化工流程题中核心知识结构和难点突破教学设计（实验中学朱日晖）.doc

化工流程题中核心知识结构和难点突破教学设计实验中学 高三化学备课组 朱日晖【工业流程题核心知识结构】【课前预学】物质的分离和提纯的方法结晶固体物质从溶液中析出的过程（蒸发溶剂、冷却热饱和溶液、浓缩蒸发）过滤固、液分离蒸馏液、液分离分液互不相溶的液体间的分离萃取用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。升华将可直接气化的固体分离出来。盐析加无机盐使溶质的溶解度降低而析出常见名词浸 出：固体加水（酸）溶解得到离子浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少酸 浸：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水 洗：通常为除去水溶性杂质水 浸：与水接触反应或溶解活动一：探究化工流程题考查的内容 (2012江苏高考19)废弃物的综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn总含量约为99%)回收Cu 并制备ZnO 的部分实验过程如下:(1)铜帽溶解时加入H2O2的目的是 _(用化学方程式表示)。铜帽溶解完全后,需将溶液中过量的H2O2除去。除去H2O2的简便方法是 (2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO,杂质为铁及其氧化物)的量,实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2+的含量。实验操作为:准确量取一定体积的含有Cu2+的溶液于带塞锥形瓶中,加适量水稀释,调节溶液pH=34,加入过量的KI,用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下:2Cu2+4I-2CuI(白色)+I2，2S2O32-+I22I-+S4O62-滴定选用的指示剂为,滴定终点观察到的现象为 。若滴定前溶液中的H2O2没有除尽,所测定的Cu2+含量将会(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。(3)已知pH11 时Zn(OH)2能溶于NaOH 溶液生成Zn(OH)42-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH 按金属离子浓度为1.0 molL-1计算)。开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3+1.13.2Fe2+5.88.8Zn2+5.98.9实验中可选用的试剂:30%H2O2、1.0 molL-1HNO3、1.0 molL-1NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO 的实验步骤依次为: ; ;过滤; ;过滤、洗涤、干燥;900 煅烧。解：(1) (2) (3) 答案:(1)Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O加热(至沸)(2)淀粉溶液蓝色褪去偏高(3)向滤液中加入适量30% H2O2,使其充分反应滴加1.0 molL-1 NaOH,调节溶液pH约为5(或3.2pH5.9),使Fe3+沉淀完全向滤液中滴加1.0 molL-1 NaOH,调节溶液pH约为10(或8.9pH11),使Zn2+沉淀完全【解题指南】可按以下思路解答本题:【讲评要点】(1)结合第(1)问要求将铜帽溶解可知其目的是将铜溶解;双氧水受热易分解;(2)淀粉遇碘显蓝色;若双氧水没除尽,铜离子与双氧水均能氧化碘离子产生碘,碘与硫代硫酸钠反应,导致硫代硫酸钠用量增大,所测铜离子含量将会偏高;(3)结合给出离子沉淀的pH和实验步骤,应先用双氧水将Fe2+氧化为Fe3+,使Fe3+完全转化为沉淀,过滤除去后,继续调节pH使Zn2+转化为氢氧化锌,再过滤、洗涤、干燥、煅烧得氧化锌。【化工流程题考主要内容】1）原料预处理（研磨、粉碎、酸溶或碱溶或水溶或氧化或还原以配成溶液）2）反应条件的控制（温度、压强、催化剂、原料配比、PH调节、溶剂选择）3）反应原理（离子反应、氧化还原反应、化学平衡、电离平衡、溶解平衡、水解原理、物质的分离与提纯、产品纯度的测定）4）绿色化学（物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用）5）化工安全（防爆、防污染、防中毒）等。探究二、化工流程题中关键知识点训练1、原料的预处理、原理方程式、物质的分离和提纯A、铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下：（1）将铝土矿制成溶液所用的试剂是：写出反应1的化学方程式 ；（2）滤液中加入CaO的目的是 ，（3）反应2的离子方程式为 ；答案：（1）NaOH溶液，2NaOHSiO2Na2SiO3H2O 2NaOHAl2O32NaAlO2H2O （2）除去杂质生成沉淀CaSiO3 （3）2AlO2CO23H2O2Al(OH)3CO32B、海带中含有丰富的碘为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验： （1）步骤灼烧海带时，常将海带剪碎，与少量酒精混合，加入 仪器进行灼烧，酒精的作用是 （2）步骤的实验操作名称是 ；（3）步骤的目的是： 工业生产中常用 来代氯气，理由： 离子方程式为： （4）步骤中，选择用苯来提取碘的理由有两条酒精只符合其中的一条，不能选择用酒精来提取碘的理由是： 步骤的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是 （5）请设计一个简单实验，检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘 答案：（1）坩埚（2）过滤，（3）将碘离子（I-）氧化为碘单质（I2），H2O2是绿色氧化剂，无污染，H2O22I2H=2H2OI2（4）酒精和水混溶 蒸馏或分馏，（5）取少量水溶液于试管中，滴加几滴淀粉溶液，如溶液变蓝，则说明有，反之则无。C、杂铜（含少量有机物）实验室中可通过下列途径制取硫酸铜溶液和胆矾（CuSO45H2O）（1）灼烧的目的： （2）精制氧化铜与稀硫酸反应的离子方程式 （3）操作I具体为： 答案：（1）将有机物氧化分解、将铜部分氧化。（2）CuO2H=Cu2H2O,2CuO24H2Cu22H2O（3）蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、烘干【总结】关键知识点：原料预处理常见的方法溶 解 固体要先制成溶液：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等灼 烧 如从海带中提取碘煅 烧 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、分解研 磨 适用于有机物的提取 如苹果中维生素C的测定等。【讨论】A、B、C三组生产中用到了哪些提纯和分离方法？探究三、控制反应条件的方法（2013全国新课标卷）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MnO2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 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ZnCO3xZn(OH)2 .取干操后的滤饼11.2g，煅烧后可得到产品8.1 g. 则x等于 。 （式量ZnCO3为125，Zn(OH)2为99，ZnO为81）（5）反应在实际生产中常用(NH4)2CO3代替Na2CO3，得到的滤饼主要成分是ZnCO3，试分析是通过控制什么条件来得到不同的产物的？【答案】（1）Fe2+和Mn2+ MnO4+3 Fe2+7H2O=3 Fe(OH)3+ MnO2+5H；2MnO4+3Mn2+2H2O=5MnO2+4H。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）置换反应 镍 （3）取少量水洗液于试管中，滴入1-2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 （4）1（5）控制溶液的碱性，Na2CO3溶液碱性强，水解后，溶液中OH 浓度大，生成Zn(OH)2 多。【讲评要点】（1）根据题意，Ni()不能被氧化，反应中除掉的杂质离子是Fe2和Mn2，发生的离子方程式为MnO4+3 Fe2+7H2O=3 Fe(OH)3+ MnO2+5H；2MnO4+3Mn2+2H2O=5MnO2+4H。加高锰酸钾溶液前，若pH较低，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）反应为锌与镍离子的反应，反应类型为置换反应，得到的滤渣中，除了过量的锌外还有金属镍。（3）检验沉淀是否洗涤干净的方法是取少量水洗液于试管中，滴入1-2滴稀硝酸酸化，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，说明没有硫酸根离子，则说明沉淀已经洗涤干净（4）根据关系式ZnCO3xZn(OH)2 - （x+1）ZnO 125+99x 81（x+1） 11.2g 8.1g解得：x=1 【考点定位】工艺流程、化学实验、化学计算 【总结】关键知识点：控制反应条件的方法控制pH值：控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀 。例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH 如下表所示开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3+1.13.2Fe2+5.88.8Zn2+5.98.9讨论：若要除去Zn2溶液中含有的Fe2，应该怎样做？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。讨论：若要除去Cu2溶液中混