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    2023届高考化学工艺流程综合(Ⅱ卷)复习策略 课件

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    这是一份2023届高考化学工艺流程综合(Ⅱ卷)复习策略 课件,共42页。PPT课件主要包含了目录CONTENTS,命题方向,回眸高考,模型建构,考题预测,教学策略,明确三个环节,抓住三条线,操作目的,条件控制和计算等内容,欢迎下载使用。

    工艺流程题以真实的化工生产情境为背景,主要考查物质的制备和提纯工艺,以流程框架的形式呈现。可分为三个部分:原料的预处理、核心反应、分离提纯产品。该类题型情境新、陌生度大、综合性强。
    题型:由原料制备物质 由原料回收物质
    工艺过程中涉及反应条件的控制、三废处理、回收副产品、物质的循环利用等。既可以考查学生对化学基础知识的掌握和运用情况,也考查学生文字阅读、图像、文字信息的提取、加工和处理能力、分析推理、知识迁移的能力、计算和数据处理能力以及语言文字表述能力等综合素养。
    高频考点:化合物性质、转化和陌生方程式书写、物质循环利用、工艺操作及目的、化学反应速率和平衡原理、pH范围判断、溶度积常数计算
    2021和2022工艺流程情境素材和考查知识内容
    2020和2021工艺流程情境素材和考查知识内容
    高频元素:Fe Cr Mn Ni Al V Ti Ca Mg(常见元素、第四周期金属元素居多) 陌生元素: M(钼) Ce(铈)
    工业上以铬铁矿(FeCr2O4,含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O7•2H2O)的工艺流程如图。回答下列问题:
    原料 FeCr2O4 Al2O3 SiO2
    原料FeCr2O4Al2O3SiO2
    产物Na2CrO4NaAlO2Na2SiO3Fe2O3
    可能添加辅料,将原料中元素转化为便于处理的形式,初步分离、提纯
    进一步除杂,满足核心反应需要
    最终分离、提纯获取产品
    关注各元素价态和转化形式
    关注目标元素和杂质元素转化形式
    (2022·山东卷)工业上以铬铁矿(FeCr2O4,含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O7•2H2O)的工艺流程如图。回答下列问题:
    杂质 或 副产品
    或可循环的物质(产品线与试剂线对比)
    Fe Cr Al Si
    设问角度,一般按流程顺序设问
    Fe元素在哪个过程除去
    独立设问(4)利用膜电解技术,制备Na2Cr2O7
    (2022·全国乙卷)磁选后的炼铁高钛炉渣,主要成分有 SiO2、TiO2、Al2O3、MgO、CaO 以及少量的 Fe2O3。为节约和充分利用资源,通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。
    Si Ti Al Mg Ca Fe
    Al Mg
    回答下列问题:(1)“焙烧”中, SiO2、TiO2 几乎不发生反应, Al2O3、MgO、CaO 、Fe2O3转化为相应的硫酸盐,写出 转化为 的化学方程式 。
    TiO2SiO2CaSO4
    (2)“水浸”后“滤液”的 约为2.0,在“分步沉淀”时用氨水逐步调节 至11.6,依次析出的金属离子是____。(3)“母液①"中 Mg2+浓度为_______ 。(4)“水浸渣”在160℃“酸溶”最适合的酸是__________。“ 酸溶渣”的成分是________、_________________。(5)“酸溶”后,将溶液适当稀释并加热, 水解析出 沉淀,该反应的离子方程式是________。(6)将“母液①”和“母液②”混合,吸收尾气,经处理得__________________________,循环利用。
    两种题型:三个环节: 三条线: 多个考点:
    物质制备类 元素回收类
    原料预处理 核心反应 产品分离提纯
    试剂线 操作线 产品线
    物质性质及转化、药品选择、陌生方程式书写、反应原理、条件选择和控制、操作目的、产品分离的方法、各类计算
    粉碎 焙烧 水浸 碱浸研磨 灼烧 酸浸 氨浸
    可循环物质 杂质 主副产品
    调pH 控温 保护气
    沉淀剂 氧化剂 盐 碱 酸
    结晶 萃取 分液 蒸馏 加化学试剂
    反应原理 物质转化 方程式书写
    原料 Fe Cr Al Si
    Na2CrO4 Na2Cr2O7
    Al(OH)3H2SiO3
    +6Na2CrO4NaAlO2Na2SiO3Fe2O3
    Na2SO4●10H2O
    粗读题干 明确目的对流程有个大致了解,解决干什么
    原料+2 +3FeCr2O4SiO2Al2O3
    Na2CrO4NaAlO2Na2SiO3
    Al Si
    +H2SO4 +Na2SO4 + H2O
    对比试剂线和产品线,共同H2SO4是可循环物质
    分析过程要习惯写出已明确的物质
    Na2CrO4 → Na2Cr2O7
    Na2CrO4NaAlO2Na2SiO3Fe2O3
    对比产品和原料 H2SO4
    携带问题 读懂流程解决怎么制
    Fe元素在哪个环节除去?
    Na2SO4H2SO4Na2Cr2O7
    (2022·河北卷)绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐的新工艺,该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料,不产生废弃物,实现了Cr—Fe—Al—Mg的深度利用和Na+内循环。工艺流程如图:
    Fe Cr Al Mg
    Na2CrO4NaAlO2Fe2O3MgO
    Na2CrO4NaAlO2
    课本:2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O 用CO2提供H+
    Fe Cr Al Mg
    Na2CrO4NaAlO2 Fe2O3 MgO
    课本:2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O
    回答下列问题:(1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是______(填元素符号)。(2)工序①的名称为 。(3)滤渣1的主要成分是 (填化学式)。(4)工序③中发生反应的离子方程式为 。
    Fe2O3 MgO
    2CO2+H2O+2CrO42-+2Na+=Cr2O72-+2NaHCO3↓
    (5)物质V可代替高温连续氧化工序中的NaOH,此时发生的主要反应的化学方程式为 ,可代替NaOH的化学试剂还有 (填化学式)。(6)热解工序产生的混合气体最适宜返回工序_______(填“①”或“②”或“③”或“④”)参与内循环。
    提取信息 明确目的
    携带问题 精准解题
    弄清原理 理解操作
    我们按照工艺流程题的基本环节逐一突破
    三板斧:1.碎 2.烧 3.浸
    1、粉碎、研磨:减小固体的颗粒度,增大固体与液体或气体间的接触面积,加快烧或浸的反应速率、浸出率。
    2、灼烧、焙烧、煅烧:除去可燃性杂质、使原料初步转化,如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质,将有机碘转化为碘盐;或改变矿石内部结构和组成,使一些物质能溶解,并使一些杂质在高温下氧化、分解,如煅烧高岭土和石灰石。烧的过程中往往加入辅料:如氧气(空气)、NaOH 、Na2CO3、(NH4)2SO4。这些物质和矿石中的元素结合,便于后期元素分离。
    浸出时一般会采取加热、搅拌、增大浓度等措施,以提高原料浸出率或浸出速率。
    3、浸出:矿物原料“浸出”的任务是选择适当的溶剂,使矿物原料中的有用组分或有害杂质选择性地溶解,使其转入溶液中,达到有用组分与有害杂质或与脉石组分相分离的目的。①水浸:与水接触反应或溶解,做到初步分离。 ②酸浸:常用硫酸、盐酸、硝酸等,与酸接触反应或溶解,使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去。用盐酸、硝酸酸溶时要注意控温,用硫酸酸溶时要关注Ca2+ 、Ag+会生成微溶物CaSO4、Ag2SO4在滤渣中出现。③碱浸:碱溶常用NaOH溶液、氨水、Na2CO3溶液等,与碱接触反应或溶解,使某些元素以含氧酸根离子或与NH3形成配离子进入溶液。要注意两性物质如Al、Zn、Cr等元素反应后的存在形式。④氨浸:用氨水和铵盐溶液与原料接触,使某些金属离子进入溶液。
    下面我们来看三个氨浸的例子,涉及哪些反应。
    重要考点——铵盐的作用
    (2022·山东卷)以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量SiO2,Fe2O3和A12O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下:已知浸出时产生的废渣中有SiO2,Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是
    浸出镁的反应为MgO+2NH4Cl=MgCl2+2NH3↑+H2O 浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行C. 流程中可循环使用的物质有NH3、NH4ClD. 分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
    SiO2 Fe(OH)3 Al(OH)3
    (2022·河北模拟)合理利用工厂烟灰,变废为宝,对保护环境具有重要意义。以某钢铁厂烟灰(主要成分为ZnO,并含少量的CuO、MnO2、Fe2O3等)为原料制备氧化锌的工艺流程如下:
    (1)“浸取”工序中加入过量氨水的目的:①使ZnO、CuO溶解,转化为[Zn(NH3)4]2+和[Cu(NH3)4]2+配离子;② 。
    ZnO+2NH3·H2O+2NH4+ =[Zn(NH3)4]2++3H2O    
    MnO2 Fe2O3
    增大溶液pH, 将 HCO3-转化为CO32-
    (2021·江苏卷)实验室以工业废渣(主要含CaSO4·2H2O,还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3)为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体,其实验流程如下:
    (2)将氨水和NH4HCO3溶液混合,可制得(NH4)2CO3溶液,其离子方程式为 ;浸取废渣时,向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是 。
    CO32-+NH4++H2O = HCO3-+NH3·H2O, 加入适量浓氨水,水解平衡逆向移动,溶液中CO32-的浓度增大,反应CaSO4(s)+CO32-(aq)= CaCO3(s)+SO42-(aq)正向移动,促进CaSO4的转化。
    二、核心反应:围绕目标的除杂、分离。 1、一般常采用加入化学试剂法,同时伴随调整溶液pH、控温等措施。要注意H2O2(氧化性、还原性)、浓盐酸(酸性、还原性)这些物质的双重性质。
    FeTiO3 MgO SiO2
    “酸浸”后,钛主要以TiOCl42- 形式存在
    2NaOH+H2O2+2ClO2=2NaClO2+O2+2H2O
    2021福建模拟 由氟碳铈矿提取CeCl3固体,工艺流程如下:
    用盐酸的缺点:用什么代替盐酸
    会产生氯气,污染环境,用硫酸和双氧水代替
    2、 控制pH的目的:加入酸、碱、盐、氧化物、碳酸盐等物质,使某些金属离子形成氢氧化物沉淀,促进水解或抑制水解,调整酸碱性,转化某元素的形式等。
    2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O
    Cu2+含有Fe3+ ,加入CuO Cu(OH)2调pH使之转化为Fe(OH)3除去
    3、控制温度:各种加热形式,有加热、煮沸、水浴加热、油浴加热。一般控温的目的是:加快或降低反应(溶解)速率、影响平衡移动,促进水解使胶体转化为沉淀便于元素分离,防止试剂挥发或分解、控制物质溶解度。
    40 ℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因:
    低于40℃,反应速率小,超过40℃,双氧水分解,氨气逸出,反应速率小,导致TiO2·xH2O转化率下降
    三、产品分离:围绕目标的除杂、分离、提纯
    (1)盐溶液的分离提纯方法:结晶法(蒸发结晶和冷却结晶等)(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(反萃取)--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
    我们重点介绍一下结晶法
    结晶是利用固体物质均能溶于水,且在水中溶解度差异较大的一种除杂质方法,指固体物质从溶液中析出的过程(常见两种结晶方式:蒸发溶剂直接结晶,蒸发浓缩、冷却热饱和溶液结晶)。若得到的晶体纯度不够,再次提纯,我们将晶体溶解再次结晶,称之为重结晶。
    如KNO3中含有少量NaCl,采用蒸发浓缩、冷却热饱和溶液结晶,过滤,洗涤(加热到有晶膜出现,停止加热。)如NaCl中含有少量KNO3,采用蒸发结晶、趁热过滤,洗涤(加热到有大部分晶体出现,停止加热。)如KNO3和NaCl混合物,采用先蒸发结晶、趁热过滤,得到NaCl,再冷却结晶,得到KNO3
    常用答题的套路及规范答题模板
    1 温度不高于××℃的原因温度低反应速率慢,但温度过高会造成(如浓硝酸)挥发、(如H2O2、NH4HCO3)分解、(如Na2SO3)氧化或促进(如AlCl3)水解等,影响产品的生成。
    2 检验溶液中离子是否沉淀完全的方法(不涉及沉淀计算)静置分层后,向上层清液中继续滴入沉淀剂,若无沉淀生成,则离子沉淀完全;若上层清液继续产生沉淀,则沉淀不完全。
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