归纳与整理优秀教案内容

复习导学案 郫都四中化学组

零诊专题复习：化学工艺流程题的初探

【学习目标】1、通过感知考题，了解化学工艺流程题的常见考点及考查形式。

2、通过思考交流，积累知识，分类突破考点。

3、通过归纳整理，形成分析化工流程题的思路，形成策略。

【学习过程】

课前案

梳理基础，明确常见的化工生产原理

活动形式

结合必修1、必修2、选修4教材自主梳理，完成学案

活动过程与结果

梳理教材中涉及到的化工知识，对常见的化工生产原理进行分析应用

1、海水资源的利用------提取卤素单质的化工流程（必修2 P92、P93、选修4 P80）

【应用1】空气吹出法工艺是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下：

(1)写出步骤①、③的离子方程式：_____________________、

____________________。

(2)步骤⑤中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。分离仪器的名称是________。

(3)步骤⑤的蒸馏过程中，温度应控制在80～90 ℃。温度过高或过低都不利于生产，请解释原因：__________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是________________________________。

(5)提取溴单质，采用蒸馏“溴水混合物Ⅱ”而不是蒸馏“溴水混合物Ⅰ”，请说明原因：

________________________________________________________________________。

2、从海水中提取镁的流程：（必修2 P92、P93、P106）

【应用2】流程图如下：

写出下列过程的主要化学反应：（是离子反应的写成离子方程式）

①制石灰乳：

CaCO3=====

、CaO＋H2O===

；

②沉淀Mg2：

；

＋高温③制备MgCl2：

④电解MgCl2：MgCl2(熔融)=====

。

电解3、金属矿物的利用-------金属的冶炼(必修2 P89、P93、选修4 P81) 【应用3】

(1)写出CO还原Fe3O4冶炼铁的化学方程式：_____________________________；

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结合必修1、必修2、选修4教材自主梳理，完成学案

(2)铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。由于Al2O3是两性氧化物，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。

方案一：碱溶法

(1)写出①③两步骤中可能发生反应的离子方程式。

①

、

③

、

。

(2)步骤③中不用盐酸(或H2SO4)酸化的理由是

________________________________________________________________________。

(3)步骤④中得到较纯的Al2O3，可能含有____________杂质，在电解时它不会影响铝的纯度的原因：

_______________________________________________________________________。

方案二：酸溶法（请参照碱溶法设计简单的工艺流程）

4、非金属材料（必修1P81、P78、P83、91、97、99）

【应用4】(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。

①常见硅酸盐材料比较

生产原料

主要设备

水泥

、黏土

水泥回转窑

玻璃

纯碱、

、石英

玻璃窑

陶瓷

黏土

陶瓷窑

高温②玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3＋SiO2=====

；

高温CaCO3＋SiO2=====

。

(2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。

(3)“三酸一碱”

工业制备硝酸（必修1P99）

工业制备硫酸（必修1P91 ）

工业制备盐酸（必修1P83）

工业合成氨（必修1P97）

氯碱工业、候德榜制碱法……

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独立完成

【对点练习】

课中案

活动一：感知考题

明确考向和考点

活动形式

快速阅读题干，不做题，在题干上用红笔勾画出化学工艺流程题的考点

独立完成

小组交流

讨论交流

归纳整理

活动形式

独立完成

归纳总结

活动过程与结果

例1：(2018·新课标Ⅱ卷)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如下图所示。

相关金属离子[c0(M)＝0.1 mol·L]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子

开始沉淀的pH 沉淀完全的pH Fe3

Fe2

Zn2

＋＋＋n＋－1

Cd2

＋1.5 2.8 6.3 8.3 6.2 8.2 7.4 9.4 回答下列问题：

(1) 焙烧过程中主要反应的化学方程式为____________________________。

(2) 滤渣1的主要成分除SiO2外还有________；氧化除杂工序中ZnO的作用是________________，若不通入氧气，其后果是____________________。

＋(3) 溶液中的Cd2可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为________________________。

(4) 电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为________________；沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用。

【思考】化工流程大题通常考了什么（考点）？这些问题是怎么考的（考查方式）？

【归纳总结】化工流程大题的常见考点和考查方式：

活动二：思考交流

积累知识突破考点

活动过程与结果

1、原料预处理的方法：（请结合例1—例5进行总结）

＋＋＋＋例2：高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级氧化锌(含Fe、2＋Mn2、Cu2、Ni2、Cd2等)为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如下：

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独立完成

归纳总结

已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×1038。

(1)浸出时，为了提高浸出效率可采用的措施有(写两种)：

_________________________________、_____________________________。

－2、控制反应条件-----调节pH值除杂的分离提纯：

例3：软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO4·H2O的流程如下：

已知：①部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表

金属阳离子

完全沉淀时的pH Fe3

3.2 ＋Al3

5.2 ＋Mn2

10.4 ＋Mg2

12.4 ＋②温度高于27 ℃时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。

(1)第1步除杂中加入H2O2的目的是__________________________。

(2)第1步除杂中形成滤渣1的主要成分为

(填化学式)，调pH至5～6所加的试剂，可选择________(填以下试剂的序号字母)。

a．CaO

b．MgO

c．Al2O3

d．氨水

3、核心反应方程式书写

例4：利用钴渣[含Co（OH）3、Fe（OH）3等]制备钴氧化物的工艺流程如下：

Co（OH）3溶解还原反应的离子方程式为

。

4、产品的分离和提纯

例5:重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：

（1）有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到_________第4页

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（填标号）得到的K2Cr2O7固体产品最多。

a.80℃

b.60℃

c.40℃

d.10℃

活动三：交流探讨，构建解题模型形成策略

活动形式

独立完成，思考解题

思路，

归纳整理

思维建模

独立完成

活动过程与结果

【思考交流】：化工流程题的解题思路是什么？

【归纳总结】：解化工流程题的一般思路以及注意事项：

【综合运用】

例6：

（成都15级零诊）用含钴废料（主要成分Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、NiO、SiO2等）制备草酸钴晶体（CoC2O4·2H2O）的流程如图：

（1）滤渣Ⅰ的成分是 ；浸钴时Al2O3溶解的离子方程式为

；Co2O3溶解的离子方程式为

。

（2）滤液Ⅰ加入H2O2的目的是 ；加入CoO产生Fe(OH)3和Al(OH)3的原因是 ；若要将滤液Ⅰ中Fe3+和Al3+全部沉淀，则应将滤液Ⅰ的pH控制在

。（已知：溶液中离子浓度小于1×10-5mol/L，则认为离子完全沉淀；Ni(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3的Ksp分别为1×10-15、1×10-38、1×10-32）

（3）加入有机萃取剂的目的是

。

（4）加入(NH4)2C2O4反应的离子方程式第5页

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为

；过滤得到的CoC2O4·2H2O需用蒸馏水洗涤，检验是否洗涤干净的方法是

。

*（5）在空气中加热1.000 g草酸钴晶体（CoC2O4·2H2O）样品，样品受热过程中的热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如下图所示。

150℃时固体物质的化学式为

；890~920℃之间反应的化学方程式为 。

【巩固提升】：

1、完成例1 2、

(2016·新课标Ⅲ卷)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分如下：

V2O5

V2O4

K2SO4

SiO2

Fe2O3

Al2O3

物质

<1 质量分数/% 2.2～2.9 2.8～3.1 22～28 60～65 1～2 以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：

＋＋(1) “酸浸”时V2O5转化为VO2，反应的离子方程式为_____________________，同时V2O4转成VO2。“废渣1”的主要成分是______________。

＋＋(2) “氧化”中欲使3 mol VO2变为VO2，则需要氧化剂KClO3至少为________mol。

－(3) “中和”作用之一是使钒以V4O412形式存在于溶液中。“废渣2”中含有

离子交换－4－(4) “离子交换”和“洗脱”可简单表示为4ROH＋V4O12R4V4O12＋4OH(ROH为强碱性阴离子交换树洗脱脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________(填“酸”“碱”或“中”)性。

(5) “流出液”中阳离子最多的是________。

(6) “沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式：___________________。

3、(2017·新课标Ⅰ卷改编)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量镁、硅等杂质)来制备，工艺流程如下：

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已知：

Ksp(FePO4) =1.3×10－22、Ksp[Mg3(PO4)2]= 1.0×10－24

回答下列问题：

(1) “酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为__________________________。

2－(2) “酸浸”后，钛主要以TiOCl4形式存在，写出相应反应的离子方程式：___________________________________________。

(3) “酸浸”后的实验操作是________，在实验室中，高温煅烧过程所需的实验仪器装置有_____________________________________。

(4)甲基锂是一种有机锂试剂，极易遇水水解生成一种碱和气体，请写出甲基锂的电子式__________，写出其水解方程式____________________________。

(5)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示。

30 35 40 45 50 温度/℃

TiO2·xH2O转化率/% 92 95 97 93 88 分析40 ℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因：____________________________________________。

(6)请简述TiO2·xH2O沉淀是否洗净的方法：

__________________________________。

(7) Li2Ti5O15中Ti的化合价为＋4，其中1mol该物质的过氧键的数目为_______ ＋－＋(8) 若“滤液②”中c(Mg2)＝0.02 mol·L1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3恰好沉淀＋－－完全即溶液中c(Fe3)＝1.0×105 mol·L1，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？__________________ __________________________________________________ (列式计算说明)。

(9)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式：________________________________。

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