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摘要:自新课改以来,工艺流程题是高考的必考考点,由于此类题型题目情景新颖,综合性强,灵活性大,思维容量大,有效考查学生的分析能力,解决问题的能力和文字表达能力,所以一直是老师同学认为比较难攻克的难点,那么,如何把高三一轮复习的这个难点融合到高一二的教学中,让学生接触的时候觉得不陌生,不恐惧是一个非常重要的研究。
关键词:磷化工 工艺流程 日常教学
中图分类号:G4 文献标识码:A
开磷集团通过磷化工及其相关产业的发展,从单一的矿业开采发展为矿业及磷、煤化工等六大产业,旗下的贵州开磷集团矿肥有限责任公司成立于2006年,主要经营磷矿石及相关产品,有200万吨/年磷矿石、120万吨/年磷酸二铵、40万吨/年磷酸一铵、340吨/年硫酸、110吨/年磷酸的生产能力,工艺流程主要包括开采、磨细、反应和分离,这其中有很多物质的性质和生产流程在高考工艺流程题中出现,我们可以结合生产实例和高考真题,将这些知识点融入到日常教学中,既让学生体会化学在生产生活中的作用,也加深学生对所学物质的性质的认识和理解。
化学工艺流程题通常以“真实的化工生产流程”等情景素材为载体,将解题的关键信息融汇其中,考查学生对信息的解读、提取、加工和应用能力,同时考查学生对元素及其化合物、化学反应原理、化学实验等必备知识的掌握情况,以及将已学知识与新情景信息整合解决化工生产中实际问题的能力和素养。工艺流程题的题型一般有两大类,一类是物质的制备,另一类是物质的分离提纯,工艺流程题的生产流程用框图形式,考查物质的制备,检验,分离提纯等化学基本原理在化工生产中的实际应用,解决工艺流程题的第一步是读懂工艺流程图,以19年全国三卷工艺流程题为例:
高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题:
该题属于物质的制备,第一步酸浸是对原料的预处理,矿物原料的处理方法有粉碎、煅烧和溶解。粉碎的目的是增大接触面积,溶解一般分为酸浸、碱浸和水浸,由于工艺流程中的原料一般是难溶于水的盐和一些金属氧化物,有时存在二氧化硅,溶解的目的是将矿物中的离子提取出来,提高原料的利用率,这两个知识点可以与影响化学反应速率的因素融合在一起,除了粉碎以外,还有其他因素可以影响浸出速率,这里尤其要注意硫酸的浓度对反应的影响。酸浸这里常常涉及到必修一第三章和第四章金属非金属及其化合物的性质,在必修一第二章物质的分类里面,对于氧化物的分类可以细一点,先进行酸性氧化物和碱性氧化物以及不成盐氧化物的概念学习,例举初中学过的氧化钙二氧化碳等简单氧化物,让学生将初中方程式复习一下,为后面两章物质性质的学习打下基础。煅烧的目的有除去有机杂质、还原性物质被氧气氧化、改变矿物结构,使其在溶解中更易溶解等。
第二步是核心反应,核心方程式大多是陌生方程式,尤其是氧化还原型离子方程式,这个知识点不能全部累积到高三的一轮复习,在必修一应该根据学生的接受程度选择性补充部分内容,特别是氧化产物和还原产物的判断。分析陌生方程式还需关注化学式,预判分类和化合价,关注框图中箭头指向,找出工艺流程题的主线。
第三步调节pH值,调节pH值目的是控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀,调节pH值所加试剂一般是含被提纯物质中的金属阳离子对应的金属、金属氧化物、金属氢氧化物和金属碳酸盐。例如Cu2+溶液中混有Fe3+,可以加入氧化铜、氢氧化铜、碳酸铜和碱式碳酸铜,这里可以与选修四第三章融合在一起,涉及到盐类的水解平衡的移动,pH值的调节范围根据离子完全沉淀或开始沉淀的pH值数据来选择,应该是题目中原始数据的组合,考查学生整合信息的能力。接下来是分离提纯,这个知识点可以融合在必修一第一章,主要有过滤、蒸馏、萃取和重结晶。在这个过程中,还涉及到考查物质的循环利用,环境保护,日常教学中可以渗透进去。
开阳磷矿区是国内外知名的特大富矿区,开阳磷矿的富矿总量占全国磷矿资源富矿的35%,开磷集团的磷矿石资源是国内唯一不经选矿就可直接用于生产高浓度磷复肥的优质原料,磷酸二铵年产量120万吨左右,以下是磷酸二铵的工艺生产流程及排污节点图:
酸二铵作为我国目前广泛使用的复合肥,它的生产原料是磷酸和液氨,通过控制氮磷比可以生产出磷酸一铵和磷酸二铵。生产流程中同样涉及原料的处理,核心反应,分离除杂,条件的的控制和尾气的处理,原料的循环使用等。该工艺流程中还需要控制温度,通常温度控制有以下几个原因:1、冰、水浴加热,通常防止温度过高时会分解或挥发或溶解,例如氨水,过氧化氢和液溴等;2、使催化剂的活性达到最好,因为催化剂在不同温度下的活性不同;3、防止副反应的发生:使温度控制在有利于主反应的温度要求上,这个在有机反应考查比较多,如实验室制乙烯;4、升温或者降温,对于达到化学平衡的反应来说,使反应有利于向增大转化率的方向进行。
工艺流程是高考的一大难点,但是如果我们可以在日常教學中融入工艺流程中的步骤,并且与真实的工艺生产相结合,那么在高三的复习中,我们就可以将高一二学习的碎片整合在一起,构成一个解决工艺流程的模型,从而突破这个高考难题。
参考文献
[1]汪家铭.贵州开磷集团年产120万吨磷酸二铵项目 一期工程投产[J]. 四川化工,2009(5).
[2]刘全明.化学工艺流程题的结构、特点、分类与解法[J].化学教学.2010:(3)57.
关键词:磷化工 工艺流程 日常教学
中图分类号:G4 文献标识码:A
开磷集团通过磷化工及其相关产业的发展,从单一的矿业开采发展为矿业及磷、煤化工等六大产业,旗下的贵州开磷集团矿肥有限责任公司成立于2006年,主要经营磷矿石及相关产品,有200万吨/年磷矿石、120万吨/年磷酸二铵、40万吨/年磷酸一铵、340吨/年硫酸、110吨/年磷酸的生产能力,工艺流程主要包括开采、磨细、反应和分离,这其中有很多物质的性质和生产流程在高考工艺流程题中出现,我们可以结合生产实例和高考真题,将这些知识点融入到日常教学中,既让学生体会化学在生产生活中的作用,也加深学生对所学物质的性质的认识和理解。
化学工艺流程题通常以“真实的化工生产流程”等情景素材为载体,将解题的关键信息融汇其中,考查学生对信息的解读、提取、加工和应用能力,同时考查学生对元素及其化合物、化学反应原理、化学实验等必备知识的掌握情况,以及将已学知识与新情景信息整合解决化工生产中实际问题的能力和素养。工艺流程题的题型一般有两大类,一类是物质的制备,另一类是物质的分离提纯,工艺流程题的生产流程用框图形式,考查物质的制备,检验,分离提纯等化学基本原理在化工生产中的实际应用,解决工艺流程题的第一步是读懂工艺流程图,以19年全国三卷工艺流程题为例:
高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题:
该题属于物质的制备,第一步酸浸是对原料的预处理,矿物原料的处理方法有粉碎、煅烧和溶解。粉碎的目的是增大接触面积,溶解一般分为酸浸、碱浸和水浸,由于工艺流程中的原料一般是难溶于水的盐和一些金属氧化物,有时存在二氧化硅,溶解的目的是将矿物中的离子提取出来,提高原料的利用率,这两个知识点可以与影响化学反应速率的因素融合在一起,除了粉碎以外,还有其他因素可以影响浸出速率,这里尤其要注意硫酸的浓度对反应的影响。酸浸这里常常涉及到必修一第三章和第四章金属非金属及其化合物的性质,在必修一第二章物质的分类里面,对于氧化物的分类可以细一点,先进行酸性氧化物和碱性氧化物以及不成盐氧化物的概念学习,例举初中学过的氧化钙二氧化碳等简单氧化物,让学生将初中方程式复习一下,为后面两章物质性质的学习打下基础。煅烧的目的有除去有机杂质、还原性物质被氧气氧化、改变矿物结构,使其在溶解中更易溶解等。
第二步是核心反应,核心方程式大多是陌生方程式,尤其是氧化还原型离子方程式,这个知识点不能全部累积到高三的一轮复习,在必修一应该根据学生的接受程度选择性补充部分内容,特别是氧化产物和还原产物的判断。分析陌生方程式还需关注化学式,预判分类和化合价,关注框图中箭头指向,找出工艺流程题的主线。
第三步调节pH值,调节pH值目的是控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀,调节pH值所加试剂一般是含被提纯物质中的金属阳离子对应的金属、金属氧化物、金属氢氧化物和金属碳酸盐。例如Cu2+溶液中混有Fe3+,可以加入氧化铜、氢氧化铜、碳酸铜和碱式碳酸铜,这里可以与选修四第三章融合在一起,涉及到盐类的水解平衡的移动,pH值的调节范围根据离子完全沉淀或开始沉淀的pH值数据来选择,应该是题目中原始数据的组合,考查学生整合信息的能力。接下来是分离提纯,这个知识点可以融合在必修一第一章,主要有过滤、蒸馏、萃取和重结晶。在这个过程中,还涉及到考查物质的循环利用,环境保护,日常教学中可以渗透进去。
开阳磷矿区是国内外知名的特大富矿区,开阳磷矿的富矿总量占全国磷矿资源富矿的35%,开磷集团的磷矿石资源是国内唯一不经选矿就可直接用于生产高浓度磷复肥的优质原料,磷酸二铵年产量120万吨左右,以下是磷酸二铵的工艺生产流程及排污节点图:
酸二铵作为我国目前广泛使用的复合肥,它的生产原料是磷酸和液氨,通过控制氮磷比可以生产出磷酸一铵和磷酸二铵。生产流程中同样涉及原料的处理,核心反应,分离除杂,条件的的控制和尾气的处理,原料的循环使用等。该工艺流程中还需要控制温度,通常温度控制有以下几个原因:1、冰、水浴加热,通常防止温度过高时会分解或挥发或溶解,例如氨水,过氧化氢和液溴等;2、使催化剂的活性达到最好,因为催化剂在不同温度下的活性不同;3、防止副反应的发生:使温度控制在有利于主反应的温度要求上,这个在有机反应考查比较多,如实验室制乙烯;4、升温或者降温,对于达到化学平衡的反应来说,使反应有利于向增大转化率的方向进行。
工艺流程是高考的一大难点,但是如果我们可以在日常教學中融入工艺流程中的步骤,并且与真实的工艺生产相结合,那么在高三的复习中,我们就可以将高一二学习的碎片整合在一起,构成一个解决工艺流程的模型,从而突破这个高考难题。
参考文献
[1]汪家铭.贵州开磷集团年产120万吨磷酸二铵项目 一期工程投产[J]. 四川化工,2009(5).
[2]刘全明.化学工艺流程题的结构、特点、分类与解法[J].化学教学.2010:(3)57.