无机化工流程题复习策略与解题方法指导

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,无机化工流程题复习策略与解题方法指导,潮阳一中黄佩藩,2011届二轮复习专题资料,1,一、2010年“化学工艺流程题”的命题情况,2,1、想考什么？,1、,呈现形,式,：流程图、表格、图像,2、,设问方式：措施、成分、物质、原因,3、,能力考查：获取信息的能力、分解问题的能力、表达能力,4、知识落点：基本理论、元素化合物、实验,综上所述，无机工业流程图题能够以,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。所以近年来广东高考该类型题持续出现。,二、 解题方法,3,2、,无机化工流程试题常常在哪些地方设问？,反应速率与平衡理论的运用；,氧化还原反应的判断、方程式书写；,利用控制pH分离除杂；,利用溶解度分离；,常用的分离方法、实验操作；,流程中的物质转化和循环；,绿色化学评价；,4,3、工业生产流程主线与核心,原料预处理,除杂、净化,产品分离提纯,反应条件控制,原料循环利用,排放物的无害化处理,规律:,主线主产品、分支副产品、回头为循环。,核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、,生产条件的控制,5,4、解答一道,无机化工流程试题,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）。,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？）；,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,；,接下来可以先看看设问，使下一步的深入分析重点更明确；,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。,6,解题思路：,明确整个流程及每一部分的目的,仔细分析每步发生的反应及得到的产物,结合基础理论与实际问题思考,注意答题有模式与要点,7,【例1】（09广东，22）,某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO,3,、MgSiO,3,、CaMg(CO,3,),2,、Al,2,O,3,和Fe,2,O,3,等，回收其中镁的工艺流程如下：,分离提纯,预处理,分离提纯,还原,8,原料：,预处理：,除杂：,核心化学反应是：,矿石（固体）,研磨、酸溶解（表述：“浸出”）,控制溶液酸碱性使金属离子形成沉淀,控制条件，调节PH，使Mg,2+,全部沉淀,9,固体废料MgCO,3,、MgSiO,3,、CaMg(CO,3,),2,、Al,2,O,3,、Fe,2,O,3,等,H,2,SO,4,过滤,滤液：,滤渣：,气体：,NaOH pH5.5,过 滤,滤渣：,滤液：,NaOH pH12.5,过滤,滤液：,MgCl,2,CO,2,CaSO,4,、H,2,SiO,3,未反应完固体杂质,Mg,2+,、Al,3+,、Fe,3+,、Ca,2+,、SO,4,2-,、过量H,+,Fe(OH),3,Al(OH),3,Mg,2+,、Ca,2+,、SO,4,2-,、Na,+,Mg(OH),2,Ca,2+,、SO,4,2-,、Na,+,10,4. 熟悉工业流程常见的操作与名词,（1）原料的预处理：,溶解：,灼烧,煅烧,通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等,如从海带中提取碘,如煅烧高岭土,改变结构，使一些物质能溶解。并使一些杂质高温下氧化、分解,11,（2）控制反应条件的方法,控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀,pH值的控制,。,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,若要除去Mn,2,溶液中含有的Fe,2,，应该怎样做？,物质,开始沉淀,沉淀完全,Fe(OH),3,2.7,3.7,Fe(OH),2,7.6,9.6,Mn(OH),2,8.3,9.8,12,调节pH所需的物质,调节pH所需的物质一般应满足两点：,a 、能与H,反应，使溶液pH值增大；,b、不引入新杂质。,例如：,若要除去Cu,2,溶液中混有的Fe,3,，可加入CuO、Cu(OH),2,、Cu,2,(OH),2,CO,3,等物质来调节溶液的pH值。,13,蒸发、反应时的气体氛围,加热的目的,降温反应的目的,趁热过滤,冰水洗涤,加快反应速率或,促进平衡向某个方向移动,防止某物质在高温时会溶解（或分解）、为使化学平衡向着题目要求的方向移动,防止某物质降温时会析出,洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗,14,(3)常见名词,浸出：,浸出率：,酸浸：,水洗：,水浸：,固体加水（酸）溶解得到离子,固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(更多转化),在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程,通常为除去水溶性杂质,与水接触反应或溶解,15,【例2】有关铝的化合物的制备，,高岭土中氧化铝难溶于酸。,高岭土化学组成为：Al,2,O,3,（25%34%）、SiO,2,（40%34%）、Fe,2,O,3,（0.5%3.0%）以及少量杂质和水分,预处理,分离提纯,还原产物,改变高岭土中氯化铝的结构，使其能溶于酸,Al,2,O,3,+6H,+,= 2Al,3+,+ 3H,2,O Fe,2,O,3,+6H,+,= 2Fe,3+,+ H,2,O,除去溶液中的铁离子,16,【例3】（07广东24） -有关Mn的化合物的制备,某软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu（0.86%）等元素的化合物,MnO,2,2FeSO,4,2H,2,SO,4,MnSO,4,Fe,2,(SO,4,),3,2H,2,O,Fe,3+,、Mn,2+,、SO,4,2-,Al,3+,、Zn,2+,、Cu,2+,Al(OH),3,Fe(OH),3,SO,4,2-,、 Mn,2+,Zn,2+,、Cu,2+,17,例4（05广东22）- 有关Ti的化合物制备,副产物,将Fe,3+,还原为Fe,2+,析出（或分离、或得到）FeSO,4,7H,2,O,产生废液,酸性,石灰（或碳酸钙、废碱）,18,工业流程题目在流程上一般分为3个过程：,原料处理,分离提纯,获得产品,三、做好常见考点的整理、归纳,1.原料处理阶段的常见考点：,加快反应速率 溶解 浸出灼烧 焙烧,煅烧反应条件控制,2.分离提纯阶段的常见考点：,调pH值除杂 试剂除杂 加热降温,母液（滤液）萃取,19,3.获得产品阶段的常见考点：,洗涤（冰水 热水） 蒸发、反应时的气体氛围 抑制水解 蒸发浓缩、冷却结晶 蒸发结晶、趁热过滤,重结晶,4.其他常见考点：,方程式 实验仪器计算 信息点,20,做好基础知识的落实 化工流程题目涉及的知识点多、综合性强 由以上的分析可以看出工业流程题目考查内容形式多样，化学实验与元素化合物、化学计算、化学概念和原理等各个板块中相关知识综合在一起进行考察。综合能力要求较高但所涉及的知识大多比较基础，,因此在复习时要注意相关知识点的落实，避免失去根基。,1.精选题目 做好知识点的覆盖,四、注重基础知识的落实,对自己最了解，找出自己的薄弱点重点强化。加强以练习。,2. 了解情况 重点强化,21,如上面提到的“蒸发浓缩，冷却结晶”实际上是分离操作中的部分；那么完整的实验操作是什么？,（完整的是“蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥”）,除此以外物质的分离操作还有那些?,这些操作在什么情况下应用？,有何注意事项？,这样逐渐展开，并且和一轮的基础知识复习联系起来，既体现了高三复习的整体性和呼应，又加强了对知识的记忆和应用！,3. 由点及面 注意知识的拓展、联系,三、注重基础知识的落实,22,23,增大固体与硫酸接触面积，加快反应速率，提高浸出率。,石灰石,Fe,2+,Mg,2+,Ca,2+,2Li,+,+CO,3,2-,= Li,2,CO,3,Na,2,SO,4,24,2、聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝Al,2,(OH),n,Cl,6-n,。本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：Al,2,O,3,（25%34%）、SiO,2,（40%50%）、Fe,2,O,3,（0.5%3.0%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下：,已知：Fe,3,、Al,3,以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为,3.2、 5.2。,25,改变高岭土中氧化铝的结构，使其能溶于酸。,根据流程图回答下列问题：,（1）“煅烧”的目的是_。,（2）“浸出”过程中发生反应的离子方程式为_。,（3）“浸出”选用的酸为_。配制质量分数15的A酸需要200mL30的A酸（密度约为1.15g/cm,3,）和_g蒸馏水，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、_。,（4）为提高铝的浸出率，可采取的措施有,_,_,（要求写出三条）。,（,5,）“调节溶液pH在4245”的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是_；“蒸发浓缩”需保持温度在90100，控制温度的实验方法是_。,（,6,）实验中制备碱式氯化铝反应的化学方程式为_,Al,2,O,3,+6H,+,= Fe,2,O,3,+6H,+,=,盐酸,量筒,230,加热或提高反应温度，将煅烧后的块状固体粉碎，,适当增大盐酸浓度，充分搅拌，延长反应时间,pH计,水浴加热,26,c,d,CuO的作用是什么？加多少？多余如何除去？,27,冷却结晶,引流,NH,3,H,2,O,b,注视凹页面的最低处与刻度线,凹页面的最低处与刻度线相平,酸式,滴定终点如何确定？,28,酸式增大反应物的接触面，加快反应速率,ClO,-,+ H,2,O,FeO(OH),29,8.0pH10.4,b,蒸发浓缩、冷却结晶,125m,2,/81m,1,30,适当提高反应温度、增加浸出时间,31,Fe(OH),3,Al(OH),3,Na,2,SO,4,反应物混合后，Na,+,和Cl,-,结合生成溶解度,较小的NaCl，结晶析出，从而使反应进行。,降温前溶液中NaCl已经饱和， NaCl的溶解度随,温度降低有所减小，故冷却时会析出NaCl。,重结晶,32,坩埚,搅拌、适当升高温度,取少量反应后溶液于试管中，滴入23,滴淀粉溶液，溶液变蓝色。,33,Ba(FeO,2,),2,+HNO,3,=,防止反应速率过快，浓硝酸易挥发、易分解,BaCO,3,Fe,3+,H,+,减少废液中可溶性钡盐对环境的污染,34,Fe(OH),3,Mg(OH),2,35,SiCl,4,+ H,2,O,SiCl,4,+ H,2,=,Mg(OH),2,蒸发浓缩、冷却结晶,36,9、CoCl,2,6H,2,O在饲料、医药工业上有广泛的用途。下列是以含钴废料（含少量Fe、Al等杂质）为原料制取CoCl,2,6H,2,O的一种新工艺流程：,已知：,钴与盐酸反应的化学方程式为：Co2HCl=CoCl,2,H,2,CoCl,2,6H,2,O熔点86，易溶于水；常温下稳定无毒，加热至110120时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴。,部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：,37,沉淀物,Fe(OH),3,Fe(OH),2,Co(OH),2,Al(OH),3,开始沉淀,2.7,7.5,7.6,3.8,完全沉淀,3.2,9.7,9.2,5.2,请回答下列问题：,加入碳酸钠调节pH至,a,，,a,的范围是,。,操作包含3个基本实验操作，它们是,和过滤。,制得的CoCl,2,6H,2,O需减压烘干的原因,。,为测定产品中CoCl,2,6H,2,O含量，某同学将一定量的样品溶于水，再向其中加入足量的AgNO,3,溶液，过滤，并将沉淀烘干后称量其质量。通过计算发现产品中CoCl,2,6H,2,O的质量分数大于100，其原因可能是,。,5.27.6,蒸发浓缩、冷却结晶,降低烘干温度，防止产品分解,样品中含有NaCl杂质；烘干时失去了部分结晶水,38,在实验室中，为了从上述产品中获得更纯净的CoCl26H2O，方法是,。,在上述新工艺中，用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料，其主要优点为,。原工艺较新工艺也有优点，其主要优点,。,重,结晶,减少有毒气体的排放，防止大气污染；防止产品中混有硝酸盐,硝酸替代新工艺中的盐酸和过氧化氢，比新工艺流程少，节约成本,39,