第二单元 化学反应的方向和限度教学设计及课堂实录

《化学工艺流程题的突破》教学设计

镇江中学

孙焱

[教学目标] 知识目标：1、了解科学、技术、社会的相互关系，了解在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。2、掌握中学化学基本理论、元素化合物、实验基本及操作的方法。

能力目标：培养学生获取信息的能力、分解解决问题的能力、化学语言的表达能力。

情感态度价值观：通过流程图题中的化工生产与化学知识的整合渗透，增强学生的学习意识品质、树立科学的解题思想。

[教学方法]：归纳、总结、交流、讨论

教学辅助：多媒体

[教学过程]：

[复习导入]：化学知识越来越多的应用在工业生产和生活实际中，流程图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。

一、那么化工流程图题怎么考？

化工流程图题就是将化工生产过程中的主要操作步骤或物质转移用框图形式表示出来，将其中相关的信息以文字、表格或图像的形式呈现出来并根据流程中涉及的化学知识进行设问，从而形成与化工生产紧密联系的试题。通过“化工流程”考查学生元素及其化合物知识的运用能力，实验能力，获取、整合信息的能力，分析、解决问题的能力，化学语言表达能力。

一般流程图过程可分为三部分：

I：原料的预处理阶段。

II：

核心反应阶段

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III：物质的分离、提纯阶段。

二、解答化工流程图题的程序是什么？ 此类试题的题干通常包括文字说明、工艺（实验）流程以及供参考的数据（以表格、图像等呈现）。

⑴首先要通过阅读文字说明，清楚试题背景是工业生产还是实验室研究，准确抓住工艺（实验）的目的是什么，还提供了哪些信息（原料成分？含量？产品成分？从用途能看出什么性质？）；

⑵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；

⑶接下来可以先看看设问，使下一步的深入分析重点更明确；

⑷然后再带着质与量的意识具体分析各个化学过程（必要时才使用参考数据），组织语言回答设问。 ⑷流程图的答题模式

分析流程（每一步骤）

①反应物是什么

②发生了什么反应

③反应造成了什么后果

④对制造产品有什么作用

分析反应条件

①对反应速率有何影响

②对平衡转化率有何影响

③对综合生产效益有何影响

其中，审题最关键！

三、关注一些专用“名词” 和操作目的

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常见化工用语的解释

关键词

解释

研磨、雾化

增大反应物接触面积,加快反应速率使反应更充分

灼烧、焙使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。

烧、煅烧

浸取

浸出率

酸作用

碱作用

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

固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少

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

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)

常见操作及目的

常见的操作

加过量试剂

加氧化剂

答题要考虑的角度

使反应完全进行(或增大转化率、产率)、补充分解（或副反应消耗等）损失

氧化某物质,生成目标产物或除去某些离子

过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作

从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩—冷却结晶—过滤—(洗涤、干燥) 从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，先获得带结晶水的晶体，再在HCl的气氛中加热。

绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率) 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

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) 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

①使化学平衡移动;控制化学反应的方向 ②控制反应速率 ③趁热过滤:减少因降温而析出的溶质的量 ④降温:防止物质高温分解或挥发 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

③有机试剂清洗晶体:洗去晶体表面的杂质,减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗，有利于晶体干燥

分离、提纯

提高原子利用率

在空气或在其他气体中进行的反应或操作

控制溶液的pH 控制温度

(常用水浴、

冰浴或油浴

) 洗涤晶体

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[例题讲解]: 1.原料预处理阶段常见考点: 例1：某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业以该废渣为原料生产CuCl2·2H2O的工艺流程如下：（高温条件下，通入空气，CuS和NaCl反应生成了CuCl2）

⑵

.粉碎的目的： 。

⑵.焙烧的目的： 。

⑶.酸浸的目的： 。

[学生活动]:自行对照化工用语表格内容填空

练1:

（2010-江苏-16）钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有HNO3

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：

（2）.酸溶时通常控制反应温度不超过70℃，且不使用浓硝酸，原因是_______________

_________

、

___________________________

。

6H2O）练2:（2011-江苏-16）以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3·的工艺流程如下：

（2）.酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是

、_______________________________

。

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2.核心反应的常见考点

⑴基本理论:离子反应、氧化还原反应

例2:（2012-江苏-16）利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下：

(4).生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式

______

。

练3:

（2013-江苏-16）氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量FeCO3 )为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：

（1）.MgCO3

与稀硫酸反应的离子方程式为

___________

。

（2）.加入H2O2

氧化时，发生反应的化学方程式为

_____

。

⑵.反应原理:化学平衡、水解平衡等

⑶.反应条件控制

例3:（2012-江苏-16）利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下：

(1).一定条件下，NO与NO2存在下列反应：NO(g)＋NO2(g) 式为K=

。

(2).上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋)，其目的是

；滤渣可循环利用，滤渣的主要成分是

(填化学式)。

(3).该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1：1。若n(NO) ：n(NO2)＞1：1,则会导致

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N2O3(g)，其平衡常数表达

_____________

；若n(NO) ：n(NO2)＜1：1,则会导致

_______________

。

3.分离提纯阶段的常见考点（详见常见操作及目的表格） ⑴.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。

练4:

（2010-江苏-16）钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有HNO3

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：

（3）.该厂结合本厂实际，选用的X为

___

（填化学式）；中和Ⅰ使溶液中

__

（填离子符号）的浓度减少（中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略）。

⑵.绿色化学思想：

例4:（2010-江苏-16）钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有HNO3

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：

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（4）上述流程中洗涤的目的是

。

6H2O）练5:（2011-江苏-16）以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3·的工艺流程如下：

（3）该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为

（写化学）。

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