2020年高考化学一轮总复习文档：第四章高考热点课3 学案

　无机化工流程题

中无机物的转化与推断

命题分析：近几年来，全国卷高考题直接考查元素的单质及其化合物间转化的较少，但借助工艺流程图题或综合实验题考查还是常常出现(主要是考查化学方程式或离子方程式的书写、相关离子的检验、物质成分的推测等)，但元素化合物部分知识是化学能力培养和提升的根本，熟悉元素的单质及常见化合物间的转化规律和途径是解决综合题的关键和基础；化工流程题的常见结构如下：

突破方法

1．物质制备类化工流程题

(1)核心反应——陌生方程式的书写

关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。

①氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律，a.判断产物，b.配平。

②非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。

(2)原料的预处理

①溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等。

②灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解。

(3)常用的控制反应条件的方法

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：

a．能与H＋反应，使溶液pH增大；

b．不引入新杂质。

例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO3、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。

　(2018·全国卷Ⅰ节选)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)。

②工艺中加入Na2CO3固体，并再次充入SO2的目的是___________________。

解析　(1)亚硫酸氢钠过饱和溶液经结晶脱水生成焦亚硫酸钠，根据原子守恒可知反应的方程式为2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O。

(2)①碳酸钠饱和溶液吸收SO2后的溶液显酸性，说明生成物是酸式盐，即Ⅰ中为NaHSO3溶液。②要制备焦亚硫酸钠，需要制备亚硫酸氢钠过饱和溶液，因此工艺中加入碳酸钠固体、并再次充入二氧化硫的目的是得到NaHSO3过饱和溶液。

答案　(1)2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O

(2)①NaHSO3　②得到NaHSO3过饱和溶液

　(2018·福州市高三期末)金属钴是一种非常稀缺的战略资源。工业上通过电解法从废旧硬质合金刀具[含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁]中回收钴。工艺流程简图如下：

已知：

请回答下列问题：

(1)电解时，废旧刀具接电源________(填电极名称)。

(2)净化过程加双氧水的目的是__________________。

(3)通氨气的目的是调节溶液的pH，除去铁元素。由表中的数据可知，理论上可选择pH最大范围是____________。

(4)加入NH4HCO3溶液发生反应的离子方程式是

__________________________________________________________。

(5)实验室洗涤过滤所得CoCO3沉淀的操作是_________________。

(6)CoCO3焙烧的化学方程式为__________________。

答案　(1)正极　(2)将亚铁离子氧化成铁离子

(3)3.7～5.6

(4)2HCO＋Co2＋===CoCO3↓＋CO2↑＋H2O

(5)过滤器中注入蒸馏水，没过沉淀，待液体自然滤出，重复操作2～3次

(6)4CoCO3＋O22Co2O3＋4CO2

解析　(1)电解时，废旧刀具作阳极，接电源正极。

(2)电解液中含有Fe2＋，加入双氧水，目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋，便于除去。

(3)根据表中数据，理论上可选择pH最大范围是3.7～5.6。

(4)加入NH4HCO3溶液，会生成CoCO3沉淀，反应的离子方程式为2HCO＋Co2＋===CoCO3↓＋CO2↑＋H2O。

(6)CoCO3焙烧的化学方程式为4CoCO3＋O22Co2O3＋4CO2。

2．以分离提纯为目的的化学工艺流程

(1)物质分离提纯的原则

①不增：不引入新的杂质。

②不减：不减少被提纯的物质。

③易分离：被提纯物与杂质易于分离。

④易复原：被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。

(2)常用的提纯方法

(3)常用的分离方法

　(2016·全国卷Ⅲ)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：

(1)“酸浸”时V2O5转化为VO，反应的离子方程式为______________，同时V2O4转化成VO2＋。“废渣1”的主要成分是________。

(2)“氧化”中欲使3 mol的VO2＋变为VO，则需要氧化剂KClO3至少为________mol。

(3)“中和”作用之一是使钒以V4O形式存在于溶液中。“废渣2”中含有________。

(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH＋V4OR4V4O12＋4OH－(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性(填“酸”“碱”或“中”)。

(5)“流出液”中阳离子最多的是________。

(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式________________________________。

解析　

答案　(1)V2O5＋2H＋===2VO＋H2O　SiO2

(2)0.5　(3)Fe(OH)3和Al(OH)3　(4)碱

(5)K＋　(6)2NH4VO3V2O5＋H2O＋2NH3↑

　(2018·郑州市质检)工业上用铬铁矿(FeO·Cr2O3、含SiO2、Al2O3杂质)生产红矾钠晶体(Na2Cr2O7·2H2O)的工艺流程如下：

(1)上述四个步骤中，有氧化还原反应发生的是________(填序号)，被氧化的元素是__________(写元素符号)。

(2)滤渣1的主要成分是________(写化学式)，写出步骤③发生反应的离子方程式：_____________________________________。

(3)操作1包括________、________、过滤、洗涤、干燥。

(4)向橙红色的红矾钠溶液中滴入氢氧化钠溶液，变为黄色Na2CrO4溶液，写出该转化过程的离子方程式：____________。

答案　(1)①　Fe、Cr

(2)Fe2O3、CaSiO3　AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO、SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO

(3)蒸发浓缩　冷却结晶

(4)Cr2O＋2OH－===2CrO＋H2O

解析　(1)由工艺流程可知，步骤①中，Fe、Cr、O元素的化合价均发生变化，有氧化还原反应发生，其中Fe、Cr元素被氧化。

(2)步骤①中煅烧时FeO被氧化为Fe2O3，SiO2与石灰石、纯碱分别发生反应：CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑、Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，Cr2O3、Al2O3分别与纯碱发生反应：4Na2CO3＋2Cr2O3＋3O24Na2CrO4＋4CO2↑、Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑，水浸后过滤，滤渣1为Fe2O3、CaSiO3。步骤③中NaAlO2、Na2SiO3均能与CO2发生反应：AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO、SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO。

(3)操作1由溶液得到晶体，包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。

(4)Na2Cr2O7转化为Na2CrO4，元素化合价不变，离子方程式为Cr2O＋2OH－===2CrO＋H2O。