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 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；題設(shè)主要是根據(jù)生產(chǎn)過程中涉及的化學(xué)知識設(shè)置成一系列問題，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：結(jié)合題中的問題，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見表中數(shù)據(jù)： 金屬離子 Fe3＋ Fe2＋ Al3＋ Ni2＋ 開始沉淀的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。 請回答下列問題： 【導(dǎo)學(xué)號：95812103】 (1)請寫出一種能提高“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________，試用化學(xué)反應(yīng)原理的相關(guān)知識解釋濾渣Ⅱ的生成：__________________________________。 (4)寫出“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，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↓。若鎳離子沒有完全沉淀，則繼續(xù)加入草酸銨，仍會有沉淀生成，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，無沉淀生成 (5)過濾、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：95812104】 已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.010－38。 回答下列問題： (1)浸出時(shí)，為了提高浸出效率可采取的措施有(寫兩種)：_____________。 (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下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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