高中化學(xué) 化學(xué)工業(yè)流程專題習(xí)題課-課件 學(xué)習(xí)資料

化學(xué)工業(yè)流程專題習(xí)題課主講人：于乃佳

學(xué) 校：北京市第八十中學(xué)學(xué) 科：化學(xué)（人教版選修4） 年 級(jí)：高二下學(xué)期高中化學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)通過(guò)典型例題學(xué)習(xí)，提升化學(xué)工藝流程題的分析方法和技巧。提升獲取、加工信息的能力、分析解決問(wèn)題的能力和化學(xué)語(yǔ)言的準(zhǔn)確表達(dá)能力。能夠基于元素、基于原理、基于實(shí)際三個(gè)不同水平解決問(wèn)題，提升思維的靈活性、變通性。高中化學(xué)一、關(guān)注信息應(yīng)用例1．近年來(lái)，我國(guó)印刷電路板（PCB）制造業(yè)發(fā)展迅速，總產(chǎn)值居世界第一。工業(yè)上常用CuCl2和鹽酸的混合液作為蝕刻液，蝕刻PCB表面的銅箔。已知：①

一定條件下，Cu與Cu2+反應(yīng)可生成+1價(jià)銅。②

氯化亞銅（CuCl）難溶于水，可與Cl﹣形成CuCl3 進(jìn)入溶液。2﹣Ⅰ．蝕刻過(guò)程中將Cu轉(zhuǎn)化為CuCl3 去除。2﹣（1）蝕刻過(guò)程的離子方程式有CuCl＋2Cl﹣2﹣CuCl3Cu2+。＋Cu

＋2Cl﹣2CuCl反應(yīng)物生成物（2）蝕刻液中的鹽酸可大大提高蝕刻效率，結(jié)合上述反應(yīng)解釋原因：

。HCl＝H＋＋Cl－高中化學(xué)3Ⅱ

．蝕刻一段時(shí)間后，將蝕刻廢液中的CuCl

2﹣轉(zhuǎn)化為Cu2+，即可再生循環(huán)利用。常用的電化學(xué)方法如圖所示：（3）

結(jié)合電極反應(yīng)解釋陽(yáng)極區(qū)蝕刻液再生的原理：

。CuCl32﹣CuCl32﹣例1．近年來(lái)，我國(guó)印刷電路板（PCB）制造業(yè)發(fā)展迅速，總產(chǎn)值居世界第一。工業(yè)上常用CuCl2和鹽酸的混合液作為蝕刻液，蝕刻PCB表面的銅箔。32﹣CuCl －－ 2+ － －e ＝Cu ＋3Cl ，陰極區(qū)的Cl 通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)，使蝕刻廢液再生CuCl－高中化學(xué)CuCl32﹣CuCl32﹣例1．近年來(lái)，我國(guó)印刷電路板（PCB）制造業(yè)發(fā)展迅速，總產(chǎn)值居世界第一。工業(yè)上常用CuCl2和鹽酸的混合液作為蝕刻液，蝕刻PCB表面的銅箔。（4）

實(shí)際電解過(guò)程中，通常在兩極上均產(chǎn)生少量氣體，則流出液1、流出液2混合后，還需補(bǔ)充

HCl 試劑，得到可循環(huán)使用的再生液。3Ⅱ

．蝕刻一段時(shí)間后，將蝕刻廢液中的CuCl

2﹣轉(zhuǎn)化為Cu2+，即可再生循環(huán)利用。常用的電化學(xué)方法如圖所示：高中化學(xué)（5）研究表明：其他條件不變，使用無(wú)膜電解槽再生時(shí)，一段時(shí)間后，電極上析出Cu的總量反而會(huì)隨電解時(shí)間的增長(zhǎng)而減少。解釋Cu的總量減少的原因：

陽(yáng)極生成的Cu。2+移向陰極，使電極上析出的Cu溶解CuCl32﹣CuCl32﹣已知：①一定條件下，Cu與Cu2+反應(yīng)可生成+1價(jià)銅。②

氯化亞銅（CuCl）難溶于水，可與Cl﹣形成CuCl3 進(jìn)入溶液。2﹣Cu2+CuCl3 ＋e ＝Cu＋3Cl2- － －3Cu2+＋Cu＋6Cl－＝2CuCl

2-高中化學(xué)Cu、Au、PbSO4注意元素存在的物質(zhì)形式及其價(jià)態(tài)變化。二、關(guān)注元素在流程中的去向例2．粗銅精煉后的陽(yáng)極泥含有Cu、Au（金）和PbSO4等雜質(zhì)，濕法處理陽(yáng)極泥進(jìn)行綜合利用的流程如下：銅元素鉛元素高中化學(xué)辛酸的量增加，會(huì)有更多的甘油三酯生成，導(dǎo)致產(chǎn)物中甘油二酯的產(chǎn)率降低。例3．為探究不同條件下甘油（丙三醇）和辛酸酯化合成甘油二酯的最佳條件，科研工作者做了甘油二酯的酶法合成工藝研究。實(shí)驗(yàn)1：研究不同投料比對(duì)產(chǎn)率的影響（1）理論分析合成甘油二酯所需辛酸與甘油的投料比（物質(zhì)的量之比）為2﹕1。實(shí)驗(yàn)證明提高投料比，甘油二酯的產(chǎn)率會(huì)降低，其原因可能是

。C7H15COOH ＋三、關(guān)注反應(yīng)條件的調(diào)控高中化學(xué)2C7H15COOH ＋CH—OCOC7H15CH2—OCOC7H15＋2H2O（2）硅膠易與羥基結(jié)合，故有較強(qiáng)的親水性，易于吸附水分子。但是在反應(yīng)體系里加入硅膠后甘油二酯含量明顯降低，說(shuō)明合成甘油二酯的平衡發(fā)生了逆向移動(dòng)，分析可能的原因是

。甘油分子有3個(gè)羥基，故硅膠對(duì)甘油的吸附能力也較強(qiáng)，降低了體系中反應(yīng)物甘油的濃度，從而使合成甘油二酯的酯化反應(yīng)平衡逆向移動(dòng)，降低了甘油二酯的含量。例3．為探究不同條件下甘油（丙三醇）和辛酸酯化合成甘油二酯的最佳條件，科研工作者做了甘油二酯的酶法合成工藝研究。實(shí)驗(yàn)2：研究吸水劑對(duì)反應(yīng)的影響CH2—OH高中化學(xué)例3．為探究不同條件下甘油（丙三醇）和辛酸酯化合成甘油二酯的最佳條件，科研工作者做了甘油二酯的酶法合成工藝研究。實(shí)驗(yàn)3：研究不同催化劑的催化效果曲線催化劑縱坐標(biāo)①脂肪酶

I

號(hào)辛酸轉(zhuǎn)化率②脂肪酶

II

號(hào)辛酸轉(zhuǎn)化率③脂肪酶

I

號(hào)甘油二酯含量④脂肪酶

II

號(hào)甘油二酯含量（3）其他條件相同時(shí)，不同脂肪酶（I號(hào)、II號(hào)）催化合成甘油二酯的效果如圖1所示，選擇此實(shí)驗(yàn)中催化效果相對(duì)最佳的反應(yīng)條件是

A 。A．12

h，I號(hào) B．24

h，I號(hào) C．12

h，II號(hào) D．24

h，II號(hào)高中化學(xué)①

綜合圖2和圖3，選擇6

h時(shí)比較適宜的反應(yīng)溫度是

50

℃

。②

在6

h之后，辛酸的轉(zhuǎn)化率總趨勢(shì)緩慢上升，30

℃、40

℃甘油二酯的含量上升，但是50

℃的卻有所降低，分析可能的原因是

。催化合成甘油二酯反應(yīng)的脂肪酶，長(zhǎng)時(shí)間處于較高溫度下活性（選擇性）下降，導(dǎo)致甘油二酯含量下降，副反應(yīng)產(chǎn)物含量增加圖1 圖2（4）選定脂肪酶做催化劑，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。物質(zhì)制備、合成條件選擇考慮：反應(yīng)原理、生產(chǎn)成本、環(huán)鏡保護(hù)等高中化學(xué)例4．Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì)）來(lái)制備，工藝流程如下：（1）“酸浸”實(shí)驗(yàn)中，鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知，當(dāng)鐵的浸出率為70%時(shí)，所采用的實(shí)驗(yàn)條件為

。100℃、2h或

90℃、6h四、關(guān)注物質(zhì)的性質(zhì)高中化學(xué)（2）TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40

min所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示：溫度/℃3035404550TiO2·xH2O

轉(zhuǎn)化率/%9295979388分析40℃時(shí)TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因

。低于40

℃，TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加；超過(guò)40

℃，雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降。FeTiO一3、些M易g分O解、、Si易O2揮發(fā)的物質(zhì)①Cl2水、Br2水、I2水②H2O2、NaHCO3、NH4HCO3③NH3

·H2O、HNO3高中化學(xué)FeTiO3、MgO、SiO2（3）濁液②加入雙氧水時(shí)，是少量多次加入，采用這樣操作的原因是

。主反應(yīng)：H2O2＋2Fe2＋＋2H＋=

2Fe3＋＋2H2O2H2O2Fe3＋ 2HO＋O

↑2 2副反應(yīng)：高中化學(xué)FeTiO3、MgO、SiO2（4）Li2Ti5O15中Ti

的化合價(jià)為+4，本工藝兩次用到H