高考化學(xué)解題思維方法系列講座(4-6)專題講座四 無機(jī)化工流程題復(fù)習(xí)策略與解題方法指導(dǎo)無機(jī)化工流程題的特點(diǎn) 無機(jī)工業(yè)流程題能夠以真實(shí)的工業(yè)生產(chǎn)過程為背景，體現(xiàn)能力立意的命題為指導(dǎo)思想，能夠綜合考查學(xué)生各方面的基礎(chǔ)知識及將已有知識靈活應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)際中解決問題的能力。所以這類題成為近年來高考的必考題型。 這類題常呈現(xiàn)的形式：流程圖、表格、圖像 這類題常圍繞以下幾個(gè)知識點(diǎn)進(jìn)行設(shè)問： (1)反應(yīng)速率與平衡理論的運(yùn)用； 反應(yīng)物顆粒大小：反應(yīng)速率、原料的利用率等 溫度：反應(yīng)速率、物質(zhì)的穩(wěn)定性、物質(zhì)的結(jié)晶等 (2)氧化還原反應(yīng)的判斷、化學(xué)方程式或離子方程式的書寫； (3)利用控制pH分離除雜； (4)化學(xué)反應(yīng)的能量變化； (5)實(shí)驗(yàn)基本操作：除雜、分離、檢驗(yàn)、洗滌、干燥等； (6)流程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和循環(huán)，資源的回收和利用； (7)環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)評價(jià)。 2．工業(yè)生產(chǎn)流程主線 
規(guī)律：主線主產(chǎn)品、分支副產(chǎn)品、回頭為循環(huán)
核心考點(diǎn)：物質(zhì)的分離操作、除雜試劑的選擇、生產(chǎn)條件的控制 3．解答無機(jī)化工流程試題的程序 基本步驟： ①從題干中獲取有用信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品。②然后整體瀏覽一下流程，基本辨別出預(yù)處理、反應(yīng)、提純、分離等階段。③分析流程中的每一步驟，從幾個(gè)方面了解流程：A、反應(yīng)物是什么 B、發(fā)生了什么反應(yīng) C、該反應(yīng)造成了什么后果，對制造產(chǎn)品有什么作用；抓住一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一切反應(yīng)或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務(wù)。④從問題中獲取信息，幫助解題。 解題思路： 明確整個(gè)流程及每一部分的目的→仔細(xì)分析每步反應(yīng)發(fā)生的條件以及得到的產(chǎn)物的物理或化學(xué)性質(zhì)→結(jié)合基礎(chǔ)理論與實(shí)際問題思考→注意答題的模式與要點(diǎn) 4．熟悉工業(yè)流程常見的操作與名詞 工業(yè)流程題目在流程上一般分為3個(gè)過程： 
(1)原料處理階段的常見考點(diǎn)與常見名詞
①加快反應(yīng)速率 ②溶解：通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等 水浸：與水接觸反應(yīng)或溶解 浸出：固體加水(酸)溶解得到離子 浸出率：固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少(更多轉(zhuǎn)化) 酸浸：在酸溶液中反應(yīng)使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過過濾除去的溶解過程 ③灼燒、焙燒、煅燒：改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)高溫下氧化、分解 ④控制反應(yīng)條件的方法 (2)分離提純階段的常見考點(diǎn) ①調(diào)pH值除雜 a．控制溶液的酸堿性使其某些金屬離子形成氫氧化物沉淀 例如：已知下列物質(zhì)開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH如下表所示 物質(zhì) | 開始沉淀 | 沉淀完全 | Fe(OH)3 | 2.7 | 3.7 | Fe(OH)2 | 7.6 | 9.6 | Mn(OH)2 | 8.3 | 9.8 |
若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，應(yīng)該怎樣做？ 提示：先用氧化劑把Fe2＋氧化為Fe3＋，再調(diào)溶液的pH到3.7。 b．調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn)： 能與H＋反應(yīng)，使溶液pH值增大；不引入新雜質(zhì)。 例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH值。 ②試劑除雜 ③加熱：加快反應(yīng)速率或促進(jìn)平衡向某個(gè)方向移動 如果在制備過程中出現(xiàn)一些受熱易分解的物質(zhì)或產(chǎn)物，則要注意對溫度的控制。如：侯德榜制堿中的NaHCO3；還有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(濃)等物質(zhì)。 ④降溫：防止某物質(zhì)在高溫時(shí)會溶解(或分解)、為使化學(xué)平衡向著題目要求的方向移動 ⑤萃取 (3)獲得產(chǎn)品階段的常見考點(diǎn)： ①洗滌(冰水、熱水)洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。 ②蒸發(fā)、反應(yīng)時(shí)的氣體氛圍抑制水解：如從溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶質(zhì)時(shí)，應(yīng)在HCl的氣流中加熱，以防其水解。 ③蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶：如除去KNO3中的少量NaCl。 ④蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾：如除去NaCl中的少量KNO3。 ⑤重結(jié)晶 (4)其他常見考點(diǎn) ①化學(xué)方程式?、趯?shí)驗(yàn)儀器 ③計(jì)算?、苄畔?/font> 5．注重答案的文字?jǐn)⑹鲆?guī)范 (1)洗滌沉淀：往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作2～3次。 (2)從溶液中得到晶體：蒸發(fā)濃縮－冷卻結(jié)晶－過濾－洗滌－干燥。 (3)在寫某一步驟是為了除雜時(shí)，應(yīng)該注明“是為了除去XX雜質(zhì)”，只寫“除雜”等一類萬金油式的回答是不給分的。 (4)看清楚是寫化學(xué)反應(yīng)方程式還是離子方程式，注意配平。 6．熱點(diǎn)題型探究 熱點(diǎn)1 堿金屬及其礦物的開發(fā)利用 
(1)濾渣的主要成分為________________________________________________________。 (2)“趁熱過濾”的原因是____________________________________________________。 (3)若在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“趁熱過濾”，可采取的措施是_____________________________(寫出一種)。 (4)若“母液”循環(huán)使用，可能出現(xiàn)的問題及其原因是___________________________。 (5)已知：Na2CO3·10H2O (s)===Na2CO3(s)＋10H2O(g) ΔH1＝＋532.36 kJ·mol－1 Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3·H2O(s)＋9H2O(g) ΔH2＝＋473.63 kJ·mol－1 寫出Na2CO3·H2O脫水反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_____________________________________。 方法技巧 首尾分析法：對一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條龍生產(chǎn)工序)試題，首先對比分析生產(chǎn)流程示意圖中的第一種物質(zhì)(原材料)與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品)，從對比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，弄清生產(chǎn)流程過程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜、分離提純產(chǎn)品的化工工藝，然后再結(jié)合題設(shè)的問題，逐一推敲解答。關(guān)鍵在于認(rèn)真對比分析原料與產(chǎn)品的組成，從中產(chǎn)生將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和除去原材料中所包含的雜質(zhì)的基本原理和所采用的工藝生產(chǎn)措施。當(dāng)把生產(chǎn)的主線弄清楚了，圍繞生產(chǎn)主線所設(shè)計(jì)的系列問題也就可解答了。 遷移應(yīng)用1 鋰被譽(yù)為“金屬味精”，以LiCoO2為正極材料的鋰離子電池已被廣泛用作便攜式電源。工業(yè)上常以β-鋰輝礦(主要成分為LiAlSi2O6，還含有FeO、MgO、CaO等雜質(zhì))為原料來制取金屬鋰。其中一種工藝流程如下： 
已知：①部分金屬氫氧化物開始沉淀和完全沉淀時(shí)的pH：
氫氧化物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Mg(OH)2 | 開始沉淀pH | 2．7 | 3．7 | 9．6 | 完全沉淀pH | 3．7 | 4．7 | 11 |
②Li2CO3在不同溫度下的溶解度如下表： 溫度/℃ | 0 | 10 | 20 | 50 | 75 | 100 | Li2CO3的溶解度/g | 1．539 | 1．406 | 1．329 | 1．181 | 0．866 | 0．728 |
請回答下列問題： (1)用氧化物形式表示LiAlSi2O6的組成： 。 (2)反應(yīng)Ⅱ加入碳酸鈣的作用是________________________________________________。 (3)寫出反應(yīng)Ⅲ中生成沉淀A的離子方程式：____________________________________。 (4)反應(yīng)Ⅳ生成Li2CO3沉淀，寫出在實(shí)驗(yàn)室中得到Li2CO3沉淀的操作名稱 ，洗滌所得Li2CO3沉淀要使用 (選填“熱水”或“冷水”)，你選擇的理由是___________________________________________________________________。 (5)電解熔融氯化鋰生產(chǎn)鋰時(shí)，陽極產(chǎn)生的氯氣中會混有少量氧氣，原因是_____________。 熱點(diǎn)2 鎂、鋁及其礦物的開發(fā)利用 【例2】 高純氧化鋁可用于制高壓鈉燈的陶瓷管。實(shí)驗(yàn)室制取高純氧化鋁的流程如下： 
(1)“除雜”操作是加入適量過氧化氫，用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH約為8.0，以除去硫酸銨溶液中的少量Fe2＋。檢驗(yàn)Fe2＋是否除盡的實(shí)驗(yàn)操作是________________________________。
(2)通常條件下Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，除雜后溶液中c(Fe3＋)約為______________。 (3)配制硫酸鋁溶液時(shí)，需用硫酸酸化，酸化的目的是______________。 (4)“結(jié)晶”操作中，母液經(jīng)蒸發(fā)濃縮至溶液表面剛出現(xiàn)薄層的結(jié)晶為止，冷卻結(jié)晶，得到銨明礬(含結(jié)晶水)。母液不能蒸干的原因是____________________________________。 (5)“分離”操作名稱是______(填字母代號)。 A．蒸餾 B．分液 C．過濾 (6)測定銨明礬組成的方法是： a．稱取0.453 0 g銨明礬樣品，高溫灼燒，得Al2O3固體0.102 0 g； b．稱取0.453 0 g銨明礬樣品，用適量蒸餾水溶解，再加入稍過量的BaCl2溶液，經(jīng)陳化、過濾、灰化，得BaSO4 0.465 9 g。 c．稱取0.453 0 g銨明礬樣品，加入足量的NaOH溶液，加熱，將產(chǎn)生的氣體依次通過堿石灰和濃硫酸，濃硫酸增重0.017 0 g。 則銨明礬的化學(xué)式為________________。 遷移應(yīng)用2 鎂及其合金是一種用途很廣的金屬材料，目前世界上60%的鎂是從海水中提取的。某學(xué)校課外興趣小組從海水曬鹽后的鹽鹵(主要含Na＋、Mg2＋、Cl－、Br－等)中模擬工業(yè)生產(chǎn)來提取鎂，主要過程如下： 
回答下列問題：
(1)工業(yè)上從鹽鹵中獲取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是_______________。 (2)從過程①得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2 ，除去少量Ca(OH)2的方法是先將沉淀加入到盛有 溶液的燒杯中，充分?jǐn)嚢韬蠼?jīng) 、 (填操作方法)可得純凈的Mg(OH)2。 (3)下圖是該興趣小組設(shè)計(jì)進(jìn)行過程③的實(shí)驗(yàn)裝置圖： 
其中裝置A的作用是_________________________________________________________。
(4)寫出過程④中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________________________________。 熱點(diǎn)3 鐵、銅及其礦物的開發(fā)利用 【例3】 (2011·江蘇，16)以硫鐵礦(主要成分為FeS2)為原料制備氯化鐵晶體(FeCl3·6H2O)的工藝流程如下： 
回答下列問題：
(1)在一定條件下，SO2轉(zhuǎn)化為SO3的反應(yīng)為2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝____________________；過量的SO2與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________________________________。 (2)酸溶及后續(xù)過程中均需保持鹽酸過量，其目的是_______________________________、________________________________________________________________。 (3)通氯氣氧化時(shí)，發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為_______________________________； 該過程產(chǎn)生的尾氣可用堿溶液吸收，尾氣中污染空氣的氣體為_____________________。 (寫化學(xué)式)。 遷移應(yīng)用3 工業(yè)上以廢銅為原料經(jīng)一系列化學(xué)反應(yīng)可生產(chǎn)氯化亞銅(CuCl)，其工藝流程如下圖所示： 
試根據(jù)上圖轉(zhuǎn)化回答下列問題：
(1)工業(yè)生產(chǎn)Cl2時(shí)，尾氣常用石灰乳吸收，而不用燒堿溶液吸收的原因是_____________。 (2)還原過程中的產(chǎn)物為Na[CuCl2]，試寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________。制備中當(dāng)氯化完成后必須經(jīng)還原過程再制得CuCl，為什么不用一步法制得CuCl？(已知Cu2＋＋Cu＋2Cl－===2CuCl↓)_________________________________________________。 (3)還原過程中加入少量鹽酸的作用是__________________________________________，加入NaCl且過量的原因是_____________________________________________________。 (4)合成結(jié)束后所得產(chǎn)品用酒精淋洗的目的是____________________________________。 (5)實(shí)驗(yàn)室中在CuCl2熱溶液中通入SO2氣體也可制備白色的CuCl沉淀，試寫出該反應(yīng)的離子方程式________________________________________________________________。 答案 【例1】 (1)Mg(OH)2、Fe(OH)3、CaCO3 (2)使析出的晶體為Na2CO3·H2O，防止因溫度過低而析出Na2CO3·10H2O晶體，令后續(xù)的加熱脫水耗時(shí)長 (3)用已預(yù)熱的布氏漏斗趁熱抽濾 (4)溶解時(shí)有大量沉淀生成，使Na2CO3損耗且產(chǎn)物Na2CO3中混有雜質(zhì)；原因：“母液”中含有的離子有Ca2＋、Na＋、Cl－、SO2－4、OH－、CO2－3，當(dāng)多次循環(huán)后，使得離子濃度不斷增大，溶解時(shí)會生成CaSO4、Ca(OH)2、CaCO3等沉淀 (5)Na2CO3·H2O(s)===Na2CO3(s)＋H2O(g) ΔH＝＋58.73 kJ·mol－1 遷移應(yīng)用1 (1)Li2O·Al2O3·4SiO2 (2)除去反應(yīng)Ⅰ中過量的H2SO4；控制pH，使Fe3＋、Al3＋完全沉淀 (3)Mg2＋＋2OH－= ==Mg(OH)2↓、Ca2＋＋CO2－3===CaCO3↓ (4)過濾 熱水 Li2CO3在較高溫度下溶解度小，用熱水洗滌可減少Li2CO3的損耗 (5)加熱蒸干LiCl溶液時(shí)，LiCl有少量水解生成LiOH，受熱分解生成Li2O，電解時(shí)產(chǎn)生O2(其他合理答案均可) 【例2】 (1)取樣，加適量H2O2溶液，振蕩，滴加KSCN溶液，若無明顯現(xiàn)象，說明Fe2＋已除盡 (2)4.0×10－20 mol·L－1 (3)抑制Al3＋水解 (4)減少可溶性雜質(zhì)的析出及Al3＋的水解 (5)C (6)NH4Al(SO4)2·12H2O 遷移應(yīng)用2 (1)石灰乳原料豐富，成本低 (2) MgCl2 過濾 洗滌 (3)制備干燥的HCl氣體 (4) MgCl2(熔融)Mg ＋Cl2↑ 【例3】 (1)SO2＋NaOH===NaHSO3 (2)提高鐵元素的浸出率 抑制Fe3＋水解 (3)Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋ Cl2、HCl 遷移應(yīng)用3 (1)石灰乳來源豐富，成本低，且反應(yīng)結(jié)束后可得副產(chǎn)品漂白粉 (2)CuCl2＋2NaCl＋Cu===2Na[CuCl2] CuCl沉淀沉積在Cu表面阻礙反應(yīng)的進(jìn)行 (3)防止Cu2＋水解 增大NaCl的濃度有利于生成更多的Na[CuCl2]，提高產(chǎn)率 (4)使CuCl盡快干燥，防止被空氣氧化 (5)2Cu2＋＋2Cl－＋SO2＋2H2O2CuCl↓＋4H＋＋SO2－4 專題講座五 氣體的實(shí)驗(yàn)室制備、凈化和收集1．氣體制備實(shí)驗(yàn)的基本過程 (1)氣體制備實(shí)驗(yàn)裝置一般包含以下幾部分 ①組裝(從下到上，從左到右)；②檢驗(yàn)裝置的氣密性；③加入藥品；④排盡裝置內(nèi)的空氣；⑤驗(yàn)純；⑥反應(yīng)；⑦拆除裝置。2．氣體發(fā)生裝置 依據(jù)制備氣體所需的反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件，可將制備氣體的發(fā)生裝置分為三類： 
制備氣體：O2、NH3、CH4等 注意事項(xiàng)：①試管口應(yīng)稍向下傾斜，以防止產(chǎn)生的水蒸氣在試管口冷凝后倒流，而使試管破裂。 ②鐵夾應(yīng)夾在距試管口1/3處。 ③固體藥品應(yīng)平鋪在試管底部。 ④膠塞上的導(dǎo)管伸入試管里面不能過長，否則會影響氣體導(dǎo)出。 ⑤如用排水集氣法收集氣體，當(dāng)停止制氣時(shí)，應(yīng)先從水槽中把導(dǎo)管撤出，然后再撤走酒精燈，防止水倒吸。
制備氣體：Cl2、C2H4等
注意事項(xiàng)：①燒瓶應(yīng)固定在鐵架臺上。②先把固體藥品放入燒瓶中，再緩緩加入液體。③分液漏斗應(yīng)蓋上蓋，注意蓋上的凹槽對準(zhǔn)分液漏斗頸部的小孔。④對燒瓶加熱時(shí)要墊上石棉網(wǎng)。
制備氣體：H2、CO2、NO2、SO2、NO等
注意事項(xiàng)：①塊狀固體與液體的混合物在常溫下反應(yīng)制備氣體，可用啟普發(fā)生器制備，當(dāng)制取氣體的量不多時(shí)，也可采用簡易裝置。 ②簡易裝置中長頸漏斗的下口應(yīng)伸入液面以下，否則起不到液封作用而無法使用。 ③加入塊狀固體藥品的大小要適宜。 ④加入液體的量要適當(dāng)。 ⑤最初使用時(shí)應(yīng)待容器內(nèi)原有的空氣排凈后，再收集氣體。 ⑥在導(dǎo)管口點(diǎn)燃?xì)錃饣蚱渌扇夹詺怏w時(shí)，必須先檢驗(yàn)純度。 3．氣體的除雜方法 除雜試劑選擇的依據(jù)：主體氣體和雜質(zhì)氣體性質(zhì)上的差異，如溶解性、酸堿性、氧化性、還原性、可燃性。除雜原則：(1)不損失主體氣體，(2)不引入新的雜質(zhì)氣體，(3)在密閉裝置內(nèi)進(jìn)行，(4)先除易除的氣體。一般可從以下幾個(gè)方面考慮：①易溶于水的雜質(zhì)可用水吸收；②酸性雜質(zhì)可用堿性物質(zhì)吸收；③堿性雜質(zhì)可用酸性物質(zhì)吸收；④水分可用干燥劑吸收；⑤能與雜質(zhì)反應(yīng)生成沉淀或可溶性的物質(zhì)，也可用作吸收劑。 【例1】 為下列各組氣體選擇合適的除雜試劑(括號內(nèi)為雜質(zhì)氣體) (1)含有HCl雜質(zhì)的氣體 ①CO2(HCl)：_______________________________________________________________； ②SO2(HCl)：_______________________________________________________________ ③Cl2(HCl)：________________________________________________________________ (2)中性氣體中含有酸性雜質(zhì)氣體 ①O2(Cl2)：__________________________________________________________________； ②CO(CO2)：________________________________________________________________ ③NO(NO2)：________________________________________________________________； (3)酸性氣體中含有其他酸性雜質(zhì)氣體 CO2(SO2)：__________________________________________________________________； (4)含有O2雜質(zhì)的氣體 ①CO2(O2)：________________________________________________________________； ②N2(O2)：_________________________________________________________________。 (5)HCl(Cl2)：_______________________________________________________________。 4．氣體凈化與干燥的先后順序 (1)若采用溶液除雜，應(yīng)該是除雜在前，干燥在后。其原因是：氣體除雜過程中會從溶液中帶入水蒸氣，干燥劑可除去水蒸氣。如實(shí)驗(yàn)室中利用大理石與稀鹽酸反應(yīng)制備CO2，欲制得干燥、純凈的CO2，可先將產(chǎn)生的氣體通過飽和NaHCO3溶液，除去混入其中的HCl氣體，再通過濃硫酸除去水蒸氣。 (2)若采用加熱除雜，則一般是干燥在前。如N2中混有O2、CO2、H2O(g)，可先將混合氣體通過堿石灰，除去CO2和H2O(g)，再將從干燥管中導(dǎo)出的氣體通過裝有灼熱銅網(wǎng)的硬質(zhì)玻璃管，除去O2，即可得到干燥、純凈的N2。若將混合氣體先通過灼熱的銅網(wǎng)，因氣體中混有水蒸氣，易使硬質(zhì)玻璃管破裂。 【例2】 為制備干燥、純凈的CO2，將大理石和鹽酸反應(yīng)生成的氣體先后通過裝有下列物質(zhì)的兩個(gè)吸收裝置，兩個(gè)裝置中應(yīng)依次裝入 ( ) ①飽和NaHCO3溶液；無水CaCl2固體 ②飽和NaHCO3溶液；濃硫酸 ③濃硫酸；飽和NaHCO3溶液 ④飽和Na2CO3溶液；稀硫酸 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 5．氣體的干燥 (1)選用干燥劑應(yīng)根據(jù)氣體的性質(zhì)和干燥劑的性質(zhì)而定，其原則是干燥劑只能吸收氣體中的水分，而不能與氣體發(fā)生反應(yīng)。 ①酸性干燥劑，如濃H2SO4、P2O5、硅膠等。一般用來干燥酸性或中性氣體，而不能用來干燥堿性氣體。 思考：下列氣體中不能被濃H2SO4干燥的是哪些？為什么？ NH3、H2、CO、H2S、SO2、Cl2、CO2 提示 NH3因?yàn)轱@堿性而不能被濃H2SO4干燥，H2S因?yàn)閺?qiáng)還原性而不能被濃H2SO4干燥。 ②堿性干燥劑，如生石灰、固體NaOH、堿石灰等。堿性干燥劑不能干燥酸性氣體，如堿石灰不能干燥Cl2、CO2、HCl等。 ③中性干燥劑，如無水CaCl2。無水CaCl2呈中性，對各類氣體一般均可干燥，但NH3能與其發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而不能使用，其反應(yīng)方程式為CaCl2＋8NH3===CaCl2·8NH3。
當(dāng)CO2中混有O2雜質(zhì)時(shí)，應(yīng)選用上述Ⅰ～Ⅳ中的Ⅳ裝置除O2，除雜試劑是Cu粉或Mg粉。 6．氣體的收集
7. 尾氣的吸收 (1)用水吸收的是：HCl、NH3(注意防倒吸)。 (2)用燒堿溶液吸收的是：Cl2、SO2、NO2、H2S等。 (3)用燃燒的酒精燈可點(diǎn)燃除去的是：CO。 專題集訓(xùn)·能力提升 1．如圖裝置，將溶液A逐滴加入固體B中，下列敘述正確的是 ( )
A．若A為濃鹽酸，B為MnO2，C中盛品紅溶液，則C中溶液褪色
B．若A為醋酸，B為貝殼，C中盛過量澄清石灰水，則C中溶液變渾濁 C．若A為濃氨水，B為生石灰，C中盛AlCl3溶液，則C中先產(chǎn)生白色沉淀后沉淀又溶解 D．若A為濃硫酸，B為Na2SO3固體，C中盛石蕊試液，則C中溶液先變紅后褪色 2．?dāng)M用下圖裝置制取表中的四種干燥純凈的氣體(圖中鐵架臺、鐵夾、加熱及氣體收集裝置已略去，必要時(shí)可以加熱；a、b、c、d表示相應(yīng)儀器中加入的試劑)。 氣體 | a | b | c | d | C2H4 | 乙醇 | 濃H2SO4 | NaOH溶液 | 濃H2SO | Cl2 | 濃鹽酸 | MnO2 | NaOH溶液 | 濃H2SO4 | NH3 | 飽和NH4Cl溶液 | 消石灰 | H2O | 固體NaOH | NO | 稀HNO3 | 銅屑 | H2O | P2O5 |
(1)上述方法中可以得到干燥、純凈的氣體是____________________________________。 (2)指出不能用上述方法制取的氣體，并說明理由(可以不填滿)。 ①氣體________，理由是_____________________________________________________。 ②氣體________，理由是______________________________________________________。 ③氣體________，理由是______________________________________________________。 ④氣體________，理由是______________________________________________________。 3．某學(xué)生利用以下裝置探究氯氣與氨氣之間的反應(yīng)。其中A、F分別為氨氣和氯氣的發(fā)生裝置，C為純凈干燥的氯氣與氨氣反應(yīng)的裝置。
請回答下列問題：
(1)裝置F中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：____________________________________________。 (2)裝置A中的燒瓶內(nèi)固體可選用 (選填以下選項(xiàng)的代號)。 A．堿石灰 B．生石灰 C．二氧化硅 D．五氧化二磷 E．燒堿 (3)虛線框內(nèi)應(yīng)添加必要的除雜裝置，請從上圖的備選裝置中選擇，并將編號填入下列空格：B ，D_________________________________________________________， E 。(均填編號) (4)氯氣和氨氣在常溫下相混就會反應(yīng)生成氯化銨和氮?dú)猓b置C內(nèi)出現(xiàn)濃厚的白煙并在容器內(nèi)壁凝結(jié)，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案鑒定該固體就是氯化銨：__________________________。 (5)從裝置C的出氣管口處逸出的尾氣可能含有污染環(huán)境的氣體，如何處理？_________。 答案 【例1】 (1)①飽和NaHCO3溶液 ②飽和NaHSO3溶液?、埏柡褪雏}水 (2)①NaOH溶液?、贜aOH溶液?、跦2O (3)飽和NaHCO3溶液或酸性高錳酸鉀溶液 (4)①灼熱Cu?、谧茻酑u (5)CCl4 【例2】 A 專題集訓(xùn)·能力提升 1．B 2．(1)NO (2)①C2H4 裝置中沒有溫度計(jì)，無法控制反應(yīng)溫度?、贑l2 反應(yīng)生成的Cl2被c中的NaOH溶液吸收了 ③NH3 反應(yīng)生成的NH3被c中的H2O吸收了 3．(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O (2)A、B、E (3)Ⅰ?、颉、?/font> (4)取一定量該固體加水溶解，將該溶液分成兩份于試管中，向其中一份中加入NaOH溶液，加熱，生成的氣體能使紅色石蕊試紙變紅，說明含NH＋4；向另一份溶液中加入HNO3酸化，然后加入AgNO3，出現(xiàn)白色沉淀，說明含Cl－；通過上述現(xiàn)象即可證明該固體是氯化銨 (5)將尾氣通入盛有NaOH溶液的燒杯中 專題講座六 環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)[考綱解讀] 1.了解氮氧化物、二氧化硫等污染物的來源、性質(zhì)和危害，體會化學(xué)對環(huán)境保護(hù)的重要意義。2.了解化工生產(chǎn)過程產(chǎn)生的“三廢”對環(huán)境的危害，樹立綠色化學(xué)的觀念。3.原子經(jīng)濟(jì)性的概念和原子利用率的計(jì)算。 一、環(huán)境污染及其防治 1．環(huán)境污染 與化學(xué)相關(guān)的環(huán)境污染問題主要包括如下幾個(gè)方面。一是大氣污染問題：這是指由空氣中的顆粒物、硫的氧化物(SO2、SO3)、氮的氧化物(NO、NO2等)、CO、碳?xì)浠衔?、氟氯代烴等造成的污染(其中SO2、NOx主要來源于化石類燃料的大量使用)。大氣污染的具體表現(xiàn)主要有：形成酸雨、酸霧；臭氧層空洞；光化學(xué)煙霧；室內(nèi)空氣污染(指家用燃料的燃燒、烹調(diào)、吸煙產(chǎn)生的CO、CO2、NO、NO2、SO2等，各種建筑材料和裝飾材料釋放出的甲醛、苯等有機(jī)物造成的污染等，其中CO與血紅蛋白作用會使血液失去輸氧能力，導(dǎo)致CO中毒)。二是水體污染：這是指過量有害物質(zhì)進(jìn)入水中造成的污染。導(dǎo)致水體污染的物質(zhì)主要有兩大類，一類是重金屬污染，如重金屬Hg、Cd、Pb、Cr等進(jìn)入水中形成的污染，這些重金屬主要來自于化工、冶金、電子、電鍍等排放的工業(yè)廢水。另一類是植物營養(yǎng)物質(zhì)污染：水中高濃度的N、P等植物營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化而形成的污染。它主要是由進(jìn)入水中腐爛的含蛋白質(zhì)的物質(zhì)、含磷洗滌劑及大量使用的磷肥造成的。三是固體廢棄物造成的污染：主要是指生活垃圾、工業(yè)廢料隨意堆放造成的污染，目前最引人注意的是由塑料制品造成的白色污染及廢舊電池造成的重金屬污染。垃圾污染范圍廣泛，對環(huán)境及生物的不良影響途徑多樣。 思考：1.當(dāng)今環(huán)境污染存在以下幾方面問題：(用物質(zhì)化學(xué)式或元素名稱填寫相關(guān)原因) (1)酸雨——形成原因主要是________和__________。 (2)光化學(xué)煙霧——主要是________、碳?xì)浠衔镌斐傻摹?/font> (3)臭氧空洞——主要是__________、氮氧化合物等的排放引起的。 (4)溫室效應(yīng)——主要是由于大氣中__________等的含量的不斷增加造成的。 (5)白色污染——__________等難降解塑料的大量使用。 (6)赤潮——含______洗衣粉的大量使用，工、農(nóng)業(yè)及城市生活污水的任意排放。 2．環(huán)境保護(hù)的措施 (1)工業(yè)廢氣攜帶顆粒物的回收利用。 (2)工業(yè)、生活污水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排放，限制使用________洗滌劑。 (3)回收、限制難降解塑料，研制__________塑料。 【例1】 環(huán)境問題及解決措施 Ⅰ.臭氧層空洞 高空大氣中O2吸收紫外線可變成臭氧(O3)，而冰箱中的致冷劑氟里昂在紫外線作用下分解出氯原子，氯原子能加速臭氧的分解，從而破壞平流層中的臭氧層。同樣超音速飛機(jī)的尾氣及發(fā)動機(jī)尾氣中的NO也能加快O3的分解，反應(yīng)式如下：NO＋O3―→NO2＋2O；NO2＋O―→NO＋O2。請你寫出總的反應(yīng)式： ______________；其中NO的作用是______________和____________。 Ⅱ. 水源污染(富營養(yǎng)化) (1)工、農(nóng)業(yè)及城市生活污水中含磷。家用洗滌劑是污水中磷的一個(gè)重要來源(洗滌劑中含有磷酸鈉)。關(guān)于處理污水時(shí)要不要除去磷的說法正確的是( ) A．磷是生物所需的營養(yǎng)元素，不必除去 B．含磷的污水是很好的肥料，不必除去 C．含磷污水排到自然水中引起藻類增殖，使水變質(zhì)，必須除去 D．磷對人無毒，除去與否都無關(guān)緊要 (2)赤潮 我國沿海出現(xiàn)了大面積赤潮，赤潮是紅藻、藍(lán)藻等在較短時(shí)間內(nèi)大量繁殖形成的，它造成的嚴(yán)重后果是____________________。赤潮是水體富營養(yǎng)化的結(jié)果，主要是因?yàn)開_________________等，使水中含有大量的______________元素對應(yīng)的離子。為了防止水污染，我國許多地區(qū)已經(jīng)對洗衣粉的成分加以限制，不得再銷售含有______________(從下述選項(xiàng)中選)的洗衣粉。 A．硅酸鈉 B．烷基苯磺酸鈉 C．三聚磷酸鈉 D．蛋白質(zhì) Ⅲ. 酸雨 (1)自然界“酸雨”形成的原因主要是 ( ) A．未經(jīng)處理的工業(yè)廢水的任意排放 B．大氣中二氧化碳含量增多 C．工業(yè)上大量燃燒含硫的燃料和金屬礦石的冶煉 D．汽車排放的尾氣和燃料不完全燃燒產(chǎn)生的氣體 (2)SO2主要來自于硫酸工廠廢氣和含硫礦物的燃燒。 ①若用Na2SO3溶液來吸收工廠的SO2尾氣，加熱吸收液可獲得高濃度的SO2，變廢為寶。你能寫出主要的化學(xué)方程式嗎？ ②為除去燃料中的硫，可采用如圖脫硫工藝。你能寫出主要的化學(xué)方程式嗎？
Ⅳ. 光化學(xué)煙霧：
大氣污染物一氧化氮、二氧化氮和某些碳?xì)浠衔镌谔柟獾恼丈湎?，在低空大氣中發(fā)生復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)(大氣中的氧氣也參加了反應(yīng))，形成白色或淺藍(lán)色有特殊氣味的光化學(xué)煙霧。 光化學(xué)煙霧中主要含二次污染物如醛類、酮類、臭氧、過氧乙酰硝酸酯等。光化學(xué)煙霧嚴(yán)重危害人體健康，損害植物及橡膠制品等。 汽車尾氣污染： 汽車尾氣(含有烴類、CO、SO2與NO等物質(zhì))是城市空氣的污染源之一。治理的方法之一是在汽車的排氣管上裝一個(gè)“催化轉(zhuǎn)換器”(用鉑、鈀合金作催化劑)。它的特點(diǎn)是使CO和NO反應(yīng)，生成可參與大氣生態(tài)環(huán)境循環(huán)的無毒氣體，并促使烴類充分燃燒及SO2的轉(zhuǎn)化。 (1)寫出一氧化碳與一氧化氮反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________________________。 (2)“催化轉(zhuǎn)換器”的缺點(diǎn)是在一定程度上提高空氣的酸度，其原因是__________________。 (3)控制城市空氣污染源的方法可以有 。 A．開發(fā)氫能源 B．使用電動車 C．植樹造林 D．戴上呼吸面具 二、綠色化學(xué) 1．綠色化學(xué)有關(guān)概念 (1)核心：利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境造成的污染。又稱為“環(huán)境無害化學(xué)”、“環(huán)境友好化學(xué)”、“清潔化學(xué)”。 綠色化學(xué)的理想在于不再使用有毒有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物，不再處理廢物，這是一門從源頭上減少或消除污染的化學(xué)。 (2)綠色化學(xué)的研究主要圍繞化學(xué)反應(yīng)、原料、催化劑、溶劑和產(chǎn)品的綠色化開展的，因此化學(xué)反應(yīng)及其產(chǎn)物具有以下特征： a．采用無毒、無害的原料； b．在無毒、無害的條件(包括催化劑、溶劑)下進(jìn)行； c．產(chǎn)品應(yīng)該是環(huán)境友好的； d．具有“原子經(jīng)濟(jì)性”，即反應(yīng)具有高選擇性、極少副產(chǎn)物，甚至實(shí)現(xiàn)“零排放”。此外，它還應(yīng)當(dāng)滿足“物美價(jià)廉”的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。 2．原子經(jīng)濟(jì)性 原子經(jīng)濟(jì)性在化學(xué)合成特別是有機(jī)合成中，減少廢物的關(guān)鍵是提高選擇性問題，即選擇最佳反應(yīng)途徑，使反應(yīng)物原子盡可能多地轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物原子，最大限度地減少副產(chǎn)物，才會真正減少廢物的生成。美國著名有機(jī)化學(xué)家B.M.Trost在1991年首先提出“原子經(jīng)濟(jì)性”的概念：認(rèn)為高效的有機(jī)合成應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個(gè)原子，使之結(jié)合到目標(biāo)分子中(如完全的加成反應(yīng)：A＋B===C)，達(dá)到零排放。原子經(jīng)濟(jì)性可用原子利用率來衡量，其定義可表示為原子利用率＝×100%。 經(jīng)濟(jì)性的反應(yīng)有兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地減少了廢物的排放。 【例2】 在下列制備環(huán)氧乙烷的反應(yīng)中，原子利用率最高的是 ( ) A．CH2===CH2＋CCH3OOOH(過氧乙酸)―→CH2OCH2＋CH3COOH B．CH2===CH2＋Cl2＋Ca(OH)2―→CH2OCH2＋CaCl2＋H2O C．2CH2===CH2＋O2--------2CH2OCH2 D．3CH2OHCH2OH------HOCH2CH2—O—CH2CH2OH＋CH2OCH2＋2H2O
三、無機(jī)非金屬材料的應(yīng)用及環(huán)境保護(hù)
無機(jī)化工原理在考查方面的另外一個(gè)著力點(diǎn)是以全新的信息考查化學(xué)反應(yīng)原理在合成氨、工業(yè)制H2SO4、氯堿工業(yè)及無機(jī)非金屬材料方面的應(yīng)用。 中學(xué)化學(xué)需要掌握的重要的化工生產(chǎn)原理如下： 化學(xué)工業(yè)
(4)尾氣處理時(shí)，小型化工廠常用尿素作為氮氧化物的吸收劑，此法運(yùn)行費(fèi)用低，吸收效果好，不產(chǎn)生二次污染，吸收后尾氣中NO和NO2的去除率高達(dá)99.95%。其主要的反應(yīng)為氮氧化物混合氣與水反應(yīng)生成亞硝酸，亞硝酸再與尿素[CO(NH2)2]反應(yīng)生成CO2和N2，請寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________________________，
__________________________________________________________________。 【例7】 “低碳”既是時(shí)尚，也是環(huán)保要求。“低碳”在工業(yè)生產(chǎn)中意義重大，充分利用原材料，不排放或減少排放“三廢”，不同工廠今后聯(lián)合生產(chǎn)等都是很好的“低碳”生產(chǎn)方式。下面是幾個(gè)工廠利用廢氣、廢渣(液)聯(lián)合生產(chǎn)化肥硫酸銨的工藝：
請回答下列問題：
(1)工藝操作①、②分別為____________、____________。 (2)工業(yè)合成氨的化學(xué)方程式為_______________________________________________。 (3)寫出生成“產(chǎn)品”的離子方程式：__________________________________________。 (4)在實(shí)驗(yàn)室中檢驗(yàn)合成氨廠排出的廢氣中是否含有氨氣的方法是 __________________________________________________________________。 (5)副產(chǎn)品的化學(xué)式為______________________。該聯(lián)合生產(chǎn)工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是______________________。 【例8】?、?某硝酸廠附近的空氣中的主要污染物為氮的氧化物。為了保護(hù)環(huán)境和綜合利用，可采用氨—堿兩級吸收法。此法兼有堿吸收和氨吸收兩法的優(yōu)點(diǎn)，其吸收工藝流程如下： (1)排空物質(zhì)的主要成分為_____________________________________________________。 (2)進(jìn)入吸收塔以前加一個(gè)緩沖器的目的是_______________________________________。 (3)從吸收塔排出的混合液的用途之一為_________________________________________。 Ⅱ.空氣的主要污染物為硫的氧化物和氮的氧化物。研究人員設(shè)計(jì)了同時(shí)凈化廢氣中二氧化硫和氮的氧化物的方法，將其轉(zhuǎn)化為硫酸和硝酸，工藝流程如下：
回答下列問題：
(1)物質(zhì)①和②分別為(寫化學(xué)式)________、__________。 (2)寫出SO2、O2和H2O反應(yīng)生成H2SO4的熱化學(xué)方程式：____________________________。 答案
【例2】 C 【例3】 C【例4】 C【例5】 A 【例6】 (1)N2來源于空氣，H2來源于焦炭與水蒸氣的反應(yīng) (2)A (3)N2 生成NO的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，NO的產(chǎn)率下降 提高氨氣的轉(zhuǎn)化率，進(jìn)一步與NO反應(yīng)，盡可能多的生成所需產(chǎn)品 (4)NO＋NO2＋H2O===2HNO2 CO(NH2)2＋2HNO2===CO2↑＋2N2↑＋3H2O 【例7】 (1)將空氣液化后蒸餾分離出氧氣，獲得氮?dú)狻∵^濾 (2)N2＋3H2高溫、高壓催化劑2NH3 (3)CaSO4＋CO2＋2NH3＋H2O===CaCO3↓＋2NH＋4＋SO2－4 (4)將濕潤的紅色石蕊試紙放在導(dǎo)氣管口，若試紙變藍(lán)，則證明有NH3(或其他可行的方法) (5)CaO CO2 【例8】?、?(1)N2、O2(只填N2也算對) (2)使氨氣和污染的空氣充分混合 (3)用作肥料 Ⅱ.(1)NO2 H2SO4 (2)2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(l)===2H2SO4(l) ΔH＝(2a＋2b＋2c＋d) kJ·mol－1
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