2022屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 高考專題講座5 化學(xué)工藝流程試題的突破方略教案 新人教版

1、2022屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 高考專題講座5 化學(xué)工藝流程試題的突破方略教案 新人教版2022屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 高考專題講座5 化學(xué)工藝流程試題的突破方略教案 新人教版年級：姓名：- 14 -化學(xué)工藝流程試題的突破方略化學(xué)工藝流程試題是全國高考中的必考題型，它是傳統(tǒng)的“無機(jī)框圖題”的變革與創(chuàng)新，是將化工生產(chǎn)過程中的主要生產(chǎn)階段即生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識步步設(shè)問，形成與化工生產(chǎn)緊密聯(lián)系的化學(xué)工藝試題。這類試題充分體現(xiàn)了“化學(xué)是真實(shí)的”這樣一種命題指導(dǎo)思想，同時也考查了“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識和證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等多種化學(xué)核心素養(yǎng)。命題的角度主要

2、有原料的處理方法，重要轉(zhuǎn)化的方程式書寫，物質(zhì)的分離、提純方法與原理，反應(yīng)條件的控制方法，涉及產(chǎn)率、ksp的有關(guān)計(jì)算，涉及的化學(xué)反應(yīng)原理分析等。1呈現(xiàn)模式2識圖方法圖1 圖2圖3圖1箭頭表示反應(yīng)物加入同時生成物出來；圖2箭頭表示反應(yīng)物分步加入和生成物出來；圖3箭頭表示循環(huán)反應(yīng)。1審題干明確原料成分和目的要求2審流程明確各步轉(zhuǎn)化原理和目的(1)看箭頭：進(jìn)入的是原料(即反應(yīng)物)；出去的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)。(2)看三線：主線主產(chǎn)品、分支副產(chǎn)品、回頭為循環(huán)。(3)找信息：明確反應(yīng)條件控制和分離提純方法。(4)關(guān)注所加物質(zhì)的可能作用：參與反應(yīng)、提供反應(yīng)氛圍、滿足定量要求。3審問題明確答什么(1

3、)不要答非所問：要看清題目要求，按要求答題，防止答非所問。(2)規(guī)范答題：回答問題要準(zhǔn)確全面，注意語言表達(dá)的規(guī)范性，特別是化學(xué)用語的書寫與表示要準(zhǔn)確、規(guī)范。4流程審題三方法首尾分析法對一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條龍的生產(chǎn)工序)試題，首先對比分析流程圖中第一種物質(zhì)(原材料)與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品)，從對比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，弄清生產(chǎn)過程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜、分離、提純產(chǎn)品的化工工藝，然后再結(jié)合題設(shè)的問題，逐一推敲解答分段分析法對于用同樣的原材料生產(chǎn)多種(兩種或兩種以上)產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)的工業(yè)流程題，用分段分析法更容易找到解題的切入點(diǎn)交叉分析法有些化工生產(chǎn)選用多組原

4、材料，先合成一種或幾種中間產(chǎn)品，再用這一中間產(chǎn)品與部分其他原材料生產(chǎn)所需的主流產(chǎn)品，這種題適合用交叉分析法。就是將提供的工業(yè)流程示意圖結(jié)合常見化合物的制取原理劃分成幾條生產(chǎn)流水線，然后上下交叉分析以除雜、分離、提純?yōu)橹黧w的化工流程題1物質(zhì)分離、提純的原則(1)不增：不引入新的雜質(zhì)。(2)不減：不減少被提純的物質(zhì)。(3)易分離：被提純物與雜質(zhì)易于分離。(4)易復(fù)原：被提純的物質(zhì)易恢復(fù)原來的組成、狀態(tài)。2常用的提純方法水溶法除去可溶性雜質(zhì)酸溶法除去堿性雜質(zhì)堿溶法除去酸性雜質(zhì)氧化劑或還原劑法除去還原性或氧化性雜質(zhì)加熱灼燒法除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)調(diào)節(jié)溶液的ph法如除去酸性cu2溶液中的fe3等注

5、意：增大礦石物質(zhì)的浸出率的措施有：攪拌、加熱、升溫，增大浸出液的濃度，粉碎增大固液接觸面，延長浸出時間。3常用的分離方法過濾分離難溶物和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過濾或者抽濾等方法萃取和分液利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì)，如用ccl4或苯萃取溴水中的溴蒸發(fā)結(jié)晶提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如nacl冷卻結(jié)晶提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如kno3、fecl3、cucl2、cuso45h2o、feso47h2o等蒸餾或分餾分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇和甘油冷卻法利用氣體液化的特點(diǎn)分離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的

6、氨氣4.三種分離、提純的深化(1)過濾問題3個基本操作檢驗(yàn)溶液中離子是否沉淀完全的方法將溶液靜置一段時間后，用膠頭滴管取上層清液少許放入小試管中，向其中滴入沉淀劑，若無沉淀生成，則說明離子沉淀完全洗滌沉淀沿玻璃棒往漏斗中加蒸餾水至液面浸沒沉淀，待水自然流下后，重復(fù)操作23次檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法取少量最后一次的洗滌液于試管中，向其中滴入某試劑，若沒有特征現(xiàn)象出現(xiàn)，則證明沉淀已洗滌干凈特定洗滌目的冰水洗滌的目的洗去晶體表面的雜質(zhì)離子并降低被洗滌物質(zhì)的溶解度，減少其在洗滌過程中的溶解損耗乙醇洗滌的目的降低被洗滌物質(zhì)的溶解度，減少其在洗滌過程中的溶解損耗，得到較干燥的產(chǎn)物減壓過濾(抽濾)加快過濾

7、速率，使沉淀更干燥(2)結(jié)晶方式蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶適用于雜質(zhì)的溶解度隨溫度變化不大的物質(zhì)分離提純，如除去kno3中的少量nacl或受熱易分解的物質(zhì)，如晶體水合物、銨鹽等蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾適用于雜質(zhì)的溶解度隨溫度變化較大物質(zhì)的分離提純，可減少雜質(zhì)晶體的析出，如除去nacl中的少量kno3。趁熱過濾的方法：漏斗預(yù)熱，用少量熱蒸餾水通過過濾器，帶加熱裝置的漏斗、抽濾注意：晶體的干燥：要得到干燥的晶體，常見的干燥方法有自然晾干、濾紙吸干、在干燥器中干燥、烘干(適用于熱穩(wěn)定性較好的物質(zhì))。(3)調(diào)節(jié)溶液ph分離提純控制溶液的酸堿性使其中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

8、的ph如下表所示：物質(zhì)開始沉淀沉淀完全fe(oh)31.53.7fe(oh)27.69.6mn(oh)28.39.8若要除去mn2溶液中含有的fe2、fe3，可先用氧化劑把fe2氧化為fe3，再調(diào)節(jié)溶液的ph在3.7ph8.3。調(diào)節(jié)ph所需的物質(zhì)應(yīng)滿足兩點(diǎn)：能與h反應(yīng)，使溶液ph增大；不引入新雜質(zhì)。例如：要除去cu2溶液中混有的fe3，可加入cuo、cu(oh)2、cuco3、cu2(oh)2co3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的ph。典例導(dǎo)航(2019全國卷)硼酸(h3bo3)是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工業(yè)。一種以硼鎂礦(含mg2b2o5h2o、sio2及少量fe2o3、al2o3

9、)為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如下：回答下列問題：(1)在95 “溶浸”硼鎂礦粉，產(chǎn)生的氣體在“吸收”中反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。(2)“濾渣1”的主要成分有 。為檢驗(yàn)“過濾1”后的濾液中是否含有fe3，可選用的化學(xué)試劑是 。(3)根據(jù)h3bo3的解離反應(yīng)：h3bo3h2ohb(oh)，ka5.811010，可判斷h3bo3是 酸；在“過濾2”前，將溶液ph調(diào)節(jié)至3.5，目的是 。(4)在“沉鎂”中生成mg(oh)2mgco3沉淀的離子方程式為 ，母液經(jīng)加熱后可返回 工序循環(huán)使用。由堿式碳酸鎂制備輕質(zhì)氧化鎂的方法是 。三步審讀答案(1)nh4hco3nh3=(nh4)2co3(2)sio2

10、、fe2o3、al2o3kscn試劑(3)一元弱轉(zhuǎn)化為h3bo3，促進(jìn)析出(4)2mg23co2h2o=mg(oh)2mgco32hco或2mg22coh2o=mg(oh)2mgco3co2溶浸高溫焙燒(1)mg(oh)2mgco3屬于 (填“正鹽”“酸式鹽”或“堿式鹽”)。(2)h3bo3與足量naoh溶液反應(yīng)的離子方程式為 。(3)常溫下，b(oh)的水解常數(shù)為 (列出計(jì)算式)。答案(1)堿式鹽(2)h3bo3oh=b(oh)(3)對點(diǎn)訓(xùn)練1(2020山東名校聯(lián)考)輝銅礦的主要成分是cu2s，含較多的fe2o3、sio2雜質(zhì)，軟錳礦的主要成分是mno2，含有較多的sio2雜質(zhì)。目前國內(nèi)外對

11、輝銅礦的濕法冶煉都處于探索之中。自氧化還原氨分離法是一種較為理想的濕法冶煉方法，工藝流程如下：回答下列問題：(1)“浸出”時，為提高礦石的浸出率，下列措施可采取的是 (填標(biāo)號)。a適當(dāng)提高浸出溫度b適當(dāng)延長浸出時間c增大礦石的粒度(2)將100 g輝銅礦和40 g 98%的濃硫酸混合，在8090 條件下浸出2.5 h，銅的浸出率隨軟錳礦用量的變化如下：軟錳礦用量(g)1520253035銅浸出率(%)84.086.589.889.989.9則浸出100 g輝銅礦，軟錳礦的最適宜用量為 g。(3)“浸出”后的浸出液中含有cuso4、mnso4、fe2(so4)3等溶質(zhì)，“濾渣”中含有淡黃色固體單

12、質(zhì)，則“浸出”時產(chǎn)生淡黃色固體的化學(xué)方程式為 。(4)研究表明礦物中fe2o3在“浸出”反應(yīng)中起著重要的媒介作用，促進(jìn)cu2s與mno2的溶解，其反應(yīng)過程如下： fe2o33h2so4=fe2(so4)33h2o；cu2s2fe2(so4)3=2cuso44feso4s； (寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式)。(5)“濾渣”的主要成分是 (填化學(xué)式); “沉錳”后，得到的深藍(lán)色溶液中除nh、h外，還含有的陽離子為 (填離子符號)。(6)“濾液”經(jīng)結(jié)晶可得到(nh4)2so4晶體。結(jié)晶時，當(dāng) 時，即可停止加熱。解析(1)a項(xiàng)，適當(dāng)提高浸出溫度，反應(yīng)速率加快，浸出率提高，符合題意；b項(xiàng)，適當(dāng)延長浸出時間，使礦

13、物充分與酸接觸，提高浸出率，符合題意；c項(xiàng)，增大礦石的粒度，減小了接觸面積，浸出率降低，不符合題意。(2)根據(jù)題表中數(shù)據(jù)，加入25 g軟錳礦時，銅的浸出率為89.8%，再增加錳礦用量，浸出率沒有明顯提高，則軟錳礦的最適宜用量為25 g。(3)硫化亞銅與二氧化錳在酸性條件下反應(yīng)生成硫酸錳、硫酸銅、淡黃色固體硫和水，化學(xué)方程式為2mno2cu2s4h2so4=s2cuso42mnso44h2o。(4)為硫酸亞鐵與二氧化錳在硫酸作用下生成硫酸鐵、硫酸錳和水，化學(xué)方程式為2feso4mno22h2so4=mnso4fe2(so4)32h2o。(5)分析可知，“濾渣”的主要成分是氫氧化鐵；“沉錳”后，得

14、到的深藍(lán)色溶液中除nh、h外，溶液中的銅離子以與氨形成配離子的形式存在，即cu(nh3)42。(6)“濾液”經(jīng)結(jié)晶可得到(nh4)2so4晶體，硫酸銨受熱易分解，則在溶液中出現(xiàn)晶體時停止加熱。答案(1)ab(2)25(3)2mno2cu2s4h2so4=s2cuso42mnso44h2o(4)2feso4mno22h2so4=mnso4fe2(so4)32h2o(5)fe(oh)3cu(nh3)42(6)溶液表面出現(xiàn)晶膜(或溶液出現(xiàn)晶體)以物質(zhì)制備為主體的化工流程題1物質(zhì)制備過程的條件控制(1)控制體系的環(huán)境氛圍需要在酸性氣流中干燥fecl3、alcl3、mgcl2等含水晶體，抑制水解并帶走因

15、分解產(chǎn)生的水汽。營造還原性氛圍，防止還原性物質(zhì)被氧化。如加入鐵粉防止fe2被氧化。加入氧化劑進(jìn)行氧化。如加入綠色氧化劑h2o2將fe2氧化轉(zhuǎn)化為fe3，綠色氧化劑h2o2的優(yōu)點(diǎn)：不引入新雜質(zhì)，對環(huán)境無污染。(2)控制反應(yīng)溫度加熱：加速溶解、加快反應(yīng)速率或促進(jìn)平衡向某個方向移動(如促進(jìn)水解生成沉淀)。降溫：防止某物質(zhì)在某溫度時會溶解或分解，或促進(jìn)平衡向某個方向移動。控制溫度在一定范圍內(nèi)，綜合多方面因素考慮。如使反應(yīng)速率不至于太慢、抑制或促進(jìn)平衡移動、防止反應(yīng)物分解、防止副反應(yīng)發(fā)生、使催化劑的催化活性最高等。如題目中出現(xiàn)了包括產(chǎn)物在內(nèi)的各種物質(zhì)的溶解度信息，則要根據(jù)它們?nèi)芙舛入S溫度升高而改變的情況

16、，尋找合適的結(jié)晶分離方法。2在流程題中，常會看到壓強(qiáng)、溫度等外界條件的出現(xiàn)，不同的工藝對化學(xué)反應(yīng)的溫度或壓強(qiáng)有不同的要求，其所起的作用也不一樣，但都是能否達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡年P(guān)鍵所在，也是命題專家們經(jīng)?？疾榈牡胤?。對外界條件的分析主要從對反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率的影響這兩個方面著手。如 (1)使催化劑的活性達(dá)到最高：如工業(yè)合成氨或so2的催化氧化反應(yīng)，選擇的溫度是500 左右，原因之一就是這樣可使催化劑的活性達(dá)到最高。(2)對于一些工藝來說，降溫或減壓都可以減少能源成本，降低對設(shè)備的要求，達(dá)到綠色化學(xué)的目的。典例導(dǎo)航(2020全國卷，t27節(jié)選)某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬ni、al、fe及

17、其氧化物，還有少量其他不溶性物質(zhì)。采用如下工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體(niso47h2o)：溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的ph如表所示：金屬離子ni2al3fe3fe2開始沉淀時(c0.01 moll1)的ph7.23.72.27.5沉淀完全時(c1.0105 moll1)的ph8.74.73.29.0回答下列問題：(1)“堿浸”中naoh的兩個作用分別是 。為回收金屬，用稀硫酸將“濾液”調(diào)為中性，生成沉淀。寫出該反應(yīng)的離子方程式 。(2)“濾液”中含有的金屬離子是 。(3)“轉(zhuǎn)化”中可替代h2o2的物質(zhì)是 。若工藝流程改為先“調(diào)ph”后“轉(zhuǎn)化”，即，“濾液”中可能含有的雜質(zhì)離子為

18、 。(4)將分離出硫酸鎳晶體后的母液收集、循環(huán)使用，其意義是 。三步審讀答案(1)除去油脂、溶解鋁及其氧化物al(oh)4h=al(oh)3h2o(2)ni2、fe2、fe3(3)o2或空氣fe3(4)提高鎳回收率(1)al及其氧化物“堿浸”時發(fā)生的離子方程式為 、 。(2)ni“酸浸”時反應(yīng)的離子方程式為 。(3)“轉(zhuǎn)化”時反應(yīng)的離子方程式為 。(4)為了保證“濾液”中0.01 moll1的ni2不沉淀，fe3沉淀完全，則控制的ph范圍為 。答案(1)2al2oh6h2o=2al(oh)43h2al2o32oh3h2o=2al(oh)4(2)ni2h=ni2h2(3)2fe2h2o22h=2

19、fe32h2o(4)3.27.2或3.2ph7.2對點(diǎn)訓(xùn)練2(2020廣州一模，有改動)niso46h2o晶體是一種綠色易溶于水的晶體，廣泛應(yīng)用于化學(xué)鍍鎳、生產(chǎn)電池等，可由電鍍廢渣(除含鎳外，還含有cu、zn、fe等元素)為原料制取。制取步驟如下：(1)在實(shí)驗(yàn)室中，欲用98%的濃硫酸(密度1.84 gml1)配制40%的稀硫酸，需要的玻璃儀器除玻璃棒外，還有 。(2)向?yàn)V液中加入na2s的目的是 。已知：ksp(fes)6.31018，ksp(cus)1.31036，ksp(zns)1.31024，ksp(nis)1.11021，為保證cu2沉淀完全而ni2假設(shè)c(ni2)1.0 moll1不沉淀，溶液中c(s2)濃度范圍為 。(3)濾液中所含的陽離子主要有 ，nico3與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為 。(4)一系列操作為 。(5)niso4在強(qiáng)堿溶液中用naclo氧化，可制得堿性鎳鎘電池電極材料nio(oh)。該反應(yīng)的離子方程式為 。(6)在制備niso46h2o晶體時，常用無水乙醇代替蒸餾水做洗滌劑，原因是 (寫出一條即可)。解析(2)cu2沉淀完全時，c(s2)至少為x，根據(jù)x1.01051.31036，x1.31031 moll1，ni2不沉淀時，c(s2)最大為y，根據(jù)y1.01.11021，y1.11021 moll1。答案(1)