专题1 模块4 热点题型三 工艺流程题
(一)【研究规律】
1.对原料进行预处理的常用方法及其作用
(1)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。 (2)水浸——与水接触反应或溶解。
(3)酸浸——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。
(4)灼烧——除去可燃性杂质或使原料初步转化,如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质。
(5)煅烧——改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质在高温下氧化、分解,如煅烧高岭土。 2.常用的控制反应条件的方法
(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增大; ②不引入新杂质。
例如:若要除去Cu中混有的Fe,可加入CuO、Cu(OH)2、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)使用正催化剂。加快反应速率,缩短达到平衡需要的时间。 (5)趁热过滤。防止某些物质降温时析出。
(6)冰水洗涤。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。 3.明确常用的提纯方法
(1)水溶法:除去可溶性杂质。 (2)酸溶法:除去碱性杂质。 (3)碱溶法:除去酸性杂质。
(4)氧化剂或还原剂法:除去还原性或氧化性杂质。 (5)加热灼烧法:除去受热易分解或易挥发的杂质。 (6)调节溶液的pH法:如除去酸性含铜溶液中的Fe等。 4.明确常用的分离方法
(1)过滤:分离难溶物和易溶物,根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。
(2)萃取和分液:利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质,如用CCl4或苯萃取溴水
中的溴。
(3)蒸发结晶:提取溶解度随温度变化不大的溶质,如NaCl。
(4)冷却结晶:提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物,如KNO3、FeCl3、
3+
2+
3+
+
CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。
(5)蒸馏或分馏:分离沸点不同且互溶的液体混合物,如分离乙醇和甘油。
(6)冷却法:利用气体易液化的特点分离气体,如合成氨工业采用冷却法分离氨气与氮气、氢气。 5.物质分离、提纯的原则
(1)不增:不引入新的杂质。 (2)不减:不减少被提纯物。
(3)易分离:被提纯物与杂质容易分离。
(4)易复原:被提纯的物质易恢复原来的组成状态。 6.物质分离、提纯注意事项
(1)除杂试剂需过量。 (2)过量试剂需除去。
(3)除去多种杂质时要考虑加入试剂的顺序。 (4)选择最佳除杂途径。
(二)【典例剖析】 典例一、
【考点定位】本题以流程图的形式考查离子反应、物质分离、实验流程、实验评价、实验条件控制等。涉
及试剂的选择、溶液pH控制、硫酸亚铁性质、实验条件选择和控制等。
【2015.浙江卷】某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考虑其他杂质)制
取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O),设计了如下流程:
下列说法不正确的是( ) ...
A.溶解烧渣选用足量硫酸,试剂X选用铁粉
B.固体1中一定含有SiO2,控制pH是为了使Al转化为Al(OH)3,进入固体2 C.从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中,须控制条件防止其氧化和分解
D.若改变方案,在溶液1中直接加NaOH至过量,得到的沉淀用硫酸溶解,其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O 【答案】D
3+
【名师点评】离子推断题的发展主要以离子反应为前提,主要考查学生在熟练掌握阴阳离子性质的基础上,
进行定性推断,考查方式为离子的判断、离子间的反应方程式,在此基础上会结合相关化学量的计算,还有综合推断型,主要考查学生定性分析和定量分析的综合能力,还会出现与元素化合物知识相结合。考查学生的综合解题能力。考查了学生对知识理解、综合运用能力及阅读材料接受信息的能力和思维能力,对相关知识的掌握情况,能够很好地考查考生所掌握的化学知识结构。这道高考题为一道中高档题,能力要求较高。
典例二、
【考点定位】本题考查工艺流程。
【2016届温州一模】某同学采用工业大理石(含有少量SiO2、Al2O3、Fe2O3等杂质)制取CaCl2·6H2O,设计
了如下流程:
下列说法不正确的是( ) ...
A.固体Ⅰ中含有SiO2,固体Ⅱ中含有Fe(OH)3
B.使用石灰水时,要控制pH,防止固体Ⅱ中Al(OH)3转化为AlO2
C.试剂a选用盐酸,从溶液Ⅲ得到CaCl2·6H2O产品的过程中,须控制条件防止其分解
D.若改变实验方案,在溶液Ⅰ中直接加氨水至沉淀完全,滤去沉淀,其溶液经蒸发浓缩、冷却结晶也
可得到纯净CaCl2·6H2O
【答案】D
【解析】SiO2难溶于盐酸,固体Ⅰ中含有SiO2;氯化铝、氯化铁与氢氧化钙反应生成Fe(OH)3,所以固体Ⅱ中含有Fe(OH)3,故A正确; Al(OH)3可溶于强碱,使用石灰水时,要控制pH,防止固体Ⅱ中Al(OH)3转化为
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