2016届江西横峰中学高考化学一轮课件第2章热点专题(1)无机化工流程题的突破策略(人教版)

热点专题(一)无机化工流程题的突破策略第二章非金属及其化合物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，是近几年高考化学命题的常考题型。题型一物质制备类化工流程题(2014·安徽高考)LiPF6是锂离子电池中广泛应用的电解质。某工厂用LiF、PCl5为原料，低温反应制备LiPF6，其流程如下：已知：HCl的沸点是－85.0℃，HF的沸点是19.5℃。[考题感悟](1)第①步反应中无水HF的作用是________、_____。反应设备不能用玻璃材质的原因是__________________________(用化学方程式表示)。无水HF有腐蚀性和毒性，工厂安全手册提示：如果不小心将HF沾到皮肤上，可立即用2%的________溶液冲洗。由流程图中的变化过程可判断，无水HF在第①步反应中既作溶剂，又作反应物。HF腐蚀玻璃，反应为4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O。因为氢氟酸显酸性，HF沾到皮肤上可用显弱碱性的NaHCO3溶液冲洗。NaHCO3反应物剂溶SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(2014·安徽高考)LiPF6是锂离子电池中广泛应用的电解质。某工厂用LiF、PCl5为原料，低温反应制备LiPF6，其流程如下：已知：HCl的沸点是－85.0℃，HF的沸点是19.5℃。(2)该流程需在无水条件下进行，第③步反应中PF5极易水解，其产物为两种酸，写出PF5水解的化学方程式：_____________________________。根据水解反应规律，PF5水解的产物应是HF和H3PO4，化学方程式为PF5＋4H2O===5HF＋H3PO4。PF5＋4H2O===H3PO4＋5HF(2014·安徽高考)LiPF6是锂离子电池中广泛应用的电解质。某工厂用LiF、PCl5为原料，低温反应制备LiPF6，其流程如下：已知：HCl的沸点是－85.0℃，HF的沸点是19.5℃。(3)第④步分离采用的方法是________；第⑤步分离尾气中HF、HCl采用的方法是____。第④步为固液分离，应采用的方法是过滤。第⑤步应根据HCl和HF的沸点差异，采用冷凝的方法分离。冷凝过滤(2014·安徽高考)LiPF6是锂离子电池中广泛应用的电解质。某工厂用LiF、PCl5为原料，低温反应制备LiPF6，其流程如下：已知：HCl的沸点是－85.0℃，HF的沸点是19.5℃。(4)LiPF6产品中通常混有少量LiF。取样品wg，测得Li的物质的量为nmol，则该样品中LiPF6的物质的量为________mol(用含w、n的代数式表示)。设wg样品中含有xmolLiPF6，ymolLiF，则x＋y＝n,152x＋26y＝w，解得：x＝(w－26n)/126。w－26n126[解题策略]1．明确制备类化工生产流程的特点一个完整的物质制备化工生产流程一般具有下列特点原料―→对原料的预处理―→核心化学反应―→产品的提纯分离―→目标产物2．熟悉常用的操作方法及其作用(1)对原料进行预处理的常用方法及其作用：改变结构，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。煅烧除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质。灼烧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。酸浸与水接触反应或溶解。水浸减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率。研磨作用方法(2)常用的控制反应条件的方法：①调节溶液的pH。a．控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示9.88.3Mn(OH)29.67.6Fe(OH)23.72.7Fe(OH)3沉淀完全开始沉淀物质若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH到3.7。b．调节pH所需的物质一般应满足两点要求：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。②控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。③趁热过滤。防止某物质降温时会析出。④冰水洗涤。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。3．识别流程图化工流程中箭头指出的是投料(反应物)，箭头指向的是生成物(包括主产物和副产物)返回的箭头一般是被“循环利用”的物质。[应用体验]1．(2015·临沂一模)工业上用某矿渣(含有Cu2O、Al2O3，Fe2O3、SiO2)制取铜的操作流程如下：已知：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O(1)实验操作Ⅰ的名称为_____；在空气中灼烧固体混合物D时，用到多种硅酸盐质的仪器，除玻璃棒、酒精灯、泥三角外，还有________(填仪器名称)。分离固体和液体的方法是过滤；灼烧固体物质用坩埚。坩埚过滤(2)滤液A中铁元素的存在形式为_____(填离子符号)，生成该离子的离子方程式为________________________，检验滤液A中存在该离子的试剂为_______________________(填试剂名称)。Fe2＋用KSCN溶液和新制氯水检验。硫氰化钾溶液和新制氯水Fe2＋Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋(3)金属E与固体F发生的某一反应可用于焊接钢轨，该反应的化学方程式为___________________________。铝和氧化铁的反应属于铝热反应，反应的化学方程式为2Al＋Fe2O3=====高温2Fe＋Al2O3。2Al＋Fe2O3=====高温2Fe＋Al2O3(4)常温下，等pH的NaAlO2和NaOH两份溶液中，由水电离出的c(OH－)前者为后者的108倍，则两种溶液的pH＝___。NaOH溶液中c(OH－)水＝c(H＋)，NaAlO2溶液中c(OH－)水＝c(OH－)，设溶液中的pH＝x，则NaAlO2溶液中c(OH－)水＝10x－14mol/L，NaOH溶液中c(OH－)水＝10－xmol/L，则10x－14∶10－x＝108，解得x＝11。11(5)①利用电解法进行粗铜精炼时，下列叙述正确的是________(填代号)。a．电能全部转化为化学能b．粗铜接电源正极，发生氧化反应c．精铜作阴极，电解后电解液中Cu2＋浓度减小d．粗铜精炼时通过的电量与阴极析出铜的量无确定关系a.部分电能转化为热能，错误；b.粗铜接电源正极，发生氧化反应，正确；c.精铜作阴极，阳极上部分其他金属进入溶液导致析出的Cu大于溶解的Cu，故电解后电解液中c(Cu2＋)减小，正确；d.粗铜精炼时通过的电量与阴极析出Cu的量有确定关系，错误。bc②从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水中选用合适的试剂，测定粗铜样品中金属铜的质量分数，涉及的主要步骤为：称取一定质量的样品→__________________________________________________→过滤、洗涤、干燥→称量剩余固体铜的质量。(填缺少的操作步骤，不必描述操作过程的细节)所缺步骤为：将浓H2SO4用蒸馏水稀释，使样品与足量稀硫酸充分反应。将浓硫酸用蒸馏水稀释，使样品与足量稀硫酸充分反应题型二提纯类化工流程题[考题感悟](2013·全国卷Ⅱ)氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质]的流程如下：工业ZnO―――→稀硫酸①浸出液―――――――――→调pH约为5适量高锰酸钾溶液――→过滤滤液――→Zn③――→过滤滤液――――→Na2CO3④――→过滤滤饼―――→煅烧⑤ZnO②提示：在本实验条件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。回答下列问题：(1)反应②中除掉的杂质离子是____________，发生反应的离子方程式为_________________________________________________________________________________________；在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是________________________________________________________。工业ZnO―――→稀硫酸①浸出液―――――――――→调pH约为5适量高锰酸钾溶液――→过滤滤液――→Zn③――→过滤滤液――――→Na2CO3④――→过滤滤饼―――→煅烧⑤ZnO②经反应①所得浸出液中含有Zn2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ni2＋。经反应②，Fe2＋被氧化为Fe3＋，进而形成Fe(OH)3沉淀，Mn2＋被氧化为MnO2，发生反应的离子方程式分别为：MnO－4＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋，2MnO－4＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋。在加高锰酸钾溶液前，若溶液的pH较低，铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质。Fe2＋和Mn2＋MnO－4＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋、2MnO－4＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质(2)反应③的反应类型为________，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有___。工业ZnO―――→稀硫酸①浸出液―――――――――→调pH约为5适量高锰酸钾溶液――→过滤滤液――→Zn③――→过滤滤液――――→Na2CO3④――→过滤滤饼―――→煅烧⑤ZnO②反应③为Zn＋Ni2＋===Zn2＋＋Ni，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有被置换出来的镍。置换反应镍(3)反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是_____________________________________________________________________________________________________。工业ZnO―――→稀硫酸①浸出液―――――――――→调pH约为5适量高锰酸钾溶液――→过滤滤液――→Zn③――→过滤滤液――――→Na2CO3④――→过滤滤饼―――→煅烧⑤ZnO②若该沉淀没有洗涤干净，则沉淀上一定附着有SO2－4。具体的检验方法是取少量最后滤出的水洗液于试管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净。取少量水洗液于试管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2。取干燥后的滤饼11.2g，煅烧后可得到产品8.1g，则x等于______。工业ZnO―――→稀硫酸①浸出液―――――――――→调pH约为5适量高锰酸钾溶液――→过滤滤液――→Zn③――→过滤滤液――――→Na2CO3④――→过滤滤饼―――→煅烧⑤ZnO②ZnCO3·xZn(OH)2=====煅烧(1＋x)ZnO＋CO2↑＋xH2OΔm81(1＋x)4418x44＋18x8．1g11.2g－8.1g＝3.1g则811＋x8.1g＝44＋18x3.1g，解得x＝1。1[解题策略]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．明确常用的提纯方法(1)水溶法：除去可溶性杂质。(2)酸溶法：除去碱性杂质。(3)碱溶法：除去酸性杂质。(4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。(5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。(6)