知识讲解 无机化工生产流程专题基础.docx
- 文档编号:521109
- 上传时间:2022-10-10
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:111.89KB
知识讲解 无机化工生产流程专题基础.docx
《知识讲解 无机化工生产流程专题基础.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《知识讲解 无机化工生产流程专题基础.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
知识讲解无机化工生产流程专题基础
无机化工生产流程专题(基础)
撰稿:
房鑫审稿:
曹玉婷
【高考展望】
一、考纲要求
结合海水、金属矿物等自然资源综合利用的实例,了解运用物质性质和反应规律能实现物质间的转化。
认识化学在环境监测与保护中的重要作用。
二、高考动向
化工流程题关注与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境,它以化工流程为背景素材,将工业生产中的真实情况以信息的形式给出,运用中学化学中涉及到的元素化合物知识、化学反应原理、化学实验技能、化学计算来解决化工生产实际问题的综合类题型。
与无机框图推断题不同,流程类试题摒弃虚拟的框图,其优点是:
素材来源广泛,工业流程、最新科技成果信手拈来;流程中超纲的可以不设问,提问灵活,不受素材限制,有些小问的答案设计为开放或半开放也很方便;流程图只提供一个素材背景,即使其中某些物质推不出也不影响后面要回答的问题,减少了“连带丢分”,降低了猜题押题的风险。
流程类试题最早出现在上海高考试题中,随后在江苏和广东乃至全国更多省市高考试题中相继出现并逐步替代了无机框图推断题。
这些试题的出现是新课程改革催生的必然结果,试题一方面能够凸现出新课程所强调的基础性、选择性和时代性(STSE),能关注学生的个性发展,另一方面能够突出对学生素质的考查,体现高中化学新课程的基本理念。
这些试题都有着共同的特性,即“以能力测试为主导,考查考生对基础知识、基本技能和方法的掌握程度以及运用所学知识分析、解决化学具体问题的能力,重视理论联系实际。
关注与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境的协调发展”,具有很高的区分度和很好的选拔功能。
【方法点拨】
【高清课堂:
408780工业流程题考点规律及如何解读流程图】
一、化工流程图的一般模式
工业流程题目在流程上一般分为三个过程:
原料处理→分离提纯→获得产品
要点诠释:
1、规律:
主线主产品,分支副产品,回头为循环。
2、核心考点:
物质的分离操作、除杂试剂的选择、生成条件的控制等。
3、原料预处理(初步分离)
(1)起到富集反应物的作用:
在无机题中,原材料是一种混合物,可能是矿石、某工厂废料或发生变质的材料等,整个实验过程或反应流程就是分离提纯,想办法提取有效元素。
(2)工业流程常见的操作与名词:
①研矿:
增大接触面积,使反应充分,提高反应速率
②溶解:
通常用酸溶,如用硫酸、盐酸、浓硫酸等(有时可用碱溶,如铝矿溶解)。
水浸:
与水接触反应或溶解。
浸出:
固体加水(酸)溶解得到离子浸出。
浸出率:
固体溶解后离子在溶液中的含量的多少(更多转化)。
酸浸:
在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的溶解过程。
③焙烧、灼烧或煅烧(结构改变更易溶解浸出;使一些杂质高温下氧化、分解)
吹出(利用空气吹出溶液中的气体)
④调pH值除杂:
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。
4、中间产品、终极产品的分离提纯
(1)物理方法:
溶解过滤、水洗、结晶、蒸馏、萃取分液、升华、液化、盐析、渗析法、电渗析、离子交换、吸附法、浮选法
(2)化学方法:
热分解法,酸、碱处理法,沉淀法,氧化还原法、电解法
二、分析流程题需要的一般思路
流程类试题的结构分题头、题干和题尾三部分。
题头一般是简单介绍实验目的和原理或工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括附产品);题干部分主要用框图形式将操作或物质转换或原料到产品的主要生产工艺流程表示出来;题尾主要是根据流程中涉及到的化学知识设制成系列问题,构成一道完整的化学试题。
解答流程题的一般思路是:
浏览全题,确定该流程的目的,看懂生产流程图;了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息,并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用;解析流程图并思考从原料到产品依次进行了什么反应,利用了什么原理。
每一步操作进行到什么程度最佳,每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物,杂质或副产物是怎样除去的等等。
要抓住一个关键点:
一切反应或操作都是为获得产品而服务。
解答流程题要注意的问题是:
注意化学方程式的书写,反应物、产物的分子式书写要正确;化学方程式要配平,电极反应式和化学方程式一定要书写正确;等号或可逆符号不能少;沉淀、气体、固态、水溶液等符号要标明。
注意评价或比较实验方案要全面,反应物种类多少、是否易得、是否对环境有污染;反应产物的种类多少,对目标产物的分离和提纯是否有影响;反应条件是否苛刻;仪器、设备是否要求高;工艺流程、实验步骤的多少。
注意描述语言的规范性和准确性,从化学原理的角度、用化学语言作答;要抓住主要问题,针对具体问题作具体分析;要看清题目要求,按要求答题。
【典型例题】
类型一、以矿石为原料的化工生产流程
例1、四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。
用钛铁矿渣(主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3,Ti的最高化合价为+4)作原料,生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下:
请回答下列问题:
1)硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是__________________。
(2)向滤液Ⅰ中加入铁粉,发生反应的离子方程式为:
_____________、________________。
(3)在实际生产过程中,向沸水中加入滤液Ⅲ,使混合液pH达0.5,钛盐开始水解。
水解过程中不断通入高温水蒸气,维持溶液沸腾一段时间,钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。
请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用:
______________________
_________________________________________。
过滤分离出水合二氧化钛沉淀后,将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、________、________、________(填化学式),减少废物排放。
(4)A可用于生产红色颜料(Fe2O3),其方法是:
将556akgA(摩尔质量为278g/mol)溶于水中,加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应,鼓入足量空气搅拌,产生红褐色胶体;再向红褐色胶体中加入3336bkgA和112ckg铁粉,鼓入足量空气搅拌,反应完成后,有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出;过滤后,沉淀经高温灼烧得红色颜料。
若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁,则理论上可生产红色颜料________kg。
【思路点拨】根据酸的通性,酸一般可以与金属氧化物反应,又知道Ti的化合价,可以写出化学方程式。
【答案】
(1)TiO2+2H2SO4==Ti(SO4)2+2H2O或TiO2+H2SO4==TiOSO4+H2O
(2)Fe+2Fe3+==3Fe2+Fe+2H+==Fe2++H2↑
(3)加水促进钛盐水解,加热促进钛盐水解,降低H+浓度促进钛盐水解H2OFeSO4H2SO4
(4)160a+320b+160c
【解析】本题属于化工生产流程题。
(1)考查酸的通性,可以与金属氧化物反应,又知道Ti的化合价,可以写出化学方程式:
TiO2+2H2SO4==Ti(SO4)2+2H2O或TiO2+H2SO4==TiOSO4+H2O。
(2)加入浓硫酸后,浓硫酸可以氧化亚铁离子,再加入铁粉,铁粉可以还原铁离子。
除此外,铁粉还可以与溶液中的H+反应、(3)考查了影响盐类水解的因素。
(4)考虑最后溶质只有硫酸钠和硫酸铁,根据开始加入A为2a×103mol加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应,说明加入氢氧化钠的物质的量为4a×103mol,后来又加入12b×103mol的A和2c×103mol的铁。
根据电荷守恒:
n(Na+)+3n(Fe3+)=2n(SO42-),溶液中加入的硫酸根离子物质的量共计为(2a+12b)×103mol,n(Na+)=4a×103mol,可求出溶液中的铁离子为8b×103mol。
根据铁元素守恒,红色颜料中的Fe为:
n(Fe)=(2a+12b+2c-8b)mol=(2a+4b+2c)×103mol,故n(Fe2O3)=(a+2b+c)×103mol,计算得Fe2O3的质量为m(Fe2O3)=160a+320b+160ckg。
【总结升华】本题属于化工生产流程题,考查物质的分离操作、化学反应原理、守恒法计算等。
举一反三:
【高清学案:
408780例2】
【变式1】铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr2O3,还含有SiO2、Al2O3等杂质,以铬铁矿为原料制备重铬酸钾(K2Cr2O7)的过程如下图所示:
已知:
①NaFeO2遇水强烈水解。
②Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+
请回答:
(1)K2Cr2O7中Cr元素的化合价是。
(2)生成滤渣1中红褐色物质的反应的化学方程式是。
滤液1的成分除Na2CrO4外,还含有(填化学式)。
(3)利用滤渣2,可制得两种氧化物,其中一种氧化物经电解冶炼可获得金属,该电解反应的化学方程式是。
(4)由滤液2转化为Na2Cr2O7溶液应采取的措施是。
(5)向Na2Cr2O7溶液中加入KCl固体,获得K2Cr2O7晶体的操作依次是:
加热浓缩、、过滤、洗涤、干燥。
(6)煅烧铬铁矿生成Na2CrO4和NaFeO2反应的化学方程式是。
【答案】
(1)+6
(2)NaFeO2+2H2O=NaOH+Fe(OH)3↓
NaAlO2、Na2SiO3和NaOH
(3)2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
(4)加硫酸酸化
(5)冷却结晶冰晶石
(6)4FeO·Cr2O3+7O2+20NaOH8Na2CrO4+4NaFeO2+10H2O
类型二、以废料为原料的化工生产流程
例2、信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。
某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:
请回答下列问题:
⑴第①步Cu与酸反应的离子方程式为_________________________________________;
得到滤渣1的主要成分为___________________。
⑵第②步加H2O2的作用是______________,使用H2O2的优点是_____________________;
调溶液pH的目的是使________________________________________生成沉淀。
⑶用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是__________________________。
⑷由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O,探究小组设计了三种方案:
上述三种方案中,_________________方案不可行,原因是_______________________;
从原子利用率角度考虑,___________方案更合理。
⑸探究小组用滴定法测定CuSO4·5H2O(Mr=250)含量。
取ag试样配成100mL溶液,每次取20.00mL,消除干扰离子后,用cmol·L-1EDTA(H2Y2-)标准溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液bmL。
滴定反应如下:
Cu2++H2Y2-=CuY2-+2H+
写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式ω=_____________________________;
下列操作会导致CuSO4·5H2O含量的测定结果偏高的是_____________。
a.未干燥锥形瓶
b.滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡
c.未除净可与EDTA反应的干扰离子
【思路点拨】第①步加稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热,Cu、Al、Fe发生反应生成Cu2+、Al3+、Fe2+。
所以滤渣1的成分是Pt和Au,滤液1中的离子是Cu2+、Al3+、Fe2+。
【答案】⑴C
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 知识讲解 无机化工生产流程专题基础 知识 讲解 无机 化工 生产流程 专题 基础