化工流程题解题技巧课件.ppt

高考新题型-化工流程题解题技巧,武钢三中化学特级教师万长江,化学工艺流程题近几年是高考的热点，所占的分值也相当重，但由于此类试题陌生度高，对学生的能力要求也大，加上有的试题文字量大，学生在没做之前往往就会产生畏惧感，所以这类题的得分很不理想。（如2013湖北高考题）要解好这一类题，学生最重要的是要克服畏惧心理，认真审题，找到该实验的目的。一般来说，流程题只有两个目的：一是从混合物中分离、提纯某一物质；另一目的就是利用某些物质制备另一物质。,一.从实验的目的入手分析化学工艺流程题,1、对于实验目的为第一种的题目，其实就是对混合物的除杂、分离、提纯。当遇到这一类题时，要求学生一定要认真在题目中找出要得到的主要物质是什么，混有的杂质有哪些，认真分析当加入某一试剂后，能与什么物质发生反应，生成了什么产物，要用什么样的方法才能将杂质除去。只有这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的。这里特别提一提蒸发与结晶。蒸发与结晶方法都可以将溶液中的溶质以固体形式析出,具体采用何种方法,主要取决于溶质的溶解度。,有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较大，如NH4NO3、KNO3等物质,在蒸发过程中比较难析出来，所以要用冷却法使它结晶。而有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较小，如NaCl、KCl等，有少数物质的溶解度随温度的升高而减小，如Ca（OH）2要使它们析出较多固体溶质时,则要用蒸发浓缩的方法。例如NaCl和KNO3混合溶液,如果将混合溶液蒸发一段时间,析出的固体主要是NaCl,母液中是KNO3和少量NaCl。,如果将混合溶液加热后再降温,则析出的固体主要是KNO3,母液中是NaCl和少量KNO3。如果是除杂，杂质所含的量比较少，一般是让主要物质析出来。如KNO3溶液中含少量NaCl，常用升温冷却结晶法，再经过过滤、洗涤、烘干（不同的物质在烘干时采取的方法不同），就可得到KNO3固体了。如果NaCl溶液中含少量KNO3，则用蒸发浓缩结晶法.这种方法一般要经过趁热过滤才能得到主要物质，主要原因是如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来。,例1（2008广东19）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Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO42-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。,Na2CO3H2O,（3）若在实验室进行“趁热过滤”，可采取的措施是（写出1种）。（4）若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是。（5）已知：Na2CO310H2O(s)=Na2CO3(s)+10H2O(g)H1=+532.36kJmol-1Na2CO310H2O(s)=Na2CO3H2O(s)+9H2O(g)H2=+473.63kJmol-1写出Na2CO3H2O脱水反应的热化学方程式,答：(1)滤渣的主要成分为Mg(OH)2、Fe（OH）3、CaCO3。(2)使析出的晶体为Na2CO3H2O，防止因温度过低而析出Na2CO310H2O晶体，令后续的加热脱水耗时长。(3)用已预热的布氏漏斗趁热抽滤。(4)溶解时有大量沉淀生成，使Na2CO3损耗且产物Na2CO3混有杂质；原因：“母液”中，含有的离子有Ca2+，Na+，Cl-，SO42-，OH-，CO32-，当多次循环后，使用离子浓度不断增大，溶解时会生成CaSO4，Ca（OH）2，CaCO3等沉淀。(5)Na2CO3H2O（S）=Na2CO3（s）+H2O（g）H=+58.73kJ/mol,要了解一点新的仪器名称1直形冷凝管蛇形冷凝管空气冷凝管2梨形分液漏斗球形分液漏斗普通三角漏斗（即漏斗）布氏漏斗,直形冷凝管蛇形冷凝管空气冷凝管,直形冷凝管，由内外组合的直玻璃管构成，多用于蒸馏操作蒸汽温度小于140度，不可用于回流。在其外管的上下两侧分别有连接管接头，用作出水口和进水口。直形冷凝管使用方法：使用时，将靠下端的连接口以塑胶管接上水龙头，当作进水口。因为进水口处的水温较低而被蒸气加热过后的水，温度较高；较热的水因密度降低会自动往上流，有助于冷却水的循环。,蛇形冷凝管,用于有机制备的回流，适用于沸点较低的液体。,球形冷凝管内管为若干个玻璃球连接起来，用于有机制备的回流，适用于各种沸点的液体。直形冷凝管一般是用于蒸馏,即在用蒸馏法分离物质时使用.而球形冷凝管一般用于反应装置,即在反应时考虑到反应物的蒸发流失而用球形冷凝管冷凝回流,使反应更彻底,布氏漏斗,布氏漏斗是实验室中使用的一种陶瓷仪器，也有用塑料制作的，用来使用真空或负压力抽吸进行过滤。,梨形分液漏斗球形分液漏斗普通三角漏斗（即漏斗）,球型分液漏斗的颈较长，多用于制气装置中滴加液体的仪器，梨型分液漏斗的颈比较短，常用做萃取操作的仪器。,2、对于目的为制备某一物质的流程题，要求学生注意以下几个方面：1.1、明确题目目的是制什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质。只有知道了实验目的，才能非常清楚的知道整个流程的意义所在，题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。而产物如果具有某些特殊性质（由题目信息获得或根据所学知识判断），则要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其它杂质。一般来说主要有如下几种情况：,如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如：侯德榜制碱中的NaHCO3；还有如H2O2、Ca（HCO3）2、KMnO4、AgNO3、HNO3（浓）等物质。如果产物是一种会水解的盐，且水解产物中有挥发性的酸产生时，则要加相对应的酸来防止水解。如：制备FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu（NO3）2等物质时，要蒸干其溶液得到固体溶质时，都要加相应的酸或在酸性气流中干燥来防止它水解，否则得到的产物分别是Fe2O3、Al2O3、MgO、CuO；而像Al2(SO4)3、NaAlO2、Na2CO3等盐溶液,虽然也发生水解,但产物中Al(OH)3、H2SO4、NaHCO3、NaOH都不是挥发性物质,在蒸发时,抑制了盐的水解,最后得到的还是溶质本身。,如果产物是一种强的氧化剂或强的还原剂，则要防止它们发生氧化还原的物质，如：含Fe2+、SO32-等离子的物质，则要防止与氧化性强的物质接触。如果产物是一种易吸收空气中的CO2或水（潮解或发生反应）而变质的物质（如NaOH固体等物质），则要注意防止在制备过程中对CO2或水的除去，也要防止空气中的CO2或水进入装置中。如果题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息，则要注意对比它们的溶解度随温度升高而改变的情况，根据它们的不同变化，找出合适的分离方法。,1.2寻找在制备过程中所需的原料，写出主要的化学反应方程式或制备原理，从中了解流程图。从近几年的高考题目中会发现，大多数题目都会给出制备物质时所需的原料，但一般会涉及到物质的分离、提纯的操作。所以在明确了实验目的之后，再写出主要的反应方程式，观察有没有副产品，如果有，剩余的步骤就是分离提纯了。,例2(2006广东卷22)往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其使用范围。例如，在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg(OH)2，树脂可燃性大大降低，该Mg(OH)2的生产工艺如下：,（1）精制卤水中的MgCl2与适量石灰乳反应合成碱式氯化镁Mg(OH)2nClnmH2O，反应的化学方程式为。（2）合成反应后，继续在393K523K下水热处理8h，发生发应：Mg(OH)2nClnmH2O(1-n/2)Mg(OH)2n/2MgCl2mH2O水热处理后，过滤、水洗。水洗的目的是。（3）阻燃型Mg(OH)2具有晶粒大，易分散、与高分子材料相容性好等特点。上述工艺流程中与此有关的步骤是。,2019/12/14,21,可编辑,（4）已知热化学方程式：Mg(OH)2(s)MgO(s)H2O(g)；H181.5kJ/molAl(OH)3(s)1/2Al2O3(s)3/2H2O(g)；H287.7kJ/molMg(OH)2和Al(OH)3起阻燃作用的主要原因是。等质量Mg(OH)2和Al(OH)3相比，阻燃效果最好的是，原因是。（5）常用阻燃剂主要有三类：A卤系，如四溴乙烷；B磷系，如磷酸三苯酯；C无机类，主要是Mg(OH)2和Al(OH)3。从环保的角度考虑，应用时较理想的阻燃剂是_（填代号），理由是。,答：（1）2MgCl2(2n)Ca(OH)22mH2O2Mg(OH)2nClnmH2O(2n)CaCl2（2）除去附着在Mg(OH)2表面的含等杂质MgCl2的滤液。（3）“水热处理”、“表面处理”。（4）分解时吸收大量的热量。Mg(OH)2，等质量的Mg(OH)2分解时吸收的热量比Al(OH)3大（5）C；A会破坏臭氧层，B中的P元素会造成藻类生物的大量繁殖。,为什么Mg(OH)2表面处理和水热处理能说明它具有晶粒大易分散,与高分子材料相容性好热处理是将材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的组织结构,来控制其性能的一种综合工艺过程。表面处理在基体材料表面上人工形成一层与基体的机械、物理和化学性能不同的表层的工艺方法。表面处理的目的是满足产品的耐蚀性、耐磨性、装饰或其他特种功能要求Mg(OH)2氢氧化镁在碱性溶液中加热到200以上时变成六方晶系结晶。高于500时失去水转变为氧化镁。沸水中碳酸镁可转变为溶解性更差的氢氧化镁。粒径1.5-2m，数目10000,白度95。,二.从解题基本步骤看化学工艺流程题,无机化工题实际上是考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能力。解此类型题目的基本步骤是：从题干中获取有用信息，了解生产的产品。分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：A、反应物是什么B、发生了什么反应C、该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。从问题中获取信息，帮助解题。,了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手：1、对反应速率有何影响？2、对平衡转化率有何影响？3、对综合生产效益有何影响？如原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护（从绿色化学方面作答）。,常见文字叙述套路：1、洗涤沉淀：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2-3次。2、从溶液中得到晶体：蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-（洗涤）注意：在写某一步骤是为了除杂是，应该注明“是为了除去XX杂质”，只写“除杂”等一类万金油式的回答是不给分的。(例如上题中除去附着在Mg(OH)2表面的含等杂质MgCl2的滤液)看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式，注意配平。,例3（2009年高考天津9）海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下：（1）请列举海水淡化的两种方法：、（2）将NaCl溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有H2、_、，或H2、。,（3）步骤中已获得Br2，步骤中又将Br2还原为Br-，其目的为。（4）步骤用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95，有关反应的离子方程式为：_，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是。,答：（1）蒸馏法，电渗析法，离子交换法等。（2）Cl2NaOH，NaClO（3）富集溴元素（4）SO2+Br2+2H2O=4H+2Br-+SO42-强酸对设备的严重腐蚀。,要了解一点新的操作名称常压或减压蒸馏法，电渗析法，反萃取电渗析法是利用离子交换膜进行海水淡化的方法。离子交换膜是一种功能性膜，分为阴离子交换膜和阳离子交换膜。阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过，这就是离子交换膜的选择透过性。在外加电场的的作用下，水溶液中的阴，阳离子会分别向阳极和阴极移动，如果中间再加上一种交换膜，就可能达到分离浓缩的目的。电渗析法就是利用了这样的原理。电渗析与电解不同之处在于：电渗析的电压虽高，电流并不大，维持不了连续的氧化还原反应所需；电解却正好相反。电渗析广泛应用于化工、轻工、冶金、造纸、海水淡化、环境保护等领域。,反萃取,萃取法有些污染物，在水中溶解度小，而在某些有机溶剂中溶解度却非常大，而这种有机溶剂又不溶于水。这样便可以让该溶剂与废水充分搅拌混合，使废水中的污染物都转移到该溶剂中。停止搅拌之后，水与溶剂的密度不同，自动分为两层，水中的污染物便被去除了。这种有机溶剂称之为萃取剂，可以从含酚废水中把苯酚完全萃取到萃取剂中，使废水中苯酚浓度低于排放标准(1.0mg/l)。然后，向萃取液中投加NaOH，使苯酚生成酚钠。酚钠是盐，不溶于N-503溶液之中，以酚钠溶液的形态与萃取剂分离，从而使萃取剂中不含有其他杂质，又可以重新使用。此过程称之为反萃取。,三.从流程图常见的呈现方式看化学工艺流程题：,例4,根据教材P91实验4-2得到从海带中提取I2的流程图如下：,海带,将海带放入_（填仪器名称）中灼烧。,加速溶解的方法有_。,过滤需要用到的玻璃仪器有_。,氧化对应的离子方程式是_。,2I-+2H+H2O2=I2+2H2O,坩埚,加热、用玻璃棒搅拌,漏斗、玻璃棒、烧杯,得到I2的CCl4溶液颜色是_；再加入KI溶液充分振荡静置现象为颜色变浅，原因是_（用离子方程式表示）。,紫红色,I2+I-=I3-,海带,设计一种简单方法证明提取碘后的水溶液不含有I2_。,取溶液少量，加淀粉，若不变蓝，则不含I2,写出潮湿环境中KI与氧气反应的主要化学方程式。,