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文档简介
无机化工流程题答题策略命题热点①物质的分离、提纯与检验型②化工原料制备型命题特点无机化工流程题是一类特色鲜明的高考新题型,能很好地体现《新课程标准》和《考试说明》的要求,在高考试题中出现的频率呈增多趋势。这类题的题干一般比较长,信息比较多,又是以真实的工业生产作为背景,对考生而言,陌生度大,难度也比较大。只要考生掌握命题者的意图,明确解题的一般思路,总结解题的规律和策略,定能化难为易,正确解答。无机化工流程重要考点命题规律1.通过对科学实验中化学现象以及相关模型、图形和图表等的观察,运用分析、比较、概括、归纳等方法对所获取的信息进行初步加工和应用。2.综合运用相关知识和科学方法,解决生产、生活实际和科学研究中的简单化学问题。3.用正确的化学用语及文字、图表、模型、图形等表达化学问题解决的过程和成果,并做出正确解释。从2008年开始,逐步用工业生产流程图取代了无机框图的题型。此类题情景新,综合性强,思维量大,难以押题,区分度大。并在2013年的考试说明中作为例题出现。近五年考到的主要元素时间全国新课标卷II全国新课标卷I2011年CuSO4·5H2O钛白粉、明矾、钛铁矿(化学与技术)2012年铁及其化合物、高铁酸钾、黄铜矿(化学与技术)2013年工业氧化锌制取药用氧化锌回收处理废旧锌锰干电池(化学与技术)废旧锂离子电池回收处理:Al(OH)3、Li2SO4、CoCO3制备草酸2014年铅及其化合物、钴次磷酸磷酸钙(化学与技术)2015年回收处理废旧锌锰干电池铁硼矿制取硼酸、硼氢化钠、CuCl化工流程实验试题的特征题干特征1、产品的价值或工业生产的目的2、化工生产流程图3、数据的表格或图像信息常设问题1、有关方程式的书写2、化学药品的选择3、分离和提纯操作方法及其目的性解释4、对某一步骤的评价或优化策略5、对产品的实验室分析和处理整体意识:﹡﹡﹡﹡两种意识﹡﹡﹡﹡快速浏览全题①流程的目的(特别是流程中的始末物质)②题目设问情况③特别关注“已知”局部意识:﹡﹡﹡﹡两种意识﹡﹡﹡﹡(1)设问一般相对独立,无连带效应,一个问题解决不了不会影响下一个问题的解决。(2)题中基本上都有与流程无关的问题,可直接作答;对于超纲知识,题目中要么有信息提示,要么与解答题目无关。定位意识:(2013年全国新课标卷I)27.锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂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。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。(2013年全国新课标卷I)27.回答下列问题:(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为_________。(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式___________。(3)“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_____________。(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式___________。(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)。实验方案评价化合价氧化还原反应原电池反应元素化合物离子反应化学方程式原电池工作原理充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6原料目标产物原料的预处理反应条件的控制产品的分离提纯成本环保﹡﹡﹡﹡﹡建模﹡﹡﹡﹡﹡
核心反应123、核心反应——陌生方程式的书写关注箭头的指向:箭头指入———反应物箭头指出———生成物氧化还原反应:熟练应用氧化还原规律①判断产物②配平非氧化还原反应:结合物质性质和反应实际判断产物1(2013福建卷)24.二氧化氯(ClO2)是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。(1)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。②该法工艺原理示意图如右。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成ClO2。工艺中可以利用的单质有H2、Cl2(填化学式),发生器中生成ClO2的化学方程式为______________________。Cl2HClNaClO3+HCl——ClO2↑+H2/Cl2↑(?)+NaCl2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2ONaClNaClO3氧化还原规律(2010安徽卷)27.锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题:某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料(LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上)进行资源回收研究,设计实验流程如下:(2)第③步反应的离子方程式是
。Li+LiMn2O4+O2——Li++MnO24LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O瞻前顾后(2013年全国新课标卷I)27.锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2),导电剂乙炔黑和铝箔等。(3)“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______________________;2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O、2H2O22H2O+O2↑瞻前顾后全面LiCoO2+H2SO4+H2O2——Li2SO4+CoSO4(2013年全国新课标卷I)27.锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2),导电剂乙炔黑和铝箔等。(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_________________。CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑(√)
许多考生的作答:
CoSO4+NH4HCO3=CoCO3↓+NH4HSO4(×)反应实际(2015.28)(2)实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料,通过以下过程制备ClO2:①电解时发生反应的化学方程式为
.②溶液X中大量存在的阴离子有
.NH4Cl+2HClNCl3+3H2↑.Cl﹣、OH﹣核心反应——陌生方程式的书写1关注箭头的指向(聚焦局部)前后追溯物质(放大局部)氧化还原规律反应实际(物质性质、试剂用量)全面考虑增大固体样品与液体(或气体)的接触面积,加快反应速率。原料的预处理浸出:研磨:(水浸、酸浸、碱浸)使原料中的**溶解(物理溶解或与浸取液接触反应),可溶性离子进入溶液,不溶物通过过滤除去。灼烧:搅拌:使反应物充分接触,增大反应(或溶解)速率。(焙烧、煅烧)除去可燃性的杂质(或使原料初步转化)杂质高温下氧化、分解2.1温度:反应速率物质的溶解度物质的热分解与挥发弱离子的水解(平衡)温度、pH、保护气pH:物质的沉淀与溶解弱离子的水解反应条件的控制2.2保护气:隔绝空气(主要是O2、H2O)弱离子的水解(2009江苏卷·16)以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料,原料的综合利用率较高。其主要流程如下:FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O
(3)反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃,其目的是________。防止NH4HCO3分解(或抑制Fe2+的水解)反应速率物质的溶解度物质的热分解与挥发弱离子的水解(平衡)(2010江苏卷·16)
钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等]。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2,其部分工艺流程如下:(2)酸溶时通常控制反应温度不超过70℃,且不使用浓硝酸,原因是________、______。防止反应速率过快浓HNO3易挥发、分解反应速率物质的溶解度物质的热分解与挥发弱离子的水解(平衡)产品的分离提纯过滤、结晶、蒸馏、萃取分液趁热过滤——考虑溶解度沉淀的洗涤——水(冰水、热水)、有机物(乙醇、乙醚)(主要考虑溶解度)降低因溶质的溶解而引起的损耗;乙醇易挥发,有利于干燥,同时可防止溶质与水反应生成结晶水合物。2.3沉淀的洗涤方法——向过滤器中加入蒸馏水(或其他溶剂)至浸没固体,待水自然流出,重复操作2~3次。检验沉淀是否洗净的方法:取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加………..试剂,产生………现象则证明没洗涤干净;若不产生…….现象,则证明洗涤干净。强调:分析清楚溶液中的成分蒸发结晶蒸发浓缩、冷却结晶蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶重结晶结晶:成本意识:效率意识:环保意识:浸出率、转化率、利用率、原料价格、能耗的控制、原料、能量的循环利用生产速率、催化剂的使用、反应条件的选择3生产实际:三个意识绿色化学:无污染、无腐蚀、“三废”(废气、废渣、废水)的处理。(2013年全国新课标卷I)27.锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2),导电剂乙炔黑和铝箔等。可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是_________。有氯气生成,污染较大污染:废渣、废液(酸、碱、重金属盐)、废气(Cl2、Br2、硫和氮的氧化物)很多同学答不出循环利用:箭头指回为循环(实质就是降低成本)(2013—福建卷·24)(2005—上海卷·26A)
理综:在如何更好地考查学生的实验能力和创新意识方面作了新尝试
2015年全国卷理综试题提供的信息来源丰富,这就要求考生通过“现场独立自学”的方式,从中概括抽象出新的知识或发现数据之间的关系,同时与学过的知识相组合,形成较全面的网络化的知识体系,将这些知识体系进一步应用到新的知识情境中,从而解决问题。这种试题对具有自主学习和独立思考能力的培养和考查,将发挥非常重要的作用。而且在如何更好地考查学生的实验能力和创新意识方面作了新的尝试。一些题目具有较大的开放性,考生只有在平时动手做实验的基础上进行独立思考,才能得到正确的结果。
迅速提取、加工信息的能力-当今信息社会下,对信息提取、加工的能力十分重视,提高自己从不同呈现方式中提取有用信息、加工信息,并利用信息进行思考或推理的能力。
创新能力-重视个人创新能力的持续培养,关注科学事实,重视实验现象,而不是囿于实验结果,自觉培养开放的思想方法和创新的思维方式。1.(2013全国新课标1)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。充点时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6。现欲利用以下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:(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为_________。(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_______________。(3)“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______________________________________________。(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式__________________。(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)。Li+从负极中脱出,经由电解质向正极移动并进入正极材料3.(2015·福建高考·24)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体,其反应的离子方程式为
。(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下:已知:物质SiCl4AlCl3FeCl3FeCl2沸点/℃57.6180(升华)300(升华)1023①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多,其作用是
(只要求写出一种)。②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比硅大的单质是
。③已知:Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g)ΔH1=+1344.1kJ·mol-12AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g)
ΔH2=+1169.2kJ·mol-1由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为
。④步骤Ⅲ的尾气经冷却至室温后,气体用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的盐主要有3种,其化学式分别为
⑤结合流程及相关数据分析,步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是
。防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反应物接触面积,加快反应速率除去FeCl3,提高AlCl3纯度CaO
11
易生成硫酸钙沉淀而导致碳酸钙产率降低
OH‾、NO3‾Ca(HCO3)2
Al2O3+2OH‾=2AlO2‾+H2O
2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑高温Al+7AlCl4--3e‾=4Al2Cl7-
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
C
Fe2+
被氧化为Fe3+
,Fe3+
水解产生H+
4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)∆H=-260kJ•mol‾1FeS2+4e‾+4Li+=Fe+2Li2S或FeS2+4e‾=Fe+2S2‾
0.0118ab-1.044c或作氧化剂
过滤
Cu(NH3)42++2RH=CuR2+2NH4++2NH3
分液漏斗
ab
RHA。分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁B.液体过多
O2
、H2SO4
蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
H2SO4
防止由于溶液中C(OH‾)过高,生成Cu(OH)2
沉淀2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe高温4Al+3SiO2=2Al2O3+3Si高温HCl、AlCl3NaClCl2+2OH‾=Cl‾+ClO‾+H2O;H++OH‾=H2O
阳Al+7AlCl4--3e‾=4Al2Cl7-致密的氧化铝膜可以阻止内部的Fe与化学物质接触,从而防止腐蚀Fe2+
、Mn2+
MnO4‾+3Fe2++7H2O=MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+
提高Mn2+含量
还原反应
Fe、MnO2
、Ni
取少量洗涤液于试管中,滴加澄清石灰水,若不产生白色沉淀则洗涤干净,若产生白色沉淀,则未洗涤干净19.(2013.36)(15)锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造图如图(a)所示。普通锌锰电池碱性锌锰电池ZnNH4Cl
MnO2
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