2019届高考化学总复习 第3章 金属及其化合物 学案三 无机化学工艺流程（课件+练习）（打包4套）新人教版.zip

1学案三 无机化学工艺流程【教学目标】1．使学生了解化学工艺流程题的常见题型。2．掌握化学工艺流程题的分析方法和技巧。3．培养学生发散、联想、归纳、整合、提炼知识的能力。【教学重点】 化学工艺流程题的分析方法和技巧。【教学难点】 隐含信息的挖掘和计算能力的提升。【考情分析】命题点 五年考情 分析解读以物质制备为主线的化学工艺流程2017·全国Ⅲ，T 272016·全国Ⅱ，T 282015·全国Ⅰ，T 27以分离提纯为主线的化学工艺流程2017·全国Ⅰ，T 272016·全国Ⅲ，T 28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、分离或提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，具有较强的实用性和综合性，是近几年高考化学试题的常考题型。1．工艺流程题过程解读(1)读流程图①箭头：箭头进入的是投料(反应物)、出去的是主产物或副产物(生成物)。②三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。2(2)解题要点①审题要点：a.了解生产目的、原料及产品，b.了解题目提供的信息，c.分析各步的反应条件、原理及物质成分，d.理解物质分离、提纯、条件控制等操作的目的及要点。②答题切入点：a.原料及产品的分离提纯，b.生产目的及反应原理，c.生产要求及反应条件，d.有关产率、产量及组成的计算，e.绿色化学。2．工艺流程题常见答题方向工艺操作(结果) 目的评价(或操作名称)研磨(粉碎) 增大接触面积，加快反应(溶解)速率煅烧(焙烧) 矿物分解、燃烧，转化为易溶于酸、碱的物质水浸 利用水溶性把物质进行分离方法措施酸浸(碱浸)利用物质与酸(碱)反应除掉杂质或把目标物质转化为可溶性离子调节溶液 pH 某些金属离子的沉淀，控制物质的溶解控制温度加快反应速率，促进平衡移动；物质的溶解、析出、挥发等增大某反应物用量 增大另一反应物的转化率(产率)控制条件某种试剂的选择 是否带入杂质、是否影响产品的纯度不相溶液体 分液相溶性液体 蒸馏难溶性固体 过滤易溶性固体 蒸发结晶、浓缩冷却结晶趁热过滤 防止温度降低，某物质析出冰水洗涤 减少晶体的溶解损失分离提纯乙醇、有机溶剂洗涤 减少晶体的水溶性损失考点指导 1 以物质制备为目的工艺流程【典例 1】3题头挖掘题头信息(2017·课标全国Ⅰ，27)Li 4Ti5O12和 LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为 FeTiO3，还含有少量 MgO、SiO 2等杂质)来制备，工艺流程如下：题干分析题干流程题尾知道题尾考查哪些问题回答下列问题：(1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的时，所采用的实验条件为__________________________________________________________。(2)“酸浸”后，钛主要以 形式存在，写出相应反应的离子方程式________________________________________。(3)TiO2·xH2O 沉淀与双氧水、氨水反应 40 min 所得实验结果如下表所示：(4)Li2Ti5O15中 Ti 的化合价为＋4，其中过 为________________。(5)若“滤液②”中 c(Mg2＋ )＝0.02 mol·L －1 ，加入双氧水和磷酸(设溶4液体积增加 1 倍)，使 Fe3＋ 恰好沉淀完全即溶液中 c(Fe3＋ )＝1.0×10 －5 mol·L－1 ，此时是否有 Mg3(PO4)2沉淀生成？________________________________________________________________________(列式计算)。(6)写出“高温煅烧②”中由 的化学方程式__________________________________。【审题指导】①分析图像，浸出率达到 70%只有 90 ℃、100 ℃两条曲线。②反应物 FeTiO3＋H ＋ ＋Cl － ，生成物 TiOCl ＋Fe 2＋ ，结合原子守恒和电荷守恒写出离子2－4方程式。③可以从温度、浓度、压强等方面考虑转化率的因素，结合考虑双氧水在高温下易分解、氨水中氨气会逸出。④找出元素的常规价态，Li 为＋1 价，O 为－2 价，Ti 为＋4 价，O 中 O 为－1 价，化学2－2式变形为 Li2Ti5(O2)xO15－2 x，从化合价的代数和为零作答 2＋4×5－2 x－2(15－2 x)＝0，计算得出结果 x＝4。⑤由 Ksp公式入手计算， Qc与 Ksp的关系得出结论。⑥流程题已经给出化学反应的反应物是 FePO4和 Li2CO3、草酸，生成物 LiFePO4，分析化合价变化的元素，结合原子守恒和得失电子守恒写出方程式。【答题规范】(1)100 ℃、2 h 或 90 ℃、5 h(2)FeTiO3＋ 4H ＋ ＋ 4Cl － ===Fe2＋ ＋TiOCl ＋2H 2O2－4(3)低于 40 ℃ ，TiO 2·xH2O 转化率随温度升高而增加；超过 40 ℃，双氧水分解与氨气逸出导致 TiO2·xH2O 转化率下降(4)4(5)Fe3＋ 恰好沉淀完全时， c(PO )＝ 3－41.3×10－ 221.0×10－ 5mol·L－1 ＝1.3×10 －17 mol·L－1 。 c3(Mg2＋ )·c2(PO )值为 0.013×(1.3×10－17 )3－452＝1.7×10 －40 Ksp [Mg3(PO4)2]，因此不会生成 Mg3(PO4)2沉淀(6)2FePO4＋Li 2CO3＋H 2C2O4 2LiFePO4＋H 2O↑＋3CO 2↑= = = = =高 温 【评分细则】(1)100 ℃、2 h，90 ℃、5 h(每一组 1 分，温度与时间对应一组)(2)FeTiO3＋ 4H＋ ＋ 4Cl－ ===Fe2＋ ＋TiOCl ＋2H 2O；(化学式均正确得 1 分，配平正确得2－41 分)(3)低于 40 ℃ ，TiO 2·xH2O 转化率随温度升高而增加(得 1 分)；超过 40 ℃，双氧水分解与氨气逸出导致 TiO2·xH2O 转化率下降(得 1 分)(4)4(2 分)(5)Fe3＋ 恰好沉淀完全时， c(PO )＝ 3－41.3×10－ 221.0×10－ 5mol·L－1 ＝1.3×10 －17 mol·L－1 (得 2 分)， c3(Mg2＋ )·c2(PO )＝0.01 3×(1.3×10－17 )3－42＝1.7×10 －40 Ksp [Mg3(PO4)2]，因此不会生成 Mg3(PO4)2沉淀(得 2 分)(6)2FePO4＋Li 2CO3＋H 2C2O4 2LiFePO4＋H 2O↑＋3CO 2↑(化学式均正确得 1 分，= = = = =高 温 配平正确得 2 分)【对点训练】1．(2015·全国卷Ⅰ，27)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O 和 Fe3O4，还有少量 Fe2O3、FeO、CaO、Al 2O3和 SiO2等)为原料制备硼酸(H 3BO3)的工艺流程如图所示： 回答下列问题：(1)写出 Mg2B2O5·H2O 与硫酸反应的化学方程式________________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有______________________________________________________________________________(写出两条)。(2)利用________的磁性，可将其从“浸渣”中分离。 “浸渣”中还剩余的物质是____________________________________________(写化学式)。(3)“净化除杂”需先加 H2O2溶液，作用是________________________________。然后再6调节溶液的 pH 约为 5，目的是_____________________________。(4)“粗硼酸”中的主要杂质是________(填名称)。(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH 4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为________。(6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程_______________________________。解析 答案 (1)Mg 2B2O5·H2O＋2H 2SO4 2MgSO4＋2H 3BO3 提高反应温度、减小铁硼= = = = =△ 矿粉粒径(2)Fe3O4 SiO 2和 CaSO4(3)将 Fe2＋ 氧化为 Fe3＋ 使 Al3＋ 和 Fe3＋ 形成氢氧化物沉淀而除去7(4)(七水)硫酸镁(5) (6)2H3BO3 B2O3＋3H 2O、B 2O3＋3Mg 2B＋3MgO= = = = =△ = = = = =△ 2．(2017·海南化学，17)以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取 MgSO4·7H2O 的过程如图所示：硼镁泥的主要成分如下表：MgO SiO2 FeO、Fe 2O3 CaO Al2O3 B2O330%～40%20%～25%5%～15%2%～3%1%～2%1%～2%回答下列问题：(1)“酸解”时应该加入的酸是________， “滤渣 1”中主要含有________(写化学式)。(2)“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是________________________、________________________。(3)判断“除杂”基本完成的检验方法是________。(4)分离滤渣 3 应趁热过滤的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析 硼镁泥主要成分是 MgO，还有 CaO、Fe 2O3、FeO、Al 2O3、SiO 2等杂质，酸溶时MgO、CaO、Fe 2O3、FeO、Al 2O3都和硫酸反应，SiO 2不与硫酸反应，B 2O3转化为 H3BO3，则滤渣 1 为 SiO2，次氯酸钙具有强氧化性，加入的次氯酸钙可把亚铁离子氧化成铁离子，MgO促进铁离子、铝离子水解，铁离子、铝离子转化为沉淀，则滤渣 2 为 Al(OH)3、Fe(OH) 3，浓缩过滤得到滤渣 3 为 CaSO4，滤液中含镁离子、硫酸根离子，蒸发浓缩、冷却结晶得到硫酸镁晶体，以此来解答。8答案 (1)浓硫酸 SiO 2(2)氧化亚铁离子 促进铁离子、铝离子转化为沉淀(3)溶液接近为无色(4)温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响不同，温度越高，硫酸钙溶解度越小，可以采用蒸发浓缩，趁热过滤方法除去硫酸钙考点指导 2 以分离提纯为目的化学工艺流程【典例 2】 (2016·课标全国Ⅲ，28)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V 2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废矾催化剂中回收 V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：物质 V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3质量分数/% 2.2～2.9 2.8～3.1 22～28 60～65 1～2 1以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：回答下列问题：(1)“酸浸”时 V2O5转化为 VO ，反应的离子方程式为＋ 2________________________________________，同时 V2O4转化成 VO2＋ 。 “废渣 1”的主要成分是________。(2)“氧化”中欲使 3 mol 的 VO2＋ 变为 VO ，则需要氧化剂 KClO3至少为________ mol。＋ 2(3)“中和”作用之一是使钒以 V4O 形式存在于溶液中。 “废渣 2”中含有________。4－12(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH＋V 4O R4V4O12＋4OH － (ROH4－12为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性(填“酸” 、 “碱”或“中”)。(5)“流出液”中阳离子最多的是________。(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH 4VO3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式___________________________________________________________。9【解题流程】解析 答案 (1)V 2O5＋2H ＋ ===2VO ＋H 2O SiO 2 (2)0.5＋ 2(3)Fe(OH)3、Al(OH) 3 (4)碱 (5)K ＋10(6)2NH4VO3 V2O5＋H 2O↑＋2NH 3↑= = = = =高 温 【对点训练】3．湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、镉(Cd)、铜、铁、钴(Co)等金属单质。利用铜镉渣可生产 Cu、Cd 及 ZnSO4·7H2O 等，其生产流程如图：如表是部分金属离子生成氢氧化物沉淀的 pH(开始沉淀的 pH 按金属离子浓度为 0.1 mol·L－1 计算)：氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cd(OH)2 Zn(OH)2开始沉淀的 pH 1.9 7.0 7.2 5.4沉淀完全的 pH 3.2 9.0 9.5 8.2请回答下列问题：(1)提高铜镉渣的“浸出”速率的措施有_______________________________________________________________________(写出 1 条即可)。(2)Fe 的金属性比 Co 强，该流程中“除钴”________(填“能”或“不能”)用 Zn 代替Fe， “除钴”中 Fe 发生反应的离子方程式是________________________________________________________________________________。(3)“除铁”操作中加入 H2O2的目的是___________________________，加入 ZnO 的目的是调节溶液 pH，以除去溶液中的铁元素，调节溶液 pH 的范围为________， “除铁”操作中的沉淀成分是________(写化学式)。(4)“电解”操作中，Cd 2＋ 在________极放电得到金属 Cd，电极反应式是______________________________________________________________。(5)“电解”后的电解废液是 ZnSO4溶液，用该电解废液制备 ZnSO4·7H2O 的方法是______________________________________________________。(6)“除钴”后的含钴废渣在空气中煅烧，煅烧后的成分测定如表：元素 Co Zn Cu Fe含量/% 59.00 0.52 0.20 13.16则煅烧后所得固体混合物中，钴氧化物的化学式是11__________________________________________________________。解析 (1)升高温度、增大反应物表面积等均可提高反应速率。(2)因 Zn 的金属性比 Fe 强，故可用 Zn 代替铁除钴。除钴中 Fe 与 Co2＋ 发生置换反应生成 Fe2＋ 和 Co。(3)H 2O2可氧化Fe2＋ ，使之转化为 Fe3＋ 。根据表格中的数据，可知欲除去溶液中的铁元素，需加入 ZnO 调节溶液 pH 的范围为 3.2～5.4，此时 Fe3＋ 完全转化成 Fe(OH)3沉淀。(4)电解操作中 Cd2＋ 在阴极得电子生成单质 Cd。(5)从 ZnSO4溶液中制备 ZnSO4·7H2O 的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。(6)由题意知，煅烧后所得固体为钴氧化物、ZnO、CuO、Fe 2O3的混合物，设煅烧后所得固体质量为 100 g，结合题表中的数据可知，钴氧化物中 m(O)＝100 g－59.00 g－81 g·mol－1 ×0.52 g÷65 g·mol－1 －80 g·mol－1 ×0.20 g÷64 g·mol－1 －160 g·mol－1 ×13.16 g÷112 g·mol－1 ＝21.302 g，则钴氧化物中 n(O)＝21.302 g÷16 g·mol－1 ＝1.33 mol， n(Co)＝59.00 g÷59 g·mol －1 ＝1.00 mol，故钴氧化物的化学式为Co3O4。答案 (1)适当升高浸取液温度(或将铜镉渣磨制成粉末等)(2)能 Fe＋Co 2＋ ===Fe2＋ ＋Co(3)将 Fe2＋ 氧化成 Fe3＋ 3.2～5.4 Fe(OH) 3(4)阴 Cd 2＋ ＋2e － ===Cd(5)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(6)Co3O41．(2017·北京理综，26)TiCl 4是由钛精矿(主要成分为 TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物，制备纯 TiCl4的流程示意图如下：钛 精 矿 ― — — — — ― →氯 化 过 程 沸 腾 炉 粗 TiCl4― — — — — ― →精 制 过 程 蒸 馏 塔 纯 TiCl4资料：TiCl 4及所含杂质氯化物的性质化合物 SiCl4 TiCl4 AlCl3 FeCl3 MgCl2沸点/℃ 58 136 181(升华) 316 1 412熔点/℃ －69 －25 193 304 714在 TiCl4中的溶解性 互溶 —— 微溶 难溶(1)氯化过程：TiO 2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：TiO 2(s)＋2Cl 2(g)=== TiCl4(g)＋O 2(g) Δ H1＝＋175.4 kJ·mol －1122C(s)＋O 2(g)===2CO(g) Δ H2＝－220.9 kJ·mol －1①沸腾炉中加碳氯化生成 TiCl4(g)和 CO(g)的热化学方程式：_____________________________________________________________。②氯化过程中 CO 和 CO2可以相互转化，根据如图判断：CO 2生成 CO 反应的Δ H________0(填“＞” “＜”或“＝”)，判断依据：___________________。③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、FeCl 3溶液，则尾气的吸收液依次是________________。④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 a 是________， T2应控制在________。解析 (1)①利用盖斯定律，将已知两个热化学方程式相加即可得出答案；②由图像可知，温度升高，二氧化碳减少，一氧化碳增多，有利于二氧化碳转化为一氧化碳；又因为温度升高平衡向吸热反应方向移动，所以二氧化碳生成一氧化碳的反应为吸热反应，故Δ H＞0；③HCl 气体溶于水即得到盐酸，所以在通其他水溶液之前先用水吸收 HCl；之后用FeCl2溶液与 Cl2反应生成 FeCl3溶液；最后用 NaOH 溶液吸收尾气，防止污染空气；④由资料可知，冷却到室温时，滤渣中含有难溶于 TiCl4的 MgCl2，以及微溶于 TiCl4的 AlCl3和FeCl3。(2)粗 TiCl4中存在的杂质是 SiCl4和微溶于 TiCl4的 AlCl3和 FeCl3；先通过蒸馏的方式除去沸点较低的 SiCl4，再控制温度在 136 ℃～181 ℃，蒸馏得到纯净 TiCl4。答案 (1)①TiO 2(s)＋2Cl 2(g)＋2C(s)= ==TiCl4(g)＋2CO(g) Δ H＝－45.5 kJ/mol②＞ 温度升高，CO 含量升高，CO 2含量减少，反应向生成 CO 的方向进行13③水、FeCl 2溶液、NaOH 溶液④AlCl 3、FeCl 3、MgCl 2(2)SiCl4 136 ℃～181 ℃2．(2017·江苏化学，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)。已知：①NaClO 溶液在受热或酸性条件下易分解，如 3NaClO===2NaCl＋NaClO 3②AgCl 可溶于氨水：AgCl＋2NH 3·H2O Ag(NH3) ＋Cl － ＋2H 2O＋ 2③常温时 N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原 Ag(NH3) ：＋ 24Ag(NH3) ＋N 2H4·H2O===4Ag↓＋N 2↑＋4NH ＋4NH 3↑＋H 2O＋ 2 ＋ 4(1)“氧化”阶段需在 80 ℃条件下进行，适宜的加热方式为________。(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Ⅱ”的滤渣进行洗涤，并______________________________________________________________________________________________________________________________。(4)若省略“过滤Ⅰ” ，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 NH3·H2O 反应外(该条件下 NaClO3与 NH3·H2O 不反应)，还因为_____________________________________________________________________________________________________________。(5)请设计从“过滤Ⅱ”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 mol·L －1 水合肼溶液，1 mol·L －1 H2SO4)。解析 (1)加热温度低于 100 ℃，采用水浴加热，优点是便于控制温度，受热均匀。(2)由14题发生反应：Ag＋NaClO＋H 2O― →AgCl＋NaOH＋O 2↑，有 Ag、Cl、O 三种元素的化合价发生变化，因 Ag、Cl 原子个数比为 1∶1，设 Ag、NaClO 的系数为 1，则 NaOH 系数为 1，Ag 失去 1e－ ，NaClO― →NaCl，得到 2e－ ，根据电子守恒 O2的系数为 ，根据原子守恒，H 2O 系数14为 ，相应扩大 4 倍。HNO 3也能氧化 Ag，但生成 NOx会污染环境。(3)滤渣沉淀时表面会附12有溶质，因此洗涤液中含有 Ag(NH3) ，将洗涤液并入过滤Ⅱ的滤液中，以提高利用率。＋ 2(4)若直接在溶液中加入氨水，一是稀释氨水，氨水的利用率低，二是原溶液中有氧化时生成的 NaCl(见(2)中反应)，Cl － 使可逆反应 AgCl＋2NH 3·H2O Ag(NH3) ＋Cl － ＋2H 2O＋ 2逆向移动，不利于 AgCl 的溶解。(5)由题给信息③，利用水合肼还原 Ag(NH3) ，但同时＋ 2有 NH3生成，利用 H2SO4吸收防止逸出污染大气。答案 (1)水浴加热 (2)4Ag＋4NaClO＋2H 2O===4AgCl＋4NaOH＋O 2↑ 会释放出氮氧化物(或 NO、NO 2)，造成环境污染 (3)将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中 (4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，且其中含有一定浓度的 Cl－ ，不利于 AgCl 与氨水反应 (5)向滤液中滴加 2 mol·L－1 水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用 1 mol·L－1 H2SO4溶液吸收反应中放出的 NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥学案三 无机化学工艺流程【教学目标】1.使学生了解化学工 艺 流程 题 的常 见题 型。2.掌握化学工 艺 流程 题 的分析方法和技巧。3.培养学生 发 散、 联 想、 归纳 、整合、提 炼 知 识 的能力。【教学重点】 化学工 艺 流程 题 的分析方法和技巧。【教学难点】 隐 含信息的挖掘和 计 算能力的提升。【考情分析】命题点 五年考情 分析解读以物 质 制 备为 主 线 的化学工 艺 流程2017·全国 Ⅲ ，T272016·全国 Ⅱ ，T282015·全国 Ⅰ ，T27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 、分离或提 纯等基本 实验 原理在化工生 产 中的 实际应 用，具有 较 强 的 实 用性和 综 合性，是近几年高考化学 试题 的常考 题 型。以分离提 纯为 主 线 的化学工 艺 流程2017·全国 Ⅰ ，T272016·全国 Ⅲ ，T281.工艺流程题过程解读(1)读 流程 图① 箭 头 ：箭 头进 入的是投料 (反 应 物 )、出去的是主 产 物或副 产 物 (生成物 )。② 三 线 ：出 线 和 进线 均表示物料流向或操作流程，可逆 线 表示物 质 循 环 。(2)解 题 要点① 审题 要点： a.了解生 产 目的、原料及 产 品， b.了解 题 目提供的信息， c.分析各步的反 应 条件、原理及物 质 成分， d.理解物 质 分离、提 纯 、条件控制等操作的目的及要点。② 答 题 切入点： a.原料及 产 品的分离提 纯 ， b.生 产 目的及反 应 原理， c.生 产 要求及反 应 条件， d.有关 产 率、 产 量及 组 成的 计 算， e.绿 色化学。2.工艺流程题常见答题方向工艺操作 (结果 ) 目的评价 (或操作名称 )方法措施研磨 (粉碎 ) 增大接触面 积 ，加快反 应 (溶解 )速率煅 烧 (焙 烧 ) 矿 物分解、燃 烧 ， 转 化 为 易溶于酸、碱的物 质水浸 利用水溶性把物 质进 行分离酸浸 (碱浸 ) 利用物 质 与酸 (碱 )反 应 除掉 杂质 或把目 标 物 质转化 为 可溶性离子控制条件调节 溶液 pH 某些金属离子的沉淀，控制物 质 的溶解控制温度 加快反 应 速率，促 进 平衡移 动 ；物 质 的溶解、析出、 挥发 等增大某反 应 物用量 增大另一反 应 物的 转 化率 (产 率 )某种 试剂 的 选择 是否 带 入 杂质 、是否影响 产 品的 纯 度分离提纯不相溶液体 分液相溶性液体 蒸 馏难 溶性固体 过滤易溶性固体 蒸 发结 晶、 浓缩 冷却 结 晶趁 热过滤 防止温度降低，某物 质 析出冰水洗 涤 减少晶体的溶解 损 失乙醇、有机溶 剂 洗 涤 减少晶体的水溶性 损 失【典例 1】考点指 导 1 以物 质 制 备为 目的工 艺 流程题头挖掘题头信息(2017·课标全国 Ⅰ ， 27)Li4Ti5O12和 LiFePO4都是 锂 离子 电池的 电 极材料，可利用 钛铁矿 (主要成分 为 FeTiO3， 还 含有少量 MgO、 SiO2等 杂质 )来制 备 ，工 艺 流程如下：题干分析题干流程【审题指导】【对点训练】1.(2015·全国卷 Ⅰ ， 27)硼及其化合物在工 业 上有 许 多用途。以 铁 硼 矿 (主要成分 为Mg2B2O5·H2O和 Fe3O4， 还 有少量 Fe2O3、 FeO、 CaO、 Al2O3和 SiO2等 )为 原料制 备硼酸 (H3BO3)的工 艺 流程如 图 所示： 回答下列 问题 ：(1)写出 Mg2B2O5·H2O与硫酸反 应 的化学方程式 ________________。 为 提高浸出速率，除适当增加硫酸 浓 度外， 还 可采取的措施有 _____________________ (写出两条 )。(2)利用 ________的磁性，可将其从 “ 浸渣 ” 中分离。 “ 浸渣 ” 中 还 剩余的物 质 是____________________________________________(写化学式 )。(3)“ 净 化除 杂 ” 需先加 H2O2溶液，作用是 ________________________________。然后再 调节 溶液的 pH约为 5，目的是 _____________________________。(4)“ 粗硼酸 ” 中的主要 杂质 是 ________(填名称 )。(5)以硼酸 为 原料可制得硼 氢 化 钠 (NaBH4)，它是有机合成中的重要 还 原 剂 ，其 电 子式为 ________。(6)单质 硼可用于生 产 具有 优 良抗冲 击 性能的硼 钢 。以硼酸和金属 镁为 原料可制 备单质 硼，用化学方程式表示制 备过 程 _______________________________。解析 2.(2017·海南化学， 17)以工 业 生 产 硼砂所得 废 渣硼 镁 泥 为 原料制取 MgSO4·7H2O的 过程如 图 所示：硼 镁 泥的主要成分如下表：MgO SiO2 FeO、Fe2O3 CaO Al2O3 B2O330% ～40%20% ～25% 5% ～ 15%2% ～3%1% ～2% 1% ～ 2%回答下列 问题 ：(1)“ 酸解 ” 时应该 加入的酸是 ________， “ 滤 渣 1” 中主要含有 ________(写化学式 )。(2)“ 除 杂 ” 时 加入次 氯 酸 钙 、氧化 镁 的作用分 别 是 ________________________、________________________。(3)判断 “ 除 杂 ” 基本完成的 检验 方法是 ________。(4)分离 滤 渣 3应 趁 热过滤 的原因是________________________________________________________________________________________________________________。解析 硼镁泥主要成分是 MgO，还有 CaO、 Fe2O3、 FeO、 Al2O3、 SiO2等杂质，酸溶时 MgO、 CaO、 Fe2O3、 FeO、 Al2O3都和硫酸反应， SiO2不与硫酸反应， B2O3转化为H3BO3，则滤渣 1为 SiO2，次氯酸钙具有强氧化性，加入的次氯酸钙可把亚铁离子氧化成铁离子， MgO促进铁离子、铝离子水解，铁离子、铝离子转化为沉淀，则滤渣 2为Al(OH)3、 Fe(OH)3，浓缩过滤得到滤渣 3为 CaSO4，滤液中含镁离子、硫酸根离子，蒸发浓缩、冷却结晶得到硫酸镁晶体，以此来解答。答案 (1)浓 硫酸 SiO2(2)氧化 亚铁 离子 促 进铁 离子、 铝 离子 转 化 为 沉淀(3)溶液接近 为 无色(4)温度 对 硫酸 镁 、硫酸 钙 的溶解度影响不同，温度越高，硫酸 钙 溶解度越小，可以采用蒸 发浓缩 ，趁 热过滤 方法除去硫酸 钙【典例 2】 (2016·课标全国 Ⅲ ， 28)以硅藻土 为载 体的五氧化二 钒 (V2O5)是接触法生产 硫酸的催化 剂 。从 废矾 催化 剂 中回收 V2O5既避免 污 染 环 境又有利于 资 源 综 合利用。 废钒 催化 剂 的主要成分 为 ：考点指 导 2 以分离提 纯为 目的化学工 艺 流程物 质 V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3质 量分数 /% 2.2～ 2.9 2.8～ 3.1 22～ 28 60～65 1～ 2 1以下是一种 废钒 催化 剂 回收工 艺 路 线 ：【解题流程】解析 【对点训练】3.湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、镉 (Cd)、铜、铁、钴 (Co)等金属单质。利用铜镉渣可生产 Cu、 Cd及 ZnSO4·7H2O等，其生产流程如图：如表是部分金属离子生成 氢 氧化物沉淀的 pH(开始沉淀的 pH按金属离子 浓 度 为0.1 mol·L－ 1计 算 )：氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cd(OH)2 Zn(OH)2开始沉淀的 pH 1.9 7.0 7.2 5.4沉淀完全的 pH 3.2 9.0 9.5 8.2请 回答下列 问题 ：(1)提高 铜镉 渣的 “ 浸出 ” 速率的措施有 __________________________(写出 1条即可 )。(2)Fe的金属性比 Co强 ， 该 流程中 “ 除 钴 ” ________(填 “ 能 ” 或 “ 不能 ” )用 Zn代替Fe， “ 除 钴 ” 中 Fe发 生反 应 的离子方程式是 ___________________________。(3)“ 除 铁 ” 操作中加入 H2O2的目的是 ___________________________，加入 ZnO的目的是 调节 溶液 pH，以除去溶液中的 铁 元素， 调节 溶液 pH的范 围为________， “ 除 铁 ” 操作中的沉淀成分是 ________(写化学式 )。(4)“ 电 解 ” 操作中， Cd2＋ 在 ________极放 电 得到金属 Cd， 电 极反 应 式是______________________________________________________________。(5)“ 电 解 ” 后的 电 解 废 液是 ZnSO4溶液，用 该电 解 废 液制 备 ZnSO4·7H2O的方法是______________________________________________________。