广东省2021版高考化学一轮复习第三单元第4节铜及其重要化合物用途广泛的金属材料课件 人教版

广东省2021版高考化学一轮复习第三单元第4节铜及其重要化合物用途广泛的金属材料课件 人教版

第 4 节　铜及其重要化合物　 用途广泛的金属材料 - 2 - - 3 - 自主预诊 考向突破 铜及其重要化合物 1 . 单质铜 (1) 铜的物理性质 : 铜是一种有金属光泽的 　　　　　　　 色固体 , 有良好的导电、导热性 ( 仅次于银 , 可用于制电缆 ), 有良好的延展性。   (2) 铜的化学性质 : 紫红 黑 - 4 - 自主预诊 考向突破 Cu+4HNO 3 ( 浓 )=Cu(NO 3 ) 2 +2NO 2 ↑+2H 2 O 　 3Cu+8HNO 3 ( 稀 )=3Cu(NO 3 ) 2 +2NO↑+4H 2 O 　 Cu+2AgNO 3 =Cu(NO 3 ) 2 +2Ag Cu+2FeCl 3 =CuCl 2 +2FeCl 2 - 5 - 自主预诊 考向突破 (2) 铜为变价金属 , 与 Cl 2 反应生成 CuCl 2 , 与 S 反应生成 Cu 2 S, 由此可知氧化性 :Cl 2 >S 。 (3)Cu 与稀硫酸不反应 , 但在通入 O 2 的条件下 ,Cu 可在稀硫酸中逐渐溶解 :2Cu+O 2 +2H 2 SO 4 =2CuSO 4 +2H 2 O 。 - 6 - 自主预诊 考向突破 2 . 铜的重要化合物 (1) 黑色氧化铜在高温下分解为红色的 Cu 2 O, 化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　 ; 红色的 Cu 2 O 与稀硫酸反应 , 溶液变蓝 , 同时生成红色的单质铜 , 离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (2) 氢氧化铜 , 　　 色 　　　　　　 水的固体。其化学性质及应用   反应 ① 的化学方程式 : 　　　　　　　　　　　　　 ;   反应 ② 的离子方程式 : 　　　　　　　　　　　　　 。   Cu 2 O+2H + =Cu+Cu 2+ +H 2 O 蓝 不溶于　 - 7 - 自主预诊 考向突破 碱式碳酸铜 - 8 - 自主预诊 考向突破 微点拨 (1) 无水 CuSO 4 只能作为检验水的试剂 , 不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。 (2) 铜盐溶液有毒 , 主要是因为 Cu 2+ 作为一种重金属离子能与蛋白质作用 , 使蛋白质变性失去生理活性 , 因此人们利用了它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液 , 用来杀灭植物病毒和病虫害。 - 9 - 自主预诊 考向突破 3 . 铜的冶炼 粗铜中铜的含量为 99.5%~99.7%, 主要含有 Ag 、 Zn 、 Fe 、 Au 等杂质 , 粗铜通过电解精炼可得到纯度达 99.95%~99.98% 的铜。 电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极 , 铜在阳极上失电子变为 Cu 2+ , 用纯铜棒作阴极 ,Cu 2+ 在阴极上得电子生成铜。 - 10 - 自主预诊 考向突破 4 . 废铜综合利用常见化工流程 - 11 - 自主预诊 考向突破 自我诊断 1 . 由铜屑制备硫酸铜时 , 一般不用铜与浓硫酸反应 , 而是将热空气通入铜和稀硫酸的混合物中 , 为什么 ? 2 . 波尔多液是一种农业上应用广泛的杀菌剂 , 它是由硫酸铜、生石灰和水按一定比例配成的天蓝色胶状悬浊液 , 思考下列问题 : ① 波尔多液能否用铁桶盛放 ? 为什么 ? ② 波尔多液能杀菌的可能原因是什么 ? 提示 : ① 不能。原因是铁能置换波尔多液中的 Cu 2+ , 降低其杀菌能力。 ② CuSO 4 是重金属盐 , 能使蛋白质变性。 - 12 - 自主预诊 考向突破 3 . 判断正误 , 正确的打 “ √ ”, 错误的打 “×” 。 (1)CuO 是黑色固体 , 与水反应生成 Cu(OH) 2 。 ( 　　 ) (2) 将气体通过无水硫酸铜 , 粉末变蓝 , 证明原气体中含有水蒸气。 ( 　　 ) (3)CuSO 4 ·5H 2 O 失去结晶水属于物理变化。 ( 　　 ) (4)Cu 2 (OH) 2 CO 3 是铜锈的主要成分 , 在干燥的空气中铜不易生锈。 ( 　　 ) (5)1 mol Cu 和足量热浓硫酸反应可生成 N A 个 SO 3 分子。 ( 　　 ) (6) 中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈。 ( 　　 ) 答案 : (1)× 　 (2) √ 　 (3)× 　 (4) √ 　 (5)× 　 (6) √ - 13 - 自主预诊 考向突破 4 . 把铜及其化合物中的化学式与其对应的颜色连接起来。 - 14 - 自主预诊 考向突破 考向 　 铜及其化合物的性质和应用 典例 (2019 云南大理模拟 ) 已知酸性条件下有如下反应 :2Cu + =Cu 2+ +Cu 。由于反应温度不同 , 用氢气还原氧化铜时 , 可能产生 Cu 或 Cu 2 O, 两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证 , 实验操作和实验现象记录如下 : - 15 - 自主预诊 考向突破 由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物 ( 　　 ) A. 是 Cu B. 是 Cu 2 O C. 一定有 Cu, 一定有 Cu 2 O D. 一定有 Cu 2 O, 可能有 Cu 答案 解析 解析 关闭 浓硫酸 ( 加热 ) 、硝酸均能氧化 Cu 或 Cu 2 O; 而稀硫酸与 Cu 不反应 , 与 Cu 2 O 反应 , 根据实验现象分析 , 一定有 Cu 2 O, 可能有 Cu,D 项正确。 答案 解析 关闭 D - 16 - 自主预诊 考向突破 方法技巧 区别红色物质 Cu 和 Cu 2 O 的方法 向红色物质中加入稀硫酸 , 若溶液由无色变成蓝色 , 则该红色物质为 Cu 2 O, 否则为 Cu 。反应的化学方程式为 Cu 2 O+H 2 SO 4 =CuSO 4 +Cu+H 2 O 。 - 17 - 自主预诊 考向突破 对点演练 (2020 江西南昌调研 ) 将一定量的铜粉加入到 0.5 L 0.3 mol·L -1 Fe 2 (SO 4 ) 3 和 0.1 mol·L -1 H 2 SO 4 的混合溶液中 , 铜粉完全溶解后 , 得到溶液 X 。下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 溶液 X 中 Cu 2+ 与 Fe 2+ 的物质的量之比为 2 ∶ 1 B. 向溶液 X 中滴加 KSCN 溶液 , 未变红色 , 则加入铜粉质量为 12.8 g C. 向溶液 X 中加入足量铁粉 , 充分反应后 , 铁粉质量减少 11.2 g D. 向溶液 X 中加入 0.18 L 5 mol·L -1 NaOH 溶液可使溶液中的金属离子完全沉淀 - 18 - 自主预诊 考向突破 答案 : C 　 解析 : 由于发生反应 Cu+2Fe 3+ =Cu 2+ +2Fe 2+ , 所得溶液中 Cu 2+ 和 Fe 2+ 的物质的量之比为 1 ∶ 2, 故 A 错误 ; 向溶液 X 中滴加 KSCN 溶液 , 未变红色 , 说明 Fe 3+ 已完全反应 , n (Fe 3+ )=0.5 L×0.3 mol · L -1 ×2=0.3 mol, 根据 Cu+2Fe 3+ =Cu 2+ +2Fe 2+ 可知消耗 Cu 的物质的量为 0.15 mol, m (Cu)=0.15 mol×64 g · mol -1 =9.6 g, 故 B 错误 ; 向溶液 X 中加入足量铁粉 , 由于 Fe 3+ 的氧化性最强 , 所以 Fe 先与 Fe 3+ 反应 , 再置换出 Cu, 最后和酸反应。因为铁粉足量。相当于铁和原来的 Fe 3+ 、 H + 反应 , 与加入的 Cu 的量无关 , n (Fe 3+ )=0.5 L×0.3 mol · L -1 ×2=0.3 mol, n (H + )=0.1 mol · L -1 ×0.5 L×2=0.1 mol, 发生反应 Fe+2Fe 3+ =2Fe 2+ , 消耗 Fe 的物质的量为 0.15 mol, 发生 Fe+2H + =Fe 2+ +H 2 ↑, 消耗 Fe 0.05 mol, 共消耗 Fe 的物质的量为 0.15 mol+0.05 mol=0.20 mol, 充分反应 - 19 - 自主预诊 考向突破 后 ,Fe 粉减少 0.2 mol×56 g · mol -1 =11.2 g, 故 C 正确 ; 铜完全溶解时 , 溶液中可能存在的 Fe 2+ 、 Cu 2+ 、 H + 三种离子 , 或者是可能存在 Fe 3+ 、 Fe 2+ 、 Cu 2+ 、 H + , 沉淀完全后 , 溶液的溶质为硫酸钠 , n (S )=0.5 L×0.3 mol · L -1 ×3+0.5 L×0.1 mol · L -1 =0.5 mol, 即 n (Na + )=1 mol, 所以需要 NaOH 1 mol, 若加入 0.18 L 5 mol · L -1 NaOH 溶液 ,NaOH 的物质的量为 0.18 L×5 mol · L -1 =0.9 mol, 所以 NaOH 的量不足 , 故 D 错误。 - 20 - 自主预诊 考向突破 深度指津 铜及其化合物的颜色、状态及溶解性 - 21 - 自主预诊 考向突破 - 22 - 自主预诊 考向突破 金属矿物的开发和利用 1 . 合金 金属与非金属 金属特性 低 大 - 23 - 自主预诊 考向突破 微点拨 合金学习中的四注意 (1) 构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属 , 也可以是金属与非金属 , 合金中一定含金属元素。 (2) 合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能 , 在许多方面不同于各成分金属 , 不是简单加合 ; 但在化学性质上 , 一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。 (3) 并非所有的金属都能形成合金 , 两种金属形成合金 , 其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化 , 若一种金属的熔点高于另一种金属的沸点 , 则二者不能形成合金。 (4) 合金一定是混合物。 - 24 - 自主预诊 考向突破 2 . 常见金属材料 ① 钢铁。 铁 铬 低碳钢 中碳钢 高碳钢 - 25 - 自主预诊 考向突破 青铜 - 26 - 自主预诊 考向突破 3 . 金属矿物的开发利用 (1) 金属在自然界中的存在。 (2) 金属冶炼的实质。 金属的冶炼过程就是把金属从 　　　　 态还原为 　　　　 态的过程。即 　　　　　　　　　　　　　 ( 写反应通式 , 用 M 表示金属 ) 。   正 化合 游离 M n + + n e - =M - 27 - 自主预诊 考向突破 (3) 金属冶炼的方法 ( 用化学方程式表示 ) 。 - 28 - 自主预诊 考向突破 微点拨 (1) 金属冶炼与金属活动性的关系 : (2) 热还原法中使用的还原剂通常是碳单质、一氧化碳和氢气等。在高炉炼铁中 , 加入的还原剂是焦炭 , 但反应中真正作还原剂的是 CO 。 - 29 - 自主预诊 考向突破 自我诊断 1 . 能否用电解 AlCl 3 和 MgO 的方法冶炼 Al 、 Mg? 2 . 铝是地壳中含量最高的金属元素 , 为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多 ? 提示 : 不能。因为 AlCl 3 是共价化合物 , 熔融时无法电离出自由移动的离子 , 不导电 ;MgO 虽是离子化合物 , 但其熔点太高 , 熔融时会消耗大量的电能 , 成本较高。 提示 : 铝的金属活动性比铁、铜强 , 难于冶炼 , 古代人们的技术条件达不到 , 不能冶炼铝 , 故铝的发现和大量使用比铁、铜晚得多。 - 30 - 自主预诊 考向突破 3 . 判断正误 , 正确的打 “ √ ”, 错误的打 “×” 。 (1) 合金中至少含有两种金属元素 , 不含非金属元素。 ( 　　 ) (2) 合金中各种元素的含量一定 , 所以合金是纯净物。 ( 　　 ) (3) 合金的硬度一般大于成分金属 , 而熔点一般低于成分金属。 ( 　　 ) (4) 电解 AlCl 2 、 FeCl 3 、 CuCl 2 的混合溶液时 , 阴极上依次析出 Cu 、 Fe 、 Al 。 ( 　　 ) (5) 可以用金属钠置换四氯化钛 (TiCl 4 ) 溶液中的钛来制取单质钛。 ( 　　 ) 答案 : (1)× 　 (2)× 　 (3) √ 　 (4)× 　 (5)× - 31 - 自主预诊 考向突破 考向 1 　 合金的性质及应用 典例 ❶ 某铝合金中含有元素镁、铜、硅 , 为了测定该合金中铝的含量 , 设计了如下实验 , 请回答有关问题 : (1) 称取样品 a g, 称量时应该使用的主要仪器的名称是 　　　　　　　　 。   (2) 将样品溶解于足量的稀盐酸中 , 过滤并洗涤。滤液中主要含有 　　　　 , 滤渣中含有 　　　　 , 溶解、过滤用到的玻璃仪器是 　　　　　　　　　　　　　　　 。   (3) 滤液中加过量氢氧化钠溶液、过滤。有关反应的离子方程式是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (4) 步骤 (3) 的滤液中通入足量二氧化碳气体 , 过滤。有关反应的离子方程式是 　　　　　　　　　　　　   - 32 - 自主预诊 考向突破 (5) 步骤 (4) 过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次 , 烘干并灼烧至恒重 , 冷却后称量 , 其质量为 b g 。有关反应的化学方程式是 　　　　　　　　　　　　　　　　 。原样品中铝的质量分数是 　　　　　 。   (6) 若步骤 (3) 中加入氢氧化钠的量不足 , 则实验结果 　　　　　 ( 填 “ 偏高 ”“ 偏低 ” 或 “ 不影响 ”, 下同 ); 若步骤 (5) 中滤渣没有洗涤 , 则实验结果 　　　　　 ; 若滤渣灼烧不充分 , 则实验结果 　　　　　 。   - 33 - 自主预诊 考向突破 答案 : (1) 托盘天平 (2)MgCl 2 、 AlCl 3 、 HCl 、 Cu 、 Si 　烧杯、玻璃棒、普通漏斗 (6) 偏低　偏高　偏高 - 34 - 自主预诊 考向突破 对点演练 1 下列关于合金的说法不正确的是 ( 　　 ) A. 合金的熔点一般比它的成分金属的熔点高 B. 合金的硬度一般比它的成分金属大 C. 合金与各成分金属相比 , 具有许多优良的物理、化学或机械的性能 D. 合金在工业上的用途比纯金属更广 答案 解析 解析 关闭 合金的熔点比它的成分金属要低 , 故 A 项错误 ; 合金的硬度一般比各成分金属大 , 故 B 项正确 ; 合金具有许多良好的物理、化学或机械性能 , 故 C 项正确 ; 合金比纯金属用途更广泛 , 故 D 项正确。 答案 解析 关闭 A - 35 - 自主预诊 考向突破 考向 2 　 金属矿物的开发与利用 典例 ❷ (2020 江苏南京调研 ) 氧化还原反应广泛应用于金属冶炼 , 下列说法不正确的是 ( 　　 ) A. 电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中 ,Na + 被还原 B. 湿法炼铜与火法炼铜的反应中 , 铜元素都发生还原反应 C. 用磁铁矿炼铁的反应中 ,1 mol Fe 3 O 4 被 CO 还原成 Fe, 转移 9 mol 电子 D. 铝热法还原铁的反应中 , 放出的热量能使铁熔化 答案 解析 解析 关闭 用磁铁矿炼铁时 ,Fe 3 O 4 被还原为 Fe, 当有 1 mol Fe 3 O 4 被 CO 还原成 Fe 时 , 转移 8 mol 电子 ,C 项不正确 ,A 、 B 、 D 项正确。 答案 解析 关闭 C - 36 - 自主预诊 考向突破 特别提醒 (1) 电解法冶炼活泼金属使用的是熔融的金属盐或金属氧化物 , 而不是盐溶液。 (2) 铜除了用热还原法冶炼外 , 还可以用湿法炼铜或电解法进行冶炼。 (3) 冶炼 Mg 时一般是电解熔融的 MgCl 2 , 不能电解 MgO( 熔点太高 ) 。 (4) 冶炼 Al 时一般是电解 Al 2 O 3 , 不能电解 AlCl 3 ( 共价化合物 , 熔融时不导电 ) 。加入冰晶石 (Na 3 AlF 6 ) 的目的是降低 Al 2 O 3 的熔化温度。 - 37 - 自主预诊 考向突破 对点演练 2 分析推理是化学学习的方法之一。下列实验推理中 , 正确的是 ( 　　 ) A. 钠的金属性强 , 一般还原剂很难将其还原出来 , 所以用电解饱和 NaCl 溶液的方法冶炼 B. 金属的冶炼方法与金属的活泼性有很大关系 , 银和汞可以用热分解的方法冶炼 C. 工业上电解熔融氯化镁可制得金属镁 , 所以工业上电解熔融氯化铝可制得铝 D. 将镁条和铝片用导线连接再插进稀 NaOH 溶液中 , 镁条上产生气泡 , 说明镁比铝活泼 答案 解析 解析 关闭 电解饱和食盐水得到的是 NaOH 、 H 2 和 Cl 2 , 工业上通过电解熔融 NaCl 来制取金属钠 ,A 项不正确 ; 银和汞活泼性弱 , 可以用热分解的方法冶炼 ,B 项正确 ; 熔融氯化铝不导电 , 不能用电解熔融氯化铝的方法来制取铝 ,C 项不正确 ; 由于铝片能够与 NaOH 溶液反应 , 而镁条与 NaOH 溶液不反应 , 所以将镁条和铝片用导线连接再插进稀 NaOH 溶液中 , 镁条上产生气泡 , 但不能说明镁比铝活泼 ,D 项不正确。 答案 解析 关闭 B - 38 - 自主预诊 考向突破 深度指津 合金的两大分析方法 (1) 定性分析型。 形成合金的各种成分的化学性质仍按单一组分的性质 ( 例如铝合金中的铝既能溶于强酸又能溶于强碱的性质不变 , 铜能溶于稀硝酸 , 且硝酸的还原产物为 NO 气体等性质不变 ), 一般是将合金酸溶或碱溶 , 根据反应中的现象或根据溶解后所得溶液继续加沉淀剂产生的现象判断其成分。此类试题常以流程的形式呈现 , 解答的关键是理清每一步加入的物质和生成物质的成分。 - 39 - 自主预诊 考向突破 (2) 定量分析型。 定量测定合金的成分常用量气法或沉淀法。 ① 定量集气法。 定量集气法是指收集合金中某种物质溶解时所产生的气体的量 , 应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。其原理关键点是根据某组分的特殊性质 ( 特别是与酸或碱反应能产生气体 ), 其操作要点和注意事项有保证装置的气密性良好 , 注意收集气体的读数方法。 ② 沉淀法。 沉淀法测定物质含量是常用的一种方法 , 采用沉淀法时 , 涉及的基本实验操作和主要问题有称量、溶解 ( 溶解试剂 ); 沉淀 ( 重点是沉淀试剂的选择 ); 过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量 ; 数据的处理 ( 包括测定结果的误差分析等 ) 。 - 40 - 自主预诊 考向突破 网络构建 - 41 - 自主预诊 考向突破 核心速记 1 . 特殊的颜色 Cu 、 Cu 2 O—— 红色 ,CuO—— 黑色 , Cu(OH) 2 —— 蓝色 ,CuSO 4 —— 白色 , CuSO 4 ·5H 2 O—— 蓝色 ,Cu 2 (OH) 2 CO 3 —— 绿色 2 . 特殊的制法 (1) 电解法 (K 、 Ca 、 Na 、 Mg 、 Al 等活泼金属 ) (2) 热还原法 (Zn 、 Fe 、 Sn 、 Pb 、 Cu 等较活泼金属 ) (3) 热分解法 (Hg 、 Ag 等不活泼金属 ) - 42 - 自主预诊 考向突破 3 . 必记五反应 - 43 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 无机化工流程题解题指导 1 . 无机化工流程题要求学生能认识化学现象与模型之间的联系 , 能运用多种模型来描述和解释化学现象 , 预测物质及其变化的可能结果 ; 能依据物质及其变化的信息建构模型 , 建立解决复杂化学问题的思维框架 , 考查学生的证据推理与模型认知能力。 2 . 无机化工流程题涉及的问题包括 : 原料的预处理、反应条件的控制、化学反应原理、绿色化学问题、化工生产安全等。上述问题要求学生具有终身学习的意识和严谨求实的科学态度 ; 崇尚真理 , 形成真理面前人人平等的意识 ; 关注与化学有关的社会热点问题 , 认识环境保护和资源合理开发的重要性 , 具有可持续发展意识和绿色化学观念 ; 深刻理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系 , 赞赏化学对社会发展的重大贡献 , 能运用已有知识和方法综合分析化学过程对自然可能带来的各种影响 , 权衡利弊 , 勇于承担责任 , 积极参与有关化学问题的社会决策。培养学生的科学态度与社会责任。 - 44 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 典例 (2019 全国 1,26) 硼酸 (H 3 BO 3 ) 是一种重要的化工原料 , 广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿 ( 含 Mg 2 B 2 O 5 ·H 2 O 、 SiO 2 及少量 Fe 2 O 3 、 Al 2 O 3 ) 为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下 : - 45 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 回答下列问题 : (1) 在 95 ℃ “ 溶浸 ” 硼镁矿粉 , 产生的气体在 “ 吸收 ” 中反应的化学方程式为 　 。   (2)“ 滤渣 1” 的主要成分有 　　　　　 。为检验 “ 过滤 1” 后的滤液中是否含有 Fe 3+ 离子 , 可选用的化学试剂是 　　　　　 。   (4) 在 “ 沉镁 ” 中生成 Mg(OH) 2 ·MgCO 3 沉淀的离子方程式为   　　　　　　　 , 母液经加热后可返回 　　　　　 工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是 　　　　　　　　 。   - 46 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 解析 : (1) 由硼镁矿粉所含的元素及加入的硫酸铵溶液可知 , 该气体只能为氨气 , 碳酸氢铵与氨气反应的化学方程式为 NH 3 + NH 4 HCO 3 =(NH 4 ) 2 CO 3 。 (2) 由流程图可知 ,B 元素最终以 H 3 BO 3 的形式存在 ,Mg 元素经沉镁后以 Mg(OH) 2 ·MgCO 3 的形式存在 , 可分析出 Fe 、 Al 在沉镁后不会存在于母液中 , 因此滤渣 1 的主要成分为矿石中含有的 SiO 2 、 Fe 2 O 3 、 Al 2 O 3 。可用 KSCN 溶液检验 Fe 3+ 的存在。 (3)H 3 BO 3 在水中的解离为可逆过程 , 且 1 个 H 3 BO 3 分子解离出 1 个 H + , 由此可知 ,H 3 BO 3 为一元弱酸 ; 调节 pH, 增大 H + 浓度 , 使 - 47 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 - 48 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 1 . 无机化工流程题的结构 无机化工流程题是近年来高考中备受关注的一种题型 , 该类题是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来 , 并根据生产流程中涉及的化学知识步步设问 , 构成与化工生产紧密联系的化学工艺流程题 , 它一般分为题头介绍、流程图示、问题设计三部分。其示意图为 规律 : 主线主产品 , 分支副产品 , 回头为循环。 - 49 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 2 . 无机化工流程题的特点 (1) 试题源于社会实际 , 充分利用生产、生活中的鲜活实例为载体 , 使问题情境真实 , 体现化学学科与工业生产和日常生活的紧密联系 , 能激发学生学习化学的兴趣。 (2) 以解决化学实际问题为思路进行设问 , 考查学生运用化学反应原理及相关知识解决化工生产中实际问题的能力 , 培养学生理论联系实际、学以致用的学习品质。 (3) 试题内容丰富 , 涉及的化学知识面广、综合性强、思考容量大 , 考查学生化学知识的掌握情况和应用化学知识解决有关问题的能力。 (4) 试题新颖 , 信息阅读量大 , 考查学生的阅读能力、资料收集处理能力和知识迁移应用能力。 - 50 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 3 . 无机化工流程题的解题思路及方法 (1) 解题思路。 - 51 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 (2) 解题方法。 ① 首尾分析法 : 对线型流程工艺 ( 从原料到产品为一条线的生产工序 ) 试题 , 首先对比分析流程图中的第一种物质 ( 原材料 ) 与最后一种物质 ( 产品 ), 从此分析中找出它们的关系 , 弄清原料转化的基本原理和除杂、分离、提纯的化工工艺 , 再结合题设问题 , 逐一解答。 ② 分段分析法 : 对于用同样的原料生产多种 ( 两种或两种以上 ) 产品 ( 含副产品 ) 的工艺流程题 , 用此法更容易找到解题的切入点。 ③ 交叉分析法 : 有些化工生产选用多组原材料 , 先合成一种或几种中间产品 , 再用这一中间产品与部分其他原材料生产所需的主流产品 , 这种题适合用交叉分析法。就是将提供的流程示意图结合常见化合物的制取原理划分成几条生产流水线 , 然后上下交叉分析。 - 52 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 (3) 无机化工流程题中表述性词汇对应的 “ 十大答题方向 ” 。 化工生产流程和综合实验题中经常会出现一些表述性词语 , 这些表述性词语就是隐性的信息 , 它可以暗示我们所应考虑的答题角度。 ① “ 控制较低温度 ”—— 常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。 ② “ 加过量试剂 ”—— 常考虑反应完全或增大转化率、产率等。 ③ “ 能否加其他物质 ”—— 常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。 ④ “ 在空气中或在其他气体中 ”—— 主要考虑 O 2 、 H 2 O 、 CO 2 或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。 - 53 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 ⑤ “ 判断沉淀是否洗净 ”—— 常取少量最后一次洗涤液于试管中 , 向其中滴加某试剂 , 以检验某种离子是否存在。 ⑥ “ 检验某物质的设计方案 ”—— 通常取少量某液体于试管中 , 加入另一试剂 , 通过产生的某种现象得出结论。 ⑦ “ 控制 pH”—— 常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。 ⑧ “ 用某些有机试剂清洗 ”—— 常考虑降低物质溶解度有利于析出、减少损耗和提高利用率等。 ⑨ “ 趁热过滤 ( 或冰水洗涤 )” 的目的 —— 防止某些物质降温时会析出 ( 或升温时会溶解 ) 而带入新的杂质。 ⑩ “ 反应中采取加热措施的作用 ”—— 一般是为了增大反应速率或加速某固体的溶解。 - 54 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 1 .(2019 全国 2,26) 立德粉 ZnS·BaSO 4 ( 也称锌钡白 ), 是一种常用的白色颜料。回答下列问题 : (1) 利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花 , 亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时 , 钡的焰色为 　　　　　 ( 填标号 ) 。   A. 黄色 B. 红色 C. 紫色 D. 绿色 (2) 以重晶石 (BaSO 4 ) 为原料 , 可按如下工艺生产立德粉 : - 55 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 ① 在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡 , 该过程的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　 。 回转炉尾气中含有有毒气体 , 生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为 CO 2 和一种清洁能源气体 , 该反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　 。   ② 在潮湿空气中长期放置的 “ 还原料 ”, 会逸出臭鸡蛋气味的气体 , 且水溶性变差 , 其原因是 “ 还原料 ” 表面生成了难溶于水的 　　　　　 ( 填化学式 ) 。   ③ 沉淀器中反应的离子方程式为   　 。   - 56 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 - 57 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 解析 : (1) 常见的金属元素在焰色反应中呈现的焰色分别为 : 钠 — 黄色、钾 — 紫色 ( 透过蓝色钴玻璃观察 ) 、钙 — 砖红色、锶 — 洋红色、铜 — 绿色、钡 — 黄绿色。 (2) ① 由于焦炭过量 , 故 C 被氧化为 CO, 反应的化学方程式为 4C+BaSO 4 BaS+4CO↑; 根据生成 CO 2 和一种清洁能源气体的信息可以写出 CO 与 H 2 O 反应生成 CO 2 与 H 2 的化学方程式。 ② 根据信息结合框图可知 , 还原料的主要成分为 BaS,BaS 表面与空气中的 H 2 O 和 CO 2 反应生成有臭鸡蛋气味的 H 2 S 和难溶于水的 BaCO 3 。 ③ 根据立德粉的化学式和框图可知离子反应方程式为 - 58 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 (3) 碘单质能使淀粉溶液显蓝色 , 当 I 2 全部被消耗完后 , 溶液蓝色褪去。 - 59 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 2 .(2019 全国 3,26) 高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料 , 工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿 ( 还含 Fe 、 Al 、 Mg 、 Zn 、 Ni 、 Si 等元素 ) 制备 , 工艺如下图所示。回答下列问题 : 相关金属离子 [ c 0 (M n + )=0.1 mol·L -1 ] 形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下 : - 60 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 (1)“ 滤渣 1” 含有 S 和 　　　　　　　　　　 ; 写出 “ 溶浸 ” 中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (2)“ 氧化 ” 中添加适量的 MnO 2 的作用是 　 。   (3)“ 调 pH” 除铁和铝 , 溶液的 pH 范围应调节为 　　　　　 ~6.0 之间。   (4)“ 除杂 1” 的目的是除去 Zn 2+ 和 Ni 2+ ,“ 滤渣 3” 的主要成分是 　　　　　　 。   (5)“ 除杂 2” 的目的是生成 MgF 2 沉淀除去 Mg 2+ 。若溶液酸度过高 ,Mg 2+ 沉淀不完全 , 原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   - 61 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 (6) 写出 “ 沉锰 ” 的离子方程式 　 。   (7) 层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料 , 其化学式为 LiNi x Co y Mn z O 2 , 其中 Ni 、 Co 、 Mn 的化合价分别为 +2 、 +3 、 答案 : (1)SiO 2 ( 或不溶性硅酸盐 ) 　 MnO 2 +MnS+2H 2 SO 4 =2MnSO 4 +S+2H 2 O 　 (2) 将 Fe 2+ 氧化为 Fe 3+ (3)4.7 　 (4)NiS 和 ZnS - 62 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 解析 : (1) 加硫酸 “ 溶浸 ” 过程中 MnO 2 将 MnS 中的 S 2- 氧化为单质硫 :MnO 2 +MnS+2H 2 SO 4 =2MnSO 4 +S+2H 2 O 。天然锰矿中含有的二氧化硅 ( 或硅酸盐 ) 不溶于稀硫酸 , 所以滤渣 1 为 S 和二氧化硅 ( 或不溶性硅酸盐 ) 。 (2)“ 溶浸 ” 时杂质 Fe 、 Al 、 Mg 、 Zn 、 Ni 等元素也都转化为相应的硫酸盐 , 其中铁元素部分以 Fe 2+ 存在 , 结合金属离子沉淀时的 pH 范围 , 加 MnO 2 是将溶液中的 Fe 2+ 氧化为 Fe 3+ , 以方便后面将其转化为沉淀除去。 - 63 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 (3)~(5) 结合题给表格中金属离子沉淀时的 pH 范围可知 , 加氨水 “ 调 pH” 主要是沉淀 F 和 Al 3+ [ 滤渣 2 为 Fe(OH) 3 和 Al(OH) 3 ], 根据题给氢氧化物沉淀的 pH 范围可知 , 需控制的 pH 范围为 4.7~6.0 。而后面加 Na 2 S 完成的 “ 除杂 1” 是沉淀 Zn 2+ 和 Ni 2+ , 则滤渣 3 为 ZnS 和 NiS 。加 MnF 2 完成的 “ 除杂 2” 是沉淀 Mg 2+ , 则滤渣 4 为 MgF 2 。若沉淀 Mg 2+ 时溶液酸性较强 ,H + 会与 F - 生成弱电解质 HF, 使平衡 MgF 2 (s) Mg 2+ (aq)+2F - (aq) 右移 , 则导致 Mg 2+ 沉淀不完全。 (6) 流程图中加 NH 4 HCO 3 是为了沉淀 Mn 2+ , 产物为 MnCO 3 , 同时生成 CO 2 和 (NH 4 ) 2 SO 4 、 H 2 O 。 - 64 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 3 .(2018 全国 2,26) 我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家 , 一种以闪锌矿 (ZnS, 含有 SiO 2 和少量 FeS 、 CdS 、 PbS 杂质 ) 为原料制备金属锌的流程如图所示 : 相关金属离子 [ c 0 (M n + )=0.1 mol·L -1 ] 形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下 : - 65 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 回答下列问题 : (1) 焙烧过程中主要反应的化学方程式为   　 。   (2) 滤渣 1 的主要成分除 SiO 2 外还有 　　　　　　 ; 氧化除杂工序中 ZnO 的作用是 　　　　　　　　　　　 。若不通入氧气 , 其后果是 　 。   (3) 溶液中的 Cd 2+ 可用锌粉除去 , 还原除杂工序中反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (4) 电解硫酸锌溶液制备单质锌时 , 阴极的电极反应式为 　　　　　　　 ; 沉积锌后的电解液可返回 　　　　　 工序继续使用。   - 66 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 (2)PbSO 4 　调节溶液的 pH 　无法除去杂质 Fe 2+ (3)Cd 2+ +Zn=Cd+Zn 2+ (4)Zn 2+ +2e - =Zn 　溶浸 - 67 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升