2019-2020年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題11 化工流程題 條件控制（溫度、壓強、濃度、調(diào)pH值）導(dǎo)學(xué)案.doc

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2019-2020年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題11 化工流程題 條件控制（溫度、壓強、濃度、調(diào)pH值）導(dǎo)學(xué)案 1．(xx廣東卷32 節(jié)選)難溶性雜鹵石(K2SO4MgSO42CaSO42H2O)屬于“呆礦”，在水中存在如下平衡：K2SO4MgSO42CaSO42H2O(s)==2Ca2＋＋2K＋＋Mg2＋＋4SO＋2H2O 為能充分利用鉀資源，用飽和Ca(OH)2溶液溶浸雜鹵石制備硫酸鉀，工藝流程如圖1： 圖2 圖1 (2) 用化學(xué)平衡移動原理解釋Ca(OH)2溶液能溶解雜鹵石浸出K＋的原因： (3)“除雜”環(huán)節(jié)中，先加入 溶液，經(jīng)攪拌等操作后，過濾，再加入________溶液調(diào)節(jié)濾液pH至中性。 (4)不同溫度下，K＋的浸出濃度與溶浸時間的關(guān)系如圖2，由圖可得隨著溫度升高， ① ； ② 【化工流程題中條件控制（溫度、壓強、濃度、調(diào)pH值）的考點與解題策略】 一、化工流程的考查模式 二、條件控制（溫度、壓強、濃度、調(diào)pH值）的專用術(shù)語及其對應(yīng)功能 （一）溫度、濃度、壓強的控制 術(shù)語 功能 溫度的控制 升溫 ①加快反應(yīng)速率或溶解速率；②促進(jìn)平衡向吸熱方向移動；③除雜，除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)，如NaHCO3 、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物質(zhì)。④使沸點相對較低的原料氣化 降溫 ①防止某物質(zhì)在高溫時會溶解(或分解) ;② 使化學(xué)平衡向著題目要求的方向移動（放熱方向）；③使某個沸點較高的產(chǎn)物液化，使其與其他物質(zhì)分離;④降低晶體的溶解度，減少損失. 控溫（用水浴或油浴控溫） ①防止某種物質(zhì)溫度過高時會分解或揮發(fā)； ②為了使某物質(zhì)達(dá)到沸點揮發(fā)出來； ③使催化劑的活性達(dá)到最好； ④防止副反應(yīng)的發(fā)生； ⑤降溫或減壓可以減少能源成本，降低對設(shè)備的要求，達(dá)到綠色化學(xué)的要求。 ⑥如果題目中出現(xiàn)了包括產(chǎn)物在內(nèi)的各種物質(zhì)的溶解度信息，則要根據(jù)它們的溶解度隨溫度升高而改變的情況，尋找合適的結(jié)晶分離方法 ( 蒸發(fā)結(jié)晶或濃縮結(jié)晶) 。 增大反應(yīng)物濃度 、 加壓 ①可加快反應(yīng)速率 。對氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，加壓使平衡向生成物方向移動。但壓強太大，動力消耗更多，設(shè)備要求更高，成本增加，故必須綜合考慮 。 ②加壓一般是提高氣體反應(yīng)物濃度措施 ，在氣體和固體、液體反應(yīng)的體系中并不適宜。 ③生產(chǎn)中常使廉價易得的原料適當(dāng)過量，以提高另一原料的利用率 。 減壓蒸餾 減小壓強，降低液體的沸點，防止（如濃HNO3、NH3.H2O、H2O2、NH4HCO3等物質(zhì)分解； 【課堂練習(xí)1】 1、實驗室用硫酸廠燒渣（主要成分為Fe2O3及少量FeS、SiO2等）制備聚鐵（堿式硫酸鐵的聚合物）和綠礬(FeSO47H2O)，過程如右圖： (5)在⑥中，將溶液Z控制到70～80 ℃的目的是__ ； 2．（10年佛一模）工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如圖1： 圖2 圖1 ⑶NH3和O2在鉑系催化劑作用下從145℃就開始反應(yīng)： 4NH3+5O24NO+6H2O　 △H=－905kJmol－1 不同溫度下NO產(chǎn)率如圖2所示。溫度高于900℃時，NO產(chǎn)率下降的原因 。 ⑷吸收塔中反應(yīng)為：3NO2+H2O2HNO3+NO。從生產(chǎn)流程看，吸收塔中需要補充空氣，其原因是 。 3、（12廣州一模）綠礬（FeSO47H2O）的一種綜合利用工藝如下圖1： 表1 圖1 （4）母液“除雜”后，欲得到(NH4)2SO4粗產(chǎn)品，操作步驟依次為真空蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、____________。濃縮時若溫度過高，產(chǎn)品中將混有NH4HSO4，運用化學(xué)平衡移動原理解釋其原因 。 （5）綠礬的另一種綜合利用方法是：綠礬脫水后在有氧條件下焙燒，F(xiàn)eSO4轉(zhuǎn)化為Fe2O3和硫的氧化物。分析表1實驗數(shù)據(jù)，為了提高SO3的含量，可采取的措施是 。 通電 4.（11廣州模擬）過氧化氫（H2O2）有廣泛的用途。工業(yè)上用電解硫酸氫銨水溶液的方法制備過氧化氫，其反應(yīng)原理是：2NH4HSO4 (NH4)2S2O8+H2↑，(NH4)2S2O8+2H2O=2NH4HSO4 + H2O2。其流程如下： （2）在上流程圖中，采用減壓蒸餾的原因是： 。 （3）過氧化氫具有的化學(xué)性質(zhì)是 。 A．不穩(wěn)定性 B．弱堿性 C．氧化性 D．還原性 （二）PH的控制 術(shù)語 功能 控制溶液的PH 包括兩個方向：①調(diào)高PH ②調(diào)低PH ⑴目的：調(diào)節(jié)pH值實質(zhì)上是利用沉淀溶解平衡把某些離子轉(zhuǎn)化成沉淀。 （2）原則：不管是調(diào)高還是調(diào)低，原則都是加過量的除雜劑而不引進(jìn)新的雜質(zhì)，這里分兩種情況①如果要得到濾液，可加固體沉淀劑消耗H＋或OH—，如除去含Cu2+溶液中混有的Fe3+,可通過加入CuO、Cu(OH)2、Cu(OH)2CO3等；②要得到濾渣，則需加入堿性溶液，如氨水或氫氧化鈉溶液。調(diào)低PH值的原則與調(diào)高PH的原則相同。 ⑶題目呈現(xiàn)方式：題中通常會以表格數(shù)據(jù)形式，或“已知信息”給出需求的“適宜PH范圍”的信息; ⑷解題步驟：①判斷溶液呈酸（或堿）性②判斷調(diào)高還是調(diào)低③選擇合適的調(diào)節(jié)劑。 【課堂練習(xí)2】 附：有關(guān)氫氧化物沉淀的pH： 5、（15湛江一模）32.（16分）工業(yè)上用難溶于水的碳酸鍶（SrCO3）粉末為原料(含少量鋇和鐵的化合物)制備高純六水氯化鍶晶體(SrCl26H2O)，其過程為： 氫氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 開始沉淀的pH 1.5 6.5 沉淀完全的pH 3.7 9.7 （2）在步驟②-③的過程中，將溶液的pH值由1調(diào)節(jié)至 ；宜用的試劑為 。 A. 1.5 B. 3.7 C. 9.7 D．氨水 E．氫氧化鍶粉末 F．碳酸鈉晶體 6.（14廣州一模）某地煤矸石經(jīng)預(yù)處理后含SiO2（63%）、Al2O3（25%）、Fe2O3（5%）及少量鈣鎂的化合物等，一種綜合利用工藝設(shè)計如下： （4） 已知Fe3+開始沉淀和沉淀完全的pH分別為2.1和3.2，Al3+開始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.1和5.4。為了獲得產(chǎn)品Al(OH) 3，從煤矸石的鹽酸浸取液開始，若只用CaCO3一種試劑，后續(xù)操作過程是 。 7．（15增城調(diào)研）白鎢礦的主要成分是CaWO4 ，含有二氧化硅、氧化鐵等雜質(zhì)，工業(yè)生產(chǎn)鎢流程如下： （完全沉淀離子的pH值：SiO32-為8，WO42-為5） （3）調(diào)節(jié)pH可選用的試劑是： 。 A 、氨水 B、 氫氧化鈉溶液 C、 鹽酸 8、（xx廣東）石墨在材料領(lǐng)域有重要應(yīng)用，某初級石墨中含SiO2（7.8%）、Al2O3（5.1%）、Fe2O3（3.1%）和MgO（0.5%）等雜質(zhì)，設(shè)計的提純與綜合利用工藝如下： （4） 由溶液IV生成沉淀V的總反應(yīng)的離子方程為 術(shù)語 功能 酸性、 堿性 或 某種 環(huán)境 氛圍 ①蒸發(fā)或結(jié)晶時，加入相應(yīng)的酸或堿，以抑制某些鹽的水解 。 ②需要在酸性氣流中干燥FeCl3、AlCl3 、MgCl2等含水晶體 ， 以防止水解。如從海水中提取鎂，從MgCl2的溶液里結(jié)晶析出的是氯化鎂結(jié)晶水合物，電解熔化氯化鎂才能制得金屬鎂，要去除氯化鎂晶體中的結(jié)晶水"需要在氯化氫氣流中加熱，否則煅燒所得的最后固體不是MgCl2，而是熔點更高的MgO, 具有相似情況的還有FeCl3 、AlCl3等。 ③營造還原性氛圍：加熱煮沸酸液后再冷卻，其目的是排除酸溶液中的氧氣，如用廢鐵制備氯礬晶體，需要把硫酸加熱煮沸后再加入，同時還不能加入過量，防止Fe2+被氧化。 ④營造氧化性氛圍：加入氧化劑進(jìn)行氧化，如加入綠色氧化劑 H2O2 將 Fe2+ 氧化轉(zhuǎn)化為Fe3+ 。 （三）體系環(huán)境氛圍及其它條件的控制 【課堂練習(xí)3】 9、（14廣州一模）某地煤矸石經(jīng)預(yù)處理后含SiO2（63%）、Al2O3（25%）、Fe2O3（5%）及少量鈣鎂的化合物等，一種綜合利用工藝設(shè)計如下： （5） 以煤矸石為原料還可以開發(fā)其他產(chǎn)品，例如在煤矸石的鹽酸浸取液除鐵后，常溫下向AlCl3溶液中不斷通入HCl氣體，可析出大量AlCl36H2O晶體，結(jié)合化學(xué)平衡移動原理解釋析出晶體的原因： 表1 圖1 10、（14佛山一模）磷酸鹽骨水泥具有良好的實用性。醫(yī)藥工業(yè)利用共沉淀原理，通過控制Ca/P物質(zhì)的量比[n(Ca)/n(P)]制備相應(yīng)產(chǎn)品[Ca5(PO4)3OH和Ca3(PO4)2的n(Ca)/n(P)分別為1.67和1.5]流程如圖1： 上表為n(Ca)/n(P)=1.5時， 不同pH值制得濾餅的產(chǎn)率以及分析結(jié)果 （注：Ca5(PO4)3OH、Ca3(PO4)2和CaHPO4均難溶于水； Ca(H2PO4) 2溶液pH<7） （1）流程中強調(diào)“滴加速度100 mL/45 min”的作用是 。 流程中調(diào)pH值選氨水，不選生石灰或石灰乳的理由是 。 （2）從表1中數(shù)據(jù)分析生成Ca3(PO4)2時，“pH=x”中的x的最佳取值為____________ ，濾餅的化學(xué)成分Ca5(PO4)3OH、Ca3(PO4)2和CaHPO4和 。 （3）酸性條件下產(chǎn)率偏低的原因是 。 （四）自我檢測 《學(xué)習(xí)與評價》P189—196 “07—14年廣東模擬題”對應(yīng)練習(xí) 【參考答案】 【真題再現(xiàn)】 (xx廣東卷32 節(jié)選) (2)氫氧根與鎂離子結(jié)合，使平衡向右移動，K+變多。 (3)K2CO3 H2SO4 (4)①在同一時間K+的浸出濃度大。②反應(yīng)的速率加快，平衡時溶浸時間短。 【課堂練習(xí)】 1、 （5）升高溫度促進(jìn)Fe3+的水解，過高溫度不利于聚鐵的形成（或者完全水解了）。 2、（3）溫度高于900℃時，平衡向左移動（2分） （4）充入空氣，NO轉(zhuǎn)化為NO2，有利于提高原料利用率（3分） 3、（4）過濾（2分） NH4+＋H2O NH3H2O＋H+，溫度過高NH3揮發(fā)使平衡向右移動，溶液酸性增強生成NH4HSO4。（3分） （5）增大空氣通入量（2分） 4、（2）過氧化氫不穩(wěn)定，受熱容易分解，減小氣壓，使液體沸點降低。（3分） ； （3）ACD（3分） 5、2）B（2分）；E（2分） 6、（4）加入CaCO3調(diào)節(jié)pH到3.2，過濾除去Fe(OH) 3后，再加入CaCO3調(diào)節(jié)pH到5.4，過濾得到Al(OH) 3 7、C 8、(4) AlO2- +CH3COOCH2CH3+2H2O CH3COO- + Al(OH)3↓+CH3CH2OH 9、（5）AlCl3飽和溶液中存在溶解平衡：AlCl36H2O(s)Al3+(aq) +3Cl—(aq) +6H2O(l)，通入HCl氣體使溶液中c(Cl—)增大，平衡向析出固體的方向移動從而析出AlCl3晶體。 （2分） 10、（1）使反應(yīng)物充分接觸（2分）；若選擇生石灰或石灰乳調(diào)節(jié)pH會改變n(Ca)/n(P)（2分） （2）7.2（2分）；CaCO3（2分） （3）酸性條件下，容易造成鈣的流失。（“酸性條件下，容易造成鈣磷流失?！被颉八嵝詶l件下，難溶產(chǎn)物易溶解轉(zhuǎn)化為易溶物質(zhì)造成鈣磷流失”或“酸性條件下，Ca5(PO4)3OH 、Ca3(PO4)2和 CaHPO4等易轉(zhuǎn)化為可溶的Ca(H2PO4)2，造成鈣磷流失”）