高三化学二轮复习《电化学工艺流程》ppt课件.ppt

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1、建模法 解答工业流程题,试题特点：陌生度高、阅读量大、综合性强、区分度高,工业流程题,以与工业生产和日常生活密切相关的物质制备、分离和提纯为中心，以流程图为信息背景，以物质的性质、转化、分离等为考查点。将元素化合物、反应原理、化学实验等内容有机融合。,无机框图推断题,以元素特性为中心，以不同物质间的框图转化为背景，以物质性质和物质的转化为考查点。,“以能力测试为主导，考查考生将与化学相关的实际问题分解，综合运用相关知识和科学方法，解决生产、生活实际和科学研究中的化学问题的能力。”,工业流程题结构,（2013年全国新课标I卷）27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

2、钴酸锂（LiCoO2），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-=LixC6。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）。,问题（1）（2）（3）（4）（5）（6）,题干,流程图,问题,工业流程题突破,梳理历年试题，统计分析考点，构建解题模型。,（2013年全国新课标I卷）27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（LiCoO2），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-=LixC6。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）。,建 模,

3、原料,目标产物,原料的预处理,反应条件的控制,产品的分离提纯,成本,环保,核心反应,（2013年全国新课标I卷）27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（LiCoO2），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-=LixC6。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）。,（6）在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有_(填化学式)。,(4)反应的离子方程式为,烟台三月诊断,一、核心反应陌生方程式的书写,以13全国新课标I卷非选择题为例：方程式共书写16个，流程题独占5个。,关注箭头的指向：,局部意识

4、,(2012四川）29、（3）已知1mol CH4在燃料反应器中完全反应生成气态水时吸热160.1kJ,1molCH4在氧气中完全燃烧生成气态水时放热802.3kJ。写出空气反应器中发生反应的热化学方程式：。,CaS(s)O2(g),CaSO4(s),（2013年全国新课标I卷）27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（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。,（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_；,（2013年全国新课标II卷）27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

5、()、Ni()等杂质)的流程如下：,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MnO2。（1）反应中除掉的杂质离子是，发生反应的离子方程式；,（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。,（2011年广东32）由熔盐电解法获得的粗铝含有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钢材镀铝。工艺流程如下：,（注：NaCl熔点为801；AlCl3在181升华）,(2017年全国27）重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成

6、分为FeOCr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：,（1）步骤的主要反应为,（2）滤渣1中含量最多的金属元素是_，滤渣2的主要成分是_及含硅杂质。,（2010年安徽27）锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源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(LiMn2O4、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：,(2)第步反应的离子方程式_,氧化还原反应，先配平化合价，再考虑介质,（2013福建卷）24二氧化氯（ClO2）是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。（1）氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。该法工艺原理示意图如下。其过程是将食盐水在特定条件下电

7、解得到的氯酸钠（NaClO3）与盐酸反应生成ClO2。工艺中可以利用的单质有（填化学式），发生器中生成ClO2的化学方程式为_。,熟练应用氧化还原规律,（2016年全国卷28)NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：,“尾气吸收”是吸收”电解”过程排出的少量ClO2.,（2013年全国新课标I卷）27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（LiCoO2），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-=LixC6。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）。,（5）充、

8、放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式_。,熟练应用氧化还原规律书写电极反应式,(2015年广东32)（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl4和Al2Cl7两种离子在Al电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为。,(2014年山东30）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl7和AlCl4组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。（1）已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为（）,（2013年全国新课标I卷）27锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利

9、用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。,（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_。,考虑反应实际：,17(2)硫化亚铁煅烧得到的烧渣的主要成分为FeO、Fe3O4和Fe2O3等。利用该烧渣制备铁红和副产品无氯钾肥的流程如下：,该滤液加入NH4HCO3发生反应的离子方程式是。,一、核心反应陌生方程式的书写,关注箭头的指向(聚焦局部)前后追溯物质（放大局部）盖斯定律、离子反应规律、氧化还原规律反应实际（物质性质、试剂量）全面考虑,减小固体的颗粒粒度，增大固体样品与液体（或气体）的接触面积，加快反应速率。,二、原料的预处理,浸出：,研磨：,（水浸、酸浸、碱浸）

10、使原料中的*溶解（物理溶解或与浸取液接触反应），可溶性离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。,灼烧：,（焙烧、煅烧）（逆流）除去可燃性的杂质,（或使原料初步转化）,搅拌：,使反应物充分接触，增大反应（或溶解）速率。,研煅浸题,三、反应条件的控制,温度:,反应速率物质的溶解度物质的热分解与挥发弱离子的水解（平衡）,温度、pH、保护气,pH：,物质的沉淀与溶解弱离子的水解物质转化,保护气：,隔绝空气（主要是O2、CO2、H2O）弱离子的水解,(2017年全国卷27）、Li4Ti3O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制

11、备，工艺流程如下：,（3）TiO2xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示：,分析40 时TiO2xH2O转化率最高的原因_。,（2017江苏卷19）某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)。,已知：NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解，如：3NaClO=2NaCl+NaClO3AgCl可溶于氨水：AgCl+2NH3H2O=Ag(NH3)2+Cl+2H2O常温时N2H4H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)2+：4Ag(NH3)2+N2H4H2O=4Ag+N2+4NH4+4NH3+H2O,（1）“氧

12、化”阶段需要80条件下进行，适宜的加热方式为（）,（2009年江苏16）以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钠和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：,（2）反应需控制反应温度低于35，其目的是。,反应：FeSO4+2NH4HCO3=CO2(g)+FeCO3+(NH4)2SO4+H2O,（2010年江苏16）钡盐行业生产中排出大量的钡泥主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2，其部分工艺流程如下：,（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70，且不使用浓硝酸

13、，原因是、。,2013年山东30（2）工业上由钛铁矿(FeTiO3)(含Fe2O3、SiO2等杂质)制备TiO2的有关反应包括：酸溶:FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O(l)水解:TiOSO4(aq)+2H2O(l)=H2TiO3(s)+H2SO4(aq)简要工艺流程如下：,试剂A为。钛液I需冷却至70左右，若温度过高会导致产率降低，原因是。,90,（2010年四川29）四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣（主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3,Ti的最高化合价为+4）作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：,（3）在实

14、际生产过程中，向沸水中加入滤液，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：_,烟台三月诊断,（3）浸出液中加入CaCO3的主要作用（）,(2017年全国27）重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeOCr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：,（1）步骤的主要反应为,（3）步骤调滤液2的pH使之变（填“大”或“小”）原因是（用离子方程式表示）,（2013年全国新课标II卷）27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

15、级氧化锌(含有Fe()、Mn()、Ni()等杂质)的流程如下：,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MnO2。（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_。,（2006年广东20）氧化铜有多种用途，如用作玻璃着色剂、油类脱硫剂等。为获得纯净的氧化铜以探究其性质，某同学用工业硫酸铜(含硫酸亚铁等杂质)进行如下实验：,步骤的目的是除铁。操作是：滴加H2O2溶液，稍加热；当Fe2+转化完全后，慢慢加入Cu2(OH)2CO3粉末，搅拌，以控制溶液pH=3.5；加热煮沸一段时间，过滤，用稀硫酸酸化滤液至pH=1。控制溶液

16、pH=3.5的原因是。,（2015年山东31）毒重石的主要成分BaCO3（含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质），实验室利用毒重石制备BaCl22H2O的流程如下:,（2）,加入NH3H2O调节pH=8可除去（填离子符号），滤渣中含（填化学式）。,（2015上海卷改编）工业上将Na2CO3和Na2S以1:2的物质的量之比配成溶液，再通入SO2，可制取Na2S2O3，同时放出CO2。在该反应中CO2的作用（）,（广东卷）（1）若在空气中加热MgCl26H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出相应反应的化学方程式_。用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的HCl气流中加热MgCl26H

17、2O时，能得到无水MgCl2，其原因是_。,（2014年广东32）（1）向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是_。,四、产品的分离提纯,过滤、结晶、蒸馏、萃取分液,过滤：,趁热过滤,沉淀的洗涤,水（冰水、热水）、有机物（乙醇、乙醚）（主要考虑溶解度）酸洗（考虑水解）,降低因溶质的溶解而引起的损耗；乙醇易挥发，有利于干燥，同时可防止溶质与水反应生成结晶水合物；减少物质因水解损失。,考虑溶解度,（2017年全国27）（2007年广东）,沉淀的洗涤方法,检验沉淀是否洗净的方法,分析清楚溶液中的成分 Cl-、CO32-、SO42-、Fe3+、NH4+,加入蒸馏水（或其他溶剂）至浸没固体，

18、液体自然流下，滤净，重复23次。,结晶：,蒸发结晶蒸发浓缩、冷却结晶蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶通保护气、蒸发浓缩、冷却结晶重结晶,四、产品的分离提纯,CuSO45H2O、ZnSO47H2O、CaBr26H2O、Al2(SO4)318H2O,2013江苏卷2009广东卷除去Mg(ClO3)2中含有的NaCl杂质2007广东卷除去NH4Cl中含有的Na2SO4杂质,一般会有溶解度曲线,NaCl,(NH4)2SO4溶液加入KCl后得到无氯钾肥应进行的操作为、洗涤、干燥等；反应的化学方程式为。,五、生产实际,速率快、产率高、产品纯度高成本低、无污染循环利用,多快好省,（2017江苏卷19）某科研小组

19、采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)。,已知：NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解，如：3NaClO=2NaCl+NaClO3AgCl可溶于氨水：AgCl+2NH3H2O=Ag(NH3)2+Cl+2H2O常温时N2H4H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)2+：4Ag(NH3)2+N2H4H2O=4Ag+N2+4NH4+4NH3+H2O,（2）NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2，该反应的化学方程式为_。HNO3也能氧化Ag，从反应产物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺点是_。,聚合硫酸铁（PFS）是一

20、种新型高效的无机高分子絮凝剂，广泛用于水的处理。用铁的氧化物为原料来制取聚合硫酸铁，为控制水解时Fe3+的浓度，防止生成氢氧化铁沉淀，原料中的Fe3+必须先还原为Fe2+。实验步骤如下：,（3）用NaClO3氧化时反应方程式如下：6FeSO4+NaClO3+3H2SO4=3Fe2(SO4)3+NaCl+3H2O若改用HNO3氧化，则反应方程式如下：6FeSO4+2HNO3+3H2SO4=3Fe2(SO4)3+2NO+4H2O已知1 mol HNO3价格0.16元、1 mol NaClO3价格0.45元，评价用HNO3代替NaClO3作氧化剂的利弊。利是_，弊是_。,循环利用：,（实质就是降低成

21、本）,箭头指回为循环,（2013福建卷24）,Cl2,NaCl,建 模,有高度有深度,整体与局部意识生产实际意识答题要点意识,有方向有模式,氯化亚铜（CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：,1、步骤中得到的氧化产物是_，溶解温度应控制在6070，原因是_。2、写出步骤中主要反应的离子方程式_。3、步骤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是_(写名称)。4、上述工艺中，步骤不能省略，理由是_.,（人教版必修2课

22、本）“卤块”的主要成分是MgCl2，此外还含Fe3+、Fe2+和Mn2+等离子。若以它为原料按下图所示工艺流程进行生产，可制得轻质氧化镁。若要求产品尽量不含杂质，而且成本较低，请根据表1和表2提供的资料，填写空白。,Fe2+氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以常将它氧化成为Fe3+，生成Fe(OH)3沉淀除去。,温馨提示重温课本,必修2：P9094开发利用金属矿物和海水资源 海水提溴（富集、热循环）海水提镁 课后题中各种矿石的冶炼选修4：P6265难溶电解质的溶解平衡 沉淀反应的应用（生成、溶解、转化）,化学学科核心素养,1、宏观辨识与微观探析2、变化观念与平衡思想3、证据推理与模型认知4、科学探究与创新意识5、科学精神与社会责任,研磨、浸取、煅烧,化工流程题中有关物质的分离提纯考查结晶、过滤问题,