《本章自我评价》教学设计(安徽省市级优课)-化学教案

无机化工流程图专题一教学目标：本节课重点在于让学生掌握无极化学工艺流程题解题策略与技巧，培养学生综合运用能力。例1．【2015浙江理综化学】某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质）制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O），设计了如下流程：下列说法不正确的是（）A．溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉B．固体1中一定含有SiO2，控制pH是为了使Al3+转化为Al(OH）3，进入固体2C．从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解D．若改变方案，在溶液1中直接加NaOH至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O答案D一、解题策略化工流程题目在流程上一般分为3个过程：eq\x(原料处理)→eq\x(分离提纯)→eq\x(获得产品)(1)原料处理阶段的常见考点与常见名词①加快反应速率②溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸、浓硫酸等水浸：与水接触反应或溶解酸浸：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，离子在溶液中含量的多少(更多转化)③灼烧、焙烧、煅烧：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④控制反应条件的方法、、、、、、(2)分离提纯阶段的常见考点①调pH值除杂a.控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀b.调节pH所需的物质一般应满足两点：能与H＋/OH-反应，使溶液pH值增大/减小；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试剂除杂③加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动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。如侯氏制碱中的NaHCO3、H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。④降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)、为使化学平衡向着题目要求的方向移动⑤萃取、、、、、、(3)获得产品阶段的常见考点①洗涤(冰水、热水)：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。②蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。③蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。④蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3。⑤重结晶。、、、、、、(4)其他常见考点①化学方程式②实验仪器③计算④信息二、热点题型探究[例2](2015·全国卷Ⅰ，27)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：回答下列问题：(1)写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式___________________________________________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有_________________________________(写出两条)。(2)利用_______的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是_____________________(写化学式)。(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是___________________。然后再调节溶液的pH约为5，目的是__________________________。(4)“粗硼酸”中的主要杂质是________(填名称)。(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为_______________________。(6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程____________________________________________________________________。答案(1)Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4eq\o(=,\s\up7(△))2MgSO4＋2H3BO3提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径(2)Fe3O4SiO2和CaSO4(3)将Fe2＋氧化为Fe3＋使Al3＋和Fe3＋形成氢氧化物沉淀而除去(4)(七水)硫酸镁(6)2H3BO3eq\o(=,\s\up7(△))B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mgeq\o(=,\s\up7(△))2B＋3MgO题后反思对近年的高考试题进行分析，不难发现，无机化合物的制备试题很多都是将化学工艺或化学工业生产及最新科技成果融入其中，来考查学生的综合能力。这类试题一般都是比较大型的推断、实验设计和探究类试题，这是高考中一个重要的热点。化学工艺流程题主要从以下两点设置：(1)环境与化学：主要涉及“废水、废气、废渣”的来源，对环境的影响和处理原理。(2)重要化工生产及资源利用：旨在用所学的基本理论(氧化还原、化学平衡、盐类水解、电化学、热化学、有机物结构与性质等)指导化工生产。从命题趋势来看，一般有三种题型：一是从实验设计和评价的角度对化工生产进行模拟；二是根据一些化工生产的流程来考查考生的综合应用能力；三是关于化工生产的相关计算。统览整体、截段分析是做“化工流程”题的主要方法。统览整体就是对一些线型工艺流程试题，对比分析流程图中原料与产品之间的关系，弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化学工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。截段分析就是针对题目所涉及的问题在流程中的呈现位置进行截段，做重点分析，分析时，也要注意“前扯后挂”，不要“断章取义”。[精练1]【2016北京理综化学27．】（12分）以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下：（1）过程Ⅰ中，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是____________________________________。（2）过程Ⅰ中，Fe2+催化过程可表示为：i：2Fe2++PbO2+4H++SO42−＝2Fe3++PbSO4+2H2Oii:……①写出ii的离子方程式：______________________________________________。【答案】（1）Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。（2）①2Fe3＋+Pb+SO42—==PbSO4+2Fe2＋；[精练2]实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO4·7H2O)，主要工艺流程如下：(2)过程①中，FeS、O2和H2SO4反应的化学方程式为___________________________________________________。(3)过程③中需加入的物质是________________。答案(2)4FeS＋3O2＋6H2SO4=2Fe2(SO4)3＋6H2O＋4S(3)铁粉[精练3]由生物质能通过绿色化学途径制取氢气是当前能源发展的一个重要方向。如图表示的是以CaO为吸收体，将生物质经与水蒸气反应制取H2的流程(生物质简写为C)。其中气化炉和燃烧炉中分别发生的主要反应如表所示：气化炉燃烧炉①C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.6kJ·mol－1②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41.2kJ·mol－1③CaO(s)＋CO2(g)CaCO3(s)ΔH＝－178.3kJ·mol－1④C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－393.8kJ·mol－1⑤CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)K请回答下列问题：(5)当生物质的量一定时，随着水蒸气与氧气的投料比γ＝eq\f(mH2O,mO2)的增大，CaCO3的分解率会________(填“增大”、“减小”或“不变”)，原因为_______________________________________。答案：(5)减小当水蒸气与氧气的投料比γ＝eq\f(mH2O,mO2)增大时，将促进反应①②正向进行，反应④的反应程度减小，不利于反应⑤进行，造成CaCO3的分解率减小解答无机化工流程图题的策略1.粗读题干，挖掘图示图示中一般会呈现超出教材范围的知识，但题目中往往会有提示或者问题中不涉及，所以一定要关注题目的每一个关键字，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出，只需问什么推什么。如制备类无机化工题，可粗读试题，知道题目制取什么、大致流程和有什么提示等。2.携带问题，精读信息这里信息包括三个方面：一是主干，二是流程图示，三是设置问题。读主干抓住关键字、词；读流程图，重点抓住物质流向(“进入”与“流出”)、实验操作方法等。3.跳跃思维，规范答题答题时应注意前后问题往往没有“相关性”，即前一问未答出，不会影响后面答题。课后作业：硫酸铅(PbSO4)广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。利用方铅矿精矿(PbS)直接制备硫酸铅粉末的流程如下：已知：(ⅰ)PbCl2(s)＋2Cl－(aq)PbCleq\o\al(2－,4)(aq)ΔH＞0(ⅱ)Ksp(PbSO4)＝1.08×10－8，Ksp(PbCl2)＝1.6×10－5(ⅲ)Fe3＋、Pb2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH值分别为3.2、7.04(1)步骤Ⅰ中生成PbCl2和S的离子方程式为____________________________________________，加入盐酸的另一个目的是为了控制pH值在0.5～1.0，原因是___________________________________。(2)用化学平衡移动的原理解释步骤Ⅱ中使用冰水浴的原因______________________________。(3)写出PbCl2晶体转化为PbSO4沉淀的离子方程式____________________________________________。(4)请用离子方程式解释滤液2加入H2O2可循环利用的原因_________________________________________，滤液3是__________。(5)铅蓄电池的电解液是硫酸，充电后两个电极上沉积的PbSO4分别转化为PbO2和Pb，充电时阴极的电极反应式为______________________________________。答案(1)PbS＋2Fe3＋＋2Cl－=PbCl2