第二节　资源综合利用　环境保护教案和学案内容

化学工艺流程的教学案

临沧市镇康县第一中学

陈自良

课型：复习课

主备：陈自良

黄晓莺

段锦霞

杨国芹

教学目标：

知识与技能：

1.

元素及其化合物知识；物质结构；化学反应原理，涉及到化学平衡的应用、电极及电极反应的书写、化学反应与能量，化学计算等。

2.化学工艺常识，利用物质的性质和物料守恒进行对化工流程的分析。

3.

化学实验基础，如物质的保存、取用方法；混合物的分离提纯方法，如过滤，蒸馏等。

过程与方法：在自学、分析、交流、研讨中培养独立、勤奋、刻苦的学习态度，培养学生的归纳、整理的能力、审题、分析问题、解决问题、文字表达等方面的能力。

情感态度与价值观：勇于克服困难和虚心学习的意志品质。

教学重、难点:

重点：根据生产流程中有关的化学知识，解决实际问题。

难点：培养学生在已有知识的基础上，理解工艺流程的原理以及目的，明确个步骤的作用，吸收题目新信息并且能加以灵活运用。

教学方法:探究、讨论、对比、归纳。

教学内容分析:

近几年高考化学工艺流程题属于热点体系。工艺流程题，顾名思议，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。

流程题主要考两点，一个是从混合物中分离和提纯物质，另一个就是从一种物质制取另一种物质，解决此题关键是掌握物质分离和提纯的实验原理和方法，同时掌握物质间的转化规律。只要明确实验目的，理解装置的作用以及工艺流程的原理，吸收题目新信息并且能加以灵活运用，在高考中就一定会大获全胜。工艺流程题设问的地方：反应速率与平衡理论的运用；氧化还原反应的判断、方程式书写；利用控制PH分离除杂；利用溶解度分离；常用的分离方法、实验操作；流程中的物质转化和循环；绿色化学评价；电化学；计算产量、产率、产品纯度等。

教学过程：

预习自学案

一、化学工艺流程解题步骤及方法

1.工艺流程专题解题步骤：

（1）浏览全题，明确实验目的，解决“干什么”（

关注箭头号、注意框内所指、提练信息）

（2）明确各步的反应原理和操作目的，解决“怎么做”（

读懂化工生产流程主线的含义、注重与实际相联系、）

（3）启用储备的知识解决问题（元素化合物的性质、反应条件的控制方法、结晶的几种方法、化工生产中的一些常用名词、绿色化学的观点）。

2．解决化学工艺流程题的方法：

读正文，找信息，灵活运用；看框内，看框外，内外结合；

边分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘．逐步深入。

二、应试技巧点拨

1．工艺流程中的分析

工艺流程的命题来源很广，与各个知识模块的结合点较多，因此分析工业生产工艺流程题时，应将流程路线，试题设问和理论知识有机结合起来，它常常结合工艺流程考查基本化学实验问题，可以说它是无机框图题的创新。流程的呈现形式有：①操作流程；②物质变化流程；③装置流程。

解题时首先要明确原料和产品(包括副产品)，即箭头进出方向，其次依据流程图分析反应原理，紧扣信息，搞清流程中每一步发生了什么反应——知其然，弄清有关反应原理，明确目的(如沉淀反应、除杂、分离)——知其所以然，最后联系储存的知识，有效地进行信息的利用，准确表述和工整书写。

2．统览整体、截段分析是做“化工流程”题的主要方法。

统览整体就是对一些线型工艺流程试题，对比分析流程图中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、提纯产品的化学工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。截段分析就是针对题目所涉及的问题在流程中的呈现位置进行截段，做重点分析，分析时，也要注意“前扯后挂”，不要“断章取义”

课堂探究案

1．（14分）硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

（1）写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式_____________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有_________（写出两条）。

（2）利用 的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是______（写化学式）。

（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是_______。

然后再调节溶液的pH约为5，目的是________。

（4）“粗硼酸”中的主要杂质是 （填名称）。

（5）以硼酸为原料可制得硼氢化钠（NaBH4），它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为_______。

（6）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程___________。

2．（16分）为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣（铁主要以Fe2O3存在）转变成重要的化工原料FeSO4（反应条件略）。

活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为：FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4，不考虑其他反应。请回答下列问题：

（1）第Ⅰ步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是 。

（2）检验第Ⅱ步中Fe3+是否完全还原，应选择 （填字母编号）。

A．KMnO4溶液 B．K3[Fe(CN)6]溶液 C．KSCN溶液

（3）第Ⅲ步加FeCO3调溶液pH到5.8左右，然后在第Ⅳ步通入空气使溶液pH降到5.2，此时Fe2+不沉淀，滤液中铝、硅杂质除尽。通入空气引起溶液pH降低

的原因是 。

（4）FeSO4可转化为FeCO3，FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。

已知25℃，101kPa时：4Fe(s)+3O2 (g) = 2Fe2O3(s) H=-1648kJ/mol C(s)+O2(g)=CO2(g) H=-393kJ/mol 2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)=2FeCO3(s) H=-1480kJ/mol FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是 。

（5）FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li+ FeS2= Fe +2Li2S，正极反应式是 。

（6）假如烧渣中的铁全部视为Fe2O3，其含量为50%。将a kg质量分数为b%的硫酸加入到c kg烧渣中浸取，铁的浸取率为96%，其他杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程，第Ⅲ步应加入FeCO3 kg。

课后达标案

1．（19分）毒重石的主要成分BaCO3（含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质），实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如下:

（1）毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，目的是 。实验室用37%的盐酸配置15%的盐酸，除量筒外还需使用下列仪器中的 。

a．烧杯 b．容量瓶 c．玻璃棒 d．滴定管

（2）

开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH Ca

11.9 13.9 2+Mg

9.1 11.1 2+Fe

1.9 3.2 3+加入NH3·H2O调节pH=8可除去 （填离子符号），滤渣Ⅱ中含 （填化学式）。加入H2C2O4时应避免过量，原因是 。

已知：Ksp（BaC2O4）=1.6×10-7，Ksp（CaC2O4）=2.3×10-9

（3）利用简洁酸碱滴定法可测定Ba2+的含量，实验分两步进行。

已知：2CrO42—+2H+=Cr2O72—+H20 Ba2++CrO42—=BaCrO4↓

步骤Ⅰ

移取xml一定浓度的Na2CrO4溶液与锥形瓶中，加入酸碱指示剂，用b mol·L－1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸体积为V0mL。

步骤Ⅱ：移取y mLBaCl2溶液于锥形瓶中，加入x mL与步骤Ⅰ

相同浓度的Na2CrO4溶液，待Ba2+完全沉淀后，再加入酸碱指示剂，用b mol·L－1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸的体积为V1mL。滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管，“0”刻度位于滴定管的 （填“上方”或“下方”）。BaCl2溶液的浓度为 mol·L－1，若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出，Ba2+浓度测量值将 （填“偏大”或“偏小”）。

2.(15分)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。

（1）氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为 。

（2）工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等杂质）制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：

已知：

物质

沸/℃

SiCl4

AlCl3

FeCl3

FeCl2

点57.6 180（升300（升1023 华）

华）

①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是 （只要求写出一种）。

②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是 。

③已知：Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g) ΔH1=+1344.1kJ ·mol-1

2AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g) ΔH2=+1169.2kJ ·mol-1

由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为 。

④步骤Ⅲ经冷却至室温后，气体用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的盐主要有3种，其化学式分别为 ________ 。

⑤结合流程及相关数据分析，步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是 。

3．（14分）硼氢化钠（NaBH4）在化工等领域具有重要的应用价值，某研究小组采用偏硼酸钠NaBO2为主要原料制备NaBH4，其流程如下：

循环使用

异丙酸（l）

NaBO2（s）

SiO2（s）Na（s）

溶液

①

NaBH4（s）

Na2SiO3（s）

②

③

NaBH4（s）

H2（g）

Na2SiO3（s）

已知：NaBH4常温下能与水反应，可溶于异丙酸（沸点：13℃）。

（1）在第①步反应加料之前，需要将反应器加热至100℃以上并通入氩气，该操作的目的是_____，原料中的金属钠通常保存在____中，实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有_____，_____，玻璃片和小刀等。

（2）请配平第①步反应的化学方程式：

□NaBO2+□SiO2+□Na+□H2 = □NaBH4+□Na2SiO3 （3）第②步分离采用的方法是______；第③步分离（NaBH4）并回收溶剂，采用的方法是______。

（4）NaBH4（s）与水（l）反应生成NaBO2（s）和氢气（g），在25℃，101KPa下，已知每消耗3.8克NaBH（放热21.6KJ，该反应的热化学方程式是_______。

4s）4．（16分）七铝十二钙（12CaO·7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石（主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：

（1）煅粉主要含MgO和 ，用适量的NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，

若溶液I中c(Mg2+)小于5×10-6mol·L-1,则溶液pH大于 （Mg(OH)2的Ksp=5×10-12)；该工艺中不能用（NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是 。

（2）滤液I中的阴离子有 （忽略杂质成分的影响）；若滤液I中仅通入CO2，会生成 ，从而导致CaCO3产率降低。

（3）用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为 。

（4）电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为 。

（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl4—和Al2Cl7—两种离子在Al电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为 。

课后反思：