《无机化工流程》备考研讨课件.ppt

无机化工流程的题型分析,无机化工流程题构成特点,无机化工流程题备考策略,无机化工流程题答题策略,1、近年广东高考化工流程题统计与分析,一、无机化工流程题构成特点,2、化工流程题型的特点,化工流程图试题就是将化工生产过程中的主要操作步骤或物质转换用框图形式表示出来，将其中相关的信息以文字、表格或图像呈现出来，然后根据流程中涉及的化学知识进行设问，从而形成与化工生产紧密联系的试题。,3. 化工流程试题的基本结构：,题头：,题干：,题尾：,介绍该工艺生产的原材料、目的、原理。,用框图形式将操作或物质转换或分离提纯等主要生产工艺流程表示出来。,根据流程中涉及到的化学知识设问。,【07年广东24题】【题头】二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。工业上以软锰 矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：【题干】,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。部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表,回答下列问题：,【07年广东24题】,【题尾】（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为 。（2）滤渣A的主要成分是 。（3）加入MnS的目的是除去 杂质。（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应方程式为： （5）从废旧碱性锌锰电池中可以回收利用的物质有 _（写两种）。,MnO22FeSO42H2SO4MnSO4Fe2(SO4)32H2O,Fe(OH)3 Al(OH)3,Cu2 、Zn2,MnO2H2OeMnOOHOH（或2MnO2H2O2eMn2O32OH）,锌、二氧化锰,4、广东省化工流程试题的考查要点,4、广东省化工流程试题的考查要点,知识考查的范围包括：,1、元素化合物：,2、基本理论和原理：,3、实验操作：,4、绿色化学：,物质转化的条件及反应。,化学反应：氧化还原反应；,电化学：原电池、电解池的电极反应；,化学平衡：水解平衡、溶解-沉淀平衡。,原料处理：研磨、灼烧、溶解；,物质分离提纯：调节pH沉淀、结晶、洗涤、干燥。,物质循环、副产物回收、三废处理等。,考查学生的获取信息的能力、分析问题的能力、表达能力，充分体现能力立意的命题指导思想。考查层次要求高，考查范围具有综合性。 2010年全省平均得分率为50.0%，2011年全省平均得分率为39.8%。,二、化工流程试题备考策略,1、提高学生的读图能力,第一、能分析出每步发生的反应得到的产物及副产物；,第二、通过流程的前后联系,明确整个流程中每步操作的目的。,在元素及其化合物复习时我们可以有意识地采用“知识问题化，问题情境化”的复习策略，将重要的化学方程式渗透在流程图的形式呈现出来。针对某些重要的常见物质的制备让学生自己设计化工流程图。,【例】用铝土矿(主要成分为：Al2O3nH2O，少量SiO2和 Fe2O3)制取铝的途径为：,2、引导学生以元素化合物为核心构建立体知识网络,化工流程图题将所要表达的信息以文字、框图、表格、图像等形式呈现出来，而解题就需要对这些信息进行阅读、整理、分析、理解、组合和应用。,3、提高学生善于利用和挖掘有效信息解题的能力,【2011 广东32】由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：,(NaCl熔点为801 ；AlCl3在181 升华),金属铝金属钠和氢气,流程解读,思考1反应条件思考2可能发生的反应：Cl2与钠生成氯化钠、与铝反应生成氯化铝、与氢气反应生成氯化氢。,思考3700时NaCl为固体(熔点为801),浮渣为NaCl。,思考4700为气态应该是熔点较低的化合物(AlCl3在181升华)尾气为AlCl3、HCl和过量的Cl2。,思考7加入NaCl、KCl，与AlCl3成熔融盐，是增强导电性，并使AlCl3电离。,思考5冷凝后气体A是HCl和Cl2，能被碱液吸收。,思考7 控制温度为170,目的是防止 AlCl3升华。,思考6冷凝后固体B是AlCl3 。,(1)精炼前,需消除坩埚表面的氧化铁和石英砂,防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质。相关的化学方程式为:_。,Fe2O3+2Al Al2O3+2Fe , 3SiO2+4Al 2Al2O3+3Si,(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有_；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在_。,HCl、AlCl3,NaCl,(4)在铝电解池中，金属铝为_极。熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl4-和 Al2Cl7-形式存在，铝电极的主要电极反应式为 。,(5)钢材镀铝后,表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀,其原因是。,Al3e7AlCl4 = 4Al2C l7,阳,致密氧化铝膜能隔绝钢材与空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气接触,使电化学腐蚀和化学腐蚀不能发生.,典型错误,（1）增强学生对信息重要性的认识，培养学生养成利用信息解题的习惯。,（2）善于从关键词中挖掘信息。审题时应认真读题，扣住关键词，正确理解题意，弄清测试意图，以防答非所问。,3、提高学生善于利用和挖掘有效信息解题的能力,例(2013深圳二模32) 钒及化合物用途广泛。工业上常用含少量Al2O3的钒铁矿（FeOV2O5）碱熔法提取V2O5。简要流程如下：,已知：焙烧时可发生反应：V2O5 + Al2O3+2Na2CO3 2NaVO3 +2NaAlO2 +2CO2常温下物质的溶解度：NaVO321.2 g /100g水；HVO30.008 g /100g水,（1）“浸出渣B”的主要成分是 。(写化学式),Fe2O3或Fe3O4，或者Fe2O3和Fe3O4 (2分),（2）生产中，不直接用H2SO4浸泡“烧渣A”获取HVO3的原因是 。,H2SO4与NaVO3反应生成难溶的HVO3，HVO3包裹在一些烧渣的表面，阻碍了反应的进行，从而降低了HVO3产率，且使产生的HVO3不纯。另外，铁的氧化物会和硫酸反应生成铁离子，增加干扰离子，消耗硫酸，浪费资源。（4分）,(3)“操作”包括_、洗涤。如果不洗涤，则产品中可能含有的金属阳离子是_、_。下列装置(部分夹持仪器省去)可用在实验室进行“操作”的是_。（填序号）,A B C D,过滤 (2分),Na+ Al3+(2分),D (2分),（4）NaVO3用于原油的脱硫技术，由V2O5溶于NaOH溶液中制取，反应的离子方程式为 。（5）V2O5还可用于将硅铁炼成钒铁。生产中加入CaO可节能减排。有关反应如下： 2V2O5(l)+5Si(s)+5CaO(s)=4V(s)+5CaSiO3(s)；H1 = -2096.7 kJ/mol已知：CaSiO3(s)=CaO(s) + SiO2(s)； H2 = +92.5 kJ/mol则：2V2O5(l)+5Si(s)=4V(s)+5SiO29(s)； H3 = _。,-1634.2 kJ/mol（2分）,V2O5 +2OH 2VO3- + H2O (3分,可以没有加热符号),（3）信息隐含于思维定势中。有些试题的已知条件是出题者将教材中的有关知识学生平时已做过的试题、接触过的某些提法稍作更动后呈现出来的，目的在于检验学生是否具有善于发现问题的能力。,【2011广一模31】亚氯酸钠(NaClO2)主要用于棉纺、造纸业的漂白剂,也用于食品消毒、水处理等,亚氯酸钠受热易分解。以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下：,3、提高学生善于利用和挖掘有效信息解题的能力,（4）挖掘信息的实质，将信息向深层拓宽，进行信息整合，为正确解答创造条件。,(1) 提高“反应1”反应速率的措施有_、_等。(2) “反应2”的氧化剂是_, 该反应的化学方程式为_。(3) 采取“减压蒸发”而不用“常压蒸发”,原因是_。(4) 从“母液”中可回收的主要物质是_。(5) “冷却结晶”后经_(填操作名称)即可获得粗产品。,三、化工流程题目的答题策略,（1）熟悉化工流程题目的结构题头、题干(流 程)、题尾(设问),（2）明确流程的主要组成部分原料处理核心反 应产品处理(分离提纯),1.突破化工流程题细节,规律：“主线主产品，分支副产品，回头为循环”,常见考点：加快反应速率；溶解、浸出； 灼烧、焙烧、煅烧等。,(1)原料预处理阶段,原料成分： 矿石、工业废渣、工业废水,预处理方法(1) ：灼烧、煅烧或焙烧高温：可使原料发生结构或组成上的改变（Al2O3）可使原料中的某些杂质转化为气体除去：有机杂质(海带提碘前期处理)、使稳定性 较差的物质分解至恒重等等。高温下与O2等空气中的组分或外加的物质反应(一般涉及氧化还原反应)。,预处理方法(2) ：将原料中的某些组分转化为溶液中离子的常见方法及表述：,浸出或“洗”：固体加入水或某种溶液溶解得到离子。水浸、水洗：可溶于水的物质转化为离子。酸浸、酸洗：能溶于酸的物质（活泼金属、碱性氧化物和氧化铝、氢氧化物等等）碱浸、碱洗：除去油污（油脂）、能溶于碱的物质（酸性氧化物和铝及其化合物）。,（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有 （要求写出两条）。,09年广东化学22题,某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：,进行二次浸出；加入过量硫酸。,H的控制：控制溶液的酸碱性，使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如Fe3+、Cu2+的分步沉淀。蒸发、反应时气体氛围：如MgCl2溶液制无水MgCl2。温度的控制：控制反应速率或促使平衡向某个方向方向移动；促进(或抑制)某物质结晶析出；防止某些物质在高温时分解，如有H2O2参与的反应。趁热过滤：若目的是获得固体，则为防止其他物质析出致产品不纯或防止温度降低固体溶解；若目的是获得液体，则为防止温度降低析出固体，造成损耗。洗涤：洗去晶体表面的杂质离子，若是冰水洗涤还可减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗，若是有机溶剂洗涤（乙醇、乙醚等）除了以上目的外还便于干燥。,(2)核心反应阶段,反应条件的控制,例工业以粗铜为原料制备硝酸铜晶体流程图：,(1)在保温去铁的过程中，为使Fe3+沉淀完全，可以向溶液中加入CuO，调节pH，溶液的pH应保持在_范围。不用加水的方法调节溶液pH的原因是_。,(2)进行蒸发浓缩时，要用硝酸调节溶液的pH=1，其目的是(结合离子方程式说明)_。,产品的分离提纯常用方法：运用溶解度差异选择合适的结晶方法进行分离提纯。通过结晶条件（温度、结晶速度等）控制改变物质的物理性质，得到特殊性能非化学反应！,(3)产品的处理阶段,常见考点：洗涤（冰水、 热水、酒精溶液）；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。,结晶的几种方法蒸发（浓缩）结晶（至有大量晶体出现）。蒸发浓缩（至有晶膜出现），冷却结晶，过滤。蒸发浓缩（结晶），趁热过滤，冷却结晶，过滤。如NaNO3与KCl制取KNO3的过程。,在流程图中循环使用（循环带来的问题？）在其他生产生活中应用（常识积累）环保处理（有毒气体、重金属、酸、碱）,（4）副产物和排放物的处理,成本意识：转化率、利用率、原料价格、能耗的控制、原料、能量的循环利用。 效率意识：生产速率、催化剂的使用、反应条件的选择。环保意识：绿色化学,（5）关注工业生产问题,工业流程常用化工术语,浸出：固体加入水或酸或碱溶解得到离子。浸出率：加酸或碱使矿石溶解后，离子在溶液中的含量多少。酸浸：是指在酸溶液中反应使可溶金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去溶解的过程。水浸：指与水接触反应或溶解。 水洗：制备反应中，水洗通常是为了除去水溶性的杂质。酸洗：通常指清洁金属表面的一种方法。一般指将制件浸入硫酸等的水溶液，以除去金属表面的氧化物等薄膜。碱浸、碱洗：除去油污（油脂）、能溶于碱的物质（酸性氧化物和铝及其化合物）。,2、探索无机化工流程题答题策略,(1) 宏观把握、理清思路,2010广东.32碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。-锂辉石（主要成分为Li2OAl2O34SiO2）为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下：,(1)步骤前,-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是:,增大样品与H2SO4的接触面积,加快化学反应速率。,已知：Fe3、Al3、Fe2和Mg2以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303 K下的溶解度分别为34.2 g、12.7 g和1.3 g。,(2)步骤中,酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO4-,另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+等杂质,需在搅拌下加入(填“石灰石”“氯化钙”或“稀硫酸”)以调节溶液的pH到6.06.5,沉淀部分杂质离子,然后分离得到浸出液。,(3)步骤中,将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中,可除去的杂质金属离子有。,(4)步骤中,生成沉淀的离子方程式为 。,(5)从母液中可回收的主要物质是 。,石灰石,2Li+CO32-=Li2CO3,Fe2+、Mg2+、Ca2+,Na2SO4,(2)由简至繁、按需答题,（1）步骤前， -锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是_。（2）步骤中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO42-, 另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+等杂质，需在搅拌下加入_(填“石灰石”、“氯化钠”或“稀硫酸”)以调节溶液的pH到6.06.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。（3）步骤中，将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有_。（4）步骤中，生成沉淀的离子方程式为_。（5）从母液中可回收的主要物质是_。,石灰石,增大固体表面及以提高浸出率、增大反应速率；,由简至繁按需答题,(3)单线分析、理清物质,(5)从母液中可回收的主要物质是： 。,Li+ + CO32- = Li2CO3,Na2SO4,(3) 步骤中，将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有 。,Fe2+、Mg2+、Ca2+,(4) 善用信息、突破难点,(4) 步骤中，生成沉淀的离子方程式为：,(5)冷静思考, 规范作答.,化工流程图题问题设置的特点：,问题各自相对独立，无连带效应，一个问题解决不了不会影响下一个问题的解决。超纲知识题目中要么有信息提示，要么与解答题目无关。每题中基本上都有与流程图无关的问题，可以直接根据已有的知识去完成。,【2012广州天河区二模32】钛合金是航天航空工业的重要材料。由钛铁矿（主要成分是TiO2和Fe的氧化物）制备TiO2等产品的一种工艺流程示意如下：,已知：TiO2易水解，只能存在于强酸性溶液中.TiCl4的熔点-25.0,沸点136.4;SiCl4的熔点-68.8,沸点57.6.(3)向“富含TiO2溶液”中加入Na2CO3粉末得到固体TiO2n H2O，请用恰当的原理和化学用语解释其原因 ，废液中溶质的主要成分是 （填化学式）。,(3)溶液中存在水解平衡TiO2(n+1)H2O TiO2nH2O + 2H+,加入的Na2CO3粉末与H+反应，降低了溶液中c(H+)，促进水解平衡向生成TiO2n H2O的方向移动； Na2SO4。,注意提升表达能力,答题要有模式和要点。例如解析与平衡移动有关的问题应该遵循以下步骤：阐明体系中存在的核心平衡所采取的措施、改变的条件导致平衡如何移动移动、产生什么结果。,【2012广州天河区二模32】（4）用金红石（主要含TiO2）为原料，采用亨特(Hunter)法生产钛的流程如下：写出沸腾氯化炉中发生反应的化学方程式 ，制得的TiCl4液体中常含有少量SiCl4杂质 ，可采用 方法除去.,答题时要注意使用规范的化学用语，最大限度降低失分的可能。,(4) TiO22C2Cl2 TiCl42CO；蒸馏(或分馏),（2011安徽）MnO2是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO2（含有较多的MnO和MnCO3）样品转化为纯MnO2实验,其流程如下：,（1）第步加稀H2SO4时，粗MnO2样品中的 （写化学式）转化为可溶性物质。 （2）第步反应的离子方程式（3）第步蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈)、 _、_、_，已知蒸发得到的固体中有NaClO3和NaOH，则一定还有含有_（写化学式）。（4）若粗MnO2样品的质量为12.69g，第步反应后，经过滤得到8.7g MnO2，并收集到0.224LCO2（标准状况下），则在第步反应中至少需要_ mol NaClO3。,答案：（1）MnO和MnCO3；（2）5Mn22ClO34H2O=5MnO2Cl28H；（3）酒精灯、蒸发皿、玻璃棒；NaCl；（4）0.02mol。,无机工业流程题备考像一场攻坚战，难有捷径，应布局在先、各个击破、循序渐进，讲究策略。,无机工业流程的备考应贯穿于整个高三备考，因为无机工业流程题备考的成功意味着整个化学备考的成功！,