归纳与整理教案和学案内容

“读懂”实验型化学工艺流程题

教学设计

背景：工艺流程题能综合利用元素化合物知识，考查学生的知识融会贯通能力；它注重联系生产生活，彰显学科价值;另外考纲删去“化学与技术”模块，所以化工流程图题是一种命题趋势。

【真题体会】

(2013浙江)利用废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe3O4胶体粒子及副产物ZnO。制备流程图如下：

已知：Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似，请回答下列问题：

(1)用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮的作用有________。

A．去除油污

B．溶解镀锌层

C．去除铁锈

D．钝化

调节溶液A的pH可产生Zn(OH)2沉淀，为制得ZnO，后续操作步骤是___________________。

(3)由溶液B制取Fe3O4胶体粒子的过程中，须持续通入N2，其原因是

_______________________________________________________________ (4)Fe3O4胶体粒子能否用减压过滤法实现固液分离？__________(填“能”或“不能”)，理由是________________________________。

设计意图：通过随机采访学生对这道真题的感受（强调不是做题），总结出：工业流程题由于题目长、信息量大、综合应用强，有些学生感觉吃力，从而望而却步，这节课的重点在于“读懂”这类题型。接下来对这道真题分三步（原料预处理、核心反应、产品获得）简单剖析一下化工流程的特点。并提出：“读懂”题目需首抓“目的”—有的放矢，弄清楚干什么。

【感受1】原料预处理

【2016北京卷】以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下：

（1）过程Ⅰ中，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是

_______________________________________________ 总结原料预处理：①水、酸、碱、有机溶剂浸溶

②灼烧、煅烧、焙烧

③粉碎、雾化

④其他：富集、表面处理（如去油污等）

【感受2】核心反应

(1)烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰（主要含Al2O3、SiO2等）制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6—2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。

加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是_____________________________ （2）SnSO4是一种重要的硫酸盐，在工业生产中有着广泛的应用。其制备路线如下：

已知：在酸性条件下，溶液中的Sn2+可被空气中的氧气氧化成Sn4+；

SnCl2

能水解生成碱式氯化亚锡[Sn(OH)Cl]。

①盐酸作用_______________________; ②锡粉作用________________________ ③反应Ⅱ的沉淀为SnO,物质A为____________ （3）（09江苏节选）以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钠和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：

反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是_______________________________ 总结制备原理：化学反应原理（氧化、还原、复分解等）和物质的分离提纯（过滤、分液、蒸馏、萃取等）。在制备过程中运用“瞻前顾后法”，充分考虑所加物质的性质，一切始终围绕“目的”进行。

【感受3】产品的获得

【2016年Ⅲ卷节选】过氧化钙微溶于水，溶于酸，可作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。

将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是______________。

总结获得产品阶段：①洗涤与干燥②蒸发浓缩、冷却结晶、过滤③蒸发结晶

④脱水、煅烧等

【感受4】绿色化学

钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有

BaCO3、

BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等]。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2，其部分工艺流程如下：

上述流程中洗涤的目的是________________________________________ 总结：有时在工业流程题中，我们还需要考虑绿色化学：物质的循环、环境污染、安全、经济性等

设计意图：通过以上4个感受，引导学生从不同环节分步落实，逐步突破。让学生对这类工艺流程题进行思维建模，总结得出实验型工艺流程题型结构特点

实验型工艺流程题型结构：

【综合应用】

【2015天津】废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下：

回答下列问题：

（1）反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3 )42+，反应中H2O2

的作用是

。写出操作①的名称：

。

（2）反应II是铜氨溶液中的Cu(NH3

)42+与有机物RH反应，写出该反应的离子方程式：

。操作②用到的主要仪器名称为

，其目的是（填序号）

。

a．富集铜元素

b．使铜元素与水溶液中的物质分离

c．增加Cu2＋在水中的溶解度

(3)反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和

。若操作③使用右图装置，图中存在的错误是

。

（4）操作④以石墨作电极电解CuSO4

溶液。阴极析出铜，阳极产物是

。操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是

。

（5）流程中有三次实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是

。循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是

。

设计意图：学生独立完成，分析流程并得出具体每个小题分别考虑哪个环节。巩固思维模式。并总结工艺流程实验题的解决方法。

借用打油诗一首概括：

粗读题头找目的，细看流程分步骤。联系问题找关联，规范作答记心头。（后两句具体在后面的学习中体会）

【提升素养】

假设你是高考命题者，你会如何设计实验题型？（分组讨论）

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(碱式硫酸铁的聚合物)[Fe(OH)(SO4)]n和绿矾(FeSO4·7H2O)，主要工艺流程如下：

请针对这类题型的不同环节，设计1~2个小题。并与自己设计的题型（PPT上展示）相对照

原料预处理环节：

（1）过程①中，粉碎烧渣作用：_________________ （2）过程①中化学方程式___________________________ 核心反应环节：

（3）过程③中，需加入的物质是______；

（4）过程⑤调节pH可选用下列试剂中的______（填选项序号）；

A．稀硫酸

B．CaCO3

C．NaOH溶液

（5）过程⑥中，将溶液Z加热到70-80℃，目的是______；

产品获得：

（6）过程④中，蒸发结晶需要使用三角架，还需要的仪器有______；

计算：

实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数为______．（假设杂质中不含铁元素和硫元素），进行下列实验

①用分析天平称取2.700g样品；

②将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的氯化钡溶液；

③过滤、洗涤、干燥，称量，得固体质量为3.495g．

设计意图：学生分组讨论，通过换位思考，能够更好地把握出题者的意图，培养学生的发散思维、交流合作能力，进一步提升学生自主学习能力。

课后作业

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外，还可采取的措施有_________________

(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)。

本节课的教学设计是围绕学生“读懂”化学工业流程图题而展开，整个教学流程：真题体会

思维建模

拓展提升，在真题的体会和习题练习过程中，让学生时刻从原料预处理、核心反应、产品获得三个方面进行，使他们深刻把握“思维建模”。最后，通过设计“命题设计”发散学生思维，提升科学素养，同时提高学生的合作交流能力。

【知识衔接】1. 常见的化工术语

关键词

释

义

研磨、雾将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面化

积，以加快反应速率或使反应更充分

灼烧（煅使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煅烧烧）

浸取

石灰石、高岭土、硫铁矿

向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等

浸出率

固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少

酸浸

水浸

过滤

滴定

蒸发结晶

蒸发浓缩

水洗

在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程

与水接触反应或溶解

固体与液体的分离

定量测定，可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定

蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出

蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度

用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等

酸作用

溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等

碱作用

去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH、促进水解(沉淀) 2. 常见的操作与答题

常见的操作

加过量试剂

加氧化剂

判断能否加其他物质

答题要考虑的角度

使反应完全进行(或增大转化率、产率)等

氧化某物质，生成目标产物或除去某些离子

要考虑是否引入杂质(或影响产物的纯度)等

过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作；从溶液中得到含分离、提纯

结晶水的盐，一般采用“蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥”的方法。

提高原子利用率

在空气中或在其他气体中进行的反应或操作

绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用) 要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气，防氧化、水解、潮解等目的

判断沉淀是否洗涤取少量最后一次洗涤滤液，检验其中是否还有某种离子存在等

干净

检验是否完全沉淀

静置，向上层清液中(或取上层清液)继续滴加沉淀剂，若无沉淀生成，则沉淀完全。

①调节溶液的酸碱性，抑制水解(或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀) 控制溶液的pH ②“酸作用”还可除去氧化物(膜) ③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等

④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件) ①防止副反应的发生；防止某反应物及目标产物分解

②使化学平衡移动；控制化学反应的方向

③控制固体的溶解与结晶(如趁热过滤能防止某物质降温时析出) 控制温度

④控制反应速率；使催化剂达到最大活性

⑤升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发

⑥加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离

⑦趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量

⑧降温：防止物质高温分解或挥发；降温(或减压)可以减少能源成本，降低对设备的要求

①水洗：通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质

②“冰水洗涤”：能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗

洗涤晶体

③用乙醇洗涤晶体：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、减少溶解损耗，易于干燥。

④洗涤沉淀方法：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2~3次

表面处理

用水洗除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法(打磨)或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等