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1、单元总结第三单元金属及其化合物关键能力化学工艺流程题类型及其解题能力培养类型一:以制备某一物质为目的的工艺流程题案例示范1(2018年江苏,16)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金属硫酸盐)为原料,生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下:(1)焙烧过程均会产生SO2,用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为____________________________。(2)添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧,其硫去除率随温度变化曲线如图所示。已知:多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃硫去除率=(1-)×100%①不添加Ca
2、O的矿粉在低于500℃焙烧时,去除的硫元素主要来源于。②700℃焙烧时,添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低,其主要原因是______________________________________。解析答案SO2+OH-HSO3-FeS2硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中(3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2,铝元素存在的形式由(填化学式)转化为(填化学式)。(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=。解析答案NaAlO2
3、Al(OH)31∶16解析：(1)过量SO2与NaOH溶液反应生成NaHSO3,反应的化学方程式为SO2+NaOHNaHSO3,离子方程式为SO2+OH-HSO3-。(2)①根据题给已知,多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃,不添加CaO的矿粉低于500℃焙烧时,去除的硫元素主要来源于FeS2。②添加CaO,CaO起固硫作用,添加CaO发生的反应为2CaO+2SO2+O22CaSO4,根据硫去除率的含义,700℃焙烧时,添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低的原因是硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中。(3)“碱浸”时Al2O3、SiO2转化为NaAl
4、O2和Na2SiO3,向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2,CO2与NaAlO2反应生成NaHCO3和Al(OH)3,反应的离子方程式为CO2+AlO2-+2H2OAl(OH)3↓+HCO3-,即Al元素存在的形式由NaAlO2转化为Al(OH)3。(4)Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,反应的化学方程式为FeS2+16Fe2O311Fe3O4+2SO2↑,理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=1∶16。解题策略制备类工艺流程题目在流程上一般分为3个过程:原料处理分离提纯获得产品(1)原料处理阶段的常见考点①加快反应速率。②
5、溶解水浸:与水接触反应或溶解。浸出:固体加水(酸)溶解得到离子。浸出率:固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少。酸浸:在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的溶解过程。③灼烧、焙烧、煅烧:改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质在高温下氧化、分解。(2)分离提纯阶段的常见考点①调pH除杂a.控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如要除去Al3+、Mn2+溶液中含有的Fe2+,先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+,再调节溶液的pH。b.调节溶液的pH所需的物质一般应满足两点:能与H+反应,使溶液的pH增大;不引入新杂质。例如,若要除去Cu2+
6、溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。②加热:加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物,则要注意对温度的控制。如侯德榜制碱中的NaHCO3;还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。③降温:防止某物质在高温时会溶解(或分解);使化学平衡向着题目要求的方向移动。(3)获得产品阶段的常见考点①洗涤(冰水、热水):洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗;乙醇洗涤既可洗去晶体表面的杂质,又可减少因晶体溶解而引起的损耗。②
7、蒸发时的气体氛围可抑制水解:如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时,应在HCl的气流中加热,以防止其水解。③蒸发浓缩、冷却结晶:如NaCl和K2Cr2O7混合溶液,若将混合溶液加热蒸发后再降温,则析出的固体主要是K2Cr2O7,母液中是NaCl和少量K2Cr2O7,这样就可分离出大部分K2Cr2O7;同样原理可除去KNO3中混有的少量NaCl。④蒸发结晶、趁热过滤:如NaCl和K2Cr2O7混合溶液,若将混合溶液蒸发一段时间,析出的固体主要是NaCl,母液中是K2Cr2O7和少量NaCl;同样原理可除去NaC
