无机工业流程题解题交流共张PPT课件

-,1,无机工业流程题解题交流,临泉一中陆鼎昌2018、3、29,-,2,从最近的一次小练习说起,-,3,-,4,-,5,-,6,-,7,-,8,ABCD,ABC,AB,A,D,C,B,元素观,微粒观,变化观,-,9,元素分离型看元素的变化，关注始态和终态,-,10,2017年课标卷27题.Li4Ti5O12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）来制备.，工艺流程如下：,请问加盐酸后的滤渣的成分是什么？从元素的角度来分析，从元素化合物的性质角度考虑。,-,11,原料中有LiAlSi等元素，而制备的目标物中所含元素是什么？其它的元素去哪儿了？,-,12,除杂提纯型-关注的是杂质离子的去向及产品的生成。,杂质离子：Fe()、Mn()、Ni()产品：ZnO信息：Ni()不能被氧化,氧化剂,除Fe()、Mn(),除Ni(),Zn2+ZnCO3ZnO,-,13,（2013年全国新课标卷II）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()、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。,全面,-,14,局部意识,（1）设问一般相对独立，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）题中基本上都有与流程无关的问题，可直接作答；对于超纲知识，题目中要么有信息提示，要么与解答题目无关。,-,15,物质A,物质B,物质C,-,16,（2013年全国新课标卷I）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_；,2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O、2H2O22H2O+O2,瞻前顾后,全面,LiCoO2+H2SO4+H2O2Li2SO4+CoSO4,-,17,（2013年全国新课标卷I）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)。,Al(OH)3、Li2SO4、CoCO3,-,18,复习元素化合物时，学习一种元素：该元素有哪些价态？该价态有哪些物质和重要的存在形式？对应的微粒有哪些重要的形式？,-,19,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,建模,核心反应,1,2,3,-,20,2.研磨、粉碎、喷洒的目的：可增大反应物的接触面积，提高反应速率，提高原料的浸出率。,1.表面处理：包括除去表面油污、金属表面机械打磨除去氧化膜、化学法除去表面氧化膜。,(一)预处理过程可能遇到的问题：,3.水浸：分离水溶性和非水溶性物质；酸浸：可溶解金属、金属氧化物、盐、调节PH值碱浸：除油、溶解酸性氧化物、溶解铝及其化合物、调节PH值。醇浸：提取有机物。,-,21,4.灼烧：在高温下使固体原料分解、反应；除去可燃性的杂质（或使原料初步转化）。如：煅烧高岭土使其中的Al2O3能溶于酸，海带灼烧使其中的有机物转化为CO2和H2O而除去。,5.搅拌：,使反应物充分接触，增大反应（或溶解）速率。,-,22,（二）、核心反应陌生方程式的书写,关注箭头的指向：,箭头指入反应物箭头指出生成物,氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律判断产物配平非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物,-,23,物质分类联想,确认反应类型,写清条件添加符号,补充完整相关介质,依据规律判断产物,依据守恒进行配平,依据原理检查合理性,-,24,（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右。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠（NaClO3）与盐酸反应生成ClO2。工艺中可以利用的单质有H2、Cl2（填化学式），发生器中生成ClO2的化学方程式为_。,Cl2,HCl,NaClO3+HClClO2+H2/Cl2(?)+NaCl2NaClO3+4HCl=2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O,NaCl,NaClO3,氧化还原规律,-,25,（2010安徽卷）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是。,Li+,LiMn2O4+O2Li+MnO24LiMn2O4+O2+4H+=4Li+8MnO2+2H2O,瞻前顾后,-,26,又如：实验中有关温度控制（1）温度对反应速率如何影响？（升温速率增大；考虑对催化剂的活性影响）（2）温度对化学平衡的影响（升温平衡向吸热方向移动）（3）温度对物质物理性质影响（升温溶解度增大/减小）（4）温度对物质化学性质影响（升温不稳定物质易分解）（5）如何控制温度？（冰水浴、热水浴、油浴、恒温器、温度计等）（6）温度不能过高和过底的原因是什么？,-,27,（2009江苏卷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、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：,FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3+(NH4)2SO4+CO2+H2O,（3）反应需控制反应温度低于35，其目的是_。,防止NH4HCO3分解（或减少Fe2+的水解）,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）,-,28,（2010江苏卷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，原因是_、_。,防止反应速率过快浓HNO3易挥发、分解,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）,-,29,2.控制PH值：控制物质的水解和电离，保证物质的充分溶解和充分反应反应，调节PH使某些离子进行沉淀和溶解,-,30,产品的分离提纯,过滤、结晶、蒸馏、萃取分液,过滤：,趁热过滤考虑溶解度,沉淀的洗涤水（冰水、热水）、有机物（乙醇、乙醚）（主要考虑溶解度）,-,31,易溶于水的产品的洗涤：冰水洗涤：洗去晶体表面的杂质离子，并减少洗涤过程中的溶解损耗。有机物洗涤：洗去晶体表面杂质离子，降低晶体的溶解损耗，且易于干燥。,（2008广东卷30）洗涤除去NaCl晶体表面附带的少量KCl，选用的试剂为75%乙醇。,-,32,沉淀的洗涤方法向过滤器中加入蒸馏水（或其他溶剂）至浸没固体，滤净，重复23次。,检验沉淀是否洗净的方法-取最后一次的洗涤液，加入某试剂，不出现沉淀，证明沉淀完全。,关键：分析清楚溶液中的成分Cl-、CO32-、SO42-、Fe3+、NH4+,-,33,1、通过解决问题构建知识网络如：实验中有关沉淀的问题（1）为什么洗涤？（不损失原料，得到纯净物）（2）用什么洗涤？（冷水、热水；有机溶剂；酸、碱）（3）怎样洗涤？（沿玻璃棒加入洗涤液至浸没沉淀，待水自然流下，重复操作23次。）（4）如何证明沉淀洗涤干净？（取样-加入某试剂-描述现象-得出结论）（5）如何证明沉淀完全？（静置-取上层清液-滴加沉淀剂-若无沉淀证明沉淀完全）,-,34,产品的结晶方法,单一溶质的溶液：蒸发结晶：溶解度随温度的升高变化不大的。如NaCl.蒸发浓缩、冷却结晶：溶解度随温度的升高变化较大。如KNO3、CuSO45H2O、ZnSO47H2O、CaBr26H2O、Al2(SO4)318H2O,晶体处理完整的叙述为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。,-,35,混合溶液-重结晶：,NaCl溶液中（含有少量的KNO3）提取NaCl：蒸发浓缩，趁热过滤。KNO3溶液中（含有少量的NaCl）提取KNO3：蒸发浓缩、冷却结晶，过滤,-,36,（江苏高考）反应得到的混合溶液中NH4ClO4和NaCl的质量分数分别为030和0l5。从混合溶液中获得较多NH4ClO4晶体的实验操作依次为（填操作名称）、干燥。,蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，冰水洗涤,-,37,趁热过滤：如果热的溶液析出某种晶体后，在温度下降时容易析出另一种晶体，则需要在保温情况下尽快完成过滤，即趁热过滤。,-,38,（广东卷22）,-,39,（广东卷19）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：,-,40,（2007广东卷21）以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠，工艺流程如下：氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变化如下图所示。,-,41,-,42,生产的成本和三废及循环利用：,-,43,（2011福建卷）24四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：,该工艺流程中存在的不足之处是产生三废。,-,44,（2013年全国新课标卷I）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。,可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是_。,有氯气生成，污染较大,污染：废渣、废液（酸、碱、重金属盐）、废气（Cl2、Br2、硫和氮的氧化物）,很多学生答不出,-,45,循环利用：,箭头指回为循环（实质就是降低成本）,（2013福建卷24）,（上海卷26A）,-,46,对学生而言,工业流程题难度相对较大，但是通过这类题目的学习，让学生接触最新的化学工艺过程，有利于培养学生的正确的化学价值观。现在社会很多负面新闻报道让人们对化学望而生畏，作为化学工作教育者，有责任也有义务改变人们对化学的负面认识，用这些带着正能量的化学工业流程和化学成果为化学正名！,-,47,对教师而言,通过工业流程题的教学可以拓展自己的知识水平，提高对化学认知的眼界，提高自己的专业学科素养，有利于服务教学，让自己的课堂更精彩。一道工业流程题不是简单的讲解答案，通过查阅资料和文献，让自己在深入了解工业流程的前提下讲解题目，在更高的层次上进行知识拓展和视野开拓。,-,48,对师生之间的交流而言,工业流程题可以促使教师和学生共同探讨问题，体现科学探究的乐趣和精髓。在遇到工业流程题时，学生和教师其实都感到比较陌生，不够熟悉，教师可以指引学生进行深入探讨和研究，发展科学探究能力,-,49,进一步印证了国家考试中心高考化学命题组长、南京大学教授段康宁所讲的经典名句:“研究高考题,才能预测高考题,高考题就是最好的复习资料。最重要、最直接、最有效的高考信息就是历年来，尤其是近年来的高考试题。这是因为高考命题组的成员是“稳定的”，在“稳中求进”的要求下，命题组在把握课程的基本要求及如何有效考查这方面的意图，已经体现在历年高考试题之中