第八章　以资源开发利用为背景的工艺流程题 课件(共28张PPT)-高一化学人教版必修第二册同步课件

(共28张PPT)
以资源开发利用为背景的工艺流程题
第八章
1.了解化工生产工艺流程题的结构、解题方法。
2.了解化工生产工艺流程中常用原料预处理的方法。
工艺流程题中原料的预处理，物质的分离、提纯等操作。
[学习目标]
[重点难点]
化工生产流程综合分析
1.无机工艺流程试题结构模型
规律：“主线主产品，分支副产品，回头为循环”。
2.对原料预处理的常用方法
(1)研磨——减小固体颗粒的体积，增大固体与液体或气体的接触面积，加快反应速率。
(2)水浸——与水接触反应或溶解。
(3)酸浸——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。
(4)灼烧——除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时灼烧就是为了除去可燃性杂质。
(5)煅烧——改变结构，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。
3.解题思路
(1)首尾对比：对比分析原料与目标产物之间的关系，确定原料中需保留的元素(主元素)和需去除的元素(杂质)，同时比较物质变化和主要元素化合价的变化。
(2)主元素跟踪：跟踪主要物质(元素)的转化形式和转化方法，即原料→中间物质→目标产物。
(3)除杂分析：分析原料中的“杂质”转化除去过程，分析每一步骤的目的以及反应产物、反应过程。
(4)综合判断：根据题干信息、流程信息、题中设问信息审题、解题(读完全题再做题)。
1.用高分子吸附树脂提取卤水中的碘(主要以I－形式存在)的工艺流程如下：
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自我测试
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下列说法不正确的是
A.经①和④所得溶液中，c(I－)后者大于前者
B.④的作用是将吸附的碘还原而脱离高分子树脂
C.若②和⑤中分别得到等量I2，则消耗的n(Cl2)∶n(KClO3)＝5∶2
D.由⑥得到碘产品的过程，主要发生的是物理变化
√
通过③高分子树脂吸附，碘得以富集，故经过④所得溶液中c(I－)比经过①的大，A项正确；
④中加入的是具有还原性的Na2SO3，Na2SO3与吸附在高分子树脂上的单质碘发生氧化还原反应，生成化合态的碘，从而使碘脱离高分子树脂，B项正确；
②中Cl2氧化I－时，Cl的化合价由0价降为－1价，⑤中KClO3氧化I－时，Cl的化合价由＋5价降为－1价，由得失电子守恒可知n(Cl2)∶n(KClO3)＝6∶2＝3∶1，C项错误；
升华为物理变化，D项正确。
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2.海水提镁的主要流程如下：
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下列说法正确的是
①试剂M是盐酸　②流程中的反应全部都是非氧化还原反应　③操作b只是过滤　④用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制Mg(OH)2　⑤电解熔融MgCl2比电解熔融的MgO制金属镁更节约能量
A.①②③④⑤ B.②③
C.④⑤ D.①④⑤
√
电解无水氯化镁的反应属于氧化还原反应，②错误；
操作b应是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，③错误。
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3.工业上以浓缩海水(含较高浓度的Br－)为原料提取溴的部分流程如图所示：
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(1)反应用的Cl2可由右图所示装置制取，制取Cl2的化学方程式为______________________________________，为除去Cl2中挥发出的HCl，装置E中所盛溶液是___________。
饱和食盐水
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二氧化锰与浓盐酸共热生成Cl2；氯化氢易溶于水，氯气在饱和食盐水中的溶解度较小，则除去Cl2中挥发出的HCl，装置E中所盛溶液是饱和食盐水。
(2)实验室用右图所示装置模拟流程中的部分过程。
①写出通入Cl2时发生反应的离子方程式：__________
______________。
②通入热空气的作用是___________________。
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Cl2＋2Br－
===Br2＋2Cl－
将Br2从溶液中吹出
通入热空气能将溴吹入吸收塔，提高产量，则通入热空气的作用是将Br2从溶液中吹出。
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装置B中的长导管D起着平衡压强的作用，当烧瓶内气体压强过大时，会将溶液压入长导管中，可以观察到的现象是长导管中液面上升。
③装置B中的长导管D起着平衡压强的作用，当烧瓶内气体压强过大时，可以观察到的现象是_________________。
长导管中液面上升
(3)“反应釜2”中所发生的反应是氧化还原反应，该反应的离子方程式为
________________________________，其中氧化剂是______。
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Br2被Na2CO3溶液吸收后，Br2反应生成Br－和 ，加入稀硫酸后，会发生归中反应生成Br2，则“反应釜2”中所发生反应的离子方程式为5Br－＋
＋6H＋===3Br2＋3H2O，在此反应中氧化剂是 。
4.[2022·湖南，17(2)(3)(4)(5)]钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如下：
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已知“降温收尘”后，粗TiCl4中含有的几种物质的沸点：
物质 TiCl4 VOCl3 SiCl4 AlCl3
沸点/℃ 136 127 57 180
回答下列问题：
(2)TiO2与C、Cl2，在600 ℃的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表：
物质 TiCl4 CO CO2 Cl2
分压/MPa 4.59×10－2 1.84×10－2 3.70×10－2 5.98×10－9
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①该温度下，TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为
根据表中数据可知，该温度下C主要生成CO和CO2，根据同温同体积下气体的压强之比等于物质的量之比可知TiCl4、CO和CO2的物质的量之比约是5∶2∶4，所以TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为5TiO2＋6C＋10Cl2
5TiCl4＋2CO＋4CO2。
__________________________________________。
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②随着温度升高，尾气中CO的含量升高，原因是________________________
_________________________。
随着温度升高，CO2与C发
随着温度升高，CO2与C发生反应：C＋CO2 2CO，导致CO含量升高。
(3)“除钒”过程中的化学方程式为_____________________________；“除硅、铝”过程中，分离TiCl4中含Si、Al杂质的方法是______。
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3VOCl3＋Al===3VOCl2＋AlCl3
蒸馏
“降温收尘”后钒元素主要以VOCl3形式存在，加入Al得到VOCl2渣，根据得失电子守恒和元素守恒配平化学方程式为3VOCl3＋Al===3VOCl2＋AlCl3；AlCl3、SiCl4与TiCl4沸点差异较大，“除硅、铝”过程中可采用蒸馏的方法分离AlCl3、SiCl4。
(4)“除钒”和“除硅、铝”的顺序______(填“能”或“不能”)交换，理由是________________________________________________________________。
(5)下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入Mg冶炼Ti的方法相似的是_____。
A.高炉炼铁
B.电解熔融氯化钠制钠
C.铝热反应制锰
D.氧化汞分解制汞
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不能
若先“除硅、铝”再“除钒”，“除钒”时需要加入Al，又引入Al杂质
AC
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本工艺中加入Mg冶炼Ti的方法为热还原法。高炉炼铁的原理是用还原剂将铁矿石中铁的氧化物还原成金属铁，属于热还原法，故A符合题意；
电解熔融氯化钠制取金属钠的原理是电解法，故B不符合题意；
铝热反应制锰是利用Al作还原剂，将锰从其化合物中还原出来，为热还原法，故C符合题意；
Hg为不活泼金属，可以直接用加热分解氧化汞的方法制备汞，故D不符合题意。
5.(2021·全国甲卷，26)碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题：
(1)I2的一种制备方法如图所示：
①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为___________________________，生成的沉淀与硝酸反应，生成________后可循环使用。
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2AgI＋Fe===2Ag＋Fe2＋＋2I－
AgNO3
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由流程图可知悬浊液中含AgI ，AgI可与Fe反应生成FeI2和Ag，FeI2易溶于水，在离子方程式中能拆，故加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为2AgI＋Fe===2Ag＋Fe2＋＋2I－，生成的银能与硝酸反应生成硝酸银参与循环。
②通入Cl2的过程中，若氧化产物只有一种，反应的化学方程式为__________
_____________；
若反应物用量比 ＝1.5时，氧化产物为__________；当 ＞1.5后，
单质碘的收率会降低，原因是________________________。
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FeI2＋Cl2
===I2＋FeCl2
I2、FeCl3
I2被过量的Cl2进一步氧化
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通入Cl2的过程中，因I－还原性强于Fe2＋，Cl2先氧化还原性强的I－，若氧化产物只有一种，则该氧化产物只能是I2，故反应的化学方程式为FeI2＋Cl2
===I2＋FeCl2；若反应物用量比 ＝1.5时即Cl2过量，先氧化完全部I－
再氧化Fe2＋，恰好将全部I－和Fe2＋氧化，故氧化产物为I2、FeCl3；当
>1.5即Cl2过量特别多，多余的氯气会与生成的单质碘以及水继续发生氧化还原反应，单质碘的收率会降低。
(2)以NaIO3为原料制备I2的方法是：先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO3，生成碘化物；再向混合溶液中加入NaIO3溶液，反应得到I2。上述制备I2的总反应的离子方程式为_____________________________________。
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先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO3，生成碘化物即含I－的物质；再向混合溶液中(含I－)加入NaIO3溶液，反应得到I2，上述制备I2的两个反应中I－为中间产物，总反应为 发生氧化还原反应，生成 和I2，根据得失电子守恒、电荷守恒及元素守恒配平离子方程式即可得：
。
(3)KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和I2，若生成1 mol I2，消耗的KI至少为___mol。I2在KI溶液中可发生反应： 。实验室中使用过量的KI与CuSO4溶液反应后，过滤，滤液经水蒸气蒸馏可制得高纯碘。反应中加入过量KI的原因是________________。
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防止单质碘析出
KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和I2，化学方程式为4KI＋2CuSO4===2CuI↓ ＋I2＋2K2SO4，若生成1 mol I2，则消耗的KI至少为4 mol；反应中加入过量KI，I－浓度增大，可逆反应 平衡右移，增大I2溶解度，防止I2结晶析出，有利于蒸馏时制得高纯碘。