人教版高中化学选修2：化学与技术 课题1　无机非金属材料

课题1无机非金属材料第一页，共三十二页。何为化学化工流程题?化学工艺流程题，顾名思议，就是将化工生产过程中的主要生产阶段即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，形成与化工生产紧密联系的化学工艺试题。

它是传统“无机框图题”的变革与创新，旨在培养学生理论联系实际、学以致用的学习观。

第二页，共三十二页。3一、化工流程题的特点与解题技巧【2015天津理综化学】废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下：第三页，共三十二页。第四页，共三十二页。回答下列问题：（1）反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3)42+，反应中H2O2

的作用是

。写出操作①的名称：

。（2）反应II是铜氨溶液中的Cu(NH3)42+与有机物RH反应，写出该反应的离子方程式：

。操作②用到的主要仪器名称为

，其目的是（填序号）

。a．富集铜元素b．使铜元素与水溶液中的物质分离c．增加Cu2＋在水中的溶解度（3）反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和

。若操作③使用右图装置，图中存在的错误是

。（4）操作④以石墨作电极电解CuSO4

溶液。阴极析出铜，阳极产物是

。操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是

。（5）流程中有三次实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是

。循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是第五页，共三十二页。化工流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括副产品)题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来题尾主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设制成一系列问题，构成一道完整的化学试题1、化工流程题的结构第六页，共三十二页。2、解题思路方法（1）认真读题，熟悉流程题的结构，题头（试题情境、实验目的），题干（弄懂原理，理解操作），题尾（浏览设问，突出重点）。了解实验目的。流程题一般只有两个目的：一是利用某些物质制备另一物质；二是从混合物中分离、提纯某一物质。（2）仔细分析，熟悉流程图。（3）分析问题，回归课本知识，关注信息提示。（4）细心检查，最后结论再重新按流程图验证是否合理。第七页，共三十二页。3、流程题类型流程题主要题型有制备和提纯两类：一是制备：用一种或几种物质制备另一种物质或几种物质。二是提纯：从混合物中分离、提纯某物质。情境真实，问题广泛，综合性强，思维容量大。第八页，共三十二页。题型一：以制备某一物质为目的工艺流程题题型二：以混合物的分离、提纯为目的工艺流程题

第九页，共三十二页。从海水中提取镁的工业流程（必修1）：假如你是化工设计师，你认为在化学工艺流程的设计中，应遵循哪些设计原则？

高中教材第十页，共三十二页。化学工艺流程设计的一般原则：1、经济效益2、绿色化学3、安全生产…原料经济、丰富流程操作简单、安全适当提高反应速率粉碎、搅拌、逆流接触等使反应充分副产物充分利用、变废为宝能耗低反应的原子利用率高平衡移动，提高原料利用率循环利用环境污染小、“三废”处理………③①②⑤⑥⑦⑧⑨⑩④第十一页，共三十二页。图二图一图三图一箭头表示反应物投料图二箭头表示生成物出去图三表示循环利用图示箭头意义：第十二页，共三十二页。

化工生产过程一般可概括为原料预处理、核心化学反应和产品分离及提纯等步骤。（1）原料预处理主要目的是使初始原料达到反应所需要的状态和规格。（2）核心化学反应通过该步骤完成由原料到产物的转变，是化工生产过程的核心。（3）产品分离、提纯目的是获取符合规格的产品；并回收、利用副产物。化工生产过程一般步骤第十三页，共三十二页。化工流程主线与核心原料预处理除杂、净化产品分离提纯反应条件控制循环利用排放物的无害化处理第十四页，共三十二页。从海带中提取碘的流程（必修1）：从铝土矿（主要成分Al2O3，还有少量Fe2O3，SiO2等杂质）制备铝的流程（必修1）：原料预处理产品分离、提纯核心化学反应

教材再现第十五页，共三十二页。原料预处理阶段的常见术语及方法。(1)常见术语。①溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓盐酸等，有时也用碱溶。水洗：通常除去水溶性杂质。水浸：与水接触反应或溶解。浸出：固体加水(酸)溶解得到离子。浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少。酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程。一、原料预处理阶段第十六页，共三十二页。

②灼烧、焙烧、煅烧：改变反应物结构，使物质转化为易溶的物质，或者使物质发生氧化、分解等反应，从而实现原料的初步转化，或者为原料进入水溶液作预处理。(2)常见考点。①加快溶解(或反应)速率的方法：加热、搅拌、研磨(固液混合时)、增大气体与溶液的接触面积、增大溶液浓度。②将样品粉碎的目的：增大反应物接触面积，加快反应速率，提高浸出率。③提高浸出率：加热、二次浸出、增加酸的用量等。④溶解时涉及的离子方程式。(逐一分析样品中的物质)

⑤浸出液中含有的离子，浸出渣中的主要成分。(明确进入溶液的离子有哪些，及时标注，弄清楚哪些要除去，哪些要保留)第十七页，共三十二页。2调节温度:

控制反应速率和反应方向二、反应中条件的控制1调节pH值：使金属杂质离子形成氢氧化物沉淀除去3调节气体氛围：使反应向既定方向进行

4调节压强：控制反应速率和反应方向调节投料比：提高原子利用率7增大接触面积：加快反应速率和增大反应效率…5使用催化剂：控制反应速率第十八页，共三十二页。1结晶——固体物质从溶液中析出的过程2过滤——固、液分离3蒸馏——液、液分离4分液——互不相溶的液体间的分离5萃取——用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。6升华——将可直接气化的固体分离出来。7盐析——加无机盐使溶质的溶解度降低而析出三、产品分离提纯的方法蒸发结晶蒸发浓缩、冷却结晶第十九页，共三十二页。产品提纯阶段的常见考点：

(1)①蒸发结晶：一般适用于溶质溶解度随温度升高变化不大且该物质热稳定性较好(不会受热分解)的晶体析出的方法。 ②蒸发浓缩、冷却结晶：一般适用于溶质溶解度随温度变化较大，且为了获得带结晶水的固体。如从硫酸铜溶液中获得五水硫酸铜晶体。第二十页，共三十二页。

③蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶：趁热过滤目的是分离出溶解度随温度变化小的溶质，如除去硝酸钾溶液中的氯化钠。趁热过滤的过滤器可用热滤漏斗或用热毛巾捂住漏斗的外壁。冷却结晶对象是趁热过滤后的滤液。④重结晶：目的是提高产品的纯度。一般包含溶解、结晶、过滤三个操作．

⑤减压蒸馏：压强小，液体物质的沸点降低，低温蒸馏可以防止物质的分解、损失等。(高温有可能引发物质的分解、水解、氧化等副反应发生，这由物质的性质决定，应注意题给物质的相关性质，如H2O2

高温下易分解、FeCl3

高温下易水解)第二十一页，共三十二页。（1）当溶液是单一溶质时①最后所得晶体不带结晶水（如NaCl、KNO3）：

②最后所得晶体带结晶水（如CuSO4·5H2O）：（2）当溶液中有两种或以上溶质

如：KNO3中混有少量NaCl提纯KNO3：

产品分离提纯的方法：明确结晶的几种方法（工业生产中，往往是从多种溶质或一种溶质的溶液中提取目标固体产物，需要用到结晶）蒸发结晶蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥第二十二页，共三十二页。部分有特殊要求的有：蒸发浓缩、趁热过滤（可采用布氏漏斗进行抽滤）。如：NaCl中混有少量KNO3提纯NaCl

：

防止KNO3降温时会析出，影响纯度趁热过滤目的：如要得到更纯晶体，则必须进行重结晶第二十三页，共三十二页。化工流程主线与核心原料预处理除杂、净化产品分离提纯反应条件控制循环利用排放物的无害化处理第二十四页，共三十二页。以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3·6H2O）的工艺流程如下：原料预处理核心反应获得产品链接高考：第二十五页，共三十二页。（一）原料预处理粉碎：增大接触面积酸浸：提高浸出率碱洗：用热的纯碱溶液浸洗金属废屑，目的是洗去金属表面油污。用热的烧碱溶液浸洗，可除去金属（如铝材）的自然氧化膜，或对原料进行初步分离或转化。1、矿渣粉碎2、连续搅拌3、延长酸浸时间4、适当提高酸的浓度5、循环浸取

第二十六页，共三十二页。（二）化工流程的核心：1、富集：2、氧化（或还原）：离子的转化3、分离与提纯：加合适、过量的沉淀剂调节溶液的pH沉淀剂过量的判断？如在食盐精制过程中，证明滴加BaCl2溶液（沉淀SO42-）过量的操作为？1、沉淀某些金属离子。2、抑制水解。

提高成分的浓度如除去Cu2+中的Fe3+的操作为？第二十七页，共三十二页。（三）产品的获得：1、结晶与过滤：结晶：蒸发溶剂与冷却热饱和溶液过滤：冷却过滤和趁热过滤2、洗涤与干燥洗涤：3、脱水或煅烧

会怎么考？1、如何洗涤沉淀？2、判断沉淀洗涤干净的操作？3、洗涤剂的选择？如何由FeCl3·6H2O制备FeCl3？红矾钠（Na2Cr2O7·2H2O）和Na2SO4的溶解度曲线如右图。从Na2Cr2O7和Na2SO4的混合溶液中提取Na2Cr2O7晶体的操作：先将混合溶液蒸发浓缩，趁热过滤。趁热过滤的目的是

；然后将滤液

，从而析出红矾钠。FeCl3不含结晶水的固体只能通过Fe在足量Cl2中燃烧制得。自然蒸干的只能得到氧化铁。所以从FeCl3·6H2O角度出发的话，可以考虑FeCl3·6H2O在氯化氢气氛中蒸干。

第二十八页，共三十二页。洗涤剂的选择？我们经常用以下几种：①蒸馏水；②冷水；③有机溶剂，如酒精、丙酮等；④该物质的饱和溶液。最常用的洗涤剂是蒸馏水，如果用其他的洗涤剂，必有其独特之处。