刊名: 基础教育课程
主办: 教育部基础教育课程教材发展中心
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1672-6715
CN: 11-5187/G
邮发代号: 80-447
投稿邮箱:jcjykczz@163.com
历史沿革:
现用刊名:基础教育课程
曾用刊名:中小学图书情报世界
创刊时间:1993
高三“化学工艺流程”解题方略
【作者】 夏景梅
【机构】 衡阳市衡钢中学
【摘要】【关键词】
【正文】 摘 要:化学工艺流程题是高三理综化学大题中比较频繁的一大考点,这类题型综合度较高,涉及氧化还原反应、金属及其化合物、非金属及其化合物、盐类水解、难溶电解质溶解平衡、电化学、实验部分等等。用于解题的知识面较广,答题可能有多角度,变数也大,学生难于准确把握其中的重点,所以是学生较难突破的一难点。基于这个问题,我先准确给出化工流程题的定义,让学生明白自己遇到什么样的题型;其次,通过练习中已出现的,归纳大概出现的考点,以什么样的形式出现的问题应该运用什么样的知识点解答。对于不确定答题角度的,可适当采用模糊而又不偏离问题的措辞作为答案;最后,归纳出现的题型,答题标志,强调答题的注意点及规范。从而使学生对化学工艺流程题有比较清晰的认识,对于化工流程相关问题的把握能力有所改善、提高。
关键词:化工流程 沉淀转化 除杂 产品
本节选自高三一轮复习后期的专题,内容综合度较高、目的性较强。据在教学中出现的问题,对本节教材作了些符合现阶段学生认知规律的处理,主要分为考纲要求与重难点、化工流程题特点、解题规律与核心考点、解题策略总结四个部分,通过两道典型例题简单说明化工流程题的分析方向与解答方法。
【考纲要求】在理解所学各部分化学知识的本质区别与内在联系的基础上,运用所掌握的知识进行必要的分析、类推或计算、解释,论证一些具体的化学问题。
【重、难点】获取信息并综合运用所学知识解决具体问题.
一 、题型特点
把化工生产中的生产流程用框线图的形式展现出来,并将物质生产流程中的有关过程进行步步设问,这类题型有以下特点:
【例1】硫铁矿烧渣是一种重要的化工生产中间产物,主要成分是Fe3O4、Fe2O3、FeO和二氧化硅等。下面是以硫铁矿烧渣制备高效净水剂聚合硫酸铁的流程图:
(1)实验室实现“操作Ⅰ”所用的玻璃仪器有______、______和烧杯。
(2)检验“酸溶”后的溶液中含有Fe2+的试剂是______,现象是________________________。
(3)“操作Ⅲ”系列操作名称依次为______________、______________、过滤和洗涤。洗涤的方法是_____________________________。
(4)加入适量H2O2的目的是________________________________________________________。
【解析】(1)操作Ⅰ是用于固液分离的,所以是过滤操作,用漏斗、玻璃棒。(2)检验亚铁离子,用KMnO4溶液;高锰酸钾和亚铁离子反应,现象为紫红色褪去。(3)从溶液中得到硫酸亚铁晶体,需要进行蒸发浓缩;冷却结晶。洗涤的方法为向漏斗里加入蒸馏水,使水面没过沉淀物,等水自然流完后,重复操作2~3次。(4)加入H2O2的目的是氧化Fe2+使其完全转化为Fe3+。
【答案】(1)漏斗 玻璃棒 (2)KMnO4溶液 紫红色褪去 (3)蒸发浓缩 冷却结晶 向漏斗里加入蒸馏水,使水面没过沉淀物,等水自然流完后,重复操作2~3次(4)氧化Fe2+,使其完全转化为Fe3+
二、总结规律:主线主产品、分支副产品、回头为循环
三、核心考点:除杂试剂的选择、物质的分离操作、生产条件的控制及反应原理等
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),以及提供一些课本上未出现过但题中必需要用到的信息。——明确目的,标记有用信息
题干:非常明白的;结合前后比较,有点糊涂的;一片茫然的。
题尾:联系题头和题干,找到新旧知识间的切入点。
【例2】某地煤矸石经预处理后主要含SiO2(61%)、Al2O3(30%)和少量的Fe2O3、FeO及钙镁的化合物等。某实验小组利用其提取Al(OH)3。
(1)“酸浸”过程中发生的主要反应的离子方程式为:________________________________。为提高“酸浸”时铝浸出率,可采取的措施之一是______________________________。
(2)“氧化”的目的是__________________。检验Fe3+已水解完全的方法是________________________。
(3)滤渣Ⅱ的主要成分是CaCO3、Mg(OH)2和__________。
(4)①上述流程中可循环利用的物质的化学式是:_____________________________________________。
②“转化”时主要反应的离子方程式为:_________________________________________________。
(5)Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2,Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4。为了获得产品Al(OH)3,从氧化后的溶液开始,若只用纯碱一种试剂,后续
操作是________________________________________。
【解析】(1)煤矸石经处理后,含有物质是:SiO2(61%)、Al2O3(30%)和少量的Fe2O3、FeO及钙镁的化合物,能和酸反应物质是Al2O3(30%)和少量的Fe2O3、FeO,Al2O3是主要物质,其离子反应方程式:Al2O3+6H+=2Al3++3H2O,为提高“酸浸”时铝浸出率,可以增加酸的浓度,或者升高温度,浸出率加快等;
(2)氧化是把Fe2+转化成Fe3+,因为Fe(OH)3完全析出的pH远远小于Fe(OH)2的,这样有利于铁的除去。检验Fe3+用KSCN溶液,溶液变红,说明Fe3+的存在,反之,则没有;
(3)加入碳酸钠发生的反应有:2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑,3CO32-+2Al3++3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑、Ca2++CO32-=CaCO3↓,加入过量氢氧化钠溶液的反应有:Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓,Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,通入CO2气体发生的反应:2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-,滤渣Ⅱ的成分是CaCO3、Mg(OH)2和Fe(OH)3;
(4)①根据(3)的分析循环使用是的物质:CO2、Na2CO3;②AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-(或2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-);(5)除去Fe3+,需要调节pH到只生成Fe(OH)3不产生Al(OH)3,因此加入纯碱调节pH=3.2,然后过滤,再加入纯碱调节pH到5.4,过滤得到Al(OH)3。
【答案】(1)Al2O3+6H+=2Al3++3H2O 提高酸的浓度(或适当提高反应温度或搅拌下进行反应)(2)将Fe2+氧化成Fe3+,有利于其水解除去铁元素 取少量母液Ⅰ,滴加KSCN溶液,无血红色,则Fe3+已水解完全(3)Fe(OH)3 (4)①CO2(或Na2CO3) ②AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-(或2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-)(5)加入纯碱调节pH到3.2,过滤除去Fe(OH)3等固体后,再加入纯碱调节pH到5.4,过滤得到Al(OH)3
四、解题策略总结:
1、看题头,得目的,划有用信息
2、看题干,析过程,看措施推用意
3、看题尾,根据问题设置,联系所学知识作答
作者简介:夏景梅,1986年出生,女,江西宜春人,大学本科学历,中学二级教师,现任衡阳市衡钢中学高中化学教学.
关键词:化工流程 沉淀转化 除杂 产品
本节选自高三一轮复习后期的专题,内容综合度较高、目的性较强。据在教学中出现的问题,对本节教材作了些符合现阶段学生认知规律的处理,主要分为考纲要求与重难点、化工流程题特点、解题规律与核心考点、解题策略总结四个部分,通过两道典型例题简单说明化工流程题的分析方向与解答方法。
【考纲要求】在理解所学各部分化学知识的本质区别与内在联系的基础上,运用所掌握的知识进行必要的分析、类推或计算、解释,论证一些具体的化学问题。
【重、难点】获取信息并综合运用所学知识解决具体问题.
一 、题型特点
把化工生产中的生产流程用框线图的形式展现出来,并将物质生产流程中的有关过程进行步步设问,这类题型有以下特点:
【例1】硫铁矿烧渣是一种重要的化工生产中间产物,主要成分是Fe3O4、Fe2O3、FeO和二氧化硅等。下面是以硫铁矿烧渣制备高效净水剂聚合硫酸铁的流程图:
(1)实验室实现“操作Ⅰ”所用的玻璃仪器有______、______和烧杯。
(2)检验“酸溶”后的溶液中含有Fe2+的试剂是______,现象是________________________。
(3)“操作Ⅲ”系列操作名称依次为______________、______________、过滤和洗涤。洗涤的方法是_____________________________。
(4)加入适量H2O2的目的是________________________________________________________。
【解析】(1)操作Ⅰ是用于固液分离的,所以是过滤操作,用漏斗、玻璃棒。(2)检验亚铁离子,用KMnO4溶液;高锰酸钾和亚铁离子反应,现象为紫红色褪去。(3)从溶液中得到硫酸亚铁晶体,需要进行蒸发浓缩;冷却结晶。洗涤的方法为向漏斗里加入蒸馏水,使水面没过沉淀物,等水自然流完后,重复操作2~3次。(4)加入H2O2的目的是氧化Fe2+使其完全转化为Fe3+。
【答案】(1)漏斗 玻璃棒 (2)KMnO4溶液 紫红色褪去 (3)蒸发浓缩 冷却结晶 向漏斗里加入蒸馏水,使水面没过沉淀物,等水自然流完后,重复操作2~3次(4)氧化Fe2+,使其完全转化为Fe3+
二、总结规律:主线主产品、分支副产品、回头为循环
三、核心考点:除杂试剂的选择、物质的分离操作、生产条件的控制及反应原理等
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),以及提供一些课本上未出现过但题中必需要用到的信息。——明确目的,标记有用信息
题干:非常明白的;结合前后比较,有点糊涂的;一片茫然的。
题尾:联系题头和题干,找到新旧知识间的切入点。
【例2】某地煤矸石经预处理后主要含SiO2(61%)、Al2O3(30%)和少量的Fe2O3、FeO及钙镁的化合物等。某实验小组利用其提取Al(OH)3。
(1)“酸浸”过程中发生的主要反应的离子方程式为:________________________________。为提高“酸浸”时铝浸出率,可采取的措施之一是______________________________。
(2)“氧化”的目的是__________________。检验Fe3+已水解完全的方法是________________________。
(3)滤渣Ⅱ的主要成分是CaCO3、Mg(OH)2和__________。
(4)①上述流程中可循环利用的物质的化学式是:_____________________________________________。
②“转化”时主要反应的离子方程式为:_________________________________________________。
(5)Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2,Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4。为了获得产品Al(OH)3,从氧化后的溶液开始,若只用纯碱一种试剂,后续
操作是________________________________________。
【解析】(1)煤矸石经处理后,含有物质是:SiO2(61%)、Al2O3(30%)和少量的Fe2O3、FeO及钙镁的化合物,能和酸反应物质是Al2O3(30%)和少量的Fe2O3、FeO,Al2O3是主要物质,其离子反应方程式:Al2O3+6H+=2Al3++3H2O,为提高“酸浸”时铝浸出率,可以增加酸的浓度,或者升高温度,浸出率加快等;
(2)氧化是把Fe2+转化成Fe3+,因为Fe(OH)3完全析出的pH远远小于Fe(OH)2的,这样有利于铁的除去。检验Fe3+用KSCN溶液,溶液变红,说明Fe3+的存在,反之,则没有;
(3)加入碳酸钠发生的反应有:2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑,3CO32-+2Al3++3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑、Ca2++CO32-=CaCO3↓,加入过量氢氧化钠溶液的反应有:Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓,Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,通入CO2气体发生的反应:2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-,滤渣Ⅱ的成分是CaCO3、Mg(OH)2和Fe(OH)3;
(4)①根据(3)的分析循环使用是的物质:CO2、Na2CO3;②AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-(或2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-);(5)除去Fe3+,需要调节pH到只生成Fe(OH)3不产生Al(OH)3,因此加入纯碱调节pH=3.2,然后过滤,再加入纯碱调节pH到5.4,过滤得到Al(OH)3。
【答案】(1)Al2O3+6H+=2Al3++3H2O 提高酸的浓度(或适当提高反应温度或搅拌下进行反应)(2)将Fe2+氧化成Fe3+,有利于其水解除去铁元素 取少量母液Ⅰ,滴加KSCN溶液,无血红色,则Fe3+已水解完全(3)Fe(OH)3 (4)①CO2(或Na2CO3) ②AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-(或2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-)(5)加入纯碱调节pH到3.2,过滤除去Fe(OH)3等固体后,再加入纯碱调节pH到5.4,过滤得到Al(OH)3
四、解题策略总结:
1、看题头,得目的,划有用信息
2、看题干,析过程,看措施推用意
3、看题尾,根据问题设置,联系所学知识作答
作者简介:夏景梅,1986年出生,女,江西宜春人,大学本科学历,中学二级教师,现任衡阳市衡钢中学高中化学教学.


