学案三 无机化学工艺艺流程【教学目标】1.使学生了解化学工艺艺流程题题的常见题见题 型。2.掌握化学工艺艺流程题题的分析方法和技巧。3.培养学生发发散、联联想、归纳归纳 、整合、提炼炼知识识的能力。【教学重点】 化学工艺艺流程题题的分析方法和技巧。【教学难点】 隐隐含信息的挖掘和计计算能力的提升。【考情分析】命题点五年考情分析解读以物质质制备备为为主线线的化学工艺艺流程2017全国，T272016全国，T282015全国，T27化学工艺艺流程题题是将化工生产产中的生产产流程用框图图形式表示出来，并根据生产产流程中有关的化学知识识步步设问设问 ，是无机框图图的创创新。它以现现代工业业生产为产为 基础础，与化工生产产成本、产产品提纯纯、环环境保护护等相融合，考查查物质质的制备备、检验检验、分离或提纯纯等基本实验实验 原理在化工生产产中的实际应实际应 用，具有较较强的实实用性和综综合性，是近几年高考化学试题试题 的常考题题型。以分离提纯纯为为主线线的化学工艺艺流程2017全国，T272016全国，T281.工艺流程题过程解读(1)读读流程图图箭头头：箭头进头进 入的是投料(反应应物)、出去的是主产产物或副产产物(生成物)。三线线：出线线和进线进线 均表示物料流向或操作流程，可逆线线表示物质质循环环。(2)解题题要点审题审题 要点：a.了解生产产目的、原料及产产品，b.了解题题目提供的信息，c.分析各步的反应应条件、原理及物质质成分，d.理解物质质分离、提纯纯、条件控制等操作的目的及要点。答题题切入点：a.原料及产产品的分离提纯纯，b.生产产目的及反应应原理，c.生产产要求及反应应条件，d.有关产产率、产产量及组组成的计计算，e.绿绿色化学。2.工艺流程题常见答题方向工艺操作(结果)目的评价(或操作名称)方法措施研磨(粉碎)增大接触面积积，加快反应应(溶解)速率煅烧烧(焙烧烧)矿矿物分解、燃烧烧，转转化为为易溶于酸、碱的物质质水浸利用水溶性把物质进质进 行分离酸浸(碱浸)利用物质质与酸(碱)反应应除掉杂质杂质 或把目标标物质转质转 化为为可溶性离子控 制 条 件调节调节 溶液pH某些金属离子的沉淀，控制物质质的溶解控制温度加快反应应速率，促进进平衡移动动；物质质的溶解、析出 、挥发挥发 等 增大某反应应物用量增大另一反应应物的转转化率(产产率) 某种试剂试剂 的选择选择是否带带入杂质杂质 、是否影响产产品的纯纯度 分 离 提 纯不相溶液体分液 相溶性液体蒸馏馏 难难溶性固体过滤过滤 易溶性固体蒸发结发结 晶、浓缩浓缩 冷却结结晶趁热过滤热过滤防止温度降低，某物质质析出 冰水洗涤涤减少晶体的溶解损损失 乙醇、有机溶剂剂洗 涤涤减少晶体的水溶性损损失【典例1】考点指导导1 以物质质制备为备为 目的工艺艺流程题头挖掘题头信 息(2017课标全国，27)Li4Ti5O12和LiFePO4都 是锂锂离子电电池的电电极材料，可利用钛铁矿钛铁矿 (主要 成分为为FeTiO3，还还含有少量MgO、SiO2等杂质杂质 ) 来制备备，工艺艺流程如下：题干分析题干流 程【审题指导】【答题规范】【评分细则】【对点训练】1.(2015全国卷，27)硼及其化合物在工业业上有许许多用途。以铁铁硼矿矿(主要成分为为Mg2B2O5H2O和Fe3O4，还还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为为原料制备备硼酸(H3BO3)的工艺艺流程如图图所示：回答下列问题问题 ： (1)写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应应的化学方程式_。为为提高浸出速率 ，除适当增加硫酸浓浓度外，还还可采取的措施有_ _(写出两条)。 (2)利用_的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还还剩余的物质质是 _(写化学式)。 (3)“净净化除杂杂”需先加H2O2溶液，作用是_。然 后再调节调节 溶液的pH约为约为 5，目的是_。 (4)“粗硼酸”中的主要杂质杂质 是_(填名称)。 (5)以硼酸为为原料可制得硼氢氢化钠钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还还原剂剂，其电电子 式为为_。 (6)单质单质 硼可用于生产产具有优优良抗冲击击性能的硼钢钢。以硼酸和金属镁为镁为 原料可制备备 单质单质 硼，用化学方程式表示制备过备过 程_。解析 2.(2017海南化学，17)以工业业生产产硼砂所得废废渣硼镁镁泥为为原料制取MgSO47H2O的过过程如图图所示：硼镁镁泥的主要成分如下表：MgOSiO2FeO、Fe2O3CaOAl2O3B2O330%40% 20%25% 5%15%2%3%1%2%1%2%回答下列问题问题 ：(1)“酸解”时应该时应该 加入的酸是_，“滤滤渣1”中主要含有_(写化学式)。(2)“除杂杂”时时加入次氯氯酸钙钙、氧化镁镁的作用分别别是_、_。(3)判断“除杂杂”基本完成的检验检验 方法是_。(4)分离滤滤渣3应应趁热过滤热过滤 的原因是_。解析 硼镁泥主要成分是MgO，还有CaO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质，酸溶时MgO、CaO、Fe2O3、FeO、Al2O3都和硫酸反应，SiO2不与硫酸反应，B2O3转化为H3BO3，则滤渣1为SiO2，次氯酸钙具有强氧化性，加入的次氯酸钙可把亚铁离子氧化成铁离子，MgO促进铁离子、铝离子水解，铁离子、铝离子转化为沉淀，则滤渣2为Al(OH)3、Fe(OH)3，浓缩过滤得到滤渣3为CaSO4，滤液中含镁离子、硫酸根离子，蒸发浓缩、冷却结晶得到硫酸镁晶体，以此来解答。答案 (1)浓浓硫酸 SiO2(2)氧化亚铁亚铁 离子 促进铁进铁 离子、铝铝离子转转化为为沉淀(3)溶液接近为为无色(4)温度对对硫酸镁镁、硫酸钙钙的溶解度影响不同，温度越高，硫酸钙钙溶解度越小，可以采用蒸发浓缩发浓缩 ，趁热过滤热过滤 方法除去硫酸钙钙【典例2】 (2016课标全国，28)以硅藻土为载为载 体的五氧化二钒钒(V2O5)是接触法生产产硫酸的催化剂剂。从废矾废矾 催化剂剂中回收V2O5既避免污污染环环境又有利于资资源综综合利用。废钒废钒 催化剂剂的主要成分为为：考点指导导2 以分离提纯为纯为 目的化学工艺艺流程物质质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质质量分数/% 2.22.92.83.122286065121以下是一种废钒废钒 催化剂剂回收工艺艺路线线：【解题流程】解析 【对点训练】3.湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、镉(Cd)、铜、铁、钴(Co)等金属单质。利用铜镉渣可生产Cu、Cd及ZnSO47H2O等，其生产流程如图：如表是部分金属离子生成氢氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓浓度为为0.1 molL1计计算)：请请回答下列问题问题 ：(1)提高铜镉铜镉 渣的“浸出”速率的措施有_(写出1条即可)。(2)Fe的金属性比Co强，该该流程中“除钴钴”_(填“能”或“不能”)用Zn代替Fe，“除钴钴”中Fe发发生反应应的离子方程式是_。氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Cd(OH)2Zn(OH)2开始沉淀的pH1.97.07.25.4沉淀完全的pH3.29.09.58.2(3)“除铁铁”操作中加入H2O2的目的是_，加入ZnO的目的是调节调节 溶液pH，以除去溶液中的铁铁元素，调节调节 溶液pH的范围为围为_，“除铁铁”操作中的沉淀成分是_(写化学式)。(4)“电电解”操作中，Cd2在_极放电电得到金属Cd，电电极反应应式是_。(5)“电电解”后的电电解废废液是ZnSO4溶液，用该电该电 解废废液制备备ZnSO47H2O的方法是_。(6)“除钴钴”后的含钴废钴废 渣在空气中煅烧烧，煅烧烧后的成分测测定如表：则则煅烧烧后所得固体混合物中，钴钴氧化物的化学式是_。元素CoZnCuFe含量/%59.000.520.2013.16解析 (1)升高温度、增大反应物表面积等均可提高反应速率。(2)因Zn的金属性比Fe强，故可用Zn代替铁除钴。除钴中Fe与Co2发生置换反应生成Fe2和Co。(3)H2O2可氧化Fe2，使之转化为Fe3。根据表格中的数据，可知欲除去溶液中的铁元素，需加入ZnO调节溶液pH的范围为3.25.4，此时Fe3完全转化成Fe(OH)3沉淀。(4)电解操作中Cd2在阴极得电子生成单质Cd。(5)从ZnSO4溶液中制备ZnSO47H2O的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。(6)由题意知，煅烧后所得固体为钴氧化物、ZnO、CuO、Fe2O3的混合物，设煅烧后所得固体质量为100 g，结合题表中的数据可知，钴氧化物中m(O)100 g59.00 g81 gmol10.52 g65 gmol180 gmol10.20 g64 gmol1160 gmol113.16 g112 gmol121.302 g，则钴氧化物中n(O)21.302 g16 gmol11.33 mol，n(Co)59.00 g59 gmol11.00 mol，故钴氧化物的化学式为Co3O4。答案 (1)适当升高浸取液温度(或将铜镉渣磨制成粉末等)(2)能 FeCo2=Fe2Co(3)将Fe2氧化成Fe3 3.25.4 Fe(OH)3(4)阴 Cd22e=Cd(5)蒸发浓缩发浓缩 、冷却结结晶、过滤过滤 (6)Co3O4