《3、化学·技术·可持续性发展》优质课教案设计

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专家解读：

化学工艺流程题是近几年高考的热点，将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图的形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题；主要涉及物质的性质、分离提纯、反应原理、实验操作、产率计算等知识点。由于此类试题陌生度高，对学生的能力要求也大，加上有的试题文字信息量大，所以这类题的得分不是很理想。

试题命题背景材料：

(1) 以工艺流程(或实验过程)为命题背景材料；(2) 以元素及其化合物转化为命题背景材料；(3) 以离子检验为命题背景材料；(4) 以元素周期表及其推断为命题背景材料。

主要考查的考点：

(1) 推断物质(或离子)，化学键及其化学用语；(2) 实验过程中的实验条件控制的目的；(3) 化学方程式(或电极反应式、离子方程式、热化学方程式)的书写；(4)化学基本计算。

[题型示例]

(2017·郑州模拟)已知草酸镍晶体(NiC2O4·2H2O)难溶于水，工业上从废镍催化剂(主要成分为Ni，含有一定量的Al2O3、FeO、SiO2、CaO等)制备草酸镍晶体的流程如图所示：

已知：①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH见表中数据：

金属离子Fe3＋Fe2＋Al3＋Ni2＋开始沉淀的pH1.15.83.06.8完全沉淀的pH3.28.85.09.5②Ksp(CaF2)＝1.46×10－10；

③当某物质浓度小于1.0×10－5 mol·L－1时，视为完全沉淀。

请回答下列问题：

(1)请写出一种能提高“酸浸”速率的措施：__________________________。

(2)试剂a是一种绿色氧化剂，写出“氧化”时反应的离子方程式：_____________________________________________________________。

(3)“调pH”时pH的调控范围为________，试用化学反应原理的相关知识解释滤渣Ⅱ的生成：___________________________________________________

(4)写出“沉镍”时发生反应的离子方程式：___________________________

证明Ni2＋已经沉淀完全的实验步骤及现象是___________________________________

当Ca2＋沉淀完全时，溶液中c(F－)>________________ mol·L－1(写出计算式即可)。

(5)操作a的内容是______________________________________________。

[解析]　(1)把废镍催化剂粉碎，或适当加热、适当增大酸的浓度或提高搅拌速率等都可以提高酸浸速率。

(2)试剂a是过氧化氢，反应的离子方程式为2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O。

(3)因为铁、铝是以氢氧化铁和氢氧化铝的形式沉淀下来的，并且不能使镍离子形成沉淀，故pH范围为5.0≤pH<6.8；加入Ni(OH)2消耗溶液中的氢离子，促使铁离子、铝离子的水解平衡向右移动，使铁离子、铝离子转化为相应的沉淀而除去。

(4)加入草酸铵后生成的固体是NiC2O4·2H2O，因此有水参加反应，故反应的离子方程式为Ni2＋＋C2O eq \o\al(2－,4) ＋2H2O===NiC2O4·2H2O↓。若镍离子没有完全沉淀，则继续加入草酸铵，仍会有沉淀生成，所以证明Ni2＋已经沉淀完全的操作及实验现象是：取适量上层清液于试管中，继续滴加(NH4)2C2O4溶液，无沉淀生成。钙离子沉淀完全的标志是溶液中钙离子的物质的量浓度小于1.0×10－5 mol·L－1，结合CaF2的Ksp可求出c(F－)> eq \r(\f(1.46×10－10,1.0×10－5)) mol·L－1。 (5)从溶液中分离出晶体需要进行过滤、洗涤、干燥。

[答案]　(1)把废镍催化剂粉碎(或适当加热、适当增大酸的浓度或提高搅拌速率等)