高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題講座1 化學(xué)工藝流程試題的解題策略教師用書(shū) 新人教版
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專題講座(一) 化學(xué)工藝流程試題的解題策略 [題型分析] 1.試題結(jié)構(gòu):工藝流程題的結(jié)構(gòu)分題引、題干和題設(shè)三部分。題引一般是簡(jiǎn)單介紹該工藝生產(chǎn)的原材料和生產(chǎn)的目的、產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)有時(shí)還提供相關(guān)表格、圖像等參考數(shù)據(jù)或信息;題干部分主要用框圖形式將原料到產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝流程表示出來(lái);題設(shè)主要是根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中涉及的化學(xué)知識(shí)設(shè)置成一系列問(wèn)題,構(gòu)成一道完整的化學(xué)試題。 一個(gè)完整的物質(zhì)制備化工生產(chǎn)流程一般具有下列特點(diǎn) 原料―→對(duì)原料的預(yù)處理―→核心化學(xué)反應(yīng)―→產(chǎn)品的提純、分離 ―→目標(biāo)產(chǎn)物 2.解題策略 (1)審題干:準(zhǔn)確分析題干中的信息,如生產(chǎn)目的、原料成分、產(chǎn)品成分、新物質(zhì)的性質(zhì)及相關(guān)反應(yīng)等,進(jìn)而分析每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)所發(fā)生的反應(yīng)和操作。 (2)審設(shè)問(wèn):結(jié)合題中的問(wèn)題,回到流程圖中找答案。 [題型示例] (2017鄭州模擬)已知草酸鎳晶體(NiC2O42H2O)難溶于水,工業(yè)上從廢鎳催化劑(主要成分為Ni,含有一定量的Al2O3、FeO、SiO2、CaO等)制備草酸鎳晶體的流程如圖所示: 已知:①相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH見(jiàn)表中數(shù)據(jù): 金屬離子 Fe3+ Fe2+ Al3+ Ni2+ 開(kāi)始沉淀的pH 1.1 5.8 3.0 6.8 完全沉淀的pH 3.2 8.8 5.0 9.5 ②Ksp(CaF2)=1.4610-10; ③當(dāng)某物質(zhì)濃度小于1.010-5 molL-1時(shí),視為完全沉淀。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題: 【導(dǎo)學(xué)號(hào):95812103】 (1)請(qǐng)寫(xiě)出一種能提高“酸浸”速率的措施:________________。 (2)試劑a是一種綠色氧化劑,寫(xiě)出“氧化”時(shí)反應(yīng)的離子方程式:_____。 (3)“調(diào)pH”時(shí)pH的調(diào)控范圍為_(kāi)_______,試用化學(xué)反應(yīng)原理的相關(guān)知識(shí)解釋濾渣Ⅱ的生成:__________________________________。 (4)寫(xiě)出“沉鎳”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:______________________, 證明Ni2+已經(jīng)沉淀完全的實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象是_______________________, 當(dāng)Ca2+沉淀完全時(shí),溶液中c(F-)>____________molL-1(寫(xiě)出計(jì)算式即可)。 (5)操作a的內(nèi)容是__________________________________。 [解析] (1)把廢鎳催化劑粉碎,或適當(dāng)加熱、適當(dāng)增大酸的濃度或提高攪拌速率等都可以提高酸浸速率。 (2)試劑a是過(guò)氧化氫,反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O。 (3)因?yàn)殍F、鋁是以氫氧化鐵和氫氧化鋁的形式沉淀下來(lái)的,并且不能使鎳離子形成沉淀,故pH范圍為5.0≤pH<6.8;加入Ni(OH)2消耗溶液中的氫離子,促使鐵離子、鋁離子的水解平衡向右移動(dòng),使鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的沉淀而除去。 (4)加入草酸銨后生成的固體是NiC2O42H2O,因此有水參加反應(yīng),故反應(yīng)的離子方程式為Ni2++C2O+2H2O===NiC2O42H2O↓。若鎳離子沒(méi)有完全沉淀,則繼續(xù)加入草酸銨,仍會(huì)有沉淀生成,所以證明Ni2+已經(jīng)沉淀完全的操作及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是:取適量上層清液于試管中,繼續(xù)滴加(NH4)2C2O4溶液,無(wú)沉淀生成。鈣離子沉淀完全的標(biāo)志是溶液中鈣離子的物質(zhì)的量濃度小于1.010-5 molL-1,結(jié)合CaF2的Ksp可求出c(F-)> molL-1。 (5)從溶液中分離出晶體需要進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、干燥。 [答案] (1)把廢鎳催化劑粉碎(或適當(dāng)加熱、適當(dāng)增大酸的濃度或提高攪拌速率等) (2)2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O (3)5.0≤pH<6.8 加入Ni(OH)2消耗溶液中的H+,促使鐵離子、鋁離子的水解平衡右移,使鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的沉淀 (4)Ni2++C2O+2H2O===NiC2O42H2O↓ 取適量上層清液于試管中,繼續(xù)滴加(NH4)2C2O4溶液,無(wú)沉淀生成 (5)過(guò)濾、洗滌、干燥 (2017合肥模擬)高純活性氧化鋅可用于光催化、光電極、彩色顯影等領(lǐng)域。以工業(yè)級(jí)氧化鋅(含F(xiàn)e2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+等)為原料,用硫酸浸出法生產(chǎn)高純活性氧化鋅的工藝流程如下: 【導(dǎo)學(xué)號(hào):95812104】 已知Ksp[Fe(OH)3]=4.010-38。 回答下列問(wèn)題: (1)浸出時(shí),為了提高浸出效率可采取的措施有(寫(xiě)兩種):_____________。 (2)氧化時(shí),加入KMnO4溶液是為了除去浸出液中的Fe2+和Mn2+(溶液中Mn全部轉(zhuǎn)化為MnO2),請(qǐng)配平下列除去Fe2+的離子方程式: MnO+ Fe2++ ________=== MnO2↓+ Fe(OH)3↓+ H+ (3)加入鋅粉的目的是_____________________________________。 (4)已知H2SO4浸出液中,c(Fe2+)=5.04 mgL-1、c(Mn2+)=1.65 mgL-1。 ①加入KMnO4溶液反應(yīng)一段時(shí)間后,溶液中c(Fe3+)=0.56 mgL-1,若溶液pH=3,則此時(shí)Fe3+________(填“能”或“不能”)生成沉淀。 ②若要除盡1 m3上述浸出液中的Fe2+和Mn2+,需加入________ g KMnO4。 [解析] (1)為了提高浸出效率,可以適當(dāng)增大硫酸濃度、攪拌、將固體粉碎、提高浸出溫度等。(2)錳元素由+7價(jià)降低到+4價(jià),而鐵元素由+2價(jià)升高到+3價(jià),根據(jù)得失電子守恒、元素守恒和電荷守恒配平方程式。(3)加入鋅粉的目的是消耗溶液中的H+,調(diào)節(jié)溶液,pH,促進(jìn)溶液中的Cu2+、Ni2+、Cd2+等形成沉淀而除去。(4)①c(Fe3+)==1.010-5 molL-1,此時(shí)溶液中c(OH-)=1.010-11molL-1,c(Fe3+)c3(OH-)=1.010-38- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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