1工业流程-李书霞

工业流程专题清华附中李书霞2015.3测量考生自主学习能力重视理论联系实际关注与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境的协调发展化学学科命题指导思想《高考说明》——考核目标和要求工业流程——“以上各部分知识和技能的综合应用”一、何为工业流程问题？以某一具体的化工生产为背景素材，将其真实过程以流程图的形式呈现，配以相应的文字信息，考查学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。【广东2014年：初级石墨的提纯和综合利用】工业流程元素化合物探究实验电化学借助工业流程题，可能考查的内容平衡速率定量计算灵活性和综合性很强，体现“能力立意”的命题指导思想。二、近五年北京高考中的工业流程题年份题号分值难度素材2010年26140.64氨氮废水的处理2011年26140.58粗盐水的精制2012年2013年27120.62制备Al2(SO4)3·18H2O2014年27120.70钢样中碳、硫含量测定2010年北京高考第26题4某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以NH4+和NH3·H2O的形式存在，该废水的处理流程如下：【问题设置】1、熟悉的离子方程式书写2、用化学平衡原理解释问题3、看图判断吸放热4、热化学方程式书写5、依据陌生反应计算氧化剂还原剂的比例3难度系数0.642011年北京高考第26题443粗盐水的精制，难度系数0.58【问题设置】1、分析盐泥a的成分2、陌生氧化还原离子方程式书写3、判断沉淀中除去的离子4、计算所用试剂的质量2013年北京高考第27题443用含有Al2O3、SiO2和少量FeO·xFe2O3的铝灰制备Al2(SO4)3·18H2O，工艺流程如下（文字描述流程）【问题设置】1、熟悉的离子方程式书写2、陌生离子反应方程式的补充和配平3、解释操作步骤的实验目的4、描述实验现象5、解释加入某试剂的实验目的难度系数0.622014年北京高考第27题443钢样中的碳、硫含量的测定（图示呈现流程）2014年北京高考第27题443钢样中的碳、硫含量的测定【问题设置】1、分析流程中某气体成分（注重全面）2、陌生方程式的补充和配平3、陌生方程式书写4、计算质量分数表达式5、解释操作流程的目的6、判断应该测量的数据难度系数0.70湖南2013年：回收锂离子电池中资源北京高考中工业流程题的考点443注重考查：1、方程式的补充、配平或书写2、解答题比重较大（化学用语、文字表述）3、一般会有计算成分相对外地（江苏、湖南、四川、天津等）来讲，北京高考中工业流程题的综合性、灵活性比较小，步骤相对简洁，问题落点较低，并不是考生难以适应的题目。三、教材中提到过的工业生产案例4431.工业合成氨（必修1P97）2.工业制备硝酸（必修1P99）3.工业制备硫酸（必修1P91）4.工业制备盐酸（必修1P83）5.金属的冶炼（必修2P89）6.氯碱工业(选修4P80)三、教材中提到过的工业生产案例4437.粗硅的制取（必修1P81）8.粗铜的精炼(选修4P81)9.工业制乙烯（必修2P67）10.肥皂的制取（选修5P75）11.废油脂制备生物柴油（选修5P77）12.制备水煤气（必修2P96）三、教材中提到过的工业生产案例44313.海水中提取溴(必修2P91)14.海水中提取镁(必修2P93)15.海带中提取碘（必修2P91）16.铝土矿生产铝（必修2P93）17.污水处理方法（选修1P87-89）18.制备玻璃、陶瓷、水泥(选修1P54-57)其实还有……经典案例1：工业合成氨443合成氨与诺贝尔化学奖三次握手1918年德国哈伯发明合成氨方法，1931年德国博施高压法改进合成氨方法2007年德国埃特尔发现哈伯法合成氨的机理N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(放热)如何选择合适的反应条件？依据是什么？《化学与技术》—实验室模拟合成氨44320mLN2和60mLH2N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(放热)加温高压催化剂合成氨的工艺流程443工业合成氨的流程图443原料气的制取净化合成分离液氨分离空气得到N2C和H2O反应制备H2将CO转化为CO2，再用K2CO3吸收及时分离产物，原料气循环再利用经典案例2：海带中提取碘干海带中含碘量：0.3%--0.5%，有的高达1%，约比海水中的碘浓度提高了10万倍！海带中碘的存在形式:有机碘化物1、灼烧的目的是什么？用什么仪器？2、写出由加入H2O2后的离子反应方程式？3、如何从含I2的CCl4溶液中获得碘晶体？海带中提取碘(必修2P91)443海带晒干灼烧悬浊液煮沸过滤含I-溶液含I2溶液含I2的CCl4溶液I2晶体溶解加H2O2CCl4萃取反萃取法分液稀H2SO42I-+H2O2+2H+=I2+2H2O经典案例3海水中提取镁(必修2P93)443海水Ca(OH)2Mg(OH)2盐酸操作①MgCl2·6H2OHCl气流加热Mg贝壳CaO煅烧水电解MgCl23、为什么在HCl气流中加热分解MgCl2·6H2O？1、如何除去Mg(OH)2中的Ca(OH)2杂质？思考：2、操作①的步骤和方法是什么？经典案例4海水中提取溴(必修2P91)443酸化浓缩海水①通Cl2HBr③通Cl2Br2含Br2、Cl-的海水入SO2的吸收塔②用热空气吹3、若②中改用Na2CO3溶液做吸收液，则③用什么试剂？1、写出①②步反应的离子方程式？思考：2、为什么实验中需要两次用到Cl2？经典案例4：以铝土矿为原料制备铝铝土矿含铝7.73%，主要成分Al2O3.3H2O,还含有少量的Fe2O3和SiO2来自课本的素材：必修2P93第6题以铝土矿（主要成分Al2O3.3H2O）为原料生产铝1、将铝土矿溶解在氢氧化钠溶液中2、通入二氧化碳使上述溶液中析出固体3、使固体脱水为氧化铝4、电解得到铝问题：①请写出上述过程的方程式②哪一步转化过程耗能最多？铝土矿Al2O3(Fe2O3SiO2)通入CO2加NaOH过滤Na2SiO3Fe2O3Al(OH)3Al2O3Al熔融电解NaAlO21、铝土矿中的杂质Fe2O3和SiO2是如何去除的？2、请你设计一个流程图实现你的方案？过滤Al2O3Fe2O3SiO2过量NaOH溶液过滤①Fe2O3除去NaAlO2Na2SiO3NaOH溶液过量盐酸过滤②AlCl3NaClHCl溶液过量氨水过滤③滤液除去Al(OH)3H2SiO3除去④△Al2O3Al通电用盐酸沉淀Na2SiO3再用氨水沉淀Al3+Al2O3Fe2O3SiO2过量盐酸过滤①SiO2除去AlCl3FeCl3HCl溶液过量NaOH溶液过滤②Fe(OH)3除去NaAlO2NaClNaOH溶液过量CO2过滤③滤液除去Al(OH)3△Al2O3Al通电④用酸溶解铝土矿链接高考：2013年北京高考第27题443用含有Al2O3、SiO2和少量FeO·xFe2O3的铝灰制备Al2(SO4)3·18H2O，工艺流程如下:（1）向铝灰中加入过量稀H2SO4，过滤（2）向滤液中加入过量KMnO4溶液，调pH约为3【问题】1、写出（1）中离子方程式，2、补充配平（2）中离子反应,3、解释步骤（2）的目的,链接高考：2013年全国卷第29题【问题】1、反应1的方程式：，2、加入CaO生成的沉淀为，反应2的离子方程式为，链接高考：2013年全国卷第29题【问题】3、E作为建筑材料，则C是，写出D生成冰晶石的方程式：，4、电解Al2O3的方程式为，以石墨为电极，阳极产生的混合气体成分。制备冰晶石四、工业流程题的呈现模式Al通电预处理分离提纯获得产品四、工业流程题的呈现模式33箭头进入的是投料(即反应物)箭头出去的是生成物(主产品或副产物)原料处理分离提纯获得产品【生产亚氯酸钠NaClO2的工业流程】看箭头可知Ⅱ中的反应物中含有ClO2、双氧水、NaOH溶液，产物含有气体a、NaClO2等化学性质物理性质分离提纯溶解性：过滤、结晶、盐析、吹出、萃取分液熔沸点：冷凝、升华、分馏工业流程题的核心：分离提纯浸出：酸溶（除SiO2）、碱溶（除Al及其化合物）沉淀：加沉淀剂、调pH、双水解、沉淀转化氧化还原：常见氧化剂、还原剂（关注H2O2）加热分解：热稳定性差的盐或氢氧化物通电电解：放电顺序、电渗析工业流程中常考查的解答题1、滤液、滤渣、气体成分是什么？（追根溯源求写全）2、加入某试剂或进行某操作的目的是什么？（全局）3、某步骤选用的试剂是什么？为什么？（如酸的选择）4、从溶液中获得某晶体的操作是什么？（8+6字真言）5、运用某原理解释原因？（如氧化还原/平衡理论）6、要计算某物质含量，应测量的数据是什么？（定量）7、流程中可以循环使用的物质是什么？（箭头、反应）8、控制某条件的原因是什么？（如水浴加热、趁热过滤等）五：工业流程题的解题思路1、阅读题干，寻找化工生产的目的或目标产品2、阅读工艺流程图，明晰每一步流程中的化学变化和具体操作，把能确定的物质写在相应的方框旁边。读懂流程图是解题关键，需要综合利用“元素化合物、反应原理、实验探究”等知识。3、阅读信息，流程图下时常给出一些辅助信息，如物质的物理性质或一些特殊反应等，运用在推理之中4、阅读问题，问题中有时也会有重要提示5、规范作答，注意化学用语的规范性（原理/操作）解决工业流程题的原理和意识反应原理生产目的安全意识环保意识经济意识【WORD资料包】1、工业流程4套练习2、近5年北京高考中的工业流程题3、近5年各地高考工业流程题总汇