工业流程培训资料课件

工业流程专题第一页，共五十四页。试题特点：陌生度高、阅读量大、综合性强、区分度高工业流程题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、分离等为考查点，将元素化合物、反应原理、化学实验等内容有机融合。无机框图推断题以元素特性为中心，以不同物质间的框图转化为背景，以物质性质和物质的转化为考查点。“以能力测试为主导，考查考生将与化学相关的实际问题分解，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化学问题的能力。”第二页，共五十四页。第三页，共五十四页。第四页，共五十四页。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题目设问情况第五页，共五十四页。（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）。（6）在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有______(填化学式)。Al(OH)3、Li2SO4、CoCO3第六页，共五十四页。（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：Al(OH)3第七页，共五十四页。（福建卷）

24．四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：该工艺流程中存在的不足之处是产生三废。第八页，共五十四页。局部意识：﹡﹡﹡﹡两种意识﹡﹡﹡﹡定位意识（1）问题一般各自相对独立，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）每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。第九页，共五十四页。（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第十页，共五十四页。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﹡﹡﹡﹡﹡建立解题模型﹡﹡﹡﹡﹡

核心反应123第十一页，共五十四页。、核心反应——陌生方程式的书写以全国新课标卷I非选择题为例：方程式书共写16个，流程题独占5个。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判断产物形式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形式1第十二页，共五十四页。（四川卷）29．（3）已知1molCH4在燃料反应器中完全反应生成气态水时吸热160.1kJ，1molCH4在氧气中完全燃烧生成气态水时放热802.3kJ。写出空气反应器中发生反应的热化学方程式：

。CaS(s)+2O2(g)=CaSO4(s)ΔH=？CaSO4(s)+CH4(g)=CaS(s)+CO2(g)+2H2O(g)

ΔH=＋160.1kJ/mol

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)

ΔH=－802.3kJ/mol

（－962.4kJ/mol）

第十三页，共五十四页。（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氧化还原规律第十四页，共五十四页。（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瞻前顾后第十五页，共五十四页。（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第十六页，共五十四页。（广东卷）32．由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：（3）在用废碱液处理气体A的过程中，所发生反应的离子方程式为_________________________________________。Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2OH＋＋OH－=H2O

全面Cl2、HCl对于提纯型的流程题，关注起始原料中的杂质对于写全方程式尤为重要！第十七页，共五十四页。（全国新课标卷II）27．氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质)的流程如下：提示：在本实验条件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。（1）反应②中除掉的杂质离子是_________，发生反应的离子方程式为_________________；Fe2＋和Mn2＋；MnO4－＋3Fe2＋＋7H2O=MnO2↓＋3Fe(OH)3↓＋5H＋3Mn2＋＋2MnO4－＋2H2O=5MnO2↓＋4H＋全面第十八页，共五十四页。（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↑（√）

全省38.3%考生这样作答：

CoSO4+NH4HCO3=CoCO3↓+NH4HSO4（×）反应实际第十九页，共五十四页。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）氧化还原规律与非氧化还原规律反应实际（物质性质、试剂量）全面考虑第二十页，共五十四页。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

核心反应123﹡﹡﹡﹡﹡建立解题模型﹡﹡﹡﹡﹡第二十一页，共五十四页。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：（焙烧、煅烧）除去可燃性的杂质（或使原料初步转化）搅拌：使反应物充分接触，增大反应（或溶解）速率。2.1第二十二页，共五十四页。关键词释

义研磨、雾化将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分灼烧(煅烧)使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿浸取向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等浸出率固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少酸浸在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程水浸与水接触反应或溶解过滤固体与液体的分离滴定定量测定，可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定蒸发结晶蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出蒸发浓缩蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度水洗用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等酸作用溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等碱作用去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH、促进水解(沉淀)第二十三页，共五十四页。反应条件的控制温度:反应速率物质的溶解度（溶解度曲线）物质的热分解与挥发弱离子的水解（平衡）温度、pH、保护气2.2第二十四页，共五十四页。（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（或减少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）第二十五页，共五十四页。（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）第二十六页，共五十四页。（广东卷·21）以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠，工艺流程如下：氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变化如下图所示。回答下列问题：（3）“冷却结晶”过程中，析出NH4Cl晶体的合适温度为__________。35℃（33~40℃均可得分）2NaCl+(NH4)2SO4=2NH4Cl↓+Na2SO4第二十七页，共五十四页。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第二十八页，共五十四页。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保护气：隔绝空气（主要是O2、H2O）弱离子的水解反应条件的控制2.2第二十九页，共五十四页。产品的分离提纯过滤、结晶、蒸馏、萃取分液过滤：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第三十页，共五十四页。沉淀的洗涤方法——

加入蒸馏水（或其他溶剂）至浸没固体，滤净，重复2~3次。检验沉淀是否洗净的方法分析清楚溶液中的成分——Cl-、CO32-、SO42-、Fe3+、NH4+第三十一页，共五十四页。结晶：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CuSO4·5H2O、ZnSO4·7H2O、CaBr2·6H2O、Al2(SO4)3·18H2O2012上海卷—除去CuSO4·5H2O中含有的Cu(NO3)22009广东卷—除去Mg(ClO3)2中含有的NaCl2007广东卷—除去NH4Cl中含有的Na2SO4NaCl题型示例9．下列实验中，所采取的分离方法与对应原理都正确的是选项目的分离方法原理A．分离溶于水的碘乙醇萃取碘在乙醇中的溶解度较大B．分离乙酸乙酯和乙醇分液乙酸乙酯和乙醇的密度不同C．除去KNO3固体中混杂的NaCl重结晶NaCl在水中的溶解度很大D．除去丁醇中的乙醚蒸馏丁醇与乙醚的沸点相差较大第三十二页，共五十四页。常见的操作答题要考虑的角度加过量试剂使反应完全进行(或增大转化率、产率)等加氧化剂氧化某物质，生成目标产物或除去某些离子判断能否加其他物质要考虑是否引入杂质(或影响产物的纯度)等分离、提纯过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作；从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩—冷却结晶—过滤—(洗涤、干燥)提高原子利用率绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用)在空气中或在其他气体中进行的反应或操作要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气，防氧化、水解、潮解等目的判断沉淀是否洗涤干净取最后洗涤液少量，检验其中是否还有某种离子存在等第三十三页，共五十四页。常见的操作答题要考虑的角度控制溶液的pH①调节溶液的酸碱性，抑制水解(或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀)②“酸作用”还可除去氧化物(膜)③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)控制温度(常用水浴、冰浴或油浴

)①防止副反应的发生②使化学平衡移动；控制化学反应的方向③控制固体的溶解与结晶(如趁热过滤能防止某物质降温时析出)④控制反应速率；使催化剂达到最大活性⑤升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发⑥加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离⑦趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量⑧降温：防止物质高温分解或挥发；降温(或减压)可以减少能源成本，降低对设备的要求第三十四页，共五十四页。常见的操作答题要考虑的角度洗涤晶体①水洗：通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质②“冰水洗涤”：能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗③用特定有机试剂清洗晶体：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、有利于析出，减少损耗等④洗涤沉淀方法：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作23次表面处理用水洗除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法(打磨)或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等第三十五页，共五十四页。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

核心反应123﹡﹡﹡﹡﹡建立解题模型﹡﹡﹡﹡﹡第三十六页，共五十四页。生产实际速率快、产率高、产品纯度高成本低、无污染循环利用多快好省3第三十七页，共五十四页。（必修2课本P106，根据高考试测题改编）“卤块”的主要成分是MgCl2，此外还含Fe3+、Fe2+和Mn2+等离子。若以它为原料按下图所示工艺流程进行生产，可制得轻质氧化镁。若要求产品尽量不含杂质，而且成本较低，请根据表1和表2提供的资料，填写空白。表1生成氢氧化物沉淀的pH表2原料价格表物质开始沉淀沉淀完全物质价格（元·吨-1

）Fe(OH)32.73.7漂液（含25.2%NaClO）450Fe(OH)27.69.6﹡双氧水（含30%H2O2）2400Mn(OH)28.39.8烧碱（含98%NaOH）2100Mg(OH)29.611.1纯碱（含99.5%Na2CO3）600﹡Fe2+氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以常将它氧化成为Fe3+，生成Fe(OH)3沉淀除去。？？？Mg2+Fe3+Fe2+Mn2+Mg2+Fe3+Mn2+Mg2+Fe(OH)3、Mn(OH)2漂液烧碱纯碱第三十八页，共五十四页。（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）很多学生答不出，没有环保的意识。第三十九页，共五十四页。（四川卷）29．四川有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示（图中某些转化步骤及生成物未列出）：（2）在合成氨的实际生产过程中，常采取的措施之一是：将生成的氨从混合气体中及时分离出来，并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用，同时补充氮气和氢气，请运用化学反应速率和化学平衡的观点说明采取该措施的理由_____________。速率快、产率高第四十页，共五十四页。循环利用：箭头指回为循环