2022年高考化学工业综合问题解决策略.pptx

1、基于工业实际问题研究物质的制备工业生产类综合问题解决思路基于工业实际问题研究物质的制备物质的分离物质的转化工业生产类综合问题解决思路基于工业实际问题研究物质的制备物质的分离物质的转化物质性质基于元素化合物知识的考查工业生产类综合问题解决思路条件优化基于化学反应原理的考查基于工业实际问题研究物质的制备物质的分离物质的转化物质性质基于元素化合物知识的考查工业生产类综合问题解决思路条件优化基于化学反应原理的考查分离原理基于化学反应的化学方法基于电化学原理的电化学方法基于工业实际问题研究物质的制备物质的分离物质的转化物质性质基于实验操作的考查基于元素化合物知识的考查工业生产类综合问题解决思路条件优化基

2、于化学反应原理的考查分离操作分离原理基于化学反应的化学方法基于电化学原理的电化学方法基于工业实际问题研究物质的制备物质的分离物质的转化物质性质基于实验操作的考查基于元素化合物知识的考查工业生产类综合问题解决思路条件优化基于化学反应原理的考查分离操作分离原理基于化学反应的化学方法基于电化学原理的电化学方法 工业生产类综合问题分析解释要点确定目标反应寻找角度物质的转化物质性质条件优化化学反应速率陌生方程式考查工业生产类综合问题解决思路化学平衡 工业生产类综合问题分析解释要点确定目标反应寻找角度确定自变量与因变量物质的转化物质性质条件优化化学反应速率陌生方程式考查影响因素工业生产类综合问题解决思路化

3、学平衡 工业生产类综合问题分析解释要点确定目标反应寻找角度确定自变量与因变量确定相互关联的因素或反应图像数据结果物质的转化物质性质条件优化化学反应速率陌生方程式考查单一反应单一变量因素叠加反应叠加隐性因素相互关联和竞争影响因素工业生产类综合问题解决思路化学平衡 工业生产类综合问题分析解释要点确定目标反应寻找角度确定自变量与因变量确定相互关联的因素或反应图像数据结果关联分析解释物质的转化物质性质条件优化化学反应速率陌生方程式考查单一反应单一变量因素叠加反应叠加隐性因素相互关联和竞争影响因素工业生产类综合问题解决思路化学平衡 工业生产类综合问题答题要点物质的转化物质性质条件优化化学反应速率陌生方程

4、式考查单一反应单一变量因素叠加反应叠加隐性因素相互关联和竞争影响因素工业生产类综合问题解决思路化学平衡确定自变量确定因变量变量控制及结果描述关联依据的阐述 工业生产类综合问题分析解释要点确定目标反应寻找角度确定自变量与因变量确定相互关联的因素或反应关联分析解释条件优化化学反应速率单一反应单一变量影响因素工业生产类综合问题解决思路化学平衡图像数据结果（2019海淀期中） 化工原料异丁烯（C4H8）可由异丁烷（C4H10）直接催化脱氢制备： （1）该反应的化学平衡常数的表达式为 。 （2）一定条件下，以异丁烷为原料生产异丁烯。 温度、压强改变对异丁烷平衡转化率的影 响如图所示。 判断p1、p2的大

5、小关系：p1 （填“”或 “”或 “”）p2，理由是 。 C4H10(g) C4H8(g) + H2(g) H+139 kJ/mol确定自变量确定因变量变量控制及结果描述关联依据的阐述温度和压强异丁烷转化率在温度不变的情况下，压强由p1变为p2 ，异丁烷的转化率减小该反应是气态物质的量增大的反应，增大压强平衡逆向移动，所以p1小于p2 工业生产类综合问题分析解释要点确定目标反应寻找角度确定自变量与因变量确定相互关联的因素或反应关联分析解释条件优化化学反应速率单一反应单一变量反应叠加相互关联和竞争影响因素工业生产类综合问题解决思路化学平衡图像数据结果氢能源是最具有应用前景的能源之一，高纯氢的制备

6、是目前的研究热点。（1）甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。 反应器中初始反应的生成物为H2和CO2，其物质的量之比为41，甲烷和水蒸气 反应的化学方程式是 CH4 + 2H2O CO2 + 4H2 已知反应器中还存在如下反应： CH4(g) + H2O(g) CO(g ) + 3H2(g ) H1 CO(g ) +H2O(g ) CO2(g ) + H2(g ) H2 CH4(g ) C(s ) + 2H2(g ) H3 为积炭反应，利用H1和H2计算H3时，还需要利用 反应的H。 反应物投料比采用n(H2O ) n(CH4 ) 41，大于初始反应的化学计量数之比， 可以减少积炭，请解释

7、原因。催化剂反应物投料比采用n(H2O)n(CH4)41，大于初始反应的化学计量数之比，目的是 （选填字母序号）。a促进CH4转化 b促进CO转化为CO2 c减少积炭生成 反应物投料比采用n(H2O) n(CH4)41，大于初始反应的化学计量数之比，可以减少积炭，请解释原因：从化学平衡角度分析，投料比增加，才能使甲烷和水的反应中甲烷的转化率提高，因为甲烷的总量是一定的，甲烷和水反应中甲烷转化的越多，反应iii中转化成积炭的就越少，可以减少积炭。 单一反应单一要素多个反应要素关联通过控制条件利用反应的竞争性实现选择 工业生产类综合问题分析解释要点确定目标反应寻找角度确定自变量与因变量确定相互关联

8、的因素或反应关联分析解释条件优化化学反应速率单一反应单一变量因素叠加反应叠加相互关联和竞争影响因素工业生产类综合问题解决思路化学平衡图像数据结果隐性因素实验序号Na2S2O3溶液H2SO4溶液蒸馏水温度/浓度/(molL-1)体积/mL浓度/(molL-1)体积/mL体积/mLI0.11.50.11.51020II0.12.50.11.59a III0.1b 0.11.5930（2019海淀期中）17优化反应条件是研究化学反应的重要方向。（1）以硫代硫酸钠与硫酸的反应Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + S + H2O为例， 探究外界条件对化学反应速率的影响，实验方

9、案如下表所示。 表中，a为 ，b为 。 实验表明，实验III的反应速率最快，支持这一结论的实验现象为 。实际生产中，为了提高银的浸出率需要调节pH的范围为8.59.5，解释其原因： 。 表中，a为 ，b为 。 实验表明，实验III的反应速率最快，支持这一结论的实验现象为 。 （2）硫代硫酸钠可用于从含氧化银的矿渣中浸出银，反应如下： Ag2O + 4S2O3 + H2O 2Ag(S2O3)23- + 2OH-单一反应单一变量反应叠加相互关联和竞争隐性因素Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + S + H2O2-实际生产中，为了提高银的浸出率需要调节pH的范围为8.59

10、.5，解释其原因： 。 表中，a为 ，b为 。 实验表明，实验III的反应速率最快，支持这一结论的实验现象为 。 （2）硫代硫酸钠可用于从含氧化银的矿渣中浸出银，反应如下： Ag2O + 4S2O3 + H2O 2Ag(S2O3)23- + 2OH-2-单一反应单一变量反应叠加相互关联和竞争隐性因素Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + S + H2O若pH小于8.5，c(H+)增大，H+与S2O3 反应使c(S2O3 )减小，不利于反应正向进行，浸出率下降；若pH大于9.5，c(OH-)增大，不利于反应正向进行，浸出率下降。2-2- 工业生产类综合问题分析解释要点确

11、定目标反应寻找角度确定自变量与因变量确定相互关联的因素或反应关联分析解释条件优化化学反应速率单一反应单一变量因素叠加反应叠加相互关联和竞争影响因素工业生产类综合问题解决思路化学平衡图像数据结果隐性因素 （3）目前，异丁烷催化脱氢制备异丁烯的研究热点是催化活性组分以及载体的选择。下表 是以V-Fe-K-O为催化活性物质，反应时间相同时，测得的不同温度、不同载体条件下 的数据。 说明：收率=（生产目标产物的原料量/原料的进料量）100% 由上表数据，可以得到的结论是 （填字母序号）。 a. 载体会影响催化剂的活性 b. 载体会影响催化剂的选择性 c. 载体会影响化学平衡常数 分析以-Al2O3为载

12、体时异丁烯收率随温度变化的可能原因： 。温度温度/570580590600610以以-Al2O3为载体为载体 异丁烷转化率异丁烷转化率/%36.4136.4938.4239.2342.48 异丁烯收率异丁烯收率/%26.1727.1127.5126.5626.22以以TiO2为载体为载体 异丁烷转化率异丁烷转化率/%30.2330.8732.2333.6333.92异丁烯收率异丁烯收率/%25.8827.3928.2328.8129.30 工业生产类综合问题分析解释要点确定目标反应寻找角度确定自变量与因变量确定相互关联的因素或反应图像数据结果关联分析解释化学反应速率是否单一反应多变量因素叠加反

13、应叠加隐性因素相互关联和竞争异丁烷直接催化脱氢制备异丁烯自变量催化剂温度因变量异丁烷转化率异丁烯收率 分析以-Al2O3为载体时异丁烯收率随温度变化的可能原因： 。温度温度/570580590600610以以-Al2O3为载体为载体 异丁烷转化率异丁烷转化率/%36.4136.4938.4239.2342.48 异丁烯收率异丁烯收率/%26.1727.1127.5126.5626.22以以TiO2为载体为载体 异丁烷转化率异丁烷转化率/%30.2330.8732.2333.6333.92异丁烯收率异丁烯收率/%25.8827.3928.2328.8129.30确定目标反应寻找角度确定自变量与因

14、变量确定相互关联的因素或反应关联分析解释以-Al2O3为载体以-Al2O3为载体时 异丁烷转化率随温度升高持续升高 异丁烯收率随温度变化先升高后降低图像数据结果研究物质的转化收 率转化率反应物多个反应单一反应生成物选择性说明：收率=（生产目标产物的原料量/原料的进料量）100%多个反应竞争找到隐性因素：除了主反应还存在其他副反应。催化剂和温度的改变对多个反应的促进作用不一样，共同作用的结果体现选择性。 工业生产类综合问题分析解释要点确定目标反应寻找角度确定自变量与因变量确定相互关联的因素或反应图像数据结果关联分析解释化学反应速率角度确定化学平衡角度不排除是否单一反应多变量因素叠加反应叠加隐性因

15、素相互关联和竞争异丁烷直接催化脱氢制备异丁烯自变量催化剂温度因变量异丁烷转化率异丁烯收率 温度升高时异丁烯的收率增加的可能原因：温度升高时异丁烯的收率增加的可能原因：催化剂活性增加（催化剂活性增加的催化剂活性增加（催化剂活性增加的影响强于选择性降低的影响），影响强于选择性降低的影响），化学化学反应速率加快，反应速率加快，化学化学平衡正向移动；平衡正向移动； 温度继续升高，异丁烯的收率下降的可能原因：温度继续升高，异丁烯的收率下降的可能原因：催化剂的选择性下降，发生副反催化剂的选择性下降，发生副反应的异丁烷的比例增加应的异丁烷的比例增加 用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变

16、化关系如图所示。从t1时开始，H2体积分数显著降低，单位时间CaO消耗率降低 。此时CaO消耗率约为35%，但已失效，结合化学方程式解释原因： 。通过图像数据信息梳理多个反应关联的结果，寻找隐性影响因素。 CaO+ CO2 = CaCO3，CaCO3覆盖在CaO表面，减少了CO2与CaO的接触面积（2020西城一模）17页岩气中含有较多的乙烷，可将其转化为更有工业价值的乙烯。 （1）二氧化碳氧化乙烷制乙烯。 将C2H6和CO2按物质的量之比为1 1通入反应器中，发生如下反应： C2H6(g) C2H4(g) + H2(g) H1+136.4 kJmol 1CO(g) + H2O(g) H2+4

17、1.2 kJmol 1C2H4(g) +CO(g) +H2O(g) H3 2C(s)+3H2(g)为积炭反应，生成的碳附着在催化剂表面 CO2 (g) + H2 (g) C2H6(g) +CO2(g) 用H1、H2计算H3_ kJmol 1。降低催化剂的活性，适当通入过量CO2可以有效缓解 反应：C2H6(g)积炭，结合方程式解释其原因：在缓解积炭的分析中，添加了一个隐性因素和角度 增大CO2的量，发生反应C+CO2 = 2CO，消耗C；增大CO2的量，反应正向进行程度增加，降低了C2H6的浓度，反应进行的程度减小。实验实验编号编号T/催化剂催化剂转化率转化率/%选择性选择性/%C2H6CO2

18、C2H4CO650钴盐钴盐19.037.617.678.1650铬盐铬盐32.123.077.310.460021.212.479.79.355012.08.685.25.4二氧化碳氧化乙烷制乙烯的研究热点之一是选择催化剂，相同反应时间，不同温度、不同催化剂的数据如下表（均未达到平衡状态）：【注】C2H4选择性：转化的乙烷中生成乙烯的百分比。 CO选择性： 转化的CO2中生成CO的百分比。对比和，该反应应该选择的催化剂为_，理由是_。实验条件下，铬盐作催化剂时，随温度升高，C2H6的转化率升高，但C2H4的选择性降低，原因是_。对分析解释的要求更具体和微观，要找到具体的反应之间的竞争关系，并且

19、能够判断变量的控制对每一个具体反应的影响和综合的结果 相同温度下，铬盐作催化剂时C2H6的转化率和C2H4的选择性均较高温度升高，反应、的化学反应速率均增大，反应增大的更多。 CO(g) + 0.5O2(g) （2019海淀期末）18. 煤的洁净技术（包括固硫技术和脱硫技术两类）可有效降低燃煤废气中SO2的含量，已成为我国解决环境问题的主导技术之一。 I. 固硫技术：通过加入固硫剂，将硫元素以固体形式留在煤燃烧的残渣中。石灰石是常用的固硫剂，固硫过程中涉及的部分反应如下： CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) H1= +178.30 kJ/mol CaSO4(s) H2= -01.

20、92 kJ/mol CO2(g) H3 （1）温度升高，反应的化学平衡常数_（填“增大”“减小”或“不变”）。 （2）H3=_ kJ/mol。 （3）在煤燃烧过程中常鼓入稍过量的空气以提高固硫率（燃烧残渣中硫元素的质量 占燃煤中硫元素总质量的百分比），结合反应、 分析其原因：_。 CaO(s) + SO2(g) + 0.5O2(g) CaSO4(s) + CO(g) CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) H4= +218.92 kJ/mol反应叠加相互关联和竞争单一反应单一变量II. 电化学脱硫技术是一种温和的净化技术，其基本原理为利用阳极反应产生的羟基 自由基（OH，氧元素为-1

21、价）将燃煤中的含硫物质氧化除去，其装置示意图如下 图所示。 （4）将煤打成煤浆加入电解槽的目的是_。 （5）阳极的电极反应式为_。 （6）补全用羟基自由基除去煤中二硫化亚铁（FeS2） 的反应的离子方程式： FeS2 + OH = Fe3+ + SO4 + H2O + _2-化学反应速率角度的确定增大接触面积，提高反应速率（或使反应更充分）（7）利用上述装置对某含FeS2的煤样品进行电解脱硫，测得一定时间内随溶液起始 pH的改变脱硫率（溶于水中的硫元素质量占煤样中硫元素总质量的百分比）的 变化如下图所示。pH大于1.5后脱硫率下降的可能原因有：随着pH的升高，反应物的氧化性或还原性降低；_。单

22、一反应单一变量反应叠加相互关联和竞争隐性因素pH升高，促进Fe3+水解生成Fe(OH)3，覆盖在煤浆（或电极）表面，阻止反应进行基于工业实际问题研究物质的制备物质的分离物质的转化物质性质基于实验操作的考查基于元素化合物知识的考查工业生产类综合问题解决思路条件优化基于化学反应原理的考查分离操作分离原理基于化学反应的化学方法基于电化学原理的电化学方法（2018年全国高考I卷）27 焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题： （1）生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程 的化学方程式： _。 （2）利用烟道气中的SO2生产

23、Na2S2O5的工艺为： pH=4.1时， 中为_溶液（写化学式）。 工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是_。（3）制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含 有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_。电解后，_ 室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。阳极：2H2O4e- 4H+ +O2 b室 阴极： 4H + + 4e- 2H2 HSO3 H + + SO3-2-（3）制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含 有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_

24、。电解后，_ 室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。阳极：2H2O4e- 4H+ +O2 b室 阴极： 4H + + 4e- 2H2 HSO3 H + + SO3H+ 在电极的作用下向阴极移动，可以通过阳离子交换膜进入a室，使H+ + SO3 HSO3 平衡正向移动。a室中Na +在电极作用下通过阳离子交换膜进入b室。2-2-从宏观的结果观察在a室中得到浓度较高的NaHSO3，在b室会得到浓度较高的Na2SO3对 比化 学 转 化电 化 学 转 化调节体系酸碱性元素的价态转化富集提纯的方法对 比化 学 转 化电 化 学 转 化调节体系酸碱性加酸性或碱性物质通过

25、电极让氢离子或氢氧根离子放电元素的价态转化富集提纯的方法对 比化 学 转 化电 化 学 转 化调节体系酸碱性加酸性或碱性物质通过电极让氢离子或氢氧根离子放电元素的价态转化加氧化剂或还原剂通过电极反应让目标元素发生转化富集提纯的方法对 比化 学 转 化电 化 学 转 化调节体系酸碱性加酸性或碱性物质通过电极让氢离子或氢氧根离子放电元素的价态转化加氧化剂或还原剂通过电极反应让目标元素发生转化富集提纯的方法通过沉淀反应等通过判断微粒的运动方向，利用阴、阳离子膜对微粒选择“放行”或者“阻挡”将其留在某个区域切入：物质的制备、自然资源利用、废旧资源回收涵盖：元素化合物知识、实验操作原理、化学反应原理信息

26、：流程图、数据、关键词 溶剂 萃取 富集 灼烧 分解 转化 氧化 研磨 增大接触面积 充分反应 加快化学反应速率 浸出 用酸或碱溶液使物质进入溶液体系 便于转化分离 搅拌 充分接触 加快化学反应速率操作灼烧研磨浸出水有机溶剂物质性质酸、碱物质制备物质分离、富集被氧化的物质反应原理充分反应化学反应速率搅拌操作灼烧研磨浸出水有机溶剂溶解物质性质酸、碱物质制备物质分离、富集氧化性、还原性其他类别通性反应原理化学平衡化学反应速率调控增大接触面积充分接触对流搅拌充分反应操作灼烧研磨浸出水有机溶剂物质性质分解反应酸、碱转化物质制备物质分离、富集氧化性、还原性其他类别通性反应原理化学平衡化学反应速率调控增大接触面积充分接触对流搅拌操作灼烧研磨浸出水有机溶剂溶解物质性质分解反应酸、碱转化物质制备物质分离、富集氧化性、还原性其他类别通性反应原理化学平衡化学反应速率调控增大接触面积充分接触对流搅拌