高考化學一輪復習 專題講座1 化學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) 化學工藝流程試題的解題策略 [題型分析] 1．試題結構：工藝流程題的結構分題引、題干和題設三部分。題引一般是簡單介紹該工藝生產的原材料和生產的目的、產品(包括副產品)有時還提供相關表格、圖像等參考數(shù)據或信息；題干部分主要用框圖形式將原料到產品的主要生產工藝流程表示出來；題設主要是根據生產過程中涉及的化學知識設置成一系列問題，構成一道完整的化學試題。 一個完整的物質制備化工生產流程一般具有下列特點 原料―→對原料的預處理―→核心化學反應―→產品的提純、分離 ―→目標產物 2．解題策略 (1)審題干：準確分析題干中的信息，如生產目的、原料成分、產品成分、新物質的性質及相關反應等，進而分析每個生產環(huán)節(jié)所發(fā)生的反應和操作。 (2)審設問：結合題中的問題，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相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH見表中數(shù)據： 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當某物質濃度小于1.010－5 molL－1時，視為完全沉淀。 請回答下列問題： 【導學號：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”時反應的離子方程式：_____。 (3)“調pH”時pH的調控范圍為________，試用化學反應原理的相關知識解釋濾渣Ⅱ的生成：__________________________________。 (4)寫出“沉鎳”時發(fā)生反應的離子方程式：______________________， 證明Ni2＋已經沉淀完全的實驗步驟及現(xiàn)象是_______________________， 當Ca2＋沉淀完全時，溶液中c(F－)>____________molL－1(寫出計算式即可)。 (5)操作a的內容是__________________________________。 [解析] (1)把廢鎳催化劑粉碎，或適當加熱、適當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，反應的離子方程式為2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O。 (3)因為鐵、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、鋁離子轉化為相應的沉淀而除去。 (4)加入草酸銨后生成的固體是NiC2O42H2O，因此有水參加反應，故反應的離子方程式為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＋已經沉淀完全的操作及實驗現(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志是溶液中鈣離子的物質的量濃度小于1.010－5 molL－1，結合CaF2的Ksp可求出c(F－)> molL－1。 (5)從溶液中分離出晶體需要進行過濾、洗滌、干燥。 [答案] (1)把廢鎳催化劑粉碎(或適當加熱、適當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、鋁離子轉化為相應的沉淀 (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，用硫酸浸出法生產高純活性氧化鋅的工藝流程如下： 【導學號：95812104】 已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.010－38。 回答下列問題： (1)浸出時，為了提高浸出效率可采取的措施有(寫兩種)：_____________。 (2)氧化時，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溶液反應一段時間后，溶液中c(Fe3＋)＝0.56 mgL－1，若溶液pH＝3，則此時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價降低到＋4價，而鐵元素由＋2價升高到＋3價，根據得失電子守恒、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＋，調節(jié)溶液，pH，促進溶液中的Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等形成沉淀而除去。(4)①c(Fe3＋)＝＝1.010－5 molL－1，此時溶液中c(OH－)＝1.010－11molL－1，c(Fe3＋)c3(OH－)＝1.010－38
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