2023届高考化学工艺流程综合(Ⅱ卷)复习策略 课件

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。