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1、1化学实验与工业流程相结合导学案【知识积累一】化工生产主要解决六方面问题：1、解决将原料转化为产品的生产原理；2、除去所有杂质并分离提纯产品；3、提高产量与 产率；4、减少 污染，考虑 “绿色化学”生产；5、原料的来源既要考虑丰富，还要考虑成本问题；6、生产设备简单 ，生 产工艺简便可行等工 艺生产问题。化学工艺流程题，一般也就围绕这六个方面设问求解。要准确、顺利解答工艺流程题，学生除了必须要掌握物质的性质和物质之间相互作用的基本知识以及除杂分离提纯物质的基本技能外，最关键的问题要具备分析工艺生产流程的方法和能力。【知识积累二】常见与工业生产有关的化学反应传统工业不能丢：工业制粗硅 ；制漂白粉
2、 ；工业制硫酸 ；合成氨工业 ；工业制硝酸 ；氯碱工业 ；工业制玻璃 ；工业制纯碱 。【 知 识 积 累 三 】 常 见 与 生 产 生 活 相 关 的 物 质相 关 物 质 化 学 式 或 名 称加 碘 食 盐 中 含 碘 物 质半 导 体 材 料光 导 纤 维硅 酸 盐 工 业饮 用 水 净 水 剂饮 用 水 消 毒 剂常 用 漂 白 剂大 气 污 染 物KIO3Si Ge SeSiO2玻 璃 、 水 泥 、 陶 瓷明 矾活 性 炭 、 SO2、 HClO、 H2O2 、 Na2O2 、 O3Cl2、 ClO2、 漂 白 粉 、 O3 、 H2O2 、 NaClOCO、 SO2、 NO2、
3、 NO【知识积累四】工业流程题中常用的关键词：原材料：矿样（明矾石、孔雀石、蛇纹石、大理石、锂辉石、黄铜矿、锰矿、高岭土，烧渣），合金（含铁废铜），药片（补血剂），海水（污水）灼烧（煅烧）：原料的预处理，不易转化的物质转化为容易提取的物质： 如海带中提取碘酸：溶解、去氧化物（膜）、调节 PH 促进水解（沉淀）碱：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节 PH 促进水解（沉淀）氧化剂：氧化某物质，转化为易于被除去（沉淀）的离子氧化物：调节 PH 促进水解（沉淀）控制 PH 值：促进某离子水解，使其沉淀，利于过滤分离煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离；除去溶解在溶液中的气体，如氧气趁热过滤：减
4、少结晶损失；提高纯度 解题方法：（首尾分析法）流程图的呈现特点：主要有以物质名称、操作名称和设备名称三种形式。对工艺流程试题,首先对比分析生产流程示意图中的原材料与产品,从对比分析中找出原料与产品之间的关系,弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂分离提纯产品的化工工艺,然后再结合题设的问题,逐一推敲解答.【练习 1】聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝 Al2(OH)nCl6-n本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：Al2O3（25%34%）、SiO 2（ 40%50%）、Fe 2O3（0.5%3.0
5、%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下： pH4.24.5 901015% CaO3 Al2(OH)nCl6n2根据流程图回答下列问题：“煅烧”的目的是_。配制质量分数 15的盐酸需要 200 mL 30的浓盐酸（密度约为 1.15 gcm3 ）和_ g 蒸馏水，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、_。“溶解”过程中发生反应的离子方程式为_。加少量铝粉的主要作用是_。“调节溶液 pH 在 4.24.5 ”的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是_；“蒸发浓缩”需保持温度在 90100
6、，控制温度的实验方法是_。解析：对比原料与产品可知，该 生产的主要工序：一是除去原料高岭土中的 杂质，二是将 Al203 利用水解絮凝法转化为产品。再进一步分析，除铁用铝置换后过滤，高岭土中的 Al203 不溶于酸，必须经煅烧改变结构。该题经这样分析，题设的所有 问题的答案并在分析之中。参考答案：（1）改变高岭土的结构，使其能溶于酸。（2）230；量筒 。（3）Al203+6H+=2Al3+3H2O Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O（4）除去溶液中的铁离子； （5）pH 计（或精密 pH 试纸 ）；水浴加热点评 首尾分析法是一种解工艺流程题的常见方法，这种方法的特点：简单、直观，很容易抓
7、住解题的关键，用起来方便有效。使用这一方法解 题，关 键在于认真对比分析原材料与 产品的组成，从中产生将原料转化为产品和除去原材料中所包含的杂质的基本原理和所采用的工艺生产措施。当把生产的主线弄清楚了， 围绕生产主线所设计的系列问题，也就可解答了。【练习 2】将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO 42H2O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。（1）本工艺中所用的原料除 CaSO42H2O、KCl 外，还需要 等原料。（2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式：
8、 。（3）过滤操作所得固体中，除 CaCO3 外还含有 （填化学式）等物质，该固体可用作生产水泥的原料。（4）过滤操作所得滤液是(NH 4)2SO4 溶液。检验滤液中含有 CO32 的方法是：。（5）已知不同温度下 K2SO4 在 100g 水中达到饱和时溶解的量如下表：温度（） 0 20 60K2SO4 溶解的量(g) 7.4 11.1 18.260时 K2SO4 的饱和溶液 591g 冷却到 0，可析出 K2SO4 晶体 g（6）氯化钙结晶水合物（CaCl 26H2O）是目前常用的无机储热材料，选择的依据是 。a 熔点较低（29熔化） b 能导电 c 能制冷 d 无毒（7）上述工艺流程中体
9、现绿色化学理念的是： 。答案：（1）CaCO 3 NH3 H2O；（2）CaSO 4CO 32 CaCO 3SO 42 ；（3）CaSO 4（4）滤液中滴加盐酸产生气泡；（5）54g；（6）a d （7）碳酸钙用于制水泥原料、硫酸 钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工 艺中循环使用等（原子利用率高，没有有害物质排放到环境中）解析：此题是一道以工业生产为背景的实验题，考 查了实验 基本操作、离子 检验、溶解度计算等。从生产流程图可以看出，所需原料除 CaSO4 2H2O、KCl 外， 还需要氨气、石灰石和水。硫酸 钙是微溶的，碳酸 钙是难溶的，因此石膏悬浊液中加入碳酸 铵溶液后生成了碳酸 钙和
10、硫酸铵，生成的碳酸 钙中混有石膏。碳酸根的检验可用酸化的方法，若产 生气泡说明虑液中含有碳酸根。硫酸钾饱和溶液在结晶过程中溶剂的量不不3变，查表可知不同温度下的溶解度，先求出 591 饱和液中含有的水是 500g，在 0可溶解硫酸钾 37g，所以析出晶体 54g。作为储热材料，要求能在室温左右的温度下工作，且对人体无害，故选 ad；绿色化学要求整个生产过程中不排放污染物，原子利用率高，因此生产流程中碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工 艺中循环使用。【知识积累五】化工生产的主要操作：过滤、结晶、重结晶、洗涤、干燥、灼烧、分液、重复操作 2-3 次等。其中结晶应注意：
11、（1）当溶液是单一溶质时： 所得晶体不带结晶水（如 NaCl、K NO3）： 蒸发、 结晶； 所得晶体带结晶水（如 CuSO4.5H2O、摩尔盐即硫酸亚铁铵 (NH4)2SO4FeSO46H2O）： 蒸发浓缩（至有晶膜出现），冷却结晶，过滤。（2）当溶液中有两种或以上溶质时：要得到溶解度受温度影响小的溶质：浓缩（结晶），趁热过滤 要得到溶解度受温度影响大的： 蒸发浓缩，冷却 结晶， 过滤绿色化学理念：（1）环境污染问题；（2）原子的经济性；（3）节约能源（包括使用催化剂）；（4）原料应是可再生的（或者可循环使用）；（5）工艺的安全性【练习 3】.胆矾是一种常见的化合物，工业上它也是一种制取其它
12、含铜化合物的原料。现有废铜（主要杂质为 Fe）来制备胆矾。有人设计了如下流程：pH 值控制可参考下列数据物 质 开始沉淀时的 pH 值 完全沉淀时的 pH 值氢氧化铁 2.7 3.7氢氧化亚铁 7.6 9.6氢氧化铜 5.2 6.4请根据上述流程回答下列问题：（1）A 物质可选用_（填字母）。a稀 H2SO4 b浓 H2SO4/ c浓 FeCl3 溶液 d浓 HNO3 （2）I 中加 H2O2 的目的_。（3）II 中加 Cu2（OH） 2CO3 的目的是_；其优点是_。（4）III 加热煮沸时发生的化学反应的离子方程式为_。（5）V 中加 H2SO4 调节 pH=1 是为了_ 。（6）V 到 VI 的操作是 。（7）某工程师认为上述流程中所加的 A 物质并不理想，需作改进，其理由是_。如何改进_。答案：.（1）b； （2）将亚铁离子氧化为铁离子；（3）中和过量的硫酸，调节溶液的 pH，使 Fe3+水解完全而沉淀；不引入新的杂质；（4）Fe 3+3H2O=Fe（OH）3+3H+；（条件：加热）（5）抑制 Cu2+的水解；（6）蒸发浓缩，冷却结晶，过滤；（7）产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率低；加热，并在
