化学工艺流程题专题复习.ppt

无机化学工艺流程题,专题复习,一、化工流程图试题的构成特点,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。,一.化工流程图试题的构成特点,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。,【题尾】,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：,【题头】,【题干】,【11年广东32题】,【题尾】,(NaCl熔点为801 ；AlCl3在181 升华) （1）精炼前需清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 。 和 。 （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 。,【题头】,【题干】,2Al + Fe2O3= Al 2O3 + 2Fe,4Al + 3SiO2 = 3Si + 2Al 2O3,H2、AlCl3；,NaCl,【题尾】,【题头】,【题干】,（3）在用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方 程式为 。 （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 和 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 。,Cl2 + 2OH = Cl + ClO + H2O,阳,阳极：Al -3e- = Al 3+,阴极：4Al2Cl7 +3e- = 7AlCl 4+Al,铝在空气中易形成一层极薄的致密而坚固 的氧化膜，它能阻止氧化深入内部，起到防腐保护作用。,7,高考考题考什么？,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。,呈现形式：,流程图、表格、图像,设问方式：,措施、成分、物质、原因,能力考查：,获取信息的能力、分解问题的能力、表达能力,知识落点：,基本理论、元素化合物、实验,二.近5年化工流程图试题的考查要点,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。,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、设备维护。,2010年全省平均得分率为50.0%， 2011年全省平均得分率为39.8%。,考查层次要求高，考查范围具有综合性,例1.(2010年广东卷32)碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以 -锂辉石(主要成分为Li2OAl2O34SiO2)为原料制备Li2CO3的工艺流程如下：,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。 步骤I前， -锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是 。,增大固液接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率,预处理,分离提纯,主反应,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; 步骤I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。 步骤II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 。,石灰石,Fe2+、Mg2+、Ca2+,已知：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。 步骤III中，生成沉淀的离子方程式为 。 从母液中可回收的主要物质是 。,2Li+CO32=Li2CO3,Na2SO4,原料预处理 除杂、净化,产品分离提纯,原料循环利用,尾气综合利用,无机矿物、废水、废渣,核心 化学反应,目标 产品,规律：“主线主产品，分支副产品，回头为循环”,反应条件控制,工业生产流程主线与核心,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,14,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,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,常见名词,三. 化学工艺流程题的解题方法,通过阅读题头，明确生产目的制备什么物质，找到 制备物质时所需的原料及所含杂质，提取出所给的相 关信息反应方程式、物质的稳定性和溶解性等。,1. 明确目的，提取有用信息,对比分析流程图中的一种物质(原料)与最后一种物质 (产品)，找出原料与产品之间的关系，联系问题有针 对性地思考：原料转化为产品的过程中依次进行了什 么反应？每一步除目标物质外还产生了什么杂质或 副产物？杂质是否要除去，采用什么操作方法除去？,2. 分析流程，弄清各步作用,三. 化学工艺流程题的解题方法,1. 明确目的，提取有用信息,2. 分析流程，弄清各步作用,这一步很关键，答题时要看清问题，不能答非所问， 要注意语言表达的科学性和准确性，如分清是要求 回答实验操作名称还是具体操作步骤。,3. 看清问题，准确规范作答,四. 化工流程图试题备考策略,1. 提高读图能力,化工流程实质是化学反应流程,(1).能分析出每步发生的反应得到的产物及副产物；,(2).通过流程的前后联系，明确整个流程中每步操作 的目的。,掌握元素及化合物知识,【例2】用铝土矿(主要成分为：Al2O3nH2O，少量SiO2 和Fe2O3)制取铝的途径为：,四. 化工流程图试题备考策略,1. 提高读图能力,例3（11江门2模）某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业以该废渣为原料生产CuCl22H2O的流程如下：,2. 做好常见考点的整理、归纳，保证基本得分,已知：Fe(OH)2、Fe(OH)3、Cu(OH)2沉淀完全时的pH值分别为：9.7、3.2、6.4。,1.粉碎的目的： 。 2.焙烧的目的： 。 3.酸浸的目的： 。 4.调节pH=3-4的原因： 。,增大反应物的接触面积，加快反应速率,使CuS 转化为 CuO, Fe2+转化为Fe3+,使CuO、Fe的化合物溶解,使Fe3+沉淀完全,无机化学工艺流程题,专题复习,10-32. 从粗产品硫酸锌固体除去铁、铜、镉等可溶性硫酸盐， 从而得到纯净的硫酸锌，实验流程如下：,题 头,题 干,题 尾,部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH参见表:,1.“酸浸”步骤中，为提高锌的浸出率，可采取的措施有: “酸浸”时适当补充少量水的原因是 2.滤液I加入酸性KMnO4所发生反应的离子方程式为： 。 加入ZnO的原因是 。,增大硫酸浓度或加热升高温度或边加硫酸边搅拌或增加浸出时间,防止硫酸锌中从溶液中析出,5Fe2+MnO4-+8H+=5Fe3+Mn2+ +4H2O,因为Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3+3H+,ZnO+2H+=Zn2+H2O,加入ZnO能促进Fe3+水解生成Fe(OH)3而除去,（）滤渣III的成份主要是 。 （）从滤液III得到晶体的操作过程为 、冷却结晶、 过滤，冼涤、小心干燥。,Mn Cd Cu,蒸发浓缩,改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解。如煅烧高岭土。,(1)原料预处理阶段的常见考点,煅烧: 灼烧: 焙烧,A.研磨(粉碎):,从海带提取碘,C.浸取,溶解，除去氧化物（膜）,调节PH促进沉淀、 抑制水解,去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、 二氧化硅，调节PH促进沉淀、抑制水解,与水反应或溶解,与醇等反应或溶解,(1)原料预处理阶段的常见考点,D. 控 制 温 度,a. 加热，加快反应速率或加速某固体的溶解；,b. 防止物质温度过高时分解或挥发，或达到沸点挥发；,c. 使催化剂的活性达到最高；,d. 防止副反应的发生；,e. 降温或减压，减少能源成本，降低对设备的要求， 达到绿色化学的目的。,为了获得CuCl22H2O晶体，对滤液B进行的操作是：蒸发浓缩，趁热过滤，滤液经冷却结晶，过滤得到产品。分析有关物质的溶解度曲线（如图），“趁热过滤”得到的固体是 。,Na2SO4,例3（11江门2模）某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业以该废渣为原料生产CuCl22H2O的流程如下：,“趁热过滤”的原因是 ；,例4（2012吉林调研）实验室制备甲酸铜晶体Cu(HCOO)24H2O的流程如下：,防止降温甲酸铜结晶而损失,用无水乙醇洗涤晶体的目的 。,除去甲酸并减少甲酸铜晶体损失,(2)分离提纯阶段的常见考点：,A. 结 晶,蒸发结晶，趁热过滤: 蒸发浓缩，冷却结晶: 重结晶,得到溶解度受温度影响小的溶质,得到溶解度受温度影响大的溶质,B. 水洗（有机物洗）,C. 控制PH值,D. 控制温度,控制反应条件的方法和目的,控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成 氢氧化物沉淀,如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表 若要除去Mn2溶液中含有的Fe2，应该怎样做？,1.pH值的控制:,调节pH所需的物质一般应满足两点：,能与H反应，使溶液pH值增大；,不引入新杂质,例如：若要除去Cu2溶液中混有的Fe3，可加入CuO、 Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值,2.蒸发、反应时的气体氛围 3.加热的目的 4.降温反应的目的 5.趁热过滤 6.冰水洗涤,加快溶解速率或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为使化 学平衡向着题目要求的方向移动，防 止某些物质在高温时分解，如有H2O2 参与的反应,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,如MgCl2溶液制无水MgCl2,(3)核心反应考点：,基本理论:,离子反应、氧化还原反应,反应原理:,化学平衡、水解原理、电化学,计算,提取信息点,无机化学工艺流程题,专题复习,四. 化工流程图试题备考策略,1. 提高读图能力,2. 做好常见考点的整理、归纳，保证基本得分,研磨(粉碎)、加热（煅烧 灼烧 焙烧 ）、 浸取（酸浸 碱浸 水浸 有机物浸取）、 控制温度,(1) 原料预处理阶段的常见考点,(2) 分离提纯阶段的常见考点,结晶（蒸发结晶，趁热过滤；蒸发浓缩，冷却结晶；重结晶）,水洗（冰水洗涤 、有机物洗）、控制PH值、控制温度,离子反应、氧化还原反应；化学平衡、水解原理、电化学； 元素化合物的性质；计算,(3) 核心反应考点,江苏: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。其流程如下：,（4）反应常被用于电解生产(过二硫酸铵)。电解时均用惰性 电极，阳极发生的电极反应可表示为:,（1）反应的离子方程式：,Fe2+ + 2HCO3 = FeCO3+ H2O + CO2,2SO42- 2e- = S2O82-,(4)其他考点,环保：,绿色化学,成本：,原料价格、能耗控制、 循环利用,（2011广东四校联考 节选）工业上生产高氯酸（沸点：90oC）时 还同时生产了亚氯酸钠，其工艺流程如下：,（3）循环使用的物质是:,H2SO4,（1）反应的化学方程式,3NaClO3+3H2SO4 = 3NaHSO4+2ClO2+HClO4+H2O,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. 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),（1）增强对信息重要性的认识，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。,【10广东32】碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以锂辉石(主要成分为Li2OAl2O34SiO2)为原料制备Li2CO3的工艺流程如下：,(5)从母液中可回收的主要物质是_。,Na2SO4,（Li2SO4）,（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。,【11 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：,“反应2”的氧化剂是_。,（NaClO2）,ClO2,4. 提倡“各个击破”的解题方法，争取多得分,化工流程图题问题设置的特点：,（1）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。,（2）超纲知识题目中要么有信息提示，要么与解答题目无关。,（3）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。,【2007 广东21】（2）实验室进行蒸发浓缩用到的主要仪器 、烧杯、玻璃棒、酒精灯等。,【2011 广东32】(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：,蒸发皿,答：致密的氧化铝膜能隔绝钢材与空气中的O2、CO2和H2O等 接触，使电化学腐蚀和化学腐蚀不能发生,5. 养成严谨的答题习惯，争取得高分,【2012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）。,溶液中存在水解平衡TiO2（n+1）H2O TiO2n H2O2H+ 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,注意语言表达，答题要有模式和要点。例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 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,（4）TiO22C2Cl2 TiCl42CO；蒸馏（或分馏）,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,工业生产碘酸钾(KIO3)的流程如下，在反应器中发生反应的化学 方程式为：I2+KClO3+H2OKH(IO3)2+KCl+Cl2 (未配平)。,6. 消除对工艺流程题的畏惧心理,查资料得： KIO3是一种白色结晶粉末； 酸性条件下， KIO3是一种较强的氧化剂，与氢碘酸、SO2等 还原性物质作用，被还原为单质I2； 在碱性介质中， KIO3能被Cl2 、次氯酸盐等氧化为KIO4； KIO3 在常温下稳定，加热至560开始分解。,（1）步骤反应器发生的反应中，两种还原产物所得电子数相 同，请配平该反应的化学方程式：,6I2 + 11KClO3 + 3H2O = 6KH(IO3)2 + 5KCl + 3Cl2,I2+KClO3+H2OKH(IO3)2+KCl+Cl2 (未配平)。,（2）步骤中，用稀酸酸化的作用 ； 能否选用稀盐酸_，（填：“可以”、“不可以”） 其原因是_；,促进氯气从反应混合物中逸出,不可以,盐酸能还原已生成的碘酸氢钾,（3）步骤要保持溶液微沸1小时以完全排出氯气，排出氯气 的原因为 ；,Cl2能将KIO3氧化成KIO4,（4）步骤11得到碘酸钾晶体，你建议的方法是 :,蒸发浓缩，冷却结晶,四. 化工流程图试题备考策略,1. 提高读图能力,2. 做好常见考点的整理、归纳，保证基本得分,3. 善于利用和挖掘有效信息解题的能力,4. 提倡“各个击破”的解题方法，鼓励学生要敢于做化工 流程图题，争取多得分,5. 培养严谨的答题习惯，争取得高分,6. 消除对工艺流程题的畏惧心理,练习1(2010上海高考)工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：,完成下列填空(已知粗盐水中含有Ca2+,Mg2+等杂质离子) (1)粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂)，写出A、B的化学式。 A B 。 (2)实验室提纯粗盐的实验操作依次为： 取样、 、沉淀、 、 、 结晶、 、烘干。,Ca(OH)2或CaO；,溶解,Na2CO3,过滤 蒸发,过滤,(3)工业生产纯碱工艺流