结束语　迎接化学的黄金时代课件配套优秀公开课教案设计

无机化工流程解题方法指导

重庆市永川北山中学

陈昌平

例一（15全国卷I）

氯化亚铜（CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：

（1）步骤①中得到的氧化产物是_________，溶解温度应控制在60—70℃，原因是__________ ______________________________________________________________________ 。

（2）写出步骤③中主要反应的离子方程式___________________________________。

（3）步骤⑤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是_________(写名称)。

（4）上述工艺中，步骤⑥不能省略，理由是_________________________________________. （5）步骤②、④、⑤、⑧都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有__________（填字母）

A、分馏塔

B、离心机

C、反应釜

D、框式压滤机

（6）准确称取所制备的氯化亚铜样品mg，将其置于过量的FeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用amol/L的K2Cr2O7溶液滴定到终点，消耗K2Cr2O7溶液bmL，反应中Cr2O72-被还原为Cr3+，样品中CuCl的质量分数为__________________________。

随堂练习

1、（2015全国卷II，36）苯酚和丙酮都是重要的化工原料，工业上可用异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮，其反应和工艺流程示意图如下：

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相关化合物的物理常数

回答下列问题：

（1）在反应器A中通入的X是_______________。

（2）反应①和②分别在装置__________和__________中进行（填装置符号）。

（3）分解在C中加入的Y为少量浓硫酸，其作用是___________________________________ ，优点是用量少，缺点是________________________________。

（4）反应②为__________（填“放热”或“吸热”）反应。反应温度应控制在50~60℃，温度过高的安全隐患是_______________________________________________________。

（5）中和釜D中加入的Z最适宜的是__________（填序号，已知苯酚是一种弱酸）

a．NaOH

b．CaCO3

c．NaHCO3

d．CaO (6)蒸馏塔F中的馏出物T和P分别是__________和_____________，判断的依据是______________ _____________________________________________________。

（7）用该方法合成苯酚和丙酮的优点是_____________________________________________。

2、（2015全国卷I，36）

草酸(乙二酸)可作还原剂和沉淀剂，用于金属除锈、织物漂白和稀土生产。一种制备草酸(含2个结晶水)的工艺流程如下，回答下列问题。

（1）CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠、甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式分别为

_____________________________________、

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______________________________________。

（2）该制备工艺中有两次过滤操作，过滤操作①的滤液是____________，滤渣是___________；过滤操作②的滤液是____________和_____________，滤渣是______________；

（3）工艺过程中③和④的目的是______________________________________________。

（4）有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸。该方案的缺点是产品不纯，其中含有的杂质主要是____________。

(5)结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定。称量草酸成品0.250g溶于水，用0.0500 mol/L的酸性KMnO4溶液滴定，至浅粉红色不消褪，消耗KMnO4溶液15.00 mL, 反应的离子方程式为________________________________________；列式计算该成品的纯度____________。

反思考点、及时归纳、夯实基础

1、考查的中心元素是什么？考查它的哪些性质？

2、考查哪些基本实验操作？

3、运用了哪些反应原理？

4、熟人见面，如何操作？

5、如何有效提高自己答题的规范性？

课后作业

工业上以废铜为原料经一系列化学反应可生产氯化亚铜(CuCl)，其工艺流程如下图所示：

试根据上图转化回答下列问题：

(1)工业生产Cl2时，尾气常用石灰乳吸收，而不用烧碱溶液吸收的原因是_________________________________。

(2)还原过程中的产物为Na[CuCl2]，写出反应的化学方程式___________________________________。制备中当氯化完成后必须经还原过程再制得CuCl，为什么不用一步法制得CuCl？(已知Cu2＋Cu＋2Cl

＋－= 2CuCl↓)_________________________________________________。

(3)还原过程中加入少量盐酸的作用是__________________________________________，加入NaCl且过量的原因是_____________________________________________________。

(4)合成结束后所得产品用酒精淋洗的目的是____________________________________。

(5)实验室中在CuCl2热溶液中通入SO2气体也可制备白色的CuCl沉淀，试写出该反应的离子方程式________________________________________________________________。

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附：部分答题套路（请同学们自己总结完善）

（1）增大原料浸出率（离子在溶液中的含量多少）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。

（2）加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向（一般是有利于生成物生成的方向）移动。

（3）温度不高于××℃的原因：适当加快反应速率，但温度过高会造成（如浓硝酸）挥发//（如H2O2、NH4HCO3）、分解//(如Na2SO3)、氧化或促进（如AlCl3）水解等，影响产品的生成。

（4）从滤液中提取一般晶体（溶解度随温度升高而增大的晶体）的方法【蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤（冰水洗、热水洗、乙醇洗）、干燥（风干）】。

（5）从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法【蒸发浓缩、（趁热）过滤、洗涤、干燥）。

（6）溶液配制、灼烧、蒸发、过滤用到的（玻璃）仪器。

（7）控制某反应的pH值使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀【调节pH所用试剂为主要元素对应的氧化物、碳酸盐、碱，以避免引入新的杂质；pH分离时的范围确定、范围过小的后果（导致某离子沉淀不完全）或过大的后果（导致主要离子开始沉淀）】。

（8）减压蒸馏（减压蒸发）的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止（如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3）受热分解、挥发。

（9）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，向上层清夜中滴入沉淀剂（作答时具体化），若无沉淀生成，则离子沉淀完全。

（10）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。

（11）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（作答时具体化），若———–，则沉淀洗涤干净。

（12）洗涤的目的：除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质。

（13）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。

（14）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。

（15）蒸发、反应时的气体氛围：抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl3溶液时为获得AlCl3需在HCl气流中进行。

（16）事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的（如氧气）防止某物质被氧化。

（17）滴定终点的判定：当加入最后一滴某试液，锥形瓶中溶液颜色突然褪去（或突然变为什么颜色），且半分钟不恢复（不褪色）。

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无机化工流程解题方法指导

重庆市永川北山中学

陈昌平

一、命题背景与意图

无机化工流程题是以真实工业生产过程为背景，体现能力立意的命题指导思想，综合考查学生各方面的基础知识以及将已有知识灵活运用到生产实际中解决实际问题的能力。这类题思维容量大，难度高，信息陌生度高，解答此类题目要求学生有深厚学科功底，尤其是熟悉元素化合物知识。

二、试题结构分析

1、呈现形式：流程图、表格、图像或相互结合；

2、设问方式：措施、成分、物质、原因等；

3、知识落点：基本理论、元素化合物、化学实验

4、能力落点：获取信息、分析问题、书面表达

三、识别流程图

工业流程一般可以粗略分为三个主要过程：

但有时也可能将原料处理略去。

如下图示：

基本规律：

主线（横线）主产品（目标产物），分支副产品（或杂质），回头循环物。

特别注意：

流程的箭头方向（向内为原料，向外为产物）。

核心考点：

物质分离操作，除杂试剂选择，生产条件控制。

例一（15全国卷I）

氯化亚铜（CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）为原料，采用硝酸铵氧化分

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解技术生产CuCl的工艺过程如下：

四、掌握解答程序

工艺流程题的结构分为目的、题干和问题三部分。目的一般在题头，是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括副产品）；题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来，必要时还通过表格、图像隐含一些信息；问题主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设制成系列问题，构成一道完整的化学试题。因此解答化工工艺流程题的基本步骤是：

第一步：读目的，划原料，辨杂质，明产品，解决“做什么”。（带重点粗略看——宏观把握）

第二步：读题干，析过程，看措施，推用意，解决“怎么做”。（顺流程精细看——微观把握）

第三步：读问题，逐空想，理论指导，用语规范，解决“怎么写”。（按问题精准看——分数转化）

1、回到刚才例子，做到第一步后，心中就应该抓住题目的重点内容，建立起这样一个框架：

原料：固体原料（主要成分是Cu和少量CuO）；

预处理：溶解（浸出）、过滤（获得较高浓度Cu2+）；

除杂：控制加料获得CuCl沉淀，并除去附着在表面的水和杂质离子；

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核心化学反应：Cu和CuO的溶解，利用相对陌生的氧化还原反应制备CuCl。

2、深入分析第二步的过程中抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务，在回答相关操作的原因或目的时要从对产品的影响层面作答。

我把它分为三个层次：读得懂的；读得不太懂但结合上下文可以勉强懂的；完全读不懂的。

比如上述例子中第二步运用离子反应的观念，分析突破的关键点

（1）预处理中，CuO溶解于H+中；Cu溶解是因为加入的H+和NO3，所以落点并不高。

—（2）核心制备中，结合信息，掌握运用三个守恒关系配平陌生氧化还原方程式的一般规律。

3、最后一步是读问题，逐空填答，用语要规范，解决“怎么写”

从化学原理的角度、用化学语言作答；抓住问题，针对问题作具体分析。具体答题要点如下：

（1）答是所问：要看清题目要求，按要求答题。如：写离子方程式还是化学方程式；写物质的名称还是化学式等方程；式中反应物、产物的分子式书写要正确；尤其是化学方程式要配平，电极反应式和化学方程式一定要书写正确；正确使用等号或可逆符号；沉淀、气体等符号要标明。

（2）准确规范：回答问题的要准确全面，注意语言表达的规范性，例如评价或比较实验方案时要全面考虑以下四个方面：简约性、经济性（原子、原料）、环保性、安全性。

（3）答题完整：要答到对产品生产的影响这一步！

①除杂：除去……中的……（只写“除杂”一类是不给分的）

②干燥：除去……气体中的水蒸气，防止……

回到试题的问题中来，看看具体解答过程：

（1）步骤①中得到的氧化产物是_________，溶解温度应控制在60—70℃，原因是__________ ______________________________________________________________________ 。

（2）写出步骤③中主要反应的离子方程式___________________________________。

（3）步骤⑤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是_________(写名称)。

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（4）上述工艺中，步骤⑥不能省略，理由是_________________________________________. （5）步骤②、④、⑤、⑧都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有__________（填字母）

A、分馏塔

B、离心机

C、反应釜

D、框式压滤机

（6）准确称取所制备的氯化亚铜样品mg，将其置于过量的FeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用amol/L的K2Cr2O7溶液滴定到终点，消耗K2Cr2O7溶液bmL，反应中Cr2O72-被还原为Cr3+，样品中CuCl的质量分数为__________________________。

分析：（1）在H+、NO3共存体系中，CuO溶解为Cu2+不变价，Cu被氧化为Cu2+，或由后面的流—程可回收硫酸铵，可知溶液中的硫酸根离子未被还原，所以得到的氧化产物为CuSO4，而不是硝酸铜；

60—70℃比室温高，所以属于加热升温，联系所学速率理论：温度高，反应快，故能加速原料溶解；为什么不加热到更高温度？只有两个可能原因：①Cu2+水解导致沉淀；②NH4+水解导致铵盐分解。当然后者为主。

（2）讲解运用守恒法书写陌生氧化还原反应方程式书写步骤。

（3）抓信息“可溶于氯离子浓度较大的体系”，不能用盐酸，“易氧化”，不能用硝酸，当然容易想到选用硫酸了，结合书写的离子方程式产物也能迅速准确判断。提醒：注意细节——写名称。

（4）乙醇洗涤，很陌生，先看题，抓住“CuCl难溶于醇，在潮湿空气中易水解氧化”联系结构不难想到，—OH为亲水基团，与水互溶，洗涤时可带走大量附着在固体表面的水；又能隔绝空气（防氧化），且乙醇挥发性强，对后面烘干获得产品都有帮助。

（5）固液分离就是过滤操作。离心机可利用离心力的作用使液体中的固体沉降，达到固液分离的目的；框式压滤机可以使物料中的水通过挤压而排出，达到固液分离的目的。

（6）CuCl与K2Cr2O7发生氧化还原反应，K2Cr2O7被还原为Cr3+，则amol/LbmL K2Cr2O7溶液发生反应时，转移电子的物质的量是ab×10-3×2×3mol=6ab×10-3mol，+1价Cu会被氧化为Cu2+，根据得失电子守恒，则CuCl的物质的量是6ab×10-3mol，则样品中CuCl的质量分数是(6ab×10-3mol×99.5g/mol)/mg×100%=0.597ab/m×100%。

五、试题设问角度归纳

1、反应速率与平衡理论的运用（反应物颗粒大小对速率与原料利用率的影响；温度对速率、物质稳定性、结晶的影响等）；

2、氧化还原反应的判断、相对陌生的化学（离子）方程式书写；

3、通过控制溶液pH，分离除去杂质（离子）；

4、利用溶解度分离提纯可溶性物质；

5、实验基本操作：除杂方法、分离与检验、洗涤与干燥等；

6、流程中的物质循环与转化；

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7、化学评价（简约性、经济性、环保性、安全性）。

随堂练习一

1、（2015全国卷II，36）苯酚和丙酮都是重要的化工原料，工业上可用异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮，其反应和工艺流程示意图如下：

相关化合物的物理常数

回答下列问题：

（1）在反应器A中通入的X是

。

（2）反应①和②分别在装置

和

中进行（填装置符号）。

（3）分解在C中加入的Y为少量浓硫酸，其作用是

，优点是用量少，缺点是

。

（4）反应②为

（填“放热”或“吸热”）反应。反应温度应控制在50~60℃，温度过高的安全隐患是

。

（5）中和釜D中加入的Z最适宜的是

（填序号，已知苯酚是一种弱酸）

a．NaOH

b．CaCO3

c．NaHCO3

d．CaO (6)蒸馏塔F中的馏出物T和P分别是

和

，判断的依据是

。

（7）用该方法合成苯酚和丙酮的优点是

。

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随堂练习二

草酸(乙二酸)可作还原剂和沉淀剂，用于金属除锈、织物漂白和稀土生产。一种制备草酸(含2个结晶水)的工艺流程如下，回答下列问题。

（1）CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠、甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式分别为

_____________________________________、

______________________________________。

（2）该制备工艺中有两次过滤操作，过滤操作①的滤液是____________，滤渣是___________；过滤操作②的滤液是____________和_____________，滤渣是______________；

（3）工艺过程中③和④的目的是______________________________________________。

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