金属及其化合物金属及其化合物第三章第三章综合课综合课2无机化工流程题的解题指导无机化工流程题的解题指导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。1流程图模式规规律律：箭箭头头指指出出是是原原料料，箭箭头头指指向向是是产产物物。主主线线主主产产品品、分分支支副副产产品品、回回头头为为循环。循环。2常见设问角度(1)化学方程式或离子方程式的书写。(2)物质成分的判断。(3)除杂试剂的选择。(4)物质分离提纯操作。(5)反应条件的控制。(6)产率的计算、纯度的计算。一、操作方法解读类型一物质制备类化工流程题1对原料进行预处理的常用方法及其作用(1)研磨减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率。(2)水浸与水接触反应或溶解。(3)酸浸与酸接触反应或溶解，使可溶性金属进入溶液，不溶物通过过滤除去。(4)灼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。(5)煅烧改变结构，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。2常用的控制反应条件的方法(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点：能与H反应，使溶液pH增大；不引入新杂质。例如：若要除去Cu2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，不可加入NaOH溶液、氨水等。(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。类型二提纯类化工流程题1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)调节溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3等。2明确常用的分离方法(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。(2)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，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl。(4)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，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO45H2O、FeSO47H2O等。(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇或甘油。(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。二、答题模板1除杂：除去中的2干燥：除去气体中的水蒸气，防止3增大原料浸出率(离子在溶液中的含量多少)的措施：搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气体的流速(浓度、压强)，增大气液或固液接触面积。4加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利于生成物生成的方向)移动。5温度不高于的原因，适当加快反应速率，但温度过高会造成挥发(如浓硝酸)、分解(如H2O2、NH4HCO3)、氧化(如Na2SO3)或促进水解(如AlCl3)等，影响产品的生成。6从滤液中提取一般晶体(溶解度随温度升高而增大)的方法：蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗)、干燥。7从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法：蒸发浓缩、趁热过滤，如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来、洗涤、干燥。8控制某反应的pH使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀，调节pH所用试剂为主要元素对应的氧化物、碳酸盐、碱，以避免引入新的杂质；pH分离时的范围确定：范围过小导致某离子沉淀不完全，范围过大导致主要离子开始沉淀。9减压蒸馏(减压蒸发)的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)受热分解、挥发。10检验溶液中离子是否沉淀完全的方法：将溶液静置一段时间后，向上层清液中滴入沉淀剂，若无沉淀生成，则离子沉淀完全。11洗涤沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作23次。12检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀洗涤干净。13洗涤沉淀的目的：除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质。14冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗。15乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗，得到较干燥的产物。16蒸发、反应时的气体氛围：抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl3溶液时为获得AlCl3需在HCl气流中进行。17事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的(如氧气)防止某物质被氧化。1(2017全国卷，27)重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeOCr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：2 7 陶瓷在高温下会与陶瓷在高温下会与Na2CO3反应反应 Fe Al(OH)3 小小 (5)某某工工厂厂用用m1 kg铬铬铁铁矿矿粉粉(含含Cr2O3 40%)制制备备K2Cr2O7，最终得到产品，最终得到产品m2 kg，产率为，产率为_。(4)有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到_(填标号)得到的K2Cr2O7固体产品最多。a80b60c40d10步骤的反应类型是_。d 复分解反应复分解反应 (1)氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。已知：TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(g)O2(g)H1175.4 kJmol12C(s)O2(g)=2CO(g)H2220.9 kJmol1沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：_。氯氯化化过过程程中中CO和和CO2可可以以相相互互转转化化，根根据据如如图图判判断断：CO2生生成成CO反反应应的的H_0(填填“”“”“”“”“”)，判断依据：，判断依据：_。TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(g)2CO(g)H45.5 kJmol1 随温度升高，随温度升高，CO含量增大，说明生成含量增大，说明生成CO的的反应是吸热反应反应是吸热反应 氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液，则尾气的吸收液依次是_。氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有_。(2)精制过程：粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下：物质物质a是是_，T2应控制在应控制在_。H2O、FeCl2溶液、溶液、NaOH溶液溶液 MgCl2、AlCl3、FeCl3 SiCl4 高于高于136 ，低于，低于181 氯化反应的尾气中含有HCl和Cl2，经吸收得到粗盐酸、FeCl3溶液，可用水吸收HCl得到粗盐酸，用FeCl2溶液吸收Cl2得到FeCl3溶液，最后用NaOH溶液吸收未被吸收的HCl和Cl2，防止污染环境，故尾气吸收液依次为水、FeCl2溶液、NaOH溶液。由TiCl4及所含杂质氯化物的性质表格数据可知，氯化产物冷却至室温，AlCl3、FeCl3和MgCl2均变成固体，SiCl4和TiCl4为液体，故过滤所得滤渣中含有AlCl3、FeCl3和MgCl2。(2)粗TiCl4中含有SiCl4，由于TiCl4的沸点高于SiCl4，故经过蒸馏塔一进行蒸馏后可除去SiCl4，物质a为SiCl4。经蒸馏塔二进行蒸馏后得到纯TiCl4，而使其他杂质留在物质b中，故T2应控制在136181 。3(2017江苏卷，19)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)。水浴加热水浴加热 (2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2，该反应的化学方程式为_。HNO3也能氧化Ag，从反应产物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺点是_。(3)为提高Ag的回收率，需对“过滤”的滤渣进行洗涤，并_。(4)若省略“过滤”，直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因过量NaClO与NH3H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3H2O不反应)，还因为_。4Ag4NaClO2H2O=4AgCl4NaOHO2 会释放出氮氧化物会释放出氮氧化物(或或NO、NO2)，造成环境污染，造成环境污染 将洗涤后的滤液合并入过滤将洗涤后的滤液合并入过滤的滤液中的滤液中 (5)请设计从“过滤”后的滤液中获取单质Ag的实验方案：_ _(实验中须使用的试剂有：2 molL1水合肼溶液，1 molL1H2SO4)。向向滤滤液液中中滴滴加加2 molL1水水合合肼肼溶溶液液，搅搅拌拌使使其其充充分分反反应应，同同时时用用1 molL1 H2SO4溶溶液液吸吸收收反反应应中中放出的放出的NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥4(2017全国卷，26)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：回答下列问题：(1)在在分分解解水水泥泥样样品品过过程程中中，以以盐盐酸酸为为溶溶剂剂，氯氯化化铵铵为为助助溶溶剂剂，还还需需加加入入几几滴滴硝硝酸。加入硝酸的目的是酸。加入硝酸的目的是_，还可使用还可使用_代替硝酸。代替硝酸。将样品中可能存在的将样品中可能存在的Fe2氧化为氧化为Fe3 H2O2 SiO2(或或H2SiO3) SiO24HF=SiF42H2O(或或H2SiO34HF=SiF43H2O) 防止胶体生成，易沉淀分离防止胶体生成，易沉淀分离 Al(OH)3 Fe(OH)3 45.0% 解析：(1)由题意知，水泥样品中含有铁、铝和镁等金属的氧化物，后面操作有加入氨水调节pH45，目的是除去Al元素和Fe元素，而在此pH范围内，Fe元素只有转化为Fe3才能完全生成沉淀，因此加入硝酸的目的是将样品中可能存在的Fe2氧化为Fe3；还可以使用双氧水等其他氧化剂代替硝酸。(2)水泥样品中的SiO2、CaO及铁、铝、镁等金属的氧化物，只有SiO2(或反应生成的H2SiO3)不溶于盐酸，所以沉淀A的主要成分是SiO2(或H2SiO3)。SiO2(或H2SiO3)不与强酸反应，但可溶于氢氟酸中，反应的化学方程式为SiO24HF=SiF42H2O(或H2SiO34HF=SiF43H2O)。1审题步骤(4)“在空气中或在其他气体中”主要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。(5)“判断沉淀是否洗净”常取少量最后一次洗涤液于试管中，向其中滴加某试剂，以检验其中的某种离子。(6)“检验某物质的设计方案”通常取少量某液体于试管中，加入另一试剂产生某现象，然后得出结论。(7)“控制pH”常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。(8)“用某些有机试剂清洗”常考虑降低物质溶解度有利于析出、减少损耗和提高利用率等。谢谢观看