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1、工业流程专题 清华附中清华附中 李书霞李书霞 2015.32015.31测量考生测量考生自主学习能力自主学习能力重视重视重视重视理论联系实际理论联系实际关注与化学有关关注与化学有关的的科学技术、社科学技术、社会经济和生态环会经济和生态环境境的协调发展的协调发展化学学科命题指导思想化学学科命题指导思想高考说明高考说明考核目标和要求考核目标和要求工业流程工业流程工业流程工业流程“以上各部分知识和技能的综合应用以上各部分知识和技能的综合应用以上各部分知识和技能的综合应用以上各部分知识和技能的综合应用”2一、何为工业流程问题？一、何为工业流程问题？以某一具体的以某一具体的化工生产化工生产为背景素材，将
2、其真实过程以为背景素材，将其真实过程以流程图流程图的形式呈现，配以相应的的形式呈现，配以相应的文字信息文字信息，考查学生，考查学生运用所学知识分析和解决运用所学知识分析和解决实际问题实际问题的能力。的能力。【广东广东20142014年：初级石墨的提纯和综合利用年：初级石墨的提纯和综合利用】3工业流程工业流程元素化合物元素化合物探究实验探究实验电化学电化学借助工业流程题，可能考查的内容借助工业流程题，可能考查的内容平衡速率平衡速率 定量计算定量计算灵活性和综合性很强，体现灵活性和综合性很强，体现“能力立意能力立意”的命题的命题指导思想。指导思想。4二、近五年北京高考中的工业流程题二、近五年北京高
3、考中的工业流程题年份题号分值难度素材2010年262614140.640.64氨氮废水的处理氨氮废水的处理2011年262614140.580.58粗盐水的精制粗盐水的精制20122012年年20132013年年272712120.620.62制备制备AlAl2 2(SO(SO4 4) )3 318H18H2 2O O20142014年年272712120.700.70钢样中碳、硫钢样中碳、硫含量测定含量测定520102010年北京高考第年北京高考第2626题题某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以NH4+和和NH3 H2O的形的形式存在，该废水的处理流程如下：式存在，该
4、废水的处理流程如下：【问题设置问题设置】1 1、熟悉的离子方程式书写、熟悉的离子方程式书写 2 2、用化学平衡原理解释问题、用化学平衡原理解释问题3 3、看图判断吸放热、看图判断吸放热4 4、热化学方程式书写、热化学方程式书写5 5、依据陌生反应计算氧化剂还原剂的比例、依据陌生反应计算氧化剂还原剂的比例3难度系数难度系数0.640.64620112011年北京高考第年北京高考第2626题题粗盐水的精制，难度系数粗盐水的精制，难度系数0.580.58【问题设置问题设置】1 1、分析盐泥、分析盐泥a a的成分的成分2 2、陌生氧化还原离子方程式书写、陌生氧化还原离子方程式书写3 3、判断沉淀中除去
5、的离子、判断沉淀中除去的离子4 4、计算所用试剂的质量、计算所用试剂的质量720132013年北京高考第年北京高考第2727题题用用含含有有Al2O3、SiO2和和少少量量FeOxFe2O3的的铝铝灰灰制制备备Al2(SO4)318H2O，工艺流程如下，工艺流程如下（文字描述流程文字描述流程）【问题设置问题设置】1 1、熟悉的离子方程式书写、熟悉的离子方程式书写 2 2、陌生离子反应方程式的补充和配平、陌生离子反应方程式的补充和配平3 3、解释操作步骤的实验目的、解释操作步骤的实验目的4 4、描述实验现象、描述实验现象5 5、解释加入某试剂的实验目的、解释加入某试剂的实验目的难度系数难度系数0
6、.620.62820142014年北京高考第年北京高考第2727题题钢样中的碳、硫钢样中的碳、硫含量的测定（含量的测定（图示呈现流程图示呈现流程）920142014年北京高考第年北京高考第2727题题钢样中的碳、硫钢样中的碳、硫含量的测定含量的测定【问题设置问题设置】1 1、分析流程中某气体成分（注重全面）、分析流程中某气体成分（注重全面）2 2、陌生方程式的补充和配平、陌生方程式的补充和配平3 3、陌生方程式书写、陌生方程式书写4 4、计算质量分数表达式、计算质量分数表达式5 5、解释操作流程的目的、解释操作流程的目的6 6、判断应该测量的数据、判断应该测量的数据难度系数难度系数0.700.
7、7010湖南湖南20132013年：年：回收回收锂离子电池锂离子电池中资源中资源11北京高考中工业流程题的考点北京高考中工业流程题的考点注重考查：注重考查：1 1、方程式的补充、配平或书写、方程式的补充、配平或书写2 2、解答题比重较大（化学用语、文字表述）、解答题比重较大（化学用语、文字表述）3 3、一般会有计算成分、一般会有计算成分相对外地（江苏、湖南、四川、天津等）来讲，相对外地（江苏、湖南、四川、天津等）来讲，北京高考中工业流程题的综合性、灵活性比较北京高考中工业流程题的综合性、灵活性比较小，步骤相对简洁，问题落点较低，并不是考小，步骤相对简洁，问题落点较低，并不是考生难以适应的题目。
8、生难以适应的题目。12三、教材中提到过的工业生产案例三、教材中提到过的工业生产案例1.1.工业合成氨（必修工业合成氨（必修1P971P97）2.2.工业制备硝酸（工业制备硝酸（必修必修1P991P99）3.3.工业制备硫酸（工业制备硫酸（必修必修1P91 1P91 ）4.4.工业制备盐酸（工业制备盐酸（必修必修1P831P83）5.5.金属的冶炼（金属的冶炼（必修必修2P89 2P89 ）6.6.氯碱工业氯碱工业( (选修选修4P80)4P80)13三、教材中提到过的工业生产案例三、教材中提到过的工业生产案例7.7.粗硅的制取（必修粗硅的制取（必修1P811P81）8.8.粗铜的精炼粗铜的精炼
9、( (选修选修4P81)4P81)9.9.工业制乙烯（必修工业制乙烯（必修2P672P67）10.10.肥皂的制取（选修肥皂的制取（选修5P755P75）11.11.废油脂制备生物柴油（选修废油脂制备生物柴油（选修5P775P77）12.12.制备水煤气（必修制备水煤气（必修2P962P96）14三、教材中提到过的工业生产案例三、教材中提到过的工业生产案例13.13.海水中提取溴海水中提取溴( (必修必修2P91)2P91)14.14.海水中提取镁海水中提取镁( (必修必修2P93)2P93)15.15.海带中提取碘（海带中提取碘（必修必修2P912P91）16.16.铝土矿生产铝（铝土矿生产
10、铝（必修必修2P932P93）17.17.污水处理方法（选修污水处理方法（选修1P87-891P87-89）18.18.制备玻璃、陶瓷、水泥制备玻璃、陶瓷、水泥( (选修选修1P54-571P54-57) )其实还有其实还有15经典案例经典案例1 1：工业合成氨：工业合成氨合成氨与诺贝尔化学奖三次握手合成氨与诺贝尔化学奖三次握手n19181918年德国年德国哈伯哈伯发明合成氨方法，发明合成氨方法，n19311931年德国年德国博施博施高压法改进合成氨方法高压法改进合成氨方法n20072007年德国年德国埃特尔埃特尔发现哈伯法合成氨的机理发现哈伯法合成氨的机理N2(g) + 3H2(g) 2NH
11、3(g) (放热放热)如何选择合适的反应条件？依据是什么？如何选择合适的反应条件？依据是什么？16化学与技术化学与技术实验室模拟合成氨实验室模拟合成氨20mLN20mLN2 2和和60mLH60mLH2 2N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) (放热放热)加温高压加温高压催化剂催化剂17合成氨的工艺流程合成氨的工艺流程18工业合成氨的流程图工业合成氨的流程图原料气原料气的制取的制取净净化化合合成成分分离离液氨液氨分离空气得到分离空气得到N N2 2C C和和H H2 2O O反应制备反应制备H H2 2将将COCO转化为转化为COCO2 2，再用，再用K K2 2COCO3 3吸收吸收
12、及时分离产物，原料及时分离产物，原料气循环再利用气循环再利用19经典案例经典案例2 2：海带中提取碘：海带中提取碘干海带中含碘量：干海带中含碘量：0.3%-0.5%0.3%-0.5%，有的高达，有的高达1%1%，约比海水中的碘浓度提高了约比海水中的碘浓度提高了1010万倍万倍！海带中碘的存在形式海带中碘的存在形式: :有机碘化物有机碘化物201 1、灼烧的目的是什么？用什么仪器？、灼烧的目的是什么？用什么仪器？2 2、写出由加入、写出由加入H H2 2O O2 2后的离子反应方程式？后的离子反应方程式？3 3、如何从、如何从含含I I2 2的的CClCCl4 4溶液中获得碘晶体？溶液中获得碘晶
13、体？海带中提取碘海带中提取碘( (必修必修2P91)2P91)海带海带晒干晒干灼烧灼烧悬浊液悬浊液煮沸煮沸过滤过滤含含I I- -溶液溶液含含I I2 2溶液溶液含含I I2 2的的CClCCl4 4溶液溶液I I2 2晶体晶体溶解溶解加加H H2 2O O2 2CClCCl4 4萃取萃取反萃取法反萃取法分液分液稀稀H H2 2SOSO4 42I- + H2O2 + 2H+ = I2 + 2H2O21经典案例经典案例3 3 海水中提取镁海水中提取镁( (必修必修2P93)2P93)海海水水Ca(OH)Ca(OH)2 2Mg(OH)Mg(OH)2 2盐酸盐酸盐酸盐酸操作操作操作操作MgClMgC
14、l2 26H6H2 2OOHClHCl气流气流气流气流加热加热加热加热MgMg贝贝壳壳CaOCaO煅烧煅烧煅烧煅烧水水水水电解电解电解电解MgClMgCl2 23 3、为什么在、为什么在HClHCl气流气流中加热分解中加热分解MgClMgCl2 26H6H2 2O O？1 1、如何除去、如何除去Mg(OH)Mg(OH)2 2中的中的Ca(OH)Ca(OH)2 2杂质？杂质？思考：思考：2 2、操作、操作的步骤和方法是什么？的步骤和方法是什么？22经典案例经典案例4 4 海水中提取溴海水中提取溴( (必修必修2P91)2P91)酸化浓酸化浓缩海水缩海水通通ClCl2 2HBr通通通通ClCl2
15、2BrBr2 2含含含含BrBrBrBr2 2 2 2、Cl-Cl-Cl-Cl-的海水的海水的海水的海水入入入入SOSO2 2的吸收塔的吸收塔的吸收塔的吸收塔用热空气吹用热空气吹3 3、若、若中改用中改用NaNa2 2COCO3 3溶液做吸收液，则溶液做吸收液，则用什么试剂用什么试剂？1 1、写出、写出步反应的离子方程式？步反应的离子方程式？思考：思考：2 2、为什么实验中需要两次用到、为什么实验中需要两次用到ClCl2 2？23经典案例经典案例4 4：以铝土矿为原料制备铝：以铝土矿为原料制备铝铝土矿含铝铝土矿含铝7.73%7.73%，主要，主要成分成分AlAl2 2O O3 3. .3H3H
16、2 2O,O,还含有还含有少量的少量的FeFe2 2O O3 3和和SiOSiO2 2 24来自课本的素材：必修来自课本的素材：必修2P932P93第第6 6题题以铝土矿（主要成分以铝土矿（主要成分AlAl2 2O O3 3. .3H3H2 2O O）为原料生产铝）为原料生产铝1 1、将铝土矿溶解在、将铝土矿溶解在氢氧化钠氢氧化钠溶液中溶液中2 2、通入、通入二氧化碳二氧化碳使上述溶液中析出固体使上述溶液中析出固体 3 3、使固体脱水为、使固体脱水为氧化铝氧化铝4 4、电解电解得到铝得到铝问题：问题：请写出上述过程的方程式请写出上述过程的方程式 哪一步转化过程耗能最多？哪一步转化过程耗能最多？
17、25铝土矿铝土矿AlAl2 2O O3 3(Fe(Fe2 2O O3 3SiOSiO2 2) )通入通入COCO2 2加加NaOHNaOH过滤过滤NaNa2 2SiOSiO3 3Fe2O3Al(OH)Al(OH)3 3AlAl2 2O O3 3AlAl熔融熔融电解电解NaAlO21 1、铝土矿中的杂质、铝土矿中的杂质FeFe2 2O O3 3和和SiOSiO2 2是如何去除的？是如何去除的？2 2、请你设计一个流程图实现你的方案？、请你设计一个流程图实现你的方案？ 过滤过滤26Al2O3Fe2O3SiO2过量过量NaOH溶液溶液过滤过滤Fe2O3除去除去NaAlO2Na2SiO3NaOH溶液溶
18、液过量过量盐酸盐酸过滤过滤AlCl3NaClHCl溶液溶液过量氨水过量氨水过滤过滤滤液除去滤液除去Al(OH)3H2SiO3除去除去Al2O3Al通电通电用用盐酸盐酸沉淀沉淀Na2SiO3再用再用氨水氨水沉淀沉淀Al3+27Al2O3Fe2O3SiO2过量过量盐酸盐酸过滤过滤SiO2除去除去AlCl3FeCl3HCl溶液溶液过量过量NaOH溶液溶液过滤过滤Fe(OH)3除去除去NaAlO2NaClNaOH溶液溶液过量过量CO2过滤过滤滤液除去滤液除去Al(OH)3Al2O3Al通电通电用酸溶解铝土矿用酸溶解铝土矿28链接高考：链接高考：20132013年北京高考第年北京高考第2727题题用用含
19、含有有Al2O3、SiO2和和少少量量FeOxFe2O3的的铝铝灰灰制制备备Al2(SO4)318H2O，工艺流程如下，工艺流程如下:（1）向铝灰中加入过量）向铝灰中加入过量稀稀H2SO4，过滤，过滤（2）向滤液中加入过量）向滤液中加入过量KMnO4溶液，调溶液，调pH约为约为3【问题问题】1 1、写出（、写出（1 1）中离子方程式）中离子方程式 ，2 2、补充配平（、补充配平（2 2）中离子反应）中离子反应 , ,3 3、解释步骤（、解释步骤（2 2）的目的）的目的 , ,29链接高考：链接高考：20132013年全国卷第年全国卷第2929题题【问题问题】1 1、反应、反应1 1的方程式：的
20、方程式： ，2 2、加入、加入CaOCaO生成的沉淀为生成的沉淀为 ， 反应反应2 2的离子方程式为的离子方程式为 ， 30链接高考：链接高考：20132013年全国卷第年全国卷第2929题题【问题问题】3 3、E E作为建筑材料，则作为建筑材料，则C C是是 ， 写出写出D D生成冰晶石的方程式：生成冰晶石的方程式： ，4 4、电解、电解AlAl2 2O O3 3的方程式为的方程式为 ，以石墨为电极，阳，以石墨为电极，阳极产生的混合气体成分极产生的混合气体成分 。 制备冰晶石制备冰晶石31四、工业流程题的呈现模式四、工业流程题的呈现模式Al通通电电预处理预处理分离提纯分离提纯获得产品获得产品
21、32四、工业流程题的呈现模式四、工业流程题的呈现模式箭头进入的是投箭头进入的是投料料( (即反应物即反应物) )箭头出去的是生箭头出去的是生成物成物(主产品或副主产品或副产物产物)原料处理原料处理原料处理原料处理分离提纯分离提纯获得产品获得产品获得产品获得产品33【生产亚氯酸钠生产亚氯酸钠NaClONaClO2 2的工业流程的工业流程】看箭头可知看箭头可知中的中的反应物反应物中含有中含有ClOClO2 2、双氧水、双氧水、NaOHNaOH溶液，溶液，产物产物含有气体含有气体a a、NaClONaClO2 2等等34化学化学性质性质 物理物理性质性质 分分离离提提纯纯溶解性：溶解性：过滤、结晶、
22、盐析、吹出、萃取分液过滤、结晶、盐析、吹出、萃取分液熔沸点：熔沸点：冷凝、升华、分馏冷凝、升华、分馏 工业流程题的核心：分离提纯工业流程题的核心：分离提纯浸出：浸出：酸溶（酸溶（除除SiOSiO2 2）、碱溶（）、碱溶（除除AlAl及其化合物及其化合物）沉淀：沉淀：加沉淀剂、调加沉淀剂、调pHpH、双水解、沉淀转化、双水解、沉淀转化氧化还原氧化还原：常见氧化剂、还原剂（关注：常见氧化剂、还原剂（关注H H2 2O O2 2）加热分解：加热分解：热稳定性差的盐或氢氧化物热稳定性差的盐或氢氧化物通电电解：通电电解：放电顺序、电渗析放电顺序、电渗析 35工业流程中常考查的解答题工业流程中常考查的解答
23、题1 1、滤液、滤渣、气体成分是什么？（、滤液、滤渣、气体成分是什么？（追根溯源求写全追根溯源求写全）2 2、加入某试剂或进行某操作的目的是什么？（、加入某试剂或进行某操作的目的是什么？（全局全局）3 3、某步骤选用的试剂是什么？为什么？（、某步骤选用的试剂是什么？为什么？（如酸的选择如酸的选择）4 4、从溶液中获得某晶体的操作是什么？（、从溶液中获得某晶体的操作是什么？（8+68+6字真言字真言）5 5、运用某原理解释原因？（、运用某原理解释原因？（如氧化还原如氧化还原/ /平衡理论平衡理论）6 6、要计算某物质含量，应测量的数据是什么？、要计算某物质含量，应测量的数据是什么？（定量）（定量
24、）7 7、流程中可以循环使用的物质是什么？（、流程中可以循环使用的物质是什么？（箭头、反应箭头、反应）8 8、控制某条件的原因是什么？（、控制某条件的原因是什么？（如水浴加热、趁热过滤等如水浴加热、趁热过滤等）36五：工业流程题的解题思路五：工业流程题的解题思路1 1、阅读题干阅读题干，寻找化工生产的目的或目标产品，寻找化工生产的目的或目标产品2 2、阅读工艺流程图阅读工艺流程图，明晰每一步流程中的化学变化和，明晰每一步流程中的化学变化和具体操作，把能确定的物质写在相应的方框旁边。具体操作，把能确定的物质写在相应的方框旁边。 读懂流程图是解题关键，需要综合利用读懂流程图是解题关键，需要综合利用
25、“元素化合物、元素化合物、反应原理、实验探究反应原理、实验探究”等知识。等知识。 3 3、阅读信息阅读信息，流程图下时常给出一些辅助信息，如物，流程图下时常给出一些辅助信息，如物质的物理性质或一些特殊反应等，运用在推理之中质的物理性质或一些特殊反应等，运用在推理之中4 4、阅读问题阅读问题，问题中有时也会有重要提示，问题中有时也会有重要提示5 5、规范作答规范作答，注意化学用语的规范性（原理，注意化学用语的规范性（原理/ /操作）操作）37解决工业流程题的原理和意识解决工业流程题的原理和意识反应原理反应原理实验原理实验原理守恒原理守恒原理生产生产目的目的安全意识安全意识环保意识环保意识经济意识经济意识38THANKSTHANKS！【WORDWORD资料包资料包】1 1、工业流程、工业流程4 4套练习套练习2 2、近、近5 5年北京高考中的工业流程题年北京高考中的工业流程题3 3、近、近5 5年各地高考工业流程题总汇年各地高考工业流程题总汇39
