无机化工流程解题方法探究.ppt

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1、无机化工流程解题方法探究,例一（15全国卷I，36）,氯化亚铜（CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：,（1）步骤中得到的氧化产物是_，溶解温度应控制在6070，原因是_ 。 （2）写出步骤中主要反应的离子方程式_。 （3）步骤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是_(写名称)。 （4）上述工艺中，步骤不能省略，理由是_。 （5）步骤、都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有_（填字母）。 A、分馏塔 B

2、、离心机 C、反应釜 D、框式压滤机 （6）准确称取所制备的氯化亚铜样品m g，将其置于过量的FeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用a mol/L的K2Cr2O7溶液滴定到终点，消耗K2Cr2O7溶液b mL，反应中Cr2O72-被还原为Cr3+，样品中CuCl的质量分数为_。,无机化工流程题是以真实工业生产过程为背景，体现能力立意的命题指导思想，综合考查学生各方面的基础知识以及将已有知识灵活运用到生产实际中解决实际问题的能力。这类题思维容量大，难度高，信息陌生度高，解答此类题目要求学生有深厚学科功底，尤其是熟悉元素化合物知识，并能将所学的中学化学理论运用到题设环境中以解决实际

3、问题。,一、命题背景与意图,1、呈现形式：流程图、表格、图像或相互结合； 2、设问方式：措施、成分、反应、原因、计算等； 3、知识落点：基本理论、元素化合物、化学实验； 4、能力落点：获取信息、分析问题、书面表达。,二、试题结构分析,三、识别流程图,工业流程一般可以粗略分为四个主要过程：,流程图的一般模式,基本规律： 主线（横线）主产品（目标产物），分支副产品（或杂质），回头循环物。 特别注意： 流程的箭头方向（向内为原料，向外为产物）。 核心考点： 氧化还原（水解）反应、化学实验（物质分离提纯）、生产条件控制。,思路点拨,将流程图分为五个板块：预处理、主反应、分离提纯、回收利用、获得产品。再

4、结合试题要求逐一分析各板块。因为试题一般的设问模式是按照流程依次设问的。问哪里，看哪里。,四、掌握解答程序,工艺流程题的结构分为目的、题干和问题三部分。目的一般在题头，是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括副产品）；题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来，必要时还通过表格、图像隐含一些信息；问题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。因此解答化工工艺流程题的基本步骤是：,第一步：读目的。划原料，辨杂质，明产品，切板块，解决“做什么”。（带重点粗略看宏观把握主线）,第二步：读题干。看问题，对板块，推用意，想措施，解决“怎么做”

5、。（顺流程精细看微观把握关键）,第三步：读问题。理论指导，组织语言，术语规范，解决“怎么写”。（按问题精准看能力转为分数）,1、做什么 做到第一步后，我们心中就应该抓住题目的重点内容，建立起这样一个大致框架：,注意：分析原理时，将溶液中的物质看作离子间反应， 才最直观、最本质。,原料：固体原料（主要成分是Cu和少量CuO）； 预处理：溶解（浸出）、过滤（将固体转化为Cu2+，溶液反应便于分离提纯）； 除杂：控制加料获得CuCl沉淀，并除去附着在表面的水和杂质离子； 核心化学反应：Cu和CuO的溶解，相对陌生氧化还原反应制备CuCl。,具体到刚才的例子，框架建立如下：,分析第二步（读题干）时抓住

6、一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。所以回答操作原因或目的时要从对产品的影响层面作答。对照问题思考流程时，有三种可能：看得懂的；结合上下文可以勉强懂的；完全读不懂的。,2、怎么做,比如上述例子中，运用离子反应的观念，分析、推敲，突破试题的关键点。 （1）预处理中，CuO溶解于H+中；Cu溶解是因为加入的H+和NO3，所以落点并不高。 （2）核心制备中，结合信息，掌握运用三个守恒关系（质量守恒、电荷守恒、电子守恒）书写陌生氧化还原（离子）方程式的一般方法。 （3）回答实验操作时注意积累一些基本套路。,3、怎么写,一定要上升到化学原理的高度、用化学语言作答；抓住问题，针对问题作具体回答

7、。其答题要点如下： （1）答是所问：要看清题目要求，按要求答题。如：写离子方程式还是化学方程式；写物质的名称还是化学式等；方程式中反应物、产物的分子式书写要正确；尤其是化学方程式要配平，电极反应式要书写准确；正确使用等号或可逆符号；反应条件、沉淀、气体等符号要标明。,（2）准确规范：回答问题的要准确全面，注意语言表达的规范性，例如评价或比较实验方案时要全面考虑以下四个方面：简约性、经济性（原子和原料两个角度）、环保性、安全性。如反应物种类与特性、是否易得、是否对环境有污染；反应产物的种类多少，对目标产物的分离和提纯是否有影响；反应条件是否苛刻；对仪器、设备是否要求高；工艺流程、实验步骤的多少。

8、 （3）答题完整：要答到“对产品生产的影响”这一步！ 除杂：除去中的（只写“除杂”等一般不给分） 干燥：除去气体中的水蒸气，防止,回到试题的问题中来，看看具体解答过程：,（1）通过分析原料，理解Cu2+生成的原因，并结合问题准确回答；,（1）步骤中得到的氧化产物是_，溶解温度应控制在6070，原因是_ 。,Cu2+或CuSO4,温度低溶解速度慢、温度过高铵盐分解,（2）写出步骤中主要反应的离子方程式 _。,2Cu2+SO32+2Cl+H2O=2CuCl+SO42 + 2H+,（2）熟练掌握运用三个守恒书写陌生氧化还原反应方程式书写步骤。,题中给出具体温度，要解释比室温高的目的，还要说明不加热到

9、更高温度的原因。,（3）步骤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是_(写名称)。,（4）上述工艺中，步骤不能省略，理由是_ _.,硫酸,醇洗有利加快 去除CuCl表面水分，防止其水解氧化,（3）抓信息“可溶于氯离子浓度较大的体系”，不能用盐酸，“易氧化”，不能用硝酸，当然容易想到选用硫酸；事实上，结合上一问书写的离子方程式产物迅速准确判断才是正道。提醒：注意细节写名称。,（4）乙醇洗涤，很陌生，先看题，抓住“CuCl难溶于醇，在潮湿空气中易水解氧化”联系结构不难想到，OH为亲水基团，与水互溶，洗涤时可带走大量附着在固体表面的水；又能隔绝空气（防氧化），且乙醇挥发性强，使后面烘干获得

10、产品也相对容易。将其当作定式记住。,（5）步骤、都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有_（填字母） A、分馏塔 B、离心机 C、反应釜 D、框式压滤机,BD,（5）固液分离就是过滤操作。离心机可利用离心力的作用使液体中的固体沉降，达到固液分离的目的；框式压滤机可以使物料中的水通过挤压而排出，达到固液分离的目的。,（6）准确称取所制备的氯化亚铜样品m g，将其置于过量FeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用amol/L的K2Cr2O7溶液滴定到终点，消耗K2Cr2O7溶液bmL，反应中Cr2O72-被还原为Cr3+，样品中CuCl的质量分数为_。,0.597ab/m100%,

11、（6）amol/LbmL K2Cr2O7溶液发生反应时，转移电子的物质的量是ab10-323mol=6ab10-3mol，+1价Cu会被氧化为Cu2+，根据得失电子守恒，则CuCl物质的量是6ab10-3mol，则样品中CuCl的质量分数是(6ab10-3mol99.5g/mol)/mg100%=0.597ab/m100%。,请大家对照本题讨论，归纳化工流程试题的设问角度。,五、试题设问角度归纳,1、反应速率与平衡理论的运用（反应物颗粒大小对速率与原料利用率的影响；温度对速率、物质稳定性、结晶的影响等）； 2、氧化还原反应的判断、相对陌生的化学(离子)方程式书写； 3、通过控制溶液pH，分离除

12、去杂质（离子）； 4、利用溶解度分离提纯可溶性物质； 5、实验基本操作：除杂方法、分离与检验、洗涤与干燥等； 6、流程中的物质循环与转化； 7、与方程式等的相关计算； 8、化学评价【简约性、经济性(原子、原料)、环保性、安全性】。,工业上以废铜为原料经一系列化学反应可生产氯化亚铜(CuCl)。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。某工艺流程如下图所示。试根据下图转化回答： (1)工业生产Cl2时，尾气常用石灰乳吸收，而不用烧碱溶液吸收的原因是_。,石灰乳来源丰富，成本低，且反应结束后可得副产品漂白粉,练习一,(2)还原过程中的产物为NaCuCl2，写出反应的

13、化学方程式_。制备中当氯化完成后必须经还原过程再制得CuCl，为什么不用一步法制得CuCl？(已知Cu2Cu2Cl = 2CuCl)_。 (3)还原过程中加入少量盐酸的作用是_，加入过量NaCl的原因是_。 (4)合成反应可以控制在5055的条件下进行，最佳控制条件的方法是_。 (5)实验室中在CuCl2热溶液中通入SO2气体也可制备白色的CuCl沉淀，试写出该反应的离子方程式_。,CuCl22NaClCu=2NaCuCl2,2Cu22ClSO22H2O = 2CuCl4HSO42,CuCl沉淀沉积在Cu表面,阻碍反应进行,抑制Cu2水解,增大NaCl浓度有利于生成更多NaCuCl2，提高产率

14、,水浴加热,1、考查的中心元素是什么？考查它的哪些性质？ 2、考查哪些基本实验操作？ 3、运用了哪些反应原理？ 4、熟人见面，如何操作？ 5、如何有效提高自己答题的规范性？,反思考点、及时归纳、夯实基础,目的是关键；问题对板块；陌生抓信息；基础是底气；技巧在积累；得分在规范。,课堂总结,基础比做题重要；,方向比努力重要；,得分比一切重要！,效率比勤奋重要；,老师寄语,感谢同学们的配合， 祝大家学习进步。,2015年10月20日于凤鸣山中学,练习二,草酸(乙二酸)可作还原剂和沉淀剂，用于金属除锈、织物漂白和稀土生产。一种制备草酸(含2个结晶水)的工艺流程如下，回答下列问题。,(1) CO和NaO

15、H在一定条件下合成 甲酸钠、甲酸钠加热脱氢的化学 反应方程式分别为 _、 _。 （2）该制备工艺中有两次过滤 操作，过滤操作的滤液是_， 滤渣是_；过滤操作的滤液是_和_，滤渣是_； （3）工艺过程中和的目的是_。,NaOH溶液,CaC2O4,H2C2O4溶液,H2SO4溶液,CaSO4,分别循环利用NaOH和硫酸 （降低成本），减小污染,（4）有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸。该方案的缺点是产品不纯，其中含有的杂质主要是_。 (5)结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定。称量草酸成品0.250g溶于水，用0.0500 mol/L的酸性KMnO4溶液滴定，至浅粉红色不消褪，消耗KMn

16、O4溶液15.00 mL, 反应的离子方程式为_；列式计算该成品的纯度_。,Na2SO4,5C2O42 + 2MnO4 + 16H+ = 2Mn2+ + 8H2O + 10CO2,1、（2015全国卷II，36）苯酚和丙酮都是重要的化工原料，工业上可用异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮，其反应和工艺流程示意图如下：,课后作业,相关化合物的物理常数,回答下列问题： （1）在反应器A中通入的X是_。 （2）反应和分别在装置_和_中进行（填装置符号）。 （3）分解在C中加入的Y为少量浓硫酸，其作用是_，优点是用量少，缺点是_。 （4）反应为_（填“放热”或“吸热”）反应。反应温度应控制在5060 ，温度过高的安全隐患是_。 （5）中和釜D中加入的Z最适宜的是_（填序号，已知苯酚是一种弱酸） aNaOH bCaCO3 cNaHCO3 dCaO （6）蒸馏塔F中的馏出物T和P分别是_和_，判断的依据是_ _。 （7）用该方法合成苯酚和丙酮的优点是_。,空气（氧气）,A,C,催化剂（提高反应速率）,腐蚀设备,放热,可能会导致（过氧化物）爆炸,c,丙酮 苯酚,丙酮的沸点低于苯酚,原子利用率高,