工艺流程题解题方法

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,*,工艺流程题解题方法,一、题型特点,实验课题：,呈现形式：,设问方式：,能力考查：,知识落点：,陌生度高 能力要求强,信息量大 知识覆盖面广,物质制备、物质回收与提纯、废水处理等,流程图,、表格、图像。,基本理论、元素化合物、实验、环境保护,反应原理、分离提纯、实验操作及仪器、计算,获取信息的能力、分析问题的能力、表达能力,原料,无机矿物,核心,化学反应,所需,产品,原料预处理,除杂、净化,反应条件的控制,产品的分离提纯,原料的循环利用,排放物的无害化处理,主线主产品、分支副产品、回头为循环,二、思路分析,（,2010,安徽卷,27,）（,14,分）,锂离子电池的广泛应用使回收利用锂成为重要课题：某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料（,LiMn,2,O,4,、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下：,（,1,）第步反应得到的沉淀,X,的化学式为,。,（,2,）第步反应的离子方程式是,。,（,3,）第步反应后，过滤,Li,2,CO,3,所需的玻璃仪器有,。若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：,、,。,Al(OH),3,4LiMn,2,O,4,+4H,+,+O,2,=8MnO,2,+4Li,+,+2H,2,O,烧杯、漏斗、玻璃棒,玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损,;,漏斗中液面高于滤纸边缘等,废旧锂离子电池正极材料,加过量,NaOH,溶液,过滤,滤液,通入过量,CO,2,过滤,沉淀,X,LiMn,2,O,4,、碳粉,加稀硫酸、通入空气,过滤,滤液,M,nO,2,、碳粉,加一定量,的碳酸钠,滤液,过滤,Li,2,CO,3,原料组成,分离提纯,预处理,核心反应,三、解题步骤,1,、认真审题：,明确实验目的，从,题干,或,问题,中获取原料和产品的信息,2,、分析原理：,读懂流程图，了解主要的化学反应和制备原理。,注意制备过程中所需的原料、条件的控制、物质分离方法,注意要从成本角度、环保角度、现实角度等考虑实际问题。,3,、规范答题：,语言规范，注重细节,溶解：,灼烧：,加水、酸或碱溶解，又称浸出，有时加热,1,、原料的预处理,四、解题要点,四、解题要点,2,、反应条件的控制,温度控制：,pH,值控制：,外部环境控制：,防止水解、排除空气,控制溶液的酸碱性使某些特定金属离子沉淀,控制速率,、平衡移动、考虑反应物的一些性质,如：溶液中有,Fe,3+,、,Al,3+,、,Mg,2+,时调节,PH,至,5.5,左右除去,Fe,3+,、,Al,3+,如：利用,MgCl,2,6H,2,O,可制得无水氯化镁，需要在,HCl,气体氛围中,加热。,3,、产品分离提纯,萃取、分液、蒸馏：,蒸发、,(,大量固体析出,),结晶法：,蒸发浓缩,(,至有晶膜出现,),、冷却结晶、过滤：,加热浓缩结晶、趁热过滤：,-,从溶液中获取固体的方法,单一溶质、热稳定性好,且所得晶体不带结晶水,2,、溶液中有两种或两种以上溶质当要得到溶解度受温度影响,大的溶质时,(,低温结晶,),，一般重复,2,3,次操作（重结晶法）。,溶液中有两种或两种以上溶质，当要得到溶解度受温度影响小的溶质时（,高温结晶,）,碘水中提取碘,1,、单一溶质所得晶体带有结晶水或易分解时；,实验室以氯化钾和硝酸钠为原料制备硝酸钾的实验流程如下,硝酸钾等四种物质的溶解度随温度变化如右图所示。,（,3,）“趁热过滤”操作中，滤渣的主,要成分是（填化学式）,。,（,4,）“趁热过滤”后，有时先往滤液中加,入少量水，加热至沸，然后再“冷却结晶”，,目的是,。,（,5,）制得的,KNO,3,产品中常含,NaCl,，,进一步提纯的方法是,。,氯化钾硝酸钠,混合,溶解,蒸发,浓缩,趁热,过滤,滤渣,冷却,结晶,过滤,滤液,洗涤,干燥,KNO,3,产品,水,滤液,滤渣,0 20 40 60 80 100,温度,/,溶解度,/g,200,100,KNO,3,NaNO,3,KCl,NaCl,NaCl,稀释溶液，防止降温过程中,NaCl,析出，提高产品的纯度；,重结晶,3,、产品分离提纯,洗涤操作：,洗涤试剂的选择：,检验洗涤是否干净的方法：,干燥：,-,洗涤和干燥,往漏斗（过滤器）中加入蒸馏水至浸没沉淀，,等水自然流下后，重复以上操作,2,3,次,水、有机溶剂,取最后一次洗涤液少量,滴加少量检验试剂 看现象 得结论,【,注意,】,：问是否洗涤干净和判断洗涤干净的区别,先找出需要检验离子,干燥器烘干、自然晾干,4,、数据处理或方案评价,方案评价：,数据处理：,对环境是否友好、原料利用率或产物的产率、,经济效益等,质量守恒、电子守恒等,（,2010,安徽卷,27,）（,14,分）,（,4,）若废旧锂离子电池正极材料含,LiMn,2,O,4,的质量为,18.1 g,第步反应中加入,20.0mL 3.0molL,-1,的,H,2,SO,4,溶液。假定正极材料中的锂经反应和完全为,Li,2,CO,3,则至少有,gNa,2,CO,3,参加了反应。,6.4,（或,6.36,）,废旧锂离子电池正极材料,加过量,NaOH,溶液,过滤,滤液,通入过量,CO,2,过滤,沉淀,X,LiMn,2,O,4,、碳粉,加稀硫酸、通入空气,过滤,滤液,MnO,2,、碳粉,加一定量,的碳酸钠,滤液,过滤,Li,2,CO,3,析：,n(LiMn,2,O,4,)=0.1mol,消耗,H,+,0.1mol,剩余,0.02molH,+,.,需要,Na,2,CO,3,：生成碳酸锂,0.05mol,跟多余硫酸反应需要,0.01mol,，所以为,0.06mol Na,2,CO,3,照相用的废定影液中含有,Na,、,Ag(S,2,O,3,),2,3,、,Br,等离子。某研究性学习小组拟通过下列实验程序，对某照相公司的废定影液进行实验处理，回收其中的银和溴。,(,已知：,4H,+2 Ag(S,2,O,3,),2,3,=Ag,2,S+S+SO,2,+SO,4,2,+2H,2,O),(4),步骤实验操作时，也常采用加入适量硝酸钾加盖后再灼热的方法，推测加硝酸钾的目的可能是,_,。,(5),通过上述回收银的流程中，从绿色化学的要求看，存在的不足为,_,_,_,。,仔细阅读、熟悉流程,小 结,整体把握,搞懂原理,规范答题,提取信息、运用信息,掌握要点、审题分析,(2010,江苏高考,),钡盐行业生产中排出大量的钡泥,主要,含有,BaCO,3,、,BaSiO,3,、,BaSO,3,、,Ba(FeO,2,),2,等,某主要生产,BaCl,2,、,BaCO,3,、,BaSO,4,的化工厂利用钡泥制取,Ba(NO,3,),2,，其部分工艺流程如下：,(1),酸溶后溶液的,pH,1,，,Ba(FeO,2,),2,与,HNO,3,反应的化学方程式为,_,(2),酸溶时通常控制反应温度不超过,70,，且不使用浓硝酸，原因是,_,、,_.,(3),该厂结合本厂实际，选用的,X,为,_(,填化学式,),；中和,使溶液中,_(,填离子符号,),的浓度减小,(,中和,引起的溶液体积变化可忽略,),(4),上述流程中洗涤的目的是,_,解析：,本题主要考查钡泥的综合利用，意在考查元素化合物知识的综合运用,(1)Ba(FeO,2,),2,与,HNO,3,反应的化学方程式为：,Ba(FeO,2,),2,8HNO,3,=,Ba(NO,3,),2,2Fe(NO,3,),3,4H,2,O,；,(2),温度越高反应速率越快，故控制温度不超过,70,是为了防止反应速率过快，且浓硝酸越浓越易分解，温度高既易挥发，也易分解，故不用浓硝酸；,(3)X,既要能中和硝酸，又不产生新杂质，故可用,BaCO,3,；中和,使溶液中的,Fe,3,形成,Fe(OH),3,沉淀、,H,浓度减小；,(4),因为钡盐是重金属盐，有毒，故洗涤的目的是减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染,(1)Ba(FeO,2,),2,8HNO,3,=,Ba(NO,3,),2,2Fe(NO,3,),3,4H,2,O,(2),防止反应速率过快浓,HNO,3,易挥发、分解,(,凡合理答案均可,),(3)BaCO,3,Fe,3,、,H,(4),减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染,(,凡合理答案均可,),碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料。工业碳酸钠（纯度约,98,）中含有,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,、,Cl,-,和,SO,4,2-,等杂质，提纯工艺路线如下：,已知碳酸钠的溶解度（,S,）随温度,变化的曲线如下图所示：,回答下列问题：,（,1,）滤渣的主要成分为,。,（,2,）,“,趁热过滤,”,的原因是,。,工业碳酸钠,溶解,除杂,滤渣,滤液,蒸发浓缩,结晶,过滤,母液,Na,2,CO,3,H,2,O,趁热过滤,试剂级,Na,2,CO,3,检验,加热脱水,273 293 313 333 353 373,60,50,40,30,20,10,0,S/g,Na,2,CO,3,H,2,O,Na,2,CO,3,7H,2,O,Na,2,CO,3,10H,2,O,Mg(OH),2,、,Fe,（,OH,）,3,、,CaCO,3,使析出的晶体为,Na,2,CO,3,H,2,O,，,防止因温度过低而析出,Na,2,CO,3,10H,2,O,晶体,，,令后续的加热脱水耗时长,（,09,年安徽理综,26,）（,12,分）某厂废水中含,5.0010,-3,mol,L,-1,的,Cr,2,O,7,2,，其毒性较大。某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料,Cr,0,.,5,Fe,1,.,5,FeO,4,（,Fe,的化合价依次为,+3,、,+2,），设计了如下实验流程：,含,Cr,2,O,7,2,的酸性废水,加,FeSO,4,7H,2,O,含,Cr,3+,、,Fe,2+,、,Fe,3+,的溶液,加,NaOH,溶液,至,PH,为,9,，过滤,滤液,滤渣,焙烧,Cr,0,.,5,Fe,1,.,5,FeO,4,（,4,）欲使,1L,该废水中的,Cr,2,O,7,2,完全转化为,Cr,0,.,5,Fe,1,.,5,FeO,4,。理论上需要加入,_,g FeSO,4,7H,2,O,。,1L,废水中的,n,(Cr,2,O,7,2,)=5.0010,-3,mol,，根据关系式：,Cr,2,O,7,2,4Cr,0.5,Fe,1.5,FeO,4,10FeSO,4,7H,2,O,，所以,理论上,n,(FeSO47H2O)=0.05mol,，,m,(FeSO,4,7H,2,O)=0.05mol278gmol,-1,=13.9g,。,