2023届高三化学第二轮复习： 专题1------化学工艺流程题解题思路指导1课件PPT

这是一份2023届高三化学第二轮复习： 专题1------化学工艺流程题解题思路指导1课件PPT，共52页。PPT课件主要包含了题头介绍制备的物质，题型示例，常见考点突破，一原料预处理，铵根离子没反应，根据化合价，确认反应类型，写清条件添加符号，补充完整水溶液的介质，依据三大守恒进行配平等内容，欢迎下载使用。
一、工艺流程题试题分析
1、近几年高考中情景素材统计
（1）自然资源开发利用类
稀土(RE)、碳酸锂、钛铁矿、铬铁矿、软锰矿、菱镁（锌）矿、铁硼矿、氟磷灰石、白云石、莹石、独居石等。
（2）废弃资源回收利用类
废铁屑、废钛渣、废钒催化剂、废旧锂离子电池、炼铁炉渣、废旧铅蓄电池等。
（3）物质的制备和净化类
碘、高价铬盐、NaClO2、H2C2O4等。
高频元素：Fe Cr Mn Ni Al V Ti Ca Mg（常见元素、第四周期金属元素居多） 陌生元素： M(钼) Ce(铈)
2、近几年高考中高频元素及2022年高考各类题型
（1）原料所含杂质类：SiO2、Al2O3、FexOy、MgO、MnO2、CaO等
（2）辅助试剂类：H2O2、KMnO4、H2C2O4、NaBH4等
3、近几年高考中高频化合物
【2016全国卷1第28题】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：
题干:生产流程用框图形式表示
化学工艺流程图是以无机矿物、工农业或生活废旧物质为原料，首先对原料经过一定的预处理，再通过一系列化学反应，利用化学反应原理知识，经过多次分离提纯最后得到目标产物。
三、剖析工艺流程题的命题角度
命题“五角度”(1)原料的预处理(2)核心反应(3)反应条件的控制(4)实际生产(5)产物分离提纯
我们按照工艺流程题的基本环节逐一突破
三板斧：1.碎 2.烧 3.浸
1、粉碎、研磨：减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快烧或浸的反应速率、提高转化率。
2、灼烧、焙烧、煅烧：除去可燃性杂质、使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质，将有机碘转化为碘盐；或改变矿石内部结构和组成，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土和石灰石。
烧的过程中往往加入辅料：如氧气（空气）、NaOH 、Na2CO3、(NH4)2SO4。这些物质和矿石中的元素结合，便于后期元素分离。
浸出时一般会采取加热、搅拌、增大浓度等措施，以提高原料浸出率和浸出速率。
3、浸出：矿物原料“浸出”的任务是选择适当的溶剂，使矿物原料中的有用组分或有害杂质选择性地溶解，使其转入溶液中，达到有用组分与有害杂质或与脉石组分相分离的目的。
①水浸：与水接触反应或溶解，做到初步分离。
②酸浸：常用硫酸、盐酸、硝酸等，与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。
用盐酸、硝酸酸溶时要注意控温，用硫酸酸溶时要关注Ca2+ 、Ag+会生成微溶物CaSO4、Ag2SO4在滤渣中出现。
③碱浸：碱溶常用NaOH溶液、氨水、Na2CO3溶液等，与碱接触反应或溶解，使某些元素以含氧酸根离子或与NH3形成配离子进入溶液。要注意两性物质如Al、Zn、Cr等元素反应后的存在形式。
④氨浸：用氨水和铵盐溶液与原料接触，使某些金属离子进入溶液。
重要考点——铵盐的作用
例题1、（2022·山东卷）以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2，Fe2O3和A12O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：已知浸出时产生的废渣中有SiO2，Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是（ ）
浸出镁的反应为MgO+2NH4Cl=MgCl2+2NH3↑+H2O 浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行C. 流程中可循环使用的物质有NH3、NH4ClD. 分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
SiO2 Fe(OH)3 Al(OH)3
例题2、（2022·河北模拟）合理利用工厂烟灰，变废为宝，对保护环境具有重要意义。以某钢铁厂烟灰(主要成分为ZnO，并含少量的CuO、MnO2、Fe2O3等)为原料制备氧化锌的工艺流程如下：
(1)“浸取”工序中加入过量氨水的目的：①使ZnO、CuO溶解，转化为[Zn(NH3)4]2+和[Cu(NH3)4]2+配离子；② 。(2)ZnO转化反应的离子方程式 。
ZnO+2NH3·H2O+2NH4+ =[Zn(NH3)4]2++3H2O  
MnO2 Fe2O3
增大溶液pH， 将 HCO3-转化为CO32-
练习1、（2021·江苏卷）实验室以工业废渣（主要含CaSO4·2H2O，还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3）为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体，其实验流程如下：
（2）将氨水和NH4HCO3溶液混合，可制得(NH4)2CO3溶液，其离子方程为 ；浸取废渣时，向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是 。
增加溶液中CO32-的浓度，促进CaSO4的转化
HCO3-+NH3·H2O = CO32-+NH4++H2O
练习2、(2020全国Ⅲ卷节选）某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体（NiSO4·7H2O）：
（1）“碱浸”中NaOH的两个作用分别是 。
除去油脂，溶解铝及其氧化物
练习3、稀土是一种不可再生的战略性资源，被广泛应用于电子信息、国防军工等多个领域。一种从废弃阴极射线管（CRT）荧光粉中提取稀土元素钇（Y）的工艺流程如下：
已知：①废弃CRT荧光粉的化学组成（某些不参与反应的杂质未列出）：
（1）步骤I中进行原料预处理的目的为 。
除去ZnO和Al2O3，降低后续除杂困难
依据规律和信息判断产物
①电子得失守恒②电荷守恒③原子守恒
氧化还原反应、离子反应、水溶液中的平衡等理论
离子方程式一些陌生物质是否可拆问题
（二）核心反应——陌生方程式的书写
箭头指入———反应物箭头指出———生成物箭头指回———循环物（实质就是降低成本）
FeTiO3 MgO SiO2
“酸浸”后，钛主要以TiOCl42- 形式存在写出相应反应的离子方程式 。
FeTiO3+4H++4Cl-=TiOCl42-+Fe2++2H2O
高温煅烧②的反应方程式 。
2NaOH+H2O2+2ClO2=2NaClO2+O2+2H2O
练习1、以重晶石（BaSO4）为原料，可按如下工艺生产立德粉（ BaSO4·ZnS）（1)在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为 。回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为 。
CO+H2O=CO2+H2
牢记在流程中，或题干中去寻找反应物，产物。产物如没有完全告诉应根据化合价升降规律（常见的立即判断，不常见化合价升降）判断出。
(2)在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差。其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的___________（填化学式）。(3)沉淀器中反应的离子方程式为 。
S2−+Ba2++Zn2++SO42-= BaSO4·ZnS↓
BaS+H2O+CO2=BaCO3+H2S
练习2、以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。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：
（1）“酸浸”时V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为 .
V2O5+2H+=2VO2++H2O
练习3、铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:
（4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为 ，阴极产生的物质A的化学式为____________。
答题技巧(1)箭头回指判断产物为NaOH和NaHCO3(2)电解实质是电解水
4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑
1.调节溶液的pH: 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＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、 Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。调pH值的目的：促进或抑制水解调pH值的方法：加酸性或碱性物质（未必是酸和碱），注意不能引入杂质离子（产品中没有的）pH值的控制范围：一种物质完全沉淀，另一种物质完全不沉淀
练习1、我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：相关金属离子[c0(Mnn+)=0.1 ml·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
氧化除杂工序中ZnO的作用是 ，若不通入氧气，其后果是 。
加碱调节至pH为时 ，铁刚好沉淀完全（离子浓度小于10-5ml/L时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱至pH为 时，锌开始沉淀（假定浓度为0.1ml/L）。若上述过程不加H2O2后果是 ，原因是 。
Zn2+和Fe2+分离不开
Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
练习2、酸性锌锰干电池是一种一次性电池,回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示:用废电池的锌皮制备ZnSO4•7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是加稀硫酸和H2O2溶解，铁变为 ，
2.控制温度：各种加热形式，有加热、煮沸、水浴加热、油浴加热。
40℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因：
低于40℃，反应速率小，超过40℃，双氧水分解，氨气逸出，反应速率小，导致TiO2·xH2O转化率下降
练习1、废旧光盘金属层中含有金属Ag(其它金属微量忽略不计)，从光盘中提取金属 Ag 的工艺流程如下。请回答下列问题。“氧化”阶段需在 80 ℃ 条件下进行，使用的加热方式为_________________。
练习2、以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：
（3）反应Ⅰ需控制反应温度低于35 ℃，其目的是 。
防止NH4HCO3分解（或减少Fe2+的水解）
练习3、 钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等]。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2，其部分工艺流程如下：
（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70 ℃，且不使用浓硝酸，原因是 、 。
防止反应速率过快； HNO3易挥发、易分解 　
练习4、以海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：
（1）步骤①中溶解温度应控制在60—70℃，原因是 。
温度低溶解速度慢、温度过高铵盐分解
（3）控制压强： 改变速率，影响平衡移动方向。
（4）使用合适的催化剂： 加快反应速率，提高生产效率。催化剂对反应有选择性，活性温度，催化剂的中毒等
（5）保护气：隔绝空气（主要是O2、H2O） 弱离子的水解（如HCl氛围）
1.成本意识：浸出率、转化率、利用率、原料价格、能耗的控制、 原料、能量的循环利用
2.效率意识：生产速率、催化剂的使用、反应条件的选择
3.环保意识：绿色化学：无污染、无腐蚀、 “三废” (废气、废渣、废水)的处理。
（四）实际生产：三个意识
1.结晶（重结晶）: 蒸发结晶 蒸发浓缩、冷却结晶2.过滤：趁热过滤——考虑溶解度3.蒸馏：液、液分离4.蒸发：利用加热的方法，使溶液中溶剂不断挥发而析出溶质（晶体）的过程。
5.萃取：用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。6.分液：互不相溶的液体间的分离7.盐析：加无机盐使溶质的溶解度降低而析出。8.升华：将可直接气化的固体分离出来。9.洗涤：洗涤的目的除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质 冰水洗涤的目的是洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤的物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗。 乙醇洗涤的目的是降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗，得到较干燥的产物。
（六）工艺流程的优缺点评价1、循环利用，节约成本。 2、能循环利用的物质的判断：闭合回路，有进有出3、原料价格低廉，原子利用率高，绿色化学 ，没有 污染，没有有毒有害物质产生。
练习1、【2021福建模拟】 由氟碳铈矿提取CeCl3固体，工艺流程如下：
用盐酸的缺点？用什么代替盐酸？
会产生氯气，污染环境，用硫酸和双氧水代替
练习2、某铝土矿和黄铁矿的共生矿主要成分为（Al2O3、FeS2和SiO2），由此矿石制备Fe3O4和Al2O3的流程如下图所示：该流程中存在较为明显的缺陷是 ；
产生SO2污染空气，多次焙烧或灼烧消耗能量
（七）物质转化与追踪1. 循环物质的确定2. 副产品的判断
3. 滤渣、滤液成分的确定 要考虑样品中原料和杂质的成分在每一步骤中与每一种试剂反应的情况：(1) 反应过程中哪些物质(离子)消失了？(2) 所加试剂是否过量或离子间发生化学反应， 又产生了哪些新离子？要考虑这些离子间是否会发生反应。
练习1、KNO3是重要的化工产品，下面是一种已获得专利的KNO3制备方法的主要步骤：
(1)反应Ⅰ中，CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为1∶2，该反应的化学方程式为 。
CaSO4＋2NH4HCO3=CaCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑
(2)反应Ⅱ需在干态、加热的条件下进行，加热的目的是 ；从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaSO4的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是 。
加快化学反应速率，分离NH4Cl与K2SO4
防止KNO3结晶，提高KNO3的产率
(3)检验反应Ⅱ所得K2SO4中是否混有KCl的方法是：取少量K2SO4样品溶解于水， 、
加入Ba(NO3)2溶液至不再产生沉淀，
静置，向上层清液中滴加AgNO3溶液，若有沉淀生成，说明K2SO4中混有KCl
(4)整个流程中，可循环利用的物质除(NH4)2SO4外，还有 (填化学式)。