考点17 化工流程中物质的结晶-2020高考化学考点剖析

考点17 化工流程中物质的结晶 化工流程中物质的结晶需根据晶体的组成、溶解度、水解、性质综合考虑，大多数采取蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作，但对不同的晶体有所改变。 1.（2019全国Ⅰ卷）硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下： 回答下列问题： （4）步骤⑤的具体实验操作有______________，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。 2. （2018课标Ⅰ）醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·H2O］为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示，回答下列问题： （3）打开K3，关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d，其原因是________；d中析出砖红色沉淀，为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是___________、_________、洗涤、干燥。 （4）指出装置d可能存在的缺点______________。 3．（2017课标Ⅰ）（14分）Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下： 回答下列问题： （3）TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示： 温度/℃ 30 35 40 45 50 TiO2·xH2O转化率% 92 95 97 93 88 分析40℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因__________________。 4．（2017课标Ⅲ）（15分） 重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示： 回答下列问题： （4）有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到___________________（填标号）得到的K2Cr2O7固体产品最多。 a.80℃ b.60℃ c.40℃ d.10℃ 步骤⑤的反应类型是___________________。 物质的结晶方法有：蒸发结晶、冷却结晶。对溶解度受温度影响变化不大的物质，通常采用蒸发结晶；对溶解度受温度影响变化较大的物质，通常采用冷却结晶。对物质溶解度受温度变化没有规律的物质，一般根据溶解度曲线图，选择适当的温度。 1、根据物质的组成 典例1利用熔融碱焙烧工艺可从铝热法生产金属铬所得铬渣(Al、Al2O3、Cr2O3等)中浸出铬和铝，实现铬和铝的再生利用。其工作流程如下： (5)过程II的目的是得到K2Cr2O7粗品，粗品再重结晶可制得纯净的K2Cr2O7。 不同温度下化合物的溶解度(g/100gH2O) 结合表中数据分析，过程II得到K2Cr2O7粗品的操作是：______，过滤得到K2Cr2O7粗品。 2、根据物质的溶解度 当物质的溶解度受温度升高先增大后减小时，就需要控制适当的温度进行结晶。如果要从混合溶液中分离出溶解度小的晶体，就要趁热过滤。 典例2（2018届湖北省荆州中学高三4月月考）工业上常以铬铁矿(主要成分为亚铬酸亚铁FeCr2O4，还有Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料生产红矾钠(Na2Cr2O7)，某实验小组模拟其流程如下图所示： （5）下图是Na2Cr2O7·2H2O和Na2SO4的溶解度曲线，步骤④中获得固态副产品Na2SO4的实验操作方法为____________、___________。 3、对于易水解的盐结晶时要控制结晶条件 典例3（2018届山西省高三第一次模拟考试）钴酸锂(LiCoO2)电池是一种应用广泛的新型电源，电池中含有少量的铝、铁、碳等单质。实验室尝试对废旧钴酸锂电池回收再利用。实验过程如下： 已知：①还原性：Cl->Co2+； ②Fe3+和C2O42-结合生成较稳定的[ Fe(C2O4)3]3-，在强酸性条件下分解重新生成Fe3+。回答下列问题： （7）从FeCl3溶液得到FeCl3·6H2O固体的操作关键是_________________________。 四、不同温度下结晶出不同的晶体 不同温度下结晶出不同的晶体管，根据需要控制不同的温度。 典例4（2018届河北省衡水中学高三第二十次模拟考试）辉铜矿主要成分Cu2S,软锰矿主要成分MnO2，它们都含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。工业上综合利用这两种矿物制备硫酸锰和碱式碳酸铜的主要工艺流程如下： 已知： ①MnO2能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫； ②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定，