專題一：工藝流程題講解課件

1、專題一 工藝流程題第1頁，共36頁。2化工流程題的構(gòu)成特點2、題目結(jié)構(gòu)：分題頭、題干和題尾三部分。1、內(nèi)容來源：真實化工生產(chǎn)過程，題材豐富，提問靈活。3、呈現(xiàn)形式：流程圖、表格、圖像。 4、設(shè)問方式：措施、成分、物質(zhì)、原因、原理。5、能力考查：獲取信息的能力、分解問題的能力、表達能力。6、知識落點：基本理論、元素化合物、實驗。試題特點：陌生度高、閱讀量大、綜合性強、區(qū)分度高第2頁，共36頁。（2013年全國新課標卷I ）27鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiCoO2），導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時，該鋰離子電池負極發(fā)生的反應(yīng)為6C+xLi+xe-=L

2、ixC6?，F(xiàn)欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源（部分條件未給出）。第3頁，共36頁。一、兩種意識整體意識：快速瀏覽全題流程的目的（特別是流程中的始末物質(zhì)）1.從混合物中分離、提純某一物質(zhì)；2.利用某些物質(zhì)制備另一物質(zhì)。題目設(shè)問情況整體意識 局部意識第4頁，共36頁。（2013年全國新課標卷I ）27鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiCoO2），導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時，該鋰離子電池負極發(fā)生的反應(yīng)為6C+xLi+xe-=LixC6?，F(xiàn)欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源（部分條件未給出）。（6）在整個回收工藝中，可回收到的金屬

3、化合物有_(填化學(xué)式)。Al(OH)3、Li2SO4、CoCO3第5頁，共36頁。（2010安徽卷） 27鋰離子電池的廣泛應(yīng)用使回收利用鋰資源成為重要課題：某研究性學(xué)習(xí)小組對廢舊鋰離子電池正極材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在鋁箔上）進行資源回收研究，設(shè)計實驗流程如下：Al(OH)3？第6頁，共36頁。（2011福建卷） 24四氯化鈦(TiCl4)是制取航天航空工業(yè)材料鈦合金的重要原料。由鈦鐵礦(主要成分是FeTiO3)制備TiCl4等產(chǎn)品的一種工藝流程示意如下：該工藝流程中存在的不足之處是產(chǎn)生三廢。第7頁，共36頁。兩種意識局部意識：定位意識（1）設(shè)問一般相對獨立，無連帶效應(yīng)，一個問題解決不

4、了不會影響下一個問題的解決。 （2）題中基本上都有與流程無關(guān)的問題，可直接作答；（3）對于超綱知識，題目中要么有信息提示， 要么與解答題目無關(guān)。第8頁，共36頁。（2013年全國新課標卷I ）27回答下列問題：（1）LiCoO2中，Co元素的化合價為_。（2）寫出“正極堿浸”中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_。（3）“酸浸”一般在80下進行，寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化 還原反應(yīng)的化學(xué)方程式_；可用鹽酸 代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺點是_。（4）寫出“沉鈷”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_。（5）充放電過程中，發(fā)生LiCoO2與Li1-xCoO2之間的轉(zhuǎn)化，寫出 放電時電池反應(yīng)方程式_。（6）上述工

5、藝中，“放電處理”有利于鋰在正極的回收，其原因 是_。在整個回收工藝中，可回收到的金屬化合物 有_(填化學(xué)式)。實驗方案評價化合價氧化還原反應(yīng)原電池反應(yīng)元素化合物離子反應(yīng)化學(xué)方程式原電池工作原理充電時，該鋰離子電池負極發(fā)生的反應(yīng)為6C+xLi+xe-=LixC6第9頁，共36頁。反應(yīng)方程式的書寫原料目標產(chǎn)物核心反應(yīng)反應(yīng)條件的控制二、三個過程第10頁，共36頁。氧化還原反應(yīng)：判斷產(chǎn)物（關(guān)注箭頭） 配平非氧化還原反應(yīng)：結(jié)合反應(yīng)實際（物質(zhì)性質(zhì)、試劑用量）反應(yīng)方程式的書寫第11頁，共36頁。（2013年全國新課標卷I ）27鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（Li

6、CoO2），導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。（3）“酸浸”一般在80下進行，寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng) 的化學(xué)方程式_；2LiCoO2+3H2SO4+H2O2 Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O、2H2O2 2H2O+O2 瞻前顧后全面LiCoO2+H2SO4+H2O2Li2SO4+CoSO4第12頁，共36頁。3(15分)工業(yè)上利用電鍍污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分難溶雜質(zhì))回收銅和鉻等金屬，回收流程如下：(3)寫出還原步驟中加入NaHSO3生成Cu2O固體反應(yīng)的離子方程式_，此步驟中加入NaHSO3得到Cu2O的產(chǎn)率為95%，若NaHSO3過量，除了浪費試劑外，還

7、會出現(xiàn)的問題是_。2H2OHSO32Cu2=Cu2OSO425H第13頁，共36頁。4(15分)亞氯酸鈉(NaClO2)是一種重要的含氯消毒劑，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺菌。某工廠生產(chǎn)亞氯酸鈉的主要流程如下： (1)氣體a的化學(xué)式為_。溶液A的名稱是_。(2)反應(yīng)I的離子方程式為_，(3)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。2NaOH2ClO2H2O2=2NaClO22H2OO2O2硫酸2ClO3-SO322H=2ClO2SO42H2O第14頁，共36頁。（2013年全國新課標卷I ）27鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiCoO2），導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁

8、箔等。（4）寫出“沉鈷”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_。CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3+(NH4)2SO4+H2O+CO2（） 全省38.3%考生這樣作答： CoSO4+NH4HCO3=CoCO3+NH4HSO4 （）反應(yīng)實際第15頁，共36頁。（2013年全國新課標卷I ）27鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiCoO2），導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時，該鋰離子電池負極發(fā)生的反應(yīng)為6C+xLi+xe-=LixC6?，F(xiàn)欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源（部分條件未給出）。（2）寫出“正極堿浸”中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_。2Al+2OH

9、-+2H2O=2AlO2-+3H2關(guān)注雜質(zhì)！第16頁，共36頁。3(15分)工業(yè)上利用電鍍污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分難溶雜質(zhì))回收銅和鉻等金屬，回收流程如下：(1)在浸出過程中除了生成Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外，主要還有_。CuSO4關(guān)注雜質(zhì)！第17頁，共36頁。反應(yīng)速率物質(zhì)的溶解度（溶解度曲線）物質(zhì)的熱分解與揮發(fā)弱離子的水解（平衡）反應(yīng)條件的控制保護氣:pH:溫度:調(diào)節(jié)pH使某些雜質(zhì)離子沉淀析出充入Ar、N2、H2等，防止某些物質(zhì)被氧化第18頁，共36頁。4(15分)亞氯酸鈉(NaClO2)是一種重要的含氯消毒劑，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺

10、菌。某工廠生產(chǎn)亞氯酸鈉的主要流程如下： (3)反應(yīng)過程中控制溫度不高于20 ，目的是_。防止H2O2分解反應(yīng)速率物質(zhì)的溶解度物質(zhì)的熱分解與揮發(fā)弱離子的水解（平衡）第19頁，共36頁。（2009江蘇卷 16）以氯化鉀和鈦白廠的副產(chǎn)品硫酸亞鐵為原料生產(chǎn)硫酸鉀、過二硫酸銨和氧化鐵紅顏料，原料的綜合利用率較高。其主要流程如下：FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3+(NH4)2SO4+CO2+H2O （3）反應(yīng)需控制反應(yīng)溫度低于35 ，其目的是_。防止NH4HCO3分解（或減少Fe2+的水解）反應(yīng)速率物質(zhì)的溶解度物質(zhì)的熱分解與揮發(fā)弱離子的水解（平衡）第20頁，共36頁。（2010江蘇卷 16） 鋇鹽

11、行業(yè)生產(chǎn)中排出大量的鋇泥主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等。某主要生產(chǎn)BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工廠利用鋇泥制取Ba(NO3)2，其部分工藝流程如下：（2）酸溶時通常控制反應(yīng)溫度不超過70 ，且不使用濃硝酸，原因是_、_。防止反應(yīng)速率過快濃HNO3易揮發(fā)、分解 反應(yīng)速率物質(zhì)的溶解度物質(zhì)的熱分解與揮發(fā)弱離子的水解（平衡）第21頁，共36頁。2.【2015全國（）27題】硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦（主要成分為Mg2B2O5H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如

12、圖所示： 回答下列問題：（3）“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是_。然后再調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，目的是_。使Fe3+和Al3+轉(zhuǎn)化為沉淀除去Fe2+氧化為Fe3+第22頁，共36頁。3(15分)工業(yè)上利用電鍍污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分難溶雜質(zhì))回收銅和鉻等金屬，回收流程如下：(2)在除鐵操作中，需要除去Fe3和CaSO4，請完成相關(guān)操作：加入石灰乳調(diào)節(jié)pH到約_3.24.3 FeCuCr開始沉淀pHpH2.14.74.3完全沉淀pHpH3.26.7第23頁，共36頁。原料目標產(chǎn)物核心反應(yīng)原料的處理產(chǎn)品的處理三、兩種處理第24頁，共36頁。增大固體樣品與液體（或氣體）

13、的接觸面積，加快反應(yīng)速率。常見詞浸出：研磨：（水浸、酸浸、堿浸）使原料中的 溶解（物理溶解或與化學(xué)反應(yīng)），可溶性離子進入溶液，不溶物通過過濾除去。灼燒：（焙燒、煅燒）除去可燃性的雜質(zhì)（或使原料初步轉(zhuǎn)化）攪拌：使反應(yīng)物充分接觸，加快反應(yīng)（或溶解）速率。原料的處理第25頁，共36頁。2.【2015全國（）27題】硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦（主要成分為Mg2B2O5H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示： 回答下列問題：（1）為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度外，還可采取的措施有_（寫出兩條）。攪拌

14、、升溫、將礦粉粉碎第26頁，共36頁。常見詞蒸餾、萃取、分液過濾：結(jié)晶：洗滌：產(chǎn)品的處理趁熱過濾防止雜質(zhì)析出，影響產(chǎn)品純度 防止產(chǎn)品析出造成損失洗滌方法 加入蒸餾水（或其他溶劑）至浸沒沉淀，待水自然流干，重復(fù)23次。判斷是否洗凈取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加幾滴（ 沉淀劑）溶液，若無沉淀生成，則已洗凈蒸發(fā)結(jié)晶 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、冷卻結(jié)晶 重結(jié)晶CuSO45H2ONaCl苯甲酸第27頁，共36頁。3(15分)工業(yè)上利用電鍍污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分難溶雜質(zhì))回收銅和鉻等金屬，回收流程如下：將濁液加熱到80 ，_。趁熱過濾已知部分物質(zhì)沉淀的pH及Ca

15、SO4的溶解度曲線如下：(2)在除鐵操作中，需要除去 Fe3和CaSO4，趁熱過濾防止雜質(zhì)析出，影響產(chǎn)品純度 防止產(chǎn)品析出造成損失第28頁，共36頁。3(15分)工業(yè)上利用電鍍污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分難溶雜質(zhì))回收銅和鉻等金屬，回收流程如下：(2)檢驗Fe3已經(jīng)除盡的操作是_；取適量濾液，加KSCN溶液，若不變紅，則說明Fe3已除盡第29頁，共36頁。4(15分)亞氯酸鈉(NaClO2)是一種重要的含氯消毒劑，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺菌。某工廠生產(chǎn)亞氯酸鈉的主要流程如下： (4)NaClO2的溶解度隨溫度升高而增大，適當條件下可結(jié)晶析出NaClO23H

16、2O。上述生產(chǎn)中由NaClO2溶液得NaClO23H2O粗晶體的實驗操作依次是_(填字母序號)。A.蒸餾 B.蒸發(fā) C.灼燒 D.過濾 E.冷卻結(jié)晶要得到更純的NaClO23H2O晶體必須進行的操作是_(填操作名稱)。重結(jié)晶B E D第30頁，共36頁。四、兩效益速率快、產(chǎn)率高、產(chǎn)品純度高成本低、無污染、循環(huán)利用第31頁，共36頁。（必修2課本P106，根據(jù)1997年高考試測題改編）“鹵塊”的主要成分是MgCl2，此外還含F(xiàn)e3+、Fe2+和Mn2+等離子。若以它為原料按下圖所示工藝流程進行生產(chǎn)，可制得輕質(zhì)氧化鎂。若要求產(chǎn)品盡量不含雜質(zhì)，而且成本較低，請根據(jù)表1和表2提供的資料，填寫空白。表1

17、 生成氫氧化物沉淀的pH表2 原料價格表物質(zhì)開始沉淀沉淀完全物質(zhì)價格（元噸-1 ）Fe(OH)32.73.7漂液（含25.2%NaClO） 450Fe(OH)27.6 9.6雙氧水（含30%H2O2）2 400Mn(OH)28.39.8燒堿（含98%NaOH）2 100Mg(OH)29.611.1純堿（含99.5%Na2CO3） 600Fe2+氫氧化物呈絮狀，不易從溶液中除去，所以常將它氧化成為Fe3+，生成Fe(OH)3沉淀除去。？Mg2+Fe3+Fe2+Mn2+Mg2+Fe3+Mn2+Mg2+Fe(OH)3、Mn(OH)2漂液燒堿純堿第32頁，共36頁。（2013年全國新課標卷I ）27鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiCoO2），導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等?？捎名}酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺點是_。有氯氣生成，污染較大污染：廢渣、 廢液（酸、堿、重金屬鹽）、 廢氣（Cl2、Br2、硫和氮的氧化物）第33頁，共36頁。3(15分)工業(yè)上利用電鍍污泥(主要含有Fe2O3、