练习与实践教学设计实例

无机化工流程题

一、教学分析

1.考点解读

化学学科特点的基本方法：了解化学与生活、材料、能源、环境、信息技术等的关系，了解“绿色化学”的重要性。

2.试题特点

无机化工流程题是一类极具特色和前景的高考新题型，能很好体现《课程标准》和《考试大纲》及考试说明的要求，因此在高考题中每年都有出现。这类题目综合型腔，信息量大，试题往往融入真实的化工生产为背景，通过生产实际、社会现实和科技前沿等背景融入新的信息，考察的知识点多、考察面较广，要求学生对知识的掌握和运用能力较高，能很好地渗透核心素养。

3.能力要求

无机化工流程题重在考察学生对基本概念、元素化合物、化学反应原理、基本化学实验操作等相关知识的掌握程度，年年必考又年年推陈出新。对学生而言，无机化工流程题陌生度较大，综合能力要求高，要求学生既要熟知化工生产原理，又要对流程图中所给的信息进行提取、筛选，对学生能力要求相当高。

4.学生分析

无机化工流程题的教学对象是高三理科学生，学生已经初步完成了基本概念、元素化合物、化学反应、化学反应原理等知识的学习，初步具备了解决无机化工流程题的基本知识和基本原理。

学生解决无机化工流程题的困难现状是：具备一定的基础知识和基本能力，但对知识的情景化应用能力还有所缺失；知道此类题目分析的一般步骤，但整体性把握较弱，分析题目的思维方法不够优化，解题耗时较长；具备一定的做题经验，但不能处理新情景新信息，解题方法不够熟练，答题不规范。

二、具体教学过程

本节课我从工艺流程题型在高考中的重要地位引入，引入了17年全国一卷中的一道典型工艺流程题：

28.(14分)NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：

并在整节课中以这道题的解题思路为脉络分析。

我先以一道基础题：

例1

难溶性杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)属于“呆矿”，在水中存在如下平衡：

K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2H2O

为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：

2Ca2＋＋2K＋＋Mg2＋＋4SO

＋

利用这道题将化工流程进行拆分，拆分为原料处理部分，分离提纯部分，和获得产品部分，帮助学生拜托一见到题就一片茫然，指导学生对流程分解细化，思路清晰。

这一环节利用提问并帮助学生分析，便于学生形成自己的判断能力。

在原料处理部分，帮助学生总结可能出现的问题：

(1)原料处理阶段的常见考点与常见名词

①加快反应速率

②溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸、浓硫酸等

水浸：与水接触反应或溶解

浸出：固体加水(酸)溶解得到离子

浸出率：固体溶解后，离子在溶液中含量的多少(更多转化)

酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程

③灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解

④控制反应条件的方法

进而让学生自己解决原料处理的问题：

(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K＋的原因：

(1)滤渣主要成分有________和________以及未溶杂卤石。

(4)不同温度下，K＋的浸出浓度与溶浸时间的关系见下图。由图可得，随着温度升高，

①______

_，

②_________________。

(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：CaSO4(s)＋CO32-=CaCO3(s)＋SO42-，已知298 K时，Ksp(CaCO3)＝2.80×10－9，Ksp(CaSO4)＝4.90×10－5，求此温度下该反应的平衡常数K(计算结果保留三位有效数字)。

再分析这道题分离提纯的部分流程，总结常见考点：

(2)分离提纯阶段的常见考点 ①调pH值除杂 a.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 开始沉淀 2.7 7.6 8.3 沉淀完全 3.7 9.6 9.8 并提出思考问题：若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应该怎样做？

提示：先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH到3.7。 b.调节pH所需的物质一般应满足两点： 能与H＋反应，使溶液pH值增大；不引入新杂质。 例如，若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值。 ②试剂除杂 ③加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动

如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如侯氏制碱中的NaHCO3、H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。 ④降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)、为使化学平衡向着题目要求的方向移动 ⑤萃取 利用总结知识点的掌握，解决这道题中的相关问题：

(3)“除杂”环节中，先加入________溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入______溶液调滤液pH至中性。 再分析这道题获得产品的部分流程，总结常见考点：

(3)获得产品阶段的常见考点 ①洗涤(冰水、热水)：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。 ②蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。 ③蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。 ④蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3。 ⑤重结晶。 (4)其他常见考点 ①化学方程式

②实验仪器

③计算

④信息 最终解决这个问题。

利用之前学习的解题方法，同学们练习一道典型题：

精练2

镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。某学校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤(主要含Na＋、Mg2＋、Cl－、Br－等)中模拟工业生产来提取镁，主要过程如下：

回答下列问题：

(1)工业上从盐卤中获取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是______________________。

(2)从过程①得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2，除去少量Ca(OH)2的方法是先将沉淀加入到盛有________溶液的烧杯中，充分搅拌后经_____、______(填操作方法)可得纯净的Mg(OH)2。

(3)下图是该兴趣小组设计进行过程③的实验装置图：

其中装置A的作用是__________________。

(4)写出过程④中发生反应的化学方程______________________。

到这里，学生就可以很自如的解决课堂开始引出的高考题中的问题：

回答下列问题：

（1）NaClO2中Cl的化合价为_______。

（2）写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式_______。

（3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产物是______。

（4）“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________，该反应中氧化产物是_________。

（5）“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为____。（计算结果保留两位小数）