（浙江选考）2020版高考化学一轮复习专题四专项突破一化学反应与化工流程题复习策略课件.pptx

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1、专项突破一 化学反应与化工 流程题复习策略,类型一 以物质制备为目的的化学工艺流程,类型二 以分离提纯为目的的化学工艺流程,考 法 突 破,化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来,并根据生产流程中有关的化学知识步步设问,是无机框图题的创新。它以现代工业生产为基础,与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合,考查物质的制备、检验、分离、提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用,要求考生依据流程图分析原理,紧扣信息、抓住关键、准确答题。这类试题具有较强的实用性和综合性,是近几年高考化学试题的常考题型。,考法突破,类型一 以物质制备为目的的化学工艺流程 1.工艺流程图,2.原料处理

2、阶段的常见考查点 (1)加快反应速率的方法。 (2)溶解:通常用酸溶。如用硫酸、盐酸等。 (3)灼烧、焙烧、煅烧:改变结构,使一些物质在高温下被氧化或分解。,3.分离提纯阶段的常见考查点 (1)调pH除杂 控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如除 去含Al3+、Mn2+溶液中混有的Fe2+,先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+,再调节 溶液的pH。 调节pH所需的物质一般应满足两点:一是能与H+反应,使溶液pH增大; 二是不引入新杂质。例如,若要除去含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。,(2)加热:加快反

3、应速率或促进平衡向某个方向移动。 如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质,则要注意对温度的控 制。如NaHCO3、H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、浓硝酸等物 质。 (3)降温:防止某物质在高温时分解或使化学平衡向题目要求的方向移 动。,4.获得产品阶段的常见考查点 (1)洗涤(冰水、热水或乙醇):洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在 洗涤过程中的溶解损耗。 (2)蒸发时在某气体氛围中进行以抑制水解:如从溶液中析出FeCl3、 AlCl3、MgCl2等溶质时,应在HCl的气流中加热,以抑制Fe3+、Al3+、Mg2+ 等的水解。,(3)蒸发浓缩、冷却结晶:如NaCl和KN

4、O3混合溶液,若将混合溶液加热蒸 发后再降温结晶,则析出的固体主要是KNO3,这样就可分离出大部分 KNO3。 (4)蒸发结晶:如NaCl和KNO3混合溶液,若将混合溶液蒸发至析出固体, 析出的固体主要是NaCl。,典例1 硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为 Mg2B2O5H2O和Fe3O4,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料 制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示:回答下列问题:,(1)写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式: 。为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度外,还可采取的 措施有 (写出两条)。 (2)利用 的磁性,可将其从“

5、浸渣”中分离。“浸渣”中还剩 余的物质是 (写化学式)。 (3)“净化除杂”需先加H2O2溶液,作用是 。然 后再调节溶液的pH约为5,目的是 。 (4)“粗硼酸”中的主要杂质是 (填名称)。,(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4),它是有机合成中的重要还原 剂,其电子式为 。 (6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为 原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程: 。,解题流程,答案 (1)Mg2B2O5H2O+2H2SO4 2H3BO3+2MgSO4 提高反应温 度、减小铁硼矿粉粒径 (2)Fe3O4 SiO2和CaSO4 (3)将Fe2+氧化成Fe3+ 使F

6、e3+与Al3+形成氢氧化物沉淀而除去 (4)(七水)硫酸镁 (5)Na+H： ：H- (6)2H3BO3 B2O3+3H2O、B2O3+3Mg 2B+3MgO,解析 (1)硫酸可与硼酸盐反应制取酸性较弱的硼酸,所以Mg2B2O5H2O 与硫酸反应的化学方程式为Mg2B2O5H2O+2H2SO4 2MgSO4+2H3BO3。为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度外,还可采取提高反应温度、 减小铁硼矿粉粒径等措施。(2)Fe3O4有磁性,可利用其磁性将其从“浸 渣”中分离;“浸渣”中还剩余的物质是SiO2和CaSO4。(3)“净化除 杂”需先加H2O2溶液,其作用是把Fe2+氧化为Fe3+,然后调节

7、溶液的pH约 为5,使Al3+和Fe3+以Al(OH)3、Fe(OH)3形式沉降而除去。(4)“粗硼酸” 中所含杂质主要是没有除去的易溶性镁盐,故为(七水)硫酸镁。(5)硼氢,化钠的电子式为Na+H： ：H-。(6)利用Mg的还原性制取硼的化学方程 式为2H3BO3 B2O3+3H2O、B2O3+3Mg 2B+3MgO。,1.(2017课标,27,14分)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:,回答下列问题: (1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如图所示。由图可知,当铁的浸出

8、 率为70%时,所采用的实验条件为 。,(2)“酸浸”后,钛主要以TiOC 形式存在,写出相应反应的离子方程式。 (3)TiO2xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所 示:,分析40 时TiO2xH2O转化率最高的原因 。 (4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4,其中过氧键的数目为 。 (5)若“滤液”中c(Mg2+)=0.02 molL-1,加入双氧水和磷酸(设溶液体积 增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.010-5 molL-1,此时是 否有Mg3(PO4)2沉淀生成? (列式计算)。FePO4、 Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.

9、310-22、1.010-24。 (6)写出“高温煅烧”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式 。,答案 (1)100 、2 h,90 、5 h (2)FeTiO3+4H+4Cl- Fe2+TiOC +2H2O (3)低于40 ,TiO2xH2O转化反应速率随温度升高而增加;超过40 ,双 氧水分解与氨气逸出导致TiO2xH2O转化反应速率下降 (4)4,(5)Fe3+恰好沉淀完全时,c(P )= molL-1=1.310-17molL-1,c3(Mg2+) c2(P )值为0.013(1.310-17)2=1.710-40KspMg3(PO4)2,因此不会生成 Mg3(PO4)2沉淀

10、(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 2LiFePO4+3CO2+H2O,解析 本题以工艺流程为依托,考查图表分析能力和有关Ksp的计算 等。(1)由图可知,当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为100 、 2 h或90 、5 h。(2)“酸浸”后,钛主要以 形式存在,反应的离 子方程式为FeTiO3+ 4H+ 4Cl- Fe2+ + TiOCl2- 4+ 2H2O。(3)TiO2xH2O 转化反应速率受温度、反应物浓度等因素的影响。低于40 ,TiO2xH2 O转化反应速率随温度升高而增加;超过40 ,双氧水分解与氨气逸出 导致TiO2xH2O转化反应速率下降。(4)Li2Ti

11、5O15中Ti为+4价,Li为+1价, 设过氧键的数目为x,则12+45=2(15-2x)+2x,x=4。(6)高温下FePO4与,Li2CO3和H2C2O4反应制备LiFePO4,根据得失电子守恒和原子守恒可得 化学方程式:2FePO4 +Li2CO3+H2C2O4 2LiFePO4+H2O+3CO2。,思维建模 无机物制备工艺流程题的破解方法 1.首尾分析法 对一些线型流程工艺(从原料到产品为“一条龙”的生产工序)题,首先 对比分析流程图中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品),从对比 分析中找出原料与产品之间的关系,弄清生产过程中原料转化为产品的 基本原理和分离、提纯产品的化工工艺,

12、然后结合题设的问题,逐一推 敲解答。,2.截段分析法 对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的 工艺流程题,用截段分析法更容易找到解题的切入点。用截段分析法解 工艺流程题关键在于看清主、副产品是如何分开的,以此确定如何截 段,截几段更合适,一般截段以产品为准点。,类型二 以分离提纯为目的的化学工艺流程 1.物质分离提纯的原则 (1)不增:不引入新的杂质。 (2)不减:不减少被提纯的物质。 (3)易分离:被提纯物与杂质易于分离。 (4)易复原:被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。,2.常用的提纯方法,3.常用的分离方法,典例2 (2016课标,28,14分)以硅藻土为载体

13、的五氧化二钒(V2O5)是接 触法生产硫酸的催化剂。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:回答下列问题: (1)“酸浸”时V2O5转化为V ,反应的离子方程式为 ,同时V2O4转化成VO2+。“废渣1”的主要成分是 。,(2)“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为V ,则需要氧化剂KClO3至少为 mol。 (3)“中和”作用之一是使钒以V4 形式存在于溶液中。“废渣2”中 含有 。 (4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为:4ROH+V4 R4V4 O12+4OH-(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高

14、洗脱效率,淋洗液 应该呈 性(填“酸”“碱”或“中”)。 (5)“流出液”中阳离子最多的是 。,(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀,写出“煅烧”中发生反应的 化学方程式 。 解题流程,答案 (1)V2O5+2H+ 2V +H2O SiO2 (2)0.5 (3)Fe(OH)3和Al(OH)3 (4)碱 (5)K+ (6)2NH4VO3 V2O5+2NH3+H2O,解析 (1)V2O5及V 中的V化合价均为+5价,“酸浸”时,发生非氧化还 原反应,根据原子守恒及电荷守恒不难写出离子方程式;“酸浸”时,V2 O5转化成V ,V2O4转化成VO2+,K2SO4可溶于水,Fe2O3及Al2O

15、3分别转化 成Fe3+和Al3+,所以“废渣1”的主要成分是SiO2。,(2)欲使3 mol VO2+变为V 需转移3 mol e-,1 mol KClO3作氧化剂生成Cl- 转移6 mol e-,所以需KClO3至少0.5 mol。 (3)“中和”时加入KOH溶液,钒以V4 形式存在于溶液中,K2SO4可溶, Fe3+和Al3+分别转化成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀进入“废渣2”。,(4)该反应的逆反应为洗脱过程,增大c(OH-),有利于平衡向左移动,所以 淋洗液应呈碱性。 (5)由流程图可以看出,H+在酸浸时损耗,钒转化为V4 (阴离子),Fe3+及 Al3+转化为沉淀,所以“流出液

16、”中阳离子最多的是K+。 (6)“煅烧”时肯定得到V2O5,其他物质自然写出。,2.(2017课标,26,14分)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分 为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测 定水泥样品中钙含量的过程如图所示:,回答下列问题: (1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几 滴硝酸。加入硝酸的目的是 ,还可使用 代替硝酸。 (2)沉淀A的主要成分是 ,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应, 该反应的化学方程式为 。 (3)加氨水过程中加热的目的是 。沉淀B 的主要成分为 、 (写化学式)。,(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后,

17、用KMnO4标准溶液滴定,通过测定草酸 的量可间接获知钙的含量,滴定反应为:Mn +H+H2C2O4 Mn2+CO2 +H2O。实验中称取0.400 g水泥样品,滴定时消耗了0.050 0 molL-1的 KMnO4溶液36.00 mL,则该水泥样品中钙的质量分数为 。 答案 (1)将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+ H2O2 (2)SiO2(或H2SiO3) SiO2+4HF SiF4+2H2O(或H2SiO3+4HF SiF4 +3H2O) (3)防止胶体生成,易沉淀分离 Al(OH)3 Fe(OH)3 (4)45.0%,解析 本题以物质转化流程为主线,考查Ca、Al、Fe、Mg、S

18、i等元素 及其化合物的相关知识。加入盐酸及氯化铵和硝酸后,只有SiO2不溶, 故沉淀A为SiO2。滤液中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+等离子,加入氨水 调节pH至45时,Fe3+转化为Fe(OH)3,Al3+转化为Al(OH)3,故沉淀B主要为 Fe(OH)3、Al(OH)3。 (1)加入硝酸的目的是将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+,还可以用 H2O2代替硝酸。 (2)SiO2可以溶于氢氟酸,反应方程式为4HF+SiO2 SiF4+2H2O。,(3)加入氨水时加热可以促进Fe3+、Al3+等水解,形成沉淀,沉淀B主要为 Fe(OH)3、Al(OH)3。 (4)配平方程式可得对应关系式: 2KMnO45H2C2O45CaC2O45Ca2+ 2 mol 540 g 0.050 036.0010-3 mol m(Ca2+) m(Ca2+)=0.180 g 故(Ca2+)= 100%=45.0%。,