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- 2021-08-23 发布
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学案三 无机化学工艺流程
【学习目标】
1.使学生了解化学工艺流程题的常见题型。
2.掌握化学工艺流程题的分析方法和技巧。
3.培养学生发散、联想、归纳、整合、提炼知识的能力。
【学习重点】 化学工艺流程题的分析方法和技巧。
【学习难点】 隐含信息的挖掘和计算能力的提升。
【考情分析】
命题点
五年考情
分析解读
以物质制备为主线的化学工艺流程
2017·全国Ⅲ,T27
2016·全国Ⅱ,T28
2015·全国Ⅰ,T27
化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来,并根据生产流程中有关的化学知识步步设问,是无机框图的创新。它以现代工业生产为基础,与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合,考查物质的制备、检验、分离或提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用,具有较强的实用性和综合性,是近几年高考化学试题的常考题型。
以分离提纯为主线的化学工艺流程
2017·全国Ⅰ,T27
2016·全国Ⅲ,T28
1.工艺流程题过程解读
(1)读流程图
①箭头:箭头进入的是投料(反应物)、出去的是主产物或副产物(生成物)。
②三线:出线和进线均表示物料流向或操作流程,可逆线表示物质循环。
(2)解题要点
①审题要点:a.了解生产目的、原料及产品,b.了解题目提供的信息,c.分析各步的反应条件、原理及物质成分,d.理解物质分离、提纯、条件控制等操作的目的及要点。
②答题切入点:a.原料及产品的分离提纯,b.生产目的及反应原理,c.生产要求及反应条件,d.有关产率、产量及组成的计算,e.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,加快反应(溶解)速率
煅烧(焙烧)
矿物分解、燃烧,转化为易溶于酸、碱的物质
水浸
利用水溶性把物质进行分离
酸浸(碱浸)
利用物质与酸(碱)反应除掉杂质或把目标物质转化为可溶性离子
控制条件
调节溶液pH
某些金属离子的沉淀,控制物质的溶解
控制温度
加快反应速率,促进平衡移动;物质的溶解、析出、挥发等
增大某反应物用量
增大另一反应物的转化率(产率)
某种试剂的选择
是否带入杂质、是否影响产品的纯度
分离提纯
不相溶液体
分液
相溶性液体
蒸馏
难溶性固体
过滤
易溶性固体
蒸发结晶、浓缩冷却结晶
趁热过滤
防止温度降低,某物质析出
冰水洗涤
减少晶体的溶解损失
乙醇、有机溶剂洗涤
减少晶体的水溶性损失
考点指导1 以物质制备为目的工艺流程
【典例1】
题头
挖掘题头信息
(2017·课标全国Ⅰ,27)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:
题干
分析题干流程
题尾
知道题尾考查哪些问题
回答下列问题:
(1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如下图所示。由图可知,当铁的时,所采用的实验条件为____________
______________________________________________。
(2)“酸浸”后,钛主要以形式存在,写出相应反应的离子方程式________________________________________。
(3)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示:
(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4,其中过为________________。
(5)若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02 mol·L-1,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5 mol·L-1,此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?
________________________________________________________________________(列式计算)。
(6)写出“高温煅烧②”中由的化学方程式__________________________________。
【审题指导】
①分析图像,浸出率达到70%只有90 ℃、100 ℃两条曲线。
②反应物FeTiO3+H++Cl-,生成物TiOCl+Fe2+,结合原子守恒和电荷守恒写出离子方程式。
③可以从温度、浓度、压强等方面考虑转化率的因素,结合考虑双氧水在高温下易分解、氨水中氨气会逸出。
④找出元素的常规价态,Li为+1价,O为-2价,Ti为+4价,O中O为-1价,化学式变形为Li2Ti5(O2)xO15-2x,从化合价的代数和为零作答2+4×5-2x-2(15-2x)=0,计算得出结果x=4。
⑤由Ksp公式入手计算,Qc与Ksp的关系得出结论。
⑥流程题已经给出化学反应的反应物是FePO4和Li2CO3、草酸,生成物LiFePO4,分析化合价变化的元素,结合原子守恒和得失电子守恒写出方程式。
【答题规范】
(1)100 ℃、2 h或90 ℃、5 h
(2)FeTiO3+ 4H++ 4Cl-===Fe2++TiOCl+2H2O
(3)低于40 ℃,TiO2·xH2O转化率随温度升高而增加;超过40 ℃,双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化率下降
(4)4
(5)Fe3+恰好沉淀完全时, c(PO)= mol·L-1=1.3×10-17mol·L-1。c3(Mg2+)·c2(PO)值为0.013×(1.3×10-17)2=1.7×10-40
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