化学组陈芳解题策略.ppt

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1、解题策略,化学工艺流程题,高二化学备课组陈芳,2020年6月22日,考查知识点 1. 元素及其化合物知识 2. 基本实验操作 3. 化学反应原理,设问角度 1. 化学用语 2. 分离、提纯、除 杂 等相关操作 3. 化学反应基本原 理运用 4. 化学计算,题型特点 以化工生产为背景，框图表示，提供相关表格数据、图像或文字信息，对有关的化学知识步步设问。,一、题型特点,题型分类 1. 原料制备型 2. 废弃回收型,原料 （矿物、废物）,核心 化学反应,所需产品,原料预处理,产品分离提纯,二、试题设计思路,三、试题设计原则,转化率高、产率高,速率快,产品纯度高,成本低、循环利用无污染,多,好,快,

2、省,反应条件控制,四、解题策略,读题头，得目的，划原料，明产品，解决“干什么” 读题问，回框图，找线索，写答案，解决“怎么写”,物质转化的形式：沉淀转化、氧化还原转化、挥发性转化等。,类别不同，可能加酸、或加碱、或加盐导致的。,看原料和产品的类别（混合物、单质、氧化物、盐等）和价态。,价态不同，可能加氧化剂、或加还原剂，发生了氧化还原反应。,试题回归,【2015年卷】27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：,（1）为提高浸出速率, 除适当

3、增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有_、_（写出两条）。,（一）原料预处理的解题思路,思考方向：让更多的铁硼矿能与硫酸反应同时。提高反应速率。,提高反应温度 减小矿粉颗粒直径,【2013年卷】27.锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。,（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程 _。,2Al2OH2H2O=2AlO2 3H2,思考方向：使可溶性金属离子进入溶液，便于后续分离。,含LiCoO2,【2013山东卷】废旧硬质合金刀具中含碳化钨（WC）、金属钴（

4、Co）及少量杂质铁，利用电解法可回收WC和Co。工艺流程简图如下：,（1）电解时废旧刀具做阳极，不锈钢做阴极，HCl溶液为电解液。 阴极主要的电极反应式为 _。,2H+2e= H2,思考方向：使某些金属离通过电化学反应进入溶液，便于后续 分离。,已知：金属钴（Co）与铁具有相似的化学性质。,增大反应物接触面积，加快反应速率。,与水反应或溶解 ，使原料变成可溶性离子。,与酸（碱）接触反应或溶解，可去除油污，使可溶性金属离子进入溶液，不溶性物质过滤分离。,除去可燃性杂质或使原料初步转化。,改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土。,原料预处理的常用方法,使某些金属转

5、化为离子，便于后续除去,总结,【2015年卷】27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：,思考方向：加氧化剂H2O2, 便于更好转化为沉淀除去。,将Fe2+转化为Fe3+,（二）常用的控制中心反应的条件,（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是_。 然后在调节溶液的pH约为5，目的是 _。,使Fe3+、Al 3+形成氢氧化物沉淀，便于除去,【2013年卷】27.锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某离子电池正极材料有钴酸锂（Li

6、CoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。,含LiCoO2,（3）“酸浸”一般在80下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应 的化学方程式_ _；,思考方向：加还原剂H2O2, 便于转化为所需产物。,【2015山东卷】毒重石的主要成分BaCO3（含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质），实验室利用毒重石制备BaCl22H2O的流程如下:,（2）加入NH3H2O调节pH=8可除去 （填离子符号） ,涉及的离子反应方程式为：_,Fe3+,Fe33NH3H2O =Fe(OH)33NH4+,思考方向：调节PH，使金属离子选择性沉淀。,【200

7、9江苏卷】以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：,（3）反应需控制反应温度低于35 ，其目的是 _。,防止NH4HCO3分解、Fe2+的水解,思考：反应速率、物质的溶解度、物质的热分解与挥发、弱离子 的水解（平衡）。,控制反应条件的方法,考虑因素：反应速率；物质溶解度，热稳定性和挥发性；平衡移动方向,能与H反应，使溶液pH变大，便于沉淀某些金属离子。（不引入新杂质）,改变速率，影响平衡移动方向。,加快反应速率，提高生产效率。,总结,使溶液中某些离子价态变高或变低，转化为易于除去的离子。,促进水解，聚沉后利于过滤分解；除

8、去溶解在溶液中氧气,【2015年卷】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，其周围是碳粉，MnO2，ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生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：,溶解度/（g/100g水）,（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；,（三）产品的分离提纯分析,加热浓缩、冷却结晶,一般顺序为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。,【2015年卷】选修2节选氯化亚铜（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

9、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：,（3）上述工艺中，步骤不能省略，理由是 _.,醇洗有利于加快除CuCl表面水分，防止其水解氧化,思考：结合信息，得出合理的分离提纯方法。,【2013年卷】27.氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌含有Fe()、Mn()、 Ni()等杂质的流程如下:,（3）反应形成的沉淀要用水洗，检查沉淀是否洗涤干净的方法 _。,取最后一次洗涤液于一支洁净试管中，滴入稀硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液，若无变化，则沉淀洗涤干净。,思考：有关常见离子检验方

10、法考查！,含有SO42,溶液中溶质与溶剂分离,抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl3溶液时为获得AlCl3需在HCl气流中进行,防止过高温度分解溶质分离,物质的溶解度随温度的升高变化比较小（减小），如NaCl、KCl、Ca(OH)2等,物质的溶解度随温度的升高变化比较大，如NH4NO3、KNO3等,重新从溶液中结晶的过程,利用压强差，使固体与液体快速分离,从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体,从滤液中提取溶解度随温度升高而增大的晶体,产品的分离提纯的方法,总结,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。,降低因溶质的溶解而引起的损耗；醇易挥发，有利于干燥，同

11、时可防止溶质与水反应生成结晶水合物。,产品的分离提纯的方法,减小压强，使液体沸点降低，防止受热分解、氧化、挥发,根据各物质组分沸点不同，常压分离,利用化合物在两种互不相溶的溶剂中溶解度不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。,用反萃取剂使被萃取物从负载有机相返回水相的过程。为萃取的逆过程。,分液是把两种互不混溶的液体分离开的操作方法。,总结,一、原料制备型,【2015年卷】27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：,（1）写出Mg2

12、B2O5H2O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_ （化学式）。 （3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是_。然后在调节溶液的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）单质硼可用于生成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_。,【2013年卷】27.氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣

13、等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌含有Fe()、Mn()、 Ni()等杂质的流程如下:,提示：在本实验条件下，Ni(II)不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。 （1）反应中除掉的杂质离子是 ，发生反应的离子方程式 为 ； 在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响 是 。 （2）反应的反应类型为 ，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外 还有 。 （3）反应形成的沉淀要用水洗，检查沉淀是否洗涤干净的方法 是 。 （4）反应中产物的成分可能是ZnCO3xZn(OH)2。取干燥后的滤饼11.2g， 锻烧后可得到产品8.1g，则x等于 。,【2015年卷】选修2节选氯化亚铜（CuCl)广泛应用于化工

14、、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度，原因 是 _。 （2）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)。 （3）上述工艺中，步骤不能省略，理由是_. （4）准确称取所制备的氯化亚铜阳平mg，将其置于若两的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

15、-被还原为Cr3+，样品中CuCl的质量 分数为_。,二、废弃回收型,【2013年卷】27.锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。充点时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi+xe-=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件为给出）。,（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为_。 （2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_。,二、废弃回收型,【2013年卷】27.锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。充点时，该锂离

16、子电池负极发生的反应为6C+xLi+xe-=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件为给出）。,（3）“酸浸”一般在80下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式_；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是_。 （4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_。,二、废弃回收型,【2013年卷】27.锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。充点时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi+xe-=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件为给出）。

17、,（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反 应方程式_。 （6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是_。 在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有_(填化学式)。,【2015年卷】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，其周围是碳粉，MnO2，ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生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：,溶解度/（g/100g水）,（1）该电池的正极反应式为，电池反应的离子方程式为 （2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，理论上消耗Zn g。

18、（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 。,【2015年卷】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，其周围是碳粉，MnO2，ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生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：,（4）用废电池的锌皮制备ZnSO47H2O的过程中，需去除少量杂质铁，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

19、沉淀（离子浓度小于110-5mol/L时，即可认为该离子沉淀 完全）；继续加碱调节至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后果是 ，原因是 。,（1）该电池的正极反应式为，电池反应的离子方程式为 （2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，理论上消耗Zn g。 （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，需去除少量杂质铁

20、，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）；继续加碱调节至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后果是 ，原因是 。,【2015年卷】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，其周围是碳粉，MnO2，ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生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：,（三）核心反应陌生方程式的书写,氧化还原反应： 熟练应用氧化还原规律判断产物形式配平 非氧化还原反应： 结合物质性质和反应酸碱环境判断产物形式,【2013年卷】27.氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌含有Fe()、Mn()、 Ni()等杂质的流程如下:,（1）反应中除掉的杂质离子是 ，发生反应的 离子方程式为 ；,提示：在本实验条件下，Ni(II)不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。,Fe2+、Mn2+,Fe2+ Fe(OH)3 、Mn2+ MnO2 通过氧化还原除去相应杂质,思考方向：加氧化剂KMnO4, 便于更好转化为沉淀除去。,