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化工流程题解题策略与指导教学设计

教学目标：

知识目标：利用元素与化合物的知识解决化工流程中的实际问题

能力目标：通过本节课的学习，提高解决化工流程综合题分析问题及解决问题的能力。

德育目标：通过本节课的学习提高学生学习化学的兴趣与激情

。

教学重点、难点：利用元素与化合物的知识解决化工流程中的实际问题的能力

课时安排：1课时

考纲展示

考点

常见金属元①

了解常见金属的活动顺序。

素（如 Na、②

了解常见金属及其重要化合物的制每年必考题。Mg、Al、Fe、备方法，掌握其主要性质及其应用。

(一般以金属为Cu 等）

③

了解合金的概念及其重要应用。

载体) 化工流程题是内容

说明

高考题展示：见学案

教学过程：

无机化工流程题的特点：

规律：主线主产品、分支副产品、回头为循环。

核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制。

1. 流程的呈现主要有以物质转化为主线，以操作过程为主线，甚至有时候会以设备为主线。

2. 这类题常围绕以下几个知识点进行设问：

⑴

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

⑵ 氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写；

⑶ 利用控制pH分离除杂；

⑷ 化学反应的能量变化；

⑸ 实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等；

⑹ 流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；

⑺ 环境保护与绿色化学评价。

考点一 原料预处理阶段常见名词

1. 粉碎、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. 水浸：与水接触反应或溶解。

3. 酸浸：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸、浓硫酸等，与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。

4. 浸出率：固体溶解后，离子在溶液中含量的多少(更多转化)。

5. 灼烧：除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质，将有机碘转化为碘盐。

6. 灼烧、焙烧、煅烧：改变结构和组成，使一些物质能溶解；并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土和石灰石。

典例1.第4题（2016课标Ⅰ）（1）、（3）

典例2 . 第1题（2017课标Ⅰ）（1）

考点二 分离提纯阶段常见考点

1. 元素及其化合物知识：化工生产将原料转变成产品的过程，也是物质经历相互转化的过程。理解物质之间的转化关系，就要用到元素及其化合物的相关知识。一般围绕铁、铜、铝、镁、氯、硫、磷、硅等元素的单质或化合物的工业制备来进行命题，需要掌握这些元素及其化合物的知识

2. 还要掌握有关化工生产的知识，熟悉的有纯碱工业、氨工业、硅单质的制备、氯碱工业、海水中提取镁、海水中提取溴等；

3. 化学反应原理：化工生产中把原料转变成产品的过程就是化学反应的过程，从化学反应原理的角度选择原料、控制条件和选择设备等，是化工生产的基本思路。化学反应原理的相关知识包括质量守恒定律、化

学反应速率、化学平衡、电化学、化学热力学等，做到能综合运用这些知识分析化工生产中化学反应的情况。

① 调节溶液的pH值：使某些离子转变为沉淀而达到分离的目的，抑制某些离子的水解，防止某些离子的氧化等。在题目中常以表格形式给出信息。

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

2＋2＋开始沉淀

2.7 7.6 8.3 沉淀完全

3.7 9.6 9.8 2＋3＋若要除去Mn溶液中含有的Fe，应该怎样做？提示：先用氧化剂把Fe氧化为Fe，再调溶液的pH到3.7。

②

控制体系的温度

a．控制低温：防止物质的分解，如NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、HNO3(浓)等；防止物质的挥发，如盐酸、醋酸等；抑制物质的水解，如冰水洗涤，以防止洗涤过程中的溶解损耗；增大气体反应物的溶解度，使其被充分吸收；

b．采取加热：加速某固体的溶解，加快反应速率；减少气体生成物的溶解并使其逸出；使平衡向需要的方向移动；趁热过滤，防止某物质降温时因析出而损耗或带入新的杂质；

c．控制范围：确保催化剂的催化效果，兼顾速率和转化率，追求更好的经济效益，防止副反应发生等。

典例3. 第1题（2017课标Ⅰ）（3）

典例4. 第2题（2017课标Ⅱ）(3) 典例5. 第5题（2017北京）（2）

典例6. 第6题（2016江苏）（1）②

考点三

获得产品阶段常见考点

化工生产过程中分离提纯、除杂等环节，与高中化学基本实验的原理紧密联系，包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干，或蒸馏、萃取、分液等基本实验操作及原理，并要熟悉所用到的相关仪器。

1. 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。

⑴

蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。

⑵

蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3。

2. 溶解法：利用特殊溶剂把杂质溶解而除去，如Fe(Al)可用过量的NaOH溶液而除去Al，CO2(HCl、H2O)先通过饱和食盐水，再通过浓H2SO4。

3. 沉淀法：a. 加合适的沉淀剂(要使杂质离子充分沉淀，加入的沉淀剂必须过量，且在后续步骤中容易除去)；b. 调节溶液的酸碱性。

4. 洗涤法：a.水洗；b.冰水洗；c.有机溶剂洗。其目的是：洗去目标物表面的杂质离子；减少目标物的溶解损耗或增大有机杂质的溶解量；防止目标物形成结晶水合物；使晶体快速干燥。

典例7．第7题（2016北京）(3) ②

典例8.第6题 (2016江苏)（3）

考点四 其他考点如：化学方程式的书写、化学计算等

典例9.

第8题.(2016·全国高考Ⅰ·28)(2)(5) 典例10.

第1题（2017课标Ⅰ）（2）（5）（6）

典例11.

第2题（2017课标Ⅱ）(4) 典例12.第3题（2017课标Ⅲ）(5) 考点五 可循环物质的判断和流程评价

一. 可循环物质的判断

1. 流程图中回头箭头的物质。

2. 生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶后的母液)，可能是前面某一步反应的相关物质。

二. 对整个工艺流程从下列几个方面进行评价

1.体现绿色化学思想（使用无毒无害原料，采用原子利用率高的制备路线，原料的循环利用，副产物综合利用，节能，等）。

2. 高效节能方面（原料廉价，工艺简单，产品的纯度高，能耗低等）。

3. 生成物或副产物的污染。

典例13. 第9题（2015天津）（1）

课堂总结：略。

板书设计：略

教学反思：略