資源簡介

(共18張PPT)
黃鐵礦FeS2
菱鐵礦 FeCO3
鋁士礦
赤鐵礦
Fe2O3
赤銅礦 Cu2O
孔雀石 Cu2(OH)2CO3
化學(xué)工藝流程題
解題模型建立
化學(xué)工藝流程題的結(jié)構(gòu)
題干：一般是簡單介紹工藝生產(chǎn)的原材料和工藝生產(chǎn)的目的(包括副產(chǎn)品)；
流程圖：主要用框圖形式將操作或物質(zhì)轉(zhuǎn)換之間的關(guān)系或原料到產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝流程表示出來；
問題：主要是根據(jù)流程中涉及到的化學(xué)知識設(shè)置成系列問題，構(gòu)成一道完整的化學(xué)試題。
建模活動1
原料
產(chǎn)品
題干
流程圖
1.某工廠采用輝鉍礦(主要成分為Bi2S3，含有FeS2、SiO2雜質(zhì))與軟錳礦(主要成分為MnO2)聯(lián)合焙燒法制備BiOCl和MnSO4，工藝流程如下：
思考：下列問題主要考查了工業(yè)流程中哪些方面的內(nèi)容？
(1)為了提高焙燒效率，可采取的措施為_____。
a.進(jìn)一步粉碎礦石 b.鼓入適當(dāng)過量的空氣 c.降低焙燒溫度
(2)Bi2S3在空氣中單獨(dú)焙燒生成Bi2O3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為
__________________________________。
(3)“酸浸”中過量濃鹽酸的作用為：①充分浸出Bi3＋和Mn2＋； ②__________________。
(4)濾渣的主要成分為______(填化式)。
(5)生成氣體A的離子方程式為___________________________。
(6)加入金屬Bi的目的是__________________。
建模活動2
yaunlia原原料料o
原料
核心過程
產(chǎn)品
思考：原料的預(yù)處理有哪些方法
①燒灼（煅燒、焙燒）：
改變結(jié)構(gòu)，是一些物質(zhì)能溶解。并使一些雜質(zhì)高溫下氧化分解；
②溶解：包括水浸取、酸溶、堿溶、醇溶等；
③粉碎、研磨：
增大表面積，加快后續(xù)過程溶解或反應(yīng)速率。
MnO2 Mn2O3 Mn2+
MnSO4
FeS2 Fe2O3 Fe3+ Fe2+
Bi2S3 Bi2O3 Bi3+ BiOCl
在此流程中錳、鐵、鉍元素的轉(zhuǎn)化過程有哪些？
將各
元素
轉(zhuǎn)化
成氧
化物
Bi2S3
Bi2S3、FeS2、
SiO2、MnO2
Bi2O3、SO2
Fe2O3、SiO2
Mn2O3、MnSO4
已知：①焙燒時過量的MnO2
分解為Mn2O3，F(xiàn)eS2轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2O3；
②金屬活動性：Fe>(H)>Bi>Cu；
核心過程
O2
O2
O2
HCl
SO2
HCl
Bi
HCl
H2O
開始沉淀pH 完全沉淀pH
Fe2＋ 6.5 8.3
Fe3＋ 1.6 2.8
Mn2＋ 8.1 10.1
yaunlia原原料料o
工業(yè)流程題的解題模型
原料
核心過程
產(chǎn)品
預(yù)處理
分離分元素
轉(zhuǎn)化分離提純
分離分分離
提純分離提純
分離分條件
控制分離提純
核心過程的建模建構(gòu)
核心過程
陌生問題
元素轉(zhuǎn)換
條件控制
試劑的選擇
溶液PH
深挖題干信息
物質(zhì)本身性質(zhì)
非氧化還原反應(yīng)
氧化還原反應(yīng)
溫度
洗滌劑的選擇
沉淀劑的選擇
分離提純
蒸發(fā)結(jié)晶趁熱過濾
過濾
重結(jié)晶
蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶
分液
[2021·全國乙卷，26]磁選后的煉鐵高鈦爐渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。為節(jié)約和充分利用資源，通過如下工藝流程回收鈦、鋁、鎂等。
該工藝條件下，有關(guān)金屬離子開始沉淀和沉淀完全的pH見下表
金屬離子 Fe3＋ Al3＋ Mg2＋ Ca2＋
開始沉淀的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
“焙燒”中，TiO2、SiO2幾乎不發(fā)生反應(yīng)，MgO、CaO、Fe2O3轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫酸鹽,Al2O3轉(zhuǎn)化為硫酸鋁銨。
變式訓(xùn)練----練一練
(1)“焙燒”中，TiO2、SiO2幾乎不發(fā)生反應(yīng)，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫酸鹽，寫出Al2O3轉(zhuǎn)化為NH4Al(SO4)2的化學(xué)方程式____。
(2)“水浸”后“濾液”的pH約為2.0，在“分步沉淀”時用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6，依次析出的金屬離子是___________________。
(3)“母液①”中Mg2＋濃度為__________ mol·L－1。
(4)“水浸渣”在160 ℃“酸溶”，最適合的酸是_________，“酸溶渣”的成分是______________。
(5)“酸溶”后，將溶液適當(dāng)稀釋并加熱，TiO2＋水解析出TiO2·xH2O沉淀，
該反應(yīng)的離子方程式是________________________________________。(6)將“母液①”和“母液②”混合，吸收尾氣，經(jīng)處理得__，循環(huán)利用。
金屬離子 Fe3＋ Al3＋ Mg2＋ Ca2＋
開始沉淀的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
“焙燒”中，TiO2、SiO2幾乎不發(fā)生反應(yīng)，MgO、CaO、Fe2O3轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫酸鹽,Al2O3轉(zhuǎn)化為硫酸鋁銨。
討論：在此流程中鋁、鎂、鐵、鈣、鈦元素的轉(zhuǎn)化過程有哪些？
yaunlia原原料料o
原料
核心過程
產(chǎn)品
(1)“焙燒”中，TiO2、SiO2幾乎不發(fā)生反應(yīng)，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫酸鹽，寫出Al2O3轉(zhuǎn)化為NH4Al(SO4)2的化學(xué)方程式__________________________。
(2)“水浸”后“濾液”的pH約為2.0，在“分步沉淀”時用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6，依次析出的金屬離子是___________________。
(3)“母液①”中Mg2＋濃度為__________ mol·L－1。
(4)“水浸渣”在160 ℃“酸溶”，最適合的酸是_________，“酸溶渣”的成分是______________。
(5)“酸溶”后，將溶液適當(dāng)稀釋并加熱，TiO2＋水解析出TiO2·xH2O沉淀，
該反應(yīng)的離子方程式是________________________________________。
(6)將“母液①”和“母液②”混合，吸收尾氣，經(jīng)處理得________， 循環(huán)利用。
(NH4)2SO4
硫酸
SiO2、CaSO4
Fe3＋、Al3＋、Mg2＋
1.0×10－6
高溫
Al2O3+4(NH4)2SO4====2NH4Al(SO4)2+6NH3↑+3H2O
我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家，一種以閃鋅礦（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì)）為原料制備金屬鋅的流程如圖所示：
金屬離子 Fe3+ Fe2+ Zn2+ Cd2+
開始沉淀的pH 1.5 6.3 6.2 7.4
沉淀完全的pH 2.8 8.3 8.2 9.4
環(huán)節(jié)一：請同學(xué)們以小組為單位，根據(jù)流程圖設(shè)計問題。
環(huán)節(jié)二：我是小小審題專家，對小組展示的問題進(jìn)行審核評價。
環(huán)節(jié)三：我是答卷人，對審核后的問題進(jìn)行解答！
變式拓展----我能行

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