专题一 工艺流程.doc

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1、个性化教学辅导教案学科: 化学 任课教师: 黄 老 师 授课时间:姓名年级:高三教学课题专题一 化学工艺流程题类型及其解题策略阶段 基础( ) 提高( ) 强化( )课时计划第(1)次课 共(2)次课教学目标教学目标: 考点:方法:讲练法重点难点重点: 难点: 教学内容与教学过程课前检查作业完成情况:优 良 中 差 建议_【知识点精讲】 化学工艺流程题就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工工艺试题。从主要化工工艺来分可以分为基础化工工艺题和精细化工工艺题;以生产过程中主要工序可分为除杂提纯工艺流程题(

2、如海水纯化工艺流程题)、原材料转化工艺流程题、电解工艺流程题、有机合成题和资源能源综合利用工艺生产流程题等;按资源的不同,可将工艺流程题分为利用空气资源生产的工艺流程题(如合成氨工艺流程题)、利用水资源生产的工艺流程题(如海水制盐、氯碱工业、海水提溴碘、海水提镁等)、利用矿产资源生产的工艺流程题(工业制硫酸、冶铁炼钢等)等。化学工艺流程题解题步骤: 1从题干中获取有用信息,了解生产的产品。 2然后整体浏览一下流程,基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。 3分析流程中的每一步骤,从几个方面了解流程: 反应物是什么;发生了什么反应;该反应造成了什么后果,对制造产品有什么作用。抓住一个关键点:一

3、切反应或操作都是为获得产品而服务。 4从问题中获取信息,帮助解题。 主题一金属矿物的开发和利用 【解题策略】 要解决物质的制备、合成等往往需要从成本角度(原料是否廉价易得)、环保角度(是否符合绿色化学的要求)、现实角度等方面考虑,这类试题有很多都是以框图信息的形式给出,解答时要看框内,看框外,里外结合;边分析,边思考,易处着手;先局部,后全盘,逐步深入。而且还要看清问题,不能答非所问。要求用理论回答的试题应采用“四段论法”:本题改变了什么条件(或是什么条件)根据什么理论所以有什么变化结论。通常采用首尾分析法:对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试题, 首先对比分析流程图中第一种

4、物质(原材料)与最后一种物质(产品),从对比分析中找出原料与产品之间的关系。弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺,然后再结合题设的问题逐一推敲解答。例1 铝用途广泛,用铝土矿(主要成分为Al2O3nH2O、少量SiO2和Fe2O3)制取Al有如下途径:(1)滤液A可用于净水,其净水原理用离子方程式表示为: _。(2)灼烧时盛放药品的仪器名称是_。(3)步骤中发生反应的化学方程式是_。(4)步骤中生成固体C反应的离子方程式为_;滤液C中c(Na)_(用电荷守恒式表达)。(5)取滤液B 100 mL,加入1 molL1盐酸200 mL,沉淀量达到最大且质量为11.

5、7 g。则滤液B中c(AlO2)_,c(Na)_2 molL1(填“”“”或“”)。变式题 2013唐山期末 碳酸锂用途广泛,可用作陶瓷、药物、催化剂,也是常用的锂离子电池的原料。工业上以锂辉石(Li2OAl2O34SiO2,含少量Ca、Mg元素)为原料生产碳酸锂。其部分工艺流程如下:某些物质的溶解度(S)如下表所示。T/20406080S(Li2CO3)/g1.331.171.010.85S(Li2SO4)/g34.232.831.930.7 (1)从滤渣1中分离出Al2O3的部分流程如图Z33所示,括号表示加入的试剂,方框表示所得到的物质。则步骤中反应的离子方程式是_,步骤应通入一种气体试

6、剂为_,步骤反应完之后需要的操作是_。(2)已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3。向滤液1中加入石灰乳的作用是(用离子方程式表示) _。(3)向滤液2中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,用“热水洗涤”的原因是_。(4)工业上,将Li2CO3粗产品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下:a将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,LiOH溶液作阴极液,两者用离子选择透过膜隔开,用惰性电极电解。b电解后向LiOH溶液中加入过 量NH4HCO3溶液,过滤、烘干得高纯Li2CO3。a中,阳极的电极反应式是_。b中,生成Li2CO3反应的化学方程式是_。 主题二化工生产中非金属元素的循环及环境保

7、护 【解题策略】 截段分析法对于用同样的原料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工艺流程题,用截段分析法更容易找到解题的切入点。用截段分析法解工艺流程题是一种主流解题方法。因为当前化工生产为了降低成本、减少污染、增加效益,大都设计成综合利用原料、生产多种产品的工艺生产线。为此这种工艺流程题很多。用截段分析法解工艺流程题关键在于选对题型和如何截段,截几段更合理。一般截段以生产的产品为基准点。例2 “低碳”既是时尚,也是环保要求。“低碳”在工业生产中意义重大,充分利用原材料,不排放或减少排放“三废”,不同工厂今后联合生产等都是很好的“低碳”生产方式。下面是几个工厂利用废气、废渣(液)联合

8、生产化肥硫酸铵的工艺:请回答下列问题:(1)工艺操作、分别为_、_。(2)工业合成氨的化学方程式为_。(3)写出生成“产品”的离子方程式: _。(4)在实验室中检验合成氨厂排出的废气中是否含有氨气的方法是_。(5)副产品的化学式为_。该联合生产工艺中可以循环使用的物质是_。变式题 2012保定调研 氨在国民经济中占有重要地位,图Z35是合成氨的简要流程:.原料气的制备(1)合成氨所需氮气来自空气,方法之一是将空气液化后再加热;请另设计一种从空气中分离出氮气的方法: _;(2)请写出工业上获得氢气的一种方法(用化学方程式表示) _。.原料气的净化为防止催化剂“中毒”,原料气在进入压缩机之前必须经

9、过净化、精制处理,“精制”过程通常是将含有少量CO、CO2、O2和H2S等杂质的原料气体通入含有氨水的醋酸亚铜二氨(Cu(NH3)2Ac)溶液,以获得纯净原料气。其中,吸收CO的反应为:COCu(NH3)2AcNH3H2O Cu(NH3)3COAcH2O(l)H0(3)为提髙CO吸收率,可采取的有效措施是_。(4)除去氧气时,氧气将Cu(NH3)2Ac氧化为Cu(NH3)4Ac2,则反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比是_。.氨的合成(5)据报道,科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H)为介质,用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极,实现了髙温常压下高转化率的电化学合成氨。其实验装置如

10、图Z36所示。请写出钯电极A上的电极反应式_。 主题三以实验为基础的流程分析 【解题策略】 1解答有关检测物质组成实验的流程设计问题,常见的解题思路如下: 方法一:取少量固体试样溶于水配成溶液检测溶液中存在的阴、阳离子得出实验结论。 方法二:取少量固体试样在氧气流等中反应检测所产生的物质(如气体)得出实验结论。 方法三:取少量试样加酸(或碱)溶液使其气化检测气体的成分得出实验结论。2注意以下几个问题:有水蒸气生成的,先检测水蒸气,再检测其他成分;对于需要进行转化才能检测的成分,如CO的检测,要注意先检测CO中是否含有CO2,如果有CO2,先除去CO2,接着对CO实施转化,最后再检测转化产物CO

11、2;若试题只给出部分药品和装置,则需要做必要的补充,若有剩余,则应进行筛选;如采用最合理的实验步骤,这就对考虑反应原理、选择药品和装置、确定操作步骤都做了限定,必须高度重视;要十分重视药品的名称,有些题目要求指出药品的名称,这类问题很难回答准确,如有些药品的准确描述为:无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。此外也应注意某些仪器的规格。例3 研究物质的性质时,首先要分离提纯物质,对物质进行分离提纯是化学实验的重要内容。.现需要纯净的氯化钠溶液,但实验室中只有混有硫酸钠、碳酸氢铵的氯化钠固体。某同学设计了一个除去杂质获得纯净氯化钠溶液的实验方案:(

12、1)操作中发生反应的化学方程式是_。(2)操作中BaCl2溶液能否改用硝酸钡溶液:_(填“能”或“不能”)。如果能,下一空不需要回答;如果不能,请说明理由:_。(3)操作的目的是_。(4)操作的目的是_。.为提纯某Fe2O3样品(主要杂质有少量石墨、Al2O3),参照上述实验操作,请设计一种以框图形式表示的实验方案(注明物质和操作)。变式题 菠菜营养丰富,素有“蔬菜之王”之称,在营养价值上是一种高效的补铁剂。长期以来民间流传着“菠菜不能与豆腐同食”“菠菜根比菠菜茎和叶更有营养”等说法。某学校化学兴趣小组的同学拟通过实验探究以下问题:菠菜是否含有丰富的铁;菠菜是否含有草酸类物质;菠菜根中铁的含量

13、是否比菠菜茎和叶中的高。通过上网查询,获得以下资料:草酸又名乙二酸,其酸性比乙酸稍强,草酸及其盐具有较强的还原性,其中草酸钙不溶于水。他们设计的实验步骤如下:.取菠菜根a g,使用相同仪器、试剂,重复中实验,观察实验现象。.将菠菜在少量开水中煮沸23 min,冷却后滤去菠菜,得滤液。向滤液中加入足量Ca(OH)2溶液,然后再加入足量试剂X,观察现象。请回答以下问题:(1)操作中使用的仪器除三脚架、酒精灯、玻璃棒外还需要_,操作的名称是_。(2)可以说明菠菜根中Fe元素含量要比菠菜茎和叶中多的现象是_。(3)菠菜中的Fe是2价还是3价?_。(4)通过步骤可以确定菠菜中含有草酸类物质。由于滤液中含

14、有CO,故需加入试剂X排除CO的干扰。则X是_(写化学式),加入试剂X后观察到的现象是_。1.2012南通模拟 三氧化二镍是一种重要的电子元件材料、蓄电池材料。工业上利用含镍废料(镍铁钙镁合金为主)制取草酸镍,再高温煅烧草酸镍制取三氧化二镍。已知草酸的钙、镁、镍盐难溶于水。根据下列工艺流程示意图回答问题。(1)生产过程中多次进行过滤。实验室进行过滤操作中用到玻璃棒,玻璃棒的作用是_。(2)加入过氧化氢后缓慢加入碳酸钠溶液调pH至4.04.5左右,加入碳酸钠溶液的作用是_。再加入NH4F的目的是_。(3)草酸镍(NiC2O42H2O)在热空气中干燥脱水后在高温下煅烧三小时,制得三氧化二镍,同时获

15、得一种混合气体。写出草酸镍受热分解的化学方程式_。(4)工业上还可用电解法制取三氧化二镍。用NaOH溶液调节NiCl2溶液pH至7.5,加入适量硫酸钠后采用惰性电极进行电解。电解过程中产生的Cl2有80%在弱碱性条件下生成ClO,再把二价镍氧化为三价镍。写出ClO氧化Ni(OH)2生成三氧化二镍的离子方程式_。a mol二价镍全部转化为三价镍时,外电路中通过电子的物质的量是_。(5)电解法制取三氧化二镍实际过程中,有时获得一种结晶水合物,已知1 mol该物质中含有0.5 mol结晶水。取该化合物20.2 g进行充分加热,而获得三氧化二镍固体和0.2 mol水,则该结晶水合物的化学式为_。2菱锰

16、矿的主要成分是碳酸锰,还含Fe2O3、FeO、CaO、MgO等成分。某化工厂用废盐酸(质量分数约20%)与菱锰矿制备MnCl24H2O(106 时失去一分子结晶水,198 时失去全部结晶水而成无水物),部分工艺流程如下:(1)废盐酸与菱镁矿中碳酸锰反应的化学方程式为_。(2)酸浸时,浸出时间对锰浸出率的影响如图Z312所示,工业采用的是浸取60 min,其可能原因是_。 (3)图中“净化剂X”可能是_。(4)过滤4获得的盐Y,其主要成分是_。(5)浓缩结晶时,必须一出现晶膜立刻停止加热,其原因是_。32012潮阳模拟 已知硫酸亚铁铵晶体为浅绿色,易溶于水、不溶于乙醇,在水中的溶解度比FeSO4

17、和(NH4)2SO4都要小;能水解;具有还原性,但比硫酸亚铁稳定。以下是将绿矾(FeSO47H2O)、硫酸铵以相等物质的量混合可制得摩尔盐晶体的流程图。根据图Z313回答:(1)为处理废铁屑表面的油污,用10% Na2CO3溶液清洗,请用离子方程式表示Na2CO3溶液呈碱性的原因: _。(2)步骤1中采用倾析法分离出铁屑,下列适合用倾析法的有_:A沉淀的颗粒较大B沉淀容易沉降C沉淀呈胶状 D沉淀呈絮状(3)步骤2中铁屑过量的目的是(用离子方程式表示): _。步骤2中溶液趁热过滤的原因是_。(4)步骤3中,加入(NH4)2SO4固体后,应加热到溶液表面出现晶膜时,停止加热。需经过的实验操作包括:

18、_、_、减压过滤(或抽滤)等得到较为干燥的晶体。(5)制得的硫酸亚铁铵中常含有杂质离子Fe3,检验方法是_。42012成都模拟 聚合硫酸铁又称聚铁,化学式为Fe2(OH)n(SO4)30.5nm,广泛用于污水处理。实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁和绿矾(FeSO47H2O)过程如下:(1)验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法是_。(2)制备绿矾时,向溶液X中加入过量_,充分反应后,经_操作得到溶液Y,再经浓缩,结晶等步骤得到绿矾。(3)溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数,用pH试纸测定溶液pH的操作方法为_。若溶液Z的pH偏小,将导致聚铁中铁的

19、质量分数偏_。(4)古代将绿矾煅烧可制绿矾油(也叫镪水,即硫酸)和红色颜料(Fe2O3),请写出有关的化学方程式: _。(5)绿矾还可用以下方法生产红色颜料(Fe2O3),其具体操作流程是:将5 560 kg绿矾(摩尔质量为278 g/mol)溶于水中,加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应,鼓入足量空气搅拌,产生红褐色胶体;再向红褐色胶体中加入16 680 kg 绿矾和560 kg铁粉,鼓入足量空气搅拌,反应完成后,有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出;过滤后,沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁,则理论上可生产红色颜料_kg。52013惠阳模拟 氯化亚铜(CuC

20、l)是白色粉末,不溶于水、乙醇,熔点422 ,沸点1 366 ,在空气中迅速被氧化成绿色,常用作有机合成工业中的催化剂。以粗食盐水(含Ca2、Mg2、SO等杂质)、Cu、稀硫酸、SO2等为原料合成CuCl的工艺如下:(1)反应中加Na2CO3溶液的作用是_。(2)反应在电解条件下进行,电解时阳极发生的电极反应可表示为_。(3)写出反应的化学方程式_。写出反应的离子反应方程式_。(4)在整个合成过程中可以循环利用的物质是_。(5)反应加入的Cu必须过量,其目的是_。(6)反应后,过滤得到CuCl沉淀,用无水乙醇洗涤沉淀,在真空干燥机内于70 干燥2小时,冷却,密封包装即得产品。于70 真空干燥的

21、目的是_。6硫酸工业中废渣称为硫酸渣,其成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO。某探究性学习小组的同学设计以下方案,进行硫酸渣中金属元素的提取实验。已知溶液pH3.7时,Fe3已经沉淀完全;一水合氨电离常数Kb1.8105,其饱和溶液中c(OH)约为1103 molL1。请回答:(1)写出A与氢氧化钠溶液反应的化学方程式: _。(2)上述流程中两次使用试剂,推测试剂应该是_(填以下字母编号)。A氢氧化钠B氧化铝C氨水 D水(3)溶液D到固体E过程中需要控制溶液pH13,如果pH过小,可能导致的后果是_;(任写一点)(4)H中溶质的化学式:_;(5)计算溶液F中c(Mg2)_ (25 时

22、,氢氧化镁的Ksp5.61012)。72013阜阳模拟 磷矿石的主要成分是Ca5F(PO4)3,含少量MgO、Fe2O3等杂质。工业上以磷矿石为原料制备H3PO4的常用流程如下:已知:Ca5F(PO4)37H3PO45Ca (H2PO4)2HF(1)采用这种方法在实验室溶解磷矿石_(填“能”或“不能”)用玻璃仪器,原因是_。(2)操作的名称是_。(3)在实验室中实现操作和所需要的玻璃仪器有_,推测该萃取剂一定具有的性质是_。a该萃取剂与水互不相溶b. 相同条件下,该萃取剂的密度比水小c磷酸在该萃取剂中的溶解度很小d某些磷酸二氢盐在该萃取剂中的溶解度很小(4)采用该流程除制取磷酸外,还有_等副产

23、品产生,请说出其中一种副产品的用途_。(5)与直接用硫酸溶解磷矿石的工艺相比,该工艺的优点是_。8硫酸铅广泛应用于制造蓄电池、白色颜料等。利用锌冶炼过程中的铅浮渣生产硫酸铅的流程如下:已知铅浮渣的主要成分是PbO、Pb,还含有少量Ag、Zn、CaO和其他不溶于硝酸的杂质。25 时,Ksp(CaSO4)4.9105,Ksp(PbSO4)1.6108。(1)已知步骤有NO产生,浸出液中含量最多的阳离子是Pb2。分别写出PbO、Pb参加反应的化学方程式_、_。(2)步骤需控制硝酸的用量并使Pb稍有剩余,目的是_。(3)母液可循环利用于步骤,其溶质主要是_(填一种物质的化学式),若母液中残留的SO过多,循环利用时可能出现的问题是_。(4)产品PbSO4还需用Pb(NO3)2溶液多次洗涤,目的是除去_。(5)铅蓄电地的电解液是硫酸,充电后两个电极上沉积的PbSO4分别转化为PbO2和Pb,充电时阴极的电极反应式为_。课后巩固作业_; 巩固复习_ ; 预习布置_签字教学组长签字: 学习管理师:老师课后赏识评价老师最欣赏的地方:

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