工业流程专题讲解课件.ppt
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- 工业 流程 专题 讲解 课件
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1、工业流程专题工业流程专题试题特点:试题特点:陌生度高、阅读量大、综合性强、区分度高陌生度高、阅读量大、综合性强、区分度高工业流程题工业流程题以与工业生产和日常生活密切以与工业生产和日常生活密切相关的物质制备、分离和提纯相关的物质制备、分离和提纯为中心,为中心,以流程图为信息背景,以流程图为信息背景,以物质的性质、转化、分离等以物质的性质、转化、分离等为考查点,为考查点,将元素化合物、反应原理、化将元素化合物、反应原理、化学实验等内容有机融合。学实验等内容有机融合。无机框图推断题无机框图推断题以元素特性为中心,以元素特性为中心,以不同物质间的框图转以不同物质间的框图转化为背景,化为背景,以物质性
2、质和物质的转以物质性质和物质的转化为考查点。化为考查点。两种意识两种意识 快速浏览全题快速浏览全题流程的目的(特别是流程中的始末物质)流程的目的(特别是流程中的始末物质)题目设问情况题目设问情况(2013年全国新课标卷年全国新课标卷I)27锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2),导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,),导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,该锂离子电池负极发生的反应为该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi+xe-=LixC6。现欲利用以下工艺流程回。现欲利用以下工艺流
3、程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。滤液滤渣H2SO4、H2O2过滤Al(OH)3固体废旧锂离子电池放电处理拆解正极碱浸NaOH溶液调pH滤液酸浸萃取水相(Li2SO4溶液)有机相反萃取有机相再生回用水相(CoSO4溶液)NH4HCO3溶液沉钴CoCO3固体过滤调pH过滤滤渣滤液过滤滤液(6)在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有)在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有_(填化学式填化学式)。Al(OH)3、Li2SO4、CoCO3(2010安徽卷)安徽卷)27锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资
4、源成为重要课题:某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料成为重要课题:某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料(LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上)进行资源回收研究,设计、碳粉等涂覆在铝箔上)进行资源回收研究,设计实验流程如下:实验流程如下:废旧锂离子电池正极材料加过量NaOH溶液过滤滤液LiMn2O4、碳粉通入过量CO2过滤沉淀X加稀H2SO4通入空气MnO2、碳粉加一定量Na2CO3过滤Li2CO31234滤液滤液过滤Al(OH)3(2011福建卷)福建卷)24四氯化钛四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业是制取航天航空工业材料材料钛合金的重要原料。由钛铁矿钛合金的重要原料。由钛铁矿(主
5、要成分是主要成分是FeTiO3)制备制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下:等产品的一种工艺流程示意如下:钛铁矿TiO2 nH2O2341强酸性浸出液(含TiO2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等)废渣废液废气富含TiO2+溶液粗TiO2成品TiCl4绿矾氯气、焦炭铁屑该工艺流程中存在的不足之处是该工艺流程中存在的不足之处是产生三废产生三废。两种意识两种意识 定位意识定位意识(1)问题一般各自相对独立,无连带效应,一个问题)问题一般各自相对独立,无连带效应,一个问题 解决不了不会影响下一个问题的解决。解决不了不会影响下一个问题的解决。(2)每题中基本上都有与流程无关的问题,可直接)每题中基
6、本上都有与流程无关的问题,可直接 作答;对于超纲知识,题目中要么有信息提示,作答;对于超纲知识,题目中要么有信息提示,要么与解答题目无关。要么与解答题目无关。(2013年全国新课标卷年全国新课标卷I)27回答下列问题:回答下列问题:(1)LiCoO2中,中,Co元素的化合价为元素的化合价为_。(2)写出)写出“正极碱浸正极碱浸”中发生反应的离子方程式中发生反应的离子方程式_。(3)“酸浸酸浸”一般在一般在80下进行,写出该步骤中发生的所有氧下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式化还原反应的化学方程式_;可用盐酸代;可用盐酸代替替H2SO4和和H2O2的混合液,但缺点是的混合液,
7、但缺点是_。(4)写出)写出“沉钴沉钴”过程中发生反应的化学方程式过程中发生反应的化学方程式_。(5)充放电过程中,发生)充放电过程中,发生LiCoO2与与Li1-xCoO2之间的转化,写出之间的转化,写出 放电时电池反应方程式放电时电池反应方程式_。(6)上述工艺中,)上述工艺中,“放电处理放电处理”有利于锂在正极的回收,其原有利于锂在正极的回收,其原因是因是_。在整个回收工艺中,可回收到的金属。在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有化合物有_(填化学式填化学式)。实验方案评价实验方案评价化合价化合价氧化还原反应氧化还原反应原电池反应原电池反应元素化合物元素化合物离子反应离子反应化学方程式
8、化学方程式原电池工作原理原电池工作原理原料原料目标目标产物产物原料的原料的预处理预处理反应条件的反应条件的控制控制产品的分离产品的分离提纯提纯成本成本环保环保建建 模模 核心反应核心反应、核心反应、核心反应陌生方程式的书写陌生方程式的书写以全国新课标卷以全国新课标卷I非选择题为例:非选择题为例:方程式书共写方程式书共写16个,流程题独占个,流程题独占5个。个。关注箭头的指向:关注箭头的指向:箭头指入箭头指入反应物反应物箭头指出箭头指出生成物生成物氧化还原反应:氧化还原反应:熟练应用氧化还原规律判断产物形式配平熟练应用氧化还原规律判断产物形式配平非氧化还原反应:非氧化还原反应:结合物质性质和反应
9、实际判断产物形式结合物质性质和反应实际判断产物形式(2012四川卷)四川卷)29(3)已知)已知1 mol CH4在燃料反应器中完全反应生成气态在燃料反应器中完全反应生成气态水时吸热水时吸热160.1 kJ,1 mol CH4在氧气中在氧气中完全燃烧生成气态水时放热完全燃烧生成气态水时放热 802.3 kJ。写出空气反应器中发生反应的热化学方写出空气反应器中发生反应的热化学方程式:程式:。CaS(s)+2O2(g)=CaSO4(s)H=?CaSO4(s)+CH4(g)=CaS(s)+CO2(g)+2H2O(g)H=160.1 kJ/mol CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g
10、)H=802.3 kJ/mol(962.4 kJ/mol)氯化钠电解槽ClO2食盐水氯化氢合成塔二氧化氯发生器补充Cl2(2013福建卷)福建卷)24二氧化氯(二氧化氯(ClO2)是一种高效、广谱、)是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。安全的杀菌、消毒剂。(1)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。方法。该法工艺原理示意图如右。其过程是将食盐水在特定条件下该法工艺原理示意图如右。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(电解得到的氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成)与盐酸反应生成ClO2。工艺中可以利用的单质有工艺中可以利用的单质有H2、Cl2
11、(填化学式),发生器中生(填化学式),发生器中生成成ClO2的化学方程式为的化学方程式为_。Cl2HClNaClO3+HClClO2+H2/Cl2(?)+NaCl2NaClO3+4HCl=2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2ONaClNaClO3(2010安徽卷)安徽卷)27.锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题:某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料成为重要课题:某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料(LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上)进行资源回收研究,设计、碳粉等涂覆在铝箔上)进行资源回收研究,设计实验流程如下:实验流程如下:废旧锂离
12、子电池正极材料加过量NaOH溶液过滤滤液LiMn2O4、碳粉通入过量CO2过滤沉淀X加稀H2SO4通入空气MnO2、碳粉加一定量Na2CO3过滤Li2CO31234滤液滤液过滤(2)第步反应的离子方程式是)第步反应的离子方程式是 。Li+LiMn2O4+O2Li+MnO24LiMn2O4+O2+4H+=4Li+8MnO2+2H2O(2011广东卷)广东卷)32由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气,这些杂质可采用吹气精炼法除去,产生的金属钠和氢气,这些杂质可采用吹气精炼法除去,产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下:尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺
13、流程如下:(3)在用废碱液处理气体)在用废碱液处理气体A的过程中,所发生反应的离子的过程中,所发生反应的离子方程式为方程式为_。Cl22OH=ClClOH2OHOH=H2O Cl2、HCl对于提纯型的流程题,关注起始原料中的杂质对于提纯型的流程题,关注起始原料中的杂质对于写全方程式尤为重要!对于写全方程式尤为重要!(2013年全国新课标卷年全国新课标卷II)27氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有含有Fe()、Mn()、Ni()等杂质等杂质)的流程如下:的流程如下:滤液稀硫酸过滤2341工业ZnO
14、ZnNa2CO3浸出液适量高锰酸钾溶液调pH约为5过滤滤液过滤滤饼煅烧ZnO5提示:在本实验条件下,提示:在本实验条件下,Ni()不能被氧化;高锰酸钾的还原不能被氧化;高锰酸钾的还原产物是产物是MnO2。(1)反应中除掉的杂质离子是)反应中除掉的杂质离子是_,发生反应的离子,发生反应的离子方程式为方程式为_;Fe2和和Mn2;MnO43Fe27H2O=MnO23Fe(OH)35H3Mn22MnO42H2O=5MnO24H滤液滤渣H2SO4、H2O2过滤Al(OH)3固体废旧锂离子电池放电处理拆解正极碱浸NaOH溶液调pH滤液酸浸萃取水相(Li2SO4溶液)有机相反萃取有机相再生回用水相(CoS
15、O4溶液)NH4HCO3溶液沉钴CoCO3固体过滤调pH过滤滤渣滤液过滤滤液(2013年全国新课标卷年全国新课标卷I)27锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2),导电剂乙炔黑和铝箔等。),导电剂乙炔黑和铝箔等。(4)写出)写出“沉钴沉钴”过程中发生反应的化学方程式过程中发生反应的化学方程式_。CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3+(NH4)2SO4+H2O+CO2()全省全省38.3%考生这样作答:考生这样作答:CoSO4+NH4HCO3=CoCO3+NH4HSO4(
16、)核心反应核心反应陌生方程式的书写陌生方程式的书写关注箭头的指向关注箭头的指向(聚焦局部聚焦局部)前后追溯物质(放大局部)前后追溯物质(放大局部)氧化还原规律与非氧化还原规律氧化还原规律与非氧化还原规律反应实际(物质性质、试剂量)反应实际(物质性质、试剂量)全面考虑全面考虑原料原料目标目标产物产物原料的原料的预处理预处理反应条件的反应条件的控制控制产品的分离产品的分离提纯提纯成本成本环保环保建建 模模 核心反应核心反应增大固体样品与液体(或气体)的接触增大固体样品与液体(或气体)的接触面积,加快反应速率。面积,加快反应速率。原料的预处理原料的预处理浸出:浸出:研磨:研磨:(水浸、酸浸、碱浸)(
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