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2022-2023 高考化学 专题辅导 题型突破(一) 以工艺流程为载体的无机综合题课件PPT
展开1.原料预处理的六种常用方法
2.控制反应条件的六种常用方法(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成_________沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点:①能与H+反应,使溶液pH_____;②不引入新杂质,如若要除去Cu2+中混有的Fe3+,可加入_____、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH,不可加入_______溶液、氨水等。(2)控制温度。根据需要升温或降温,改变_________或使平衡向需要的方向移动。
(3)控制压强。改变_____,影响平衡。(4)使用合适的催化剂。加快反应速率,_____达到平衡所需要的时间。(5)趁热过滤。防止某物质_____时析出。(6)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_____损耗。
3.工艺流程中的常用分离操作
突破点一 物质转化过程中的流程分析【研真题·明考向】(2022·广东选择考)稀土(RE)包括镧、钇等元素,是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理,一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下:已知:月桂酸(C11H23COOH)熔点为44 ℃;月桂酸和(C11H23COO)3RE均难溶于水。该工艺条件下,稀土离子保持+3价不变;(C11H23COO)2Mg的Ksp=1.8×10-8;Al(OH)3开始溶解时的pH为8.8;有关金属离子沉淀的相关pH见下表。(1)“氧化调pH”中,化合价有变化的金属离子是__________。 (2)“过滤1”前,用NaOH溶液调pH至__________的范围内,该过程中Al3+发生反应的离子方程式为__________________________。 (3)“过滤2”后,滤饼中检测不到Mg元素,滤液2中Mg2+浓度为2.7 g·L-1。为尽可能多地提取RE3+,可提高月桂酸钠的加入量,但应确保“过滤2”前的溶液中c(C11H23COO-)低于_______ml·L-1(保留两位有效数字)。
【真题变式·拓展考向】(1)为提高酸化MgSO4溶液的浸取率,可以采取的措施有哪些(写出两条即可)?提示:将矿石粉碎、搅拌或延长浸取时间等。(2)上述流程中,在氧化调节溶液的pH为4.7≤pH<6.2,过滤1得到的滤渣成分为_________________。(3)Pt3Y/C用作氢氧燃料电池电极材料时,能在碱性溶液中高效催化O2的还原,请写出该反应的负极电极反应式和电池总反应式。提示:由于电解质溶液是碱性溶液,所以负极电极反应式2H2+4OH--4e- 4H2O,电池总反应为2H2+O2 2H2O。
Fe(OH)3、Al(OH)3
【练新题·提素能】1.高锰酸钾是常见的强氧化剂,其制备流程如下:ⅰ.制取锰酸钾(K2MnO4)碱熔:用托盘天平称取5.0 g KOH固体、1.5 g KClO3固体于坩埚中,混匀、小心加热不断搅拌,待混合物完全熔融后,加入MnO2粉末3.5 g,加热到颜色变为深绿色,用力搅拌到固体干涸、固化,再加热5 min,并用铁棒将其尽量捣碎。浸取:待物料冷却后,置于200 mL烧杯中,用50 mL蒸馏水浸取、过滤,得到绿色的溶液。(1)碱熔过程中发生反应的化学方程式为____________________________________; 加热中若不小心将液体溅到皮肤上,处理的方法是____________________________; 加热时应选择________(填字母)。 a.瓷坩埚 b.铁坩埚c.石英坩埚 d.氧化铝坩埚
ⅱ.制取高锰酸钾(KMnO4)在浸取液中通入CO2气体,至K2MnO4完全反应,用pH试纸测定溶液pH达到10~11时,停止通入CO2。然后把溶液加热,趁热用铺有尼龙布的布氏漏斗进行减压过滤,除去残渣……已知:常温常压下,饱和碳酸钾溶液的pH为11.6;碳酸氢钾溶液的pH为8.3。(2)通入CO2发生反应的离子方程式为________________________________。 判断此反应进行是否完全,也可以用玻璃棒蘸取溶液于滤纸上,若呈现________现象,停止通入CO2;过滤时不用滤纸而用尼龙布的原因:______________________________________; ________(填“能”或“不能”)用加盐酸的方法代替通入CO2,其理由:______________________________。 ⅲ.重结晶提纯(3)利用重结晶的方法对产品提纯,所得产品质量2.8 g,则高锰酸钾的产率为________(精确到0.1%)。
2.(2022·齐齐哈尔二模)利用某含铁矿渣(Fe2O3约40%、Al2O3约10%、MgO约5%、SiO2约45%)制备草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体{化学式为K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}的流程如图:已知:草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体易溶于水且溶解度随温度升高明显增大,难溶于乙醇,对光敏感,光照下即发生分解;草酸钾微溶于乙醇。回答下列问题:(1)“焙烧”的目的是________________________________; 滤渣的主要成分为________________________________(写化学式)。 (2)“净化”时,滴加氨水除去Al3+,若常温时,Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-32,理论上使Al3+恰好沉淀完全[即溶液中c(Al3+ )=1×10-5 ml·L-1]时,溶液的pH为__________。 (3)“氧化”这一步,是依次加入一定量的饱和K2C2O4溶液、H2C2O4溶液、3% H2O2溶液,不断搅拌溶液并维持在40 ℃左右。充分反应后,沉淀溶解,溶液的pH保持在4~5,此时溶液呈翠绿色,趁热将溶液过滤到烧杯中,______________________________(补充必要的步骤),得草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体。 (4)写出“氧化”时反应的离子方程式: ______________________________; “氧化”时,加入H2O2溶液的量过多,会使产品纯度下降的原因是________________________________。 (5)草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体光照下立即发生分解生成两种草酸盐、CO2等,写出该反应的化学方程式: __________________________________________________。
【加固训练】锰锌铁氧体软磁材料(Fe2O3-MnO-ZnO)作为一种重要的电子材料在信息通讯等领域有广泛的应用,用软锰矿(主要成分MnO2,含SiO2、FeO、Fe2O3、CaO、MgO等杂质)为主要原料制备软磁材料的工艺流程如下。回答下列问题:(1)滤渣①的主要成分是________。 (2)“酸浸”过程中加入过量铁粉的主要目的是__________________________。 (3)当溶液中某离子浓度小于1×10-5 ml·L-1时,可认为该离子沉淀完全。“除钙、镁”时,加入NH4F除尽Ca2+、Mg2+,溶液中c(F-)至少应为__________。(已知:CaF2和MgF2的Ksp分别为2.70×10-11和6.25×10-9)
(4)“碳化”中生成碳酸锰沉淀的离子方程式为__________________________________________________。 一定条件下,X2+的沉淀率与温度关系如图所示。为了使X2+沉淀完全,最适宜的温度是______________________________________。 “碳化”时加入过量的NH3·H2O和NH4HCO3,除了使X2+沉淀完全外,其他原因是________________________________________________________。 (5)“煅烧”时,碳酸亚铁发生反应的化学方程式为________________________________。
突破点二 工艺流程中的操作步骤及分离提纯【研真题•明考向】(2022·湖北选择考)全球对锂资源的需求不断增长,“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后,得到浓缩卤水(含有Na+、Li+、Cl-和少量Mg2+、Ca2+),并设计了以下流程通过制备碳酸锂来提取锂。25 ℃时相关物质的参数如下:LiOH的溶解度:12.4 g/100 g H2O回答下列问题:(1)“沉淀1”为 ____________。 (2)向“滤液1”中加入适量固体Li2CO3的目的是 _______________________________________。 (3)为提高Li2CO3的析出量和纯度,“操作A”依次为 ____________、____________、洗涤。
(4)有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备Li2CO3。查阅资料后,发现文献对常温下的Li2CO3有不同的描述:①是白色固体;②尚未从溶液中分离出来。为探究LiHCO3的性质,将饱和LiCl溶液与饱和NaHCO3溶液等体积混合,起初无明显变化,随后溶液变浑浊并伴有气泡冒出,最终生成白色沉淀。上述现象说明,在该实验条件下LiHCO3________(填“稳定”或“不稳定”),有关反应的离子方程式为______________________________。 (5)他们结合(4)的探究结果,拟将原流程中向“滤液2”加入Na2CO3改为通入CO2。这一改动能否达到相同的效果,作出你的判断并给出理由: _______________________________________________。
【建模型·通方法】工艺流程中描述性简答的答题模板 (1)“操作”类
(2)“目的或原因”类
【练新题·提素能】三氧化二镍(Ni2O3)是重要的电子元件和蓄电池材料,工业上利用含镍废料(主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物、SiO2、C等)回收其中的镍并制备Ni2O3。已知:①在该实验条件下NaClO3、Fe3+不能氧化Ni2+。②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
③反萃取的反应原理为NiR2+2H+ Ni2++2HR。工艺流程如图所示:
(1)“预处理”的操作可以选择用____________(填标号)来除去镍废料表面的矿物油污。 A.纯碱溶液浸泡 B.NaOH溶液浸泡 C.酒精清洗(2)“氧化”时主要反应的离子方程式是________________________, 实际生产中为了减少杂质离子的引入,可以用来替代NaClO3的试剂是______________________________________(填化学式)。 (3)利用上述表格数据,计算Al(OH)3的Ksp=__________________(列出计算式),若“氧化”后的溶液中Ni2+浓度为0.1 ml·L-1,则“调pH”应控制的pH范围是______________________________________________。
【加固训练】1.活性氧化锌是橡胶、医药及化学工业的重要原料。一种采用高硅氧化锌矿[主要成分为SiO2、ZnO,还含少量铁、钙、镁、镉(Cd)等元素,镉溶于酸形成Cd2+]制备优质活性氧化锌的工艺流程如图:(1)为提高锌的浸出率,除将矿石粉碎外,流程中还用到的方法是______________________。 (2)“酸浸”过程中,Zn浸出率、SiO2浸出率、过滤速率与起始酸度的关系如图所示,宜选择的起始酸度为________g·L-1,理由是______________________________。 (3)滤渣1的主要成分是________(写化学式)。 (4)操作A的主要目的是将溶液中的Ca2+、Mg2+形成氟化物沉淀。工业上除杂应控制c(Mg2+)、c(Ca2+)小于1.0×10-6ml·L-1,应控制溶液中c(F-)大于________ ml·L-1。[已知 Ksp(MgF2)=6.4×10-9、Ksp(CaF2)=4.9×10-9](5)“还原除杂”过程,主要反应的离子方程式为_________________。 (6)“碳铵沉锌”中生成碱式碳酸锌[ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O]的离子方程式为_________________________。
2.实验室以蛇纹石酸浸出液(主要含Fe3+,还有一定量的Al3+、Mn2+、Ca2+、Mg2+等)为原料制备高纯氧化铁,流程如下:已知流程中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表:(1)“还原”时,应选择__________(填字母)。 A.Zn粉 B.NaClO溶液 C.Fe粉(2)“滤渣”的主要成分除含有少量MnF2外,还含有________________(填化学式)。 (3)“沉锰”时,已知:Ksp(MnS)=4.65×10-14。为确保沉锰完全[即溶液中c(Mn2+)<1.0×10-6 ml·L-1],应保持溶液中c(S2-)>____________ ml·L-1。 (4)“除铝”时,控制溶液pH的范围为____________。
(5)“氧化”时,常用酸性K2Cr2O7溶液检测是否残留未被氧化的金属离子,该反应的离子方程式为_______________________________________。 (6)“沉铁”时,反应温度为85 ℃条件下,反应时间和反应终点pH对铁沉淀率的影响分别如下图所示,则最佳的工艺条件是_________________________________。
【解析】根据图中的坐标信息,酸解后,在所得100 ℃、P2O5%为45的混合体系中,石膏存在形式为CaSO4·0.5H2O;CaSO4在硫酸中的溶解度小于在水中的,因此,洗涤时使用一定浓度的硫酸溶液而不使用水的原因是减少CaSO4的溶解损失,提高产品石膏的产率;洗涤液X中含有硫酸,其具有回收利用的价值,由于酸解时使用的也是硫酸,因此,回收利用洗涤液X的操作单元是酸解;由图甲信息可知,温度越低,越有利于实现酸解所得石膏结晶的转化,由图乙信息可知,65 ℃时,位于65 ℃线上方的晶体全部以CaSO4·0.5H2O形式存在,位于65 ℃ 线下方的晶体全部以CaSO4·2H2O形式存在;80 ℃时,位于80 ℃线上方的晶体全部CaSO4·0.5 H2O形式存在,位于80 ℃线下方的晶体全部以CaSO4·2H2O形式存在;已知酸解后所得100 ℃、P2O5%为45的混合体系中石膏存在形式为CaSO4·0.5H2O;P2O5%=15、SO3%=15,由图乙信息可知,该点坐标位于65 ℃线下方,故能实现晶体的完全转化,A符合题意;P2O5%=10、SO3%=20,由图乙信息可知,该点坐标位于80 ℃线上方,晶体全部以CaSO4·0.5 H2O形式存在,故不能实现晶体的完全转化,B不符合题意;P2O5%=10、SO3%=30,由图乙信息可知,该点坐标位于65 ℃线上方,晶体全部以CaSO4·0.5H2O形式存在,故不能实现晶体转化,C不符合题意;P2O5%=10、SO3%=10,由图乙信息可知,该点坐标位于80 ℃线下方,晶体全部以CaSO4·2H2O形式存在,故能实现晶体的完全转化,D符合题意;综上所述,能实现酸解所得石膏结晶转化的是AD。答案:CaSO4·0.5H2O 减少CaSO4的溶解损失,提高产品石膏的产率 酸解 AD
【建模型·通方法】工艺流程题中图像题分析方法(1)识图——三看一看轴——横、纵坐标所表示的化学含义(x轴和y轴表示的意义)(特别是双纵坐标),寻找x、y轴之间的关系,因为这是理解题意和进行正确思维的前提;二看点——曲线中的特殊点(顶点、始点、终点、拐点、交叉点);三看线——曲线的走势(变化趋势是上升、下降、波动等变化)。(2)析图分析图中为什么会出现这些特殊点,曲线为什么有这样的变化趋势和走向,分析曲线变化的因果关系;通过联想,把课本内的有关化学概念、原理、规律等与图中的曲线和相关点建立联系。(3)用图将相关的化学知识与图中曲线紧密结合,在头脑中构建新的曲线——知识体系,然后运用新的曲线——知识体系揭示问题的实质,解决实际问题。
【加固训练】硝酸是用途广泛的重要化工原料,自然界和化工生产中合成硝酸各物质转化关系如图所示,请结合你所学的知识回答以下问题:工业制硝酸时含有NO、NO2等大气污染物。用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收氮氧化物是一种可行的方法。NO和NO2不同配比混合气通入尿素溶液中,总氮还原率与配比关系如图。(1)用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收体积比为1∶1的NO和NO2混合气,可将N元素转变为对环境无害的气体。该反应的化学方程式为________________________________________________________________________; (2)随着NO和NO2配比的提高,总氮还原率降低的主要原因是___________________________________________________。
【建模型·通方法】1.定量计算的常见类型与公式(1)常见类型与方法
【练新题·提素能】(2022·保定二模)铂钌催化剂是甲醇燃料电池的阳极催化剂。一种以钌矿石[主要含Ru(CO3)2,还含少量的FeO、MgO、RuO4、CaO、SiO2]为原料制备钌(Ru)的流程如图。回答下列问题:(1)Na2Fe4(SO4)6(OH)2中Fe的化合价为__________________。 (2)“酸浸”时,Na2SO3的作用__________________________________________。“滤渣”的主要成分有SiO2和__________(填化学式)。“酸浸”中钌的浸出率与浸出温度、pH的关系如图所示,“酸浸”的最佳条件是______________________________。 (3)“除铁”的离子方程式为______________________________。(提示:1 ml NaClO3参与反应,转移6 ml电子) (4)从“滤液2”中可提取一种化肥,其电子式为______________。 (5)“灼烧”时Ar的作用是__________________________________________________。 (6)某工厂用10 t钌矿石[含8.84 t Ru(CO3)2、165 kg RuO4],最终制得3 636 kg Ru,则Ru的产率为________(保留三位有效数字)。
【加固训练】1.金属回收与利用有利于环境保护,镉可用于制造体积小和电容量大的电池。铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钴(C)等单质,湿法炼锌产生的铜镉渣用于生产金属镉的工艺流程如下:下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度均为0.1 ml·L-1)(1)滤渣Ⅰ可用硫酸酸化的双氧水浸取经结晶制取胆矾,试写出浸取过程离子方程式:________________________________。 (2)操作Ⅱ“除钴”时,向含C2+的浸液中加入Zn和Sb2O3,恰好产生CSb合金,写出该反应的化学方程式: ______________________________。
(3)操作Ⅲ加入ZnO控制反应液的pH范围为____________;若加入的H2O2不足,加入ZnO后所得的电解液中会含有Fe元素。请设计实验方案加以检验:__________________。(4)“电解”过程中以石墨为电极得到粗镉,电解阳极反应式为______________________________; 电解废液最好在________加入循环利用。(选“操作Ⅰ”“操作Ⅱ”“操作Ⅲ”或“电解”) (5)回收所得的Cd可用于制造镍镉碱性二次电池,电池工作时,正极NiO(OH)转化为Ni(OH)2,则充电时电池的阳极反应式为_______________________________________;如果用生石灰处理含Cd2+(2.88×10-4 ml·L-1)的电解废液,常温下,当pH=10时,镉的去除率为________(用百分数表达,小数点后保留两位有效数字。已知常温下,Ksp[Cd(OH)2]=7.2×10-15)。
3.下列为从铜转炉烟灰[主要含有ZnO,还有少量的Fe(Ⅱ)、Pb、Cu、As等元素]制取活性氧化锌的流程。已知:①活性炭主要吸附有机质;②25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38;③氨体系环境中锌元素以[Zn(NH3)4]2+形式存在;④部分金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH:取m g活性氧化锌样品配成待测液,加入指示剂3~4滴,再加入适量六亚甲基四胺,用a ml·L-1EDTA标准液进行滴定,消耗标准液V mL。已知:与1.0 mL EDTA标准液[c(EDTA)=1.000 ml·L-1]相当的以克表示的氧化锌质量为0.081 39,则样品中氧化锌的质量分数为______________(用代数式表示)。
2022-2023 高考化学 专题辅导 题型突破(五) 有机化学综合题课件PPT: 这是一份2022-2023 高考化学 专题辅导 题型突破(五) 有机化学综合题课件PPT,共60页。PPT课件主要包含了必备知识·自查,关键能力·提升等内容,欢迎下载使用。
2022-2023 高考化学 专题辅导 题型突破(三) 化学实验综合题课件PPT: 这是一份2022-2023 高考化学 专题辅导 题型突破(三) 化学实验综合题课件PPT,共60页。PPT课件主要包含了必备知识·自查,关键能力·提升等内容,欢迎下载使用。
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