归纳与整理优秀教案说课稿

化学课堂导学案

化工流程专题

【学习目标】

专题

化工流程题

1、掌握化工流程的基本步骤，学会分析流程的思路和方法; 2、了解化工流程题的常见题型及考查方式和内容; 3、培养学生阅读并提取题目信息的能力，以及归纳、整合、综合运用学科知识的能力; 【学习重点】化工流程题的流程的分析思路和方法

【学习过程】

活动一

了解化工流程，梳理知识要点

活动形

式

考纲阅读提高认识

思考交流

相互合作完成

【高考考纲】

化学科命题注重测量自主学习的能力，重视理论联系实际，关注与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境的协调发展，以促进学生在知识和技能、过程和方法、情感态度和价值观等方面的全面发展。

【真题展示】化工流程类试题，见导学案的高考真题。

试题特点：情景真实，信息量大，考查面广，能力更高。

【梳理归纳】

一、回忆教材典型化工，从以下方面进行思考。

1、举例认识流程。提出化工流程概念。

2、化工流程基本步骤是什么？

3、从化工基本流程出发，完成并完善化工流程的思维导图：

①

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活动过程及结果

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思考交流归纳小结

二、结合思维导图，思考并归纳总结。

1、原料预处理有哪些方式？

2、需要控制的工业反应条件有哪些？

3、产品提纯除杂质并分离出来有哪些方法？

活动二、典例演练，解题思路分析

活动形式

相互合作分析试题

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___________________________________________________________。

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活动过程及结果

【高考真题练习一】

(2017·全国卷Ⅰ，27)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MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如下：

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解

题

思路交

流

评价

思考交流

归纳小结

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

(3)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：

2－4温度/℃

TiO2·xH2O转化率/% 30 92 35 95 40 97 45 93 50 88

分析40 ℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因_________________________________________。

(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为＋4，其中过氧键的数目为________________。

2＋－13(5)若“滤液②”中c(Mg)＝0.02 mol·L，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe＋3＋－5－1恰好沉淀完全即溶液中c(Fe)＝1.0×10 mol·L，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？______________________________________________________________________(列式计算)。

－22－24FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10、1.0×10

(6)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式___________________ ________________________________________________________________________。

【归纳总结】

1、化工流程题的一般呈现形式：

题干：一般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)；

流程图：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；

问题：部分主要是根据生产过程中涉及的化学知识设置成系列问题。

2、化工流程题的核心考点和解题思路：

核心考点：

解题思路：

①阅读题干，抓关键字、词，找信息和目的，明确原料和产品。

②挖掘图示流程，抓“进”和“出”，分析加入什么物质，得到什么物质，明确主线、分支和循环，找到核心反应，明确反应条件和操作方法

③关注问题设置，根据具体的问题，找出流程中需重点分析的步骤或环节，注意问题中的图像、表格、信息的处理，注意考查细节，规范答题

特别提醒：每个题中基本上都有与流程无关的问题，可直接作答。

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活动三、真题再现，能力提升：

活动形式

阅读独立完成流程分析

相互交流分享解题心得

活动过程及结果

【高考真题练习二】

试题

(2017·高考全国卷丙，27)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：

回答下列问题：

(1)步骤①的主要反应为

FeO·Cr2O3＋Na2CO3＋NaNO3――→Na2CrO4＋Fe2O3＋CO2＋NaNO2

高温

上述反应配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的系数比为________。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)滤渣1中含量最多的金属元素是______________，滤渣2的主要成分是____________及含硅杂质。

(3)步骤④调滤液2的pH使之变________(填“大”或“小”)，原因是__________________ ______________

_____(用离子方程式表示)。

(4)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________(填标号)得到的K2Cr2O7固体产品最多。

a．80 ℃

b．60 ℃

c．40 ℃

d．10 ℃

步骤⑤的反应类型是______________。

(5)某工厂用m1

kg 铬铁矿粉(含Cr2O3

40%)制备K2Cr2O7，最终得到产品m2

kg，产率为____________。

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归纳化工流程试题

【归纳总结】

1、化工流程题的分类：

（1）从生产过程中的主要工序分：可分为除杂提纯工艺流程题、原材料化学转化制备工艺流程题、电化学生产工艺流程题、资源(能源)综合利用再生工艺流程题等。

（2）从资源的不同分：可分为气体资源生产的工艺流程题(如合成氨)、利用自然界水资源生产的工艺流程题(如海水提溴、镁、氯碱工业等)、利用无机矿产资源生产的工艺流程题(如工业制H2SO4、炼铁、炼钢等)、化石燃料生产的工艺流程题等

2、题型考查特点：以化工流程素材为载体，从真实情境中提取化学问题，将不同知识板块的内容整合和关联进行命题。包括：物质及其变化的规范表达（化学方程式书写），实验操作、分离方法、物质变化时的定量关系（用量、产率计算）、分析解释、说明理由、概括结论（涉及物质的氧化性和还原性、反应速率和平衡理论、溶液中电解质知识、电化学原理相关联等）。

3、化工工艺流程题的常考点：

(1)围绕核心反应考查陌生物质及性质。

(2)围绕核心主反应或副反应考物质变化及定量关系，陌生方程式与计算是化工流程题的重要组成部分。

(3)围绕产品纯度考物质的分离提纯(调pH、结晶、过滤、洗涤)。

(4)围绕原料的预处理考影响速率的因素。

(5)围绕经济原则考循环利用。

(6)围绕绿色化学考环保。

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参考资料：

化工流程题知识要点清单：

要点诠释：

1、规律：主线主产品，分支副产品，回头为循环。

2、核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生成条件的控制等。

3、原料预处理（初步分离）

（1）起到富集反应物的作用：

在无机题中，原材料是一种混合物，可能是矿石、某工厂废料或发生变质的材料等，整个实验过程或反应流程就是分离提纯，想办法提取有效元素。

（2）工业流程常见的操作与名词：

①研矿：增大接触面积，使反应充分，提高反应速率

②溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸、浓硫酸等（有时可用碱溶，如铝矿溶解）。

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。

浸出率：固体溶解后离子在溶液中的含量的多少(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焙烧、灼烧或煅烧（结构改变更易溶解浸出；使一些杂质高温下氧化、分解）

吹出（利用空气吹出溶液中的气体）

④调pH值除杂：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。

4、中间产品、终极产品的分离提纯

（1）物理方法：溶解过滤、水洗、结晶、蒸馏

、萃取分液、升华、液化、盐析、渗析法

、电渗析、离子交换、吸附法、浮选法

（2）化学方法：热分解法，酸、碱处理法，沉淀法

，氧化还原法、电解法

二、考查知识点

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(1)反应速率与平衡理论的运用；

反应物颗粒大小：反应速率、原料的利用率等

温度：反应速率、物质的稳定性、物质的结晶等

(2)氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写；

(3)利用控制pH分离除杂；

(4)化学反应的能量变化（热化学方程式的书写）；

(5)实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等；

(6)流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；

(7)环境保护与绿色化学评价。

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课后练习：

1、(2017·全国卷Ⅱ，26)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：

回答下列问题：

(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________，

还可使用________代替硝酸。

(2)沉淀A的主要成分是________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为___________________________________________________________________________。

(3)加氨水过程中加热的目的是___________________________________________________。

沉淀B的主要成分为_________________________________________________________、

_________________________________________________________________(写化学式)。

(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴－＋＋定反应为MnO4＋H＋H2C2O4―→Mn2＋CO2＋H2O。实验中称取0.400 g水泥样品，滴定时消耗了0.050 0 －mol·L1的KMnO4溶液36.00 mL，则该水泥样品中钙的质量分数为________。

2、[2016·全国卷Ⅲ，26(2)(3)(4)(5)(6)]过氧化钙微溶于水，溶于酸，可用作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题：

(一)碳酸钙的制备

(2)下图是某学生的过滤操作示意图，其操作不规范的是________(填标号)。

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a．漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁

b．玻璃棒用作引流

c．将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁

d．滤纸边缘高出漏斗

e．用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度

(二)过氧化钙的制备

CaCO3―――――――――→滤液―――――――→――→白色结晶

②冰浴③

(3)步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈_______(填“酸”“碱”或“中”)性。将溶液煮沸，趁热过滤。将溶液煮沸的作用是___________。

(4)步骤③中反应的化学方程式为_________________________________________________ ___________________________________________________________________________，

该反应需要在冰浴下进行，原因是_______________________________________________ ___________________________________________________________________________。

(5)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________________________________________________________________________。

(6)制备过氧化钙的另一种方法是：将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是________________________________________________，产品的缺点是________________________________________________________________。

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稀盐酸、煮沸、过滤氨水和双氧水过滤

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参考答案：

高考真题练习一：(2017·全国卷Ⅰ，27) 解析：(1)从图像直接可以看出，铁的浸出率为70%时对应的温度、时间，符合温度升高，反应速率加快，值得注意的是，这类填空题可能有多个合理答案。(2)考查离子方程式书写。难点为生成物还有什么，钛酸亚铁中钛为＋4价，铁为＋2价，产物有氯化亚铁，比较FeTiO3和TiOCl24知，产物中一定有H2O。－值得注意的是钛酸亚铁与盐酸反应是非氧化还原反应。(3)联系化学反应速率、双氧水和氨水性质分析转化率。这类问题要从两个角度分析，即低于40 ℃时，随着温度的升高，反应速率加快；高于40 ℃时，氨水挥发速率加快、双氧水分解速率加快，导致反应物浓度降低，结果转化率降低。(4)考查化学式与元素化合价关系。锂元素在化合物中只有一种化合价(＋1)，化合物中元素化合价代数和等于0，过氧键中氧显－1价，类似双氧水、过氧化钠。如果能求出－1价氧原子个数，就能求出过氧键数目，即过氧键数目等于－1x＋y＝15，解得x＝价氧原子个数的一半。设Li2Ti5O15中－2价、－1 价氧原子个数分别为x、y。有：2x＋y＝2287，y＝8。所以，过氧键数目为＝4。(5)考查溶度积计算以及判断沉淀是否形成。分两步计算：①计算铁21.3×1022－1－离子完全沉淀时磷酸根离子浓度。c(Fe)·c(PO4)＝Ksp(FePO4)，c(PO4)＝＝1.3×10－5mol·L1.0×10－3＋3－3－173 mol·L1。②混合后，溶液中镁离子浓度为c(Mg2)＝0.01 mol·L1，c3(Mg2)·c2(PO34)＝0.01×(1.3×10－＋－＋－－17)2＝1.7×10－40

答案：(1)100 ℃、2 h，90 ℃、5 h (2)FeTiO3＋4H＋4Cl===Fe2＋TiOCl24＋2H2O ＋－＋－(3)低于40 ℃，TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40 ℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降

(4)4 (5)Fe3＋－1.3×10223－恰好沉淀完全时，c(PO4)＝－5

1.0×10mol·L1＝1.3×10－－17mol·L1，c3(Mg2)·c2(PO34)值为－＋－0.013×(1.3×10－17)2＝1.7×10－40

高温(6)2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O4=====2LiFePO4＋3CO2↑＋H2O↑

高考真题练习二：(2017·高考全国卷丙，27) 解析：(1) 1 mol FeO·Cr2O3参与反应共失去7 mol电子，而1 mol NaNO3参与反应得到2 mol电子，根据得失电子守恒，二者的系数比为2∶7。由于高温下碳酸钠能与陶瓷中的二氧化硅发生反应，所以该步骤不能使用陶瓷容器。(2)步骤①中生成的氧化铁因不溶于水而进入滤渣1，所以滤渣1中含量最多的金属元素是Fe。结合流程图可知，滤渣2的主要成分是氢氧化铝及含硅杂质。(3)滤液2中存在平衡：2CrO24＋－

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2H＋Cr2O27＋H2O，氢离子浓度越大(pH越小)，越有利于平衡正向移动，所以步骤④应调节滤液2的－pH使之变小。(4)根据题图，可知温度越低，K2Cr2O7的溶解度越小，析出的重铬酸钾固体越多，故d项正确。步骤⑤中发生的反应为Na2Cr2O7＋2KCl===K2Cr2O7↓＋2NaCl，其属于复分解反应。(5)该铬铁矿粉中m1×103 g×40%m1×103 g×40%Cr2O3的物质的量为，根据Cr元素守恒可求得K2Cr2O7的理论质量m0＝×－－152 g·mol1152 g·mol1294 g·mol1×103 kg·g1＝－－－147m1m2190m2

kg，所以产品的产率为×100%＝×100%。

190m0147m1答案：(1)2∶7

陶瓷在高温下会与Na2CO3反应

(2)Fe

Al(OH)3

(3)小

2CrO24＋2H－＋Cr2O27＋H2O －(4)d

复分解反应

190m2(5)×100% 147m1

课后练习答案：

1、(2017·全国卷Ⅱ，26) 解析：

(1)Fe3容易在pH较小时转化为沉淀，所以需要将Fe2氧化为Fe3。双氧水可以将Fe2氧化为＋＋＋＋Fe3且不会引入杂质。(2)二氧化硅不溶于一般酸性溶液，所以沉淀A是二氧化硅。SiO2＋4HF===SiF4↑＋＋2H2O。(3)加热可以促进Fe3、Al3水解生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀。pH 4～5时Ca2、Mg2不沉淀，Fe3＋＋＋＋＋、Al3沉淀，所以沉淀B为Fe(OH)3、Al(OH)3。(4)5Ca2～5H2C2O4～2KMnO4，n(KMnO4)＝0.050 0 mol·L＋＋－1×36.00 mL×10－3

L·mL－1＝1.80×10－3

mol，n(Ca2)＝4.50×10＋－3

mol，水泥中钙的质量分数为

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－1化工流程专题

4.50×10 mol×40.0 g·mol×100%＝45.0%。

0.400 g(1)将Fe氧化为Fe2＋3＋

－3

双氧水

(2) SiO2 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O

(3)防止胶体生成，易沉淀分离

Fe(OH)3 Al(OH)3 (4)45.0%

2、[2016·全国卷Ⅲ，26(2)(3)(4)(5)(6)] 解析：

(2)a项，漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁，容易造成溶液飞溅，错误；b项，玻璃棒用作引流，正确；c项，将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁，防止有气泡，正确；d项，滤纸边缘应低于漏斗口，错误；e项，用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动容易划破滤纸，错误。(3)步骤②中逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液中含有大量的CO2，溶液呈酸性，而CaO2溶于酸，故应将溶液煮沸以除去溶解的CO2气体。(4)根据题意可知反应物为CaCl2、H2O2、NH3·H2O，产物为CaO2、NH4Cl和H2O，则反应的化学方程式为CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2===CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O，由于H2O2在高温下易分解，所以反应应在冰浴中进行。(5)由于乙醇与水互溶且易挥发，所以使用乙醇洗涤去除晶体表面的水分。(6)制备过氧化钙的另一种方法是将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是工艺简单，操作方便，产品的缺点是没有除杂净化工艺，所制得产品纯度低。

(2)ade (3)酸

除去溶液中的CO2

(4)CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2===CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O(或CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋6H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl)

温度过高时双氧水易分解

(5)去除晶体表面水分

(6)工艺简单、操作方便

纯度较低

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