高中化学 无机化工流程题
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教学设计
3、解题思路:
明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步反应发生的条件以及得到的产物的物理或化学性质→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点
教学反思1、总体来说本堂教学是比较成功的,学生基本掌握了无机工
艺流程试题的特点、信息分析方法、解题方法策略
2、教师在处理幻灯片时候没有做到精简。
3、教师在讲解时候略显啰嗦。
4、教师和学生双边互动情况良好,但没有注意个体掌握情况。
5、给学生思考、讨论、练习时间过少。
高中化学学习材料(灿若寒星**整理制作)无机化工流程题复习策略与解题方法指导一、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―→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(更多转化)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、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如下表所示物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)3 2.7 3.7Fe(OH)27.6 9.6Mn(OH)28.3 9.8 若要除去Mn2+溶液中含有的Fe2+,应该怎样做?提示:先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+,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;还有如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。
化学工艺流程题的考查形式及特点分析化学工艺流程题,又叫“无机化工流程题”,也就是用流程框图形式把化学工业生产过程的主要生产阶段表示出来,且对流程中相关的化学知识进行多角度设问的一种题型。
它是适应高中课程改革的新形势而产生的,是当前命题和备考的热点。
此题型是适应高中课程改革的新形势而产生的,它以真实的工业生产过程为背景,切实与“运用化学知识解决社会生活中的实际问题”的新课程思想相符合, 指导思想体现能力立意,综合考查学生对基础知识的掌握和解决生产生活中实际问题的能力。
这类题常呈现的形式:流程图、表格、图像。
围绕知识点进行设问,题目考察面广,思维容量大,综合性较强且新颖多变,是当前高考化学命题和备考的热点。
一、化学工艺流程题的考查形式根据上面的统计结果可以看出,化学工艺流程题所考查的知识仍旧是化学的核心知识以及基本技能。
认真研读考试题目,可以发现此类题型整体又具备框图式和拼盘式的考查形式。
1.框图式。
此题型根据真实的化学工业生产为背景,经常以框图的形式外配简洁文字和箭线的形式,如2016年新课标卷Ⅲ28。
表述该工业流程的主要部分并编制成试题,充分体现了化学知识的真实应用价值,让学生真正体会学有所用。
化学正改变着人类的生产、生活和生存环境。
因为学生会受到原有知识的束缚,有的时候一部分内容经常会以信息的方式给以展现。
在部分流程图中,为了表示某些物质的循环利用,有时也经常会出现一些“环线”,同时来体现化学工艺中的“绿色理念”。
2.拼盘式。
从知识层面上来看,题目把许多化学知识点有机结合,就像一个大拼盘,很好地把许多化学知识充分结合在一起,所考查的知识集中了常见的实验基本操作、基本概念和基本原理、元素和无机化合物知识、化学计算、实验设计与实验评价以及经济效益方面、保护环境问题等等,除《有机化学基础》外几乎分布到高中化学教材的每一个模块。
从设问的形式上来看,主要包括:(1)简答(实验基本操作、实验操作方法、实验注意事项、实验设计、措施及理由和评价等方面)。
易错点09 化工流程瞄准高考1.(2018课标Ⅰ)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。
回答下列问题:(1)生产Na2S2O5,通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。
写出该过程的化学方程式__________。
(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为:①pH=4.1时,Ⅰ中为__________溶液(写化学式)。
②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是__________。
(3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。
阳极的电极反应式为_____________。
电解后,__________室的NaHSO3浓度增加。
将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。
(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。
在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00 mL葡萄酒样品,用0.01000 mol·L−1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00 mL。
滴定反应的离子方程式为_____________,该样品中Na2S2O5的残留量为____________g·L−1(以SO2计)。
【答案】 2NaHSO3=Na2S2O5+H2O NaHSO3得到NaHSO3过饱和溶液 2H2O-4e-=4H++O2↑ a S2O52-+2I2+3H2O=2SO42-+4I-+6H+ 0.1282.(2018课标Ⅱ)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家,一种以闪锌矿(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示:相关金属离子[c0(M n+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:回答下列问题:(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为_______________________。
(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有___________;氧化除杂工序中ZnO的作用是____________,若不通入氧气,其后果是________________。
化学工艺流程题从近几年高中课改实验省区及上海高考化学试题来看,新课程改革后的高考化学试题,己非常重视与生产、生活的紧密联系。
化学生产技术的“工艺流程题”已成为新课改后的高考新亮点和主流题型。
该类型题目的特点是:1.试题源于生产实际,以解决课堂互动探究化学实际问题为思路进行设问,充分体现了理论与实践相结合的观点。
2.试题内容丰富,涉及基础知识较为全面,较好地考查学生对“双基”的掌握情况。
3.题目难度为中等以上,分值较大,区分度强。
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、无机工艺流程题的结构、分类及解题技巧等1、无机工艺流程题的结构和分类无机化学丁艺流程题。
顾名思义。
就是将无机化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图或生产装置形式表示出来,并根据生产流程中有关的化学知识步步设问,形成与化上生产紧密联系的化上工艺试题。
无机工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。
题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括附产品);题干部分主要用框图(或生产装置)形式将原料到产品的丰要生产工艺流程表示出来;题尾主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设制成系列问题,构成一道完整的化学试题。
无机工艺流程题是新课程改革后才被引起高度重视的,因此,市面上流传的试题并不很多。
就目前已存在的试题来看,从主要化工工艺来分可以分为基础化工工艺题和精细化工工艺题;以生产过程中主要工序可分为除杂提纯工艺流程题(如海水纯化工艺流程题)、原材料化学转化丁艺流程题、电解流程题、有机合成题和资源能源综合利用工艺生产流程题等;按资源的不同,可将工艺流程题分为利用夸气资源生产的工艺流程题(如合成氨工艺流程题)、利用水资源生产的工艺流程题(如海水制盐、氯碱工业、海水提溴碘、海水提镁等)、利用矿产资源生产的工艺流程题(工业制硫酸、冶铁炼钢等)、利用化石燃料生产的上艺流程题(如有机合成工艺题)等。
2、解题技巧(1)解题思路无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面:一是选择将原料转化为产品的生产原理;二是除杂并分离提纯产品;三是提高产量和产率;四是减少污染,注意环保,发展“绿色化学”;五是考虑原料的来源丰富和经济成本;六是生产设备简单,生产工艺简便等。
高中化学工艺流程题必备知识点和答题模板总结第Ⅰ部分一、考点分析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:①从题干中获取有用信息,了解生产的产品②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。
③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:对反应速率有何影响?对平衡转化率有何影响?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)。
二、工业流程题中常用的关键词原材料:矿样(明矾石、孔雀石、蛇纹石、大理石、锂辉石、黄铜矿、锰矿、高岭土,烧渣),合金(含铁废铜),药片(补血剂),海水(污水)灼烧(煅烧):原料的预处理,不易转化的物质转化为容易提取的物质:如海带中提取碘酸:溶解、去氧化物(膜)、调节pH促进水解(沉淀)碱:去油污,去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅,调节pH促进水解(沉淀)氧化剂:氧化某物质,转化为易于被除去(沉淀)的离子氧化物:调节pH促进水解(沉淀)控制pH值:促进某离子水解,使其沉淀,利于过滤分离煮沸:促进水解,聚沉后利于过滤分离;除去溶解在溶液中的气体,如氧气趁热过滤:减少结晶损失;提高纯度三、工业流程常见的操作(一)原料的预处理①粉碎、研磨:减小固体的颗粒度,增大固体与液体或气体间的接触面积,加快反应速率。
(研磨适用于有机物的提取,如苹果中维生素C的测定等)②水浸:与水接触反应或溶解。
③酸浸:通常用酸溶,如用硫酸、盐酸、浓硫酸等,与酸接触反应或溶解,使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去。
近年来,在高考题出现了“浸出”操作。
在化工生产题中,矿物原料“浸出”的任务是选择适当的溶剂,使矿物原料中的有用组分或有害杂质选择性地溶解,使其转入溶液中,达到有用组分与有害杂质或与脉石组分相分离的目的。
微专题33 化学工艺流程题-----物质的分离与提纯化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来,并根据生产流程中有关的化学知识步步设问,是无机框图的创新。
它以现代工业生产为基础,与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合,考查物质的制备、检验、分离提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用,要求考生依据流程图分析原理,紧扣信息,抓住关键、准确答题。
这类试题具有较强的实用性和综合性,是高考化学命题的常考题型。
一、化工流程答题基本思路二、一个完整的无机化工生产流程一般具有下列过程:原料对原料的预处理核心化学反应产品的提纯和分离目标产物分离提纯的方法:过滤:一贴二低三靠四洗;四洗--为什么要洗--用什么洗----怎么洗涤----洗干净没?为什么洗:去除晶体表面的杂质;把目标产物尽可能洗出来,提升产率;用什么洗:蒸馏水、冷水、有机溶剂(醇、酮、醚)等;如酒精洗硫酸亚铁铵晶体可降低晶体因溶解造成损失,可以出去表面的水,酒精易挥发,易干燥。
怎么洗涤:沿着玻璃棒向过滤器中加入蒸馏水(其他溶剂)至浸没沉淀,待其自然流下后,重复2~3次。
洗干净没:(离子检验)取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加某某试剂(其他操作),产生什么现象?则是否洗干净。
减压过滤(吸滤、抽滤):减压过滤装置由真空泵、布氏漏斗、吸滤瓶组成。
结晶(重结晶):溶液单一溶质时,所得晶体不带结晶水,如氯化钠溶液结晶过程为----蒸发结晶;所得晶体带有结晶水,如硫酸铜溶液得到CuSO45H2O晶体过程为:蒸发浓缩,冷却结晶,过滤。
溶液为两种以上溶质时,要得到溶解度受温度影响小得溶质----蒸发结晶,趁热过滤,如除去NaCl中少量的KCl;要得到溶解度受温度影响大得溶质----蒸发浓缩,冷却结晶,过滤, 如除KCl去中少量的NaCl。
晶体干燥:自然晾干、滤纸吸干、在干燥器中干燥、烘干(热稳定性较好)。
萃取(分液):当向混合物加入有机试剂(苯、四氯化碳等)后分离的,且题目信息有涉及溶解度不同时考虑萃取。
专练三无机化工流程题
题型狂练
1.(2013·浙江温州二模,26)铁及其化合物有重要用途,如聚合硫酸铁[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m是一种新型高效的水处理混凝剂,而高铁酸钾(其中铁的化合价为+6)是一种重要的杀菌消毒剂,某课题小组设计如下方案制备上述两种产品:
请回答下列问题:
(1)若A为H2O(g),可以得到Fe3O4,写出H2O的电子式:________________。
(2)若B为NaClO3与稀硫酸,写出其氧化Fe2+的离子方程式(还原产物为
Cl-)________________。
(3)若C为KNO3和KOH的混合物,写出其与Fe2O3加热共融制得高铁酸钾
的化学方程式,并配平:
(4)为测定溶液Ⅰ中铁元素的总含量,实验操作如下:准确量取20.00 mL溶液
Ⅰ于带塞锥形瓶中,加入足量H2O2,调节pH<3,加热除去过量H2O2;加入过量KI充分反应后,再用0.1 000 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液20.00 mL。
已知:2Fe3++2I-===2Fe2++I2I2+2S2O2-3===2I-+S4O2-6。
①写出滴定选用的指示剂________,滴定终点观察到的现象_____________。
②溶液Ⅰ中铁元素的总含量为________g·L-1。
若滴定前溶液中H2O2没有除
尽,所测定的铁元素的含量将会________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(5)设计实验方案,检验溶液Ⅰ中的Fe 2+______________________________。
解析 (4)②若滴定前溶液中H 2O 2没有除尽,过量的H 2O 2氧化KI 得到I 2,根据关系式2Fe 3+~I 2,I 2的量增大使所测定的铁元素的含量偏高。
(5)可利用Fe 2+的还原性,让其与高锰酸钾反应来检验;也可以利用铁氰化钾溶液与Fe 2+反应生成具有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀检验,离子方程式为:3Fe 2++2[Fe(CN)6]3-===Fe 3[Fe(CN)6]2↓。
答案 (1)H ··O ····
··H (2)6Fe 2++ClO -3+6H +===6Fe 3++Cl -+3H 2O
(3)1 3 4 2 K 2FeO 4 3 2 H 2O
(4)①淀粉 溶液由蓝色变无色且保持半分钟不变色 ②5.6 偏高
(5)取溶液Ⅰ少量于试管中,加入硫酸酸化,再加入高锰酸钾溶液,溶液颜色从深紫色变成黄色或变浅,则含有Fe 2+(或取溶液Ⅰ少量于试管中,加入铁氰化钾溶液,有蓝色沉淀生成,则含有Fe 2+)
2.(2013·北京西城二模,26)钛铁矿的主要成分为FeTiO 3(可表示为FeO·TiO 2),含有少量MgO 、CaO 、SiO 2等杂质。
利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料(钛酸锂Li 4Ti 5O 12和磷酸亚铁锂LiFePO 4)的工业流程如下图所示:
已知:FeTiO 3与盐酸反应的离子方程式为:FeTiO 3+4H ++4Cl -===Fe 2++
TiOCl 2-4+2H 2O 。
(1)化合物FeTiO 3中铁元素的化合价是________。
(2)滤渣A 的成分是________。
(3)滤液B 中TiOCl 2-4转化生成TiO 2的离子方程式是____________________。
(4)反应②中固体TiO 2转化成(NH 4)2Ti 5O 15溶液时,Ti 元素的浸出率与反应温
度的关系如下图所示。
反应温度过高时,Ti 元素浸出率下降的原因是________________。
(5)反应③的化学方程式是________________________________________。
(6)由滤液D 制备LiFePO 4的过程中,所需17%双氧水与H 2C 2O 4的质量比是________。
(7)若采用钛酸锂(Li 4Ti 5O 12)和磷酸亚铁锂(LiFePO 4)作电极组成电池,其工作原理为:
Li 4Ti 5O 12+3LiFePO 4
充电
放电
Li 7Ti 5O 12+3FePO 4
该电池充电时阳极反应式是__________________。
解析 (1)FeTiO 3可表示为FeO·TiO 2,由此可知铁元素的化合价是+2。
(2)FeTiO 3、MgO 、CaO 均可以溶于盐酸,故滤渣中只有SiO 2。
(6)滤液D 中含有Fe 2+,由滤液D 制备LiFePO 4的过程中,Fe 2+先被H 2O 2氧化,后又被H 2C 2O 4还原成Fe 2+。
H 2O 2作氧化剂时1 mol H 2O 2得到2 mol 电子;H 2C 2O 4作还原剂时,1 mol H 2C 2O 4转化为CO 2失去2 mol 电子,由于两个过程转移的电子数相同,所以H 2O 2与H 2C 2O 4的物质的量之比为1∶1,则
所需17%双氧水与H 2C 2O 4的质量比是3417%∶90=20∶9。
(7)阳极发生氧化反应,应是LiFePO 4转化为FePO 4。
答案 (1)+2 (2)SiO 2
(3)TiOCl 2-4+H 2O=====△
TiO 2↓+2H ++4Cl -
(4)温度过高时,反应物氨水(或双氧水)会受热分解
(5)(NH 4)2Ti 5O 15+2LiOH===Li 2Ti 5O 15↓+2NH 3·H 2O(或2NH 3+2H 2O)
(6)20∶9
(7)LiFePO 4-e -===FePO 4+Li +
3.(2013·北京海淀二模,28)硅及其化合物在自然界广泛存在并被人类应用。
(1)氮化硅膜与二氧化硅膜相比较具有表面化学性能稳定等优点,故氮化硅膜可用于半导体工业。
可以用NH 3和SiH 4(硅烷)在一定条件下反应,并在600 T 的加热基板上生成氮化硅膜:
3SiH 4+4NH 3=====一定条件
Si 3N 4+12H 2
以硅化镁为原料制备硅烷的反应和工业流程如下:
反应原理:4NH 4Cl +Mg 2Si=====常温
常压
4NH 3↑+SiH 4↑+2MgCl 2(ΔH <0)
①NH 4Cl 中的化学键类型有____________,SiH 4的电子式为________________。
②上述生产硅烷的过程中液氨的作用是______________________________。
③氨气是重要的工业原料,写出氨气发生催化氧化反应生成NO 的化学方程式________________________,实验室可利用如下图所示装置完成该反应。
在实验过程中,除观察到锥形瓶中产生红棕色气体外,还可观察到有白烟生成,白烟的主要成分是________。
(2)三硅酸镁(Mg 2Si 3O 8·n H 2O)难溶于水,在医药上可做抗酸剂。
它除了可以中
和胃液中多余酸之外,生成的H 2SiO 3还可覆盖在有溃疡的胃表面,保护其不再受刺激。
三硅酸镁与盐酸反应的化学方程式为_____________________。
将0.184 g 三硅酸镁加入到50 mL 0.1 mol/L 盐酸中,充分反应后,滤去沉淀,用0.1 mol/L NaOH 溶液滴定剩余的盐酸,消耗NaOH 溶液30 mL ,则Mg 2Si 3O 8·n H 2O 中的n 值为________。
(注:Mg 2Si 3O 8的摩尔质量为260 g/mol) 解析 (1)②液氨的作用是制冷、吸收热量,保证反应在常温下进行,并不参与反应。
(2)书写Mg 2Si 3O 8·n H 2O 与HCl 反应的化学方程式时,Mg 2Si 3O 8·n H 2O 要以整体形式出现。
Mg 2Si 3O 8·n H 2O +4HCl===3H 2SiO 3+2MgCl 2+(n -1)H 2O
1 mol 4 mol
0.050 L ×0.1 mol/L -0.1 mol/L ×0.030 L
x mol =0.002 mol
x =0.000 5
0.000 5×(260+18n )=0.184,n =6。
答案 (1)①极性键(或共价键)、离子键 H ··Si ···· H H ··H ②吸收热量,保证反应在常温下进行(答“制冷”或“降温”均可)
③4NH 3+5O 2=====催化剂
△
4NO +6H 2O NH 4NO 3(或硝酸铵)
(2)Mg 2Si 3O 8·n H 2O +4HCl===3H 2SiO 3+2MgCl 2+(n -1)H 2O 6。