练习与实践课件配套优秀

〖学情分析:〗

无机化工工艺流程题解题策略

无机工业流程题能够以真实的工业生产过程为背景，能够综合考查学生各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。要求同学们既要熟知工业生产的基本原理，又要对流程图中所给出的信息进行提取、筛选，所以这类题成为近年来高考的必考题型。而学生在解答此类题存在解题方法、解题技巧的不足，不能快速从题目中挖掘隐含信息，逻辑思维能力变通不足等，本节课重在通过此类题的解题方法、解题策略的介绍使得学生知道这类题考什么？通常怎么考？如何快速有效作答等？通过讲解与练习结合的方法提升学生的解题技能，学会以不变应万变。

〖复习目标〗

（1）使学生了解化学工艺流程题的常见题型。

（2）掌握化学工艺流程题的分析方法和技巧。

（3）学会常见化学工艺流程题的解题方法和挖掘隐含信息技巧。

（4）训练学生思维的灵活性、变通性，提高学生的类比思维及逻辑推理能力。

〖教学重点〗化学工艺流程题的分析方法和技巧

〖教学难点〗化学工艺流程题的分析方法和技巧

〖教学过程〗

1、无机化工流程题的特点

化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图的创新。它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，要求考生依据流程图分析原理，紧扣信息，抓住关键、准确答题。这类试题具有较强的实用性和综合性，是近几年高考化学命题的常考题型。无机工业流程题能够以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题为指导思想，能够综合考查学生各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。这类题常呈现的形式：流程图、表格、图像等。

从化工工艺分，可分为基础化工工艺题和精细化工工艺题；从生产过程中的主要工序分，可分为除杂提纯工艺流程题(如海水提纯)、原材料化学转化工艺流程题、电解工艺流程题、资源(能源)综合利用工艺流程题；按资源的不同，分为空气资源生产的工艺流程题(如合成氨)、利用水资源生产的工艺流程题(如海水提溴、镁、氯碱工业等)、利用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。

（1）一个完整的物质制备化工生产流程一般具有下列特点

原料―→对原料的核心化产品的提目标―→―→―→

预处理学反应纯分离产物

（2）这类题常围绕以下几个知识点进行设问：

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通过调节溶液的pH达到分离除杂的目的。

④化学反应的能量变化。

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。

2、解答无机化工流程题的基本步骤

（1）从题干中获取有用信息，了解生产的产品。

（2）然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。

（3）分析流程中的每一步骤，从以下几个方面了解流程：

①反应物是什么；

②发生了什么反应；

③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用；

抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。

（4）从问题中获取信息，帮助解题。

3、熟悉工业流程常见的操作与名词

化工流程题目在流程上一般分为3个过程：

原料处理―→分离提纯―→获得产品

（1）原料处理阶段的常见考点与常见名词

①加快反应速率

研磨：减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，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

如控制温度，根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。

（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 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

a．趁热过滤。防止某物质降温时会析出。

b．冰水洗涤。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。

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；还有如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

【注意】物质分离提纯的原则

①不增：不引入新的杂质。

②不减：不减少被提纯的物质。

③易分离：被提纯物与杂质易于分离。

④易复原：被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。

（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

【方法精讲】

1、无机化工流程题的解题思路：

无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面：一是选择将原料转化为产品的生产原理；二是除杂并分离提纯产品；三是提高产量和产率；四是减少污染，注意环保，发展“绿色化学”；五是考虑原料的来源丰富和经济成本；六是生产设备简单，生产工艺简便等。命题者围绕以上几方面设问，我们的解题思路是：

（1）从生产目的(标)出发，读懂框图(流程)。解答时要看框内，看框外，里外结合；边分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。

（2）分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：A.反应物是什么，B.发生了什么反应，C.该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为了获得产品。

（3）从问题中获取信息，帮助解题，了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手：对反应速率有何影响、对平衡转化率有何影响、对综合生产效益有何影响(如可以从原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护等方面考虑)。

2、

解答无机化工流程图题的策略

（1）粗读题干，挖掘图示

图示中一般会呈现超出教材范围的知识，但题目中往往会有提示或者问题中不涉及，所以一定要关注题目的每一个关键字，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出，只需问什么推什么。如制备类无机化工题，可粗读试题，知道题目制取什么、大致流程和有什么提示等。

（2）携带问题，精读信息

这里信息包括三个方面：一是主干，二是流程图示，三是设置问题。读主干抓住关键字、词；读流程图，重点抓住物质流向(“进入”与“流出”)、实验操作方法等。

（3）跳跃思维，规范答题

答题时应注意前后问题往往没有“相关性”，即前一问未答出，不会影响后面答题。

【特别提醒】注意答案的文字叙述规范

（1）洗涤沉淀：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。

（2）从溶液中得到晶体：蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥。

（3）在写某一步骤是为了除杂时，应该注明“是为了除去某某杂质”，只写“除杂”等笼统的回答是不给分的。

（4）看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式，注意配平。

3、明确常用的提纯方法

（1）水溶法：除去可溶性杂质。

（2）酸溶法：除去碱性杂质。

（3）碱溶法：除去酸性杂质。

（4）氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。

（5）加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。

（6）调节溶液的pH法：如除去酸性铜溶液中的Fe3等。

＋

4、明确常用的分离方法

（1）过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。

（2）萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。

（3）蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl。

（4）冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。

（5）蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。

（6）冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。

5、掌握化工流程的解题方法——首尾分析法

对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试题，首先对比分析流程图中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。关键在于认真对比分析原料与产品的组成，从中找出将原料转化为产品和除去原材料中所包含的杂质的基本原理和所采用的工艺生产措施。当把生产的主线弄清楚了，围绕生产主线所设计的系列问题也就可以解答了。

【典例精讲】

【例1】工业上利用电镀污泥

(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质) 回收铜和铬等金属，回收流程如下：

已知部分物质沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲线如下：

（1）在浸出过程中除了生成Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外，主要还有__________________。

（2）在除铁操作中，需要除去Fe3和CaSO4，请完成相关操作：

＋①加入石灰乳调节pH到约________，检验Fe3已经除尽的操作是_________________；

＋②将浊液加热到80℃，______________________。

（3）写出还原步骤中加入NaHSO3生成Cu2O固体反应的离子方程式：

，此步骤中加入NaHSO3得到Cu2O的产率为95%，若NaHSO3过量，除了浪费试剂外，还会出现的问题是_______。

（4）当离子浓度小于或等于1×10-5mol·L-1时可认为沉淀完全，若要使Cr3完全沉淀则要保持

＋

c(OH)≥______。[已知：Ksp[Cr(OH)3]＝6.3×10－－31，363≈4.0]。

例2：某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3，MgSiO3，CaMg(CO3)2，Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：沉淀物pHFe(OH)33．4Al(OH)35．2Mg(OH)212．4部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表。（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有（2）滤渣I的主要成分有（3）从滤液Ⅱ中可回收利用的主要物质有。。（写两条）

【考题精练】

练1．银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：

(注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃) （1）固体混合物B的组成为

；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH过量，则因过量引起的反应的离子方程式为

。

（2）完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：

。

（3）若银铜合金中铜的质量分数为64%，理论上5．0kg废料中的铜可完全转化为CuAlO2，至少需要1．0mol·L-1的Al2(SO4)3溶液

L。

II．某同学用FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。

（4）FeCl3与H2S反应的离子方程式为___________________________________。

（5）电解池中H在阴极放电产生H2，阳极的电极反应为____________________。

（6）综合分析实验II的两个反应，可知该实验有两个显著优点：

①H2S的原子利用率100%；

②____________________________________________________________。

+

练2：硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等，生产工艺流程示意如下：(1)将菱锌矿研磨成粉的目增大反应物接触面积或增大反应速率或使反应更充分。(2)完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：(2)2Fe(OH)2＋ClO－＋H2O===2Fe(OH)3＋Cl－

(1)增大反应物接触面积或增大反应速率或使反应更充分

(2)2Fe(OH)2＋ClO＋H2O===2Fe(OH)3＋Cl

(3)FeO(OH)(或其他合理答案) (3)根据下表数据，调节“滤液2”的pH时，理论上可选用的(4)8.0≤pH<10.4(或其他合理答案) 最大区间为____________________(5)b(或d或b和d) (6)蒸发浓缩

冷却结晶(或其他合理答案) 开始沉淀的pH10.46.4—125m2(7)(或其他合理答案)

81m1沉淀完全的pH12.48.0—

－－Mg(OH)2Zn(OH)2MgCO3CaCO3———开始溶解的pHKsp—5.6×10－1210.5——6.8×10－62.8×10－9

(1)增大反应物接触面积或增大反应速率或使反应更充分(4)工业上从“滤液3”制取MgO过程中，合适的反应物________()。－－b.d选填序号(2)2Fe(OH)2＋ClO＋H2O===2Fe(OH)3＋Cl

a．大理石粉c．纯碱溶液b．石灰乳d．烧碱溶液(3)FeO(OH)(或其他合理答案) (4)8.0≤pH<10.4(或其他合理答案) (5)b(或d或b和d) (5)“滤液4”之后的操作依次为蒸发浓缩________、冷却结晶________、过滤、洗涤、干燥。(6)蒸发浓缩

冷却结晶(或其他合理答案) 125m2(7)(或其他合理答案)

(6)分析图中数据，菱锌矿粉中ZnCO3的质量分数不低于________81m1。