2019高考化学“985”冲刺考前通关第2部分第3关《入“虎穴”捉“虎崽”化工流程不可怕》讲义(含答案解析)
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1、第三关 入“虎穴”捉“虎崽”化工流程不可怕 高起点 低落点 目的原理熟简单工艺流程题是近几年高考的必考题型,其结构分为题头、题干和题尾三部分。题头一般是简单介绍该工艺的生产原料和生产目的(包括副产品);题干将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来,题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识,设计成一系列的问题。其中题干的呈现形式多为流程图、表格和图像,设问角度一般为操作措施判断、物质成分确定、反应方程式书写以及反应条件的控制和常规计算等。该题型具有考查知识面广、综合性强、思维容量大的特点,能突出考查考生的综合分析判断能力、逻辑推理能力以及“科学精神与社会责任”化学学科核心素养。题型一 物质制备类工艺
2、流程题1首尾分析法破解无机物制备工艺流程原理与过程。对一些线性流程工艺(从原料到产品为“一条龙”的生产工序)题,首先对比分析流程图中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品),找出原料与产品之间的关系,弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和分离、提纯产品的化工工艺,然后结合题设的问题,逐一推敲解答。2截段分析法对于用同样的原材料生产两种或多种产品(包括副产品)的工艺流程题,用截段分析法更容易找到解题的切入点。关键在于看清主、副产品是如何分开的,以此确定截几段更合适,一般截段以产品为准点。3掌握“5 种”原料预处理(研磨、水浸、酸浸、灼烧、煅烧)的作用和“6 种”控制反应条件(调溶液 pH,控
3、制温度,控制压强,使用催化剂,趁热过滤,冰水洗涤)目的。【例 1】硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为 Mg2B2O5H2O 和Fe3O4,还有少量 Fe2O3、FeO、CaO、Al 2O3和 SiO2等)为原料制备硼酸(H 3BO3)的工艺流程如图所示:回答下列问题:(1)写出 Mg2B2O5H2O 与硫酸反应的化学方程式_。 A1为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度外,还可采取的措施有_(写出两条)A2。(2)利用_的磁性 A3,可将其从“浸渣”中分离。 “浸渣”中还剩余的物质是_(写化学式)。(3)“净化除杂”需先加 H2O2溶液,作用是_ A4。然后再调节溶液的 pH 约
4、为 5,目的是_。(4)“粗硼酸”中的主要杂质是_ A5(填名称)。(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH 4),它是有机合成中的重要还原剂,其电子式为_ A6。(6)单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程_ A7。批注A1:强酸制弱酸原理。批注A2:影响反应速率的条件。批注A3:重要物质的特性。批注A4:过氧化氢的性质特点。批注A5:分析原料中各成分以及加入的试剂的下落。批注A6:化学用语的考查。批注A7:可从铝热反应进行迁移。【解析】 读题头,明确目的为以铁硼矿(主要成分为 MgB2O5H2O 和 Fe3O4,还有少量Fe2O
5、3、FeO、CaO、Al 2O3和 SiO2等)为原料制备硼酸(H 3BO3)。流程分为原材料,预处理,反应转化,分离提纯,目标产品 5 个部分。(1)盐与酸反应生成新盐和新酸,据此可写出 Mg2B2O5H2O 与硫酸反应的化学方程式为Mg2B2O5H2O2H 2SO4=2MgSO42H 3BO3。可采取升高温度、将矿石粉碎或搅拌等措施,以提高浸出率。(2)Fe 3O4具有磁性, “浸渣”中除含 Fe3O4外,还含有不与硫酸反应的 SiO2,以及 CaO 与 H2SO4反应生成的微溶物 CaSO4。(3)硫酸浸出后的滤液中,含有的主要物质有MgSO4、Fe 2(SO4)3、FeSO 4、Al
6、2(SO4)3、H 3BO3等,H 2O2具有氧化性,因此加入 H2O2溶液可将Fe2 氧化为 Fe3 ,由工艺流程图可知,最后过滤得到含镁盐母液,因此调节溶液的 pH 约为 5,可使 Fe3 、Al 3 转化为沉淀而除去。(4)由(3)的分析及最后过滤得到的镁盐母液,可知“粗硼酸”中的主要杂质为硫酸镁。(5)NaBH 4是一种离子化合物,由 Na 和构成。(6)以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,根据反应物性质结合质量守恒定律可知,其过程中反应的化学方程式为 2H3BO3 B2O33H 2O、B 2O33Mg= = = = = 3MgO2B。= = = = = 【答案】 (1)Mg 2B2O5
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