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培优课堂　信息运用——新情境下陌生方程式的书写
名师导语　化工流程题中常涉及新情境下陌生化学(或离子)方程式的书写，该类试题所给予的信息新颖，考查的元素大多比较陌生，对学生来说难度大、出错率高。解决此类问题首先需要克服恐惧心理，陌生元素只是载体，实则考转化关系和守恒思想；变的只是情境，不变的还是原来的解题规律和方法。解题的关键是分析反应前后物质的变化，若有化合价变化则为氧化还原反应；若无变化为非氧化还原反应。最后运用各自的配平规律配平即可。
【必备智能】
1.陌生方程式书写的思路
首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式，再根据反应前后元素化合价有无变化判断反应类型：
(1)元素化合价无变化则为非氧化还原反应，遵循质量守恒定律。
(2)元素化合价有变化则为氧化还原反应，除遵循质量守恒定律外，还要遵循得失电子守恒定律。
最后根据题目要求写出化学方程式或离子方程式(需要遵循电荷守恒定律)即可。
2.陌生氧化还原反应方程式的书写步骤
【典例1】　SiCl4是生产多晶硅的副产物。利用SiCl4对废弃的锂电池正极材料LiCoO2进行氯化处理以回收Li、Co等金属，工艺路线如下：
回答下列问题：
(1)烧渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物，“500 ℃焙烧”后剩余的SiCl4应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，用化学方程式表示其原因___________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)“850 ℃煅烧”时的化学方程式为___________________________________
______________________________________________________________。
【典例2】　钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以＋3、＋4、＋5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。
回答下列问题：
“酸浸氧化”中，VO＋和VO2＋被氧化成VO，同时还有________离子被氧化，其反应的离子方程式为_______________________________________________。
写出VO＋转化为VO反应的离子方程式：_______________________________
_________________________________________________________________。
【培优专练】
1.以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝Fe(NH4)Fe(CN)6颜料。工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为__________________________________________________________________。
(2)沉铁工序产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为____________，氧化工序发生反应的离子方程式为____________________________________
________________________________________________________________。
2.钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如下：
已知“降温收尘”后，粗TiCl4中含有的几种物质的沸点：
物质 TiCl4 VOCl3 SiCl4 AlCl3
沸点/ ℃ 136 127 57 180
回答下列问题：
(1)TiO2与C、Cl2，在600 ℃的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表：
物质 TiCl4 CO CO2 Cl2
分压/MPa 4.59×10－2 1.84×10－2 3.70×10－2 5.98×10－9
①该温度下，TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为__________________________。
②随着温度升高，尾气中CO的含量升高，原因是___________________________。
(2)“除钒”过程中的化学方程式为__________________；“除硅、铝”过程中，分离TiCl4中含Si、Al杂质的方法是____________________________________。
3.(2023·全国乙卷节选)LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下：
已知：Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10－33，Ksp[Ni(OH)2]＝5.5×10－16。
回答下列问题：
(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为____________________________________
________________________________________________________________。
(2)溶矿反应完成后，反应器中溶液pH＝4，此时c(Fe3＋)＝________ mol·L－1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是________。
(3)加入少量BaS溶液除去Ni2＋，生成的沉淀有________。
(4)在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为
___________________________________________________________________。
(5)煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是__________________________。
培优课堂2　信息运用——新情境下陌生方程式的书写
【典例1】　[思维提示]　(1)“500 ℃焙烧”后剩余的SiCl4应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，由此可知，四氯化硅可与水反应且能生成氯化氢和硅酸或原硅酸，故其原因是：SiCl4遇水剧烈水解，生成硅酸或原硅酸和氯化氢，该反应的化学方程式为SiCl4＋3H2O===H2SiO3＋4HCl↑或SiCl4＋4H2O===H4SiO4＋4HCl↑。(2)“850 ℃煅烧”时，Co(OH)2与O2反应生成Co3O4和H2O，该反应的化学方程式为6Co(OH)2＋O22Co3O4＋6H2O。
答案　(1)SiCl4＋3H2O===H2SiO3＋4HCl↑(或SiCl4＋4H2O===H4SiO4＋4HCl↑)
(2)6Co(OH)2＋O22Co3O4＋6H2O
【典例2】　[思维提示]　“酸浸氧化”中，钒矿粉中的Fe3O4与硫酸反应生成FeSO4、Fe2(SO4)3和水，MnO2具有氧化性，Fe2＋具有还原性，则VO＋和VO2＋被氧化成VO的同时还有Fe2＋被氧化成Fe3＋。
VO＋转化为VO时，钒元素的化合价由＋3价升至＋5价，1 mol VO＋失去2 mol电子，MnO2被还原为Mn2＋，Mn元素的化合价由＋4价降至＋2价，1 mol MnO2得到2 mol电子，根据得失电子守恒、质量守恒和电荷守恒，再根据书写陌生氧化还原反应方程式的流程，可得VO＋转化为VO反应的离子方程式为VO＋＋MnO2＋2H＋===VO＋Mn2＋＋H2O。
答案　Fe2＋　MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O　VO＋＋MnO2＋2H＋===VO＋Mn2＋＋H2O
培优专练
1.答案　(1)7Fe2(SO4)3＋FeS2＋8H2O===15FeSO4＋8H2SO4
(2)＋2　6Fe(NH4)2Fe(CN)6＋ClO＋6H＋===6Fe(NH4)Fe(CN)6＋3H2O＋Cl－＋6NH
解析　还原工序中，不产生S单质沉淀，则硫元素被氧化为SO，反应原理为：14Fe3＋＋FeS2＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋。
2.答案　(1)①5TiO2＋6C＋10Cl25TiCl4＋2CO＋4CO2　②随着温度升高，CO2与C发生反应：C＋CO22CO
(2)3VOCl3＋Al===3VOCl2＋AlCl3　蒸馏
解析　(1)①根据表中数据可知，该温度下C主要生成CO和CO2，根据同温同体积下气体的压强之比等于物质的量之比可知TiCl4、CO和CO2的物质的量之比约是5∶2∶4，所以TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为5TiO2＋6C＋10Cl25TiCl4＋2CO＋4CO2。②随着温度升高，CO2与C发生反应：C＋CO22CO，导致CO含量升高。(2)“降温收尘”后钒元素主要以VOCl3形式存在，加入Al得到VOCl2渣，根据得失电子守恒和元素守恒配平化学方程式为3VOCl3＋Al===3VOCl2＋AlCl3；AlCl3、SiCl4与TiCl4沸点差异较大，“除硅、铝”过程中可采用蒸馏的方法分离AlCl3、SiCl4。
3.答案　(1)MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋H2O＋CO2↑
(2)2.8×10－9　Al3＋
(3)BaSO4、NiS
(4)Mn2＋＋2H2OH2↑＋MnO2↓＋2H＋
(5)2Li2CO3＋8MnO24LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑
解析　根据题给的流程，将菱锰矿置于反应器中，加入硫酸和MnO2，可将固体溶解为离子，将杂质中的Fe、Ni、Al等元素物质也转化为其离子形式，同时加入的MnO2可以将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋；随后将溶液pH调至约等于7，此时，根据已知条件给出的三种氢氧化物的溶度积进行计算可得出将溶液中的Al3＋沉淀出来；随后加入BaS，可以将溶液中的Ni2＋沉淀，得到相应的滤渣；反应后溶液中含有大量的Mn2＋，将此溶液置于电解槽中电解，得到MnO2，将MnO2与碳酸锂共同煅烧得到最终产物LiMn2O4。(1)菱锰矿中主要含有MnCO3，加入硫酸后可以与其反应，硫酸溶矿主要反应的化学方程式为MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋H2O＋CO2↑。(2)溶矿完成以后，反应器中溶液pH＝4，此时溶液中c(OH－)＝1.0×10－10 mol·L－1，此时体系中含有的c(Fe3＋)＝＝2.8×10－9 mol·L－1，这时，溶液中的c(Fe3＋)小于1.0×10－5，认为Fe3＋已经沉淀完全；用石灰乳调节至pH≈7，这时溶液中c(OH－)＝1.0×10－7 mol·L－1，溶液中c(Al3＋)＝1.3×10－12 mol·L－1，c(Ni2＋)＝5.5×10－2 mol·L－1，c(Al3＋)小于1.0×10－5，Al3＋沉淀完全，这一阶段除去的金属离子是Al3＋。(3)加入少量BaS溶液除去Ni2＋，此时溶液中发生的离子方程式为BaS＋Ni2＋＋SO===BaSO4↓＋NiS↓，生成的沉淀有BaSO4、NiS。(4)在电解槽中，Mn2＋发生反应生成MnO2，反应的离子方程式为Mn2＋＋2H2OH2↑＋MnO2↓＋2H＋。(5)煅烧窑中MnO2与Li2CO3发生反应生成LiMn2O4，反应的化学方程式为2Li2CO3＋8MnO24LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑。

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