二轮高考备考研讨会化学工艺流程题的考向及解题策略韩富军PPT课件.ppt

化学高考工艺流程试题复习备考策略武汉市汉铁高级中学韩富军内 容 提 要一、高考中工艺流程题试题分析二、工艺流程题的试题形式及命题思想三、工艺流程题的解题策略四、工艺流程题的得分突破1.试题分析年份试卷试题题号、情景材料、分值及考查内容2013全国卷T27废旧锂离子电池正极材料的再生利用（15分）T36草酸的工业制法（15分）元素及其化合物的性质及应用；化合价的判断；氧化还原反应、方程式的书写；电化学等化学基本概念与基本理论。元素及其化合物的性质及应用；化学反应方程式、离子方程式的书写；纯度的计算。全国卷T27工业级ZnO的纯化（15分）T36废旧锌锰电池的回收利用(15分)元素及其化合物的性质及应用；离子方程式的书写；实验操作；物质的组成及计算。电极反应式的书写；离子方程式的书写。2014全国卷T36磷灰石制单质磷（15分）化学方程式的书写；分离与提纯的实验操作；生产工艺比较；有关计算。全国卷T36海水提镁（15分）元素及其化合物的性质及应用；化学方程式、离子方程式的书写；有关计算。年份试卷试题题号、情景材料、分值及考查内容2015全国卷T27铁硼矿制备硼酸T36硝酸铵氧化分解技术生产CuCl化学方程式的书写；化学反应速率的影响因素；实验条件控制。实验条件控制；氧化还原反应；离子方程式的书写；质量分数计算。全国卷T12海水的开发利用氧化反应反应；分离和提纯方法。T28以NH4Cl、盐酸、亚氯酸钠（NaClO2）为原料制备ClO2；元素及其化合物的知识、氧化还原反应；滴定实验及相关计算；T36异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮试剂的选择；实验条件控制；实验方法的比较。4年份试卷试题题号、情景材料、分值及考查内容2016全国卷T28以NaClO3、硫酸和SO2为原料制备NaClO2（14分）T36以软锰矿为原料制备KMnO4（15分）物质的组成与结构；氧化还原反应；物质的提纯；有效氯含量的计算化学反应速率影响因素；氧化还原反应；电极反应方程式书写；利用率、纯度相关计算。全国卷T36以蒽醌法制备H2O2（15分）化学方程式、离子方程式的书写；萃取剂的选取及原因分析；浓度的计算；全国卷T28废钒催化剂的回收（14分）T36废铁屑为原料制备PFS(15分)化学方程式、离子方程式书写；氧化还原反应相关计算。离子方程式书写；实验条件控制；氧化还原反应；酸碱中和滴定及相关计算。5年份试卷试题2017全国卷T27以钛铁矿为原料制备钛酸锂和磷酸亚铁锂（14分）图像分析能力；实验条件控制；物质的组成与结构；化学方程式的书写；Ksp的相关计算。全国卷T26测定水泥样品中钙的含量。（14分）实验条件控制；化学方程式的书写；质量分数计算。全国卷T27以铬铁矿为原料制备K2Cr2O7（15分）氧化还原反应；实验仪器选择；实验条件控制；溶解度；产率计算。62.2018年高考工艺流程题的走向7（1）高考改革的需要 2013.11党的十八届三中全会决定，坚持立德树人，加强社会主义核心价值体系教育，完善中华优秀传统文化教育，增强学生社会责任感、创新精神、实践能力，推进考试招生制度改革。2.2018年高考工艺流程题的走向8 2014.9国务院颁布了关于深化考试招生制度改革的实验意见，对高考考试内容改革提出明确要求，即“依据高校人才选拔要求和国家课程标准，科学设计命题内容，增强基础性、综合性，着重考查学生独立思考和运用所学知识分析问题、解决问题的能力”。2016教育部考试中心提出积极推行和探索“一体四层四翼”的高考评价体系。2.2018年高考工艺流程题的走向9（2）化学学科发展的需要（3）创建和谐社会的需要2017年第九次课改，提出学科核心素养宏观辨识与微观探析变化观念与平衡思想证据推理与模型认知科学探究与创新意识科学精神与社会责任化学3.近几年高考中情景素材统计（1）自然资源开发利用类钛铁矿、铬铁矿、软锰矿、菱镁矿、铁硼矿、铝土矿、磷矿石、白云石、莹石（2）废弃资源回收利用类废铁屑、废铝片、废钒催化剂、废玻璃、废旧锂离子电池、废旧锌锰电池、粉煤灰、银铜合金废料（3）物质的制备和净化类水泥、NaClO2、NH3、H2C2O4101、原料所含杂质类：SiO2(12次)；Al2O3(11次）；FexOy(10次）；MgO(5次)；MnO2(4次)；CaO(3次)2、辅助试剂类：H2O2(7次)；KMnO4(6次）；K2Cr2O7(2次）；H2C2O4(2次)、NaBH4(2次)；ZnS、FeS、MnS(各1次)4.近几年高考中高频化合物统计11设问方式考查内容考查方式原料转化为产品的生产原理元元素素及及其其化化合合物物性性质质、离离子子反反应应、氧氧化化还还原原反反应应、热热化化学学知知识识、化化学学反反应应速速率率与与化化学学平平衡衡、溶溶解解度度、水水溶溶液液中中离离子子平平衡衡(Ka、Kb、Kh、Ksp的的应应用用)化化合合价价规规则则、物物质质的的命命名名、方方程程式式书书写写、图图表表分分析析、实实验验原原理理及及文文字字表表达达、实实验验方案方案设计设计除杂、分离和提纯产品实验仪实验仪器和器和实验实验操作操作仪仪器器名名称称、分分离离提提纯纯的的操操作、滴定作、滴定实验实验及相关及相关计计算算提高产量和效率化学平衡、溶解平衡化学平衡、溶解平衡计计算算转转化率、化率、产产率、率、纯纯度度节能减排，循环利用元素化合物性元素化合物性质质尾尾气气的的处处理理、实实验验方方案案的的设计设计综合利用电电化学知化学知识识电电极极方方程程式式书书写写及及电电化化学学的相关的相关计计算算5.近几年高考中考点分析12二、工艺流程题的试题形式及命题思想1、试题形式以工业上制备某物质（纯净物）为目的，把实际生产过程以简图的形式表现出来。例1：(2017江苏T16)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式_。132、命题思想（1）元素守恒思想。原料中的“核心元素”经多步转化最终“存留”于目标产物中。例1：(2017江苏T16)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：Al2O3SiO2Fe2O3目标产物142、命题思想（2）物料转化思想。方框一般表示反应釜；方框中物质表示反应釜中的“主要物质”；方框间箭头表示“转化关系”。例1：(2017江苏T16)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：Al2O3SiO2Fe2O3目标产物152、命题思想（3）教材联系生产的思想。工艺流程中的大部分化学反应来源于教材，部分陌生化学反应，其反应原理源于教材。例1：(2017江苏T16)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：反应原理源于必修1金属及其化合物162、命题思想（4）绿色环保思想。对环境无害的物质可以直接排放，部分物质需循环利用，实现资源利用最大化。例1：(2017江苏T16)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：1718三、工艺流程题的解题策略例1：(2017江苏T16)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式_。题问题头1.分解工艺流程题，教会学生“审题、问题”（1）研读题头，明确目的，解决“干什么”例1：(2017江苏 T16)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：Al2O3SiO2Fe2O3目标产物19注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。（2）解析题干，读懂流程，解决“怎么制”Al2O3SiO2Fe2O3目标产物注：注：SiO2在在“碱溶碱溶”时转时转化化为铝为铝硅酸硅酸钠钠沉淀。沉淀。SiO2铝硅酸钠Al2O3NaAlO2Fe2O3铝铝硅酸硅酸钠钠NaOH+NaHCO3=Na2CO3+H2ONaAlO2NaHCO3+H2O=Na2CO3+Al(OH)3Na2CO3溶液2Al(OH)3=Al2O3+3H2O20（3）读题问，逐空作答，解决“怎么写”(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_(2)向“过滤”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_(填“增大”、“不变”或“减小”)。(3)“电解”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_。(4)“电解”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_，阴极产生的物质A的化学式为_。Al2O3+2OH2AlO2+H2O加入的NaHCO3与过量的NaOH反应，导致溶液pH减小。减小电解熔融Al2O3时，O2在阳极上放电生成O2，氧化石墨使之损耗。石墨电极被阳极产生的氧气氧化。OH在阳极放电产生H（2H2O4eO24H），HCO32HCO3总电极反应式为4CO322H2O4e4HCO3O2。4CO322H2O4e4HCO3O2H2212.帮助学生熟悉工艺流程的一般结构22原料预处理核心反应分离提纯目标产物有关计算核心元素原料循环利用性质验证副产品.预处理.分离提纯.获得产品3.熟悉工艺流程常见的操作和名词溶解：通常用酸溶。如用稀硫酸、盐酸、浓硫酸等。研磨：将固体物质粉碎，增大接触面积，加快反应速率。煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，杂质在高温下氧化分解。碱洗：除去油污或者氧化膜。（1）原料的预处理控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。（2）控制反应条件的方法调节pH所需的物质一般应满足两点：a.能与H+反应，使溶液pH增大；b.不引入新杂质。例如：若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。加热加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。趋热过滤防止某物质降温时析出。冰水洗涤 洗去晶体杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的损耗。乙醇洗涤降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗，得到较干燥的产物。事先煮沸溶液的原因除去溶解在溶液中的气体（如氧气），防止某物质被氧化。如制备Fe(OH)2时，应煮沸蒸馏水，冷却后再配制氢氧化钠溶液和FeSO4溶液等。(1)过滤：操作要点(一贴二低三靠)；玻璃仪器(漏斗、玻璃棒、烧杯)(2)结晶：直接蒸发结晶。如：食盐水蒸发结晶得NaCI；蒸发浓缩，冷却结晶。如:胆矾结晶;在HCI气流中蒸发结晶。如:CuC12、AlCl3、FeCl3等(3)洗涤：如何洗涤沉淀？如何检验沉淀洗涤干净?(4)干燥：在干燥器中干燥。(5)灼烧：固体在坩埚中进行加热。(6)萃取分液：萃取剂的要求。(7)蒸馏或分馏：冷凝管的选择（装置、仪器、冷却水的方向等）。4.熟悉常见的分离、提纯方法.预处理.分离提纯.获得产品不溶CaSO4溶解不溶Mg2B2O5H2O+2H2SO4 2MgSO4+2H3BO3提高反应温度、减小铁硼矿粉粒直径、加快搅拌速度等SiO2、CaSO4Fe3O4例228将Fe2+完全氧化为Fe3+使Fe3+、Al3+转化为氢氧化物沉淀除去硫酸镁2H3BO3 B2O3+3H2O B2O3+3Mg 2B+3MgO 296.帮助学生形成自己的解题方法30题头题干题问工艺流程题分段、剖析构成组合呈现方式化学反应原理解题方法类比、解决理解抽象例3：钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，如图1所示，将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率。已知：2FeTiO3+6C+7Cl2 2FeCl3+2TiCl4+6COCO2H2CH3OH高温问题：在上述产业链中，合成192t甲醇理论上需额外补充H2多少摩尔？（不考虑生产中的损失）。CH3OH：6106molCO：6106molH2：12106molCl2：7106molH2：7106molH2：5106mol四、工艺流程题的得分突破321、积累化工知识，夯实基础教材中涉及的工业原理氯碱工碱工业碘的提取工业制烧碱工业制漂白粉工业炼铁工业制取钠工业炼铜海水中提镁铝土矿提取铝印刷电路板的制作 工业合成氨海水中提溴工业制备粗硅及粗硅的提纯硅酸盐工业：玻璃、水泥、陶瓷工业制盐酸、硝酸、硫酸2024/2/28 周三2014全国卷T36人教版必修2，P93，T43333常见答题术语答题模板从滤液中提取一般晶体（溶解度随温度升高而增大的晶体）的方法蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥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的方法蒸发浓缩、趋热过滤、洗涤、干燥如：NaCl和少量K2Cr2O7的混合溶液温度不高于的原因适当加快反应速率，但温度过高会造成（如浓硝酸）挥发、（如H2O2）分解等，影响产品的生成。洗涤沉淀的操作沿玻璃棒向过滤器中加蒸馏水至刚好浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作23次。342、记忆答题术语，规范作答34常见答题术语答题模板检验溶液中离子是否沉淀完全的方法（不涉及沉淀计算）将溶液静置一段时间后，取上层清液滴入沉淀剂，若无沉淀生成，则离子沉淀完全。检验沉淀是否洗涤干净的操作取最后一次洗涤液少许于试管中，向其中滴入某试剂，若，则沉淀洗涤干净。滴定到终点的现象滴入最后一滴标准液，溶液由色变为色，且半分钟内溶液颜色不再改变，说明已达到滴定终点。蒸发、反应在某气体氛围中进行的原因抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl3溶液时为获得AlCl3需在干燥HCl气流中进行。3535例4(2016全国卷T28)NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：回答下列问题：(1)NaClO2中Cl的化合价为_。+336产品副产品O为-2价，Na为+1价，根据化合价规则，可知Cl为+3价。原料反应1反应2反应33、分段剖析，各个击破36(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式_。NaClO3SO2H2SO4=37反应物生成物ClO2NaHSO4222(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2和Ca2，要加入的试剂分别为_、_。“电解”中阴极反应的主要产物是_。由题意知，ClO2和食盐水在电解条件下生成Cl2和NaClO2，阴极上ClO2得电子生成NaClO2。根据不引入新杂质的原则，除Mg2应选用NaOH溶液，除Ca2+应选用Na2CO3溶液。反应1反应237(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为_，该反应中氧化产物是_。38尾气吸收过程中，ClO2、H2O2、NaOH反应生成NaClO2，根据化合价变化可知，ClO2做氧化剂，H2O2做还原剂，生成O2，由电子守恒知，氧化剂与还原剂物质的量之比为2：1。反应338(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为_。(计算结果保留两位小数)39由由题题意意知知，每每克克含含氯氯消消毒毒剂剂的的氧氧化化能能力力相相当当于于多多少少克克ClCl2 2的的氧氧化化能能力力，先先求求得得1 1 g g NaClONaClO2 2变变为为ClCl转转移移的的电电子子数数为为1 190.590.54 4，再再设设有有x x g g ClCl2 2变变为为ClCl的的氧氧化化能能力力与与1 1 g g NaClONaClO2 2的的氧氧化化能能力力相相当当，列列方方程程得得1 190.590.54 4x x71712 2，解解得得x x1.571.57，即为有效氯含量。，即为有效氯含量。39例5：2017全国卷 T27 Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下：404、就问解题，力求得分100,2h或90,5h4041（3）TiO2xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示：主 要 成 分 为FeTiO3，还含 有 少 量MgO、SiO2等杂质分析40 时TiO2xH2O转化率最高的原因_ _。低于40，TiO2xH2O转化反应速率随温度升高而增加，超过40，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2xH2O转化反应速率下降。4142主 要 成 分 为FeTiO3，还含 有 少 量MgO、SiO2等杂质设Li2Ti5O15中1价氧数目为x，-2价氧数目为y根据题意可知:x+y=15；x+2y=22，求得x=8，y=7，所以过氧键的数目为4。2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+CO2+H2O 42例6：2013全国卷T27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：提示：在本实验条件下，Ni()不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。涉及反应反应b中发生的离子方程式为MnO43Fe27H2O=3Fe(OH)3MnO25H；2MnO43Mn22H2O5MnO24H反应d中发生的离子方程式为CO32Zn2=ZnCO3反应e中发生的反应为ZnCO3ZnOCO25、解析经典流程，做到触类旁通4343例72015全国卷 实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料，通过以下过程制备ClO2：涉及反应电解时发生反应的化学方程式为NH4Cl2HCl3H2NCl3制备ClO2的化学方程式为6NaClO2NCl33H2O6ClO2NH33NaCl3NaOH电解44反应1反应2442024/2/28 周三例82013全国卷T27 锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6CxLixe=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(部分条件未给出)。45452024/2/28 周三某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。涉及反应正极碱浸的离子方程式：2Al2OH2H2O=2AlO23H2酸浸中发生的主要氧化还原反应方程式为2LiCoO23H2SO4H2O2=Li2SO42CoSO4O24H2O“沉钴”过程中发生反应的化学方程式为CoSO42NH4HCO3=CoCO3(NH4)2SO4H2OCO246反应1反应2反应3466、专题专练，帮助学生克服恐惧心理例9：某废催化剂含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.50%的ZnS和12.8%的CuS及少量的Fe2O3。某同学用15.0g该废催化剂为原料，回收锌和铜。采用的实验方案如下，回答下列问题：已知：ZnS与稀硫酸反应，且化合价不变；CuS既不溶解于稀硫酸，也不与稀硫酸反应。47反应1反应247已知：ZnS与稀硫酸反应，且化合价不变；CuS既不溶解于稀硫酸，也不与稀硫酸反应。(1)在下列装置中，第一次浸出反应装置最合理的是_。(填字母)ZnS+H2SO4 ZnSO4+H2SDSiO2、ZnO、ZnS、CuS、Fe3O44848已知：ZnS与稀硫酸反应，且化合价不变；CuS既不溶解于稀硫酸，也不与稀硫酸反应。SiO2、ZnO、ZnS、CuS、Fe3O4(2)滤液1中含有Fe2+,选用提供的试剂进行检验，检验方法：_(提供的试剂：稀盐酸KSCN溶液KMnO4溶液 NaOH溶液碘水)(3)本实验要用到抽滤，设所用的洗涤剂为X，抽滤洗涤沉淀的操作：_。(4)写出第二次浸出的化学方程式：_，向滤渣1的反应器中加H2SO4和H2O2溶液，应先加_含Fe2+、Fe3+、Zn2+含CuS、SiO2取少量滤液1于试管中，滴加酸性KMnO4溶液，若溶液褪色，则证明溶液中含有Fe2+。关小水龙头，使洗涤剂X缓缓通过沉淀物。CuS+H2O2+H2SO4CuSO4+S+2H2OH2SO449取样加试剂现象结论49已知：ZnS与稀硫酸反应，且化合价不变；CuS既不溶解于稀硫酸，也不与稀硫酸反应。SiO2、ZnO、ZnS、CuS、Fe3O4(5)滤渣2的主要成分是_。浓缩、结晶得到硫酸锌晶体的主要仪器名称是_。(6)某同学在实验完成之后，得到1.50g CuSO45H2O，则铜的回收率为：_。含CuS、SiO2CuS+H2O2+H2SO4CuSO4+S+2H2O30%SiO2、S蒸发皿505051