无机化工流程题解题策略课件.ppt

1,无机化工流程题解题方法指导,?,陌生信息的提取和应用,I.,物料走向,II.,主要步骤,III.,方框处有操作（有工人）,IV.,条件及操作标注全面,?,工艺流程图的感性认识和加工,?,分析和解决解答化学问题的能力,考生提取以下信息会顺利解题,本题特色和方向,3,1,、高考想考什么？,（,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。,所以近年来高考该类型题持续出现。,一、,解题方法,?,陌生信息的提取和应用,I.,物料走向,II.,主要步骤,III.,方框处有操作（有工人）,IV.,条件及操作标注全面,?,工艺流程图的感性认识和加工,?,分析和解决解答化学问题的能力,考生提取以下信息会顺利解题,本题特色和方向,5,2,、,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；,6,3,、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,7,4,、解答,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。,8,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,9,【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,10,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,11,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,+,12,5.,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,13,（,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),2,8.3,9.8,14,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。,15,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,16,(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,17,【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,改变高岭土中氧化铝的,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,18,【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+,19,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）,20,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,二、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,21,3.,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,22,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,三、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,23,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,24,25,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,4,26,2,、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：,高岭土,A,酸,适量,CaCO,3,煅烧,浸出,搅拌，调节溶液,pH,在,4,.,2,4,.,5,，过滤,蒸发浓缩,Al,2,(OH),n,Cl,6-n,90,100,0,C,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,。,27,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,4,2,4,5”,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,90,100,，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,28,c,d,CuO,的作用是什么？加多少？多余如何除去？,29,冷却结晶,引流,NH,3,H,2,O,b,注视凹液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？,30,增大反应物的接触面，加快反应速率,ClO,-,+H,2,O,FeO(OH),31,8.0pH10.4,b,蒸发浓缩、冷却结晶,125m,2,/81m,1,32,适当提高反应温度、增加浸出时间,33,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,34,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。,35,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,36,Fe(OH),3,Mg(OH),2,37,SiCl,4,+H,2,O,SiCl,4,+H,2,=,Mg(OH),2,蒸发浓缩、冷却结晶,38,9,、,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：,含钴废料,加热反应,反应,调节,pH,至,a,过滤,调节,pH,至,2,3,操作,减压烘干,CoCl,2,6H,2,O,盐酸,过氧化氢,碳酸钠,滤渣,盐酸,已知：,钴与盐酸反应的化学方程式为：,Co,2HCl=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：,39,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,含钴废料,加热反应,反应,调节,pH,至,a,过滤,调节,pH,至,2,3,操作,减压烘干,CoCl,2,6H,2,O,盐酸,过氧化氢,碳酸钠,滤渣,盐酸,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,。,5.2,7.6,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,40,?,在实验室中，为了从上述产品中获得更纯净的,CoCl,2,6H,2,O,，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,含钴废料,加热反应,反应,调节,pH,至,a,过滤,调节,pH,至,2,3,操作,减压烘干,CoCl,2,6H,2,O,盐酸,过氧化氢,碳酸钠,滤渣,盐酸,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,10,、,(2013,课标,27,14,分,),氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌,含有,Fe(,),、,Mn(,),、,Ni(,),等杂质,的流程如下,:,工业,ZnO,浸出液,滤液,滤液,滤饼,ZnO,提示,:,在本实验条件下,Ni(,),不能被氧化,;,高锰酸钾的还原产物是,MnO,2,。,回答下列问题,:,(1),反应中除掉的杂质离子是,发生反应的离子方程式为,;,在加高锰酸钾溶液前,若,pH,较低,对除杂的影响是,。,(2),反应的反应类型为,过滤得到的滤渣中,除了过量的锌外还有,。,(3),反应形成的沉淀要用水洗,检验沉淀是否洗涤干净的方法,是,。,(4),反应中产物的成分可能是,ZnCO,3,xZn(OH),2,。取干燥后的滤,饼,11.2 g,煅烧后可得到产品,8.1 g,则,x,等于,。,Fe,2+,和,Mn,2+,(2,分,),MnO,4,+3Fe,2+,+7H,2,O,3Fe(OH),3,+MnO,2,+5H,+,(2,分,),2MnO,4,+3Mn,2+,+2H,2,O,5MnO,2,+4H,+,(2,分,),铁离子和锰离子不能生成沉淀,从而,无法除去铁和锰杂质,(2,分,),置换反应,镍,(,每空,1,分,共,2,分,),取少量水洗液于试管中,滴入,12,滴稀硝酸,再滴入硝酸钡溶液,若无白,色沉淀生成,则说明沉淀已经洗涤干净,(2,分,),1(2,分,),检,SO,4,2-,?,方向：联系生产生活实际，体现学科特色和学科价值,11,、,(2013,课标,27,15,分,),锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子,电池正极材料有钴酸锂,(LiCoO,2,),、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,该锂离子电池负极,发生的反应为,6C+xLi,+,+xe,-,Li,x,C,6,。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源,(,部,分条件未给出,),。,回答下列问题,:,(1)LiCoO,2,中,Co,元素的化合价为,。,(2),写出,“,正极碱浸,”,中发生反应的离子方程式,。,(3),“,酸,浸,”,一,般,在,80,下,进,行,写,出,该,步,骤,中,发,生,的,所,有,氧,化,还,原,反,应,的,化,学,方,程,式,;,可用盐酸代替,H,2,SO,4,和,H,2,O,2,的混合液,但缺点是,。,(4),写出,“,沉钴,”,过程中发生反应的化学方程式,。,(5),充放电过程中,发生,LiCoO,2,与,Li,1-x,CoO,2,之间的转化,写出放电时电池反应方程式,。,(6),上述工艺中,“,放电处理,”,有利于锂在正极的回收,其原因是,。在整个回,收工艺中,可回收到的金属化合物有,(,填化学式,),。,+3,2Al+2OH,-,+6H,2,O,=,2Al(OH),3,+3H,2,2LiCoO,2,+3H,2,SO,4,+H,2,O,2,Li,2,SO,4,+2CoSO,4,+O,2,+4H,2,O,2H,2,O,2,2H,2,O+O,2,有氯气生成，污染较大,CoSO,4,+2NH,4,HCO,3,=CoCO,3,+(NH,4,),2,SO,4,+H,2,O+CO,2,Li,1-x,CoO,2,+Li,x,C,6,=LiCoO,2,+6C,Li,+,从负极中脱出,经由电解质向正极移动,并进入正极材料中,Al(OH),3,、,CoCO,3,、,Li,2,SO,4,