领2025高中九科资料大大大礼包
第Ⅰ部分
一、【考点分析】
无机化工题其实是在考查考生运用化学反应原理以及相关知识去解决工业生产里实际问题的能力。解这类题目的基本步骤如下:
①从题干中获取有用信息,了解生产的产品
分析流程中的每一个步骤,从以下几个方面来了解流程:其一,明确反应物是什么;其二,知晓发生了何种反应;其三,清楚该反应导致了什么后果以及对制造产品起到了什么作用。要抓住一个关键要点,那就是所有的反应或操作都是为了获得产品而服务的。
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:
反应速率会受到怎样的影响?平衡转化率会有怎样的影响?综合生产效益又会有怎样的影响呢?比如原料成本方面,原料的来源是否广泛,是否具有可再生性;能源成本方面;对设备的要求方面;以及环境保护方面(从绿色化学角度来作答)。
二、【工业流程题中常用的关键词】
矿样有明矾石、孔雀石、蛇纹石、大理石、锂辉石、黄铜矿、锰矿、高岭土以及烧渣;合金包含含铁废铜;药片是补血剂;海水实则为污水。
灼烧(煅烧)属于原料的预处理过程,其作用是将不易转化的物质转化为容易提取的物质,例如在海带中提取碘时就会用到这一过程。
酸:溶解、去氧化物(膜)、调节pH促进水解(沉淀)
碱可以去除油污;碱能够去除铝片的氧化膜;碱可以溶解铝和二氧化硅;碱能够调节 pH 以促进水解(沉淀)。
氧化剂能够氧化某物质,使其转化为易于被除去(沉淀)的离子。氧化物可以调节 pH 来促进水解(沉淀)。
控制pH值:促进某离子水解,使其沉淀,利于过滤分离
煮沸的作用是促进水解,聚沉之后有利于进行过滤分离;同时可以除去溶解在溶液中的气体,比如氧气。趁热过滤能够减少结晶损失,并且可以提高纯度。
三、【工业流程常见的操作】
(一)原料的预处理
粉碎和研磨的作用是减小固体的颗粒度,这样能增大固体与液体或气体间的接触面积,从而加快反应速率。研磨常用于有机物的提取,例如在苹果中维生素 C 的测定等实验中就会用到。
②水浸:与水接触反应或溶解。
酸浸通常采用酸溶的方式,例如使用硫酸、盐酸、浓硫酸等。通过与酸接触发生反应或溶解,能够让可溶性金属离子进入溶液,而不溶物则通过过滤被除去。近年来,在高考题中出现了“浸出”这一操作。在化工生产题里,矿物原料“浸出”的任务包括:要挑选合适的溶剂,让矿物原料中的有用组分或者有害杂质能够有选择性地溶解,从而使它们转入到溶液当中,以实现有用组分与有害杂质或者与脉石组分相互分离的目的。
灼烧是为了除去可燃性杂质或者使原料初步转化。例如,在从海带中提取碘时,进行灼烧这一步操作,其目的就是除去可燃性杂质,同时将有机碘转化为碘盐。
灼烧、焙烧、煅烧这三种方式能够改变物质的结构和组成,从而让一些物质可以溶解。同时,还能使一些杂质在高温的条件下发生氧化和分解的反应,例如煅烧高岭土和石灰石。
(二)控制反应条件的方法
控制溶液的酸碱性,能使某些金属离子形成氢氧化物沉淀,这就是 pH 值的控制。
例如:已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示
物质
开始沉淀
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+,应该怎样做?
先用氧化剂将 Fe2+转化为 Fe3+,接着把溶液的 pH 调节到 3.7。
调节pH所需的物质一般应满足:
1)能与H+反应废铜催化剂,使溶液pH值增大;
不引入新的杂质。比如,若要把 Cu2+溶液中混有的 Fe3+除去,就可以加入 CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3 等物质,以此来调节溶液的 pH 值。原理是 CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3 会与 H+发生反应,让溶液中 H+的浓度减小,从而使 pH 上升。
②蒸发、反应时的气体氛围:抑制物质的水解,提高产率
加热的目的在于加快反应速率,或者促进平衡朝着某个方向移动,这个方向可以是正向移动,也可以是逆向移动,具体取决于题意。
降温反应的目的在于:避免某物质在高温状态下发生溶解;促使化学平衡朝着题目所要求的方向进行移动。
⑤趁热过滤:防止某物质降温时会析出
冰水进行洗涤,能够洗去晶体表面的杂质离子,同时还可以减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
(三)物质的分离和提纯的方法
结晶指的是固体物质从溶液中析出的过程,具体包括蒸发溶剂、冷却热饱和溶液以及浓缩蒸发等方式。
重结晶是一种除杂质的方法。这种方法利用的是固体物质均能溶于水这一特性。并且固体物质在水中的溶解度存在较大差异。
②过滤——固、液分离
③蒸馏——液、液分离
④分液——互不相溶的液体间的分离
⑤萃取——用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。
⑥升华——将可直接气化的固体分离出来。
⑦盐析——加无机盐使溶质的溶解度降低而析出
(四)常见名词
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
酸浸是在酸溶液中进行反应,让可溶性金属离子进入到溶液里,而不溶物则通过过滤的方式被除去,这是一个溶解的过程。
水洗:通常为除去水溶性杂质
水浸:与水接触反应或溶解
四、【常见文字叙述方法】
往漏斗中加入蒸馏水,让蒸馏水浸没沉淀。待水自然流下之后,再次进行相同操作,且重复 2 至 3 次。
从溶液中获得晶体的步骤为:先进行蒸发浓缩,接着进行降温结晶,然后进行过滤,之后可以进行洗涤并干燥。
注意:
在写某一步骤的目的是除杂时,应当注明“是为了除去 XX 杂质”。如果只写“除杂”等未完整概括的回答,是不能得分的。
审题时要抓住关键部分,首先要看清楚是需要写化学反应方程式还是离子方程式,其次要注意进行配平。
五、【难点解析】
一般而言,流程题存在两个目的。其一,从混合物里分离并提纯某一种物质;其二,利用某些物质来制备另一种物质。
对于实验目的是一的题目,其本质是对混合物进行除杂、分离以及提纯。
遇到这一类题时,要求学生需认真在题目中找出要得到的主要物质以及混有的杂质分别是什么。要认真分析当加入某一试剂后,它能与哪些物质发生反应,会生成何种产物,并且要用怎样的方法才能将杂质除去。
只有这样才能够明白每一步所添加试剂或者进行操作的目的。需要特别提及的是蒸发与结晶。蒸发这种方法和结晶这种方法都能够把溶液中的溶质以固体的形式析出。而到底具体采用哪种方法,主要是由溶质的溶解度来决定的。
有些物质的溶解度会随着温度升高而有较大变化,像 KNO3 这类物质,在蒸发过程中较难析出,因此需要用冷却法让它结晶。
有的物质溶解度随温度升高变化较小,像 NaCl、KCl 等。少数物质溶解度随温度升高而减小,例如 Ca(OH)2。要使这些物质析出较多固体溶质,需用蒸发浓缩的方法。
NaCl 和 KNO3 混合溶液,若对混合溶液进行一段时间的蒸发,那么析出的固体主要为 NaCl,母液中则是 KNO3 和少量 NaCl。若将混合溶液加热后再降温,析出的固体主要是 KNO3,母液中是 NaCl 和少量 KNO3。若为除杂,由于杂质的量比较少,通常是让主要物质析出。
KNO3 溶液中含有少量 NaCl 时,通常采用升温冷却结晶法。接着进行过滤、洗涤、烘干操作(不同物质在烘干时所采取的方法各异),如此便可得到 KNO3 固体。倘若 NaCl 溶液中含有少量 KNO3,就会使用蒸发浓缩结晶法。这种方法一般需要经过趁热过滤才能获得主要物质,主要原因在于如果温度下降,杂质也会以晶体的形式析出。
5. 分析中间产物的生成和转化。
明确题目目的是要制何种物质,从题干或问题里获取有用信息,进而了解产品的性质。只有知晓了实验目的,才能够清楚知晓整个流程的意义所在,因为题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。倘若产物具有某些特殊性质(通过题目信息获取或依据所学知识判断),那么就需要采取必要的措施,以避免在生产过程中产生其他杂质。一般来说主要有如下几种情况:
如果在制备过程中存在一些受热容易分解的物质或产物,那么就需要留意对温度的掌控。例如在侯德榜制碱过程中;另外像 H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等这类物质也是如此。
如果产物是一种会水解的盐,那么需要考虑水解的情况。如果水解产物中有挥发性的酸产生,就需要采取措施来防止水解。此时,要加相对应的酸来达到防止水解的目的。制备 FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu(NO3)2 等物质时,若要通过蒸干其溶液得到固体溶质,需加相应的酸或在酸性气流中干燥,以防止其水解,不然得到的产物分别为 Fe2O3、Al2O3、MgO、CuO;而对于 Al2(SO4)3 等盐溶液,尽管也会发生水解,但产物中的 Al(OH)3、H2SO4 都不是挥发性物质,在蒸发过程中,盐的水解受到抑制,最终得到的仍是溶质本身。
如果产物是强氧化剂,那么要防止它与能发生氧化还原反应的物质接触废铜催化剂,比如含 Fe2+、SO32-等离子的物质;如果产物是强还原剂,那么也要防止它与能发生氧化还原反应的物质接触,同样像含 Fe2+、SO32-等离子的物质。
如果产物是易吸收空气中的 CO2 或水(会潮解或发生反应)而变质的物质,比如 NaOH 固体等物质。那么要注意在制备过程中防止对 CO2 或水的除去,同时也要防止空气中的 CO2 或水进入装置中。
如果题目中给出了包含产物等各种物质的溶解度信息,那么就需要留意对比这些物质的溶解度随温度升高而发生变化的情况,依据它们的不同变化,去找出合适的分离方法。
寻找制备过程中所需的原料,接着写出主要的化学反应方程式或制备原理,通过这些来了解流程图。从近几年的高考题目来看,大多数题目会给出制备物质时所需的原料,不过通常会涉及到物质的分离、提纯操作。因此,在明确了实验目的之后,写出主要的反应方程式,查看是否有副产品,若有,剩余的步骤就是分离提纯。
在很多流程图题目中,我们常能看到压强、温度等外界条件。不同工艺对物质反应的温度或压强有不同要求,其作用也各异。但这些外界条件都是能否达到实验目的的关键,也是命题专家常考察学生的地方。对外界条件的分析主要可从以下两方面着手:一是压强方面;二是温度方面。
(1)对反应速率有何影响?
温度对平衡转化率有怎样的影响呢?这里主要来讲讲温度的影响。经过归纳总结之后,主要以以下几个方面的形式来考察学生:
趁热过滤(或冰水洗涤)的目的在于:防止某物质在降温时会析出(或升温时会溶解),从而避免带入新的杂质;
冰水中反应或降温反应的目的有两个:一是防止某物质在高温时会溶解;二是使化学平衡向着题目要求的方向移动。
反应中采取加热措施的作用在于,通常是为了能够加快反应的速率,或者是为了加速某固体的溶解过程。
如果题目要求将温度控制在一个特定的温度区间内,并且可以通过水浴或者油浴来进行控制:
一般有以下几个目的:
防止某种物质在温度过高时会出现分解或挥发的情况,也有可能是为了让某物质达到沸点后挥发出来,这需要根据具体问题进行具体分析。例如在侯德榜制碱过程中,会把 CO2 通入 NaCl 的氨溶液里。
保持溶液的温度处于(30+2)℃这个范围,就能够得到晶体。将温度控制在这个范围内,其目的是为了防止物质分解。在 Br2 的制取过程中,把出溴口的温度控制在 80-90℃,这样做的目的是让 Br2 挥发出来,同时减少水蒸气混入到 Br2 中。
b、让催化剂的活性达到最佳状态:在工业合成氨或者工业将 SO2 氧化为 SO3 的过程中,所选择的温度大约为 500℃,其中一个原因就是要让催化剂的活性达到最高。
c、要防止副反应的发生:乙醇的消去反应温度需控制在 170℃,这是因为在 140℃时会生成乙醚。
对于一些工艺来讲,实施减压可以减少能源成本,还能降低对设备的要求,进而达到绿色化学的要求。
以上有关温度的总结只是存在这种可能会被考查,对于具体的问题需要进行具体的分析。
第Ⅱ部分
一、答题规律:
五是增大气液或固液的接触面积。
加热的目的在于加快反应速率,同时也能促进平衡朝着某个方向移动,通常是有利于生成物生成的方向。
温度不高于××℃时,可适当加快反应速率。然而,温度过高会引发挥发(例如浓硝酸)、分解(比如 H2O2)、氧化(像某些情况)以及促进水解(像 AlCl3 等)等现象,这些都会影响产品的生成,进而造成浪费。
从滤液中提取一般晶体的方法如下:先进行蒸发浓缩,接着冷却结晶,然后进行过滤,之后进行洗涤(可以用冰水洗、热水洗或乙醇洗),最后进行干燥。
从滤液中提取晶体的方法有多种,其中一种是提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体。具体操作包括蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤以及干燥等步骤。
溶液配制用到的仪器;灼烧用到的仪器;蒸发用到的仪器;过滤用到的仪器。(可从“玻璃仪器”“可以直接在火焰上加热的仪器”等方面来考察这些仪器)
控制某反应的 pH 值,这样能让某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀下来。调节 pH 所用的试剂为主要元素对应的氧化物、碳酸盐或碱,目的是避免引入新的杂质。在进行 pH 分离时,需要确定合适的范围,范围过小会导致某些金属离子不能完全沉淀,范围过大则可能使其他杂质也一起沉淀下来。
减压蒸馏(减压蒸发)的原因在于减小压强,这样能使液体的沸点降低,从而可以防止(像 H2O2、浓硝酸这类物质)受热分解或挥发。
如果滴入沉淀剂后没有沉淀生成,那么就可以得出离子沉淀完全的结论。
往漏斗中沿玻璃棒加蒸馏水,让液面浸没沉淀,接着待水自然流下,之后重复这样的操作 2 到 3 次。
检验沉淀是否洗涤干净的方法如下:首先取少量最后一次的洗涤液置于试管中,接着向其中滴入某试剂,然后观察现象,如果……,那么就可以得出沉淀洗涤干净的结论(写出详细的操作、现象、结论)
(12)洗涤的目的:除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质
冰水洗涤的目的在于:洗去晶体表面的杂质离子,同时降低被洗涤物质的溶解度,以此减少其在洗涤过程中的溶解损耗。
乙醇洗涤的目的在于:降低被洗涤物质的溶解度,这样能减少其在洗涤过程中的溶解损耗,从而可以得到较干燥的产物。
蒸发时的气体氛围能抑制某离子的水解。例如,在加热蒸发 AlCl3 溶液时,为了获得 AlCl3,需要在 HCl 气流中进行。
事先煮沸溶液,是为了除去溶解在其中的物质,比如氧气,以防止某物质被氧化。
(17)控制PH可以抑制或促进物质的水解
二、常考问题:
1、“浸出”步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有:
提高反应温度,并且增加浸出时间,同时加入过量硫酸,在加入硫酸的过程中进行搅拌
2、如何提高吸收液和SO2反应速率:
可以提高温度,也可以增大吸收液的浓度,还可以增大 SO2 与吸收液的接触面积或者进行搅拌。
3、从溶液中得到晶体:
答:蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-洗涤-干燥
4、过滤用到的三个玻璃仪器:
答:普通漏斗、玻璃棒、烧杯
5、过滤后滤液仍然浑浊的可能的操作原因:
玻璃棒的下端靠在了滤纸的单层部位,这样就致使滤纸出现了破损;漏斗里面的液面比滤纸的边缘还要高。
6、沉淀洗涤操作:
往过滤器中加入蒸馏水,使其浸没沉淀。待水自然流下之后,再次进行同样的操作 2 到 3 次。
7、检验沉淀Fe(OH)3是否洗涤干净(含SO42-):
取最后一次的洗涤液,然后加入 BaCl2 溶液。如果出现白色沉淀,那就表明未洗涤干净;倘若没有白色沉淀,那就意味着洗涤干净了。
8、如何从MgCl2·6H2O中得到无水MgCl2:
在干燥的 HCl 气流中进行加热操作。干燥的 HCl 气流起到了抑制 MgCl2 水解的作用,同时还带走了 MgCl2·6H2O 在受热过程中所产生的水汽。
②对 LnCl₃·6H₂O 进行加热,会生成 LnOCl 的方程式。
①MgCl₂·6H₂O 能够发生反应生成 Mg(OH)Cl、MgO、HCl 和 5H₂O;②(通过加入氯化铵来抑制其水解)LnCl₃·nH₂O 可以反应生成 Ln(OH)₃、3HCl 和(n - 3)H₂O
10、CuCl2中混有Fe3+加何种试剂调pH值:
答:有 CuO、Cu(OH)₂、CuCO₃、Cu₂(OH)₂CO₃。原因在于加入 CuO 会消耗溶液中的 H⁺,从而促进 Fe³⁺的水解,进而生成 Fe(OH)₃沉淀并析出。
调 pH 值,使 Cu2+(4.7 - 6.2)中的 Fe3+(2.1 - 3.2)沉淀,其 pH 值范围为:
调节溶液的 pH 值到 3.2 到 4.7 这个范围,这样能让 Fe3+全部以 Fe(OH)3 沉淀的形式析出,同时 Cu2+不会沉淀,并且不会引入新的杂质,所以答案是 3.2 - 4.7
12、产品进一步提纯的操作:
答:重结晶
13、趁热过滤的原因即操作:
要减少过滤时间并且保持过滤温度,这样就能防止××杂质析出。操作方面,将已经预热过的布氏漏斗趁着热进行抽滤。
14、水浴加热的好处:
答:受热均匀,温度可控,且温度不超过100℃
15、减压蒸发(小心烘干):
常压下蒸发温度如果过高,那么××就容易分解;而减压蒸发能够降低蒸发温度,这样就可以避免××分解
16、Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2应怎样除去:
答:加入MgCl2溶液,充分搅拌,过滤,沉淀用蒸馏水水洗涤
蒸发浓缩所用到的主要仪器包含有蒸发皿、玻璃棒,同时还有烧杯以及酒精灯等。
答:蒸发皿、玻璃棒。还有取蒸发皿用坩埚钳
- 若无白色沉淀产生,则说明 NH4Cl 产品较为纯净。
取少量氯化铵产品置于试管底部,然后对其进行加热。如果在加热过程中试管底部没有残留物出现,那就说明该氯化铵产品是纯净的。
19、检验NH4+的方法是:
取少量的××,接着加入 NaOH 溶液,然后对其进行加热。在这个过程中,生成的气体具备使润湿的红色石蕊试纸变蓝的特性。(需留意方法与操作之间的差异)
20、过滤的沉淀欲称重之前的操作:
答:过滤,洗涤,干燥,(在干燥器中)冷却,称重
“趁热过滤”之后,有时会先往滤液里添加少量的水,接着将其加热至沸腾状态,之后再进行“冷却结晶”。
答:稀释溶液,防止降温过程中××析出,提高产品的纯度
苯甲酸重结晶时,当粗苯甲酸全部溶解后,再加入少量蒸馏水,其目的在于:一是可以降低苯甲酸的溶解度,防止苯甲酸在冷却结晶过程中过早析出;二是能起到洗涤杂质的作用,使杂质更好地溶解在水中,从而提高苯甲酸的纯度。
答:为了减少趁热过滤过程中损失苯甲酸,一般再加入少量蒸馏水
23、加NaCl固体减低了过碳酸钠的溶解度,原因:
答:Na+浓度显著增加抑止了过碳酸钠的溶解
24、检验Fe(OH)3是否沉淀完全的试验操作是:
取少量上层清液,滴加几滴 KSCN 溶液,若不出现血红色,表明 Fe(OH)3 沉淀完全;或取过滤后的滤液,滴加几滴 KSCN 溶液,若不出现血红色,表明 Fe(OH)3 沉淀完全。
25、检验滤液中是否含有Fe3+的操作是:
滴入少量 KSCN 溶液,若溶液呈现出血红色,那就证明存在 Fe3+。或者加入 NaOH 溶液,依据具体情况来判断。
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