资源简介

(共33张PPT)
“精雕独居石
尽赏工艺美”
——工艺流程类试题分析及备考策略
【展示流程】
为什么考？
题型特点
考什么？
怎么考？
题例分析
备考策略及教学启示
1
为什么考
---题型特点
工艺流程题以简洁的工艺流程图再现实际生产的关键环节，情境真实而有意义，对培养学生的科学精神和社会责任感、引导教学、选拔具有创新思维和能力的学生大有裨益，充分显示了“一核”的引领功能,使其成为高考中的“明星”题目
一核
2
考什么
---题例分析
历年工艺流程考什么
年
份
2021年
2020
2019年
卷
型
甲
乙
山东

Ⅲ
山东

Ⅱ
Ⅲ
背景
碘单质的工业制备
高钛炉渣回收钛、铝、镁
以铬铁矿为原料制备红矾钠
黏土钒矿制备NH4VO3
镍催化剂制备NiSO4
晶体
用软锰矿和BaS
制备高纯MnCO3
硼镁矿
制备H3BO3和MgO
重晶石制备立德粉
天然锰矿制备MnSO4
主要
元素
I
Ti
Al
Mg
Cr
V
Ni
Mn
B、Mg
Ba、S
Mn
年
份
2016年
2017年
2018年
卷
型

Ⅱ
Ⅲ

Ⅱ
Ⅲ

Ⅱ
Ⅲ
背景
亚氯酸钠的合成
--------
废钒催化剂中回收V2O5
钛酸亚铁制备锂电池电极料
水泥中钙的测定
铬铁矿
制备重铬酸钾
焦亚硫酸钠的合成
闪锌矿制备锌
氯酸钾制备碘酸钾
主要
元素
Cl、S
---------
V
Li、Fe、Ti
Ca、Si
Fe、Cr
S
Zn
Cl、I
情境
物质制备型
分离提纯型
（5）“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，TiO2＋水解析出TiO2·xH2O沉淀，
该反应的离子方程式是____________________________________。
【2021全国乙卷26】
【2021全国甲卷26】
知
识
元素的性质与转化
TiO2＋＋(x＋1)H2O==TiO2·xH2O↓＋2H＋
（1）“焙烧”中，TiO2、SiO2几乎不发生反应，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3转化为相应的硫酸盐。写出Al2O3转化为NH4Al（SO4）2的化学方程式　
　。
2AgI+Fe=2Ag+Fe2++2I-
非氧化还原型化学方程式书写
水解型离子方程式书写
与量有关的氧化还原反应
氧化还原反应方程式书写
[2021山东卷17]
(4)利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2Cr2O4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式4Na2Cr2O4+4H2O
2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑。则Na2Cr2O7在___(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为___。
(2)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓度c≤1.0×10-5mol L-1时，可认为已除尽。
中和时pH的理论范围为___
；酸化的目的是___；
（2）“水浸”后“滤液”的pH约为2.0，
在“分步沉淀”时用氨水逐步调解pH至11.6，依次析出的金属离子是__________________。
【2021全国乙卷26】
Fe3＋、Al3＋、Mg2＋
阳
Na＋
4.5~9.3
将铬元素由CrO42-转变成目标产物红矾钠的Cr2O72-
知
识
反应原理
PH范围确定、酸化的目的
电解池原理分析
金属阳离子的分步沉淀
[2021山东卷17]
(1)焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2Cr2O4并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是___。
使气固反应物充分接触，加快反应速率，使反应充分进行
析出Na2Cr2O7·
2H2O，造成产品损失
硫酸
知
识
实验操作分析
实验操作的目的
实验操作的影响
实验操作的名称、方法、实验条件的选择、环境保护等
（4）“水浸渣”在160℃“酸溶”，最适合的酸是___________。
“酸溶渣”的成分是________、__________。
（6）将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得____________，循环利用。
(NH4)2SO4
【2021全国乙卷26】
【2021全国甲卷26】
[2021山东卷17]
硫酸
“绿色化学”、物质循环利用等工艺
知
识
硫酸或H2SO4
SiO2
CaSO4
试剂选择和滤渣分析
滤液分析
循环利用物质分析
【2021·河北卷·15】
8.37
（3）“母液①”中Mg2＋浓度为________________mol·L－1。
【2021全国乙卷26】
【2021全国甲卷26】
1.0×10－6
4
知
识
化学计算
信息型Ksp的相关计算
得失守恒计算
Ksp的相关计算
金属离子
Fe3＋
Al3＋
Mg2＋
Ca2＋
开始沉淀的pH
2.2
3.5
9.5
12.4
沉淀完全（c＝1.0×10－5
mol·L－1)的pH
3.2
4.7
11.1
13.8
基础性
综合性
应用性
创新性
“四翼”
T
真实化工生产
实际流程
元素
原理
实验
工艺
计算
信息提取分析力
逻辑推理能力
实验操作能力
归纳论证能力
图表分析能力
数学计算能力
宏观辨识与微观探析
变化观念与平衡思想
证据推理与模型认知
情
境
知识
能力
素养
工艺流程题的命题框架
3
怎么考
---备考策略
结构模型
怎么考
以元素化合物为载体考查
1
2
3
全国卷工艺题近五年考查元素载体汇总
时间
试卷
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
其它
2021
甲卷
I
乙卷
√
山东
√
√杂
2020
Ⅰ
√
√杂
K/Mg/Al/Si/N
Ⅱ
含氯消毒剂
Ⅲ
√杂
√
Al
2019
Ⅰ
√杂
Mg主/Si/Al/B主
Ⅱ
√
Ba主/S主
Ⅲ
√
√杂
√杂
Al/Mg/Si
2018
Ⅰ
S主
Ⅱ
√杂
√
Si/Cd/Pb/S
Ⅲ
K/I主
2017
Ⅰ
√
√
Si/Mg
Ⅱ
√
√
Si/Ca主/Mg/Al
Ⅲ
√
√杂
Si/Al
备考策略
怎么考
四线
产品线
试剂线
操作线
杂质线
结构模型
产品的获取可能在工艺前段过程，也可能是后段过程。要时刻关切产品核心元素的化合价变化。
时间
试卷
原料
产品
时间
试卷
原料
产品
2021
甲卷
海水
I2
2019
Ⅰ
硼镁矿
硼酸及轻质氧化镁
乙卷
高钛炉渣
钛、铝、镁的化合物
Ⅱ
重晶石碳粉
立德粉ZnS·BaSO4
湖南
天然独居石
Ce2(CO3)3·nH2O
Ⅲ
天然MnO2粉与MnS矿
硫酸锰
河北
铬铁矿
高价铬盐
2018
Ⅰ
纯碱、SO2
焦亚硫酸钠
山东
铬铁矿
红矾钠（Na2Cr2O7·2H2O）
Ⅱ
闪锌矿
Zn
2020
Ⅰ
黏土钒矿
NH4VO3
Ⅲ
KClO3/I2
KIO3
Ⅱ
对应原料
多种含氯消毒剂的制备
2017
Ⅰ
钛铁矿
Li4Ti5O12
和
LiFePO4
Ⅲ
镍催化剂
NiSO4·7H2O
Ⅱ
测定水泥钙含量
山东
软锰矿
MnCO3
Ⅲ
铬铁矿
K2Cr2O7
产品线
(“金线”)
试剂线
时间
试卷
试剂
时间
试卷
试剂
2021
甲卷
硝酸银、铁粉、氯气
2019
Ⅰ
(NH4)2SO4、NH4HCO3、(NH4)2CO3
乙卷
(NH4)2SO4、热水、氨水、硫酸
Ⅱ
湖南
浓硫酸、H2O、氯化铁、MgO、絮凝剂、NH4HCO3
Ⅲ
H2SO4、MnO2、氨水、Na2S、MnF2、NH4HCO3
河北
O2、NaOH、H2O、CO2
2018
Ⅰ
SO2、Na2CO3
山东
Na2CO3、O2、H2SO4
Ⅱ
焙烧（空气）、硫酸、O2、ZnO、Zn
2020
Ⅰ
硫酸、MnO2、NaOH、HCl、NH4Cl
Ⅲ
Ⅱ
2017
Ⅰ
HCl、H2O2、Li2CO3、氨水、H2C2O4
Ⅲ
NaOH、H2O2、H2SO4
Ⅱ
NH4Cl－HCl－HNO3、氨水、草酸铵
山东
H2O2、H2SO4、氨水、NH4HCO3
Ⅲ
Na2CO3、NaNO2、KCl
去除杂质和获取产品需要加入试剂，试剂种类复杂多样。
(“银线”)
试剂线
积累常见试剂的作用，构建与除杂和获取产品的联系。
资料卡片：H2O2的要点：不稳定性（受热易分解、遇催化剂Fe3+、Cu2+、MnO2分解）、强氧化性、还原性、绿色试剂不引入杂质无污染。
时间
试卷
杂质
除杂方法
时间
试卷
杂质元素
除杂方法
2021
甲卷
沉淀产品元素
2019
Ⅰ
Si、Fe、Al
酸浸过滤除杂
乙卷
Si、Al、Mg、Ca、Fe
焙烧－水浸、调pH
Ⅱ
湖南
Si、Al、Fe、Ca、F
气化法、焙烧－水浸、沉淀剂、调pH－絮凝剂
Ⅲ
Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si
酸浸过滤、氧化、调pH（↑）、硫化法、氟化法
河北
Fe、Mg、Al
沉淀法
2018
Ⅰ
富集得到过饱和溶液
山东
Fe、Al、Si
熔融－水浸、调pH（↓）
Ⅱ
Si、Fe、Cd、Pb、S
气化法、调pH（↑）、
还原法
2020
Ⅰ
K、Mg、Al、Si、Fe
酸浸除杂，过滤滤液除
调pH（↑）、调pH（↓）
Ⅲ
逐Cl2
Ⅱ
2017
Ⅰ
Mg、Si
酸浸过滤、滤液除镁
Ⅲ
Al、Fe
调pH（↑）
Ⅱ
Fe、Mg、Al
调pH（↑）、加热促聚沉
山东
Fe、Al、S
氧化、调pH（↑）
Ⅲ
Fe、Mg、Si
熔融－水浸除铁、调pH（↓）
杂质线
原料含有杂质，需要关注杂质去除主线
(“串联线”)
杂质线
积累常见杂质的除去方式和存在形式
操作线
时间
试卷
操作
时间
试卷
操作
2021
甲卷
过滤、物质转化
2019
Ⅰ
溶浸、过滤、吸收
乙卷
焙烧、水浸、酸溶、过滤、热解
Ⅱ
研细
湖南
焙烧、水浸、聚沉
Ⅲ
溶浸、氧化、调pH、硫化、氟化、碳化
河北
氧化、过滤、煅烧
2018
Ⅰ
过饱和化、结晶脱水
山东
焙烧、水浸、蒸发结晶（趁热过滤）、冷却结晶
Ⅱ
焙烧、溶浸、氧化、还原、电解
2020
Ⅰ
氧化、沉淀、转溶、调pH
Ⅲ
逐气体、结晶过滤、浓缩结晶
Ⅱ
2017
Ⅰ
酸浸、水解、过滤、煅烧、控温
Ⅲ
碱浸、酸浸、转化、调pH、浓缩结晶（控pH）
Ⅱ
氧化、调pH（加热）、过滤
山东
过滤、蒸发、结晶、干燥、酸解、净化、压滤、碳化、洗涤
Ⅲ
熔融－氧化、水浸过滤、调pH、蒸发浓缩冷却结晶
(“灵魂线”)
原料欲处理操作
条件控制操作
操作线
积累常见操作的目的及作用形成答题模板。
操作
目的
原料处理阶段
1.研磨、粉碎
喷洒
1.可增大反应物的接触面和接触机会，加快反应速率，以提高原料转化率、利用率、浸取率的目的。
2.增大接触面积的具体措施有：固体采用粉碎、研磨的方法；液体采用喷洒的方法；气体采用多孔分散器等。
2.溶浸
1.水浸：是为了分离水溶性和非水溶性的物质。
2.酸浸：是为了溶解金属、金属氧化物、调节PH促进某离子的水解而转化为沉淀
3.碱浸：是为了除去油污、溶解酸性氧化物、溶解铝及其化合物、调节PH等。
4.醇浸：为了提取有机物
3.灼烧（煅烧、焙烧）
指在高温下使固体原料分解、反应或改变结构。
5.搅拌、加热
加速溶解；增大反应物的接触面积，加快反应速率；对于吸热反应，加热可同时提高原料的转化率，但要避免反应物或生成物的过热分解。
操作
目的
条
件
控
制
1.控制pH
1.目的：使某些金属离子形成氢氧化物沉淀而分离
2.方法：加入能消耗H+的物质且不引入新的杂质。如要除去Cu2+中混有的Fe3+，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等来调节溶液的pH。
2.控制体系的环境氛围
1.蒸发或结晶时，加入相应的酸或碱以抑制某些盐的水解。
2.需要在酸性气流中干燥FeCl3、AlCl3、MgCl2等含水晶体，抑制水解.
3.还原性氛围，防止还原性物质被氧化。如加入铁粉防止Fe2+被氧化。
4.加入氧化剂进行氧化。如加入绿色氧化剂H2O2将Fe2+氧化为Fe3+
绿色氧化剂H2O2的优点：不引入新杂质，对环境无污染
3.控制
温度
1.加热：加速溶解、加快反应速率或促进平衡向某个方向移动（如促进水解生成沉淀）
2.降温：防止某物质在某温度时会溶解或分解，或促进平衡向某个方向移动
3.控制温度在一定范围内：综合多方面因素考虑。如使反应速率不至于太慢、抑制或促进平衡移动、防止反应物分解、防止副反应发生、使催化剂的催化活性最高等。
4.如题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息，则要根据它们溶解度随温度升高而改变的情况，寻找合适的结晶分离方法。
4.趁热
过滤
1防止过滤一种晶体或杂质的过程中，因温度下降而析出另一种晶体。
2.若首先析出的是产品，则防止降温时析出杂质而影响产品纯度（目的是提高产品纯度）；若首先析出的是杂质，则防止产品在降温时结晶而损耗（目的减少产品的损耗）
3.方法：将漏斗先置于热水中预热。
操作线
积累常见操作的目的及作用形成答题模板。
产品线
试剂线
操作线
杂质线
捋清四线
尽“享”工艺之美
3
怎么考
---教学启示
1.关注真实情景的创设，让学生在体验中感悟核心素养的落地
真实世界
化学世界
理解与辨析能力
化学概念、知识、方法与技能
现实问题解决
真实问题
化学问题
化学问题解决
宏观辨识与微观探析
科学精神与社会责任
科学探究与创新意识
证据推理与模型认识
变化观念与平衡思想
探究与创新能力
归纳与论证能力
分析与推测能力
2.积极探索项目化教学模式，让学生在深度学习中提升关键能力。
社会热点问题
学术前沿问题
工业生产问题
生活实践问题
确立项目
拆解项目
核心概念
单元任务
课时任务
设计学习活动
知识与方法外显化
关键能力程序化
核心价值自然生成
学科素养工具化
3、回归教材，尽赏化学工艺之美
教材常见工艺
氯碱工业
、硅的制备的工艺流程、硫酸工业、硝酸工业
纯碱工业——侯氏制碱法、海水提镁、海水提溴、海带提碘
制玻璃、电镀、金属的提纯、电冶金
1、(必修一P20-8题)某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4、较多的Cu2+和少量的Na+。为了减少污染并变废为宝，工厂计划从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜。请根据流程图，在方框和括号内填写物质名称(或主要成分化学式)或操作方法，完成回收硫酸亚铁和铜的简单实验方案。
2、(必修二P91-实验4-2)
海带提碘：
海带→海带灰→滤液→H2O2氧化I-为I2→萃取→蒸馏→碘
3、(必修二P91-资料卡片)海水提溴：
酸化浓缩海水→氯气氧化Br-为Br2→空气和水蒸气吹出Br2
→
SO2还原到Br-(富集)→再氯气氧化到Br2→萃取→蒸馏→溴
教
材
习
题
加入：(
)
操作：(
)
加入：(
)
操作：(
)
操作：
(
工业废水
四翼
考查要求
四层
考
查
内
容
一核
考查目的
“精雕独居石
尽赏工艺美”
把握学科思想理念
渗透学科核心素养
感谢聆听
谢谢

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