发布时间 : 星期六 文章2018年高考化学大二轮复习 专题四 化学实验 第17讲 化学工艺流程学案更新完毕开始阅读c32f32c1773231126edb6f1aff00bed5b8f373fb
第17讲 化学工艺流程
最新考纲 考向分析 1.以化工流程为载体，常考查： 1.建立分析解决材料、环境、健康、(1)实验操作目的分析。 能源等领域关于物质的制备和应用等实际问题和思路方法。 2．认识物质性质、设计物质转化的核心角度，形成认识途径，并将其应用于解决真实问题，进而形成解决问题的思路和方法。 3．认识物质的转化在自然资源利用和环境保护中的重要价值。 (2)实验操作规范判断。 2．以物质制备和提纯为情境，考查： (1)陌生物质化合价的判断及电子式的书写。 (2)反应方程式或离子方程式的书写。 (3)流程中试剂的选择，中间产物的种类及离子判断。 (4)实验操作规范语言的表述。 (5)实验操作试剂的选取。 (6)流程的中间环节物质种类及离子判断。 (7)样品中质量分数及产物产率的计算。
考点一 物质制备型
Zhen ti gan wu
真题感悟
(课前)
1．(2017·全国Ⅰ·27)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：
(1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为_100℃、2190℃、5h__。
(2)“酸浸”后，钛主要以TiOCl4形式存在，写出相应反应的离子方程式 FeTiO3＋4H
＋
2－
－
2＋
2－
＋4Cl===Fe＋TiOCl4＋2H2O 。
(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/℃ TiO2·xH2O转化率/% 30 92 35 95 40 97 45 93 50 88 分析40 ℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因_低于40℃，TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降__。
(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为＋4，其中过氧键的数目为_4__。
(5)若“滤液②”中c(Mg)＝0.02 mol·L，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe恰好沉淀完全即溶液中c(Fe)＝1.0×10 mol·L，此时是否有Mg3(PO4)21.3×10－1－17－1
沉淀生成？ Fe恰好沉淀完全时，c(PO)＝＝1.3×10 mol·L，－5mol·L
1.0×10
3＋
3－4－3－172－40
c3(Mg2＋) ·c2(PO3)＝1.7×10 －22 3＋ 3＋ －5 －1 2＋ －1 Mg3(PO4)2沉淀 (列式计算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10 －22 、1.0×10 －24 。 (6)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式 2FePO4＋Li2CO3＋高温 H2C2O4=====2LiFePO4＋3CO2↑＋H2O↑ 。 [解析] (1)从图象直接可以看出，铁的浸出率为70%时对应的温度、时间，符合温度升高，反应速率加快，值得注意的是，这类填空题可能有多个合理答案。(2)考查离子方程式书写。难点为生成物还有什么，钛酸亚铁中钛为＋4价，铁为＋2价，产物有氯化亚铁，比较FeTiO3和TiOCl4知，产物中一定有H2O。值得注意的是钛酸亚铁与盐酸反应是非氧化还原反应。(3)联系化学反应速率、双氧水和氨水性质分析转化率。这类问题要从两个角度分析，即低于40℃时，随着温度的升高，反应速率加快；高于40℃时，氨水挥发速率加快、双氧水分解速率加快，导致反应物浓度降低，结果转化率降低。(4)考查化学式与元素化合价关系。锂元素在化合物中只有一种化合价(＋1)，化合物中元素化合价代数和等于0，过氧键中氧显－1价，类似双氧水、过氧化钠。如果能求出－1价氧原子个数，就能求出过氧 2 2－ 键数目，即过氧键数目等于－1价氧原子个数的一半。设Li4Ti5O15中－2价、－1价氧原子 ??x＋y＝15 个数分别为x、y。有：? ??2x＋y＝22 8 ，解得x＝7，y＝8。所以，过氧键数目为＝4。(5) 2 考查溶度积计算以及判断沉淀是否形成。分两步计算：①计算铁离子完全沉淀时磷酸根离子1.3×10－1－17－1浓度。c(Fe)·c(PO)＝Ksp(FePO4)，c(PO)＝mol·L。－5 mol·L＝1.3×10 1.0×10 3＋ 3－4 3－4 －22 ②混合后，溶液中镁离子浓度为c(Mg0.01×(1.3×10 3 －172 2＋ )＝0.01 mol·L －1 ，c(Mg 32＋ )·c(PO4)＝ 23－ )＝1.7×10 －40 价，高温煅烧过程中铁的化合价降低，碳的化合价升高，有CO2生成。 2．(2018·北京·26)磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下： 已知：磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH)，还含有 Ca5(PO4)3F和有机碳等。 溶解度：Ca5(PO4)3(OH) (1)上述流程中能加快反应速率的措施有_研磨、加热__。 (2)磷精矿粉酸浸时发生反应： △ 2Ca5(PO4)3(OH)＋3H2O＋10H2SO4=====10CaSO4·0.5H2O＋6H3PO4 ①该反应体现出酸性关系：H3PO4_<__H2SO4(填“>”或“<”)。 ②结合元素周期律解释①中结论：P和S电子层数相同，_核电荷数P (3)酸浸时，磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF，并进一步转化为SiF4除去。写出生△ 成HF的化学方程式： 2Ca5(PO4)3F＋10H2SO4＋5H2O=====10CaSO4·0.5H2O＋6H3PO4＋2HF__。 (4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除，同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间，不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80 ℃后脱除率变化的原因：_80_℃后，H2O2分解速率大，浓度显著降低__。 (5)脱硫时，CaCO3稍过量，充分反应后仍有SO4残留，原因是_CaSO4微溶__；加入BaCO3 可进一步提高硫的脱除率，其离子方程式是 BaCO3＋SO4＋2H3PO4===BaSO4＋CO2↑＋H2O＋2H2PO4 。 3 2－ 2－ － (6)取a g所得精制磷酸，加适量水稀释，以百里香酚酞作指示剂，用b mol·L NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4，消耗NaOH溶液c mL。精制磷酸中H3PO4的质量分数是 0.049bc－1 。(已知：H3PO4摩尔质量为98 g·mol) －1 a[解析] (1)可通过增大接触面积和升高温度等措施加快反应速率。通过题给流程可知，能够加快反应速率的措施有研磨和加热。 (2)①由强酸制弱酸规律可知，硫酸的酸性强于磷酸的酸性。②根据两者电子层数相同，可判断两者处于同一周期，且S在P的右侧，核电荷数P (3)已知反应物为Ca5(PO4)3F和H2SO4，生成物为CaSO4·0.5H2O、H3PO4和HF，再根据原△子个数守恒可写出该反应的化学方程式：2Ca5(PO4)3F＋10H2SO4＋5H2O=====10CaSO4·0.5H2O＋6H3PO4＋2HF。 (4)由题意可知，H2O2在氧化有机碳时，自身也会发生分解，且分解速率随温度的升高而加快，因此80 ℃后脱除率降低。 (5)硫酸钙是微溶物，存在溶解平衡，因此反应后的溶液中仍含有SO4。由题给信息可知，反应物为BaCO3、SO4和H3PO4，生成物为BaSO4、CO2、H2PO4和水，由此可写出该反应的离子方程式：BaCO3＋SO4＋2H3PO4===BaSO4＋CO2↑＋H2O＋2H2PO4。 (6)由题意知，消耗氢氧化钠的物质的量为 mol，当生成Na2HPO4时，参加反应磷 1 000酸的物质的量为0.049bc。 2－ － 2－ － 2－ bcbc2 000 mol，即磷酸的质量为 98bc98bc g，则磷酸的质量分数为＝2 0002 000aa3．(2017·全国Ⅲ)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： (1)步骤①的主要反应为： 高温 FeO·Cr2O3＋Na2CO3＋NaNO3――→Na2CrO4＋Fe2O3＋CO2＋NaNO2 上述反应配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的系数比为_2∶7__。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是_陶瓷在高温下会与Na2CO3反应__。 4