第三章 素养提能三 无机化工流程解题指导-【导与练】2022高考化学一轮总复习课件（人教版）福建专用

素养提能三　无机化工流程解题指导 化学 导读:无机化工流程题是近几年高考中的热点题型。试题大多以实际工业生产为背景,与产品的分离提纯、环境保护、生产成本等相融合,依托生产流程,考查物质的制备、分离提纯、检验和纯度计算等。通过识图联题培养学生“宏观辨识与微观探析”和“科学态度与社会责任”等学科 素养。 这类试题素材和情境均较新颖,解题时要认真领会试题信息,能做到和已有知识的充分结合,做到理论联系实际,根据初始原料与目的产物分析物质的去向及相关化工措施、化学试剂的选择,培养学生信息提取、加工、整合、运用知识的能力,如能根据图示弄清楚每个步骤的目的、相关反应、物质的分离提纯等。同时借助建模手段突破解题的关键,结合流程图能帮助学生树立绿色环保的化学理念,并能体会到化学知识服务社会,为人类造福的社会价值。 化学 类型一　制备型化工流程 典例导航 [典例1] (2020·全国Ⅰ卷)钒具有广泛用途。黏土钒矿中,钒以+3、+4、+5价的化合物存在,还包括钾、镁的铝硅酸盐,以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。 化学 该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示: 金属离子 Fe3+ Fe2+ Al3+ Mn2+ 开始沉淀pH 1.9 7.0 3.0 8.1 完全沉淀pH 3.2 9.0 4.7 10.1 回答下列问题: (1)“酸浸氧化”需要加热,其原因是　 。  化学 (3)“中和沉淀”中,钒水解并沉淀为V2O5·xH2O,随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、　　　　,以及部分的　　　　　　。  (4)“沉淀转溶”中,V2O5·xH2O 转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是　　　　　　。  (5)“调pH”中有沉淀生成,生成沉淀反应的化学方程式是　 . 。  (6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时,需要加入过量NH4Cl,其原因是　 . 。  化学 试 题 分 析 考查情境:本题以化工流程为载体,在复杂、陌生的研究对象和问题情境下,体现了对元素化合物、化学理论知识的基础性、应用性和综合性的考查。 必备知识:氧化还原反应、元素化合物、物质的分离提纯等。 关键能力:本题侧重考查逻辑推理和科学推理论证能力,能结合工艺流程图、加入的物质和题干信息等,弄清楚每个步骤的目的和相关反应,结合NH4VO3的制备等,完成相关推理和作答等。 化学 化学 解析:(1)“酸浸氧化”中温度较低时,酸浸和氧化反应速率较慢。为了加快酸浸和氧化反应速率,需要加热。 (3)根据表格中数据知,pH在3.0～3.1时,铁离子接近沉淀完全,少量铁离子随滤液②除去,Al3+部分沉淀,大量铝离子随滤液②除去,K+、Mg2+、Na+、Mn2+随滤液②除去。 (4)在pH>13的强碱性溶液中,V2O5·xH2O转化为钒酸盐而溶解,Al(OH)3转化为NaAl(OH)4而溶解,Fe(OH)3不溶,故滤渣③的主要成分是Fe(OH)3。 化学 (6)“沉钒”时要使NH4VO3尽可能析出完全,利用同离子效应,加入过量NH4Cl可达到此目的。 答案:(1)加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全) (3)Mn2+　Al3+和Fe3+ (4)Fe(OH)3 (6)利用同离子效应,促进NH4VO3尽可能析出完全 化学 规律方法 解答化工流程常用的三种方法 (1)首尾分析法:对线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试 题,首先对比分析流程图中的第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品),找出它们的关系,弄清原料转化的基本原理和分离、提纯的化工工艺,然后结合题设问题,逐一解答。 (2)分段分析法:对于用同样的原料生产多种(两种或两种以上)产品(含副产品)的化工流程题,用分段分析法更容易找到解题的切入点。 (3)交叉分析法:有些化工生产流程选用多组原材料,先合成一种或几种中间产品,再用中间产品与部分其他原材料生产所需的主流产品,这种题适合用交叉分析法。就是将提供的流程图结合常见化合物的制取原理划分成几条生产流水线,然后交叉分析。 化学 考向专练 1.(2019·全国Ⅲ卷)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如图所示。回答下列问题: 相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下: 化学 金属离子 Mn2+ Fe2+ Fe3+ Al3+ Mg2+ Zn2+ Ni2+ 开始沉 淀的pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9 沉淀完 全