2023届高三化学二轮复习非选择题突破题型(一)　无机化工流程题课件

这是一份2023届高三化学二轮复习非选择题突破题型(一)　无机化工流程题课件
题型(一)　无机化工流程题命题视角一　物质转化中反应方程式的书写(一)陌生非氧化还原反应方程式的书写[解题模板]运用“证据→推理→符号”思路，书写新情境反应方程式的基本思路为：“读取”流程中的有效信息(证据)，找出主要的反应物和生成物(推理)，再依据质量守恒定律和电荷守恒规律写出反应的化学(离子)方程式，书写步骤如下：[典例1]　硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O3·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：(1)在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_____________________________________________________________。(2)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为__________________________________________________________________________________________________________________________ 。NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3[解题流程](1)书写“溶浸”过程中的反应方程式：(2)书写“沉镁”过程中的反应方程式：(二)陌生氧化还原反应方程式的书写[解题模板][典例2]　钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以＋3、＋4、＋5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。由黏土钒矿制备NH4NO3的部分工艺如下：Fe2＋[解题流程]1.(2022·山东卷)工业上以氟磷灰石[Ca5F(PO4)3，含SiO2等杂质]为原料生产磷酸和石膏，工艺流程如下：酸解时有HF产生。氢氟酸与SiO2反应生成二元强酸H2SiF6，离子方程式为_____________________________________________________________。2.NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式_____________________________________________________________。2NaClO3＋SO2＋H2SO4===2ClO2＋2NaHSO4解析　3.以某地石煤矿(主要成分：V2O3、V2O5及少量SiO2、Al2O3)为原料制备高纯V2O3的部分工艺如下：(1)“焙烧”时V2O3发生反应的化学方程式为_____________________________________________________________。(2)“焙烧”时若H2O(g)不足，会产生造成环境污染的气体，写出生成该气体的化学方程式：_____________________________________________________________________________________________________________。命题视角二　工艺流程中反应条件的控制(一)反应条件的控制方法通过控制一定的反应条件来达到提高物质转化率或除去杂质的目的。最常见的是溶液的pH、反应的温度及使用保护气等。1.控制溶液的pH2.控制反应温度(常用水浴、冰水浴等)(1)控制反应速率(升温加快反应速率)、使催化剂达到最大活性、防止副反应的发生。(2)使化学平衡移动，控制化学反应进行的方向。(3)升温：使溶液中的气体逸出，使易挥发物质挥发，使易分解的物质分解。煮沸：使气体逸出；促进水解，聚沉后利于过滤分离。(4)控制固体的溶解与结晶趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量。蒸发浓缩：蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度。蒸发结晶：蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出。从溶液中得到晶体的过程：蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→(洗涤、干燥)3.使用保护气(1)隔绝空气(主要是O2、H2O)。(2)抑制弱离子的水解(如HCl氛围)。(二)陌生图像中反应条件下的选择1.浸出过程中时间和液固比对锰浸出率的影响分别如图甲、图乙所示。4.(2022·重庆高三期考)三氧化二镍(Ni2O3)常用于制造高能电池。以金属镍废料(含Fe、Ca、Mg等杂质)生产Ni2O3的工艺流程如图所示。其他条件不变，在不同温度下对含镍废料进行酸浸，镍浸出率随时间变化如图所示，酸浸的最佳温度与时间分别为________(填序号)。A.30 ℃、30 min B.50 ℃、120 minC.70 ℃、120 min D.90 ℃、150 minC解析　根据图示，120 min以后镍浸出率增大不多，所以为提高生产效率，酸浸时间应选择120 min。相同时间内，70 ℃和90 ℃对应的镍浸出率相差不大，所以酸浸温度应选择较为节能的70 ℃，故选C。5.制取MnCO3的部分工艺流程如下：MnO2与硫酸、草酸反应时，测得一定量MnO2完全溶解的时间与温度的关系如图所示，分析控温加热75 ℃时MnO2溶解所需时间最少的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________。75 ℃以前，温度升高，反应速率加快，所需时间减少；75 ℃以后，部分草酸分解，导致浓度降低，速率下降，所需时间增多。解析　从图中看出，超过75 ℃时，反应时间增长，反应速率变慢，原因是H2C2O4部分分解，浓度减少。6.以某地石煤矿(主要成分：V2O3、V2O5及少量SiO2、Al2O3)为原料制备高纯V2O3的部分工艺流程如下：“焙烧”后的球团在串联的浸取塔内逆流浸取，温度对浸取率的影响如图所示。生产中采用125 ℃条件下“水浸”的优点是_________________________________________________________。钒的浸出率高，明显缩短浸取时间，提高生产效率解析　根据图像，125 ℃条件下“水浸”的优点为钒的浸出率高，明显缩短浸取时间，提高生产效率。(2)实例2.工艺流程中副产物的判断3.滤渣成分的判断实例[典例3]　一种从阳极泥(主要成分为Cu、Ag、Pt、Au、Ag2Se和Cu2S等)中回收Se和贵重金属的工艺流程如图所示：溶浸工艺流程中循环“工序”的判断7.工业上用粗铜电解精炼所产生的阳极泥[主要含硒化亚铜(Cu2Se)和碲化亚铜(Cu2Te)]为原料，进行综合回收利用的某种工艺流程如图所示：已知：TeO2是两性氧化物，微溶于水；流程中可循环利用的物质是________(填化学式)。答案　H2SO4解析　由流程图可知最后一步得到的H2SO4可在“稀硫酸调pH”一步中循环使用。8.(2022·惠州二调)LiFePO4可作为新型锂离子电池的正极材料，以精钛铁矿(主要成分为FeTiO3、Fe2O3及少量CuO、SiO2杂质)为主要原料生产TiOSO4，同时得到的绿矾(FeSO4·7H2O)与磷酸和LiOH反应可制备LiFePO4，制备流程如图所示：①还原步骤中，加过量铁屑，其目的是_________________________________________________________________________________________；②滤渣成分的化学式是________。答案　①把铁离子还原为亚铁离子，置换出铜　②SiO2、Cu、Fe9.(2022·山东卷)工业上以氟磷灰石[Ca5F(PO4)3，含SiO2等杂质]为原料生产磷酸和石膏，工艺流程如下：洗涤时使用一定浓度的硫酸溶液而不使用水，原因是_____________________________________________________________，回收利用洗涤液X的操作单元是________。减少CaSO4的溶解损失，提高产品石膏的产率酸解解析　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。命题视角四　工艺流程中物质的分离技术1.物质分离与提纯的6种常用方法2.常用的结晶方法(1)从溶液中获取不带结晶水的晶体，如NaCl、K2SO4等，用蒸发结晶。(2)从溶液中获取带结晶水的晶体，如CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等，用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。(3)从混合液中获取溶解度受温度影响较小的溶质，如从含少量KNO3的NaCl溶液中获取NaCl晶体，用蒸发结晶、趁热过滤。(4)从混合液中获取溶解度受温度影响较大的溶质，如从含少量KCl的KNO3溶液中获取KNO3晶体，用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。(5)重结晶指析出的晶体经过溶解后再次从溶液中结晶析出的过程，是一种利用物质的溶解性不同而进行提纯、分离的方法。3.萃取与反萃取示例(1)萃取法分离(2)反萃取分离10.硫酸亚铁铵的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O(商品名称为摩尔盐)。可由硫酸亚铁与硫酸铵反应制备，一般硫酸亚铁盐在空气中易被氧化，而形成摩尔盐后就比较稳定了。 实验室制取少量摩尔盐的流程如下：回答下列问题：(1)步骤1中Na2CO3的主要作用是__________________________________。(2)步骤2中趁热过滤的目的是___________________________________。(3)步骤3中，加入(NH4)2SO4固体后，要得到摩尔盐晶体，需经过的实验操作包括：加热蒸发、________、________、洗涤和干燥。(4)步骤3中制得的晶体过滤后用无水乙醇洗涤的目的是_____________________________________________________________。答案　(1)洗去铁屑表面的油污　(2)防止FeSO4结晶，减小FeSO4的损失　(3)冷却结晶　过滤　(4)减少摩尔盐的损失，加速水分挥发11.黏土钒矿(含V2O5、Fe2O3、Al2O3、SiO2等不溶性成分)制备V2O5的工艺流程如图所示：已知：①硫酸氧钒[(VO)SO4]高温易分解生成VO2和SO3②萃取剂对相关离子的萃取能力如表所示：防止生成的硫酸氧钒发生分解解析　(1)根据题意可知，硫酸氧钒在高温条件下易分解生成VO2和SO3，所以为了防止硫酸氧钒分解，黏土钒矿焙烧时一般选择250 ℃。(3)“反萃取”用20%硫酸的目的为_____________________________________________________________。适当加热、搅拌、适当延长浸出时间等(4)用反萃取法由碘的CCl4溶液提取碘单质，画出流程图：命题视角五　工艺流程中与Ksp相关的计算[典例4]　磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表：回答下列问题：(1)“水浸”后“滤液”的pH约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6，依次析出的金属离子是____________________。(2)“母液①”中Mg2＋浓度为____________ mol·L－1。Fe3＋、Al3＋、Mg2＋1.0×10－6实例——利用Ksp计算判断金属阳离子能否分步沉淀的方法磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及Fe2O3，为节约和充分利用资源，其回收钛、铝、镁的部分工艺如下：已知：①常温下，Ksp[Mg(OH)2]＝1.0×10－11　Ksp[Fe(OH)3]＝1.0×10－39Ksp[Al(OH)3]＝1.0×10－33②水浸液中Fe3＋、Mg2＋、Al3＋的浓度均为0.1 mol/L12.制取MnCO3的部分流程如下：若“控温加热”后所得MnSO4溶液的浓度为1 mol/L，为防止生成Mn(OH)2，常温时用Na2CO3溶液沉淀Mn2＋，应控制MnSO4溶液的pH不超过________(填数值)。(已知，常温时Ksp[Mn(OH)2]＝1×10－12.8)7.613.透明铁黄(FeOOH)是一种分散性良好的铁系颜料。利用黄钠铁矾渣[主要成分Na2Fe6(SO4)4(OH)12，含少量BaSO4、CuSO4、CoSO4等]制备透明铁黄工艺流程如下：已知：①25 ℃时相关物质的Ksp如表所示：②25 ℃时H2S饱和溶液中，存在如下关系：c2(H＋)·c(S2－)＝1×10－23.2；③当溶液中某离子浓度c≤1.0×10－5 mol·L－1时，可认为该离子沉淀完全。“沉淀”过程中通入氨气的目的是调节溶液pH，以控制S2－浓度，便于有效去除杂质金属离子。若此时溶液中c(Fe2＋)＝1.0 mol·L－1，杂质离子沉淀时溶液中H2S达到饱和，则操作中应控制的pH范围为______________。1.8≤pH＜314.(2022·沈阳质监)二水合磷酸二氢锰具有广泛用途，被用作防锈剂。某化工厂拟用软锰矿(含MnO2及少量FeO、Al2O3、SiO2)为原料生产Mn(H2PO4)2·2H2O，其工艺流程如图所示：已知该条件下在步骤Ⅲ中Ksp[Al(OH)3]＝1.0×10－33，Ksp[Mn(OH)2]＝1.0×10－14。试剂X为Na2CO3，若c(Mn2＋)＝1.0 mol·L－1，调节pH范围应为4.7≤pH________。答案　＜7解析　流程分析如下：步骤Ⅲ调节pH时应让Al3＋完全沉淀，而Mn2＋不沉淀，溶液中c(Mn2＋)＝1.0 mol·L－1，当Mn2＋开始沉淀时，c(OH－)＝10－7 mol·L－1，所以应调节溶液4.7≤pH＜7。1.(2022·广东卷)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)的熔点为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__________________________________。Fe2＋4.7≤pH