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    2024年高考化学一轮复习(新高考版) 第9章 第59讲 无机化工流程题的解题策略
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    59 无机化工流程题的解题策略

    [复习目标] 1.培养从试题提供的新信息中准确地提取实质性内容,并与已有知识块整合重组为新知识块的能力。2.培养将实际问题分解,通过运用相关知识,采用分析、综合的方法,解决简单化学问题的能力。3.培养将分析和解决问题的过程及成果用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达并做出解释的能力。

    ()工业流程题的结构

    ()流程图中主要环节的分析

    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判断产物并根据化合价升降相等配平

    (2)非氧化还原反应结合物质性质和实际反应判断产物

    2原料的预处理

    (1)溶解通常用酸溶如用硫酸盐酸等

    水浸

    与水接触发生反应或溶解

    浸出

    固体加水()溶解得到离子

    酸浸

    在酸溶液中反应,使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去

    浸出率

    固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少

     

    (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在高温下氧化分解

    (3)审题时要瞻前顾后注意物质性质及反应原理的前后联系

    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

    能与H反应使溶液pH增大

    不引入新杂质

    例如若要除去Cu2中混有的Fe3可加入CuOCuCO3Cu(OH)2Cu2(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)趁热过滤防止某些物质降温时析出

    (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

    4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从溶液中提取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KNO3FeCl3CuCl2CuSO4·5H2OFeSO4·7H2O

    (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和甘油

    (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

    一、条件控制与Ksp的计算

    1(温度控制)辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示

    (1)回收S过程中温度控制在5060 之间不宜过高或过低的原因是_______

    (2)保温除铁过程中加入CuO的目的是_________________________________

    ________________________________________________________________________

    蒸发浓缩冷却结晶过程中要用HNO3溶液调节溶液的pH其理由是______

    ________________________________________________________________________

    2(酸碱度控制——pH)利用某钴矿石(主要成分为Co2O3)制取Co(OH)2粗品及其他工业产品的工艺流程如图1所示

    已知浸出液中含有的阳离子主要有HCu2Co2Fe2Mg2

    回答下列问题

    (1)钴矿石浸出时加入Na2SO3的目的为________________________________

    (2)溶液中lg c(X)(X表示Fe3Cu2Fe2Co2Mg2Ca2)pH的变化关系如图2所示(离子浓度小于105 mol·L1时可认为已除尽)在萃取余液中通入空气的目的是

    ________________________________________________________________________

    用熟石灰调pH3.2过滤1所得滤渣的主要成分为________萃取和反萃取的目的是________________________________________________________________________

    (3)用氧化镁调滤液1pH9.1得到的氢氧化钴粗品中含有的主要杂质为____________多次洗涤可提高粗产品中钴含量过滤2后所得滤液直接排放会造成水体污染须进行处理用熟石灰调节pH使c(Mg2)105 mol·L1Ksp[Mg(OH)2]________

    3(pHKsp计算)某废钒渣(主要成分为V2O3含有少量Al2O3CaO)为原料生产V2O5的工艺流程如图

    已知钒酸(H3VO4)是强酸NH4VO3难溶于水;+5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如表

    pH

    46

    68

    810

    1012

    主要离子

    VO

    VO

    V2O

    VO

     

    (1)向钒渣中加入生石灰焙烧V2O3转化为Ca(VO3)2的化学方程式为__________

    ________________________________________________________________________

    (2)已知Ca(VO3)2难溶于水可溶于盐酸酸浸时溶液的pH4Ca(VO3)2溶于盐酸的离子方程式为________________________________________________________

    (3)已知加入石灰乳后生成Ca3(VO4)2沉淀则加入石灰乳的作用是_______________

    ________________________________________________________________________

    (4)反应Ca3(VO4)2(s)3CO(aq)2VO(aq)3CaCO3(s)的平衡常数为______________(用含mn的代数式表示)已知Ksp(CaCO3)mKsp[Ca3(VO4)2]n

    (5)沉钒2过程中加入氯化铵溶液控制溶液的pH7.5pH>8NH4VO3的产量明显降低原因是____________________________________________________

    二、化工流程分析滤液、滤渣成分的确定

    4(2022·湖南岳阳模拟)锰常用于制造合金锰钢某化工厂以软锰矿(主要成分是MnO2含有SiO2Fe2O3CaO等少量杂质)为主要原料制取金属锰的工艺流程如图1所示

    (1)浸锰步骤中往往有副产物MnS2O6生成温度对浸锰反应的影响如图2所示为减少MnS2O6的生成浸锰的适宜温度是________滤渣 Ⅰ”的成分是____________(填化学式)该步骤中可以再加入MnSO4以促进滤渣 Ⅰ”析出结合平衡移动原理分析其原因____________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (2)滤液 Ⅰ”中需要先加入MnO2充分反应后再调pH写出加入MnO2时发生反应的离子方程式________________________________________________________________

    (3)滤液Ⅱ”中加入MnF2的目的是除去溶液中的Ca2已知25 Ksp(CaF2)3.2×

    1011则常温下CaF2在纯水中的溶解度为________g

    5以硫酸渣(Fe2O3SiO2)为原料制备铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如图

    (1)酸溶中加快溶解的方法为________________(任意写出一种)

    (2)还原过程中的离子方程式为__________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (3)写出滤渣中主要成分的化学式______________________________________

    (4)①“沉铁过程中生成Fe(OH)2的化学方程式为____________________________

    ________________________________________________________________________

    若用CaCO3沉铁则生成FeCO3沉淀当反应完成时溶液中____________[已知Ksp(CaCO3)2.8×109Ksp(FeCO3)2×1011]

    (5)氧化NaNO2浓溶液代替空气氧化Fe(OH)2浆液能缩短氧化时间但缺点是________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    6钪及其化合物具有许多优良的性能在宇航电子超导等方面有着广泛的应用从钛白工业废酸(含钪锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如图

    回答下列问题

    (1)洗涤油相可除去大量的钛离子洗涤水是用93%的硫酸27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成混合的实验操作是__________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (2)先加入氨水调节pH3过滤滤渣主要成分是____________再向滤液中加入氨水调节pH6滤液中Sc3的浓度为__________(已知25 Ksp[Mn(OH)2]1.9×1013Ksp[Fe(OH)3]2.6×1039Ksp[Sc(OH)3]9.0×1031)

    (3)用草酸沉钪25 pH2的草酸溶液中 ____________(保留两位有效数字)写出沉钪得到草酸钪的离子方程式_______________________________[已知25 Ka1(H2C2O4)5.9×102Ka2(H2C2O4)6.4×105]

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