有時(shí)也會給出相關(guān)的信息,有利于分析和解題

3、。無機(jī)化工流程題根據(jù)目的常分為兩種類型,即物質(zhì)制備型和物質(zhì)分離、提純型。42.無機(jī)化工流程題思維主線(1) 規(guī)律:主線主產(chǎn)品,分支副產(chǎn)品,回頭為循環(huán)。(2) 讀流程圖箭頭:箭頭進(jìn)入的是原料(反應(yīng)物)、出去的是產(chǎn)品(生成物),回頭的是循環(huán)物質(zhì)。三線:出線和進(jìn)線均表示物料流向或操作流程,可逆線表示物質(zhì)循環(huán)。53.無機(jī)化工流程題中表述性詞匯的答題方向(1)“控制較低溫度”?？紤]物質(zhì)的揮發(fā)、物質(zhì)的不穩(wěn)定性和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化等。(2)“加過量試劑”常考慮反應(yīng)完全或增大轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率等。(3) “能否加其他物質(zhì)”?？紤]會不會引入雜質(zhì)或是否影響產(chǎn)品的純度。(4) “在空氣中或在其他氣體中”主要考慮O2、H2O、CO

4、2、其他氣體是否參與反應(yīng)或達(dá)到防氧化、防水解、防潮解等目的。(5) “判斷沉淀是否洗凈”常取少量最后一次洗滌液于試管中,向其中滴加某試劑,以檢驗(yàn)其中的雜質(zhì)離子。(6) “檢驗(yàn)?zāi)澄镔|(zhì)的設(shè)計(jì)方案”通常取少量液體于試管中,加入另一試劑產(chǎn)生現(xiàn)象,然后得出結(jié)論。(7) “控制pH”常考慮防水解,促進(jìn)生成沉淀或除去雜質(zhì)等。(8) “用某些有機(jī)試劑清洗”降低物質(zhì)溶解度,有利于產(chǎn)品析出;洗滌沉淀:減少損耗和提高利用率等。64.無機(jī)化工流程題的解題策略(1)物質(zhì)制備型工藝流程題原料預(yù)處理7研磨增大固體與液體或氣體間的接觸面積,加快反應(yīng)速率水浸與水接觸反應(yīng)或溶解酸浸與酸接觸反應(yīng)或溶解,使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液,不

5、溶物通過過濾除去灼燒除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化,如從海帶中提取碘時(shí)的灼燒就是為了除去可燃性雜質(zhì)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,如煅燒高嶺土反應(yīng)條件控制【注意】調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn):能與H+反應(yīng),使溶液pH變大。不引入新雜質(zhì)。例如,若要除去Cu2+中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH,不可加入NaOH溶液、氨水等。8調(diào)節(jié)溶液的pH常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀控制溫度根據(jù)需要升溫或降溫,改變反應(yīng)速率或使平衡向需要的方向移動控制壓強(qiáng)改變速率,影響平衡使用合適的催化劑改變反應(yīng)速率,控制達(dá)到平

6、衡所需要的時(shí)間趁熱過濾防止某物質(zhì)降溫時(shí)析出冰水洗滌洗去晶體表面的雜質(zhì)離子,并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗(2)物質(zhì)分離、提純型流程題物質(zhì)提純方法9除去可溶性雜質(zhì)水溶法除去堿性雜質(zhì)酸溶法除去酸性雜質(zhì)堿溶法除去還原性或氧化性雜質(zhì)氧化還原法除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)加熱灼燒法除去酸性Cu2+溶液中的Fe3+等調(diào)pH法物質(zhì)分離方法10分離難溶物質(zhì)和易溶物,根據(jù)特殊需要采用趁熱過濾或者抽濾等方法過濾(熱濾或抽濾)利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提純分離物質(zhì),如用CCl4或苯萃取溴水中的溴萃取和分液提純?nèi)芙舛入S溫度變化不大的溶質(zhì),如NaCl蒸發(fā)結(jié)晶提純?nèi)芙舛入S溫度變化較大的溶質(zhì),易水解的溶質(zhì)或結(jié)

7、晶水合物。如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO45H2O、FeSO47H2O等冷卻結(jié)晶分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體混合物,如分離乙醇和甘油蒸餾與分餾利用氣體易液化的特點(diǎn)分離氣體,如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離氨與氮?dú)狻錃饫鋮s法(2019年全國卷,26)高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料,工業(yè)上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦(還含F(xiàn)e、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制備,工藝如下圖所示。回答下列問題:相關(guān)金屬離子c0(Mn+)=0.1 molL-1形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下:金屬離子Mn2+Fe2+Fe3+Al3+Mg2+Zn2+Ni2+開始沉淀的pH8.16.31.53.48

8、.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.911SiO2(不溶性硅酸鹽)MnO2+MnS+2H2SO42MnSO4+S+2H2O將Fe2+氧化為Fe3+4.7NiS和ZnSF-與H+結(jié)合形成弱電解質(zhì)HF,MgF2Mg2+2F-平衡向右移動1/312【解析】(1)加硫酸“溶浸”過程中,MnO2將MnS中的S2-氧化為單質(zhì)硫2MnSO4+S+2H2O。錳礦中含有的二氧化硅(或硅酸鹽)不溶于:MnO2+MnS+2H2SO4稀硫酸,所以“濾渣1”為S和二氧化硅(或不溶性硅酸鹽)。(2)“溶浸”時(shí)雜質(zhì)Fe、Al、Mg、Zn、Ni等元素也都轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫酸鹽,其中有Fe2+

9、存在,結(jié)合金屬離子沉淀時(shí)的pH 范圍可知,加MnO2是將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+,以方便沉淀除去。(3)結(jié)合題給表格中金屬離子沉淀時(shí)的pH范圍可知,加氨水“調(diào)pH”主要是沉淀Fe3+和Al3+“濾渣2”為Fe(OH)3 和Al(OH)3,此時(shí)需控制pH的范圍為4.7pH6.2。(4)加Na2S完成的“除雜1”是沉淀Zn2+和Ni2+“濾渣3”為ZnS和NiS,加MnF2完成的“除雜2”是沉淀Mg2+“濾渣4”為MgF2。(5)若沉淀Mg2+時(shí)溶液酸性較強(qiáng),H+會與F-生成弱電解質(zhì)HF,使平衡MgF2(s)右移,則導(dǎo)致Mg2+沉淀不完全。Mg2+(aq)+2F-(aq)131.(2019年

10、河南名校聯(lián)考)某小組以黃銅礦(主要成分為CuFeS2,含少量SiO2等雜質(zhì))為原料制備銅化工產(chǎn)品CuAlO2的一種工藝如下:已知:過濾1所得濾液中的金屬離子有Cu2+、Fe2+和Fe3+,濾渣1的主要成分是SiO2和S。Cu(OH)2+4NH3H2OCu(NH3)42+2OH-+4H2O。14d4Al(OH)3+4Cu(OH)24CuAlO2+10H2O+O215abcd試劑AHNO3NaClOH2O2(酸化)H2O2(酸化)試劑BCu(OH)2NaOH氨水Cu2(OH)2CO3(4)單位時(shí)間內(nèi)“浸取”Cu2+的百分率(浸出率)與溶液濃度、溫度的關(guān)系如圖1所示。在20 時(shí),1 L溶液中有效碰撞

11、總次數(shù):x ”“”或“=”)y。相同濃度下,溫度高于30 ,“浸出率”降低的主要原因是相同濃度,溫度過高,Fe3+的水解程度增大,Fe3+濃。度減小(5)以銅、石墨為電極,電解“過濾1”所得溶液制備銅,銅的質(zhì)量與通電時(shí)間的關(guān)系如圖2所示。寫出OA段陰極的電極反應(yīng)式:。Fe3+e-Fe2+(6)常溫下,KspFe(OH)3=4.010-38。加入試劑B調(diào)節(jié)pH=3時(shí)c(Fe3+)=molL-1。410-516172. (2019年華大新高教學(xué)質(zhì)量測評)鎳鈷錳酸鋰電池是一種高功率動力電池。采用廢舊鋰離子電池回收工藝制備鎳鈷錳酸鋰三元正極材料LiNi(1-x-y)CoxMnyO2的工藝流程如下:18回答下列問題:(1)能夠提高“堿浸”效率的方法有 減小原料粒徑(或粉碎)、適當(dāng)增加NaOH溶(至少寫液濃度、適當(dāng)升高溫度、攪拌、多次浸取等兩種)。(2)廢舊鋰離子電池拆解前進(jìn)行“放電處理”有利于鋰在正極的回收,Li+從負(fù)極中脫出,經(jīng)電解質(zhì)向正極移動并進(jìn)入正極材料中其原因是。(3)LiCoO2中Co元素的化合價(jià)為 +3,其參與“還原”反應(yīng)的離子方程式為 。2LiCoO2+6H+H2O22Li+2Co2+4H2O+O219(4)溶液溫度和浸出時(shí)間對鈷的浸出率的影響如圖所示:則浸出過程的最佳條件是 75 、30 min。(5)已知