高考备考化学:工业流程题解题策略课件.pptx
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1、工业流程题解题策略 一、工业流程题的特点一、工业流程题的特点 以真实的化工生产过程为背景设计试题,主要解决以下问题:1.解决将原料转化为产品的生产原理;2.除去所有杂质并分离提纯产品;3.提高产量与产率;4.减少污染,考虑绿色化学生产;5.生产设备简单,生产工艺简便可行等工艺生产过程二、为什么要考工业流程题?命题立足学科主干知识(考试大纲标记为“理解(掌握)”层次的知识),联系实际,能力立意,注重考查综合运用能力,考查学科素养。知识点的内涵、外延和相关知识的联系和应用是命题的视角。学以致用知识的价值体现!三、怎样考?1.流程题设计的基本思路流程题设计的基本思路(1)试题素材:以某种无机或有机产
2、品的实际工业或实验流程为命题素材;(2)试题考查内容:元素及其化合物知识、基本概念与基本理论、基本实验知识;(3)试题考查能力:获取信息与处理信息的能力、实验探究能力、语言表达能力、抽象思维能力、计算能力;2.流程题试题的一般形式原料原料原料原料溶解溶解分离分离成分成分分离分离物质物质副产物副产物纯物质纯物质试剂试剂浸溶浸溶分离分离试剂试剂副产物的副产物的循环利用循环利用四、怎么做?(即如何解答?)1.首先要明确原料是什么物质,含有哪些成分,目标产物是什么物质,含有什么成分 利用试题关键信息及每一步流程后产生物质的形态、组成,仔细分析有关过程,结合物质的物理和化学性质(含一些特性),应用化学反
3、应原理,仔细分析工艺或试剂的作用自始至终都要关注:要保留什么元素,要除掉什么元素!工艺或试剂在不同环节的不同作用:(1)原料处理阶段:除去杂质,避免干扰核心反应,为核心反应提供合适的条件如温度、压强、酸碱性、增大反应的接触面积等;(2)在核心反应阶段:使核心反应发生,防止副反应发生;(3)在产品精制阶段:减少产品中的杂质、减少产品损失、提高原料利用率、防止产品变质等 涉及的化学反应原理:常常是影响化学反应速率和化学平衡的因素2.两个高度关注:元素的去向元素化合价的变化;由原料和产品的组成,迅速判断哪些元素或者物质是要在工艺过程中保留的,要除去哪些元素或物质并铭记在心,同时关注这些元素的化合价的
4、变化情况,这样就能知道在工艺过程中是否需要加入氧化剂或者还原剂。3.高度关注箭头:主线主产品 支线副产品 回头循环品4.针对性地答题(1)信息优先:准确理解试题中的信息:若与已学过的知识矛盾或相冲突,一定要“信息优先”!按照题给信息作答;(2)相似类推:根据元素周期律,利用元素及其同类化合物性质的相似性推断陌生物质的性质和相关反应(3)表达:切忌空洞 围绕目的答题如2017年全国III卷第26题 形成一些答题的范式(如:从平衡的角度分析有关的变化,答题模版)杜绝答非所问(如误将化学方程式写成离子方程式等)(4)充分考虑工艺的酸碱性环境和温度环境2016年全国III卷第26题(节选)绿矾是含有一
5、定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题:(1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气,溶液逐渐变红。由此可知:_、_。【答案】(1)样品中无Fe2+;Fe2+可以被空气氧化为Fe3+;欠佳的答案:Fe3+能使SCN-显红色。酸碱性控制:据题意提供的反应条件(酸碱性、pH)作答从促进水解、抑制水解的角度作答从题目提供的物质引起的副反应作答温度的控制:据题意提供的反应条件,一些反应物或生成物的熔沸点及性质联系反应原理作答(如控制某些物质为固态、液态,另一些物质为气态等,又如温度过
6、高H2O2易分解、氨水易挥发等);从促进或抑制水解的角度作答;从某些反应物或生成物在某个温度下会发生不利于生产流程的副反应角度作答;从运用化学反应速率、化学平衡的理论控制适宜化工生产条件的角度作答。5.其他补充说明(1)矿样的预处理方式:粉碎及目的:减小粒径以增大反应的接触面积、加快反应速率(生产中搅拌也能加快反应速率)、提高反应物的转化率;煅烧及目的:除去有机物杂质或含碳杂质、使一些具有还原性的物质被空气中氧气氧化;溶解:酸溶(浸)与酸反应;碱溶(浸)与碱反应;水溶(浸)溶解于水或者与水反应;氧化还原溶通过改变价态溶解难溶物(2)沉淀的生成顺序与沉淀的转化:)沉淀的生成顺序与沉淀的转化:不一
7、定是Ksp小的先沉淀,只有“同元”难溶电解质才可用Ksp比较离子浓度的大小;Ksp略小的难溶电解质也可转化成Ksp稍大的难溶电解质,如AgBrAgCl;应用Ksp选择正确的沉淀顺序,进行混合物的分离;关注选修四P.66的“练习”,详细讲解了除去Cu2+溶液中Fe2+的方法(常考!);建议同学们掌握以下常见离子完全沉淀时大约的pH的计算方法并记住它们,在除杂或提纯的流程题中常会用到:金属金属离子离子Fe3+Al3+Cu2+Zn2+Fe2+、Ni2+、Pb2+Mg2+沉淀完时的pH3578911(3)制备提纯类流程题常用的六种分离方法:过滤、洗涤、干燥蒸发结晶蒸发浓缩,冷却结晶萃取、分液蒸馏与分馏
8、冷却或冷凝(补充:冷凝时常采用的两种方式:a.若生成物的沸点比反应物更低,一般使用直形冷凝管而不能用球形或蛇形冷凝管,仪器的组装特点:略;b.若生成物的沸点比反应物更高,一般使用球形或蛇形冷凝管比使用直形冷凝管效果更好,仪器的组装特点:略;)(4)氧化还原反应方程式的书写程序一般可以参照如下步骤进行:根据元素及其化合物的性质以及元素化合价的变化写出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物根据最小公倍数法配平得失电子完善,完善的顺序一般是使左右电荷守恒化合价未变的金属酸根离子HO常见的氧化剂及其主要的还原产物以及1mol该氧化剂反应时转移的电子数:KMnO4(H+)Mn2+(5mole-);O22O2
9、-(4mole-);浓HNO3NO2(1mole-);稀HNO3NO(3mole-);浓H2SO4SO2(2mole-);X22X-(2mole-);HClOCl-(2mole-);Fe3+Fe2+(1mole-);H2O22H2O(2mole-)(5)非氧化还原反应方程式的书写程序一般可以参照如下步骤进行:因为所有元素的化合价均没有变化,所以先根据题给信息写出主要反应物和主要生成物配平主要元素完善,完善的顺序一般是使左右电荷守恒酸根离子HO(6)H2O2专题:1.受热容易分解(所以在涉及H2O2的试题时,若温度太高H2O2会分解,其作用会减弱)2H2O2=2H2O+O2;2.体现氧化性,如可
10、以将Fe2+氧化为Fe3+;3.有时也体现还原性,如H2O2遇KMnO4(H+)时,会被氧化为O2;4.在复分解反应中,制备过氧化物,如CaCl2溶液和H2O2在氨水存在下会反应生成CaO2;5.有时也会体现广义的酸性(弱酸性):H2O2H+HO2-;HO2-H+O22-典型例题分享:典型例题分享:例1.硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5H2O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:铁硼矿粉硫酸浸出过滤净化除杂过滤蒸发浓缩冷却结晶过滤粗硼酸 浸渣 浸渣 含镁盐母液回答下列问题:(1
11、)写出Mg2B2O5H2O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_。(体会“信息优先”!)Mg2B2O5H2O+2H2SO4=2H3B
12、O3+2MgSO4提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径Fe3O4SiO2和CaSO4将Fe2+氧化成Fe3+(七水)硫酸镁使Fe3+和Al3+形成氢氧化物沉淀而除去2H3BO3=B2O3+3H2OB2O3+3Mg=2B+3MgO略例例2.酸性锌锰干电池是一种一次电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉,MnO2,ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物,该电池放电过程产生MnOOH,回收处理该废电池可得到多种化工原料,有关数据下表所示:化合物化合物ZnZn(OH)2FeFe(OH)2FeFe(OH)3Ksp近似值10-1710-1710-39回答下列问题:(1)该电池的正极反应式为,电池反应的
13、离子方程式为(2)维持电流强度为0.5A,电池工作5分钟,理论上消耗Zng。(已经F96500C/mol)(3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通过_分离回收;滤渣的主要成分是MnO2、_和,欲从中得到较纯的MnO2,最简便的方法是,其原理是。(4)用废电池的锌皮制备ZnSO47H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是:加稀硫酸和H2O2溶解,铁变为_,加碱调节至pH为时,铁刚好完全沉淀(离子浓度小于110-5mol/L时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为_时,锌开始沉淀(假定Zn2浓度为0.1mol/L)。若上述过程不加H2O2
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