無(wú)機(jī)化工流程題的解題方法市公開課一等獎(jiǎng)省賽課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

練習(xí)冊(cè)P79

無(wú)機(jī)工業(yè)流程題能夠以真實(shí)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程為背景，能夠綜合考查學(xué)生各方面基礎(chǔ)知識(shí)及將已經(jīng)有知識(shí)靈活應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)際中處理問(wèn)題能力。要求同學(xué)們既要熟知工業(yè)生產(chǎn)基本原理，又要對(duì)流程圖中所給出信息進(jìn)行提取、篩選，所以這類題成為近年來(lái)高考必考題型。第1頁(yè)練習(xí)冊(cè)P79第2頁(yè)第3頁(yè)第4頁(yè)第5頁(yè)第6頁(yè)無(wú)機(jī)化工流程試題經(jīng)常在哪些地方設(shè)問(wèn)？

反應(yīng)速率與平衡理論利用氧化還原反應(yīng)判斷、方程式書寫（結(jié)合信息和特定環(huán)境）利用控制pH分離除雜利用溶解度分離慣用分離方法、試驗(yàn)操作流程中物質(zhì)轉(zhuǎn)化和循環(huán)綠色化學(xué)評(píng)價(jià)第7頁(yè)1、工業(yè)生產(chǎn)流程根本與關(guān)鍵原料預(yù)處理除雜、凈化產(chǎn)品分離提純反應(yīng)條件控制原料循環(huán)利用排放物無(wú)害化處理規(guī)律:根本主產(chǎn)品、分支副產(chǎn)品、回頭為循環(huán)。關(guān)鍵考點(diǎn)：物質(zhì)分離操作、除雜試劑選擇、生產(chǎn)條件控制第8頁(yè)（汕頭一模32）（16分）鐵氧體可用于隱形飛機(jī)上吸收雷達(dá)波涂料。一個(gè)以廢舊鋅錳電池為原料制備錳鋅鐵氧體主要流程以下：原料預(yù)處理除雜、凈化主反應(yīng)第9頁(yè)32.（16分）伴隨社會(huì)發(fā)展，鉛冶煉、加工、廢鉛蓄電池量急劇增加等引發(fā)鉛污染應(yīng)該得到重視與關(guān)注。廢鉛蓄電池回收鉛和含鉛廢水處理工藝流程以下:

已知：Ksp(PbSO4)=1.6×10-5；

Ksp(PbCO3)=3.3×10-14原料預(yù)處理除雜、凈化汕頭二模主反應(yīng)第10頁(yè)解題思緒：結(jié)合問(wèn)題，明確整個(gè)流程及每一部分目標(biāo)→分析每步反應(yīng)及產(chǎn)物（尤其是與問(wèn)題相關(guān)）

→

結(jié)合基礎(chǔ)理論與實(shí)際問(wèn)題思索→注意答題有模式與關(guān)鍵點(diǎn)2、解答無(wú)機(jī)化工流程試題程序這類試題題干通常包含文字說(shuō)明、工藝（試驗(yàn)）流程以及供參考數(shù)據(jù)（以表格、圖像等展現(xiàn)）。每道試題都是由題干和問(wèn)題組成，題干服務(wù)于問(wèn)題，問(wèn)題離不開題干。第11頁(yè)①首先要經(jīng)過(guò)閱讀文字說(shuō)明，清楚試題背景是工業(yè)生產(chǎn)還是試驗(yàn)室研究，準(zhǔn)確抓住工藝（試驗(yàn)）目標(biāo)是什么，還提供了哪些信息（原料成份？含量？產(chǎn)品成份？從用途能看出什么性質(zhì)？）；②然后整體瀏覽一下流程，基本區(qū)分出預(yù)處理、反應(yīng)、提純、分離等階段；③接下來(lái)能夠先看看設(shè)問(wèn)，使下一步深入分析重點(diǎn)更明確；④然后再帶著質(zhì)與量意識(shí)詳細(xì)分析各個(gè)化學(xué)過(guò)程（必要時(shí)使用參考數(shù)據(jù)），組織語(yǔ)言回答設(shè)問(wèn)?；静襟E第12頁(yè)宏觀把握，理清思路；善用信息，按需答題，規(guī)范作答！二遍讀題，注意關(guān)聯(lián)問(wèn)題。普通只考慮后面提問(wèn)相關(guān)步驟，其它無(wú)須清楚，“難得糊涂”。讀取信息要客觀評(píng)價(jià)、篩選把問(wèn)題再放入題中前后比對(duì)有步驟不能讀懂，這時(shí)主要看這一步結(jié)果，“跟著感覺走”、“順藤摸瓜”，用已學(xué)過(guò)知識(shí)來(lái)“圓”這個(gè)結(jié)果。所給信息一定有用，而且一定用到，有時(shí)還需分解、重組、遷移到本題中來(lái)。大多數(shù)提問(wèn)用所學(xué)知識(shí)便可直接回答，但個(gè)別地方往往有悖所學(xué)知識(shí)，這時(shí)就要考慮產(chǎn)物、環(huán)境保護(hù)、產(chǎn)量、成本等等。最終要看清楚問(wèn)什么，不要答非所問(wèn)第13頁(yè)3、工業(yè)流程常見考點(diǎn)（平時(shí)要注意積累，再補(bǔ)充）原料預(yù)處理主反應(yīng)分離提純?nèi)〉卯a(chǎn)品第14頁(yè)3、工業(yè)流程常見考點(diǎn)（平時(shí)要注意積累，再補(bǔ)充）第15頁(yè)（江門二模）某煉鐵廢渣中含有大量CuS及少許鐵化合物，工業(yè)以該廢渣為原料生產(chǎn)CuCl2·2H2O工藝流程以下：預(yù)處理1、粉碎目標(biāo)：

。2、焙燒目標(biāo)：

。3、酸浸目標(biāo)：

。4、調(diào)整pH=3-4原因：

。

已知：Fe(OH)2、Fe(OH)3、Cu(OH)2沉淀完全時(shí)pH值分別為：9.7、3.2、6.4。增大反應(yīng)物接觸面積，加緊反應(yīng)速率使CuS轉(zhuǎn)化為CuO,Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+使CuO、Fe化合物溶解使Fe3+沉淀完全第16頁(yè)②

反應(yīng)原理:化學(xué)平衡、水解原理、電化學(xué)

③計(jì)算

④提取信息點(diǎn)

①基本理論:離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)（2）、主反應(yīng)常見考點(diǎn)第17頁(yè)（09江蘇）以氯化鉀和鈦白廠副產(chǎn)品硫酸亞鐵為原料生產(chǎn)硫酸鉀、過(guò)二硫酸鈉和氧化鐵紅顏料，原料綜合利用率較高。其主要流程以下：反應(yīng)Ⅰ反應(yīng)Ⅲ反應(yīng)Ⅱ反應(yīng)Ⅳ空氣中煅燒FeSO4溶液NH4HCO3溶液CO2(g)FeCO3(s)稀H2SO4KCl過(guò)濾NH4Cl溶液K2SO4(s)(NH4)2S2O8溶液H2(g)Fe2O3(s)CO2(g)（4）反應(yīng)Ⅳ常被用于電解生產(chǎn)(過(guò)二硫酸銨)。電解時(shí)均用惰性電極，陽(yáng)極發(fā)生電極反應(yīng)可表示為

。（1）反應(yīng)Ⅰ離子方程式：Fe2++2HCO3￣=FeCO3↓+H2O+CO2↑

2SO42-—2e-=S2O82-第18頁(yè)第19頁(yè)第20頁(yè)“趁熱過(guò)濾”原因是

；

（吉林調(diào)研）試驗(yàn)室制備甲酸銅晶體［Cu(HCOO)2·4H2O］流程以下：

Cu2(OH)2CO3固體70℃～80℃熱水Cu(HCOO)2·4H2O1mol膽礬2mol小蘇打甲酸約50℃熱水研磨冷卻、操作a洗滌攪拌Ⅱ趁熱過(guò)濾冷卻、過(guò)濾、無(wú)水乙醇洗滌、晾干攪拌ⅠCO2預(yù)防降溫甲酸銅結(jié)晶而損失

用無(wú)水乙醇洗滌晶體目標(biāo)

。除去甲酸并降低甲酸銅晶體損失

分離提純預(yù)處理主反應(yīng)第21頁(yè)第22頁(yè)（江門二模）某煉鐵廢渣中含有大量CuS及少許鐵化合物，工業(yè)以該廢渣為原料生產(chǎn)CuCl2·2H2O工藝流程以下：②為了取得CuCl2·2H2O晶體，對(duì)濾液B進(jìn)行操作是：蒸發(fā)濃縮，趁熱過(guò)濾，濾液經(jīng)冷卻結(jié)晶，過(guò)濾得到產(chǎn)品。分析相關(guān)物質(zhì)溶解度曲線（如圖），“趁熱過(guò)濾”得到固體是

。Na2SO4

（從題中能夠看出溶液中CuCl2、Na2SO4

含量相差不大）第23頁(yè)溫度影響歸納：①、趁熱過(guò)濾（或冰水洗滌）目標(biāo)：預(yù)防某物質(zhì)降溫時(shí)會(huì)析出（或升溫時(shí)會(huì)溶解）而帶入新雜質(zhì)②、冰水中反應(yīng)或降溫反應(yīng)目標(biāo)：預(yù)防某物質(zhì)在高溫時(shí)會(huì)溶解或?yàn)槭蛊胶庀蛑}目要求方向移動(dòng)③、反應(yīng)中采取加熱辦法作用：普通是為了加緊反應(yīng)速率或加速某固體溶解第24頁(yè)④、如題目中要求溫度控制在某溫度范圍內(nèi)（可用水浴或油浴來(lái)控制）：普通有以下幾個(gè)目標(biāo)：A、預(yù)防某種物質(zhì)溫度過(guò)高時(shí)會(huì)分解或揮發(fā)，也可能是為了使某物質(zhì)到達(dá)沸點(diǎn)揮發(fā)出來(lái)，詳細(xì)問(wèn)題要詳細(xì)分析。如侯德榜制堿中，將CO2通入NaCl氨溶液中，保持溶液溫度為（30+2）℃，可得NaHCO3晶體，溫度控制在這個(gè)范圍，目標(biāo)就是預(yù)防NaHCO3晶體分解。而在Br2制取過(guò)程中，出溴口溫度控制在80—90℃，目標(biāo)就是要使Br2揮發(fā)出來(lái)而又降低水蒸氣混入Br2中。B、使催化劑活性到達(dá)最好：如合成氨或工業(yè)SO2氧化為SO3時(shí)，選擇溫度是500℃左右，原因之一就是使催化劑活性到達(dá)最高。C、預(yù)防副反應(yīng)發(fā)生：如乙醇消去反應(yīng)溫度要控制在170℃，原因是就是在140℃時(shí)會(huì)有乙醚產(chǎn)生。D、對(duì)于一些工藝來(lái)說(shuō)，降溫或減壓能夠降低能源成本，降低對(duì)設(shè)備要求，到達(dá)綠色化學(xué)要求。以上相關(guān)溫度總結(jié)只能說(shuō)是有這種可能來(lái)考，詳細(xì)問(wèn)題要詳細(xì)分析。第25頁(yè)環(huán)境保護(hù)：綠色化學(xué)成本：原料價(jià)格、能耗控制、循環(huán)利用第26頁(yè)第27頁(yè)（廣東高考32）難溶性雜鹵石（K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O）屬于“呆礦”，在水中存在以下平衡：K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(S)2Ca2＋＋2K＋＋Mg2＋＋4SO42－＋2H2O為能充分利用鉀資源，用飽和Ca(OH)2溶液溶浸雜鹵石制備硫酸鉀，工藝流程以下：（1）濾渣主要成份有

和

以及未溶雜鹵石。（2）用化學(xué)平衡移動(dòng)原了解釋Ca(OH)2溶液能溶解雜鹵石浸出K＋原因：

Mg(OH)2CaSO4加入Ca(OH)2溶液，氫氧根與鎂離子結(jié)合成Mg(OH)2，Ca2＋與SO42－結(jié)合成CaSO4而析出，使平衡向右移動(dòng)，雜鹵石溶解浸出K＋（留在濾液中）。

（3）“除雜”步驟中，先加入

溶液，經(jīng)攪拌等操作后，過(guò)濾，再加入

溶液調(diào)濾液pH至中性。K2CO3

稀H2SO4

第28頁(yè)（4）不一樣溫度下，K＋浸出濃度與溶浸時(shí)間關(guān)系如右圖，由圖可得，伴隨溫度升高，①

②

在同一時(shí)間K＋浸出濃度大

K＋溶浸速率加緊，到達(dá)溶浸平衡時(shí)間短。

（5）有些人以可溶性碳酸鹽為溶浸劑，則溶浸過(guò)程中會(huì)發(fā)生：CaSO4(S)＋CO32－CaCO3(S)＋SO42－已知298K時(shí)，Ksp(CaCO3)＝2.80×10－9，Ksp(CaSO4)＝4.90×10－5，求此溫度下該反應(yīng)平衡常數(shù)K（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。第29頁(yè)練習(xí):聚合氯化鋁是一個(gè)新型、高效絮凝劑和凈水劑，其單體是液態(tài)堿式氯化鋁[Al2(OH)nCl6-n]。本試驗(yàn)采取鋁鹽溶液水解絮凝法制備堿式氯化鋁。其制備原料為分布廣、價(jià)格廉高嶺土，化學(xué)組成為：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0.5%～3.0%）以及少許雜質(zhì)和水分。已知氧化鋁有各種不一樣結(jié)構(gòu)，化學(xué)性質(zhì)也有差異，且一定條件下可相互轉(zhuǎn)化；高嶺土中氧化鋁難溶于酸。制備堿式氯化鋁試驗(yàn)流程以下：已知：Fe3＋、Al3＋以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)，溶液pH分別為

3.2、5.2。第30頁(yè)改變高嶺土中氧化鋁結(jié)構(gòu)，使其能溶于酸。依據(jù)流程圖回答以下問(wèn)題：（1）“煅燒”目標(biāo)是__________________________。（2）“浸出”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)離子方程式為_______________________________。（3）“浸出”選取酸為_______。配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)15％A酸需要200mL30％A酸（密度約為1.15g/cm3）和____g蒸餾水，配制用到儀器有燒杯、玻璃棒、____。（4）為提升鋁浸出率，可采取辦法有

____________________________

（要求寫出三條）。（5）“調(diào)整溶液pH在4．2～4．5”過(guò)程中，除添加必要試劑，還需借助試驗(yàn)用具是___________；“蒸發(fā)濃縮”需保持溫度在90～100℃，控制溫度試驗(yàn)方法是_________________。（6）試驗(yàn)中制備堿式氯化鋁反應(yīng)化學(xué)方程式為__________________________________Al2O3+6H+=2Al3++3H2OFe2O3+6H+=2Fe3++3H2O鹽酸量筒230加熱或提升反應(yīng)溫度，將煅燒后塊狀固體