專題二 專題提升

專 題 提 升 一、金屬礦物的開發(fā)利用1.金屬在自然界中的存在2.金屬冶煉的一般步驟 3.金屬冶煉的實(shí)質(zhì)金 屬 的 冶 煉 過 程 就 是 把 金 屬 從 化 合 態(tài) 還 原 為 游 離 態(tài) 的 過 程 。即 Mn ne =M。4.金屬冶煉的方法(用化學(xué)方程式表示) 提醒：冶煉Al時(shí)只能電解Al2O3不能電解AlCl3(共價(jià)化合物，熔融時(shí)不導(dǎo)電)。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化溫度。金屬冶煉方法與金屬活動(dòng)性的關(guān)系： 二、化學(xué)工藝流程題【試題特點(diǎn)】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 ； 題 設(shè) 主要 是 根 據(jù) 生 產(chǎn) 過 程 中 涉 及 的 化 學(xué) 知 識(shí) 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) 【解題策略】(1)看原料：明確化工生產(chǎn)或化學(xué)實(shí)驗(yàn)所需的材料。(2)看目的：把握題干中的“制備”或“提純”等關(guān)鍵詞，確定化工生產(chǎn)或化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的。(3)看箭頭：進(jìn)入的是投料(即反應(yīng)物)；出去的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)。(4)看三線：主線主產(chǎn)品；分支副產(chǎn)品；回頭為循環(huán)。(5)找信息：明確反應(yīng)條件控制和分離提純方法。 (6)關(guān) 注 所 加 物 質(zhì) 的 可 能 作 用 ： 參 與 反 應(yīng) 、 提 供 反 應(yīng) 氛 圍 、 滿 足定 量 要 求 。 【知識(shí)儲(chǔ)備】1.制備過程中原料預(yù)處理的5種常用方法看方法想目的研磨 減 小 固 體 的 顆 粒 度 ， 增 大 固 體 與 液 體 或 氣 體 間的 接 觸 面 積 ， 加 快 反 應(yīng) 速 率水浸 與 水 接 觸 反 應(yīng) 或 溶 解酸浸 與 酸 接 觸 反 應(yīng) 或 溶 解 ， 使 可 溶 性 金 屬 離 子 進(jìn) 入溶 液 ， 不 溶 物 通 過 過 濾 除 去 2.制備過程中控制反應(yīng)條件的6種方法看方法想目的調(diào) 節(jié) 溶 液 的pH 常 用 于 使 某 些 金 屬 離 子 形 成 氫 氧 化 物 沉 淀控 制 溫 度 根 據(jù) 需 要 升 溫 或 降 溫 ， 改 變 反 應(yīng) 速 率 或 使平 衡 向 需 要 的 方 向 移 動(dòng)控 制 壓 強(qiáng) 改 變 速 率 ， 影 響 平 衡使 用 合 適 的催 化 劑 改 變 反 應(yīng) 速 率 ， 控 制 達(dá) 到 平 衡 所 需 要 的 時(shí)間趁 熱 過 濾 防 止 某 物 質(zhì) 降 溫 時(shí) 析 出 注意調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn)：能與H反應(yīng)，使溶液pH變大；不引入新雜質(zhì)。例如若要除去Cu2中混有的Fe3，可加入CuO、Cu(OH )2或Cu2(OH )2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。 3.產(chǎn)品分離和提純的方法或操作(1)蒸 發(fā) ： 蒸 發(fā) 掉 一 部 分 溶 劑 。 有 時(shí) 要 考 慮 反 應(yīng) 時(shí) 的 氣 體 氛 圍以 抑 制 某 物 質(zhì) 發(fā) 生 水 解 ： 如 從 溶 液 中 析 出 FeCl3、 AlCl3、MgCl2等 溶 質(zhì) 時(shí) ， 應(yīng) 在 H Cl的 氣 流 中 加 熱 ， 以 防 其 水 解 。(2)蒸 發(fā) 濃 縮 、 冷 卻 結(jié) 晶 ： 適 用 于 雜 質(zhì) 的 溶 解 度 隨 溫 度 變 化 不大 的 物 質(zhì) 的 分 離 、 提 純 ： 如 NaCl和 K2Cr2O7混 合 溶 液 ， 若 將混 合 溶 液 加 熱 蒸 發(fā) 后 再 降 溫 ， 則 析 出 的 固 體 主 要 是 K2Cr2O7，母 液 中 是 NaCl和 少 量 K 2Cr2O7， 這 樣 就 可 分 離 出 大 部 分K2Cr2O7； 同 樣 原 理 可 除 去 KNO3溶 液 中 的 少 量 NaCl。 (3)蒸 發(fā) 結(jié) 晶 、 趁 熱 過 濾 ： 適 用 于 雜 質(zhì) 的 溶 解 度 隨 溫 度 變 化 較大 的 物 質(zhì) 的 分 離 、 提 純 ， 可 減 少 雜 質(zhì) 晶 體 的 析 出 ： 如 NaCl和K2Cr2O7混 合 溶 液 ， 若 將 混 合 溶 液 蒸 發(fā) 一 段 時(shí) 間 ， 析 出 的 固 體主 要 是 NaCl， 母 液 中 是 K2Cr2O7和 少 量 NaCl； 同 樣 原 理 可 除去 NaCl溶 液 中 的 少 量 KNO3。(4)晶 體 的 干 燥 ： 常 見 的 干 燥 方 法 為 自 然 晾 干 、 濾 紙 吸 干 、 干燥 器 中 烘 干 。 (5)沉 淀 的 洗 滌 ： 洗 滌 方 法 是 向 過 濾 器 中 慢 慢 注 入 適 量 蒸 餾 水 ，至 剛 好 沒 過 沉 淀 ， 然 后 靜 置 ， 讓 其 自 然 流 下 ， 重 復(fù) 以 上 操 作2 3次 ， 直 至 洗 滌 干 凈 。 為 了 減 少 沉 淀 (或 晶 體 )的 溶 解 ， 可 用冰 水 或 有 機(jī) 溶 劑 洗 滌 。 水 洗 ： 通 常 是 為 了 除 去 晶 體 表 面 水 溶性 的 雜 質(zhì) 。 “ 冰 水 洗 滌 ” ： 能 洗 去 晶 體 表 面 的 雜 質(zhì) 離 子 ， 且減 少 晶 體 在 洗 滌 過 程 中 的 溶 解 損 耗 。 用 特 定 有 機(jī) 試 劑 清 洗 晶體 ： 洗 去 晶 體 表 面 的 雜 質(zhì) ， 降 低 晶 體 的 溶 解 度 ， 減 少 損 耗 等 。(6)沉 淀 是 否 洗 滌 干 凈 的 檢 驗(yàn) ： 主 要 檢 驗(yàn) 洗 滌 液 中 是 否 還 含 有沉 淀 表 面 吸 附 的 離 子 。 取 少 量 最 后 一 次 的 洗 滌 液 ， 置 于 一 潔凈 的 試 管 中 ， 滴 加 少 量 的 檢 驗(yàn) 試 劑 ， 若 沒 有 特 征 現(xiàn) 象 出 現(xiàn) ， 說 明 沉 淀 洗 滌 干 凈 。 化工流程題中表述性詞匯“八大答題方向”化工生產(chǎn)流程和綜合實(shí)驗(yàn)題中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些表述性詞語中，這些表述性詞語就是隱性信息，它可以暗示我們所應(yīng)考慮的答題角度。常見的有：(1)“控制較低溫度” 常考慮物質(zhì)的揮發(fā)、物質(zhì)的不穩(wěn)定性和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化等。(2)“加過量試劑” 常考慮反應(yīng)完全或增大轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率等。(3)“能否加其他物質(zhì)” 常考慮會(huì)不會(huì)引入雜質(zhì)或是否影響產(chǎn)品的純度。 (4)“在空氣中或在其他氣體中” 主要考慮O2、H 2O、CO2或其他氣體是否參與反應(yīng)或達(dá)到防氧化、防水解、防潮解等目的。(5)“判斷沉淀是否洗凈” 常取少量最后一次洗滌液于試管中，向其中滴加某試劑，以檢驗(yàn)其中的某種離子。(6)“檢驗(yàn)?zāi)澄镔|(zhì)的設(shè)計(jì)方案” 通常取少量某液體于試管中，加入另一試劑產(chǎn)生某現(xiàn)象，然后得出結(jié)論。(7)“控制pH ” ?？紤]防水解、促進(jìn)生成沉淀或除去雜質(zhì)等。(8)“用某些有機(jī)試劑清洗” 常考慮降低物質(zhì)溶解度有利 于析出、減少損耗和提高利用率等。 例1(2015江蘇化學(xué)，16)以 磷 石 膏 (主 要 成 分 CaSO4， 雜 質(zhì)SiO2、 Al2O3等 )為 原 料 可 制 備 輕 質(zhì) CaCO3。 (2)當(dāng) 清 液 pH 接 近 6.5時(shí) ， 過 濾 并 洗 滌 固 體 。 濾 液 中 物 質(zhì) 的 量 濃度 最 大 的 兩 種 陰 離 子 為 _和 _(填 化 學(xué) 式 )； 檢 驗(yàn)洗 滌 是 否 完 全 的 方 法 是 _。(3)在 敞 口 容 器 中 ， 用 NH 4Cl溶 液 浸 取 高 溫 煅 燒 的 固 體 ， 隨 著浸 取 液 溫 度 上 升 ， 溶 液 中 c ( C a 2 ) 增 大 的 原 因 是_ _。 例2(2016通揚(yáng)泰淮宿五市聯(lián)考)以 煉 鋅 廠 的 煙 道 灰 (主 要 成 分為 ZnO， 另 含 少 量 Fe2O3、 CuO、 SiO2、 MnO等 )為 原 料 可 生 產(chǎn)草 酸 鋅 晶 體 (ZnC2O42H 2O)。 有 關(guān) 氫 氧 化 物 開 始 沉 淀 和 沉 淀 完 全 的 pH 如 下 表 ：氫氧化物Fe(OH )3 Fe(OH )2 Cu(OH )2 Zn(OH )2開始沉淀的pH 1.5 6.5 4.2 5.4沉淀完全的pH 3.3 9.7 6.7 8.2 請(qǐng) 問 答 下 列 問 題 ：(1)濾 渣 A的 主 要 成 分 為 _。(2)除 錳 過 程 中 產(chǎn) 生 MnO(OH )2沉 淀 的 離 子 方 程 式 為_。(3) 除 鐵 (部 分 Cu2 可 能 被 除 去 )時(shí) 加 入 ZnO控 制 反 應(yīng) 液 pH 的范 圍 為 _。 上 述 流 程 中 除 鐵 與 除 銅 的 順 序 不 能 顛 倒 ， 否 則 除 鐵 率 會(huì) 減小 ， 其 原 因 是 _。(4)若 沉 淀 過 程 采 用 Na 2C2O4代 替 (NH 4)2C2O4生 產(chǎn) 草 酸 鋅 晶 體 ，合 理 的 加 料 方 式 是 _。 (5)將 草 酸 鋅 晶 體 加 熱 分 解 可 得 到 一 種 納 米 材 料 。 加 熱 過 程 中固 體 殘 留 率 隨 溫 度 的 變 化 如 圖 所 示 ， 300 460 范 圍 內(nèi) ， 發(fā)生 反 應(yīng) 的 化 學(xué) 方 程 式 為_。 題 組 診 斷 1.(2018金太陽江蘇百校聯(lián)考)以 軟 錳 礦 粉 (主 要 含 MnO2， 還 含 有少 量 的 Fe2O3、 Al2O3 等 雜 質(zhì) )為 原 料 制 取 高 純 MnO2 的 流 程 如下 ：( 1 ) 酸 浸 時(shí) 所 發(fā) 生 主 要 反 應(yīng) 的 離 子 方 程 式 為_。(2) 酸 浸 時(shí) 加 入 一 定 體 積 的 硫 酸 ， 硫 酸 濃 度 不 能 過 小 或 過 大 。 當(dāng) 硫 酸 濃 度 偏 小 時(shí) ， 酸 浸 時(shí) 會(huì) 有 紅 褐 色 渣 出 現(xiàn) ， 原 因 是_。硫 酸 濃 度 不 能 過 大 的 原 因 是_。 (3)過 濾 所 得 濾 渣 為 MnCO3， 濾 液 中 溶 質(zhì) 的 主 要 成 分 是_。(4)焙 燒 MnCO3的 裝 置 如 下 圖 所 示 ： 焙 燒 時(shí) 所 發(fā) 生 反 應(yīng) 的 化 學(xué) 方 程 式 為_。 焙 燒 一 定 時(shí) 間 后 需 轉(zhuǎn) 動(dòng) 石 英 管 ， 目 的 是_。 2.(2017南通一調(diào))濕 法 煉 鋅 產(chǎn) 生 的 銅 鎘 渣 主 要 含 鋅 、 銅 、 鐵 、鎘 (Cd)、 鈷 (Co)等 單 質(zhì) 。 一 種 由 銅 鎘 渣 生 產(chǎn) 金 屬 鎘 的 流 程 如 下 ：下 表 列 出 了 相 關(guān) 金 屬 離 子 生 成 氫 氧 化 物 沉 淀 的 pH (開 始 沉 淀 的pH 按 金 屬 離 子 濃 度 為 0.1 molL 1計(jì) 算 )：氫氧化物Fe(OH ) 3 Fe(OH )2 Cd(OH )2開始沉淀的pH 1.5 6.5 7.2沉淀完全的pH 3.3 9.9 9.5 (1)浸 出 過 程 中 ， 不 采 用 通 入 空 氣 的 方 法 進(jìn) 行 攪 拌 ， 原 因 是 防 止將 C u 氧 化 浸 出 ， 其 離 子 方 程 式 是_。(2)除 鈷 過 程 中 ， 鋅 粉 會(huì) 與 As2O3形 成 微 電 池 產(chǎn) 生 AsH 3。 該 微 電 池的 正 極 反 應(yīng) 式 為 _。(3)除 鐵 時(shí) 先 加 入 適 量 KMnO4， 再 加 入 ZnO調(diào) 節(jié) pH 。 除 鐵 過 程 中 ， 理 論 上 參 加 反 應(yīng) 的 物 質(zhì) n(KMnO 4) n(Fe2 )_。 除 鐵 時(shí) 加 入 ZnO控 制 反 應(yīng) 液 pH 的 范 圍 為 _。(4)若 上 述 流 程 中 投 入 的 KMnO4不 足 量 ， 則 待 電 解 溶 液 中 有 Fe元素 殘 余 。 請(qǐng) 設(shè) 計(jì) 實(shí) 驗(yàn) 方 案 加 以 驗(yàn) 證 ： _。(5)凈 化 后 的 溶 液 用 惰 性 電 極 電 解 可 獲 得 鎘 單 質(zhì) 。 電 解 廢 液 中 可循 環(huán) 利 用 的 溶 質(zhì) 是 _。 答案(1)2Cu4HO2=2Cu22H 2O(2)As2O312H12e=2AsH 33H 2O(3)1 33.37.2(4)取樣，向其中滴加H 2O2后，再滴入KSCN溶液，若溶液變紅，則待電解液中含有Fe元素(5)H 2SO4 3.(2017蘇錫常鎮(zhèn)一調(diào))以 硼 鎂 泥 (主 要 成 分 為 MgSiO3、 Fe2O3及少 量 Al2O3、 FeO和 MnO)為 原 料 制 備 高 純 Mg(OH )2的 流 程 如 下 ：己 知 ： 常 溫 下 此 體 系 中 各 氫 氧 化 物 開 始 沉 淀 與 沉 淀 完 全 時(shí) 的 pH 范圍 如 下 表 所 示 ： pH值Mg(OH ) 2 Mn(OH )2 MnO(OH )2 Fe(OH )2 Al(OH )3 Fe(OH )3開始沉淀時(shí)9.3 7.1 7.8 7.6 3.7 2.3 溫 度 高 于 340 時(shí) Mg(OH )2開 始 分 解 為 MgO和 H 2O。(1)“ 浸 取 ” 時(shí) ， 為 提 高 鎂 的 浸 取 率 可 行 的 措 施 為 _。a.將 硼 鎂 泥 制 成 漿 料 b.降 低 浸 取 溫 度 c.用 鹽 酸 多 次 浸 取(2)“ 浸 取 ” 時(shí) ， MgSiO3 與 鹽 酸 反 應(yīng) 的 化 學(xué) 方 程 式 為_。(3)“ 除 鐵 、 鋁 ” 時(shí) ， 需 調(diào) 節(jié) 溶 液 pH 范 圍 為 _。( 4 ) “ 除 M n 2 ” 時(shí) 發(fā) 生 反 應(yīng) 的 離 子 方 程 式 為_；過 濾 3所 得 濾 渣 中 含 有 MnO(OH )2和 _。 (5)“ 沉 鎂 ” 時(shí) ， 反 應(yīng) 溫 度 與 Mg(OH )2的 產(chǎn) 率 如 圖 所 示 ， 當(dāng) 溫度 超 過 60 ， 隨 溫 度 再 升 高 ， Mg(OH )2產(chǎn) 率 反 而 降 低 ， 其 原因 可 能 是 _。 答案(1)ac(2)MgSiO 32H Cl(n1)H 2O=MgCl2SiO2nH 2O(3)4.7 pH 7.1 (4)Mn2H 2O22OH=MnO(OH )2H 2OMg(OH )2(5)氨水揮發(fā)加劇，導(dǎo)致溶液中氨水濃度降低 4.(2018南京、鹽城一模)利 用 廢 鉛 蓄 電 池 的 鉛 泥 (PbO、 Pb及PbSO4等 )可 制 備 精 細(xì) 無 機(jī) 化 工 產(chǎn) 品 3PbOPbSO4H 2O (三 鹽 )，主 要 制 備 流 程 如 下 ： (1)步 驟 PbSO4轉(zhuǎn) 化 為 難 溶 PbCO3的 離 子 方 程 式 為_。(2)濾 液 1和 濾 液 3經(jīng) 脫 色 、 蒸 發(fā) 、 結(jié) 晶 可 得 到 的 副 產(chǎn) 品 為 _(寫 化 學(xué) 式 )。 (3)步 驟 酸 溶 時(shí) ， 其 中 的 鉛 與 硝 酸 生 成 Pb(NO3)2及 NO的 離 子 方 程 式 為_；濾 液 2中 溶 質(zhì) 主 要 成 分 為 _(寫 化 學(xué) 式 )。( 4 ) 步 驟 合 成 三 鹽 的 化 學(xué) 方 程 式 為_ _。(5)步 驟 洗 滌 操 作 時(shí) ， 檢 驗(yàn) 沉 淀 是 否 洗 滌 完 全 的 方 法是_。