2021届高中化学考前三个月专项复习课件（29张ppt） 题型二 大题突破

大题突破
题型二　无机综合——化工流程综合题的研究
物质制备类工艺流程题的解题策略
1.首尾分析法
破解无机物制备工艺流程原理与过程。对一些线性流程工艺(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)，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，然后结合题设的问题，逐一推敲解答。
考向突破一　物质制备类工艺流程题
高考必备
2.截段分析法
对于用同样的原材料生产两种或多种产品(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。关键在于看清主、副产品是如何分开的，以此确定截几段更合适，一般截段以产品为基准点。
3.掌握“5种”原料预处理(研磨、水浸、酸浸、灼烧、煅烧)的作用和“5种”控制反应条件(调溶液pH、控制温度、使用催化剂、趁热过滤、冰水洗涤)的目的。
1.(2020·山东新高考5月模拟，18)利用钒钛磁铁矿冶炼后产生的钒渣(主要含FeO·V2O3、Al2O3、SiO2及少量可溶性磷酸盐)生产V2O5的工艺流程如下，回答下列问题：
对点集训
1
2
已知：①V2O5、Al2O3、SiO2可与Na2CO3、NaCl组成的混合钠盐在高温下反应，并转化为NaVO3、NaAlO2、Na2SiO3等可溶性钠盐。
② ＋4H＋===Al3＋＋2H2O。
(1)焙烧Ⅰ包括氧化和钠化成盐两个过程，氧化的目的是获得V2O5，写出氧化过程中FeO·V2O3发生反应的化学方程式____________________
____________________；废渣Ⅰ的主要成分是__________________；
1
2
精制Ⅰ中加盐酸调pH的主要作用是________________，加入NH3·H2O后发生反应的离子方程式为_________________________________________
__________________________。
4FeO·V2O3＋5O2
Fe2O3 [或Fe(OH)3]
1
2
经过氧化和钠化后，V2O5、Al2O3、SiO2均转化为可溶性盐，Fe2O3[或Fe(OH)3]成为滤渣；
(2)精制Ⅱ中加入CaCl2溶液除去磷酸盐，pH过小时影响除磷效果的原因是__________________________
_____________________________________；pH过大时，沉淀量增大的原因是___________________。
1
2
形成溶解度较大的酸式盐(或形成溶解度较大的磷酸氢钙或磷酸二氢钙)
产生了Ca(OH)2沉淀
解析　精制Ⅱ中加入CaCl2溶液生成磷酸钙沉淀，除去磷酸盐，pH过小时易形成溶解度较大的酸式盐；pH过大时易形成Ca(OH)2沉淀。
(3)沉钒所得NH4VO3沉淀需进行洗涤，洗涤时除去的阴离子主要是_____。NH4VO3在500 ℃时焙烧脱氨制得产品V2O5，反应方程式为2NH4VO3
V2O5＋H2O↑＋2NH3↑。
1
2
Cl－
但脱氨过程中，部分V2O5会转化成V2O4，反应中氧化剂与还原剂物质的
量之比为3∶2，该反应的化学方程式为_____________________________
________。
＋3H2O
1
2
解析　沉钒时加入试剂NH4Cl，因此所得NH4VO3沉淀含有的阴离子主要为Cl－；脱氨过程中，部分V2O5会转化成V2O4，且反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为3∶2，则V2O5为氧化剂，NH3为还原剂，还原产物为V2O4，氧化产物为N2，则氧化还原方程式为3V2O5 ＋2NH3 3V2O4＋N2＋3H2O。
2.铬及其化合物有许多独特的性质和用途。如炼钢时加入一定量的铬可得到不锈钢，K2Cr2O7是实验中常用的强氧化剂之一。
(1)铬可形成CrCl3、NaCrO2等盐类物质，则NaCrO2中铬元素的化合价为_____，由此知Cr2O3是______(填“酸性”“碱性”或“两性”)化合物。
1
2
＋3
两性
解析　由化合价规则知NaCrO2中铬元素价态为＋3，由铬形成CrCl3、NaCrO2两类盐及铝元素的性质类推，Cr2O3是两性化合物。
(2)某化工厂利用湿法从主要含有锌、铜、铁、铬、镉(Cd)、钴(Co)等单质的铜铬渣中回收铬的流程如下：
1
2
几种金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示：
氢氧化物
Fe(OH)3
Zn(OH)2
Cd(OH)2
Cr(OH)3
开始沉淀的pH
1.5
8
7.2
6
沉淀完全的pH
3.3
12
9.5
8
①料渣Ⅰ中只含有一种金属单质，该单质是_____，氧化过程中由铁、铬形成的离子均被氧化，则pH的调控范围是____________。
1
2
铜
3.3≤pH＜6
解析　铜不能与稀硫酸反应，故料渣Ⅰ是金属单质铜，调pH时得到Fe(OH)3沉淀，故溶液的pH应不小于3.3，但要小于6。
②酸浸时形成的金属离子的价态均相同，料渣Ⅱ中含有大量的CoAs合金，请写出除钴时反应的离子方程式：_________________________________
______________，氧化过程中氧化产物与还原产物物质的量之比为_____。
1
2
2Co2＋＋7Zn＋10H＋＋As2O5===7Zn2＋
＋2CoAs＋5H2O
1∶1
解析　锌将Co2＋、As2O5还原为相应的单质，然后两种单质形成合金。氧化过程中是Fe2＋被H2O2氧化为Fe3＋、H2O2被还原为H2O，氧化产物与还原产物物质的量之比为1∶1。
(3)砷酸可用于制造有机颜料、杀虫剂等，将料渣Ⅱ用NaOH处理后可得到亚砷酸钠(Na3AsO3)，再利用如图所示的三室电解池进行电解可得到砷酸(H3AsO4)及NaOH。
1
2
则a极应接电源的____极，b电极上电极反应式为_____________________
____________。
负
物质提纯类工艺流程题的解题策略
1.阅读流程图，明确原料中含有的杂质和目标物质以及提纯的流程。
2.明确提纯的方法及各种方法使用范围
Ⅰ.水溶法：除去可溶性杂质。
Ⅱ.酸溶法：除去碱性杂质。
Ⅲ.碱溶法：除去酸性杂质。
考向突破二　物质提纯类工艺流程题
高考必备
Ⅳ.氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。
Ⅴ.加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。
Ⅵ.调节溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3＋等。
3.明确常用的分离方法，同时还要注意物质分离、提纯的原则及注意事项等。
1.纳米铜是一种性能优异的超导材料，以辉铜矿(主要成分为Cu2S)为原料制备纳米铜粉的工艺流程如图1所示。
对点集训
1
2
(1)用黄铜矿(主要成分为CuFeS2)、
废铜渣和稀硫酸共同作用可获得
较纯净的Cu2S，其原理如图2所示，
该反应的离子方程式为__________
______________________________。
CuFeS2＋
Cu＋2H＋===Cu2S＋Fe2＋＋H2S↑
(2)从辉铜矿中浸取铜元素时，可用FeCl3溶液作浸取剂。
①反应：Cu2S＋4FeCl3=== 2CuCl2＋4FeCl2＋S，每生成1 mol CuCl2，反应中转移电子的物质的量为________；
1
2
2 mol
浸取时，在有氧环境下可维持Fe3＋较高浓度，有关反应的离子方程式为_______________________________。
4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
②浸取过程中加入洗涤剂溶解硫时，铜元素浸取率的变化如图3所示，未洗硫时铜元素浸取率较低，其原因是___________
_______________________。
1
2
(3)“萃取”时，两种金属离子萃取率与pH的关系如图4所示，当pH＞1.7时，pH越大，金属离子萃取率越低，其中Fe3＋萃取率降低的原因是_____________________________。
生成的硫覆
盖在Cu2S表面，阻碍浸取
Fe3＋水解程度随pH的升高而增大
(4)用“反萃取”得到的CuSO4溶液制备纳米铜粉时，该反应中还原产物与氧化产物的质量之比为________。
1
2
32∶7
解析　在碱性条件下，Cu2＋与N2H4反应生成氮气和铜，离子方程式为2Cu2＋＋N2H4＋4OH－===2Cu＋N2↑＋4H2O，反应中还原产物为Cu，氧化产物为N2，质量之比为(2×64)∶28＝32∶7。
(5)在萃取后的“水相”中加入适量氨水，静置，再经过滤、_____、干燥、_______
________等操作可得到Fe2O3产品。
1
2
洗涤
煅烧
(或灼烧)
2.(2020·潍坊高密一中高三模拟)钒及其化合物在工业上有许多用途。某钒精矿的主要成分及质量分数如下表：
1
2
物质
V2O5
V2O3
K2O
SiO2
Fe2O3
Al2O3
质量分数/%
0.81
1.70
2.11
63.91
5.86
12.51
一种从该钒精矿中提取五氧化二钒的流程如右：
VO2＋，同时生成有毒的黄绿色气体，反应的化学方程式为____________
_______________________________。
回答下列问题：
(1)“酸浸、氧化”时，V2O3转化为VO2＋，反应的离子方程式为___________________
_________________；若用浓盐酸代替硫酸，V2O5转化为
1
2
2V2O3＋8H＋＋O2
===4VO2＋＋4H2O
6HCl(浓)===2VOCl2＋Cl2↑＋3H2O
V2O5＋
解析　“酸浸、氧化”时，V2O3转化为VO2＋，该过程中氧气作氧化剂，V2O3为还原剂，结合电子守恒和元素守恒可得方程式为2V2O3＋8H＋＋O2===4VO2＋＋4H2O；
1
2
浓盐酸为还原性酸，V2O5转化为VO2＋，同时将盐酸氧化成氯气，结合电子守恒和元素守恒可知方程式为V2O5＋6HCl(浓)===2VOCl2＋Cl2↑＋3H2O。
(2)萃取剂对四价钒具有高选择性，且萃取Fe3＋而不萃取Fe2＋，所以萃取前可用_____
(填名称，下同)对浸出液进行“还原”处理。为检验“还原”后的滤液中是否含
1
2
铁粉
硫氰酸钾溶液
有Fe3＋，可选用的化学试剂是_____________。
解析　根据分析可知萃取前可用铁粉对浸出液进行“还原”处理；铁离子与硫氰酸钾溶液反应呈红色，可用硫氰酸钾溶液检验是否含有铁离子。
(3)“溶剂萃取与反萃取”可表示为：VO2＋＋(HR2PO4)2(O)
VO(R2PO4)2(O)＋
2H＋。其中(HR2PO4)2(O)为萃取剂，为了提高VO2＋的产率，反萃取剂应该呈_____性(填“酸”“碱”或“中”)。
1
2
酸
解析　为了提高VO2＋的产率需要平衡左移，则需要溶液中有大量氢离子，所以反萃取剂应呈酸性。
(4)“氧化”中，欲使3 mol VO2＋变为 ，则需要氧化剂NaClO3至少为_____mol。
1
2
0.5
(5)单质钒可用于制造特种合金钢。以五氧化二钒和金属钙为原料在高温条件下可制备单质钒，表示制备过程的化学方程式为_______________________。
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练后反思
无机化工流程中的常见分离方法总结
(1)洗涤(冰水、热水)：洗去晶体表面的杂质离子。
(2)过滤(热滤或抽滤)：分离难溶物和易溶物。
(3)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质。
(4)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质。
(5)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物。
(6)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物。
(7)冷却法：利用气体易液化的特点分离气体。
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