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(共51张PPT)
主题2
无机物转化与应用
破难点3　归因解释、过程评价
内容索引
名卷优选
难点精讲
检测反馈
名 卷 优 选
1　[2025江苏卷]合成气经“变换”“脱碳”获得纯H2。
防止生成积碳；H2O(g)的比热容较大，吸收反应放出的热量，抑制温度升高
(2)脱碳在钢制吸收塔中进行，吸收液成分：质量分数30%的K2CO3吸收剂、K2CrO4(Cr正价有＋3、＋6)缓蚀剂等。K2CO3溶液浓度偏高会堵塞设备，导致堵塞的物质是______________(填化学式)。K2CrO4减缓设备腐蚀的原理是______________________________________________________________。
KHCO3
K2CrO4具有强氧化性，使钢制吸收塔内壁形成致密的氧化膜
【解析】 (1)由题给信息知“催化作用受接触面积和温度等因素的影响”，分析过量H2O(g)对低温型催化剂活性影响时可从这2个角度分析。接触面积角度：过量的H2O(g)能促进反应H2O(g)＋C(s)===H2(g)＋CO(g)正向进行，消除催化剂表面积碳，使反应物与催化剂有较大的接触面积，能维持催化剂的活性。温度角度：已知合成气变换反应是放热反应且反应器是绝热的，而催化剂只有在特定温度范围内才具有高活性，结合H2O(g)的比热容较大知，过量的H2O(g)能吸收反应放出的热量，使体系温度维持在一定范围内，催化剂可保持高活性。(2)“脱碳”即脱除CO2，该过程发生的反应为K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3，当K2CO3溶液浓度偏高时，相同体积的溶液中会生成较多的KHCO3，导致KHCO3因过饱和而结晶析出，从而堵塞设备。
2　[2024江苏卷]回收磁性合金钕铁硼(Nd2Fe14B)可制备半导体材料铁酸铋和光学材料氧化钕。
浸出初期Fe浸出率先上升后下降的原因是_______________________
_____________________________________。
Fe2O3溶于盐酸，c(H＋)
减小，Fe3＋水解进入滤渣
(2)含铁滤渣用硫酸溶解，经萃取、反萃取提纯后，用于制备铁酸铋。用含有机胺(R3N)的有机溶剂作为萃取剂提纯一定浓度的Fe2(SO4)3溶液，原理如下：
其他条件不变，水层初始pH在0.2～0.8范围内，随水层pH增大，有机层中Fe元素含量迅速增多的原因是________________________________________________________________________________。
(R3NH)2SO4量增多，萃取正向进行程度增加
c(OH－)越大，FeS表面吸附的
越大
[pH的影响]
<
c(H＋)减小，
萃取正向进行程度增大，萃取率上升；当pH大于3，部分La3＋水解生成不能被萃取的La(OH)3，萃取率下降
(2)[2024常州期末]聚合氯化铝(PAC)水解过程中会产生聚合稳定态物质[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7＋(简称Al13)。Al13对水中胶体和颗粒物具有高度电中和桥联作用，是净水过程中的重要物质。
①Al3＋在水解过程中会产生[Al(OH)]2＋、[Al(OH)2]＋等产物。写出
Al3＋水解产生[Al(OH)]2＋的离子方程式：_________________________。
②使用Al3＋净水时应控制pH在6.80～8.02之间，否则净水效果不佳。在强酸性和强碱性环境时净水效果差的原因是__________________________________________________________________________________________________________________。
强酸性环境，抑制Al3＋的水解，主要以Al3＋形式存在；强碱性环境，Al元素主要以[Al(OH)4]－形式存在
[温度的影响]
2　(1)[2025苏州考前模拟]ClO2可用于饮用水消毒，常通过CaO2与H2SO4酸化的NaClO3反应制备。制备ClO2反应的化学方程式为2NaClO3＋2H2SO4＋CaO2===2ClO2↑＋O2↑＋Na2SO4＋CaSO4↓＋2H2O。
已知：NaClO3受热分解温度约为300 ℃，其他条件不变，研究温度对NaClO3转化率、ClO2 收率的影响，结果如图1所示。
图1
①当温度高于55 ℃，随着温度升高，NaClO3转化率下降的原因是
___________________________________________________________。
②当温度高于60 ℃，随着温度升高，NaClO3转化率与ClO2收率之间的差值有增大趋势的原因是_______________________________________________________________________________。
温度升高，CaO2发生副反应，使参与还原NaClO3的CaO2量减少
Cl2O)，ClO2分解产生Cl2和O2
(2)“转化”后所得LiHCO3溶液中含有的Ca2＋需要加入Li3PO4溶液除去(部分流程如下)。
“除钙”步骤中其他条件不变，反应相同时间，温度对除钙率和Li2CO3产率的影响如图2。
图2
①随着温度升高，最终Li2CO3的产率逐渐减小的原因是_________________________________________________________________。
②当温度高于50 ℃时，除钙率下降的原因可能是________________________________________。
温度过高LiHCO3分解产生Li2CO3沉淀，与Ca3(PO4)2一同被过滤
(3)[2024南京、盐城期末]V2O5-WO3/TiO2催化剂可以催化NH3脱除烟气中的NO。
反应：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)===4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 632.4 kJ/mol。
将模拟烟气以一定流速通过装有V2O5-WO3/TiO2催化剂的反应管，反应相同时间，测得NO转化率随温度的变化如图3所示。
图3
①反应温度高于350 ℃，NO转化率下降的原因可能是______________________________________________________________。
②若烟气中含有SO2，则会导致催化剂失活，原因可能是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
催化剂活性下降，反应速率减小；NH3与O2发生反应生成NO
SO2会被(V2O5)催化氧化为SO3，SO3与NH3作用生成NH4HSO4或(NH4)2SO4，覆盖(沉积)在催化剂的表面，大大减小了催化剂和反应物的接触面积[或SO2与NH3作用生成NH4HSO3或(NH4)2SO3，最终被氧化为NH4HSO4或(NH4)2SO4，覆盖(沉积)在催化剂的表面，大大减小了催化剂和反应物的接触面积]
[物质性质与反应的影响]
3　(1)[2025南通阶段考]从高铝粉煤灰(含SiO2、Al2O3和少量Fe2O3、Ga2O3等)中提取镓的过程如下：
已知粉煤灰中Ga2O3存在形式有两种：一种存在于非晶质中，易与酸或碱反应；一种存在于由SiO2和Al2O3组成的玻璃体结构中，该玻璃体结构难与酸或碱反应。
①焙烧。向高铝粉煤灰中加入Na2CO3焙烧，得到 Na2SiO3、
NaAlO2、NaGaO2等。焙烧过程中加入Na2CO3的作用除与Ga2O3反应外，还有________________________________________________________________。
②浸取。向焙烧所得固体中加入NaOH溶液可浸取镓元素。浸取时选用NaOH溶液而不用水的原因是______________________________________________________________。
破坏玻璃体结构，并与其中的Ga2O3反应，有利于提高镓的
防止NaGaO2水解产生Ga(OH)3沉淀而降低镓的浸出率
提取率
③除硅铝。先除去浸取液中的硅，得到主要含Na[Al(OH)4]和Na[Ga(OH)4]的溶液，向其中通入CO2至pH＝10，过滤。溶液中镓元素含量随pH变化如图所示。pH由11降到10的过程中，溶液中镓元素含量降低的原因是_______________________________________________[已知：pH＝11时，溶液中开始析出Al(OH)3，pH＝10时，开始析出Ga(OH)3]。
Al(OH)3沉淀析出时，部分镓元素被包裹、吸附
(2)[2025扬州期末]单质硫有S2、S4、S6、S8等同素异形体，可由闪锌矿(主要含ZnS、FeS)制备。已知：低于112 ℃时，S8在水溶液中呈固态，高于150 ℃易分解，易溶于CCl4。
将闪锌矿置于敞口容器中，加入硫酸浸取，边搅拌边通入O2。部分浸取过程如图1所示。
图1
①步骤Ⅱ反应的离子方程式为_____________________________________________。
②高于112 ℃时，锌的浸出率更高，除反应速率加快外，主要原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
8H2S＋16Fe3＋===S8↓＋16Fe2＋＋
16H＋
高于112 ℃时，覆盖在闪锌矿表面的S8熔化，有利于锌元素浸出(或低于 112 ℃时，S8会在水中以固体析出，覆盖在闪锌矿表面，阻碍锌元素浸出)
③相同条件下，锌的浸出率和硫的氧化率随初始酸浓度的变化如图2所示，初始酸浓度大于1.6 mol/L时，硫的氧化率随酸浓度的增加而下降，主要原因是______________________________________________________________。
图2
随着酸浓度增大，硫元素转化为H2S逸出，导致硫的氧化率降低
(3)[2024无锡期末]使用ZnMnO3脱硫剂脱除CH4或H2中的H2S。ZnMnO3脱硫和再生的过程如图3所示(部分产物已省略)，在脱硫过程中脱硫剂表面形成羟基，有利于H2S的脱除。
图3
①脱除H2S(步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，需350 ℃)的化学方程式为__________
_________________________________________________________。
②中间体MnSO4对脱硫剂的再生起关键作用，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________。
③天然气中少量的水蒸气加快了H2S的脱除，原因是__________________________________________________________。
2H2S＋3O2
MnSO4高温(850 ℃)分解产生SO2等气体，生成多孔MnO2和ZnO(或生成多孔ZnMnO3)，增加了脱硫剂的比表面积
水分子吸附在脱硫剂表面，增加了羟基，有利于H2S的脱除
【解析】 (2)②由题干“低于112 ℃时，S8在水溶液中呈固态”，可推测高于112 ℃时，S8熔化，不再覆盖在闪锌矿表面，锌元素浸出率提高。③首先要明白：FeS、ZnS与酸反应生成H2S，部分H2S与Fe3＋反应，部分H2S逸出溶液，不是所有的H2S均与Fe3＋反应。当酸浓度过大时，来不及与Fe3＋反应而逸出溶液的H2S的比例增大，导致硫的氧化率降低。(3)③已知：脱硫剂表面形成羟基，有利于H2S的脱除，故水分子吸附在脱硫剂表面，可增加羟基数目，有利于H2S的脱除。
难 点 精 讲
难点1　化工生产适宜条件选择的一般原则
条件 原则
从化学反应速率分析 既不能过大，又不能过小
从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性
从原料的利用率分析 增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本
从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等
从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性对温度的限制
难点2★　温度控制
1　控制温度的目的
提高反应速率、提高产率和转化率、减少副反应、提高产品纯度；加热可增大反应速率或促进反应的某个方向(一般是有利于生成物生成的方向)反应程度更大。
2　在一定范围内控制温度的目的
(1)若温度过低，则反应速率(或溶解速率)较小。
(2)若温度过高，某些物质会分解(如H2O2、氨水、浓硝酸、铵盐)或挥发(如浓硝酸、浓盐酸)或被氧化(如Na2SO3)或促进水解(如AlCl3)。
3　与温度相关的操作及目的。
(1)加热：增大化学反应速率或使化学平衡向某方向移动。
(2)冷却：防止某物质在高温时分解或使化学平衡向某方向移动。
(3)区间内控温：若温度过低，则反应速率(或溶解速率)较小；若温度过高，则某物质(如H2O2、氨水、草酸、浓硝酸、铵盐)会分解或挥发。
(4)水浴加热：受热均匀，温度可控，且温度不超过100 ℃。
(5)冰水浴冷却：防止某物质分解或挥发。
(6)趁热过滤：防止温度降低后某物质析出。
(7)减压蒸发：降低蒸发温度，防止某物质分解(如浓缩H2O2溶液)。
难点3　其他原因分析
1　浓度
(1)根据需要选择适宜的浓度或投料比，不仅可控制一定的反应速率，还可使反应更有利于目标产物的生成。
(2)反应物过量，能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率，但对后续操作也会产生影响。
2　压强：改变反应速率，使平衡向需要的方向移动。
3　催化剂：选择合适的催化剂，能增大反应速率。
4　使用保护气：(1)隔绝空气(主要是隔绝O2、H2O)。
(2)抑制弱离子的水解(如HCl氛围)。5 其他归因列举
目的或原因 思考方向
沉淀(晶体)洗涤的目的 若滤渣是所需的物质，洗涤的目的是除去晶体表面的可溶性杂质，得到更纯净的沉淀物
若滤液是所需的物质，洗涤的目的是洗涤过滤所得到的滤渣，把有用的物质(如目标产物)尽可能洗出来
沉淀(晶体)用冰水洗涤的目的 既能洗去晶体表面的杂质离子，又能减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗
目的或原因 思考方向
沉淀(晶体)用有机溶剂(酒精、丙酮等)洗涤的目的 既能洗去晶体表面的杂质离子，又能减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗，此外又利用有机溶剂的挥发性，除去固体表面的有机溶剂，产品易干燥
控制溶液pH的目的 防止××离子水解；防止××离子沉淀；确保××离子沉淀完全；防止××溶解等
目的或原因 思考方向
温度不高于×× ℃的原因 温度过高，××物质分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)；××物质挥发(如浓硝酸、浓盐酸)；××物质被氧化(如Na2SO3)；促进××物质水解(如AlCl3)
蒸发、反应时的气体氛围 抑制××离子的水解(如加热蒸发AlCl3溶液时，需在HCl气流中进行；加热MgCl2·6H2O得MgCl2时，也需在HCl气流中进行)
检 测 反 馈
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1　[2025南通如皋适应性二]某含砷废渣经水浸后，得浸出液和滤渣，其中浸出液中主要含Na3AsO4，滤渣中含雄黄(As4S4)。通过如下过程可分离制取单质砷(As4)：
已知：H3AsO4是一种三元弱酸；温度为25 ℃时，Ksp[Ca3(AsO4)2]＝6.8×10－19、Ksp[FeAsO4]＝5.7×10－21、Ksp[Ca(OH)2]＝5.5×10－6。
(1)雄黄(As4S4)在加热的条件下会被氧气氧化。1 mol As4S4氧化生成As2O3和SO2，转移电子的物质的量为________mol。
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图1　 图2
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①溶液中砷的去除率与温度的关系如图2所示。温度越高，溶液中砷的去除率越低的原因是___________________________________________
_____________________________________________________________。
温度升高，Ca(OH)2溶解度减小，Ca2＋浓度减小，生成的 Ca3(AsO4)2沉淀减少[或温度升高，Ca3(AsO4)2溶解度增大]
生成Fe(OH)3 胶体吸附并沉淀溶液中的含砷物质
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(4)“还原”时反应在高温条件进行，所得产物除As4外，还有CO和CaO，写出该反应的化学方程式：________________________________________________。
＋6CaO
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(1)从反应后的混合物中获得较高产率的NaFeY·3H2O粗品的实验操作是________________________，过滤，水洗，干燥。检验NaFeY·3H2O是否洗净的试剂是__________________________。
(2)保持其他条件不变，乙二胺四乙酸铁钠的产率随反应液pH的变化如图所示。pH过低或过高产品产率均减小的主要原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
冷却至室温，加入乙醇
AgNO3溶液和稀硝酸
pH过低，H4Y电离出的Y4－浓度小(或pH过低，H4Y在水中溶出量小)，pH过高，Fe3＋转为Fe(OH)3，溶液中Fe3＋浓度减小
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3 [2025苏锡常镇一调]活性炭(AC)负载Fe、Ni材料联合NaClO可去除废水中的硝态氮。
图1
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还原剂Fe的量减少；减少Fe表面与废水的接触面积；Fe－C微原电池数目减少(任写其中两点)
在铁炭中加入镍，形成Ni－Fe微原电池和Ni－C微原电池，加快反应速率
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谢谢观看
Thank you for watching

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