无机化学工艺流程题解题策略省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

专题提升专题提升无机化学工艺无机化学工艺流程题解题策略流程题解题策略第第1页页返回目录返回目录方法总述方法总述第第2页页方法总述方法总述第第3页页返回目录返回目录方法总述方法总述第第4页页首尾分析法首尾分析法对一些线型流程工艺对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙生产工序从原料到产品为一条龙生产工序)试题，试题，首先对比分析生产流程示意图中第一个物质首先对比分析生产流程示意图中第一个物质(原材料原材料)与最终与最终一个物质一个物质(产品产品)，从对比分析中找出原料与产品之间关系，从对比分析中找出原料与产品之间关系，搞清生产流程过程中原料转化为产品基本原理和除杂、分离搞清生产流程过程中原料转化为产品基本原理和除杂、分离提纯产品化工工艺，然后再结合题设问题，逐一推敲解答。提纯产品化工工艺，然后再结合题设问题，逐一推敲解答。关键在于认真对比分析原料与产品组成，从中找出将原料转关键在于认真对比分析原料与产品组成，从中找出将原料转化为产品和除去原材料中所包含杂质基本原理和所采取工艺化为产品和除去原材料中所包含杂质基本原理和所采取工艺生产办法生产办法。当把生产根本搞清楚了，围绕生产根本所设计系。当把生产根本搞清楚了，围绕生产根本所设计系列问题也就能够解答了。列问题也就能够解答了。第第5页页返回目录返回目录专题提升专题提升无机化学工艺流程题解题策略无机化学工艺流程题解题策略第第6页页返回目录返回目录专题提升专题提升无机化学工艺流程题解题策略无机化学工艺流程题解题策略第第7页页返回目录返回目录专题提升专题提升无机化学工艺流程题解题策略无机化学工艺流程题解题策略第第8页页返回目录返回目录专题提升专题提升无机化学工艺流程题解题策略无机化学工艺流程题解题策略第第9页页返回目录返回目录专题提升专题提升无机化学工艺流程题解题策略无机化学工艺流程题解题策略第第10页页返回目录返回目录专题提升专题提升无机化学工艺流程题解题策略无机化学工艺流程题解题策略第第11页页返回目录返回目录专题提升专题提升无机化学工艺流程题解题策略无机化学工艺流程题解题策略第第12页页返回目录返回目录专题提升专题提升无机化学工艺流程题解题策略无机化学工艺流程题解题策略第第13页页专题提升专题提升无机化学工艺流程题解题策略无机化学工艺流程题解题策略第第14页页考点一以混合物分离、提纯为目标工艺流程题考点一以混合物分离、提纯为目标工艺流程题这类题这类题目其目其实实就是就是对对混合物除混合物除杂杂、分离、提、分离、提纯纯。当碰到。当碰到这这一一类题时类题时，要求学生一定要，要求学生一定要认认真在真在题题目中找出要得到主要目中找出要得到主要物物质质是什么，混有是什么，混有杂质杂质有哪些，主要物有哪些，主要物质质和和杂质杂质性性质质差异是差异是什么？什么？认认真分析当加入某一真分析当加入某一试剂试剂后，能与什么物后，能与什么物质发质发生反生反应应，生成了什么生成了什么产产物，要用什么物，要用什么样样方法才能将方法才能将杂质杂质除去。只有除去。只有这这么才能明白每一步所加么才能明白每一步所加试剂试剂或操作目或操作目标标。其中，蒸。其中，蒸发浓缩发浓缩与与冷却冷却结结晶方法都能晶方法都能够够将溶液中溶将溶液中溶质质以固体形式析出，以固体形式析出，详细详细采采取何种方法，主要取决于溶取何种方法，主要取决于溶质质溶解度。溶解度。要要 点点 突突 破破第第15页页 有物有物质质它溶解度随温度升高改它溶解度随温度升高改变变比比较较大，如大，如NH4NO3、KNO3等物等物质质，在蒸，在蒸发过发过程中比程中比较难较难析出来，所以要用冷却方析出来，所以要用冷却方法使它法使它结结晶。而有物晶。而有物质质它溶解度随温度升高改它溶解度随温度升高改变变比比较较小，如小，如NaCl、KCl等，有少数物等，有少数物质质溶解度随温度升高而减小，如溶解度随温度升高而减小，如Ca(OH)2要使它要使它们们析出析出较较多固体溶多固体溶质时质时，则则要用蒸要用蒸发浓缩发浓缩方法。方法。比如比如NaCl和和KNO3混合溶液，假如将混合溶液蒸混合溶液，假如将混合溶液蒸发发一段一段时间时间，析出固体主要是析出固体主要是NaCl，母液中是，母液中是KNO3和少和少许许NaCl。假如将混。假如将混合溶液加合溶液加热热蒸蒸发发后再降温，后再降温，则则析出固体主要是析出固体主要是KNO3，母液中，母液中是是NaCl和少和少许许KNO3。假如是除。假如是除杂杂，杂质杂质所含量比所含量比较较少，普通少，普通是是让让主要物主要物质质析出来。如析出来。如第第16页页KNO3溶液中含少溶液中含少许许NaCl，惯惯用冷却用冷却结结晶法，再晶法，再经过过滤经过过滤、洗洗涤涤、烘干、烘干(不一不一样样物物质质在烘干在烘干时时采取方法不一采取方法不一样样)，就可得，就可得到到KNO3固体了。假如固体了。假如NaCl溶液中含少溶液中含少许许KNO3，则则用蒸用蒸发发浓缩结浓缩结晶法，晶法，这这种方法普通要种方法普通要经过经过趁趁热过滤热过滤才能得到才能得到较纯较纯主主要物要物质质，主要原因是假如温度下降，主要原因是假如温度下降，杂质杂质也会以晶体形式析也会以晶体形式析出来。出来。第第17页页【示例示例1】(全国新课标全国新课标，27)氧化氧化锌为锌为白色粉末，可用于白色粉末，可用于湿疹、湿疹、癣癣等皮肤病治等皮肤病治疗疗。纯纯化工化工业级业级氧化氧化锌锌含有含有Fe()、Mn()、Ni()等等杂质杂质流程以下：流程以下：提醒：提醒：在本在本试验试验条件下，条件下，Ni()不能被氧化，不能被氧化，高高锰锰酸酸钾还钾还原原产产物是物是MnO2。回答以下回答以下问题问题：典典 例例 示示 范范第第18页页(1)反反应应中除掉中除掉杂质杂质离子是离子是_，发发生反生反应应离子方程式离子方程式为为_；在加高；在加高锰锰酸酸钾钾溶液前，若溶液前，若pH较较低，低，对对除除杂杂影响影响是是_。(2)反反应应反反应类应类型型为为_，过滤过滤得到得到滤滤渣中，除了渣中，除了过过量量锌锌外外还还有有_。(3)反反应应形成沉淀要用水洗，形成沉淀要用水洗，检验检验沉淀是否洗沉淀是否洗涤洁净涤洁净方法是方法是_。(4)反反应应中中产产物成份可能是物成份可能是ZnCO3xZn(OH)2，取干燥后，取干燥后滤饼滤饼11.2 g，煅，煅烧烧后可得到后可得到产产品品8.1 g，则则x等于等于_。第第19页页科学审题科学审题 明确物质转化过程：明确物质转化过程：第第20页页解析解析本题实际是利用化学方法对本题实际是利用化学方法对ZnO提纯，就是要除去提纯，就是要除去Fe()、Mn()、Ni()。综合流程信息、提醒信息，显然除。综合流程信息、提醒信息，显然除去去Fe()、Mn()是在是在步进行，步进行，Fe2被被KMnO4氧化为氧化为Fe3，在，在pH 5条件下，条件下，Fe3生成生成Fe(OH)3沉淀，沉淀，Mn2被被KMnO4氧化生成氧化生成MnO2沉淀。除沉淀。除Ni()是在是在步进行，发生了步进行，发生了Ni()与与Zn置换反应。置换反应。、是将是将Zn2(aq)转化为沉淀，重新转化为沉淀，重新生成生成ZnO。(3)中检验沉淀是否洗涤洁净，就是检验洗液中是否还含有滤中检验沉淀是否洗涤洁净，就是检验洗液中是否还含有滤液中某种离子，显然检验液中某种离子，显然检验SO42比较合理。比较合理。(4)中写出分解化学方程式，列百分比式计算即可，中写出分解化学方程式，列百分比式计算即可，第第21页页12599x81(x1)1128.1解得解得x1。答案答案(1)Fe2和和Mn2MnO43Fe27H2O=3Fe(OH)3 MnO25H、2MnO43Mn22H2O=5MnO24H铁铁离子和离子和锰锰离子不能生成沉淀，从而无法除去离子不能生成沉淀，从而无法除去铁铁和和锰杂质锰杂质(2)置置换换反反应应镍镍(3)取少取少许许水洗液于水洗液于试试管中，滴入管中，滴入12滴稀硝滴稀硝酸，再滴入硝酸酸，再滴入硝酸钡钡溶液，若无白色沉淀生成，溶液，若无白色沉淀生成，则说则说明沉淀已明沉淀已经经洗洗涤洁净涤洁净(4)1第第22页页1试验试验室利用硫酸厂室利用硫酸厂烧烧渣渣(主要成份主要成份为铁为铁氧化物及少氧化物及少许许FeS、SiO2等等)制制备备聚聚铁铁(碱式硫酸碱式硫酸铁铁聚合物聚合物)和和绿矾绿矾(FeSO47H2O)，主要工，主要工艺艺流程以下。流程以下。(1)将将过过程程产产生气体通入以下溶液中，溶液会褪色是生气体通入以下溶液中，溶液会褪色是_。应应 用用 体体 验验第第23页页A品品红红溶液溶液 B紫色石蕊紫色石蕊试试液液C酸性酸性KMnO4溶液溶液 D溴水溴水(2)过过程程中，中，FeS、O2和和H2SO4反反应应化学方程式化学方程式为为_。(3)过过程程中需加入物中需加入物质质是是_。(4)过过程程中，蒸中，蒸发结发结晶晶时时需使用需使用仪仪器除酒精灯、三脚架外，器除酒精灯、三脚架外，还还需要需要_。(5)过过程程调调整整pH可可选选取以下取以下试剂试剂中中_(填序号填序号)。A稀硫酸稀硫酸BCaCO3CNaOH溶液溶液(6)过过程程中，将溶液中，将溶液Z加加热热到到7080，目，目标标是是_ _。第第24页页(7)试验试验室室为测为测量所得到聚量所得到聚铁样铁样品中品中铁铁元素元素质质量分数，量分数，进进行以下行以下试试验验。用分析天平称取用分析天平称取2.700 0 g样样品；品；将将样样品溶于足量品溶于足量盐盐酸后，酸后，加入加入过过量量BaCl2溶液；溶液；过滤过滤、洗、洗涤涤、干燥，称重得固体、干燥，称重得固体质质量量为为3.495 0 g。若。若该该聚聚铁铁主要成份主要成份为为Fe(OH)(SO4)n，则该则该聚聚铁样铁样品中品中铁铁元素元素质质量分数量分数为为_。(假假设杂质设杂质中不含中不含铁铁元素和硫元素元素和硫元素)解析解析SO2含有漂白性，能使品红褪色，含有漂白性，能使品红褪色，SO2有还原性，能被酸性有还原性，能被酸性KMnO4溶液、溴水氧化，而使它们褪色。溶液溶液、溴水氧化，而使它们褪色。溶液X为为Fe2(SO4)3，需，需加入还原剂将加入还原剂将Fe3还原为还原为Fe2，又不带入杂质离子，故需加入铁，又不带入杂质离子，故需加入铁粉。过程粉。过程中需将酸消耗而调高中需将酸消耗而调高pH，而，而CaCO3跟硫酸反应会生成跟硫酸反应会生成微溶于水微溶于水CaSO4而阻止反应继续进行，故需选取而阻止反应继续进行，故需选取NaOH溶液。由聚溶液。由聚铁化学式可知：铁化学式可知：n(Fe3)n(SO42)n(BaSO4)第第25页页答案答案(1)ACD(2)4FeS3O26H2SO4=2Fe2(SO4)36H2O4S(3)铁铁粉粉(4)蒸蒸发发皿、玻璃棒皿、玻璃棒 (5)C(6)促促进进Fe3水解水解(7)31.1%第第26页页考点二以制备某一物质为目工艺流程题考点二以制备某一物质为目工艺流程题1明确明确试验试验目目标标是制什么物是制什么物质质，从，从题题干或干或问题问题中中获获取有用取有用信息，了解信息，了解产产品性品性质质。只有知道了。只有知道了试验试验目目标标，才能非常，才能非常清楚知道整个流程各步意清楚知道整个流程各步意义义所在，所在，题题目中信息往往是制目中信息往往是制备该备该物物质质关关键键所在。而所在。而产产物假如含有一些特殊性物假如含有一些特殊性质质(由由题题目信息取得或依据所学知目信息取得或依据所学知识识判断判断)，则则要采取必要要采取必要办办法来法来防止在生防止在生产过产过程中程中产产生其它生其它杂质杂质。普通来。普通来说说主要有以下主要有以下几个情况：几个情况：要要 点点 突突 破破第第27页页(1)假如在制假如在制备过备过程中出程中出现现一些受一些受热热易分解物易分解物质质或或产产物，物，则则要注要注意意对对温度控制。如：侯德榜制碱中温度控制。如：侯德榜制碱中NaHCO3；还还有如有如H2O2、Ca(HCO3)、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓浓)等物等物质质。(2)假如假如产产物是一个易水解物是一个易水解盐盐，且水解，且水解产产物中有物中有挥发挥发性酸性酸产产生生时时，则则要加相要加相对应对应酸来酸来预预防水解。如：制防水解。如：制备备FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu(NO3)2等物等物质时质时，要蒸干其溶液得到固体溶，要蒸干其溶液得到固体溶质时质时，都要加，都要加对对应应酸或在酸性气流中干燥来酸或在酸性气流中干燥来预预防它水解，不然得到防它水解，不然得到产产物分物分别别是是Fe2O3、Al2O3、MgO、CuO；而像；而像Al2(SO4)3、NaAlO2、Na2CO3等等盐盐溶液，即使也溶液，即使也发发生水解，但生水解，但产产物中物中Al(OH)3、H2SO4、NaHCO3、NaOH都不是都不是挥发挥发性物性物质质，在蒸，在蒸发时发时，抑制了，抑制了盐盐水水解，最解，最终终得到得到还还是溶是溶质质本身。本身。第第28页页(3)假如假如产产物是一个物是一个强强氧化氧化剂剂或或强强还还原原剂剂，则则要要预预防与它防与它们发们发生氧化生氧化还还原物原物质质，如：含，如：含Fe2、SO32等离子物等离子物质质，则则要要预预防与氧化性防与氧化性强强物物质质接触。接触。(4)假如假如产产物是一个易吸收空气中物是一个易吸收空气中CO2或水或水(潮解或潮解或发发生反生反应应)而而变质变质物物质质(如如NaOH固体等物固体等物质质)，则则要注意要注意预预防在制防在制备过备过程中程中对对CO2或水除去，也要或水除去，也要预预防空气中防空气中CO2或水或水进进入装置中。入装置中。(5)假如假如题题目中出目中出现现了包含了包含产产物在内各种物物在内各种物质质溶解度信息，溶解度信息，则则要注意要注意对对比它比它们们溶解度随温度升高而改溶解度随温度升高而改变变情况，依据它情况，依据它们们不不一一样样改改变变，找出适当分离方法。，找出适当分离方法。第第29页页2寻寻找在制找在制备过备过程中所需原料，写出主要化学反程中所需原料，写出主要化学反应应方程式方程式或制或制备备原理，从中了解流程原理，从中了解流程图图。从近几年高考从近几年高考题题目中会目中会发觉发觉，大多数，大多数题题目都会目都会给给出制出制备备物物质时质时所需原料，但普通会包括到物所需原料，但普通会包括到物质质分离、提分离、提纯纯操作。操作。所以在明确了所以在明确了试验试验目目标标之后，再写出主要反之后，再写出主要反应应方程式，方程式，观观察有没有副察有没有副产产品，假如有，剩下步品，假如有，剩下步骤骤就是分离提就是分离提纯纯了。了。第第30页页【示例示例2】(江苏江苏，16)氧化氧化镁镁在医在医药药、建筑等行、建筑等行业应业应用广泛。用广泛。硫酸硫酸镁还镁还原原热热解制解制备备高高纯纯氧化氧化镁镁是一个新探索。以菱是一个新探索。以菱镁矿镁矿(主要成份主要成份为为MgCO3，含少，含少许许FeCO3)为为原料制原料制备备高高纯纯氧化氧化镁试验镁试验流程以下：流程以下：典典 例例 示示 范范第第31页页(1)MgCO3与稀硫酸反与稀硫酸反应应离子方程式离子方程式为为_ _。(2)加入加入H2O2氧化氧化时时，发发生反生反应应化学方程式化学方程式为为_ _。(3)滤滤渣渣2成份是成份是_(填化学式填化学式)。(4)煅煅烧过烧过程存在以下反程存在以下反应应：第第32页页利用下列利用下列图图装置装置对对煅煅烧产烧产生气体生气体进进行分步吸收或搜集。行分步吸收或搜集。D中搜集气体是中搜集气体是_(填化学式填化学式)。第第33页页B中盛放溶液能中盛放溶液能够够是是_(填字母填字母)。aNaOH溶液溶液 bNa2CO3溶液溶液c稀硝酸稀硝酸 dKMnO4溶液溶液A中得到淡黄色固体能与中得到淡黄色固体能与热热NaOH溶液反溶液反应应，产产物中元素物中元素最高价最高价态为态为4，写出，写出该该反反应应离子方程式：离子方程式：_ _。科学审题科学审题 明确物质转化过程：明确物质转化过程：第第34页页解析解析(1)MgCO3微溶于水写离子方程式时不能拆成离子形式，微溶于水写离子方程式时不能拆成离子形式，硫酸是强酸能拆成离子形式。硫酸是强酸能拆成离子形式。(2)因为菱镁矿中含有因为菱镁矿中含有FeCO3，所，所以溶液中存在以溶液中存在FeSO4，要除去杂质，要除去杂质Fe2可先将其氧化成可先将其氧化成Fe3，再调整再调整pH除去，所以除去，所以H2O2是氧化剂，发生反应：是氧化剂，发生反应：2FeSO4H2O2H2SO4=Fe2(SO4)32H2O。(3)用氨水调整用氨水调整pH4除去除去Fe3，滤渣，滤渣2为为Fe(OH)3。(4)题目中要求利用图中装置进行气体题目中要求利用图中装置进行气体分步吸收或搜集。煅烧后存在四种气体：分步吸收或搜集。煅烧后存在四种气体：S、SO2、CO2和和CO。由。由可知可知A中得淡黄色固体，即中得淡黄色固体，即S，B吸收吸收SO2，C吸收吸收CO2，D中搜集中搜集CO。B吸收吸收SO2但不吸收但不吸收CO2，可选取，可选取KMnO4溶溶液，注意不能用液，注意不能用NaOH溶液或溶液或Na2CO3溶液，因为它们吸收溶液，因为它们吸收SO2第第35页页答案答案(1)MgCO32H=Mg2CO2H2O(2)2FeSO4H2O2H2SO4=Fe2(SO4)32H2O(3)Fe(OH)3第第36页页2近年来，硫化近年来，硫化铜矿铜矿湿法冶湿法冶炼炼技技术术已已经经取得了很大取得了很大进进展。展。现现有一个催化氧化酸浸硫化有一个催化氧化酸浸硫化铜矿铜矿冶冶炼炼法，其工法，其工艺艺流程如流程如图图1所表示：所表示：应应 用用 体体 验验第第37页页反反应应温度、固液比、反温度、固液比、反应时间应时间、氯氯离子离子浓浓度都度都对铜对铜浸出浸出率有率有较较大影响，下面是大影响，下面是试验试验得出得出这这几个原因几个原因对铜对铜浸出率浸出率影响改影响改变变曲曲线图线图(如如图图2图图5所表示所表示)。第第38页页回答以下回答以下问题问题：第第39页页则则由由1 mol CuFeS2生成生成1 mol Cu，共消耗，共消耗_mol O2。在反在反应应中氧化中氧化剂为剂为_，当有，当有0.3 mol电电子子发发生生转转移移时时，生成生成SO2体体积为积为_(标标准情况准情况)。(2)写出反写出反应应1化学方程式：化学方程式：_，湿，湿法法炼铜炼铜与火法与火法炼铜炼铜相比，相比，优优点是点是_。(3)从溶液中得到从溶液中得到FeSO47H2O晶体操作是晶体操作是_ _；试验时惯试验时惯用乙醇洗用乙醇洗涤涤晶体，晶体，优优点是点是_ _。(4)依据依据试验试验以及工以及工业业生生产试验产试验要求，从下表中得出最正确工要求，从下表中得出最正确工艺艺条件条件为为_(填序号填序号)。第第40页页选项选项反应温反应温度度/固液比固液比c(Cl)/molL1反应时反应时间间/hA10015.50.77B95150.86C110160.98第第41页页炼铜中还得到副产品硫酸亚铁晶体及硫黄，充分利用了资源。炼铜中还得到副产品硫酸亚铁晶体及硫黄，充分利用了资源。(3)FeSO47H2O晶体受热易失去结晶水，故从溶液中得到晶体受热易失去结晶水，故从溶液中得到FeSO47H2O晶体操作应是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。又因晶体操作应是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。又因该晶体易溶于水，故不能用水洗涤，需用乙醇洗涤，不但能该晶体易溶于水，故不能用水洗涤，需用乙醇洗涤，不但能够洗去晶体表面水和杂质离子，还能够降低晶体损失。够洗去晶体表面水和杂质离子，还能够降低晶体损失。(4)从从图图2能够看出：铜浸出率随反应温度升高而增大，在温度到达能够看出：铜浸出率随反应温度升高而增大，在温度到达95 后，铜浸出率随温度改变不显著，不过温度过高，能耗后，铜浸出率随温度改变不显著，不过温度过高，能耗增加，由此可知适宜反应温度为增加，由此可知适宜反应温度为95。从图。从图3能够看出：固能够看出：固液比大于液比大于1 5时，铜浸出率随固液比增大而有所下降；固液比时，铜浸出率随固液比增大而有所下降；固液比小于小于1 5时，铜浸出率随固液比减小而有所下降，所以适宜固时，铜浸出率随固液比减小而有所下降，所以适宜固液比为液比为1 5。从图。从图4能够看出：铜浸出率随反应时间增加而增能够看出：铜浸出率随反应时间增加而增大，但在反应时间超出大，但在反应时间超出6 h后，伴随反应时间延长铜浸出率增后，伴随反应时间延长铜浸出率增大得大得第第42页页很迟缓，同时反应时间过长，既增加能耗，又降低设备利用很迟缓，同时反应时间过长，既增加能耗，又降低设备利用率，故适宜反应时间为率，故适宜反应时间为6 h。由图。由图5能够看出：加入氯离子能能够看出：加入氯离子能改进铜浸出效果，不过氯离子浓度超出改进铜浸出效果，不过氯离子浓度超出0.8 molL1时，铜浸时，铜浸出率随氯离子浓度增大反而降低，故适宜氯离子浓度应维持出率随氯离子浓度增大反而降低，故适宜氯离子浓度应维持在在0.8 molL1。答案答案(1)2.5Cu2O、Cu2S1.12 L 污污染小，染小，同同时时得到副得到副产产物硫酸物硫酸亚铁亚铁晶体及硫黄，晶体及硫黄，资资源得到充分利用源得到充分利用(3)蒸蒸发浓缩发浓缩、冷却、冷却结结晶、晶、过滤过滤洗去晶体表面水和洗去晶体表面水和杂质杂质离子，离子，同同时时降低晶体降低晶体损损失失(4)B第第43页页