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第47讲无机化工流程题;1.培养从新信息中准确地提取实质性内容,并与已有知识块整合重组为新知识块的能力。
2.培养将实际问题分解,通过运用相关知识,采用分析、综合的方法,解决简单化学问题的能力。
3.培养将分析和解决问题的过程及成果用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等形式表达并做出解释的能力。;;一、化学工艺流程题的整体设计
1.呈现方式——“三大块”;2.解题模型——“四线法”
(1)试剂线:为达到最终目的加入的物质,起到酸、碱中和或氧化、还原作用等。
(2)转化线:元素守恒——焙烧、溶浸、沉淀、煅烧、电解、结晶等。
(3)除杂线:复分解沉淀、置换沉淀、氧化还原沉淀;加热产生气体等。
(4)分离线:蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥等。;二、工艺流程中主要环节的分析
1.核心反应——陌生方程式的书写
关注箭头的指向:箭头指入→反应物,箭头指出→生成物。
(1)氧化还原反应:熟练应用氧化还原反应规律,判断生成物并配平。
(2)非氧化还原反应:结合物质性质和反应实际情况判断生成物。;2.原料预处理的六种常用方法及目的;3.控制反应条件的六种常用方法
(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点:
①能与H+反应,使溶液pH变大。
②不引入新杂质,如要除去Cu2+中混有的Fe3+时,可加入CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH,不可加入NaOH溶液、氨水等。
(2)控制温度。根据需要升温或降温,改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。;(3)控制压强。改变速率,影响平衡。
(4)使用合适的催化剂。增大反应速率,缩短达到平衡所需要的时间。
(5)趁热过滤。防止某物质降温时析出。
(6)冰水(或有机溶剂)洗涤。洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。;4.明确常用的分离、提纯方法;三、化工流程中的定量计算
1.常见类型及解题方法;一、物质制备类化工流程题
1.(2024·江门调研)某工厂以辉铋矿(主要成分为Bi2S3,含有FeS2、SiO2杂质)和软锰矿(主要成分为MnO2)为原料,采用联合焙烧法制备超细氧化铋。工艺流程如下:;解析:Bi位于元素周???表第六周期第ⅤA族,其价层电子排布式为6s26p3。
答案:6s26p3;(2)写出“联合焙烧”时MnO2和Bi2S3反应的化学方程式:______________。;(3)若焙烧时MnO2过量可分解为Mn2O3,则“酸浸”时Mn2O3会转化为MnCl2,此时生成的气体A为______________(填化学式)。
解析:“酸浸”时Mn2O3会与浓盐酸发生氧化还原反应生成MnCl2、H2O和Cl2,则气体A为Cl2。
答案:Cl2;(4)“酸浸”时需及时补充浓盐酸调节酸浸液的pH小于1.4的目的是_______________________________________________________________。;(6)沉淀反萃取所得草酸铋[Bi2(C2O4)3]用酒精洗去有机残余物,干燥后,在600℃、空气气氛下保温2h进行热分解,热分解产物的X射线衍射图谱如下图所示,出现了Bi2O3的明锐衍射峰。
;2.(2022·高考全国甲卷)硫酸锌(ZnSO4)是制备各种含锌材料的原料,在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备,菱锌矿的主要成分为ZnCO3,杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下:;本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数见下表:;回答下列问题:
(1)菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为______________。
(2)为了提高锌的浸取效果,可采取的措施有__________、_____________。
答案:将菱锌矿焙烧产品粉碎适当增大硫酸浓度(或升高浸取时的反应温度等)
(3)加入物质X调溶液pH=5,最适宜使用的X是________(填标号)。
A.NH3·H2OB.Ca(OH)2C.NaOH
滤渣①的主要成分是__________、__________、____________。;解析:制备ZnSO4·7H2O的流程分析如下:;加入物质X调溶液pH=5,为了不引入新的阳离子,故X宜选用Ca(OH)2;pH=5时,c(OH-)=10-9mol·L-1,根据表中各离子的氢氧化物的Ksp可知,只有Fe3+能完全沉淀。
答案:BSiO2CaSO4Fe(OH)3;(4)向80~90℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤,滤渣②中有MnO2,该步反应的离子方程式为________________________。
解析:Fe2+被适量KMnO4溶液氧化为Fe(OH)3,同时生成MnO2,Fe(
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