高考化学二轮复习-化工流程题教案-新人教版

化工流程题

授课班级1课时安排授课人

课题化工流程题

课型复习课

教新课标要求利用元素与化合物的知识解决化工流程中的实际问题

学

目

知识目标利用元素与化合物的知识解决化工流程中的实际问题

标

分

学以致用

析德育目标

重、难

利用元素与化合物的知识解决化工流程中的实际问题

点阐释

学法指导讲练结合

教具设计

问题引导

教学过程

二次备课

解题策略

化工流程中常见的操作与名词

化工流程题目在流程上一般分为3个过程：

原料处理——A分离提纯——►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

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W，转化)

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

③灼烧、焙烧、煨烧：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某些金属离子形成氢氧化牛勿沉淀

例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如F表所示

物质开始沉淀沉淀完全

Fe(0H)32.73.7

Fe(0H)27.69.6

Mn(0H)28.39.8

若要除去出2+溶液中含有的Fe?+,应该怎样做？

提示：先用氧化剂把Fe"氧化为Fe'+,再调溶液的pH到3.7。

b.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：若要除去加+溶液中混有的Fet可加入CuO、Cu(0H)2、CuKOH)2cOs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NaHCCk还有如HA、Ca(HCOjz、KMnO」、AgNO；)>HNOK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FeCLAlCh、MgCb等溶质时，应在

HC1的气流中加热，以防其水解。

③蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNOs中的少量NaCl。

④蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO*

⑤重结晶

(4)其他常见考点

0七学方程式②实验仪器③计算④B息

二、热点题型探究

热点1碱金属及其矿物的开发利用

例1难溶性杂卤石(K2so「MgSO,•2CaS0,•2H2O)属于“呆矿”，在水中存在如下平衡：

KiSOi•MgSO,•2CaS0,•2HiO(s)2Ca++2K++Mg2++4S0r+2H20

为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)z溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：

Ca(OH)?溶液滤清I-母液

।一盅一盅卜滤液一底素卜像鲁鬻、卜金一,

(1)滤渣主要成分有和以及未溶杂卤石。

(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)z溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因：«

(3)“除杂”环节中，先加入溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入溶液

调滤液pH至中性。

(4)不同温度下，C的浸

373K

323K

288K

y.

溶浸时间

出浓度与溶浸时间的关系见右图。由图可得，随着温度升高，

①________________，

②。

(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：CaSO」(s)+C届-CaCO^s)+SOf

已知298K时,A：p(CaC03)=2.80XlO^mol2•L-2,^(CaSO,)=4.90X10-mol2•L-2,求此温

度下该反应的平衡常数｛(计算结果保留三位有效数字)。

答案⑴Mg(0H)2CaSO.

(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg/与OIF结合生成Mg(OH)2沉淀，Mg，+浓度减小，平衡正向移动，K+

增多

⑶H2SO1

(4)◎容浸平衡向右移动②K+的溶浸速率增大

(5)CaSOi(s)+COrCaCOj(s)+S01的平衡常数K=；(、(；，据公(CaSO,)、鱼(CaCO3)可

,/QpCaSO42f《pCaCCh1-cSOiCaSO；

知，C(S。；)则有＜=R

JCpCaCCh

4.90X10T.

9=L75X1()

2.80X10-O

方法技巧要求用理论回答的试题，应采用“四段论法”：改变了什么条件(或是什么条件)一

根据什么理论一有什么变化一得出什么结论。

迁移应用1KN6是重要的化工产品，下面是•种已获得专利的KNG制备方法的主要

步骤:

______________CaSO]

饱和(NHJSO4母液滤液

蒸发

却

KC1冷

浓缩,I,II

晶

搅拌过结

冷却

L滤

NH’HCOT反应nH反应NF*过

反应I结晶

过滤NHC1

ICaCOj4

KNO3(S)

co2

HNO3溶液f辰蓟｝Ca(NO))2溶液

co2

⑴反应I中，CaSO」与NHHCQ；的物质的量之比为1：2,该反应的化学方程式为____。

(2)反应II需在干态、加热的条件下进行，加热的目的是；

从反应IV所得混合物中分离出CaSO,的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是

⑶检验反应II所得K2sol中是否混有KC1的方法是：取少量K2s0,样品溶解于水,

(4)整个流程中，可循环利用的物质除(NH,)£0,外，还有________(填化学式)。

答案⑴CaS0,+2NHHC03=CaC031+(NH^SO.+HaO+Cat

⑵加快化学反应速率，分离NHC1与K2s0,防止KNO,结晶，提高KNOa的产率

(3)加入Ba(N03)2溶液至不再产生沉淀，静置，向上层清液中滴加AgNQ,溶液，若有沉淀生成,

说明K2s0,中混有KC1

(4)CaSOnKNOs

热点2镁、铝及其矿物的开发利用

例2铝是重要的金属材料，铝土矿(主要成分是A1O和少量的SiG、Fe。杂质)是工业上制取铝

的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Ab(SO)：,和钱明机晶体[NHA1(SO,)2・12压0]

的工艺流程如图所示：

过量盐酸过量烧碱足量CO2足量稀硫酸

固体a红褐色滤液c|俅明矶I

固体b|篇〉

请回答下列问题：

⑴固体a的化学式为,IH中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为

_________________________________________________________________________O

⑵由V制取钱明矶溶液的化学方程式为,从镂明矶溶液中获得镂明矶晶体的实验操

作依次为(填操作名称)_______、冷却结晶、过滤洗涤。

(3)以1000kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取AL(SO)3,需消耗质量分数98%的硫酸(密

度1.84g•cnT)______L(保留一位小数)。

(4)若同时制取钱明矶和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的钱

明机和硫酸铝的物质的量之比为1：1,则投料时铝土矿中的AL。；和HzSO,的物质的量之比为

答案⑴Si02[Al(OH)r+CO2=HCO7+A1(OH)31

(2)A1O+4H2soi+2NH3=2NH1A1(SO,)2+3改蒸发浓缩

(3)575.4

(4)3:10

方法技巧首尾分析法：对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙生产工序)试题，首先

对比分析生产流程示意图中的第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，从对比分析中找

出原料与产品之间的关系，弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离提

纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。关键在于认真对比分析原料与

产品的组成，从中找出将原料转化为产品和除去原材料中所包含的杂质的基本原理和所采用

的工艺生产措施。当把生产的主线弄清楚了，围绕生产主线所设计的系列问题也就可以解答

了。

迁移应用2镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。某

学校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤(主要含Na+、M/+、口一、Br一等)中模拟工业生产来提

取镁，主要过程如下：

，溶液||MgC.6H20]③“Mg,"

|盐卤|噂一②④

.Mg(OH)?产缸|Mg—溶液][Mg]

回答下列问题：

(1)工业上从盐卤中获取Mg(0H)2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是。

⑵从过程①得到的Mg(OH)z沉淀中混有少量的Ca(0H)2,除去少量Ca(0H),的方法是先将沉淀

加入到盛有溶液的烧杯中，充分搅拌后经、(填操作方法)可得纯净

的Mg(0H)2。

⑶下图是该兴趣小组设计进行过程③的实验装置图：

其中装置A的作用是。

（4）写出过程④中发生反应的化学方程式。

答案（1）石灰乳原料丰富，成本低

（2）MgCL过滤洗涤

（3）制备干燥的HC1气体

通由

（4）MgCk（熔融）型里Mg+Cl2f

热点3铁、铜及其矿物的开发利用

例3近年来，硫化铜矿的湿法冶炼技术已经取得了很大的进展。现有一种催化氧化酸浸硫化铜矿

的冶炼法，其工艺流程如图1所示:

滤液

海

反

过一一过一绵

应铜

滤滤

2

硫黄硫黄

FeSO4-7H2O

图1CuS矿湿法炼铜匚艺流程示意图

反应温度、固液比、反应时间、氯离子浓度都对铜的浸出率有较大的影响，下面是实验得出

的这几种因素对铜的浸出率影响的变化曲线图（如图2〜图5所示）。

图2铜的浸出率随反应

温度的变化关系

图4铜的浸出率随反应图5铜的浸出率随氯离

时间的变化关系子浓度的变化关系

回答下列问题：

⑴火法炼铜的主要反应：①2CuFeS2+4O2=Cu2s+3SO2+2FeO（炉渣）；②2鱼必十

1200℃1200℃

302=2CU2O+2SO;；©SCuzO+CuaS=6CU+S&t；则由1molCuFeSz生成1molCu,

共消耗mol在反应③中氧化剂为________,当有0.3mol电子发生转移时，生

成S0?的体积为（标准状况）。

（2）写出反应1的化学方程式：,湿法炼铜与火法炼铜相比，优点是

__________________________________________________________O

（3）从溶液中得到FeSO,­7112G晶体的操作是;

实验时常用乙醇洗涤晶体，优点是_____________________________________。

(4)根据实验以及工业生产的实验要求，从下表中得出的最佳工艺条件为(填

序号)。

选项固液比c(Cl~)/mol,L1反应时间/h

A1001：5.50.77

B951：50.86

C1101：60.98

答案⑴2.5Cu。Cu2s1.12L

⑵2CuS+02+2H2S0」箧蟹%CuS0i+2FW+2s污染小，同时得到副产物硫酸亚铁晶体及硫黄,

资源得到充分利用

(3)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗去晶体表面的水和杂质离子，同时减少晶体的损失

(4)B

迁移应用3实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiG等)制备聚铁(碱式硫

酸铁的聚合物)和绿矶(Fe$Q「7H20),主要工艺流程如下。

—►固体W(S、SiO?等)簪

出海①足，。2

玩"H2sO溶液

4.L赞x¥溶液Z竽懿亍聚铁

溶液Y/绿矶

(1)将过程②产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是o

A.品红溶液B.紫色石蕊试液

C.酸性KMnOi溶液D.漠水

(2)过程①中，FeS、6和4SO,反应的化学方程式为」

(3)过程③中需加入的物质是。

(4)过程④中，蒸发结晶时需使用的仪器除酒精灯、三脚架外，还需要o

(5)过程⑤调节pH可选用下列试剂中的(填序号)。

A.稀硫酸B.CaCQ(C.NaOH溶液

(6)过程⑥中，将溶液Z加热到70〜80C,目的是。

(7)实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验。①用分析天平称取

2.7000g样品；②将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的BaCL溶液；⑨i滤、洗涤、干燥,

称重得固体质量为3.4950go若该聚铁的主要成分为[Fe(OH)(SO,)].,则该聚铁样品中铁元

素的质量分数为。(假设杂质中不含铁元素和硫元素)

答案(l)ACD

(2)4FeS+30z+6im=2Fe2(SO)3+6HQ+4S

⑶铁粉(4)蒸发皿、玻璃棒(5)C(6)促进Fe，+的水解

(7)31.1%

解析SG具有漂白性，能使品红褪色，SO?有还原性，能被酸性KMnO,溶液、淡水氧化，而使

它们褪色。溶液X为Fe2(SO,)3,需加入还原剂将Fe'+还原为Fe",又不带入杂质离子，故需

加入铁粉。过程⑤中需将酸消耗而调高pH,而CaCG跟硫酸反应会生成微溶于水的CaSOi而阻

3.4950g

止反应的继续进行。由聚铁的化学式可知：n(Fe3+)=/7(S0t)=/7(BaS0)

l233g,mol1

1

.fiLVLi—士r八w,0.015molX56g,mol

0.015mol,所以聚铁样品中铁兀素的质量分数=------,