工業流程題目一向是高考化學大題之一,其通常占有不小的分值。該類題目考查通常結合有關實驗,因此除掌握工業流程題目解題方法外,還應對化學實驗有大概的認識。
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高考考查方向
1.冶金類問題:
高中常考冶金路線兩種:冶鐵和冶Al。
(1)冶鐵:通過制造還原性氣氛(氫氣、一氧化碳等)來還原鐵的氧化物
(2)冶Al:利用兩性金屬的特點向原料中添加酸或者堿,在提取Al的同時除雜。
解題技巧:對于鐵等變價金屬要關注其化合價,Al等兩性金屬要關注溶液酸堿度。
2.離子反應類問題:
常見考查的工業流程類問題,目的主要為制備某類鹽類物質,常常通過沉澱的方法來獲得最終的産物。在此之前要經過一步或者多步除雜。
解題技巧:熟悉除雜的方法和原理,熟悉除雜相關反應。難點在于反應方程式的書寫。
3.強氧化劑的制備:
這類題目特點鮮明,主要用于制備高中階段的強力氧化劑(酸性高錳酸鉀、高鐵酸鈉等)。
解題技巧:這些含高價離子的物質在酸性溶液中有着超乎尋常的強氧化性,在制備的時候要選擇堿性環境。
4.電化學問題:
電化學是一種重要反應,利用膜對離子的選擇通過性可以控制反應的産物。
解題技巧:一是離子移動方向的把握,二是電極反應方程式的正确書寫。
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解題思路與解題步驟
1.解題思路:
(1)明确整個流程及每一部分的目的;
(2)仔細分析每步發生的反應及得到的産物;
(3)結合理論基礎與實際問題思考;
(4)注意答題模式和要點
2. 解題步驟:
(1)粗讀試題,盡量弄懂流程圖,但不必強求推出每一種物質。
(2)精讀試題:根據問題去精心研究某一步或者某種物質。
(3)看清所問問題:不能答非所問,注意科學表達。
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常見處理流程
1.原料預處理
2.除雜
3.産品分離提純
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分析流程圖的技巧
1.浏覽全圖,确定該流程的目的:由何種原料得到何種産物(副産品),對比原料和産物。
2.了解流程圖外的文字描述、表格等信息、某個問題中的提示性信息。并在分析和解題過程中随時聯系和調用。
3.解析流程圖需要思考的問題:
從原料到産品一次發生了什麼反應?利用了什麼原理?每一步操作進行到什麼程度最佳?每一步操作産生了什麼雜質和副産物?雜質和副産物要怎麼除去?
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除雜、分離、提純類工藝流程題
本質:對混合物的除雜、分離、提純
(1)首先,找出要得到的主要物質是什麼,混有哪些雜質;
(2)然後,認真分析當加入某一試劑後,能與什麼物質發生了反應, 生成了什麼産物;
(3)最後,思考用什麼方法才能将雜質除去。
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物質制備類工藝流程題
(1)确定要制備什麼物質,從題幹或者問題中獲取有用信息,了解産品的性質。某些具有特殊性質的産品,要采取必要的措施來避免在生産過程中産生其他的雜質。如:
A、在制備過程中出現一些受熱易分解的物質或者産物,要注意對溫度的控制;
B、如果産物是一種會水解的鹽,且水解産物中有揮發性算産生時,則要加相對應的算來防止水解。(FeCl3、AlCl3等)
C、如果産物是一種強的氧化劑或者還原劑,則要防止與他們發生氧化還原反應的物質接觸。
D、如果産物是一種易吸收空氣中的二氧化碳和水而變質的物質,則要注意在制備過程中除去二氧化碳和水,同時也要防止空氣中的二氧化碳和水進入裝置中。
E、如果題目中出現了包括産物在内的各種物質的溶解度信息,則要注意對比他們的溶解度随溫度升高而改變的情況,根據他們不同的變化,找出合适的分離方法。
(2)分析流程中的每一步驟,從幾個方面了解流程:反應物是什麼?反應方程式是什麼?該反應造成了什麼後果?對制造産品有什麼作用?
(3)從問題中獲取信息,幫助解題。标準化問題,回答一定要标準化。
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原料預處理
1.溶解:對礦物通常采用酸溶,如用硫酸、鹽酸、硝酸等,有時也用堿溶。(如鋁及氧化鋁等物質)
2.研磨粉碎:增大反應物接觸面積,以加快反應速率或使反應更充分。
3.灼燒:如從海帶中提取碘。
4.煅燒:改變結構,使一些物質能溶解,并使一些雜質高溫下氧化、分解。
5.加快反應速率方法:升高溫度、攪拌、粉碎。
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除雜
1.調PH值除雜
(1)控制溶液酸堿性使某些金屬離子形成氫氧化物沉澱。
(2)調節PH的物質應該滿足的條件: 能與氫離子反應,增大溶液PH值;不引進新雜質。
2.試劑除雜
加入某種試劑,使雜質離子變為沉澱除去。
3.加熱:
加快反應速率或者促進平衡朝着某個方向移動。如果在制備過程中出現一些受熱易分解的物質,則要注意控制溫度。
4.降溫:
防止某種物質高溫時溶解或者分解,使得化學平衡朝着題目要求的方向移動。
5.萃取
用一種溶劑将物質從另一種溶劑中提取出來。
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分離和提純
1.洗滌:洗去晶體表面的雜質離子,并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。
2.蒸發:蒸發時遇到容易水解的物質,應在相應的氣流中進行加熱。如從溶液中析出FECL3、ALCL3、MGCL2等溶質時,應在HCL的氣流中加熱,防止其水解。
3.結晶:固體物質從溶液中析出的過程。
4.過濾:固液分離
5.蒸餾:液液分離
6.分液:互不相容的液體間的分離
7.升華:将可直接氣化的固體分離出來。
8.鹽析:加無機鹽使溶質的溶解度降低而析出。
9.蒸發濃縮,冷卻結晶:除去KNO3中含有的少量NACl
10.蒸發結晶,趁熱過濾:除去NACl中含有的少量KNO3
11.重結晶:是将晶體溶于溶劑或熔融以後,又重新從溶液或熔體中結晶的過程。重結晶可以使不純淨的物質獲得純化,或使混合在一起的鹽類彼此分離。
12.浸出:固體加水(酸)溶解得到離子。
13.浸出率:固體溶解後,離子在溶液中含量的多少。
14.酸浸:在酸溶液中反應使可溶性金屬離子進入溶液,不溶物通過過濾除去的溶解過程。
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常考問題(标準問題,标準化回答)
1.“浸出”步驟中,為提高XX的浸出率,可采取的措施有?
答:适當提高反應溫度、增加浸出時間,加入過量XX,邊加入邊攪拌。
2.如何從溶液中得到晶體?
答:蒸發濃縮---冷卻結晶---過濾---洗滌---幹燥。
3.過濾後濾液仍然渾濁的可能的操作原因?
答:玻璃棒下端靠在濾紙單層處,導緻濾紙破損;漏鬥中液面高于濾紙邊緣。
4.沉澱洗滌操作:
答:往漏鬥中(如果在工業上就改為往過濾器中)加入蒸餾水至浸沒沉澱,待水自然流下後,重複以上操作2-3次。
5.産品進一步提純的操作:
答:重結晶。
6.趁熱過濾的原因:
答:減少過濾時間、保持過濾溫度、防止XX雜質析出。
7.水浴加熱的好處:
答:受熱均勻,溫度可控,且溫度不超過100攝氏度。
8.為什麼采用減壓蒸發:
答:減壓蒸發降低了蒸發溫度,可以防止XX分解。
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關于結晶操作的注意事項
1.當溶液是單一溶質時:
(1)所得晶體不帶結晶水:蒸發、結晶
(2)所得晶體帶結晶水 :蒸發濃縮至有晶膜出現,冷卻結晶,過濾
2.當溶液中有兩種或以上溶質時:
(1)要得到溶解度受溫度影響小的溶質:濃縮結晶,趁熱過濾
(2)要得到溶解度受溫度影響大的溶質:蒸發濃縮,冷卻結晶,過濾
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工業流程題中常見的關鍵詞
1.原材料:
礦樣(明礬石、孔雀石、蛇紋石、大理石、锂輝石、黃銅礦、錳礦、高嶺土、燒渣),合金(含鐵廢銅),藥片(補血劑),海水(污水)
2.灼燒(煅燒)
原料的預處理,不易轉化的物質轉化成容易提取的物質。
3.酸:溶解、去氧化物(膜)、調節PH促進水解(沉澱)
4.堿:去油污、去鋁片氧化膜、溶解AL、二氧化矽,調節PH促進水解(沉澱)
5.氧化劑
氧化某物質,轉化為易于被除去(沉澱)的離子氧化物
6.氧化物
調節PH促進水解(沉澱)
7.控制PH值:促進某離子水解,使其沉澱,利于過濾分離。
8.煮沸:
促進水解,聚沉後利于過濾分離,除去溶解在溶液中的氣體。
9.趁熱過濾:減少結晶損失,提高純度。
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