工艺流程习题专练知识讲解
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高考化学专题--工艺流程题解题方法+答题模板+对点训练(精品)高考化工艺流程题解法一、无机工艺流程题的结构、分类及解题技巧1.无机工艺流程题的结构和分类无机工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。
题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括副产品);题干部分主要用框图(或生产装置)形式将原料到产品的丰要生产工艺流程表示出来;题尾主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设制成系列问题,构成一道完整的化学试题。
从主要化工工艺来分可以分为基础化工工艺题和精细化工工艺题;以生产过程中主要工序可分为除杂提纯工艺流程题(如海水纯化工艺流程题)、原材料化学转化工艺流程题、电解流程题、有机合成题和资源能源综合利用工艺生产流程题等;按资源的不同,可将工艺流程题分为利用气体资源生产的工艺流程题(如合成氨工艺流程题)、利用水资源生产的工艺流程题(如海水制盐、氯碱工业、海水提溴碘、海水提镁等)、利用矿产资源生产的工艺流程题(工业制硫酸、冶铁炼钢等)、利用化石燃料生产的工艺流程题(如有机合成工艺题)等。
2.解题技巧(1)解题思路无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面:一是选择将原料转化为产品的生产原理;二是除杂并分离提纯产品;三是提高产量和产率;四是减少污染,注意环保,发展“绿色化学”;五是考虑原料的来源丰富和经济成本;六是生产设备简单,生产工艺简便等。
命题者围绕以上几方面设问,我们的解题思路是:①从生产目的(标)出发,读懂框图或流程(主线主产品,分支副产品,回头为循环)。
解答时要看框内,看框外,里外结合;边分析,边思考,易处着手;先局部,后全盘,逐步深入。
B.发生了什么反应,C.该反应造成了什么后果,对制造产品有什么作用。
抓住一个关键点:一切反应或操作都是为了获得产品。
③从问题中获取信息,帮助解题,了解流程后着手答题。
对反应条件的分析可从以下几个方面着手:对反应速率有何影响、对平衡转化率有何影响、对综合生产效益有何影响(如可以从原料成本,原料来源是否广泛、是否可再生,能源成本,对设备的要求,环境保护等方面考虑)。
工艺流程题知识点工艺流程工艺流程是指通过一定的技术手段和方法,将原材料加工转化成成品的过程。
它是生产过程中非常重要的环节,直接关系到产品质量和生产效率。
下面将对工艺流程进行全面详细的介绍。
一、原材料准备1.原材料选择在生产过程中,应根据产品特点和质量要求选择合适的原材料。
在选择时需考虑成本、供应稳定性、质量稳定性等因素。
2.原材料检验在对原材料进行加工前,应对其进行检验,以确保其符合要求。
检验内容包括外观、尺寸、化学成分等方面。
3.原材料清洗对于需要清洗的原材料,应先进行清洗处理,以去除表面污物和附着物。
二、加工制造1.加工方法选择根据产品特点和生产要求,选择合适的加工方法。
包括铸造、锻造、冲压、焊接等多种方法。
2.设备调试在开始加工前,需要对设备进行调试和检查,以确保其正常运行,并且能够满足生产要求。
3.加工操作根据加工方法和要求,进行相应的加工操作。
包括铸造、锻造、冲压、焊接等多种操作。
4.品质检验在加工过程中,应对产品进行品质检验,以确保其符合质量要求。
检验内容包括尺寸、外观、化学成分等方面。
三、组装装配1.零部件清洗对于需要清洗的零部件,应先进行清洗处理,以去除表面污物和附着物。
2.零部件检验在组装前,需要对零部件进行检验,以确保其符合要求。
检验内容包括尺寸、外观、化学成分等方面。
3.组装操作根据产品设计和要求,进行相应的组装操作。
包括机械组装、电子组装等多种操作。
4.品质检验在组装过程中,应对产品进行品质检验,以确保其符合质量要求。
检验内容包括尺寸、外观、化学成分等方面。
四、测试调试1.测试方法选择根据产品特点和生产要求,选择合适的测试方法。
包括机械性能测试、电子性能测试等多种方法。
2.设备调试在开始测试前,需要对设备进行调试和检查,以确保其正常运行,并且能够满足测试要求。
3.测试操作根据测试方法和要求,进行相应的测试操作。
包括机械性能测试、电子性能测试等多种操作。
4.品质检验在测试过程中,应对产品进行品质检验,以确保其符合质量要求。
工艺流程题的解题思路及方法工艺流程题难不难?其实只要掌握了方法,一点都不难!
先说说解题步骤吧。
拿到工艺流程题,第一步要仔细审题,搞清楚题目在问啥。
这就好比你要去一个陌生的地方,得先知道目的地在哪儿呀!然后分析流程中的每一个环节,这就像拆礼物一样,一层一层地揭开神秘面纱。
每个环节都有它的作用,要弄明白反应物是什么,生成物是什么,发生了啥反应。
接着根据问题进行针对性的解答,可别瞎答一气哦!
注意事项也不少呢!一定要注意题目中的条件和提示,这就像游戏里的规则,不遵守可不行。
还要关注物质的性质,别把它们搞混了。
而且,计算的时候要仔细,可别粗心大意,不然就像在赛跑中摔了一跤,追都追不上啦!
那工艺流程中的安全性和稳定性咋保证呢?这可太重要啦!就像盖房子,得稳稳当当的才安全嘛。
要选择合适的反应条件,不能太剧烈,不然就像炸弹一样,多吓人呀!还要对设备进行定期检查和维护,不然出了问题可就麻烦啦。
工艺流程题的应用场景可多啦!在化工、制药、环保等领域都能看到它的身影。
它的优势也很明显呀!可以提高生产效率,降低成本,还能减少污染。
这就像有了一个魔法棒,能让一切都变得更美好。
举个实际案例吧。
比如在制药行业,通过工艺流程可以生产出高质量的药品。
从原料的选择到最后的成品,每一个步骤都严格控制,就像厨师精心烹饪一道美味佳肴一样。
这样生产出来的药品效果好,安全性高,能帮助病人恢复健康,多棒呀!
总之,工艺流程题只要掌握了方法,就不是啥难题。
大家加油哦!相信自己一定能攻克它。
专题复习工艺流程题一、化工流程命题立意及考点工艺流程是近几年高考的热点,它是传统“无机框图题”的变革与创新。
以化工生产为背景,用框图的形式表述生产流程,是化学与生产、生活联系的重要体现,体系全,考点多核心考点:物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制、产品分离提纯等。
知识落点:信息方程式书写、化学用语的表达、生产条件的控制、物质的分离等。
能力考查:获取信息的能力、分析问题的能力、表达能力。
二、试题特点1.形式为流程图题2.作答量有7-9空左右3.结合性质设置基础的知识提问(如滤碴或液成分、酸碱性(pH)、原因等问题)4.书写化学方程式,或离子方程式,或电极反应式5.小计算,氧化还原反应计算,或转化率计算三、解题策略1、工艺流程题的结构规律是“主线主产品,分支副产品,回头为循环”。
2. 解答基本步骤(1)读题头,得目的,划原料,明产品,解决“干什么”(2)读题问,逐空填答,用语要规范,解决“怎么写”四、化工流程常见考点答题命题点一原料的预处理关键词释义研磨、雾化将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化,增大反应物接触面积,以加快反应速率或使反应更充分原料预处理除杂、净化产品分离提纯反应条件控原料循环利用排放物的无害化处理答题模板:(1)粉碎或研磨:增大固液(或固气或固固)接触面积,加快反应(溶解)速率,增大原料的转化率(或浸取率)。
(2)“浸出”步骤中,为提高××的浸出率,可采取的措施有:答:适当提高反应温度、增加浸出时间,增加溶液的浓度,边加边搅拌,延长浸出时间(3)如何提高浸出速率:答:适当提高温度、增大吸收液的浓度、增大××与吸收液的接触面积或、搅拌、研磨或粉碎。
对点训练1.(2015·全国卷Ⅰ节选)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)的工艺流程如下所示:写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式:__________________________________。
工艺流程题解题技巧一、除杂、分离、提纯类工艺流程题本质就是对混合物的除杂、分离、提纯。
①首先,找出要得到的主要物质是什么,混有哪些杂质;②然后,认真分析当加入某一试剂后,能与什么物质发生反应,生成了什么产物;③最后,思考要用什么样的方法才能将杂质除去。
这样才能每一步所加试剂或操作的目的。
二、物质制备类工艺流程题①先是确定要制备什么物质,从题干或问题中获取有用信息,了解产品的性质(具有某些特殊性质的产物,要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其它杂质,比如:产品受热易分解,可能要低温烘干、减压烘干、减压蒸发等);②分析流程中的每一步骤,从几个方面了解流程:反应物是什么?反应方程式是什么?该反应造成了什么后果?对制造产品有什么作用?③从问题中获取信息,帮助解题。
标准化问题要标准化回答。
题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。
产物如果具有某些特殊性质,则要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其它杂质。
如:⑴如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物,则要注意对温度的控制。
⑵如果产物是一种会水解的盐,且水解产物中有挥发性的酸产生时,则要加相对应的酸来防止水解。
如:制备FeCl 3、AlCl 3、MgCl 2、Cu(NO 3)2等物质时,要蒸干其溶液得到固体溶质时,都要加相应的酸或在酸性气流中干燥来防止它水解,否则得到的产物分别是Fe 2O 3 、Al 2O 3 、MgO 、CuO ;而像Al 2 (SO 4)3 、NaAlO 2 、Na 2CO 3等盐溶液,虽然也发生水解,但产物中Al(OH) 3 、H 2SO 4 、NaHCO 3 、NaOH 都不是挥发性物质,在蒸发时,抑制了盐的水解,最后得到的还是溶质本身。
⑶如果产物是一种强的氧化剂或强的还原剂,则要防止它们发生氧化还原的物质,如:含Fe 2+、SO 32-等离子的物质,则要防止与氧化性强的物质接触。
⑷如果产物是一种易吸收空气中的CO 2或水(潮解或发生反应)而变质的物质(如NaOH 固体等物质),则要注意防止在制备过程中对CO 2或水的除去,也要防止空气中的CO 2或水进入装置中。
高中化学工艺流程题必备知识点和答题模板总结高中化学工艺流程题必备知识点和答题模板总结一、考点分析无机化工题实际上是考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能力。
解此类型题目的基本步骤是:1.从题干中获取有用信息,了解生产的产品。
2.分析流程中的每一步骤,从几个方面了解流程:A。
反应物是什么;B。
发生了什么反应;C。
该反应造成了什么后果,对制造产品有什么作用。
抓住一个关键点:一切反应或操作都是为获得产品而服务。
3.从问题中获取信息,帮助解题。
了解流程后着手答题。
对反应条件的分析可从以下几个方面着手:1.对反应速率有何影响?2.对平衡转化率有何影响?3.对综合生产效益有何影响?如原料成本,原料来源是否广泛、是否可再生,能源成本,对设备的要求,环境保护(从绿色化学方面作答)。
二、工业流程题中常用的关键词原材料:矿样(明矾石、孔雀石、蛇纹石、大理石、锂辉石、黄铜矿、锰矿、高岭土,烧渣),合金(含铁废铜),药片(补血剂),海水(污水)。
灼烧(煅烧):原料的预处理,不易转化的物质转化为容易提取的物质,如从海带中提取碘酸:溶解、去氧化物(膜)、调节pH促进水解(沉淀)。
碱:去油污,去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅,调节pH促进水解(沉淀)。
氧化剂:氧化某物质,转化为易于被除去(沉淀)的离子氧化物,调节pH促进水解(沉淀)。
控制pH值:促进某离子水解,使其沉淀,利于过滤分离。
煮沸:促进水解,聚沉后利于过滤分离;除去溶解在溶液中的气体,如氧气趁热过滤:减少结晶损失;提高纯度。
三、工业流程常见的操作1.原料的预处理a。
粉碎、研磨:减小固体的颗粒度,增大固体与液体或气体间的接触面积,加快反应速率。
(研磨适用于有机物的提取,如苹果中维生素C的测定等)b。
水浸:与水接触反应或溶解。
c。
酸浸:通常用酸溶,如用硫酸、盐酸、浓硫酸等,与酸接触反应或溶解,使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去。
近年来,在高考题出现了“浸出”操作。
化学工艺流程题【归纳题型解法】类型一海水资源利用类【方法技巧】以海水资源为情境命制的题目主要有制备工艺流程和提纯工艺流程两类,如利用海水资源和辅助原料制取新的产品和从海水中晒制的粗盐的提纯,这两类题目主要考查化学反应方程式的书写、实验基本操作、物质分离与提纯等。
要想突破此类题目要掌握以下几点:(1)书写化学反应方程式要注意“四步”:①反应物和生成物的化学式要正确书写.②要遵循质量守恒定律。
③要注意写反应条件,如加热、加压或催化剂等。
④注意标准沉淀符号或气体符号。
(2)注意“两操作”:①过滤操作的所用仪器与物品:漏斗、滤纸、烧杯和玻璃棒;过滤时的注意事项:“三靠、二低、一贴"。
②蒸发操作所用的仪器:蒸发皿、玻璃棒、酒精灯、铁架台(带铁圈);其中玻璃棒的作用是加热时搅拌,防止受热不均匀造成液滴飞溅;当出现较多量固体时停止加热.(3)注意“两方法":①物理方法主要有过滤法、结晶法、蒸馏法和吸附法等,对于结晶法主要有蒸发结晶(适用于溶解度受温度影响不大的物质,如氯化钠中含有少量硝酸钾时提纯氯化钠用蒸发结晶法)、降温结晶(冷却热饱和溶液,适用于溶解度随温度降低而明显减小的物质,如硝酸钾中含有少量氯化钠时提纯硝酸钾可用降温结晶法)、升温结晶(适用于溶解度随温度升高而减小的物质,如从石灰水中分离出氢氧化钙).②化学方法主要有化气法、沉淀法、置换法、溶解法、加热法等.(4)要清楚制备目的,关注好流程的主线、框内物质的成分、核心反应及箭头的指向(反箭头一般指的物质是可以循环再用),就能很好的完成该类题目.【典例1】(改编)广东省拥有丰富的海洋资源,开发利用这些宝贵的资源有力地促进了经济的发展。
(1)从海水中提取出的粗盐中除了NaCl外,还含有泥沙等杂质.请完善下列实验室中除去泥沙等杂质的实验步骤,并回答相关问题:(如图1)其中操作1的名称是;在过滤操作中要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、(填仪器名称);在加热蒸发过程中,当蒸发皿中时,停止加热。
化学工艺流程题知识点总结
一、工艺流程
1、设备工艺流程:设备工艺流程是指某一系列设备组合成的操作系统,它实现产品的加工制造、质量检测、组装及出口等功能。
2、原料工艺流程:原料工艺流程是指将原料加工成某种形状或性质,以便用于生产或其他用途的操作过程。
3、工艺设计流程:工艺设计流程是指确定生产流程,组织车间各部门,以及车间和营运活动的有效性的一个瀑布式流程。
4、质控流程:质控流程是指制定并实施产品质量标准的操作流程,以确保成品的质量符合要求。
5、安全流程:安全流程是指在工艺操作过程中,为保证人员和设备安全所采取的预防措施的操作流程。
二、化学工艺
1、化学反应:化学反应是指物质之间产生变化的化学过程,其中参与反应的物质相互作用,而且其中还可能发生物质结构的变化。
2、物料运输:物料运输是指物料从一个地方运到另一个地方的过程,一般分为气液两大类,液体物料运输主要采用输管网络方式,气体物料则采用风筒、气管网络等方式运输。
3、化学平衡:化学平衡是指一定温度和压力下,不同形式的物质在一定的物质容量中的相对含量是不变的,这种工作状态就是化学平衡状态。
4、反应催化:反应催化是指通过一定的物质或物质组合,能够
显著改变物质反应的速率而不改变反应的电子结构的过程。
5、抽放操作:抽放操作是指从容器中抽放物质的操作,属于常规的化学工艺操作,一般用于物质的抽放和取样,以便进行后续的工艺操作。
初中工艺流程题知识点总结一、海水资源的利用相关工艺流程题。
1. 从海水中提取镁的工艺流程如下:海水(含MgCl_2等)→(加石灰乳, )氢氧化镁沉淀→(加稀盐酸, )氯化镁溶液→(蒸发结晶, )氯化镁晶体→(电解, )镁。
写出向海水中加石灰乳反应的化学方程式。
电解氯化镁的化学方程式。
解析:海水中的氯化镁与石灰乳(氢氧化钙)反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钙,化学方程式为MgCl_2+Ca(OH)_2=Mg(OH)_2↓+CaCl_2。
电解氯化镁生成镁和氯气,化学方程式为MgCl_2{电解}{=}M g + Cl_2↑。
2. 海水晒盐后得到的苦卤中含有MgCl_2、KCl和MgSO_4等物质,以苦卤为原料制取金属镁的工艺流程如下:苦卤→(加入试剂A, )氢氧化镁→(加入试剂B, )氯化镁溶液→(操作C, )氯化镁晶体→(电解, )镁。
试剂A可以选用(填化学式),反应的化学方程式为。
操作C是。
解析:试剂A可以选用Ca(OH)_2,因为氢氧化钙能与苦卤中的氯化镁和硫酸镁反应生成氢氧化镁沉淀,反应的化学方程式为MgCl_2+Ca(OH)_2=Mg(OH)_2↓+CaCl_2,MgSO_4+C a(OH)_2=Mg(OH)_2↓+CaSO_4↓。
操作C是蒸发结晶,将氯化镁溶液蒸发结晶得到氯化镁晶体。
二、金属矿物的冶炼相关工艺流程题。
3. 以赤铁矿(主要成分Fe_2O_3)为原料炼铁的工艺流程如下:赤铁矿→(高温, )铁水→(炼钢, )钢材。
写出高炉炼铁的主要化学方程式。
炼铁的固体原料需经过粉碎,其目的是什么?解析:高炉炼铁的主要化学方程式为Fe_2O_3+3CO{高温}{=}2Fe + 3CO_2。
炼铁的固体原料需经过粉碎,其目的是增大反应物的接触面积,使反应更充分,提高反应速率。
4. 某工厂利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe_2O_4,还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物)制取金属锌的工艺流程如下:锌焙砂→(酸浸, )浸出液→(净化, )净化液→(电解, )锌。
教学过程一、复习预习1.金属元素化合物性质与反应2.非金属元素有化合物性质与反应3.过滤与洗涤二、知识讲解考点1题型模型化学工艺流程题结构一般包括题头、题干和题尾三部分。
题头一般简单介绍以何种物质(主要成分是什么、含什么杂质等,要注意一些关键信息)为原料制备哪种物质,以及物质的性质和用途。
题干部分则是工业制备的简化工艺流程图。
题尾部分则是根据工业生产流程中涉及到的化学知识命题者精心设计的系列问题。
对于学生解题需要的未学过的信息在三个部分都有可能出现,审题时须全盘考虑。
考点2考点模型(1)原料处理的方法和作用①研磨:增大接触面积,加快溶解或加快反应速率。
②水浸:与水接触溶解或反应,可通过延长时间、搅拌或适当升温来加速,以提高浸出率。
③酸浸:与酸接触反应而溶解,使可溶性离子进入溶液,不溶物通过过滤除去。
可通过适当增大酸的浓度、升温和强力搅拌等加快反应速率。
④灼烧:除去可燃性杂质或使原料初步转化。
⑤煅烧:改变结构,使一些物质在后续过程中易溶解,并可使一些杂质(如有机物)在高温下氧化、分解。
(2)实验条件的控制和目的①调节溶液的pH值:使某些离子转变为沉淀而达到分离的目的,抑制某些离子的水解,防止某些离子的氧化等。
在题目中常以表格形式给出信息。
②控制体系的温度a.控制低温:防止物质的分解,如NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、HNO3(浓)等;防止物质的挥发,如盐酸、醋酸等;抑制物质的水解,如冰水洗涤,以防止洗涤过程中的溶解损耗;增大气体反应物的溶解度,使其被充分吸收。
b.采取加热:加速某固体的溶解,加快反应速率;减少气体生成物的溶解并使其逸出;使平衡向需要的方向移动;趁热过滤,防止某物质降温时因析出而损耗或带入新的杂质。
c.控制范围:确保催化剂的催化效果,兼顾速率和转化率,追求更好的经济效益,防止副反应发生等。
(3)物质分离或提纯常用的化学方法①溶解法:利用特殊溶剂把杂质溶解而除去,如Fe(Al)可用过量的NaOH溶液而除去Al,CO2(HCl、H2O)先通过饱和食盐水,再通过浓H2SO4。
②沉淀法:a.加合适的沉淀剂(要使杂质离子充分沉淀,加入的沉淀剂必须过量,且在后续步骤中易除去)。
b.调节溶液的酸碱性。
③洗涤法:a.水洗,b.冰水洗,c.有机溶剂洗,其目的是:洗去目标物表面的杂质离子;减少目标物的溶解损耗或增大有机杂质的溶解量;防止目标物形成结晶水合物;使晶体快速干燥。
(4)可循环物质的判断①流程图中回头箭头的物质②生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶后的母液),可能是前面某一步反应的相关物质。
三、例题精析【例题1】高锰酸钾是中学常用的试剂。
工业上用软锰矿制备高锰酸钾流程如下。
(1)铋酸钠(NaBiO 3不溶于水)用于定性检验酸性溶液中Mn 2+的存在(铋的还原产物为Bi 3+,Mn 的氧化产物为+7价),写出反应的离子方程式______________________。
(2)KMnO 4稀溶液是一种常用的消毒剂。
其消毒原理与下列物质相同的是________(填代号)。
a .84消毒液(NaClO 溶液)b .双氧水c .苯酚d .75%酒精(3)上述流程中可以循环使用的物质有________、________(写化学式)。
(4)理论上(若不考虑物质循环与制备过程中的损失)1 mol MnO 2可制得________ mol KMnO 4。
(5)该生产中需要纯净的CO 2气体。
写出实验室制取CO 2的化学方程式________,所需气体产生装置是________(选填代号)。
(6)操作Ⅰ的名称是________;操作Ⅱ根据KMnO 4和K 2CO 3两物质在________(填性质)上的差异,采用________(填操作步骤)、趁热过滤得到KMnO 4粗晶体。
【答案】(1)2Mn 2++5NaBiO 3+14H +===2MnO -4+5Bi 3++5Na ++7H 2O(2)ab(3)MnO 2 KOH (4)23(5)CaCO 3+2HCl===CaCl 2+H 2O +CO 2↑ AC (6)过滤 溶解度 浓缩结晶【解析】软锰矿的成分叫二氧化锰,是一种常见的锰矿物。
软锰矿含锰为63.19%,是重要的锰矿石。
软锰矿非常软,还不及人的指甲硬。
它的颜色为浅灰到黑,具有金属光泽。
如果用手去摸,它会像煤一样弄黑你的手。
第一步:将软锰矿与氢氧化钾在空气中共熔得锰酸钾:2MnO2+4KOH+O2==2K2MnO4+2H2O第二步通CO2,加酸歧化:3K2MnO4+2CO2==2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3 (1)由于NaBiO 3不溶于水,在写离子方程式时,应保留其化学式。
(2)KMnO 4作为消毒剂,是利用其强氧化性,与84消毒液、H 2O 2的消毒原理相同。
(3)在流程图中,一开始用到MnO 2和KOH ,通入CO 2后,又产生MnO 2;加入石灰苛化,生成KOH ,所以MnO 2、KOH 可循环利用。
(4)MnO 2―→K 2MnO 4―→KMnO 4+MnO 2 11x1-x根据电子守恒得:x =2(1-x ) 解得:x =23故理论上1 mol MnO 2可制得23mol KMnO 4。
(5)实验室制CO 2气体,应选用CaCO 3和稀盐酸(或稀HNO 3),可选用A 、C 装置。
(6)操作Ⅰ应使KMnO 4、K 2CO 3、MnO 2分离开,应采取过滤的方法,KMnO 4、K 2CO 3两种物质溶解度不同,采取浓缩结晶使KMnO 4晶体析出,然后再趁热过滤。
【例题2】(2012·广东理综,32)难溶性杂卤石(K 2SO 4·MgSO 4·2CaSO 4·2H 2O)属于“呆矿”,在水中存在如下平衡: K 2SO 4·MgSO 4·2CaSO 4·2H 2O(s)2Ca 2++2K ++Mg 2++4SO 2-4+2H 2O为能充分利用钾资源,用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾,工艺流程如下:(1)滤渣主要成分有________和________以及未溶杂卤石。
(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因:_____________。
(3)“除杂”环节中,先加入________溶液,经搅拌等操作后,过滤,再加入__________溶液调滤液pH至中性。
(4)不同温度下,K+的浸出浓度与溶浸时间的关系见右图。
由图可得,随着温度升高,①________________,②__________________。
(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂,则溶浸过程中会发生:CaSO4(s)+CO2-3CaCO3(s)+SO2-4已知298 K时,K sp(CaCO3)=2.80×10-9mol2·L-2,K sp(CaSO4)=4.90×10-5mol2·L-2,求此温度下该反应的平衡常数K(计算结果保留三位有效数字)。
【答案】(1)Mg(OH)2CaSO4(2)加入Ca(OH)2溶液,Mg2+与OH-结合生成Mg(OH)2沉淀,Mg2+浓度减小,平衡正向移动,K+增多(3)K2CO3H2SO4(4)①溶浸平衡向右移动②K+的溶浸速率增大(5)CaSO4(s)+CO2-3CaCO3(s)+SO2-4的平衡常数K=c SOo\al(2-,4)c COo\al(2-,3),据K sp(CaSO4)、K sp(CaCO3)可知,c(SO2-4)=K sp CaSO4c Ca2+,c(CO2-3)=K sp CaCO3c Ca2+,则有K=c SOo\al(2-,4)c COo\al(2-,3)=K sp CaSO4K sp CaCO3=4.90×10-52.80×10-9=1.75×104。
方法技巧要求用理论回答的试题,应采用“四段论法”:改变了什么条件(或是什么条件)→根据什么理论→有什么变化→得出什么结论。
【解析】解题时,要依据制备K2SO4的工艺流程,结合物质的分离与提纯的原则进行分析。
(1)杂卤石中加入Ca(OH)2溶液,Mg2+与OH-结合生成Mg(OH)2沉淀,CaSO4微溶于水,过滤后,滤渣中含有Mg(OH)2、CaSO4及未溶解的杂卤石。
(2)加入Ca(OH)2溶液,Mg2+与OH-结合生成Mg(OH)2沉淀,使c(Mg2+)减小,杂卤石的溶解平衡正向移动,同时c(Ca2+)与c(SO2-4)均增大,从而析出CaSO4沉淀,K+留在滤液中。
(3)滤液中含有Ca2+、OH-,可先加入过量K2CO3溶液,除去Ca2+,过滤后,再加入稀H2SO4调节溶液的pH至中性。
(4)由图可知,随着温度升高,溶浸平衡向右移动,K+的溶浸速率增大。
(5)CaSO4(s)+CO2-3CaCO3(s)+SO2-4的平衡常数K=c SOo\al(2-,4)c COo\al(2-,3)。
CaCO3(s)、CaSO4(s)分别存在溶解平衡:CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO2-3(aq),CaSO4(s)Ca2+(aq)+SO2-4(aq),则有K sp(CaCO3)=c(Ca2+)·c(CO2-3)=2.80×10-9mol2·L-2,K sp(CaSO4)=c(Ca2+)·c(SO2-4)=4.90×10-5mol2·L-2,那么K=c SOo\al(2-,4)c COo\al(2-,3)=错误!=错误!=错误!=1.75×104。
四、课堂运用【基础】1.锂被誉为“金属味精”,以LiCoO2(高钴酸锂)为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。
工业上常以β锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6,还含有FeO、MgO、CaO 等杂质)为原料来制取金属锂。
其中一种工艺流程如下:已知:①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH:②Li2CO3(1)用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成:__________________________。
(2)反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是__________________________________。
(3)写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式:________________________。
(4)洗涤所得Li2CO3沉淀要使用________(选填“热水”或“冷水”),你选择的理由是__________________________________。
(5)电解熔融氯化锂生产锂时,阳极产生的氯气中会混有少量氧气,原因是________________________________________。