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2022届高三化学一轮复习 化工工艺流程专题 课件
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化工工艺流程氧化后调PH除杂、控制温度等陌生反应产率计算研磨、煅烧、酸溶、碱溶、水溶等常用分离提纯方法 一、认识工业流程题疑难突破·提升解题力工艺流程图结构图解: 三、解题策略 原料预处理无机矿物工业废料核心化学反应产品分离提纯获取产品产物的循环利用化工工艺流程化工生产实际流程涉及知识重要考点重要理念化工工艺流程(1)首尾主线分析:原料→中间转化物质→目标产物。跟踪主要物质(元素)的转化形式,尤其要注意原料中的“杂质”在流程中是如何转化直到被除去,分析每一步骤的目的以及所发生的化学反应,由此书写正确的化学方程式。(2)依据“题给信息和题中设问”来带动流程中各步骤的细致审题。[审题过程]以2018年全国Ⅱ卷为例说明。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。化工工艺流程27题 废铁制备硫酸铁铵26题 BaSO4制立德粉（ZnS·BaSO4）26题 黏土钒矿制备NH4VO327题 回收镍制备硫酸镍晶体 26题 硼镁矿制H3BO39题 菱镁矿制高纯镁砂 16题 软锰矿和BaS制高纯MnCO3以物质制备型为主氧化还原制备氧化还原制备氧化还原制备氧化还原制备氧化还原制备氧化还原制备26题 碘单质的制备26题 炼铁高钛炉渣回收利用氧化还原制备氧化还原制备氧化还原制备氧化还原和电解制备8题 菱镁矿制高纯镁砂 17题 铬铁矿制红矾钠化工工艺流程1.近几年高考中情景素材统计从命题情景素材方面，主要可以分为三类：一是自然资源开发利用类，如钛铁矿、铬铁矿、软锰矿、菱镁矿、铁硼矿、铝土矿、磷矿石、白云石、莹石等各种天然矿石；二是废弃资源回收利用类，如废铁屑、废铝片、废钒催化剂、废玻璃、废旧锂离子电池、废旧锌锰电池、粉煤灰、银铜合金废料等；三是物质的的制备和净化类，如水泥、NaClO2、NH3、H2C2O4 等。这些背景素材中多涉及变价元素、两性元素和陌生元素的单质和化合物，如Fe、Cr、Mn、Cu、V、N、P、Cl、Al、Zn等元素。对这些元素及其化合物的知识，在高考备考中我们应给予重点关注。2.近几年高考中高频化合物统计从近几年高考中高频化合物方面，主要可以分为两类：一是原料所含杂质类，如SiO2考查次数达到12次，Al2O3 11次，FexOy 10次，MgO 5次，MnO2 4次，CaO 3次。二是辅助试剂类，如H2O2考查次数达到7次，KMnO46次，K2Cr2O7、H2C2O4、NaBH4各2次，ZnS、FeS、MnS各1次。这些经常出现在工艺流程题中的化合物，在高考备考中，对相关知识，操作线 (“灵魂线”)原料欲处理操作条件控制操作题目构成分析工艺流程分析及答题模板 无机化工流程题分为题头、题干和题尾三部分。题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括附产品）；题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；题尾主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设制成系列问题。 解答此题时一般采用首尾分析法，即原料与产品对比分析法，以“主线主产品、分支副产品、回头为循环”的思路仔细读题和审题，关注框内和框外的相关信息（包括题后的问题），尽量弄懂流程图，带着问题去精心研究某一步或某一个物质，作答时一定要看清所提问题，不能答非所问，注意语言表达的科学性，且在答题时应注意前后问题往往没有联带效应，即前一问不能回答没关系，不影响后面回答问题。从题干中获取有用信息，阅读题干时要随手画出目的及相关信息，了解反应物是什么，产品是什么，主要分析出产品中各个元素的来源，即分析“元素流向”。1．工艺流程中的常见专业术语 2．工艺流程题中常见问题的答题方向1．物质转化过程中分离提纯阶段的主要操作2．获得产品阶段的主要操作蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 蒸发浓缩结晶、趁热过滤蒸发浓缩、冷却结晶、过滤12453(2)根据下图溶解度曲线，由滤液1得到Na2SO4固体的操作为：将“滤液1”__________、__________、用乙醇洗涤后干燥。升温结晶趁热过滤解析 滤液1的溶质主要是Na2SO4和过量的Na2CO3，将“滤液1”升温结晶、趁热过滤、用乙醇洗涤后干燥得到Na2SO4固体。如何在Na2SO4溶液中得到Na2SO4晶体?为什么Na2SO4晶体用乙醇洗涤,而不用水洗涤?[下图是Na2SO4和Na2SO4·10H2O的溶解度曲线(g/100 g水)](1)由图可知:Na2SO4·10H2O的溶解度随温度升高而 ,Na2SO4的溶解度随温度升高而 。而欲得到Na2SO4晶体,应采取: ; (2)Na2SO4在乙醇中难溶解,所以用乙醇洗涤Na2SO4晶体,而不用水,目的是————。 增大降低蒸发结晶,趁热过滤既能防止Na2SO4和水作用生成结晶水合物Na2SO4·10H2O,又能防止Na2SO4因溶于水而损耗MgSO4、CaSO4的溶解度如下表。根据此表数据,将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,操作步骤为 、 。 蒸发结晶趁热过滤[提示]温度越高,硫酸镁的溶解度越大、硫酸钙的溶解度越小,因此可以采用蒸发结晶、趁热过滤的方法除去硫酸钙①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？物质的成分的确定②副产品的判断物质的成分的确定③陌生物质的认识方法物质的成分的确定四线法二、抓四线，提升解题分析效率化工工艺流程产品的获取可能在工艺前段过程，也可能是后段过程。要时刻关切产品核心元素的化合价变化。产品线化工工艺流程杂质线积累常见杂质的除去方式和存在形式化工工艺流程试剂线积累常见试剂的作用，构建与除杂和获取产品的联系。 化工工艺流程操作线 积累常见操作的目的及作用。化工工艺流程工艺流程分析及答题模板①设问的知识点无机化工流程题通常围绕以下几个方面知识进行设问：(1) 反应速率与平衡理论的运用(2) 氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写；(3) 利用控制pH分离除杂；(4) 化学反应的能量变化；(5) 实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等；(6) 流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；(7) 环境保护与绿色化学评价。③答题步骤工艺流程分析及答题模板 （三）读题问，逐空填答，用语要规范，解决“怎么写” 从化学原理的角度、用化学语言作答；要抓住主要问题，针对具体问题作具体分析。具体答题要点如下：①填“化学方程式”还是“离子方程式”。②填“名称”“符号”还是“代号”“序号”等。③填“大于”还是“>”，“增大”还是“变大”等。④填“化学式”“分子式”“结构式”“结构简式”“最简式”还是“电子式”等。⑤书写化学方程式时要注意配平、注明反应条件以及“箭头”、“==”、“ 可逆符号”、“↑”“↓”等。 （一）读题头，得目的，划原料明产品，解决“干什么” 通过阅读题头，了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，通过对比分析工业流程示意图中的第一种物质（原材料）与最后一种物质（产品），弄清从原料出发，要得到最终产品，必须除去什么元素、引进什么元素？阅读题干时要随手画出题目提供的一些课本上未出现过的信息，以便在后面阅读流程图和解题时随时调用。 （二）读题干，析过程,看措施推用意，解决“怎么做” 题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来。分析流程中的每一步骤的反应物是什么？发生了什么反应 ？利用了什么原理？（氧化还原、溶解度、电离平衡、水解平衡、溶解平衡）该反应造成了什么后果？（除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？这些物质又是如何分离、提纯和循环利用的？如何体现绿色化学思想？）每一步操作进行到什么程度最佳？在此过程中抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务，在回答相关操作的原因或目的时要从对产品的影响层面作答。 （三）读题问，逐空填答，用语要规范，解决“怎么写” 从化学原理的角度、用化学语言作答；要抓住主要问题，针对具体问题作具体分析。具体答题要点如下：①填“化学方程式”还是“离子方程式”。②填“名称”“符号”还是“代号”“序号”等。③填“大于”还是“>”，“增大”还是“变大”等。④填“化学式”“分子式”“结构式”“结构简式”“最简式”还是“电子式”等。⑤书写化学方程式时要注意配平、注明反应条件以及“箭头”、“==”、“ 可逆符号”、“↑”“↓”等。工艺流程分析及答题模板工艺流程分析及答题模板【解题模型建构】【整体认知·宏观识图】 第一步:理顺反应流程图，明确每步反应原理。【2020全国Ⅰ卷】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。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。黏土钒矿VO+和VO2+加快酸浸和氧化反应速率Fe3O4+8H+====2Fe3++Fe2++4H2OMn2+Fe2+VO++MnO2+2H+====VO2++Mn2++H2OFe2+Fe3+、Al3+Mn2+Fe3+、Al3+Fe3+Al3+Fe(OH)3Al(OH)3NaAlO2+HCl+H2O====NaCl+Al(OH)3↓NaVO3+NH4Cl====NH4VO3↓+NaClc( NH4+)利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全回答以下问题:(1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是 。 (2)“酸浸氧化”中，VO+和VO2+被氧化成 ，同时还有_______离子被氧化，写出VO+转化为 反应的离子方程式 。 (3)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V2O5·xH2O，随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、_______，以及部分的_______。 (4)“沉淀转溶”中，V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解、滤渣③的主要成分是_______。 (5)“调pH”中有沉淀生成，生成沉淀反应的化学方程式是 。 (6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是 。 加快酸浸和氧化反应速率Fe2+VO++MnO2+2H+====VO2++Mn2++H2OMn2+Fe3+、Al3+Fe(OH)3NaAlO2+HCl+H2O====NaCl+Al(OH)3↓利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全1.原料预处理的各种方法a、粉碎或研磨：增大固液（或固气或固固）接触面积，加快反应（溶解）速率，增大原料的转化率（或浸取率）。b、煅烧或灼烧：不易转化的物质转为容易提取的物质；其他矿转化为氧化物；除去有机物；除去热不稳定的杂质c、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的溶解过程。d、碱溶：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、氢氧化铝、二氧化硅。(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（2020北京卷节选）MnO2是重要化工原料，由软锰矿制备的一种工艺流程如下：(1)溶出①溶出前，软锰矿需研磨。目的是 。 增大接触面积，加快反应速率，反应更充分AB(2020新高考山东卷）用软锰矿（主要成分为MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3）和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下：（1）软锰矿预先粉碎的目的是 ，增大接触面积，充分反应，提高反应速率；2.条件控制---以调PH为例a、目的：使溶液中的弱碱金属阳离子形成氢氧化物完全沉淀下来而除去。b、需要的物质：含主要阳离子的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐c、原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，且不引入新杂质d、pH控制的范围：大于等于除去离子的完全沉淀值，小于主要离子的开始沉淀的PH例2、钇(Y)元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的含钇矿石(Y2FeBe2Si2O10)，工业上通过如下生产流程可获得氧化钇。已知： ① 该流程中有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH见表 （3）为使Fe3＋沉淀完全，用氨水调节pH＝a时，a应控制在 ___________________ 范围内，3.7 ≤pH<6.0【对点练习】1、某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、 CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下： （2）滤渣I的主要成分有 。Fe(OH)3、Al(OH)3 2、碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以 -锂辉石（主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2）为原料制备Li2CO3的工艺流程如下：步骤I中，酸浸后得到酸性溶液中含有Li＋、SO42-另含有Al3＋、Fe3＋、Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋、Na＋等杂质，需在搅拌下加入 （填“石灰石” 、“氯化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的pH到6.0～6.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。加入与H+反应物质2019全国卷3节选 高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题 （2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________________________。（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。将Fe2+氧化为Fe3+ 4.72.条件控制---以温度为例a、加热（煮沸除溶液中氧气）：加快反应速率或溶解速率；促进平衡向吸热方向移动；除杂，除去热不稳定的杂质，如NaHCO3 、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物质；或通过加热分解制备产品，使沸点相对较低或易升华的原料气化等。b、降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解) ；使化学平衡向着题目要求的方向移动（放热方向）；使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离；降低晶体的溶解度，减少损失。c、控温：（用水浴带温度计便于控温且受热均匀）防止某种物质温度过高时会分解或挥发；为了使某物质达到沸点挥发出来；使催化剂的活性达到最好；防止副反应的发生。d、降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。温度过高CaCl2.2H2O受热会失去结晶水。【对点练习】实验室用硫酸厂烧渣（主要成分为Fe2O3及少量FeS、SiO2等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾(FeSO4·7H2O)，过程如下： 在⑥中，将溶液Z控制到70～80 ℃的方法是 __ _______；为什么需要控制温度到70～80 ℃ _______________________________________________________________________________。 加热促进水解，温度过高不利于聚铁的形成（或者完全水解了），温度过低不利于形成胶体。 水浴加热，带温度计。加热高温焙烧3.核心反应方程式的书写a、选择合适的氧化剂:不引入新的杂质，无污染等。b、离子方程式的书写（关注变价元素、找准目标产物）c、氧化还原反应方程式的书写思路:(1)、判断出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物（一般流程前后、题干会提供，同时题目中会有隐含的溶液酸碱性）（2）三步配平法配平①根据化合价升降法配平这四种物质②根据电荷守恒补充H+和OH-,并配平③根据原子个数左右相等配平并配上H2O2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 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。例4、高铁酸钾广泛应用于净水、电池工业等领域。工业上以钛白粉生产的副产品FeSO4制备高铁酸钾的生产流程如下：回答下列问题：（1）写出“氧化I”中，生成Fe3+的离子反应方程式 ： 。 2019全国卷3节选 高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题 （1）“滤渣1”含有S和 ； 写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式 。（2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________________________。（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。（6） 写出“沉锰”的离子方程式___________________________________________________。将Fe2+氧化为Fe3+ 4.7MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2OMn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2OSiO22019全国卷2节选 立德粉ZnS·BaSO4（也称锌钡白），是一种常用白色颜料。以重晶石（BaSO4）为原料，可按如下工艺生产立德粉：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____________________________________________。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_________________________________________。3.核心反应方程式的书写BaS+H2O+CO2=BaCO3+H2S CO+H2O ==CO2+H2S2−+Ba2++Zn2++SO42 -==ZnS·BaSO4↓BaCO33．醋酸镍[(CH3COO)2Ni]是一种重要的化工原料。一种以含镍废料(含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2)为原料，制取醋酸镍的工艺流程如图：相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表： (1)调节pH步骤中，溶液pH的调节范围是____________。 (2)滤渣1和滤渣3主要成分的化学式分别是________、 ________。(3)写出氧化步骤中加入H2O2发生反应的离子方程式：_______________________。(4)酸浸过程中，1 mol NiS失去6NA个电子，同时生成两种无色有毒气体。写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。 5.0≤pH＜6.7SiO2、CaSO4CaF2 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O NiS＋H2SO4＋2HNO3===NiSO4＋SO2↑＋2NO↑＋2H2O3．醋酸镍[(CH3COO)2Ni]是一种重要的化工原料。一种以含镍废料(含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2)为原料，制取醋酸镍的工艺流程如图：相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表：(5)沉镍过程中，若c(Ni2＋)＝2.0 mol·L－1，欲使100 mL该滤液中的Ni2＋沉淀完全[c(Ni2＋)≤10－5 mol·L－1]，则需要加入Na2CO3固体的质量最少为________ g。(保留小数点后1位有效数字)(6)保持其他条件不变，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。酸浸的最佳温度与时间分别为_______ ℃、________ min。 31.470120一元弱酸溶浸高温焙烧
化工工艺流程氧化后调PH除杂、控制温度等陌生反应产率计算研磨、煅烧、酸溶、碱溶、水溶等常用分离提纯方法 一、认识工业流程题疑难突破·提升解题力工艺流程图结构图解: 三、解题策略 原料预处理无机矿物工业废料核心化学反应产品分离提纯获取产品产物的循环利用化工工艺流程化工生产实际流程涉及知识重要考点重要理念化工工艺流程(1)首尾主线分析:原料→中间转化物质→目标产物。跟踪主要物质(元素)的转化形式,尤其要注意原料中的“杂质”在流程中是如何转化直到被除去,分析每一步骤的目的以及所发生的化学反应,由此书写正确的化学方程式。(2)依据“题给信息和题中设问”来带动流程中各步骤的细致审题。[审题过程]以2018年全国Ⅱ卷为例说明。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。化工工艺流程27题 废铁制备硫酸铁铵26题 BaSO4制立德粉（ZnS·BaSO4）26题 黏土钒矿制备NH4VO327题 回收镍制备硫酸镍晶体 26题 硼镁矿制H3BO39题 菱镁矿制高纯镁砂 16题 软锰矿和BaS制高纯MnCO3以物质制备型为主氧化还原制备氧化还原制备氧化还原制备氧化还原制备氧化还原制备氧化还原制备26题 碘单质的制备26题 炼铁高钛炉渣回收利用氧化还原制备氧化还原制备氧化还原制备氧化还原和电解制备8题 菱镁矿制高纯镁砂 17题 铬铁矿制红矾钠化工工艺流程1.近几年高考中情景素材统计从命题情景素材方面，主要可以分为三类：一是自然资源开发利用类，如钛铁矿、铬铁矿、软锰矿、菱镁矿、铁硼矿、铝土矿、磷矿石、白云石、莹石等各种天然矿石；二是废弃资源回收利用类，如废铁屑、废铝片、废钒催化剂、废玻璃、废旧锂离子电池、废旧锌锰电池、粉煤灰、银铜合金废料等；三是物质的的制备和净化类，如水泥、NaClO2、NH3、H2C2O4 等。这些背景素材中多涉及变价元素、两性元素和陌生元素的单质和化合物，如Fe、Cr、Mn、Cu、V、N、P、Cl、Al、Zn等元素。对这些元素及其化合物的知识，在高考备考中我们应给予重点关注。2.近几年高考中高频化合物统计从近几年高考中高频化合物方面，主要可以分为两类：一是原料所含杂质类，如SiO2考查次数达到12次，Al2O3 11次，FexOy 10次，MgO 5次，MnO2 4次，CaO 3次。二是辅助试剂类，如H2O2考查次数达到7次，KMnO46次，K2Cr2O7、H2C2O4、NaBH4各2次，ZnS、FeS、MnS各1次。这些经常出现在工艺流程题中的化合物，在高考备考中，对相关知识，操作线 (“灵魂线”)原料欲处理操作条件控制操作题目构成分析工艺流程分析及答题模板 无机化工流程题分为题头、题干和题尾三部分。题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括附产品）；题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；题尾主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设制成系列问题。 解答此题时一般采用首尾分析法，即原料与产品对比分析法，以“主线主产品、分支副产品、回头为循环”的思路仔细读题和审题，关注框内和框外的相关信息（包括题后的问题），尽量弄懂流程图，带着问题去精心研究某一步或某一个物质，作答时一定要看清所提问题，不能答非所问，注意语言表达的科学性，且在答题时应注意前后问题往往没有联带效应，即前一问不能回答没关系，不影响后面回答问题。从题干中获取有用信息，阅读题干时要随手画出目的及相关信息，了解反应物是什么，产品是什么，主要分析出产品中各个元素的来源，即分析“元素流向”。1．工艺流程中的常见专业术语 2．工艺流程题中常见问题的答题方向1．物质转化过程中分离提纯阶段的主要操作2．获得产品阶段的主要操作蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 蒸发浓缩结晶、趁热过滤蒸发浓缩、冷却结晶、过滤12453(2)根据下图溶解度曲线，由滤液1得到Na2SO4固体的操作为：将“滤液1”__________、__________、用乙醇洗涤后干燥。升温结晶趁热过滤解析 滤液1的溶质主要是Na2SO4和过量的Na2CO3，将“滤液1”升温结晶、趁热过滤、用乙醇洗涤后干燥得到Na2SO4固体。如何在Na2SO4溶液中得到Na2SO4晶体?为什么Na2SO4晶体用乙醇洗涤,而不用水洗涤?[下图是Na2SO4和Na2SO4·10H2O的溶解度曲线(g/100 g水)](1)由图可知:Na2SO4·10H2O的溶解度随温度升高而 ,Na2SO4的溶解度随温度升高而 。而欲得到Na2SO4晶体,应采取: ; (2)Na2SO4在乙醇中难溶解,所以用乙醇洗涤Na2SO4晶体,而不用水,目的是————。 增大降低蒸发结晶,趁热过滤既能防止Na2SO4和水作用生成结晶水合物Na2SO4·10H2O,又能防止Na2SO4因溶于水而损耗MgSO4、CaSO4的溶解度如下表。根据此表数据,将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,操作步骤为 、 。 蒸发结晶趁热过滤[提示]温度越高,硫酸镁的溶解度越大、硫酸钙的溶解度越小,因此可以采用蒸发结晶、趁热过滤的方法除去硫酸钙①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？物质的成分的确定②副产品的判断物质的成分的确定③陌生物质的认识方法物质的成分的确定四线法二、抓四线，提升解题分析效率化工工艺流程产品的获取可能在工艺前段过程，也可能是后段过程。要时刻关切产品核心元素的化合价变化。产品线化工工艺流程杂质线积累常见杂质的除去方式和存在形式化工工艺流程试剂线积累常见试剂的作用，构建与除杂和获取产品的联系。 化工工艺流程操作线 积累常见操作的目的及作用。化工工艺流程工艺流程分析及答题模板①设问的知识点无机化工流程题通常围绕以下几个方面知识进行设问：(1) 反应速率与平衡理论的运用(2) 氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写；(3) 利用控制pH分离除杂；(4) 化学反应的能量变化；(5) 实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等；(6) 流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；(7) 环境保护与绿色化学评价。③答题步骤工艺流程分析及答题模板 （三）读题问，逐空填答，用语要规范，解决“怎么写” 从化学原理的角度、用化学语言作答；要抓住主要问题，针对具体问题作具体分析。具体答题要点如下：①填“化学方程式”还是“离子方程式”。②填“名称”“符号”还是“代号”“序号”等。③填“大于”还是“>”，“增大”还是“变大”等。④填“化学式”“分子式”“结构式”“结构简式”“最简式”还是“电子式”等。⑤书写化学方程式时要注意配平、注明反应条件以及“箭头”、“==”、“ 可逆符号”、“↑”“↓”等。 （一）读题头，得目的，划原料明产品，解决“干什么” 通过阅读题头，了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，通过对比分析工业流程示意图中的第一种物质（原材料）与最后一种物质（产品），弄清从原料出发，要得到最终产品，必须除去什么元素、引进什么元素？阅读题干时要随手画出题目提供的一些课本上未出现过的信息，以便在后面阅读流程图和解题时随时调用。 （二）读题干，析过程,看措施推用意，解决“怎么做” 题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来。分析流程中的每一步骤的反应物是什么？发生了什么反应 ？利用了什么原理？（氧化还原、溶解度、电离平衡、水解平衡、溶解平衡）该反应造成了什么后果？（除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？这些物质又是如何分离、提纯和循环利用的？如何体现绿色化学思想？）每一步操作进行到什么程度最佳？在此过程中抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务，在回答相关操作的原因或目的时要从对产品的影响层面作答。 （三）读题问，逐空填答，用语要规范，解决“怎么写” 从化学原理的角度、用化学语言作答；要抓住主要问题，针对具体问题作具体分析。具体答题要点如下：①填“化学方程式”还是“离子方程式”。②填“名称”“符号”还是“代号”“序号”等。③填“大于”还是“>”，“增大”还是“变大”等。④填“化学式”“分子式”“结构式”“结构简式”“最简式”还是“电子式”等。⑤书写化学方程式时要注意配平、注明反应条件以及“箭头”、“==”、“ 可逆符号”、“↑”“↓”等。工艺流程分析及答题模板工艺流程分析及答题模板【解题模型建构】【整体认知·宏观识图】 第一步:理顺反应流程图，明确每步反应原理。【2020全国Ⅰ卷】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。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。黏土钒矿VO+和VO2+加快酸浸和氧化反应速率Fe3O4+8H+====2Fe3++Fe2++4H2OMn2+Fe2+VO++MnO2+2H+====VO2++Mn2++H2OFe2+Fe3+、Al3+Mn2+Fe3+、Al3+Fe3+Al3+Fe(OH)3Al(OH)3NaAlO2+HCl+H2O====NaCl+Al(OH)3↓NaVO3+NH4Cl====NH4VO3↓+NaClc( NH4+)利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全回答以下问题:(1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是 。 (2)“酸浸氧化”中，VO+和VO2+被氧化成 ，同时还有_______离子被氧化，写出VO+转化为 反应的离子方程式 。 (3)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V2O5·xH2O，随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、_______，以及部分的_______。 (4)“沉淀转溶”中，V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解、滤渣③的主要成分是_______。 (5)“调pH”中有沉淀生成，生成沉淀反应的化学方程式是 。 (6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是 。 加快酸浸和氧化反应速率Fe2+VO++MnO2+2H+====VO2++Mn2++H2OMn2+Fe3+、Al3+Fe(OH)3NaAlO2+HCl+H2O====NaCl+Al(OH)3↓利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全1.原料预处理的各种方法a、粉碎或研磨：增大固液（或固气或固固）接触面积，加快反应（溶解）速率，增大原料的转化率（或浸取率）。b、煅烧或灼烧：不易转化的物质转为容易提取的物质；其他矿转化为氧化物；除去有机物；除去热不稳定的杂质c、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的溶解过程。d、碱溶：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、氢氧化铝、二氧化硅。(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（2020北京卷节选）MnO2是重要化工原料，由软锰矿制备的一种工艺流程如下：(1)溶出①溶出前，软锰矿需研磨。目的是 。 增大接触面积，加快反应速率，反应更充分AB(2020新高考山东卷）用软锰矿（主要成分为MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3）和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下：（1）软锰矿预先粉碎的目的是 ，增大接触面积，充分反应，提高反应速率；2.条件控制---以调PH为例a、目的：使溶液中的弱碱金属阳离子形成氢氧化物完全沉淀下来而除去。b、需要的物质：含主要阳离子的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐c、原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，且不引入新杂质d、pH控制的范围：大于等于除去离子的完全沉淀值，小于主要离子的开始沉淀的PH例2、钇(Y)元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的含钇矿石(Y2FeBe2Si2O10)，工业上通过如下生产流程可获得氧化钇。已知： ① 该流程中有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH见表 （3）为使Fe3＋沉淀完全，用氨水调节pH＝a时，a应控制在 ___________________ 范围内，3.7 ≤pH<6.0【对点练习】1、某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、 CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下： （2）滤渣I的主要成分有 。Fe(OH)3、Al(OH)3 2、碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以 -锂辉石（主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2）为原料制备Li2CO3的工艺流程如下：步骤I中，酸浸后得到酸性溶液中含有Li＋、SO42-另含有Al3＋、Fe3＋、Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋、Na＋等杂质，需在搅拌下加入 （填“石灰石” 、“氯化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的pH到6.0～6.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。加入与H+反应物质2019全国卷3节选 高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题 （2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________________________。（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。将Fe2+氧化为Fe3+ 4.72.条件控制---以温度为例a、加热（煮沸除溶液中氧气）：加快反应速率或溶解速率；促进平衡向吸热方向移动；除杂，除去热不稳定的杂质，如NaHCO3 、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物质；或通过加热分解制备产品，使沸点相对较低或易升华的原料气化等。b、降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解) ；使化学平衡向着题目要求的方向移动（放热方向）；使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离；降低晶体的溶解度，减少损失。c、控温：（用水浴带温度计便于控温且受热均匀）防止某种物质温度过高时会分解或挥发；为了使某物质达到沸点挥发出来；使催化剂的活性达到最好；防止副反应的发生。d、降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。温度过高CaCl2.2H2O受热会失去结晶水。【对点练习】实验室用硫酸厂烧渣（主要成分为Fe2O3及少量FeS、SiO2等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾(FeSO4·7H2O)，过程如下： 在⑥中，将溶液Z控制到70～80 ℃的方法是 __ _______；为什么需要控制温度到70～80 ℃ _______________________________________________________________________________。 加热促进水解，温度过高不利于聚铁的形成（或者完全水解了），温度过低不利于形成胶体。 水浴加热，带温度计。加热高温焙烧3.核心反应方程式的书写a、选择合适的氧化剂:不引入新的杂质，无污染等。b、离子方程式的书写（关注变价元素、找准目标产物）c、氧化还原反应方程式的书写思路:(1)、判断出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物（一般流程前后、题干会提供，同时题目中会有隐含的溶液酸碱性）（2）三步配平法配平①根据化合价升降法配平这四种物质②根据电荷守恒补充H+和OH-,并配平③根据原子个数左右相等配平并配上H2O2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 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。例4、高铁酸钾广泛应用于净水、电池工业等领域。工业上以钛白粉生产的副产品FeSO4制备高铁酸钾的生产流程如下：回答下列问题：（1）写出“氧化I”中，生成Fe3+的离子反应方程式 ： 。 2019全国卷3节选 高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题 （1）“滤渣1”含有S和 ； 写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式 。（2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________________________。（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。（6） 写出“沉锰”的离子方程式___________________________________________________。将Fe2+氧化为Fe3+ 4.7MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2OMn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2OSiO22019全国卷2节选 立德粉ZnS·BaSO4（也称锌钡白），是一种常用白色颜料。以重晶石（BaSO4）为原料，可按如下工艺生产立德粉：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____________________________________________。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_________________________________________。3.核心反应方程式的书写BaS+H2O+CO2=BaCO3+H2S CO+H2O ==CO2+H2S2−+Ba2++Zn2++SO42 -==ZnS·BaSO4↓BaCO33．醋酸镍[(CH3COO)2Ni]是一种重要的化工原料。一种以含镍废料(含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2)为原料，制取醋酸镍的工艺流程如图：相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表： (1)调节pH步骤中，溶液pH的调节范围是____________。 (2)滤渣1和滤渣3主要成分的化学式分别是________、 ________。(3)写出氧化步骤中加入H2O2发生反应的离子方程式：_______________________。(4)酸浸过程中，1 mol NiS失去6NA个电子，同时生成两种无色有毒气体。写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。 5.0≤pH＜6.7SiO2、CaSO4CaF2 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O NiS＋H2SO4＋2HNO3===NiSO4＋SO2↑＋2NO↑＋2H2O3．醋酸镍[(CH3COO)2Ni]是一种重要的化工原料。一种以含镍废料(含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2)为原料，制取醋酸镍的工艺流程如图：相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表：(5)沉镍过程中，若c(Ni2＋)＝2.0 mol·L－1，欲使100 mL该滤液中的Ni2＋沉淀完全[c(Ni2＋)≤10－5 mol·L－1]，则需要加入Na2CO3固体的质量最少为________ g。(保留小数点后1位有效数字)(6)保持其他条件不变，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。酸浸的最佳温度与时间分别为_______ ℃、________ min。 31.470120一元弱酸溶浸高温焙烧
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