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2019-2020年高考化學三輪沖刺 專題復習5 化工流程中陌生方程式和電極方程式書寫學案 高考情況分析： 無機方程式書寫在近四年全國高考中出現(xiàn)的情況 xx年全國大綱卷 27（1）（2） xx年新課標全國Ⅰ卷 27（1）（6）28（2）② xx年新課標全國Ⅱ卷 26（2）28（5） xx年全國 Ⅰ卷 27（2）（6） xx新課標全國Ⅰ卷 27（1）（3） xx年新課標全國Ⅱ卷 28（2）① （3）Ⅴ① xx年新課標全國Ⅲ卷 26（4）27（2）28（1）（6） xx年全國 Ⅱ卷 xx年新課標全國Ⅱ卷 27（2）（3） xx年全國卷 27（2）28（2） xx年全國 Ⅲ卷 27（1）配平 由上表可見，無機方程式書寫在近年的全國高考題中均出現(xiàn)，屬高頻考點，試題出現(xiàn)的形式中以結合化工流程圖書寫方程式的考查方式最為頻繁，考查的大部分是陌生方程式或離子方程式書寫，也有電化學方程式書寫。 【專題目標】 1、快速從文字、流程和圖型中獲取信息書寫方程式 2、離子方程式、化學方程式及電極方程式的書寫及配平 【引出問題（原創(chuàng)）】2016年9月21日，東華大學實驗室發(fā)生爆炸。三位研究生進行制備氧化石墨（烯）實驗，操作如下：在敞口錐形瓶加入750ml濃硫酸，并與石墨粉混合，接著放入一勺高錳酸鉀粉末。發(fā)生爆炸，致使一人雙目失明，兩人不同程度受傷。 濃硫酸 加入石墨粉和硝酸鈉混合物 加入KMnO4 冰水浴 攪拌 控制溫度小于20℃ 攪拌一段時間 升溫35℃ 攪拌30分鐘 加去離子水 攪拌20分鐘 加雙氧水 趁熱過濾 洗滌干燥 氧化石墨 下圖為氧化石墨制備工藝的一種方法：Hummers法 已知：高錳酸鉀為紫色，Mn2O7為暗綠色液態(tài)，分解溫度55℃，MnO2為褐色固體 1、濃硫酸中加入高錳酸鉀有綠色物質出現(xiàn)，請寫出方程式： 濃硫酸的作用是： 2、濃硫酸和石墨加熱可發(fā)生反應： 3、濃硫酸中加入石墨和KMnO4反應有褐色固體生成，寫出化學方程式： 4、KMnO4常用電解法制取，一種將燃料電池與電解池組合制備KMnO4的裝置如圖所示(甲乙丙丁均為惰性電極)。 該裝置工作時，電極丁的反應式為： 一、非氧化還原反應 1、結合選修四及溶解相關內容等，書寫方程式 【例題1】xx年江蘇卷（1） 以磷石膏(主要成分CaSO4，雜質SiO2、Al2O3等)為原料可制備輕質CaCO3。 (1)勻速向漿料中通入CO2，漿料清液的pH和c(SO42－)隨時間變化見右圖。清液pH>11時CaSO4轉化 的離子方程式 【變式訓練1】xx年山東卷（1） 工業(yè)上用重鉻酸鈉（Na2Cr2O7）結晶后的母液（含少量雜質Fe3+）生產重鉻酸鉀（K2Cr2O7）。工藝流程及相關物質溶解度曲線如圖： （1）由Na2Cr2O7生產K2Cr2O7的化學方程式為____________________________ 2、物質不清晰【考法指導：強化“箭頭”意識，追蹤產物】 【例題2】(xx四川理綜，11節(jié)選)資源的高效利用對保護環(huán)境、促進經濟持續(xù)健康發(fā)展具有重要作用。磷尾礦主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3MgCO3。某研究小組提出了磷尾礦綜合利用的研究方案，制備具有重要工業(yè)用途的CaCO3、Mg(OH)2、P4和H2，其簡化流程如下： 已知：①Ca5(PO4)3F在950 ℃不分解； ②4Ca5(PO4)3F＋18SiO2＋30C2CaF2＋30CO＋18CaSiO3＋3P4。 請回答下列問題： (4)在浸取液Ⅱ中通入NH3，發(fā)生反應的化學方程式是 __________________________________________________________________。 【變式訓練2】（xx年全國乙卷）鋰離子電池的應用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiCoO2）、導電劑乙炔炭黑（主要成分是C）和鋁箔等。 （4）寫出“沉鈷”過程中發(fā)生反應的化學方程式　 　　　 　　　　　　　　　　 二、氧化還原反應 1、流程中物質明確的?！究挤ㄖ笇В涸摬糠诌M出箭頭快速判斷生成物和產物 ，或直接在文本閱讀信息中給出?！? 【例題3】（xx年全國乙卷27（2））將下列方程式的反應物和產物寫出來，暫不配平 NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產工藝如下： 回答下列問題： （2）寫出“反應”步驟中生成ClO2的化學方程式 。 【變式訓練3a】（xx年北京石景山）從海水中可以提取很多有用的物質，例如從海水制鹽所得到的鹵水中可以提取碘?；钚蕴课椒ㄊ枪I(yè)提碘的方法之一，其流程如下： 含I－的鹵水 （酸化至pH=2） 分離操作X 稀H2SO4 吸收I2 粗碘 方案甲 低溫干燥 ③ ② ① 濃Na2CO3溶液 氧化后過濾 方案乙 粗碘 NaNO2 活性炭吸附I2 氧化 資料顯示：Ⅰ. pH=2時，NaNO2溶液只能將 I－氧化為I2，同時生成NO Ⅱ. I2+5Cl2+6H2O === 2HIO3+10HCl Ⅲ. 5SO32－+2IO3－+2H+===I2+5SO42－+H2O （1）反應①的離子方程式 。 【變式訓練3b】（xx江蘇高考卷）24②該法工藝原理示意圖如下。其過程是將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉(NaClO3)與鹽酸反應生成ClO2。 發(fā)生器中生成ClO2的化學方程式為______________________________________________。 2、流程圖中物質不明確的?！究挤ㄖ笇В豪昧鞒虉D中的“箭頭意識”，分析物理還是化學過程，逆向追蹤，寫出主要物質】 【例題4】xx年全國乙卷（2）（3）（改） 鋰離子電池的應用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiCoO2）、導電劑乙炔炭黑（主要成分是C）和鋁箔等。 回答下列問題： （2）寫出“正極堿浸”中發(fā)生反應的化學方程式　　　　　　　　　 　　　　　 　　　　。 （3）“酸浸”一般在80℃下進行，寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反應的化學方程式　 　　 　??； 【變式訓練4a】將下列方程式的反應物和產物寫出來 利用硫酸渣(主要含F(xiàn)e2O3、FeO，雜質為Al2O3和SiO2等)生產鐵基顏料鐵黃(FeOOH)的制備流程如下： (3)“氧化”中，生成FeOOH的離子方程式為__________________________ 【變式訓練4b】(xx廣州一模27)以某廠排放的廢酸（主要成分為鹽酸，含F(xiàn)e2+、Pb2+、Cu2+、H3AsO3等雜質）和鋅渣（含ZnO、Zn及其他酸不溶物）為原料制備電池級ZnCl2溶液的工藝流程如下： 浸出 鋅渣 廢酸 過濾 浸出渣 一次凈化 過濾 濾渣A 二次凈化 過濾 濾渣B 蒸發(fā) 1、加入KClO3、FeCl3 2、加入ZnO 鋅粉 產品 鹽酸 (3) “一次凈化”的目的是除Fe、As，加入KClO3、FeCl3發(fā)生反應的化學方程式為 ①__ ______②______ __③FeCl3+H3AsO4FeAsO4↓+3HCl 3、涉及氧化還原計算【考法指導：利用守恒觀分析得失電子情況】 【例題5】重金屬元素鉻的毒性較大，含鉻廢水需經處理達標后才能排放。 Ⅰ.某工業(yè)廢水中主要含有Cr3＋，同時還含有少量的Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋等，且酸性較強。為回收利用，通常采用如下流程處理： 注：常溫下，部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時所需的pH，如下表： 氫氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2 Al(OH)3 Cr(OH)3 pH 3.7 9.6 11.1 8 9 (3)還原過程在酸性條件下進行，每消耗0.8molCr2O轉移4.8mole－，該反應離子方程式為 ________________________________________________________________________。 【變式訓練5a】（xx年北京石景山）從海水中可以提取很多有用的物質，例如從海水制鹽所得到的鹵水中可以提取碘?；钚蕴课椒ㄊ枪I(yè)提碘的方法之一，其流程如下： 含I－的鹵水 （酸化至pH=2） 分離操作X 稀H2SO4 吸收I2 粗碘 方案甲 低溫干燥 ③ ② ① 濃Na2CO3溶液 氧化后過濾 方案乙 粗碘 NaNO2 活性炭吸附I2 氧化 資料顯示：Ⅰ. pH=2時，NaNO2溶液只能將 I－氧化為I2，同時生成NO Ⅱ. I2+5Cl2+6H2O === 2HIO3+10HCl Ⅲ. 5SO32－+2IO3－+2H+===I2+5SO42－+H2O （3）已知：反應②中每吸收3mol I2轉移5mol電子，離子方程式是__________。 【變式訓練5b】（xx屆肇慶二模改）醋酸鎳[（CH3COO）2Ni]是一種重要的化工原料。一種以含鎳廢料（含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）為原料，制取醋酸鎳的工藝流程圖如下： （5）酸浸過程中，lmol NiS失去6NA個電子，同時生成兩種無色有毒氣體。該反應的化學方程式為____________________。 三、化工流程圖中涉及電池反應 鋅粉和KOH MnO2和C 鐵皮外殼 堿性鋅錳電池構造 + － 銅釘 【例題5】（xx屆廣州市高三一模）堿性鋅錳電池是日常生活中消耗量最大的電池，其構造如圖所示。放電時總反應為： Zn + 2H2O + 2MnO2Zn(OH)2 + 2MnOOH 從廢舊堿性鋅錳電池中回收Zn和MnO2的工藝如下： 廢舊堿性 鋅錳電池 破碎 紙、塑料等 粉料 鐵皮、銅釘 浸出 還原焙燒 浸渣 凈化 電解 Zn和MnO2 硫酸 廢電解液 回答下列問題： （4）“電解”時，陽極的電極反應式為_____ ___。 （5）若將“粉料”直接與鹽酸共熱反應后過濾，濾液的主要成分是ZnCl2和MnCl2?！胺哿稀敝械腗nOOH與鹽酸反應的化學方程式為________。 【變式訓練5a】（xx屆韶關調研27）含砷酸性廢水中含亞砷酸(H3AsO3，弱酸)、硫酸鋅、硫酸銅，工業(yè)處理含砷酸性廢水的方法常用電解—絮凝法。絮凝時的鐵砷渣是砷酸鐵(FeAsO4)。工藝流程如下： 回答下列問題： （5）中和時調節(jié)溶液的pH=5.6，Z是沉淀。電解時以鐵作陽極，石墨作陰極，亞砷酸溶液作電解液，電解的陽極反應式是 。 【變式訓練5b】七鋁十二鈣(12CaO7Al2O3)是新型的超導材料和發(fā)光材料，用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和廢Al片制備七鋁十二鈣的工藝如下： (3)電解制備Al(OH)3時，電極分別為Al片和石墨，電解總反應方程式_______________________。 (4)一種可超快充電的新型鋁電池，充放電時AlCl和Al2Cl兩種離子在Al電極上相互轉化，其它離子不參與電極反應，放電時負極Al的電極反應式為_________________________________________________________________。 四、依據反應歷程書寫方程式 【例題6】（xx年廣州一測28（3）②） ②用 H2制備 H2O2 的一種工藝簡單、能耗低的方法， 反應原理如圖(c)所示。總反應的 化學方程式為_____________________。 【規(guī)律方法總結】 1、非氧化還原方程式書寫：①強化箭頭意識，關注物質流動方向 ②結合選修四化學反應原理中沉淀溶解平衡及溶解度曲線等信息書寫 2、氧化還原方程式書寫： ①重視文本信息閱讀及非文本信息閱讀（流程圖），強化箭頭意識，分析氧化還原產物 ②涉及氧化還原計算的題目，要回歸基礎，包括部分元素價態(tài)和存在形式；要懂得利用 得失電子數守恒確定氧化劑、還原劑、氧化產物和還原產物的系數。強調守恒觀。 3、流程中電池方程式書寫：①分析電池類型，牢記放電順序 ②借力流程圖，尋找電化學產物 4、反應歷程圖方程式書寫：①關注箭頭進、出。②找出催化劑 【跟進練習】 1、（xx年全國乙卷）硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦（主要成分為Mg2B2O5H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）為原料制備硼酸（H3BO3）的工藝流程如圖所示： 回答下列問題： （1）寫出Mg2B2O5H2O與硫酸反應的化學方程式　　　　　　。 2、（xx年全國Ⅲ卷）以硅藻土為載體的五氧化二釩（V2O5）是接觸法生成硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為： 物質 V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3 質量分數/% 2.2~2.9 2.8~3.1 22~28 60~65 1~2 <1 以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線： 回答下列問題： （1）“酸浸”時V2O5轉化為VO2+，反應的離子方程式為，同時V2O4轉成VO2+。 （6）“沉釩”得到偏釩酸銨（NH4VO3）沉淀，寫出“煅燒”中發(fā)生反應的化學方程式____________。 3、（xx年全國Ⅰ卷）NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產工藝如下： 回答下列問題： （2）寫出“反應”步驟中生成ClO2的化學方程式 。 4、（xx年全國Ⅱ卷）氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅（含有Fe（Ⅱ）、Mn（II）、Ni（II）等雜質）的流程如下： 提示：1、在本實驗條件下，Ni（II）不能被氧化；高錳酸鉀的還原產物是MnO2。 2、過濾得到的濾渣中，只有鋅和鎳 回答下列問題： （1）反應②中除掉的雜質離子是　　　， 發(fā)生反應的離子方程式為　　　　　??； 5、（xx年江蘇化學高考卷）鋁是應用廣泛的金屬。以鋁土礦（主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質）為原料制備鋁的一種工藝流程如下： 　　 注：SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀。 （1）“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為_____________________。 （2） 向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_______ （(填“增大”、“不變”或“減小”)。 （3）“電解Ⅰ”是電解熔融 Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是___________。 （4）“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。 　　 陽極的電極反應式為_____________________，陰極產生的物質A的化學式為____________。 6、（xx屆全國Ⅰ卷27）Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦（主要成分為Fe TiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質）來制備，工藝流程如下： 回答下列問題： （2）“酸浸”后，鈦主要以形式存在，寫出相應反應的離子方程式__________________。 （6）寫出“高溫煅燒②”中由制備的化學方程式 。 7、鋰離子電池正極材料需要純度較高的硫酸錳，目前工業(yè)硫酸錳中雜質（鈣、鎂、鐵等）含量高，利用下圖流程可制取純度較高的硫酸錳溶液。 反應①使雜質生成氟化物的沉淀，對反應①前后的雜質含量檢測結果（以350g/LMnSO4計）如下： 雜質 凈化前/g 凈化后/g 去除率/% Fe2+、Fe3+ 0.001 275 0.001 275 — Ca2+ 0.490 000 0.021 510 95.61 Mg2+ 0.252 000 0.025 100 90.04 （3）在濾液中加入KMnO4可以將Fe2+氧化為Fe3+，同時生成Mn2+。該反應的離子方程式為 。 充電 （6）鋰離子電池充放電過程中，鋰離子在正極和負極之間來回移動，就像一把搖椅，稱“搖椅式電池”。典型的鋰離子電池工作原理如下圖所示。 ②已知電極總反應：LiCoO2＋CLi1－xCoO2＋CLix，寫出放電時正極的電極反應式 。 8、工業(yè)以軟錳礦（主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量雜質）為主要原料制備高性能的磁性材料碳酸錳（MnCO3）。其工業(yè)流程如下： （1） 浸錳過程中Fe2O3與SO2反應的化學方程式為Fe2O3+ SO2+2H+=2Fe2++ SO42－+ H2O，該反應是經歷以下兩步反應實現(xiàn)的。寫出ⅱ的離子方程式： 。 ?。篎e2O3 + 6H+ = 2Fe3++3H2O ⅱ：…… （3）寫出氧化過程中MnO2與SO2反應的化學方程式： 。 （5）加入NH4HCO3溶液后，生成MnCO3沉淀，同時還有氣體生成，寫出反應的離子方程式： 。 9、工業(yè)上用菱錳礦(MnCO3)[含F(xiàn)eCO3、SiO2、Cu2(OH)2CO3等雜質]為原料制取二氧化錳，其流程示意圖如下： 已知生成氫氧化物沉淀的pH： Mn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Cu(OH)2 開始沉淀時 8.3 6.3 2.7 4.7 完全沉淀時 9.8 8.3 3.7 6.7 注：金屬離子的起始濃度為0.1molL－1 回答下列問題： (1) 鹽酸溶解MnCO3的化學方程式是__________________ _______________。 (2)向溶液1中加入雙氧水時，反應的離子方程式是______________________________________________________。 (3)濾液2中加入稍過量的難溶電解質MnS，以除去Cu2＋，反應的離子方程式是___________________________。 (4)將MnCl2轉化為MnO2的一種方法是氧化法。其具體做法是用酸化的NaClO3溶液將MnCl2氧化，該反應的離子方程式：5Mn2＋＋2ClO＋________===________＋________＋________。 (5)將MnCl2轉化為MnO2的另一種方法是電解法。 ①生成MnO2的電極反應式是_______________________________________________； 10、下圖是一種用NH3脫除煙氣中NO的原理。 ①該反應的催化劑是 ②寫出該反應的化學方程式 【備注】 1、回歸基礎：常見氧化劑和還原劑及對應的產物和價態(tài)；電解時的放電順序；得失電子總數的計算 2、強化意識：①重視文本閱讀：流程圖的題往往也有文字閱讀部分，有時暗含信息，要注意。 ②提高非文本閱讀能力：在流程中強化“箭頭”意識，學會快速分析物理過程還是化學變化。 ③關注價態(tài)變化，尤其中心元素價態(tài)變化。 ④加強非文本閱讀能力 3、本教學設計中涉及題目進行分類，每題后所附的變式訓練a較簡單，b略難。各學校可根據實際情況選用。 跟進練習中1-6題為高考卷改編，7-9為本內容相對應較為綜合的題，各?？筛鶕嶋H情況選用。