2019届二轮复习 考前增分静悟：化学识图能力再提升 学案（全国通用）

专题四　化学识图能力再提升一、电化学装置示意图1．金属的腐蚀与防护陌生装置教材装置知识联系2017年·全国卷Ⅰ：外加电流的阴极保护法防腐外加电源的阴极保护法示意图钢管桩相当于钢闸门，是要保护的金属，应连接电源的负极；高硅铸铁相当于辅助阳极，应连接电源的正极，高硅铸铁作为惰性辅助电极，与辅助阳极一样不被损耗 2.新型化学电源陌生装置教材装置知识联系2017年·全国卷Ⅲ：全固态锂硫电池铅蓄电池的构造示意图两种电池都是二次电池，电池工作时，负极金属都被氧化；充电时，正极与外电源正极相连，变为电解池的阳极，负极与外电源负极相连，变为电解池的阴极 3.电解原理的应用陌生装置教材装置知识体系2016·全国卷Ⅰ三室式电渗析法处理含Na2SO4废水阳离子交换膜法电解饱和食盐水氯碱工业中，利用阳离子交换膜既能防止氯气与氢气混合爆炸，又能防止氯气与生成的NaOH反应，影响产品的纯度。电渗析法是运用多种离子交换膜，使离子有选择性的定向移动，即可达到物质分离的目的 二、坐标曲线图1．单曲线如：某溶液中存在：AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)??AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。2．对比曲线如：铁的浸出率结果如下图：(1)(2)(2017·全国卷Ⅰ，13)常温下将NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中，混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。3．多曲线(2017·全国卷Ⅱ，12)如：改变0.1 mol·L－1二元弱酸H2A溶液的pH，溶液中的H2A、HA－、A2－的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示。三、物质转化关系图1．熟悉教材中的工艺流程(1)电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，准备采用下列步骤：分析过程　废液加入过量铁粉过滤，滤液中的主要成分为FeCl2，滤渣为Cu和过量的铁，再加盐酸溶解过量的铁，得FeCl2溶液和单质铜，并将FeCl2合并后用Cl2氧化，实现了FeCl3再生回收利用。(2)镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。主要步骤如下：分析过程　海水中首先加入生石灰沉淀Mg2＋，过滤得到Mg(OH)2，将沉淀分离，加入盐酸溶解，变成氯化镁溶液，完成Mg2＋的富集；再经过蒸发结晶、过滤得到氯化镁晶体，在HCl气流中脱水干燥得到无水氯化镁；最后电解熔融的无水氯化镁制得金属镁和氯气。(3)卤块的主要成分是MgCl2，此外还含有Fe3＋、Fe2＋、Mn2＋等离子。若以它为原料按下图所示工艺流程进行生产，可制得轻质氧化镁。生成氢氧化物沉淀的pH物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8Mg(OH)29.611.1 Fe2＋氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以，常将它氧化为Fe3＋，生成Fe(OH)3沉淀除去。分析过程　卤块溶于水，加入氧化剂(如氯水)，将Fe2＋氧化为Fe3＋，加MgO调pH，沉淀Fe(OH)3和Mn(OH)2，滤液的主要成分是MgCl2，用碱性物质(氨水)沉淀Mg2＋生成Mg(OH)2，加水煮沸使Mg(OH)2充分沉淀。(4)以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的工艺流程中，其中一种酸溶流程如下：部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表：金属离子Fe3＋Al3＋开始沉淀时pH1.93.3沉淀完全时pH3.25.2 分析过程　铝土矿(Al2O3、SiO2、Fe2O3)，经盐酸反应后所得物(Al3＋、Fe3＋、SiO2)，滤渣1是SiO2，结合表格信息，经调节pH后所得物[Al3＋、Fe(OH)3]，滤渣2是Fe(OH)3。滤液2是Al3＋，经加入氨水后所得物[Al(OH)3、NH4Cl]，滤液是NH4Cl，滤渣是Al(OH)3，经灼烧后得Al2O3，经电解后得Al。2．高考真题示例(1)(2017·全国卷Ⅰ，27)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如下：分析过程　一、看反应原料和产物。反应原料为FeTiO3、MgO、SiO2，产物为Li4Ti5O12和LiFePO4。根据元素守恒可知原料中FeTiO3为主原料，MgO、SiO2为杂质需要从主线中分离出去。二、看流程图，从图中可观察到有一条支线和两条主线。支线的作用是分离酸浸后的难溶物。由两条主线结合题设提供的信息，可知FeTiO3中的Ti元素转移到Li4Ti5O12中。元素的化合价在整个过程中未发生变化，所以得到Li4Ti5O12的反应路线主要是溶液中的反应和最后的固体反应，未涉及氧化还原反应。得到LiFePO4的反应路线，Fe元素的化合价先升高后降低，涉及两步氧化还原反应。三、将反应原料带入反应路线中。酸浸后滤渣为难溶于酸的SiO2。滤液①中含有的离子为H＋、Cl－、Fe2＋、Mg2＋、TiOCl。滤液经过水解并过滤分别得到的沉淀物TiO2·xH2O和滤液②作为上下两条主线的反应原料。在两条主线中分别经历的反应和分离过程以图示的形式分析如下：(2)(2018·全国卷Ⅰ，7)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：分析过程　明确流程中元素的转化关系，正极片碱溶时铝转化为偏铝酸钠，滤渣中含有磷酸亚铁锂，加入硫酸和硝酸酸溶时，碳不与硫酸、硝酸反应，硝酸将亚铁离子氧化为铁离子，过滤后滤渣是炭黑，滤液中含有Li＋、PO、Fe3＋，加入碱液时Fe3＋转化为氢氧化铁沉淀，滤液中加入碳酸钠时Li＋转化为沉淀。