无机化工流程题复习策略与解题方法指导.ppt

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1、安徽省芜湖县第一中学安徽省芜湖县第一中学 肖雪峰肖雪峰 第一单元第一单元 走进化学工业走进化学工业 归纳与整理归纳与整理 化学 人教版(选修2化学与技术)专题：无机化工流程题解题策略与指导专题：无机化工流程题解题策略与指导考点 内容说明常 见 金 属元素（如 Na、Mg、Al、Fe、Cu 等）了解常见金属的活动顺序。了解常见金属及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。了解合金的概念及其重要应用。化工流程题是每年必考题。（经常以金属为载体）考纲解读考纲解读无机化工流程题的特点：无机化工流程题的特点：规律规律：主线主产品、分支副产品、回头为循环。主线主产品、分支副产品、回头为循环。核心考

2、点核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制。条件的控制。1.1.流程的呈现主要有以物质转化为主线，以操作过程为流程的呈现主要有以物质转化为主线，以操作过程为主线，甚至有时候会以设备为主线。主线，甚至有时候会以设备为主线。2.2.这类题常围绕以下几个知识点进行设问：这类题常围绕以下几个知识点进行设问：反应速率与平衡理论的运用反应速率与平衡理论的运用 反应物颗粒大小：反应物颗粒大小：反应速率、原料的利用率等反应速率、原料的利用率等温度：温度：反应速率、物质的稳定性、物质的结晶等反应速率、物质的稳定性、物质的结晶等 氧化还原反应的判断、化学方程式或

3、离子方程式的书氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写；写；利用控制利用控制pHpH分离除杂；分离除杂；化学反应的能量变化；化学反应的能量变化；实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等；实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等；流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；环境保护与绿色化学评价。环境保护与绿色化学评价。考点一考点一 原料原料预预处理处理阶段常见名词阶段常见名词1.1.粉碎、研磨粉碎、研磨：减小固体的颗粒度，增大固体与液体或：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。气体间的接触面积，加快反应速率。2

4、.2.水浸：与水接触反应或溶解。水浸：与水接触反应或溶解。3.3.酸浸：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸、浓硫酸等，与酸浸：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。物通过过滤除去。4.4.浸出率：固体溶解后，离子在溶液中含量的多少浸出率：固体溶解后，离子在溶液中含量的多少(更更多转化多转化)。5.5.灼烧：除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海灼烧：除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质，将有机带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质，将有机碘转化为

5、碘盐。碘转化为碘盐。6.6.灼烧、焙烧、煅烧：改变结构和组成，使一些物质能灼烧、焙烧、煅烧：改变结构和组成，使一些物质能溶解；并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭溶解；并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土和石灰石。土和石灰石。典例典例1 1（20162016课标课标）高锰酸钾（）高锰酸钾（KMnOKMnO4 4）是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药）是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿（主要成分为工业等。以软锰矿（主要成分为MnOMnO2 2）为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下：）为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下：回答下列回答下列问题：（1 1）原料原料

6、软锰矿与与氢氧化氧化钾按按1111的比例在的比例在“烘炒烘炒锅”中混配，混配前中混配，混配前应将将软锰矿粉碎，其作用是粉碎，其作用是 。（2 2）“平炉平炉”中中发生的化学方程式生的化学方程式为 。（3 3）“平炉平炉”中需要加中需要加压，其目的是，其目的是 。增大反应物接触面积，加快反应速率，提高原料利用率；增大反应物接触面积，加快反应速率，提高原料利用率；提高氧气的压强，加快反应速率，增提高氧气的压强，加快反应速率，增加软锰矿转化率；加软锰矿转化率；典例典例2.2.（20172017课标）（）（1414分）分）LiLi4 4TiTi5 5O O1212和和LiFePOLiFePO4 4都是

7、都是锂离子离子电池的池的电极材料，可极材料，可利用利用钛铁矿（主要成分（主要成分为FeTiOFeTiO3 3，还含有少量含有少量MgOMgO、SiOSiO2 2等等杂质）来制）来制备，工，工艺流程如下：流程如下：回答下列回答下列问题：（1 1）“酸浸酸浸”实验中，中，铁的浸出率的浸出率结果如下果如下图所所示。由示。由图可知，当可知，当铁的的净出率出率为70%70%时，所采用，所采用的的实验条件条件为_。100100、2h2h，9090，5h5h考点二考点二 分离提纯阶段的常见考点分离提纯阶段的常见考点1 1、调节溶液的、调节溶液的pHpH值：使某些离子转变值：使某些离子转变为沉淀而达到分离的目

8、的，抑制某些离为沉淀而达到分离的目的，抑制某些离子的水解，防止某些离子的氧化等。在子的水解，防止某些离子的氧化等。在题目中常以表格形式给出信息题目中常以表格形式给出信息。物物质质开始沉淀开始沉淀沉淀完全沉淀完全Fe(OH)Fe(OH)3 32.72.73.73.7Fe(OH)Fe(OH)2 27.67.69.69.6Mn(OH)Mn(OH)2 28.38.39.89.8例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的的pHpH如下表所示如下表所示若要除去若要除去MnMn2 2溶液中含有的溶液中含有的FeFe2 2，应该怎样，应该怎样做？做？提示：先用氧化剂把提示：

9、先用氧化剂把FeFe2 2氧化为氧化为FeFe3 3，再调溶液的，再调溶液的pHpH到到3.73.7。2 2、控制体系的温度控制体系的温度a a控制低温：控制低温：防止物质的分解，防止物质的分解，如如NaHCONaHCO3 3、NHNH4 4HCOHCO3 3、H H2 2O O2 2、HNOHNO3 3(浓浓)等；防止物质的挥发，如盐酸、醋酸等；等；防止物质的挥发，如盐酸、醋酸等；抑制物质的水解，如冰水洗涤，以防止洗涤过程中的溶解抑制物质的水解，如冰水洗涤，以防止洗涤过程中的溶解损耗；增大气体反应物的溶解度，使其被充分吸收；损耗；增大气体反应物的溶解度，使其被充分吸收；b b采取加热：采取加

10、热：加速某固体的溶解加速某固体的溶解，加快反应速率加快反应速率；减；减少气体生成物的溶解并使其逸出；使平衡向需要的方向移少气体生成物的溶解并使其逸出；使平衡向需要的方向移动；趁热过滤动；趁热过滤防止某物质降温时因析出而损耗防止某物质降温时因析出而损耗或带入新的或带入新的杂质；杂质；c c控制范围：控制范围：确保催化剂的催化效果，兼顾速率和转确保催化剂的催化效果，兼顾速率和转化率，追求更好的经济效益，防止副反应发生等。化率，追求更好的经济效益，防止副反应发生等。，典例典例3.3.（20172017课标）（）（1414分）分）LiLi4 4TiTi5 5O O1212和和LiFePOLiFePO4

11、 4都是都是锂离子离子电池的池的电极材料，可极材料，可利用利用钛铁矿（主要成分（主要成分为FeTiOFeTiO3 3，还含有少量含有少量MgOMgO、SiOSiO2 2等等杂质）来制）来制备，工，工艺流程如下：流程如下：回答下列回答下列问题：（3 3）TiOTiO2 2x xH H2 2O O沉淀与双氧水、氨水反沉淀与双氧水、氨水反应40 min40 min所得所得实验结果如下表所示：果如下表所示：温度温度/30303535404045455050TiOTiO2 2xHxH2 2O O转转化率化率%92929595979793938888分析分析4040时TiOTiO2 2x xH H2 2O

12、 O转化率最高的原因化率最高的原因_。低于低于4040，TiOTiO2 2x xH H2 2O O转化反应速率随转化反应速率随温度升高而增加；超过温度升高而增加；超过4040，双氧水分，双氧水分解与氨气逸出导致解与氨气逸出导致TiOTiO2 2x xH H2 2O O转化反应转化反应速率下降速率下降 典例典例4 4（20172017课标）（）（1414分）水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分分）水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaOCaO、SiOSiO2 2，并含有一定量的，并含有一定量的铁、铝和和镁等金属的氧化物。等金属的氧化物。实验室室测定水泥定水泥样品中品中钙含量的含量的过

13、程如程如图所示：所示：（3 3）加氨水）加氨水过程中加程中加热的目的是的目的是_。沉淀。沉淀B B的主要成分的主要成分为_、_（填化学式）。（填化学式）。防止胶体生成，易沉淀分离防止胶体生成，易沉淀分离FeFe(OH)(OH)3 3 、AlAl(OH)3 化合物化合物SiClSiCl4 4TiClTiCl4 4AlClAlCl3 3FeClFeCl3 3MgClMgCl2 2沸点沸点/5858136136181181（升（升华华）31631614121412熔点熔点/69692525193193304304714714在在TiCl4中的溶解性中的溶解性互溶互溶微溶微溶难难溶溶典例典例5 5（2

14、0172017北京）北京）TiClTiCl4 4是由是由钛精精矿（主要成分（主要成分为TiOTiO2 2）制）制备钛（TiTi）的重）的重要中要中间产物，制物，制备纯TiClTiCl4 4的流程示意的流程示意图如下：如下：资料：料：TiClTiCl4 4及所含及所含杂质氯化物的性化物的性质（2 2）精制）精制过程：粗程：粗TiClTiCl4 4经两步蒸两步蒸馏得得纯TiClTiCl4 4。示意。示意图如下：如下：物物质a a是是_，T T2 2应控制在控制在_。136181 SiClSiCl4 4典例典例6 6（20162016江江苏）以）以电石渣石渣 主要成分主要成分为Ca(OH)Ca(OH

15、)2 2和和CaCOCaCO3 3 为原料制原料制备KClOKClO3 3的流程如下：的流程如下：（1 1）氯化化过程控制程控制电石渣石渣过量，在量，在7575左右左右进行。行。氯化化时存在存在ClCl2 2与与Ca(OH)Ca(OH)2 2作用作用生成生成Ca(ClO)Ca(ClO)2 2的反的反应，Ca(ClO)Ca(ClO)2 2进一步一步转化化为Ca(ClOCa(ClO3 3)2 2，少量，少量Ca(ClO)Ca(ClO)2 2 分解分解为CaClCaCl2 2和和O O2 2。提高提高ClCl2 2转化化为Ca(ClOCa(ClO3 3)2 2的的转化率的可行措施有化率的可行措施有

16、（填序号）（填序号）A A适当减适当减缓通入通入ClCl2 2速率速率 B B充分充分搅拌拌浆料料 C C加水使加水使Ca(OH)Ca(OH)2 2完全溶解完全溶解AB考点三考点三 获得产品阶段的常见考点获得产品阶段的常见考点化工生产过程中分离提纯、除杂等环节，包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干，化工生产过程中分离提纯、除杂等环节，包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干，或蒸馏、萃取、分液等基本实验操作及原理，并要熟悉所用到的相关仪器。或蒸馏、萃取、分液等基本实验操作及原理，并要熟悉所用到的相关仪器。1.1.蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出

17、如从溶液中析出FeClFeCl3 3、AlClAlCl3 3、MgClMgCl2 2等溶质时，应在等溶质时，应在HClHCl的气流中加热，以防其水解。的气流中加热，以防其水解。蒸发浓缩、冷却结晶：如除去蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNOKNO3 3中的少量中的少量NaClNaCl。蒸发结晶、趁热过滤：如除去蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaClNaCl中的少量中的少量KNOKNO3 3。2.2.溶解法：利用特殊溶剂把杂质溶解而除去，如溶解法：利用特殊溶剂把杂质溶解而除去，如Fe(Al)Fe(Al)可用过量的可用过量的NaOHNaOH溶液而除去溶液而除去AlAl，COCO2 2(HCl(HCl、H H

18、2 2O)O)先通过饱和食盐水，再通过浓先通过饱和食盐水，再通过浓H H2 2SOSO4 4。3.3.沉淀法：沉淀法：a.a.加合适的沉淀剂加合适的沉淀剂(要使杂质离子充分沉淀，加入的沉淀剂必须过量，且在要使杂质离子充分沉淀，加入的沉淀剂必须过量，且在后续步骤中容易除去后续步骤中容易除去)；b.b.调节溶液的酸碱性。调节溶液的酸碱性。4.4.洗涤法：洗涤法：a.a.水洗；水洗；b.b.冰水洗；冰水洗；c.c.有机溶剂洗。有机溶剂洗。其目的是：洗去目标物表面的杂质离子；减少目标物的溶解损耗或增大有机杂质的溶解量；其目的是：洗去目标物表面的杂质离子；减少目标物的溶解损耗或增大有机杂质的溶解量；防止

19、目标物形成结晶水合物；使晶体快速干燥。防止目标物形成结晶水合物；使晶体快速干燥。典例典例7 7（20162016北京）以废旧铅酸电池中的含铅废料（北京）以废旧铅酸电池中的含铅废料（PbPb、PbOPbO、PbOPbO2 2、PbSOPbSO4 4及及炭黑等）和炭黑等）和H H2 2SOSO4 4为原料，制备高纯为原料，制备高纯PbOPbO，实现铅的再生利用。其工作流程如，实现铅的再生利用。其工作流程如下：下：（3 3）PbOPbO溶解在溶解在NaOHNaOH溶液中，存在平衡溶液中，存在平衡PbO（s）+NaOH（aq）NaHPbO2（aq）其溶解度曲其溶解度曲线如如图所示。所示。过滤的目的是提

20、的目的是提纯，综合上述溶解度曲合上述溶解度曲线，简述述过程程的操作的操作_。将粗将粗PbOPbO溶解在一定量溶解在一定量35%NaOH35%NaOH溶液中，加溶液中，加热至热至110110，充分溶解后，趁热过滤，冷，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤、洗涤并干燥得到却结晶，过滤、洗涤并干燥得到PbOPbO固体。固体。典例典例8 8（20162016江江苏）以）以电石渣石渣 主要成分主要成分为Ca(OH)Ca(OH)2 2和和CaCOCaCO3 3 为原料原料制制备KClOKClO3 3的流程如下：的流程如下：（3 3）向）向滤液中加入稍液中加入稍过量量KClKCl固体可将固体可将Ca(ClO

21、Ca(ClO3 3)2 2转化化为KClOKClO3 3，若溶液中，若溶液中KClOKClO3 3的含量的含量为100g100gL L-1-1，从，从该溶液中尽可能多地析出溶液中尽可能多地析出KClOKClO3 3固体的方法是固体的方法是 。蒸发浓缩、冷却结晶蒸发浓缩、冷却结晶典例典例9.9.（20172017课标）（）（1414分）分）LiLi4 4TiTi5 5O O1212和和LiFePOLiFePO4 4都是都是锂离子离子电池的池的电极材料，可利用极材料，可利用钛铁矿（主要成分（主要成分为FeTiOFeTiO3 3，还含有少量含有少量MgOMgO、SiOSiO2 2等等杂质）来制）来制

22、备，工，工艺流程如下：流程如下：回答下列回答下列问题：（2 2）“酸浸酸浸”后，后，钛主要以主要以TiOClTiOCl4 42 2形式存在，写出相形式存在，写出相应反反应的离子方程式的离子方程式_FeTiOFeTiO3 3+4H+4H+4Cl+4Cl=Fe=Fe2+2+TiOCl+TiOCl4 42 2+2H+2H2 2O O考点四考点四 其他常见考点其他常见考点化学方程式化学方程式计算计算 典例典例9.9.（20172017课标）（）（1414分）分）LiLi4 4TiTi5 5O O1212和和LiFePOLiFePO4 4都是都是锂离子离子电池的池的电极材料，可利用极材料，可利用钛铁矿（

23、主要成分（主要成分为FeTiOFeTiO3 3，还含有少量含有少量MgOMgO、SiOSiO2 2等等杂质）来制）来制备，工，工艺流程如下：流程如下：回答下列回答下列问题：考点四考点四 其他常见考点其他常见考点化学方程式化学方程式计算计算 （6 6）写出）写出“高温煅高温煅烧”中由中由FePOFePO4 4制制备LiFePOLiFePO4 4的化学方程式的化学方程式 。2FePO2FePO4 4+Li+Li2 2COCO3 3+H+H2 2C C2 2O O4 42LiFePO2LiFePO4 4+H+H2 2O+3COO+3CO2 2典例典例9.9.（20172017课标）（）（1414分）

24、分）LiLi4 4TiTi5 5O O1212和和LiFePOLiFePO4 4都是都是锂离子离子电池的池的电极材料，可极材料，可利用利用钛铁矿（主要成分（主要成分为FeTiOFeTiO3 3，还含有少量含有少量MgOMgO、SiOSiO2 2等等杂质）来制）来制备，工，工艺流程如下：流程如下：回答下列回答下列问题：考点四考点四 其他常见考点其他常见考点化学方程式化学方程式计算计算 （5）若）若“滤液滤液”中中c(Mg2+)=0.02 mol/L，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），倍），使使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=

25、110-5 mol/L，此时是否有，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成沉淀生成？_（列式计算）。（列式计算）。(FePO4、Mg3(PO4)2的的Ksp分别为分别为1.310-22、1.010-24。)例例10.(201610.(2016全国高考全国高考28)NaClO28)NaClO2 2是一种重要的杀菌消毒剂是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如下其一种生产工艺如下:回答下列问题回答下列问题:(5)(5)“有效有效氯含量含量”可用来衡量含可用来衡量含氯消毒消毒剂的消毒能力的消毒能力,其定其定义是是:每克含每克含氯消毒消毒剂的氧化能力相当于多少克的氧

26、化能力相当于多少克ClCl2 2的氧化能力。的氧化能力。NaClONaClO2 2的有效的有效氯含量含量为。(计算算结果保留两位小数果保留两位小数)典例典例1111（20172017课标）（）（1414分）水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分分）水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaOCaO、SiOSiO2 2，并含有一定量的，并含有一定量的铁、铝和和镁等金属的氧化物。等金属的氧化物。实验室室测定水泥定水泥样品中品中钙含量的含量的过程如程如图所示：所示：（4 4）草酸）草酸钙沉淀沉淀经稀稀H H2 2SOSO4 4处理后，用理后，用KMnOKMnO4 4标准溶液滴定，通准溶液滴定，

27、通过测定草酸的量定草酸的量可可间接接获知知钙的含量，滴定反的含量，滴定反应为：MnOMnO4 4-+H+H+H+H2 2C C2 2O O4 4MnMn2+2+CO+CO2 2+H+H2 2O O。实验中称取中称取0.400 g0.400 g水泥水泥样品，滴定品，滴定时消耗了消耗了0.0500 mol0.0500 molL L-1-1的的KMnOKMnO4 4溶液溶液36.00 mL36.00 mL，则该水泥水泥样品中品中钙的的质量分数量分数为_。典例典例1212（20172017课标）（）（1515分）重分）重铬酸酸钾是一种重要的化工原料，一般由是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制制备，铬铁

28、矿的主要成分的主要成分为FeOFeOCrCr2 2O O3 3，还含有硅、含有硅、铝等等杂质。制。制备流程如流程如图所示：所示：（5 5）某工厂用）某工厂用m m1 1 kg kg 铬铁矿粉（含粉（含CrCr2 2O O3 3 40%40%）制）制备K K2 2CrCr2 2O O7 7，最，最终得到得到产品品 m m2 2 kgkg，产率率为_。考点考点五五 可循环物质的判断和流程评价可循环物质的判断和流程评价一一.可循环物质的判断可循环物质的判断1.1.流程图中流程图中回头箭头回头箭头的物质。的物质。2.2.生产流程中后面新生成或新分离的物质生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶

29、后的母不要忽视结晶后的母液液)，可能是前面某一步反应的相关物质。，可能是前面某一步反应的相关物质。二二.对整个工艺流程从下列几个方面进行评价对整个工艺流程从下列几个方面进行评价1.1.体现绿色化学思想体现绿色化学思想（使用无毒无害原料，采用原子利用率高的（使用无毒无害原料，采用原子利用率高的制备路线，原料的循环利用，副产物综合利用，节能，等）。制备路线，原料的循环利用，副产物综合利用，节能，等）。2.2.高效节能方面高效节能方面（原料廉价，工艺简单，产品的纯度高，能耗低等）。（原料廉价，工艺简单，产品的纯度高，能耗低等）。3.3.生成物或副产物的污染生成物或副产物的污染。典例典例1313（20

30、152015天津）天津）废旧印刷旧印刷电路板是一种路板是一种电子子废弃物，其中弃物，其中铜的含量达到的含量达到矿石石中的几十倍。湿法技中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷是将粉碎的印刷电路板路板经溶解、萃取、溶解、萃取、电解等操作得到解等操作得到纯铜等等产品。某化学小品。某化学小组模模拟该方法回收方法回收铜和制取胆和制取胆矾，流程，流程简图如下：如下：（5 5）流程中有三次）流程中有三次实现了了试剂的循的循环使用，已用虚使用，已用虚线标出两出两处，第三，第三处的的试剂是是 。循。循环使用的使用的NHNH4 4ClCl在反在反应中的主要作用是中的主要作用是 。H H2 2SOSO4 4 防止由于溶液中的防止由于溶液中的c c（OHOH-）过高，生）过高，生成成CuCu（OHOH）2 2沉淀沉淀欢迎指导！欢迎指导！