2013高考化学一轮总复习课件：第4章 专题讲座(四) 无机化工流程题的解题技巧(鲁科版)

[学一技]无机化工题实际上是考查学生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能力，即了解反应条件的调控在生产、生活和科学研究领域中的作用。1．试题特点(1)考查的知识符合生产实际，能培养学生联系实际、学以致用的思想。(2)考查的知识全面，涉及到化学基础知识的方方面面，既能考查学生对双基的掌握情况，又能考查应用知识解决化工生产中有关问题的迁移推理能力。(3)试题的阅读量大，设问落点低，能考查学生信息的提取和处理能力。2．解答此类题目的基本步骤(1)从题干中获取有用信息，了解生产的产品。(2)分析流程中的每一步骤，从以下几个方面了解流程：①反应物是什么；②发生了什么反应；③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用；抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。(3)从问题中获取信息，帮助解题。3．对反应条件的分析对反应速率有何影响、对平衡转化率有何影响、对综合生产效益有何影响(如可从原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护等方面作答)。4．常见文字叙述模式洗涤沉淀：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，等水自然流下后，重复以上操作2～3次；从溶液中得到晶体：蒸发浓缩—冷却、结晶—过滤—洗涤等。注意：①在写某一步骤是为了除杂时，应该注明“是为了除去XX杂质”；②看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式，注意配平。4．对工艺流程的评价角度(1)原料利用率；(2)环境与保护，如“三废”(废气、废渣、废水)的处理。5．中学化学常见的流程图[悟一题][例](2011·广东高考)由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：(NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华)(1)精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为①______________和②______________。(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有________；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在_____________________________________________。(3)在用废碱液处理气体A的过程中，所发生反应的离子方程式为____________________________。(4)在铝电解池中，金属铝为________极，熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl－4和Al2Cl－7形式存在，铝电极的主要电极反应式为___________________。(5)钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是_____________________________。[解析]本题考查工艺流程，考查元素化合物之间的转化关系和化学实验基本操作。(1)由题意知，Fe2O3、SiO2和金属Al在高温下发生置换反应。(2)粗铝中还存在H2，与Cl2结合形成HCl，高温下Cl2也能与Na和Al反应生成NaCl和AlCl3，AlCl3在700℃时为气态。(3)冷凝后所得的气体A为Cl2和HCl，二者均能与碱液反应。(4)电镀时，镀层金属作阳极，失电子形成阳离子，即Al失电子形成Al3＋，Al3＋再与AlCl－4结合形成Al2Cl－7。(5)防止腐蚀的原理包括隔绝金属与电解质溶液的接触、改变金属的内部结构等。[答案](1)Fe2O3＋2Al高温,Al2O3＋2Fe3SiO2＋4Al高温,2Al2O3＋3Si(2)HCl和AlCl3NaCl(3)Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O、H＋＋OH－===H2O(4)阳Al－3e－＋4Cl－===AlCl－4，2Al－6e－＋7Cl－===Al2Cl－7(5)致密的氧化铝膜将环境中的电解质溶液与内层金属隔离[通一类]1．(2011·北京高考)氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如图所示。(1)溶液A的溶质是________。(2)电解饱和食盐水的离子方程式是_____________。(3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3。用化学平衡移动原理解释盐酸的作用：_____________________________________________________________。(4)电解所用的盐水需精制，去除有影响的Ca2＋、Mg2＋、NH＋4、SO2－4[c(SO2－4)c(Ca2＋)]。精制流程如下(淡盐水和溶液A来自电解池)：①盐泥a除泥沙外，还含有的物质是________。②过程Ⅰ中将NH＋4转化为N2的离子方程式是_________________________________________________。③BaSO4的溶解度比BaCO3的小。过程Ⅱ中除去的离子有________。④经过程Ⅲ处理，要求盐水c中剩余Na2SO3的含量小于5mg/L。若盐水b中NaClO的含量是7.45mg/L，则处理10m3盐水b，至多添加10%Na2SO3溶液________kg(溶液体积变化忽略不计)。解析：本题考查氯碱工业、电化学、工艺流程等。根据钠离子的移动方向可知左边为阳极室，右边为阴极室，阴极发生还原反应生成氢气和氢氧化钠，溶液A为氢氧化钠溶液。碱性条件下镁离子形成氢氧化镁沉淀，故盐泥a中还含有Mg(OH)2；碱性条件下，具有氧化性的氯气将铵根离子氧化成氮气，氯气转化为氯离子，离子方程式为2NH＋4＋3Cl2＋8OH－===N2↑＋6Cl－＋8H2O；硫酸钡的溶度积小于碳酸钡，在盐水a中加入碳酸钡，将有硫酸钡沉淀生成，从而除去SO2－4，同时引入了CO2－3，CO2－3与Ca2＋结合生成碳酸钙沉淀，从而除去钙离子；10m3盐水b中次氯酸钠的物质的量为10×103×7.45×10－374.5＝1(mol)，由电子守恒知，其完全反应消耗亚硫酸钠1mol，盐水c中剩余亚硫酸钠的含量小于5mg/L，则有：1mol×126g/mol＋5×10－3g/L×10×103L＝10%m，m＝1760g＝1.76kg。答案：(1)NaOH(2)2Cl－＋2H2O=====通电H2↑＋Cl2↑＋2OH－(3)Cl2与水反应：Cl2＋H2＋HClO，增大HCl的浓度使平衡逆向移动，减少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出(4)①Mg(OH)2②2NH＋4＋3Cl2＋8OH－===N2↑＋6Cl－＋8H2O③SO2－4、Ca2＋④1.762．(2010·江苏高考)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：(1)酸溶后溶液的pH＝1，Ba(FeO2)2与HNO3反应的化学方程式为__________________________________________。(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：________、______________。(3)该厂结合本厂实际，选用的X为________(填化学式)；中和Ⅰ使溶液中________(填离子符号)的浓度减小(中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略)。(4)上述流程中洗涤的目的是________________________。解析：本题主要考查钡泥的综合利用，意在考查元素化合物知识的综合运用。(1)Ba(FeO2)2与HNO3反应的化学方程式为：Ba(FeO2)2＋8HNO3===Ba(NO3)2＋2Fe(NO3)3＋4H2O；(2)温度越高反应速率越快，故控制温度不超过70℃是为了防止反应速率过快，且浓硝酸越浓越易分解，温度高既易挥发，也易分解，故不用浓硝酸；(3)X既要能中和硝酸，又不产生新杂质，故可用BaCO3；中和Ⅰ使溶液中的Fe3＋形成Fe(OH)3沉淀、H＋浓度减小；(4)因为钡盐是重金属盐，有毒，故洗涤的目的是减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染。答案：(1)Ba(FeO2)2＋8HNO3===Ba(NO3)2＋2Fe(NO3)3＋4H2O(2)防止反应速率过快浓HNO3易挥发、分解(凡合理答案均可)(3)BaCO3Fe3＋、H＋(4)减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染(凡合理答案均可)