高三化学二轮教案第三部分 常见无机物及其应用.docx
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高三化学二轮教案第三部分常见无机物及其应用
第三部分常见无机物及其应用
(无机化工流程题)
班级:
姓名:
学习时间:
【课前自主复习与思考】
1.阅读《创新设计》P47、P52“高考命题研究”
2.完成《创新设计》P47、P53化学方程式的书写
【结合自主复习内容思考如下问题】
1.掌握常见元素的单质及其重要化合物的性质的重要性
2.如何提高无机化工题的得分率
【考纲点拨】
常见元素的单质及其重要化合物的性质。
【自主研究例题】
1.碘酸钾是一种白色结晶粉末,无臭无味,酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂,与氢碘酸、二氧化硫等还原性物质作用,被还原为单质碘,在碱性介质中,碘酸钾能被氯气、次氯酸盐等氧化为高碘酸钾。
碘酸钾在常温下稳定,加热至560℃开始分解。
工业生产碘酸钾的流程如下,在反应器中发生反应的化学方程式为:
I2+KClO3+H2O--KH(IO3)2+KCl+Cl2↑(未配平)
(1)已知步骤①反应器发生的反应中,两种还原产物所得电子数相同,请配平该反应的化学方程式:
______________________________________________________________;
(2)步骤②中,用稀酸酸化的作用是____________________________________________;
在稀硝酸和稀盐酸中不能选用的酸是:
_________,
其原因是;
(3)步骤③要保持溶液微沸1小时以完全排出氯气,排出氯气的原因为
;
(4)参照下表碘酸钾的溶解度,步骤11得到碘酸钾晶体,你建议的方法是。
温度/℃
0
10
20
40
60
80
KIO3g/100g水
4.60
6.27
8.08
12.6
18.3
24.8
2.
21世纪是钛的世纪。
下面是利用钛白粉(TiO2)生产海绵钛(Ti)的一种工艺流程:
已知:
①Mg(s)+Cl2(g)=MgCl2(s)△H=-641kJ·mol-1
②Cl2(g)+1/2Ti(s)=1/2TiCl4(l)△H=-385kJ·mol-1
(1)钛白粉是利用TiO2+发生水解生成钛酸(H2TiO3)沉淀,再煅烧沉淀制得的。
TiO2+发生
水解的离子方程式为。
(2)反应Ⅰ在800~900℃下进行,还生成一种可燃性无色气体,该反应的化学方程式
为;反应Ⅱ的热化学方程式为。
(3)该工艺流程中,可以循环使用的物质有。
(4)在800℃~1000℃时电解TiO2也可制得海绵钛,装置如右
图所示。
图中b是电源的极,阴极的电极反应式为。
3.我省东海有一种形态酷似水蛭的蛭石,是一种层状结构的含镁的铝硅酸盐,是黑云母等天然矿物风化蚀变的产物,有隔热、耐冻、抗菌、防火、吸声等优异性能,但不耐酸。
(1)某硅酸盐矿石的组成可以看作SiO2中有1/4的Si被Al替换,再由Mg平衡其电荷形成的。
该矿石的组成以氧化物形式表示为。
(2)某校研究性学习小组取得了某种牌号的蛭石样品,其成分可以用氧化物(MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2、H2O)的形式表示。
为研究蛭石的组成,拟进行实验探究,实验流程及相关数据如下:
①固体A的化学式是;
②固体F的物质的量是;
③通过计算,给出用氧化物的形式表示该种牌号的蛭石组成的化学式(必须有计算过程)。
【高考链接】
【例1】(2009年江苏高考15).(10分)医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。
以工业碳酸钙(含有少量Na+、Al3+、Fe3+等杂质)生产医药级二水合氯化钙(CaCl2·2H2O的质量分数为97.0%~103.0%)的主要流程如下:
⑴除杂操作是加入氢氧化钙,调节溶液的pH为8.0~5.0,以除去溶液中的少量Al3+、Fe3+。
检验Fe(OH)3是否沉淀完全的实验操作是。
⑵酸化操作是加入盐酸,调节溶液的pH约为4.0,起目的有:
①将溶液中的少量Ca(OH)2转化为CaCl2;②防止Ca2+在蒸发时水解;③。
⑶测定样品中Cl—含量的方法是:
a.称取0.7500g样品,溶解在250mL容量瓶中定容;b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中;c.用0.0500mol·L-1AgNO3溶液滴定至终点,消耗AgNO3溶液体积的平均值为20.39mL。
①上述测定过程中需用溶液润洗的仪器有。
②计算上述样品中CaCl2·2H2O的质量分数为。
③若用上述方法测定的样品中CaCl2·2H2O的质量分数偏高(测定过程中产生的误差可忽略),其可能原因有;。
【例2】(2009年江苏高考16).(8分)以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钾和氧化铁红颜料,原料的综合利用率较高。
其主要流程如下:
⑴反应Ⅰ前需在FeSO4溶液中加入(填字母),以除去溶液中的Fe3+
A.锌粉B.铁屑C.KI溶液D.H2
⑵反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃,其目的是。
⑶工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂,其目的是。
⑷反应Ⅳ常被用于电解生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。
电解时均用惰性电极,阳极发生的电极反应可表示为。
【例3】(2010年江苏高考16)《创新设计》P57第9题
【归纳与思考】
无机化工题的特点及方法
无机化工题往往通过对某种重要化工产品的工业生产流程简图分析,考察考生对元素周期表结构,元素化合物等的重要性质,化学反应原理、热化学方程式的含义与计算、产率计算,物质制备、提纯等常见实验操作的作用的理解与应用能力,并通过对副产物利用和废液处理的设问考察学生对环境保护意识、绿色化学知识的理解和应用,试题常以化学原理和化学实验基本操作进行综合设计和设问。
重点考查学生应用所学知识探究生产实际问题的能力。
许多流程中还会形成一些“环状”,表示了物质的循环利用,以展示化学工艺中的“绿色化学思想”理念。
解此类型题目的基本步骤是:
①从题干中获取有用信息,了解生产的产品②分析流程中的每一步骤,从几个方面了解流程:
A.反应物是什么B.发生了什么反应C.该反应造成了什么后果,对制造产品有什么作用。
抓住一个关键点:
一切反应或操作都是为获得产品而服务。
③从问题中获取信息,帮助解题。
了解流程后着手答题。
对反应条件的分析可从以下几个方面着手:
1.对反应速率有何影响?
2.对平衡转化率有何影响?
3.对综合生产效益有何影响?
如原料成本,原料来源是否广泛、是否可再生,能源成本,对设备的要求,环境保护(从绿色化学方面作答)
常见文字叙述套路:
1.洗涤沉淀:
往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复以上操作2-3次
2.从溶液中得到晶体:
蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-(洗涤)
注意:
①在写某一步骤是为了除杂是,应该注明“是为了除去XX杂质”,只写“除杂”等一类万金油式的回答是不给分的
②看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式,注意配平。
[我思我疑]:
[教师点评]:
【自主检测】
1.(2010四川理综卷)29.(16分)四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。
用钛铁矿渣(主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3,Ti的最高化合价为+4)作原料,生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下:
请回答下列问题:
(1)硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是____________________________________。
(2)向滤液I中加入铁粉,发生反应的离子方程式为:
_________________________、___________________________________。
(3)在实际生产过程中,向沸水中加入滤液Ⅲ,使混合液pH达0.5,钛盐开始水解。
水解过程中不断通入高温水蒸气,维持溶液沸腾一段时间,钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。
请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用:
__________________________________________________________________。
过滤分离出水合二氧化钛沉淀后,将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、___________、______________、_______________________(填化学式),减少废物排放。
(4)A可用于生产红色颜料(Fe2O3),其方法是:
将556akgA(摩尔质量为278g/mol)溶于水中,加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应,鼓入足量空气搅拌,产生红褐色胶体;再向红褐色胶体中加入3336bkgA和112ckg铁粉,鼓入足量空气搅拌,反应完成后,有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出;过滤后,沉淀经高温灼烧得红色颜料。
若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁,则理论上可生产红色颜料_______________________kg。
2.(2010年扬州)重铬酸钾是(K2Cr2O7)工业生产和实验室的重要氧化剂,实验室模拟工业法用铬酸钠(Na2CrO4,其中有杂质Na2SiO3和NaAlO2)制K2Cr2O7的主要流程如下:
(1)操作①目的是。
(2)操作②酸化时,CrO42-转化为Cr2O72-的离子方程式(该过程可逆)
。
(3)已知K2Cr2O7的溶解度:
S373K=94.1g,S273K=4.6g。
操作③的步骤为:
向酸化后的混合液中加入KCl,加热蒸发使NaCl结晶析出后(填操作),再将滤液(填操作),得K2Cr2O7晶体。
(4)K2Cr2O7可用于测定工业废水中的化学耗氧量(化学耗氧量即COD:
每升水样中还原性物质被氧化所需要的O2质量)。
某工业废水样100.00mL,酸化后加入0.01667mol·L-1的K2Cr2O7溶液,使水样中还原性物质完全氧化(还原产物为Cr3+)。
再用0.1000mol·L-1的FeSO4溶液滴定剩余的Cr2O72-。
则计算废水样的COD需要测定的数据有
、。
3.(2010年盐城)由磷矿石、石英、氯化氢等为原料生产白炭黑(SiO2·nH2O)、磷及甲醇,下列工艺过程原料综合
利用率高,废弃物少。
(1)上述反应中,属于置换反应的是(选填:
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)。
(2)已知SiHCl3的沸点为33.0℃,提纯SiHCl3适宜的方法是 。
(3)高温下进行的反应Ⅱ的化学方程式为:
;
固体废弃物CaSiO3可用于 。
(4)反应Ⅲ需在高温、隔绝氧气和无水条件下进行,其原因是
。
(5)CH3OH可用作燃料电池的燃料,在强酸性介质中,负极的电极反应式为
。
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