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工艺流程题高频问题及解法

来源:未知作者:化学自习室 点击:所属专题: 工艺流程题解题指导
研究无机化工流程题可以发现,在高考试题中考点比较集中,考查的热点主要是:分离提纯(过滤、蒸馏、结晶)、化学方法除杂(沉淀法)、离子检验、无机物盐的性质、难溶电解质的溶解平衡、溶液或沉淀成分判断、实验操作目的判断、反应产物判断、陌生氧化还原反应或离子反应方程式

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研究无机化工流程题可以发现,在高考试题中考点比较集中,考查的热点主要是:分离提纯(过滤、蒸馏、结晶)、化学方法除杂(沉淀法)、离子检验、无机物盐的性质、难溶电解质的溶解平衡、溶液或沉淀成分判断、实验操作目的判断、反应产物判断、陌生氧化还原反应或离子反应方程式书写、化学反应速率与化学平衡原理的应用、产率和纯度计算等。因此,掌握这些常考点涉及的问题的回答方法,就可以顺利解决无机化工流程题。

(1)①在对原料进行预处理时,常常将原料进行酸洗(或碱洗)的目的是什么?②什么是酸浸?什么是碱浸?在“浸出”时,为提高浸出率,可采取的措施是什么?

①酸洗的目的:溶解表面的氧化物、除去氧化物膜。碱洗的目的:除去表面的油污,除去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅。

②酸浸是指向固体中加入酸溶液,使Mg2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Mn2+等金属离子进入溶液,而不溶物通过过滤除去的过程。

碱浸是指向固体中加入碱溶液,溶解铝、氧化铝或二氧化硅等,使其变成AlO2、SiO32等离子进入溶液。

提高某种物质的浸出率的方法:将固体粉碎增大接触面积、提高反应温度、提高浓度、增加浸出时间,加入过量硫酸,搅拌等。

(2)①实验中,欲从溶液中得到晶体,并称重的操作?②趁热过滤的原因是什么?为什么有时趁热过滤前,先往滤液中加入少量水,然后再过滤?

①蒸发浓缩-冷却结晶(或蒸发结晶)、过滤(或趁热过滤)、洗涤、干燥、称重。

②蒸发结晶后,若降低温度再过滤,溶液中的某些物质也可能结晶析出,导致晶体不纯,因此,趁热过滤是为了防止××杂质析出。

由于过滤时溶液温度会有所降低,为了防止过滤时因降温使溶液中的××析出,先往滤液中加入少量水,目的是为了提高产品的纯度(或产率)。

(3)①检验溶液中某种离子是否沉淀完全的方法是什么?②若检验含Fe3+的溶液中Fe(OH)3是否沉淀完全的操作方法是什么?

①将溶液静置一段时间后,取少量上层清液或过滤后的滤液,滴入沉淀剂(或检验试剂),若无沉淀生成(或特殊现象),则离子沉淀完全。

②取少量上层清液或过滤后的滤液,滴加几滴KSCN溶液,若溶液不变血红色,则表明Fe(OH)3沉淀完全。

(4)①如何确定分离操作的方法?②减压蒸馏(减压蒸发)的原因是什么?蒸发时,选择在某种气体的氛围中进行的目的是什么?如何利用MgCl2·6H2O或MgCl2溶液得到无水MgCl2

解法:

①若难溶固体和液体分离,产生滤渣(或沉淀)和溶液,则用过滤分离;若固体混合物分离,可以通过水、酸或碱溶解其中一种,然后通过过滤分离。

②若可溶性固体和溶剂分离,可以采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法进行分离,也可以通过萃取分离。

③若互溶的液体混合物分离,可以通过蒸馏进行分离;若不互溶的液体混合物分离,可以通过分液的方法分离。

④若可溶于水且溶解性不同的固体混合物分离,可以通过工艺流程题高频问题及解法重结晶进行分离。

答:

②减小压强,使液体沸点降低,防止某些受热分解或挥发(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)。

蒸发时,选择在某种气体的氛围中进行的目的是:抑制某离子的水解或或与氧气反应。例如,加热蒸发AlCl3溶液时,为获得AlCl3需在HCl气流中进行;加热容易被氧化的物质时,需要在保护气保护下反应。

在干燥的HCl气流中加热MgCl2•6H2O或MgCl2溶液,在干燥的HCl气流中,抑制MgCl2的水解。

(5)①沉淀洗涤的目的是什么?沉淀洗涤操作方法是什么?②检验沉淀是否洗涤干净的方法?如何检验沉淀Fe(OH)3是否洗涤干净(母液含SO42)?

①沉淀洗涤的目的是:除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质,提高沉淀的纯度;沉淀洗涤操作方法是:沿玻璃棒往漏斗中加入蒸馏水,至液面浸没沉淀,待水自然流下后,重复以上操作2-3次。

②取少量最后一次的沉淀洗涤液于试管中,向其中滴入某试剂,若观察到……现象,则表示沉淀洗涤干净。

取最后一次沉淀洗涤液,加入BaCl2溶液,若有白色沉淀产生,则说明沉淀未洗涤干净,若无白色沉淀则说明沉淀洗涤干净。

(6)在洗涤沉淀守时,选择用冰水洗涤的目的是什么?在洗涤沉淀守时,若选择用乙醇洗涤,而不用水洗涤的原因是什么?

①洗涤沉淀守时,选择用冰水洗涤的目的是:洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度,减少其在洗涤过程中的溶解损耗。

②在洗涤沉淀守时,选择用乙醇洗涤,可以降低被洗涤物质的溶解度,减少其在洗涤过程中的溶解损耗,且得到的沉淀容易干燥。

(7)①在生产过程中,调节溶液酸碱性的作用是什么?②为使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀,调节溶液的pH值所用试剂是什么?若CuCl2溶液中混有Fe3+,加何种试剂调节溶液的pH值?

①控制溶液的酸碱性,促进某些金属离子水解,使其形成氢氧化物沉淀,利于过滤分离。

②为了避免引入杂质,调节溶液酸碱性的试剂为该元素对应的难溶碱、氧化物、碳酸盐等。例如,CuCl2中混有Fe3+,可以用含铜元素且可以与H反应的CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3,消耗溶液中的H,促进Fe3+的水解生成Fe(OH)3沉淀析出。

(8)已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示,若要除去含有Mn2+的溶液中的Fe2+,应该怎样做?

物质

开始沉淀

沉淀完全

Fe(OH)3

2.7

3.7

Fe(OH)2

7.6

9.6

Mn(OH)2

8.3

9.8

先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+,然后再调节溶液的pH到3.7~8.3即可。

(9)①若需要对某溶液或正在发生的某反应加热,目的是什么?需要加热,但是温度不能太高的原因是什么?②若加入某种试剂前,先将溶液煮沸的原因是什么?

①加热的目的是:加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利于生成物生成的方向)移动;加热温度不能太高的原因是:适当加热可以加快反应速率,但温度过高会造成平衡逆移、挥发(如浓硝酸、浓盐酸)、分解(如H2O2、氨水、NH4HCO3)、氧化(如Na2SO3)或促进水解(如AlCl3)等,影响正常反应;

②加入某种试剂先煮沸溶液的原因是:除去溶解在溶液中的(如氧气),防止某些物质被氧化。

(10)①在工业生产中,哪些物质可以循环利用?哪些物质可以回收利用?②在一个复杂化学反应历程中,如何判断其中哪种物质是催化剂?哪种物质是中间产物?

①可以循环利用的物质是指在前面流程中作为原料投入反应,却在后面的生产流程中生成的物质;可以回收利用的物质是指在生产过程中产生的,有一定利用价值的副产品。

②催化剂的判断依据:催化剂在化学反应中的表现是先消耗,后生成;中间产物的判断依据:中间产物在化学反应中的表现是先生成,后消耗。

(11)如何判断溶浸后,沉淀和滤液的成分?

①明确原料的主要成分和所含的杂质;

②明确加入的试剂的成分及化学性质;

③观察化工流程图,了解后续操作;

④分析题目设置的问题,挖掘隐含的信息。

沉淀的沉淀:SiO2、Fe(OH)3、Al(OH)3、碳酸盐、金属硫化物。

溶液中的成分:可溶性的离子、加入试剂引入的离子。

(12)如何判断陌生氧化还原反应和离子反应的反应产物?

①明确固体或溶液的成分,清楚加入的试剂的性质;

②利用题目信息,及后续流程或问题中寻找产物;

③根据氧化还原反应和离子反应规律,确定反应后的产物。

(责任编辑:化学自习室)
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