人教高中化学专题突破(三) 以金属及其化合物为主体的化工流程（教案）.doc

专题突破(三)　 以金属及其化合物为主体的化工流程
化学工艺流程题是高考热点题型之一，大多以金属及其化合物的性质与转化为主体，此类试题源于化工生产实际，以解决化学实际问题为线索进行设问，使问题情境更加真实。此类试题的情境新颖，信息容量大，涉及化学基础知识、实验基本操作和技能等，要求考生在复杂情境中对必备知识和关键能力进行综合运用，体现“高考命题应坚持理论联系实际的原则，使用贴近时代、贴近社会、贴近生活素材，选取日常生活、工业生产、国家发展、社会进步中的实际问题，考查学生运用知识、能力和素养解决实际问题的能力，让学生充分感受到课堂所学内容中蕴含的应用价值”的指导思想。
1．分析化学工艺流程题的过程解读
(1)读流程图
①箭头：箭头进入的是投料(反应物)、出去的是主产物或副产物(生成物)。
②三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。
(2)解题要点
①审题要点：了解生产目的、原料及产品；了解题目提供的信息；分析各步的反应条件、原理及物质成分；理解物质分离、提纯、条件控制等操作的目的及要点。
②答题切入点：原料及产品的分离提纯；生产目的及反应原理；生产要求及反应条件；有关产率、产量及组成的计算；绿色化学理念。
2．化学工艺流程题常见答题方向
工艺操作
(结果)
目的评价(或操作名称)
方法
措施
研磨
(粉碎)
增大接触面积，加快反应(溶解)速率
煅烧
(焙烧)
矿物分解、燃烧，转化为易溶于酸、碱的物质
水浸
利用水溶性把物质进行分离
酸浸
利用物质与酸(碱)反应除掉杂质或把目标物质转化为可溶性离子
(碱浸)
控制
条件
调节溶
液pH
某些金属离子的沉淀，控制物质的溶解
控制温度
加快反应速率，促进平衡移动；物质的溶解、析出、挥发等
增大某反
应物用量
增大另一反应物的转化率(产率)
某种试剂
的选择
是否带入杂质、是否影响产品的纯度
分离
提纯
不相溶
液体
分液
相溶性
液体
蒸馏
难溶性
固体
过滤
易溶性
固体
蒸发结晶、浓缩冷却结晶
趁热过滤
防止温度降低，某物质析出
冰水洗涤
减少晶体的溶解损失
乙醇、有机
溶剂洗涤
减少晶体的水溶性损失
(2020·山东卷)以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：
已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是(　　)
A．浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O
B．浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行
C．流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl
D．分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
B　[***化铵溶液显酸性，与MgO反应，相当于MgO促进了***化铵的水解，生成氨气，A项正确；氨水易分解，故沉镁时温度不可太高，B项错误；由流程图可知氨气可循环使用，沉镁过程中产生***化铵，故***化铵也可循环使用，C项正确；浸出过程中产生Fe(OH)3和Al(OH)3，沉镁过程中加氨水调节pH产生Mg(OH)2，利用三种离子氢氧化物Ksp的不同，使其先后沉淀而分离，D项正确。]
(2020·全国卷Ⅰ)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。
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________________________________________。
(2)“酸浸氧化”中，VO＋和VO2＋被氧化成VO，同时还有________离子被氧化。写出VO＋转化为VO反应的离子方程式：______________________。
(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，