第3章 金属及其化合物
(一) 化学工艺流程试题的突破方略
[试题背景分析]
化学工艺流程题是全国高考中的必考题型，它是传统的“无机框图题”的变革与创新，是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化学工艺试题。这类试题充分体现了“化学是真实的”这样一种命题指导思想，同时也考查了“科学态度与社会责任”的核心素养。
1．呈现模式
2．识图方法
图1 图2 图3 图1箭头表示反应物加入同时生成物出来； 图2箭头表示反应物分步加入和生成物出来； 图3箭头表示循环反应。
[试题三步审读]
1．读题干——明确原料成分和目的要求
2．审流程——明确各步转化原理和目的
(1)看箭头：进入的是投料(即反应物)；出去的是生成物(包括主产物和副产物)。 (2)看三线：主线主产品、分支副产品、回头为循环。 (3)找信息：明确反应条件控制和分离提纯方法。
(4)关注所加物质的可能作用：参与反应、提供反应氛围、满足定量要求。 3．审问题——明确答什么
(1)答非所问：要看清题目要求，按要求答题，防止答非所问。
(2)规范答题：回答问题要准确全面，注意语言表达的规范性，特别是化学用语的书写与表示要准确、规范。
[试题分类探究]
以除杂、分离、提纯为主体的化工流程题 1．物质分离提纯的原则 (1)不增：不引入新的杂质。 (2)不减：不减少被提纯的物质。 (3)易分离：被提纯物与杂质易于分离。
(4)易复原：被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。 2．常用的提纯方法
水溶法 酸溶法 碱溶法 氧化剂或还原剂法 加热灼烧法 调节溶液的pH法 3．常用的分离方法 过滤 萃取和 分液 蒸发结晶 分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法 利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴 提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl 除去可溶性杂质 除去碱性杂质 除去酸性杂质 除去还原性或氧化性杂质 除去受热易分解或易挥发的杂质 如除去酸性Cu溶液中的Fe等 2＋3＋
冷却结晶 蒸馏或 分馏 冷却法 [补短板] 提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等 分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油 利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气 1．增大原料浸出率(离子在溶液中被浸出的百分率)的措施：搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气体的流速(浓度、压强)、增大气液或固液接触面积。根据物质的具体性质，原料浸泡可分为水浸、酸浸、碱浸、醇浸等。
2．过滤问题 (1)3个基本操作
①检验溶液中离子是否沉淀完全的方法：将溶液静置一段时间后，用胶头滴管取上层清液少许放入小试管中，向其中滴入沉淀剂，若无沉淀生成，则说明离子沉淀完全。
②洗涤沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作2～3次。
③检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若没有特征现象出现，则证明沉淀已洗涤干净。
(2)特定洗涤目的
①冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗。
②乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗，得到较干燥的产物。
3．结晶方式
(1)蒸发浓缩、冷却结晶：适用于杂质的溶解度随温度变化不大的物质分离提纯，如除去KNO3中的少量NaCl或受热易分解的物质，如晶体水合物、铵盐等。
(2)蒸发结晶、趁热过滤：适用于杂质的溶解度随温度变化较大物质的分离提纯，可减少杂质晶体的析出，如除去NaCl中的少量KNO3。趁热过滤的方法：漏斗预热，用少量热蒸馏水通过过滤器，带加热装置的漏斗、抽滤。
提醒：晶体的干燥：要得到干燥的晶体，常见的干燥方法有自然晾干、滤纸吸干、在干燥器中干燥、烘干(适用于热稳定性较好的物质)。
4．调节溶液pH分离提纯
(1)控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。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 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2 2＋2＋开始沉淀 1.5 7.6 8.3 2＋沉淀完全 3.7 9.6 9.8 3＋若要除去Mn溶液中含有的Fe，可先用氧化剂把Fe氧化为Fe，再调节溶液的pH在3.7≤pH<8.3。
(2)调节pH所需的物质应满足两点：能与H反应，使溶液pH增大；不引入新杂质。例如：要除去Cu溶液中混有的Fe，可加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。
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(2024·全国卷Ⅱ，T26)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：
2＋
3＋
＋
相关金属离子[c0(M)＝0.1 mol·L]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH 回答下列问题： (1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为___________________________ _________________________________________________________________。
(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有________；氧化除杂工序中ZnO的作用是________，若不通入氧气，其后果是________。
(3)溶液中的Cd
2＋
n＋－1
Fe 1.5 2.8 3＋Fe 6.3 8.3 2＋Zn 6.2 8.2 2＋Cd 7.4 9.4 2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为
___________________________________________________________________。
2024高考化学一轮复习第3章金属及其化合物高考专题讲座1化学工艺流程试卷的突破方略教学案新人教版
