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1、1 無機化工流程題復習策略與解題方法指導 2 1、想考什么?1、呈現(xiàn)形式:流程圖、表格、圖像2、設問方式:措施、成分、物質、原因3、能力考查:獲取信息的能力、分解問題的能力、表達能力4、知識落點:基本理論、元素化合物、實驗 綜上所述,無機工業(yè)流程圖題能夠以真實的工業(yè)生產過程為背景,體現(xiàn)能力立意的命題指導思想,能夠綜合考查學生各方面的基礎知識及將已有知識靈活應用在生產實際中解決問題的能力。所以近年來廣東高考該類型題持續(xù)出現(xiàn)。一、解題方法 3 2、無機化工流程試題常常在哪些地方設問? 反應速率與平衡理論的運用;氧化還原反應的判斷、方程式書寫;利用控制pH分離除雜;利用溶解度分離;常用的分離方法、實
2、驗操作;流程中的物質轉化和循環(huán);綠色化學評價; 4 3、工業(yè)生產流程主線與核心 原 料 預 處 理除 雜 、 凈 化 產 品 分 離 提 純反 應 條 件控 制原 料 循 環(huán) 利 用 排 放 物 的 無害 化 處 理規(guī)律: 主 線 主 產 品 、 分 支 副 產 品 、 回 頭 為 循 環(huán) 。核心考點:物質的分離操作、除雜試劑的選擇、 生產條件的控制 5 4、解答一道無機化工流程試題的程序是什么? 此類試題的題干通常包括文字說明、工藝(實驗)流程以及供參考的數(shù)據(jù)(以表格、圖像等呈現(xiàn))。首先要通過閱讀文字說明,清楚試題背景是工業(yè)生產還是實驗室研究,準確抓住工藝(實驗)的目的是什么,還提供了哪些信
3、息(原料成分?含量?產品成分?從用途能看出什么性質?);然后整體瀏覽一下流程,基本辨別出預處理、反應、提純、分離等階段;接下來可以先看看設問,使下一步的深入分析重點更明確;然后再帶著質與量的意識具體分析各個化學過程(必要時才使用參考數(shù)據(jù)),組織語言回答設問。 6 【例1】(09廣東,22)某工廠生產硼砂過程中產生的固體廢料,主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等,回收其中鎂的工藝流程如下: 分離提純預處理分離提純還原 7 原料:預處理:除雜:核心化學反應是: 礦石(固體)研磨、酸溶解(表述:“浸出”)控制溶液酸堿性使金屬離子形成沉淀控制條件,調節(jié)PH,
4、使Mg2+全部沉淀 8 固體廢料MgCO3、M g S i O 3、C a M g ( C O 3 ) 2、Al2O3、Fe2O3等 H2SO4過濾濾液:濾渣:氣體:NaOH pH5.5 過 濾濾渣:濾液:N a O H pH 12.5 過濾濾液: MgCl2 CO2CaSO4、H2SiO3未反應完固體雜質Mg2+、Al3+、Fe3+、Ca2+、SO42-、過量H+Fe(OH) 3Al(OH)3Mg2+、Ca2+、SO42-、Na+Mg(OH)2Ca2+、SO42-、Na+ 9適當提高反應溫度、增加浸出時間 10 Fe(OH)3 Al(OH)3Na2SO4 反應物混合后的兩種產物,NaCl溶解
5、度隨溫度變化不大,利用兩種產物的溶解度的差異通過加熱,蒸發(fā)濃縮析出NaCl ,趁熱過濾,冷卻結晶析出Mg(ClO 3)2過濾制得Mg(ClO3)2降溫前溶液中NaCl已經飽和, NaCl的溶解度隨溫度降低有所減小,故冷卻時會析出NaCl。 重結晶 11 4. 熟悉工業(yè)流程常見的操作與名詞(1)原料的預處理:溶解:灼燒煅燒 通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等如從海帶中提取碘如煅燒高嶺土改變結構,使一些物質能溶解。并使一些雜質高溫下氧化、分解 12 (2)控制反應條件的方法控制溶液的酸堿性使其某些金屬離子形成氫氧化物沉淀pH值的控制。例如:已知下列物質開始沉淀和沉淀完全時的pH如下表所示若要除去
6、Mn 2溶液中含有的Fe2,應該怎樣做?物質開始沉淀沉淀完全Fe(OH )3 2.7 3.7Fe(OH )2 7.6 9.6Mn(OH )2 8.3 9.8 13 調節(jié)pH所需的物質調節(jié)pH所需的物質一般應滿足兩點: a 、能與H反應,使溶液pH值增大; b、不引入新雜質。 例如: 若要除去Cu2溶液中混有的Fe3,可加入CuO、Cu(OH )2、Cu2(OH )2CO3等物質來調節(jié)溶液的pH值。 14 蒸發(fā)、反應時的氣體氛圍加熱的目的降溫反應的目的趁熱過濾冰水洗滌 加 快 反 應 速 率 或 促 進平 衡 向 某 個 方 向 移 動 防 止 某 物 質 在 高 溫時 會 溶 解 ( 或 分
7、解 ) 、 為 使 化 學 平 衡向 著 題 目 要 求 的 方 向 移 動防 止 某 物 質 降 溫 時 會 析 出洗 去 晶 體 表 面 的 雜 質 離 子 ,并 減 少 晶 體 在 洗 滌 過 程 中的 溶 解 損 耗 15 (3)常見名詞浸出:浸出率:酸浸:水洗:水浸: 固 體 加 水 ( 酸 ) 溶 解 得 到 離 子固 體 溶 解 后 , 離 子 在 溶 液 中 的 含 量的 多 少 (更 多 轉 化 )在 酸 溶 液 中 反 應 使 可 溶 性 金 屬 離 子進 入 溶 液 , 不 溶 物 通 過 過 濾 除 去 的溶 解 過 程通 常 為 除 去 水 溶 性 雜 質與 水 接
8、觸 反 應 或 溶 解 16 【例2】有關鋁的化合物的制備,高嶺土中氧化鋁難溶于酸。高嶺土化學組成為:Al2O3(25%34%)、SiO2(40%34%)、Fe2O3(0.5%3.0%)以及少量雜質和水分 預處理分離提純還原產物改 變 高 嶺 土 中 氯 化 鋁 的結 構 , 使 其 能 溶 于 酸 Al2O3+6H+ = 2Al3+ + 3H2O Fe 2O3+6H+ = 2Fe3+ H2O 除 去 溶 液 中 的 鐵 離 子 17 1、聚合氯化鋁是一種新型、高效絮凝劑和凈水劑,其單體是液態(tài)的堿式氯化鋁Al2(OH)nCl6-n。本實驗采用鋁鹽溶液水解絮凝法制備堿式氯化鋁。其制備原料為分布廣
9、、價格廉的高嶺土,化學組成為:Al2O3(25%34%)、SiO2(40%50%)、Fe2O3(0.5%3.0%)以及少量雜質和水分。已知氧化鋁有多種不同的結構,化學性質也有差異,且一定條件下可相互轉化;高嶺土中的氧化鋁難溶于酸。制備堿式氯化鋁的實驗流程如下: 高嶺土 A酸 適量CaCO3煅燒 浸出 攪拌,調節(jié)溶液pH在 4.24.5,過濾 蒸發(fā)濃縮 Al2(OH)nCl6-n 901000C 已知:Fe3、Al3以氫氧化物形式完全沉淀時,溶液的pH分別為 3.2、 5.2。 18 改變高嶺土中氧化鋁的結構,使其能溶于酸。 根據(jù)流程圖回答下列問題:(1)“煅燒”的目的是_。(2)“浸出”過程中
10、發(fā)生反應的離子方程式為_。(3)“浸出”選用的酸為_。配制質量分數(shù)15的A酸需要200mL30的A酸(密度約為1.15g/cm3)和_g蒸餾水,配制用到的儀器有燒杯、玻璃棒、_。(4)為提高鋁的浸出率,可采取的措施有 _ (要求寫出三條)。(5)“調節(jié)溶液pH在4245”的過程中,除添加必要的試劑,還需借助的實驗用品是_;“蒸發(fā)濃縮”需保持溫度在90100,控制溫度的實驗方法是_。(6)實驗中制備堿式氯化鋁反應的化學方程式為_Al2O3+6H+ = Fe2O3+6H+ =鹽酸 量筒230 加熱或提高反應溫度,將煅燒后的塊狀固體粉碎,適當增大鹽酸濃度,充分攪拌,延長反應時間 pH計 水浴加熱 19 二、做好常見考點的整理、歸納調pH值除雜 試劑除雜 加熱降溫母液(濾液)萃取 20 洗滌(冰水 熱水) 蒸發(fā)、反應時的氣體氛圍 抑制水解 蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶 重結晶方程式 實驗儀器計算 信息點 21 如上面提到的“蒸發(fā)濃縮,冷卻結晶”實際上是分離操作中的部分;那么完整的實驗操作是什么?(完整的是“蒸發(fā)濃縮,趁熱過濾、冷卻結晶,過濾,洗滌,干燥”)除此以外物質的分離操作還有那些?這些操作在什么情況下應用?有何注意事項?這樣逐漸展開,并且和一輪的基礎知識復習聯(lián)系起來,既體現(xiàn)了高三復習的整體性和呼應,又加強了對知識的記憶和應用!三、注重基礎知識的落實