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1、1专题二 化学工艺流程题随着新课改的进行，在高考化学试题中化工题逐渐成为一类热门的主流题型“它将高中化 学与某些化工生产很好地融合在一起，题目情景新颖，综合性强，思维量大，具有挑战性。一些 专家预测，在新课改背景下，无机化工题可能会逐渐取代以往高考化学试题中的无机框图型推断 题，化工题是以某个具体的工业生产为背景，以化学基本理论为主线，结合化学实践!环境保护! 化学计算等考查同学们应用所学知识探究解决生产实际问题的能力，对综合能力要求很高“化工 题的特点表现为:题目多以流程图的形式出现;题目实际考查的是应用化学反应原理、化学平衡原 理、离子平衡理论!晶体结构知识!物质制备和分离(提纯)知识、绿
2、色化学观点、安全生产思想及 从经济的视角分析、评价、探究实际生产中各种问题的能力. 1、工艺流程题简介 1、工艺流程题是以与工业生产和日常生活密切相关的物质制备、分离和提纯为中心，以流程图 为信息背景，以物质的性质、转化、分离等为考点，将元素化合物知识、化学反应原理、实验等 内容有机融合 2、化学工艺流程题结构一般包括 题头、框图和问题三部分。 题头: 一般简单介绍此工艺的原料和目的是什么。 框图: 是简化的工艺流程图。 问题: 是根据生产流程中涉及到的化学知识设计的系列问题。 3、读题审题关键 1）.此流程的原料和目的是什么？ 2）流程中有哪些步骤？各步作用是什么？ 3） 流程中涉及哪些化学
3、知识点，如何把获取的信息用规范的语言文字正确表达出来？ 二、真题试做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。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为 6C+xLi+xe-=LixC6。现欲利用以上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） 。回答下列问题： LiCoO2中，Co 元素的化合价为_。 写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_。 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 _。2写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_
4、。 （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)。 真题试做答案 答案：(1)3(2)2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2(3)2LiCoO23H2SO4H2O2Li2SO42CoSO4O24H2O = = = = =,2H2O22H2OO2 有氯气生成，污染较大= = = = =(4)CoSO42NH4HCO3=CoCO3(NH4)2SO4H2OCO2 (5)Li1xCoO2LixC6=LiCoO26C (
5、6)Li从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中 Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4 解题方法的归纳与总结 读正文 ，找信息 ， 灵活运用 看框内 ，看框外 ， 里外结合 边分析 ，边思考 ， 易处着手 先局部 ，后全盘 ， 逐步深入 三、常见的工业生产流程的主线和核心1 、规律：主线主产品、分支副产品、回头为可循环的物质。2 、核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制、三废处理及能量的综合利 用等。 3 、原料处理的方法和作用 研磨（粉 碎）：增大接触面积，加快溶解或增大反应速率。 浸 出 固体加水（酸或碱）溶解得到离子 水浸：与水接触溶解或反应，可通过延长时
6、间、搅拌或适当升温来加速，以提高浸出率。 酸浸：与酸接触反应而溶解，使可溶性离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。可通过适当增 大酸的浓度、升温和强力搅拌等加快反应速率。 碱浸(碱洗) 除去油污或氧化膜;溶解铝和二氧化硅 过滤: 不溶物通过过滤除去 水 洗 除去水溶性杂质 灼烧：除去可燃性杂质或使原料初步转化。 煅烧：改变结构，使一些物质在后续过程中易溶解，并可使一些杂质(如有机物)在高温下氧 化、分解。 4 、实验条件的控制和目的 调节溶液的 pH 值：控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀而达到分离的目的， 抑制某些离子的水解，防止某些离子的氧化等。在题目中常以表格形式给出信息。如 F
7、e3 控制体系的温度 控制低温：3防止物质的分解，如 NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、HNO3(浓)等； 防止物质的挥发，如盐酸、醋酸等； 抑制物质的水解； 增大气体反应物的溶解度，使其被充分吸收。 采取加热：加速某固体的溶解，加快反应速率；减少气体生成物的溶解并使其逸出，平衡向 吸热方向移动； 控制范围：确保催化剂的催化效果，兼顾速率和转化率，追求更好的经济效益，防止副反应 发生等。 降 温（冰水中）防止物质在高温时溶解；使化学反应速率下降；使化学平衡向放热方向移动 控 温 温度过高，物质会分解或挥发 温度过低，物质无法挥发或者反应 趁热过滤，防止某物质降温时因析出而损耗或带入新的杂
8、质。 冰水洗涤 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 5、 产品的分离和提纯 （1）过滤 基本操作：一贴二低三靠 （2）结晶 当溶液为单一溶质时： 所得晶体不带结晶水，如 NaCl、KNO3等：蒸发结晶 所得晶体带结晶水，如胆矾等：将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。 当溶液为两种以上溶质时： 要得到溶解度受温度影响小的溶质：蒸发浓缩结晶，趁热过滤 要得到溶解度受温度影响大的溶质：蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥。 （3）重结晶 （4）洗涤 洗涤：向过滤器中滴加蒸馏水至浸没固体表面，静置，使其自然流下，重复操作 2-3 次； 检验：取洗涤后最后几滴滤液， （若要检验氯离子）
9、滴加 AgNO3和稀硝酸，若无沉淀产生，则证 明洗涤干净。 （5）干燥 在干燥器隔绝空气的条件下低温烘干 （6）灼烧 固体在坩埚中进行加热 （7）分液 打开分液漏斗活塞，下层液体从下口放出；上层液体从上口倒出 （8）重复操作 6、 物质分离或提纯常用的化学方法 溶解法：利用特殊溶剂把杂质溶解而除去，如 Fe(Al)可用过量的 NaOH 溶液而除去 Al，CO2(HCl、H2O)先通过饱和食盐水，再通过浓 H2SO4。 沉淀法：a.加合适的沉淀剂(要使杂质离子充分沉淀，加入的沉淀剂必须过量，且在后续步骤 中易除去)。b.调节溶液的酸碱性。 洗涤法：a.水洗，b.冰水洗，c.有机溶剂洗，其目的是：
10、洗去目标物表面的杂质离子；减少目 标物的溶解损耗或增大有机杂质的溶解量；防止目标物形成结晶水合物；使晶体快速干燥。 7、可循环物质的判断 流程图中回头箭头的物质 生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶后的母液)，可能是前面某一步反应的 相关物质。 8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49、 化学工艺流程题自查： （1）对工艺流程题有没有整体、清晰的认识？ 了解化学工艺流程的主线； （2）对工艺流程相关知识点是清清楚楚，还是模模糊糊？了解化学工艺流程考什么？ （3）
11、叙述性问题是否能抓住要点？ 了解规范答题的要求； （4）方程式书写和计算有无得分把握？ 10、常见物质的分离、提纯和鉴别常见物质除杂方法 序号原物质所含杂质除杂质试剂主要操作方法 1N2O2 2CO2H2S 3COCO2 4CO2CO 5CO2HCI 6H2SHCI 7SO2HCI 8CI2HCI 9H2HCI 10炭粉MnO2 11MnO2C 12炭粉CuO 13AI2O3Fe2O3 14Fe2O3AI2O3 15AI2O3SiO216SiO2AI2O317BaSO4BaCO3 18NaHCO3溶液Na2CO319Na2CO3固休NaHCO320FeCI3溶液FeCI221FeCI3溶液Cu
12、CI222FeCI2溶液FeCI323CuOFe24Fe(OH)3胶体FeCI325CuSFeS26I2晶体NaCI27NaCI 晶体NH4CI28KNO3晶体NaCI29CO2SO230CuCl2FeCl3/HCl三个必须：加试剂必须过量；过量试剂必须除去；必须最佳实验方案。 四个原则：不增（新杂质） ； 不减（被提纯物） ； 易分（被提纯物与杂质） ； 复原（被提纯物） 。 除杂要注意：为使杂质除尽，加入的试剂不能是“适量”，而应是“过量”，但“过量”的试剂必须在5后续的操作中便于除去。 11、 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
13、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 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 12、化学工艺流程题常考问题、对反应条件的分析可从以下几
14、个方面着手： A、对反应速率有何影响？ （如何提高浸出率？如何提高反应速率？） B、对平衡转化率有何影响？（如何提高产率？） C、对综合生产效益有何影响？（如原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对 设备的要求，环境保护）从绿色化学方面作答。 、对流程理解的问题： A、滤渣、滤液的主要成分？（明确发生了什么反应） B、该反应的化学方程式？ C、循环利用与回收利用的物质？（循环利用是作为原料投入了，却没有消耗或没有消耗完；回 收利用是指副产品） D、特定步骤中加某物质的作用？（一般题干会有隐含信息。比如加 NaCl 可以提高 PbCl2的溶6含钴废料加热反应反应调节pH至a过滤调节pH至23操作减压烘干CoCl26H2O盐酸过氧化氢碳酸钠滤渣盐酸解度，加 NaCl 可以降低过碳酸钠的溶解度等等） 四、典型例析 【例 1】 （2013 新课标 2 卷 27.） （14 分） 氧化锌为白色粉末，可
