化工流程題中核心知識(shí)結(jié)構(gòu)和難點(diǎn)突破教學(xué)設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)中學(xué)朱日暉）.doc

化工流程題中核心知識(shí)結(jié)構(gòu)和難點(diǎn)突破教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中學(xué) 高三化學(xué)備課組 朱日暉【工業(yè)流程題核心知識(shí)結(jié)構(gòu)】【課前預(yù)學(xué)】物質(zhì)的分離和提純的方法結(jié)晶固體物質(zhì)從溶液中析出的過程（蒸發(fā)溶劑、冷卻熱飽和溶液、濃縮蒸發(fā)）過濾固、液分離蒸餾液、液分離分液互不相溶的液體間的分離萃取用一種溶劑將溶質(zhì)從另一種溶劑中提取出來。升華將可直接氣化的固體分離出來。鹽析加無機(jī)鹽使溶質(zhì)的溶解度降低而析出常見名詞浸 出：固體加水（酸）溶解得到離子浸出率：固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少酸 浸：在酸溶液中反應(yīng)使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過過濾除去的溶解過程水 洗：通常為除去水溶性雜質(zhì)水 浸：與水接觸反應(yīng)或溶解活動(dòng)一：探究化工流程題考查的內(nèi)容 (2012江蘇高考19)廢棄物的綜合利用既有利于節(jié)約資源,又有利于保護(hù)環(huán)境。實(shí)驗(yàn)室利用廢舊電池的銅帽(Cu、Zn總含量約為99%)回收Cu 并制備ZnO 的部分實(shí)驗(yàn)過程如下:(1)銅帽溶解時(shí)加入H2O2的目的是 _(用化學(xué)方程式表示)。銅帽溶解完全后,需將溶液中過量的H2O2除去。除去H2O2的簡(jiǎn)便方法是 (2)為確定加入鋅灰(主要成分為Zn、ZnO,雜質(zhì)為鐵及其氧化物)的量,實(shí)驗(yàn)中需測(cè)定除去H2O2后溶液中Cu2+的含量。實(shí)驗(yàn)操作為:準(zhǔn)確量取一定體積的含有Cu2+的溶液于帶塞錐形瓶中,加適量水稀釋,調(diào)節(jié)溶液pH=34,加入過量的KI,用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)。上述過程中反應(yīng)的離子方程式如下:2Cu2+4I-2CuI(白色)+I2，2S2O32-+I22I-+S4O62-滴定選用的指示劑為,滴定終點(diǎn)觀察到的現(xiàn)象為 。若滴定前溶液中的H2O2沒有除盡,所測(cè)定的Cu2+含量將會(huì)(填“偏高”、“偏低”或“不變”)。(3)已知pH11 時(shí)Zn(OH)2能溶于NaOH 溶液生成Zn(OH)42-。下表列出了幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH 按金屬離子濃度為1.0 molL-1計(jì)算)。開始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3+1.13.2Fe2+5.88.8Zn2+5.98.9實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑:30%H2O2、1.0 molL-1HNO3、1.0 molL-1NaOH。由除去銅的濾液制備ZnO 的實(shí)驗(yàn)步驟依次為: ; ;過濾; ;過濾、洗滌、干燥;900 煅燒。解：(1) (2) (3) 答案:(1)Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O加熱(至沸)(2)淀粉溶液藍(lán)色褪去偏高(3)向?yàn)V液中加入適量30% H2O2,使其充分反應(yīng)滴加1.0 molL-1 NaOH,調(diào)節(jié)溶液pH約為5(或3.2pH5.9),使Fe3+沉淀完全向?yàn)V液中滴加1.0 molL-1 NaOH,調(diào)節(jié)溶液pH約為10(或8.9pH11),使Zn2+沉淀完全【解題指南】可按以下思路解答本題:【講評(píng)要點(diǎn)】(1)結(jié)合第(1)問要求將銅帽溶解可知其目的是將銅溶解;雙氧水受熱易分解;(2)淀粉遇碘顯藍(lán)色;若雙氧水沒除盡,銅離子與雙氧水均能氧化碘離子產(chǎn)生碘,碘與硫代硫酸鈉反應(yīng),導(dǎo)致硫代硫酸鈉用量增大,所測(cè)銅離子含量將會(huì)偏高;(3)結(jié)合給出離子沉淀的pH和實(shí)驗(yàn)步驟,應(yīng)先用雙氧水將Fe2+氧化為Fe3+,使Fe3+完全轉(zhuǎn)化為沉淀,過濾除去后,繼續(xù)調(diào)節(jié)pH使Zn2+轉(zhuǎn)化為氫氧化鋅,再過濾、洗滌、干燥、煅燒得氧化鋅。【化工流程題考主要內(nèi)容】1）原料預(yù)處理（研磨、粉碎、酸溶或堿溶或水溶或氧化或還原以配成溶液）2）反應(yīng)條件的控制（溫度、壓強(qiáng)、催化劑、原料配比、PH調(diào)節(jié)、溶劑選擇）3）反應(yīng)原理（離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)平衡、電離平衡、溶解平衡、水解原理、物質(zhì)的分離與提純、產(chǎn)品純度的測(cè)定）4）綠色化學(xué)（物質(zhì)的循環(huán)利用、廢物處理、原子利用率、能量的充分利用）5）化工安全（防爆、防污染、防中毒）等。探究二、化工流程題中關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)訓(xùn)練1、原料的預(yù)處理、原理方程式、物質(zhì)的分離和提純A、鋁土礦的主要成分是Al2O3和SiO2等。從鋁土礦中提煉Al2O3的流程如下：（1）將鋁土礦制成溶液所用的試劑是：寫出反應(yīng)1的化學(xué)方程式 ；（2）濾液中加入CaO的目的是 ，（3）反應(yīng)2的離子方程式為 ；答案：（1）NaOH溶液，2NaOHSiO2Na2SiO3H2O 2NaOHAl2O32NaAlO2H2O （2）除去雜質(zhì)生成沉淀CaSiO3 （3）2AlO2CO23H2O2Al(OH)3CO32B、海帶中含有豐富的碘為了從海帶中提取碘，某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)并進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)： （1）步驟灼燒海帶時(shí)，常將海帶剪碎，與少量酒精混合，加入 儀器進(jìn)行灼燒，酒精的作用是 （2）步驟的實(shí)驗(yàn)操作名稱是 ；（3）步驟的目的是： 工業(yè)生產(chǎn)中常用 來代氯氣，理由： 離子方程式為： （4）步驟中，選擇用苯來提取碘的理由有兩條酒精只符合其中的一條，不能選擇用酒精來提取碘的理由是： 步驟的目的是從含碘苯溶液中分離出單質(zhì)碘和回收苯，該步驟的實(shí)驗(yàn)操作名稱是 （5）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)提取碘后的水溶液中是否還含有單質(zhì)碘 答案：（1）坩堝（2）過濾，（3）將碘離子（I-）氧化為碘單質(zhì)（I2），H2O2是綠色氧化劑，無污染，H2O22I2H=2H2OI2（4）酒精和水混溶 蒸餾或分餾，（5）取少量水溶液于試管中，滴加幾滴淀粉溶液，如溶液變藍(lán)，則說明有，反之則無。C、雜銅（含少量有機(jī)物）實(shí)驗(yàn)室中可通過下列途徑制取硫酸銅溶液和膽礬（CuSO45H2O）（1）灼燒的目的： （2）精制氧化銅與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式 （3）操作I具體為： 答案：（1）將有機(jī)物氧化分解、將銅部分氧化。（2）CuO2H=Cu2H2O,2CuO24H2Cu22H2O（3）蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、烘干【總結(jié)】關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)：原料預(yù)處理常見的方法溶 解 固體要先制成溶液：通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等灼 燒 如從海帶中提取碘煅 燒 如煅燒高嶺土改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解。并使一些雜質(zhì)高溫下氧化、分解研 磨 適用于有機(jī)物的提取 如蘋果中維生素C的測(cè)定等。【討論】A、B、C三組生產(chǎn)中用到了哪些提純和分離方法？探究三、控制反應(yīng)條件的方法（2013全國新課標(biāo)卷）27（14分）氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級(jí)氧化鋅(含有Fe(), Mn(), Ni()等雜質(zhì))的流程如下:工業(yè)ZnO浸出液濾液濾液濾餅ZnO提示：在本實(shí)驗(yàn)條件下，Ni()不能被氧化，高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO2回答下列問題:（1）反應(yīng)中除掉的雜質(zhì)離子是 ，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，對(duì)除雜的影響是 （2）反應(yīng)的反應(yīng)類型為 ，過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有 （3）反應(yīng)形成的沉淀要用水洗，檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是 （4）反應(yīng)中產(chǎn)物的成分可能是ZnCO3xZn(OH)2 .取干操后的濾餅11.2g，煅燒后可得到產(chǎn)品8.1 g. 則x等于 。 （式量ZnCO3為125，Zn(OH)2為99，ZnO為81）（5）反應(yīng)在實(shí)際生產(chǎn)中常用(NH4)2CO3代替Na2CO3，得到的濾餅主要成分是ZnCO3，試分析是通過控制什么條件來得到不同的產(chǎn)物的？【答案】（1）Fe2+和Mn2+ MnO4+3 Fe2+7H2O=3 Fe(OH)3+ MnO2+5H；2MnO4+3Mn2+2H2O=5MnO2+4H。鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無法除去鐵和錳雜質(zhì) （2）置換反應(yīng) 鎳 （3）取少量水洗液于試管中，滴入1-2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈 （4）1（5）控制溶液的堿性，Na2CO3溶液堿性強(qiáng)，水解后，溶液中OH 濃度大，生成Zn(OH)2 多?！局v評(píng)要點(diǎn)】（1）根據(jù)題意，Ni()不能被氧化，反應(yīng)中除掉的雜質(zhì)離子是Fe2和Mn2，發(fā)生的離子方程式為MnO4+3 Fe2+7H2O=3 Fe(OH)3+ MnO2+5H；2MnO4+3Mn2+2H2O=5MnO2+4H。加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無法除去鐵和錳雜質(zhì)。（2）反應(yīng)為鋅與鎳離子的反應(yīng)，反應(yīng)類型為置換反應(yīng)，得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有金屬鎳。（3）檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是取少量水洗液于試管中，滴入1-2滴稀硝酸酸化，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，說明沒有硫酸根離子，則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈（4）根據(jù)關(guān)系式ZnCO3xZn(OH)2 - （x+1）ZnO 125+99x 81（x+1） 11.2g 8.1g解得：x=1 【考點(diǎn)定位】工藝流程、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算 【總結(jié)】關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)：控制反應(yīng)條件的方法控制pH值：控制溶液的酸堿性使其某些金屬離子形成氫氧化物沉淀 。例如：已知下列物質(zhì)開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH 如下表所示開始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3+1.13.2Fe2+5.88.8Zn2+5.98.9討論：若要除去Zn2溶液中含有的Fe2，應(yīng)該怎樣做？調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn)： 、能與H反應(yīng)，使溶液pH值增大； 、不引入新雜質(zhì)。討論：若要除去Cu2溶液中混