人教版高中化學(xué)選修2：化學(xué)與技術(shù) 課題1　無機(jī)非金屬材料

課題1無機(jī)非金屬材料第一頁，共三十二頁。何為化學(xué)化工流程題?化學(xué)工藝流程題，顧名思議，就是將化工生產(chǎn)過程中的主要生產(chǎn)階段即生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識(shí)步步設(shè)問，形成與化工生產(chǎn)緊密聯(lián)系的化學(xué)工藝試題。

它是傳統(tǒng)“無機(jī)框圖題”的變革與創(chuàng)新，旨在培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)以致用的學(xué)習(xí)觀。

第二頁，共三十二頁。3一、化工流程題的特點(diǎn)與解題技巧【2015天津理綜化學(xué)】廢舊印刷電路板是一種電子廢棄物，其中銅的含量達(dá)到礦石中的幾十倍。濕法技術(shù)是將粉碎的印刷電路板經(jīng)溶解、萃取、電解等操作得到純銅等產(chǎn)品。某化學(xué)小組模擬該方法回收銅和制取膽礬，流程簡(jiǎn)圖如下：第三頁，共三十二頁。第四頁，共三十二頁?；卮鹣铝袉栴}：（1）反應(yīng)Ⅰ是將Cu轉(zhuǎn)化為Cu(NH3)42+，反應(yīng)中H2O2

的作用是

。寫出操作①的名稱：

。（2）反應(yīng)II是銅氨溶液中的Cu(NH3)42+與有機(jī)物RH反應(yīng)，寫出該反應(yīng)的離子方程式：

。操作②用到的主要儀器名稱為

，其目的是（填序號(hào)）

。a．富集銅元素b．使銅元素與水溶液中的物質(zhì)分離c．增加Cu2＋在水中的溶解度（3）反應(yīng)Ⅲ是有機(jī)溶液中的CuR2與稀硫酸反應(yīng)生成CuSO4和

。若操作③使用右圖裝置，圖中存在的錯(cuò)誤是

。（4）操作④以石墨作電極電解CuSO4

溶液。陰極析出銅，陽極產(chǎn)物是

。操作⑤由硫酸銅溶液制膽礬的主要步驟是

。（5）流程中有三次實(shí)現(xiàn)了試劑的循環(huán)使用，已用虛線標(biāo)出兩處，第三處的試劑是

。循環(huán)使用的NH4Cl在反應(yīng)Ⅰ中的主要作用是第五頁，共三十二頁?；ち鞒填}的結(jié)構(gòu)分題頭、題干和題尾三部分。題頭一般是簡(jiǎn)單介紹該工藝生產(chǎn)的原材料和工藝生產(chǎn)的目的(包括副產(chǎn)品)題干部分主要用框圖形式將原料到產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝流程表示出來題尾主要是根據(jù)生產(chǎn)過程中涉及到的化學(xué)知識(shí)設(shè)制成一系列問題，構(gòu)成一道完整的化學(xué)試題1、化工流程題的結(jié)構(gòu)第六頁，共三十二頁。2、解題思路方法（1）認(rèn)真讀題，熟悉流程題的結(jié)構(gòu)，題頭（試題情境、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?，題干（弄懂原理，理解操作），題尾（瀏覽設(shè)問，突出重點(diǎn)）。了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。流程題一般只有兩個(gè)目的：一是利用某些物質(zhì)制備另一物質(zhì)；二是從混合物中分離、提純某一物質(zhì)。（2）仔細(xì)分析，熟悉流程圖。（3）分析問題，回歸課本知識(shí)，關(guān)注信息提示。（4）細(xì)心檢查，最后結(jié)論再重新按流程圖驗(yàn)證是否合理。第七頁，共三十二頁。3、流程題類型流程題主要題型有制備和提純兩類：一是制備：用一種或幾種物質(zhì)制備另一種物質(zhì)或幾種物質(zhì)。二是提純：從混合物中分離、提純某物質(zhì)。情境真實(shí)，問題廣泛，綜合性強(qiáng)，思維容量大。第八頁，共三十二頁。題型一：以制備某一物質(zhì)為目的工藝流程題題型二：以混合物的分離、提純?yōu)槟康墓に嚵鞒填}

第九頁，共三十二頁。從海水中提取鎂的工業(yè)流程（必修1）：假如你是化工設(shè)計(jì)師，你認(rèn)為在化學(xué)工藝流程的設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循哪些設(shè)計(jì)原則？

高中教材第十頁，共三十二頁?；瘜W(xué)工藝流程設(shè)計(jì)的一般原則：1、經(jīng)濟(jì)效益2、綠色化學(xué)3、安全生產(chǎn)…原料經(jīng)濟(jì)、豐富流程操作簡(jiǎn)單、安全適當(dāng)提高反應(yīng)速率粉碎、攪拌、逆流接觸等使反應(yīng)充分副產(chǎn)物充分利用、變廢為寶能耗低反應(yīng)的原子利用率高平衡移動(dòng)，提高原料利用率循環(huán)利用環(huán)境污染小、“三廢”處理………③①②⑤⑥⑦⑧⑨⑩④第十一頁，共三十二頁。圖二圖一圖三圖一箭頭表示反應(yīng)物投料圖二箭頭表示生成物出去圖三表示循環(huán)利用圖示箭頭意義：第十二頁，共三十二頁。

化工生產(chǎn)過程一般可概括為原料預(yù)處理、核心化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)品分離及提純等步驟。（1）原料預(yù)處理主要目的是使初始原料達(dá)到反應(yīng)所需要的狀態(tài)和規(guī)格。（2）核心化學(xué)反應(yīng)通過該步驟完成由原料到產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變，是化工生產(chǎn)過程的核心。（3）產(chǎn)品分離、提純目的是獲取符合規(guī)格的產(chǎn)品；并回收、利用副產(chǎn)物?；どa(chǎn)過程一般步驟第十三頁，共三十二頁?；ち鞒讨骶€與核心原料預(yù)處理除雜、凈化產(chǎn)品分離提純反應(yīng)條件控制循環(huán)利用排放物的無害化處理第十四頁，共三十二頁。從海帶中提取碘的流程（必修1）：從鋁土礦（主要成分Al2O3，還有少量Fe2O3，SiO2等雜質(zhì)）制備鋁的流程（必修1）：原料預(yù)處理產(chǎn)品分離、提純核心化學(xué)反應(yīng)

教材再現(xiàn)第十五頁，共三十二頁。原料預(yù)處理階段的常見術(shù)語及方法。(1)常見術(shù)語。①溶解：通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸、濃鹽酸等，有時(shí)也用堿溶。水洗：通常除去水溶性雜質(zhì)。水浸：與水接觸反應(yīng)或溶解。浸出：固體加水(酸)溶解得到離子。浸出率：固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少。酸浸：在酸溶液中反應(yīng)使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過過濾除去的溶解過程。一、原料預(yù)處理階段第十六頁，共三十二頁。

②灼燒、焙燒、煅燒：改變反應(yīng)物結(jié)構(gòu)，使物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易溶的物質(zhì)，或者使物質(zhì)發(fā)生氧化、分解等反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)原料的初步轉(zhuǎn)化，或者為原料進(jìn)入水溶液作預(yù)處理。(2)常見考點(diǎn)。①加快溶解(或反應(yīng))速率的方法：加熱、攪拌、研磨(固液混合時(shí))、增大氣體與溶液的接觸面積、增大溶液濃度。②將樣品粉碎的目的：增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高浸出率。③提高浸出率：加熱、二次浸出、增加酸的用量等。④溶解時(shí)涉及的離子方程式。(逐一分析樣品中的物質(zhì))

⑤浸出液中含有的離子，浸出渣中的主要成分。(明確進(jìn)入溶液的離子有哪些，及時(shí)標(biāo)注，弄清楚哪些要除去，哪些要保留)第十七頁，共三十二頁。2調(diào)節(jié)溫度:

控制反應(yīng)速率和反應(yīng)方向二、反應(yīng)中條件的控制1調(diào)節(jié)pH值：使金屬雜質(zhì)離子形成氫氧化物沉淀除去3調(diào)節(jié)氣體氛圍：使反應(yīng)向既定方向進(jìn)行

4調(diào)節(jié)壓強(qiáng)：控制反應(yīng)速率和反應(yīng)方向調(diào)節(jié)投料比：提高原子利用率7增大接觸面積：加快反應(yīng)速率和增大反應(yīng)效率…5使用催化劑：控制反應(yīng)速率第十八頁，共三十二頁。1結(jié)晶——固體物質(zhì)從溶液中析出的過程2過濾——固、液分離3蒸餾——液、液分離4分液——互不相溶的液體間的分離5萃取——用一種溶劑將溶質(zhì)從另一種溶劑中提取出來。6升華——將可直接氣化的固體分離出來。7鹽析——加無機(jī)鹽使溶質(zhì)的溶解度降低而析出三、產(chǎn)品分離提純的方法蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶第十九頁，共三十二頁。產(chǎn)品提純階段的常見考點(diǎn)：

(1)①蒸發(fā)結(jié)晶：一般適用于溶質(zhì)溶解度隨溫度升高變化不大且該物質(zhì)熱穩(wěn)定性較好(不會(huì)受熱分解)的晶體析出的方法。 ②蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶：一般適用于溶質(zhì)溶解度隨溫度變化較大，且為了獲得帶結(jié)晶水的固體。如從硫酸銅溶液中獲得五水硫酸銅晶體。第二十頁，共三十二頁。

③蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、冷卻結(jié)晶：趁熱過濾目的是分離出溶解度隨溫度變化小的溶質(zhì)，如除去硝酸鉀溶液中的氯化鈉。趁熱過濾的過濾器可用熱濾漏斗或用熱毛巾捂住漏斗的外壁。冷卻結(jié)晶對(duì)象是趁熱過濾后的濾液。④重結(jié)晶：目的是提高產(chǎn)品的純度。一般包含溶解、結(jié)晶、過濾三個(gè)操作．

⑤減壓蒸餾：壓強(qiáng)小，液體物質(zhì)的沸點(diǎn)降低，低溫蒸餾可以防止物質(zhì)的分解、損失等。(高溫有可能引發(fā)物質(zhì)的分解、水解、氧化等副反應(yīng)發(fā)生，這由物質(zhì)的性質(zhì)決定，應(yīng)注意題給物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)，如H2O2

高溫下易分解、FeCl3

高溫下易水解)第二十一頁，共三十二頁。（1）當(dāng)溶液是單一溶質(zhì)時(shí)①最后所得晶體不帶結(jié)晶水（如NaCl、KNO3）：

②最后所得晶體帶結(jié)晶水（如CuSO4·5H2O）：（2）當(dāng)溶液中有兩種或以上溶質(zhì)

如：KNO3中混有少量NaCl提純KNO3：

產(chǎn)品分離提純的方法：明確結(jié)晶的幾種方法（工業(yè)生產(chǎn)中，往往是從多種溶質(zhì)或一種溶質(zhì)的溶液中提取目標(biāo)固體產(chǎn)物，需要用到結(jié)晶）蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥第二十二頁，共三十二頁。部分有特殊要求的有：蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾（可采用布氏漏斗進(jìn)行抽濾）。如：NaCl中混有少量KNO3提純NaCl

：

防止KNO3降溫時(shí)會(huì)析出，影響純度趁熱過濾目的：如要得到更純晶體，則必須進(jìn)行重結(jié)晶第二十三頁，共三十二頁?；ち鞒讨骶€與核心原料預(yù)處理除雜、凈化產(chǎn)品分離提純反應(yīng)條件控制循環(huán)利用排放物的無害化處理第二十四頁，共三十二頁。以硫鐵礦（主要成分為FeS2）為原料制備氯化鐵晶體（FeCl3·6H2O）的工藝流程如下：原料預(yù)處理核心反應(yīng)獲得產(chǎn)品鏈接高考：第二十五頁，共三十二頁。（一）原料預(yù)處理粉碎：增大接觸面積酸浸：提高浸出率堿洗：用熱的純堿溶液浸洗金屬廢屑，目的是洗去金屬表面油污。用熱的燒堿溶液浸洗，可除去金屬（如鋁材）的自然氧化膜，或?qū)υ线M(jìn)行初步分離或轉(zhuǎn)化。1、礦渣粉碎2、連續(xù)攪拌3、延長(zhǎng)酸浸時(shí)間4、適當(dāng)提高酸的濃度5、循環(huán)浸取

第二十六頁，共三十二頁。（二）化工流程的核心：1、富集：2、氧化（或還原）：離子的轉(zhuǎn)化3、分離與提純：加合適、過量的沉淀劑調(diào)節(jié)溶液的pH沉淀劑過量的判斷？如在食鹽精制過程中，證明滴加BaCl2溶液（沉淀SO42-）過量的操作為？1、沉淀某些金屬離子。2、抑制水解。

提高成分的濃度如除去Cu2+中的Fe3+的操作為？第二十七頁，共三十二頁。（三）產(chǎn)品的獲得：1、結(jié)晶與過濾：結(jié)晶：蒸發(fā)溶劑與冷卻熱飽和溶液過濾：冷卻過濾和趁熱過濾2、洗滌與干燥洗滌：3、脫水或煅燒

會(huì)怎么考？1、如何洗滌沉淀？2、判斷沉淀洗滌干凈的操作？3、洗滌劑的選擇？如何由FeCl3·6H2O制備FeCl3？紅礬鈉（Na2Cr2O7·2H2O）和Na2SO4的溶解度曲線如右圖。從Na2Cr2O7和Na2SO4的混合溶液中提取Na2Cr2O7晶體的操作：先將混合溶液蒸發(fā)濃縮，趁熱過濾。趁熱過濾的目的是

；然后將濾液

，從而析出紅礬鈉。FeCl3不含結(jié)晶水的固體只能通過Fe在足量Cl2中燃燒制得。自然蒸干的只能得到氧化鐵。所以從FeCl3·6H2O角度出發(fā)的話，可以考慮FeCl3·6H2O在氯化氫氣氛中蒸干。

第二十八頁，共三十二頁。洗滌劑的選擇？我們經(jīng)常用以下幾種：①蒸餾水；②冷水；③有機(jī)溶劑，如酒精、丙酮等；④該物質(zhì)的飽和溶液。最常用的洗滌劑是蒸餾水，如果用其他的洗滌劑，必有其獨(dú)特之處。