王穗芳个人简介：
中学化学高级教师，广州市优秀教师，广东省名班主任讲师团成员，广州市第二批中小学骨干教师，广州市教育局教学研究室学科高考研究组成员，华南师范大学“4+2”模式教师教育兼职硕士研究生导师。辅导学生参加各类化学竞赛，曾获中国化学会、广东省、广州市化学教研会颁发竞赛优秀辅导教师称号。
教育部办公厅高中化学“国培计划”（2012）观摩课
高三化学“化工生产流程”专题复习
——《核心反应的确定与工艺分析》教学设计
广东广雅中学 王穗芳
wangsuifang@163.com
2012-11-21
高三化学“化工生产流程”专题复习教学设计
——核心反应的确定与工艺分析
广东广雅中学 王穗芳
一、教学分析
1、考点解读
了解科学、技术、社会的相互关系（如化学与生活、材料、能源、环境、生命过程、信息技术的关系等。）知道在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。
2、试题特点
化工流程题是一类极具特色和前景的高考新题型，能很好体现新课程标准和《考试说明》的要求，因此广东高考试题中几乎每年都出现。[[1]]这类题信息量大，情境新，试题往往以真实的工业生产作为背景，总是希望通过生产实际、社会现实和研究前沿等背景给出一定容量的信息，融入相关的知识与考点，考查学生对知识的掌握和运用能力。这类题目的综合性强。
3、能力要求
化工流程题重在考查学生对元素化合物知识、化学反应原理、实验中分离提纯相关知识的掌握程度，年年必考而又常考常新。对学生而言，陌生度大，综合能力要求高，要求同学们既要熟知工业生产的基本原理，又要对流程图中所给出的信息进行提取、筛选，对同学的学科能力要求较高。
4、学生分析
教学对象为高三理科班学生，学生已经初步完成了元素化合物、部分化学原理的复习，初步具备了解决此类题目的基本知识和基本原理。
学生解决本类题的困难现状：
1、具备一定的基础知识和基本原理，但对知识情景化的应用能力有所缺失。
2、知道分析的一般步骤，但整体性把握较弱，分析思维方法不够优化，耗时过长。
3、具备一定的做题经验，但不能处理新情景新信息，解题方法不熟练，答题不规范 。
总体表现：对根据工艺流程图回答问题的能力比较弱，对化学知识情景化的应用反映出对化学基础知识的掌握有所缺失。
目前学生对待本题的心理状况：不熟悉解题方法；解题信心不足。同时本类题在理综考试试题中的特殊位置，常常在32题，接近物理大题，学生急于完成转到物理题；时间不够，可能想放弃；非常紧张，不能静心阅读，所以本部分对学生应试心理要求较高。
二、教学目标
1、知识与技能
能力技能：化繁为简，初步掌握审题和读图的方法：找出流程的最核心反应，分析工艺每个环节的目的和结果。优化解题思维，学会提取信息，培养较强心理素质。
知识技能：巩固元素化合物基本知识；学会核心方程式的准确书写，包括沉淀反应方程式的书写、氧化还原反应方程式的书写和配平、非氧化还原方程式的书写等。
2、过程与方法
（1）通过讨论，归纳、梳理、整理知识，优化解题思维，培养对流程题基本解题方法的归纳能力。
（2）通过有梯度的生产流程的习题训练，培养逻辑思维能力和信息提取能力。
3、情感态度与价值观
（1）通过对科学、技术、社会的相互关系的了解，激发对化学技术的兴趣，体会化学对人类生活和生产所起的重要作用。
（2）培养理论联系实际的能力，会结合生产实际进行科学分析及信息提取。
（3）形成解题方法，树立信心，调节好应试心理。
三、教学重点与难点
教学重点：优化解题思维，学会提取信息，培养较强心理素质。
教学难点：流程新情境的适应与新信息的提取，解题应变能力。
四、教学设计思路
Ø 思路设计
纵观2008年至2011年高考广东卷化学试题．与化工生产实际相联系的“无机工业流程图”题目，年年必考，已成为高考的一种主流题型。2010年实施新高考以来，此题得分率50%(2010)、39.8%(2011)，反映出学生“元素及其化合物知识薄弱”、“根据工艺流程图回答问题的能力差”。[[2]]
表1 2008至2011年高考广东卷考化学“无机工业流程题”题目统计与分析
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广东高考
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题号
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分值
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省平均分
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难度
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考查载体
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主线
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2008
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19题
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11分
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5.57
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难度适中（0.51）
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流程图
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物质
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2009
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22题
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12分
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6.88
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难度适中（0.57）
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流程图
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分离操作
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2010
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32题
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16分
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8.02
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难度适中（0.50）
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流程图
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分离操作
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2011
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32题
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16分
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5.9
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难度较大（0.37）
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流程图
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分离操作
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在本节复习中，通过找出流程中的核心反应，，初步掌握审题和读图的方法，学会分析工艺每个环节的目的和结果，巩固元素化合物基本知识，以解决“根据工艺流程图回答问题的能力差”问题。
图1 “无机工业流程图”题目框架分析思路[1]
Ø 复习策略设计
本次教学采用学生“掌握学习模式”(mastery learing)，[[3]]学生为主体，以集体教学为基础，辅以及时的反馈，为学生提供所需的个别化帮助以及所需的必要学习时间，从而使大多数学生达到教学目标所规定的掌握标准。其基本程序为：设计教学目标----诊断性评价----团体教学----形成性训练----已掌握者进行巩固性、扩展性学习或未掌握者接受矫正----进入下一内容的循环。
教学前初步确定教学目标，通过“课前导练”、“课前诊断”对学生问题进行有效诊断，防止将臆想的问题强加给学生，达到复习的有效性与高效性。课堂上呈现学生问题及思维，发挥学生的主体性，引导归纳解题方法的优化与提炼，再通过巩固拓展训练深化解题思路与方法，最后由学生针对流程设计问题，通过问题自编互评，调动学生思维。
图2 化工生产流程专题“掌握学习”过程模式图
具体以2011年广州一模、2010年广东理综高考流程改编题为课前导练，引出流程解题分析步骤，确定核心反应。通过导练前测，学生书写解题感悟、困难，诊断暴露学生问题与迷思。课堂呈现学生迷思，集体研讨，形成解题意识：“审题——读图——析设问”。以2012福建(应变)、广东高考题(拓展)为变式，落实解题方法，让学生针对流程提出问题，发散思维，提升解题能力。
五、教学流程图
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学生思路、问题、方法呈现与评价展示质疑评价 |
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导学案分析
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1、解流程有方法，但无把握或“很难说，看题目而定”
不太有把握的题
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2、 某些步骤的目的和作用不了解
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归纳解题工具
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流程图精简化
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分析阶段化
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3、一些新颖的题目感觉无从下手，耗时较长
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流程所用的主要原料
c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)
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流程的目标产品
c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)
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流程的核心反应
c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)
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审题要领
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调查收集归纳问题
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思考方法
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作答规范
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12福建理综和12广东理综变式
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迷思诊断
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变式迁移与
提升
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高考题演练
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归纳总结
拓展铺垫
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归纳总结
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拓展引入
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原料处理→分离提纯→核心反应→获得产品
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副产品及循环利用物质的判断
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学生汇报交流
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【环节一】——创设诊断问题情景，产生共鸣
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教师活动
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学生活动
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设计意图
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【导学案预习汇报】
组织学生完成课堂互动
请结合课前导练的试题1、2，说说你对化工流程图的分析方法？目前解题你存在的困惑有哪些？解题的心得体会有什么？
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【学生思维展示】
学生找出大题干的原料和目标产品，确定核心反应。把思路、问题、方法呈现并进行评价
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初步训练学生审题习惯，优化解题思维。通过师生、生生对话、评价，增加课堂的思维容量，体现学生的主题作用
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【迷思诊断与反馈】
面向全班学生调查，收集同学们在完成“化工生产流程（一）”导学案中的困惑问题。
播放学生在完成学案中感到困惑所列出问题的照片。
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学生在学案完成后写出自己关于“化工生产流程（一）”导学案中遇到的困惑及解题的心得，然后上交。
对所列的困惑表示认同，带着问题进入课堂学习。
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诊断暴露，针对学生存在问题，构建高效益的高三复习课模式。
解决复习课的诊断方式，课前对学生问题进行有效诊断，防止将臆想的问题强加给学生，浪费了课堂时间，避免造成低效课堂。
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【提炼解题方法】
做题体会：
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【归纳】
1、大题干：原料、目标产品
2、流程图：确定核心反应
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化繁为简，学会归纳。初步掌握审题和读图的方法。优化解题思维。
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【方法提炼与小结】审题读图定核心
工艺除杂纯产品
精读问题细解题
答题表述要规范
原料——核心反应——产品
除杂分离
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整体分析，优化思维
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优化思维分析，归纳解题方法
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【环节二】——活化试题呈现方式，巩固反馈，实现复习效益
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教师活动
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学生活动
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设计意图
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【应变】若工艺中出现陌生物质如何处理？
【拓展训练1】（2012福建）（3）酸浸法制取硫酸铜的流程示意图如下：
（1）步骤（i）中Cu2(OH) 2CO3 发生反应的化学方程式为 。
（2）步骤（iii）、（iv）的作用是 。
（3）在步骤（iii）发生的反应中，1 mol MnO2转移2 mol 电子，该反应的离子方程式为 。
【做题反思】：
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优化思维方式分析本流程。
【小结】
原料处理→（分离提纯）核心反应→获得产品。
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学会应变流程中出现的陌生物质，掌握主线与核心。
审题读图定核心
工艺除杂纯产品
精读问题细解题
答题表述要规范
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【拓展】根据题干，同学们根据核心反应及除杂提纯二个角度设计问题考查。
【拓展训练2】（2012广东）难溶性杂卤石（K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O）属于“呆矿”，在水中存在如下平衡： K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O（s） 2Ca2+ + 2K+ + Mg2+ + 4SO42— + 2H2O
为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH) 2溶液浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：
（1）本流程的原料有： ，目标产物是 。
（2）本流程的核心步骤是什么？ 。
【思考】：根据题干，同学们根据核心反应及除杂提纯二个角度设计问题考查。
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根据试题分析方法，分析拓展训练2。
发散思维，问题自编问题，相互评价。
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审题、读图，设问题，拓
学会分析，学会提问，规范答题展学生思维
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【拓展小结】
问题设置角度及做题技巧：
（1）问成分：（滤渣或者溶液）
（2）问除杂：（怎样除和除什么？）
（3）写方程：（氧化还原、水解、复分解）
（4）问原因：（结合化学反应原理，
如速率和平衡、电化学等）
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归纳整理
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【环节三】——总结巩固，思路强化
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教师活动
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学生活动
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设计意图
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【工艺流程分析小结】
（1）整体分析，优化思维：
审题：找原料，找目标产品，
读图：确定核心反应。
（2）其他工艺目的分析：
工艺目的：为产品服务，除杂提纯。
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归纳整理
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总结巩固，强化提升解题思路
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【环节四】——设疑铺垫，承上启下（备用）
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教师活动
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学生活动
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设计意图
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【深化】对比分析1、2；可发现流程图的变化。
得出规律：
主线主产品，分支副产品，回头为循环
若流程较为复杂，如何确定核心反应和进行工艺分析？
【课后巩固3】（10四川）四川攀枝花蕴藏着丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣（主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3，Ti的最高化合价为＋4)做原料，生成白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：
请回答下列问题：
（1）硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是 。
（2）向滤液I中加入铁粉，发生反应的离子方程式为： 、 。
（3）在实际生产过程中，向沸水中加入滤液Ⅲ，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、 、 、 （填化学式），减少废物排放。
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从产物的分类，物质的使用等特点分析
分析思路：全局性分析：确定核心反应？若出现目标产品外的物质如何分析？（副产品与可循环物质）
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确定分析思路，强化解题规律。
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七、本节教学反思
1、“掌握学习模式”(mastery learing)对学生的学习效果达成学习目标。
2、力求体现新课程理念：预设与生成的关系；主体与主导的体现
3、注重体现教学环节与目标的一致性。
（1）注重环节设计，突出复习导向
（2）注重例题呈现，强调方法指导
（3）注重反馈多样，体现思维深度
4、符合高三复习课特征：实效性与思维养成；容量性与能力培养。
八、本节教学创新点
1、迷思诊断：课堂前测，高考题变式与类two-tier形式诊断学生工业流程解题迷思；
2、“掌握学习”复习模式：具有实效性、针对性的高三复习模式，发挥学生能动性，实现高三复习课堂高效性。
3、问题自编：学生自编问题，发散思维，深度思考，培养学生提问能力。
九、参考文献
[1]王穗芳.“框架”统筹全局 “环节”细致分析----新高考模式下“无机工业流程图”题目的备考与研究[J].教育导刊,2011:89-92.
[2]广东省考试中心.广东高考年报(2011)[M].广州:广东高等教育出版社,2011.
[3]扈中平,李方等.现代教育学(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2005:301-302.
十、附录
2013届高考化学复习专题化工生产流程（一）
1、课前导练
1．（11广州一模31）亚氯酸钠（NaClO2）主要用于棉纺、造纸业的漂白剂，也用于食品消毒、水处理等，亚氯酸钠受热易分解。以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下：
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NaClO3 |
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H2SO4
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溶解
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SO2
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反应2
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H2O2、NaOH
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减压蒸发55℃
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冷却结晶
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粗产品
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反应1
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ClO2
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母液
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（1）本流程的主要原料是： ，目标产品是 。
（2）核心反应是哪一步： 。 有关的反应方程式是：
，氧化剂是 。
（3）从“母液”中可回收的主要物质是_________。
2．（2010广东）碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以β－锂辉石（主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2）为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下：
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β－锂辉石 |
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浸取锂
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浸出液
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浸出渣
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除杂
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滤液
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滤渣
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蒸发浓缩
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沉淀
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碳酸锂
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母液
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硫酸
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饱和碳酸钠溶液
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Ⅰ
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Ⅱ
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Ⅲ
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已知：Fe3＋、Al3＋、Fe2＋和Mg2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303 K下的溶解度分别为34.2 g、12.7 g和1.3 g。
（1）本流程的主要原料是： ，目标产品是 。
杂质有： 。
（2）制备的核心反应是哪一步： 。写出相关的离子方程式为 。
（3）为了得到较纯产品，必需进行 操作。具体操作是：
①步骤Ⅰ中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO42-，另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+等杂质，需在搅拌下加入 (填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”)以调节溶液的pH到6.0～6.5，可除去部分杂质离子，浸出渣的主要成分是 ，然后分离得到浸出液。
②步骤Ⅱ中，将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有 。
（4）从母液中可回收的主要物质是 。
2、课前诊断
【做题反思】：通过以上流程题的分析解题，你对化工流程图题的解题感悟是：
1、你完成流程图题的时间大约是：
A．5min以内 B．5~10min C．10~15min D．15min以上
2、你对自己解流程题的总体感觉是：（选择选项并填空）
A．有方法，把握较大。原因是：
B．有方法，但无把握。原因是：
C．很难说，看题目而定。不太有把握的题如：
D．思路较乱，不知从何下手。
希望老师给予解题指导方向，如：
3、请反思你解流程图题的困难有哪些：
4、你对解流程题有什么特别的体会（心得方法）吗？请简单写下来。
2013届高考化学复习专题化工生产流程（一）
3、《核心反应的确定与工艺分析》学案
【拓展训练1】（2012福建）（3）酸浸法制取硫酸铜的流程示意图如下：
（1）步骤（i）中Cu2(OH) 2CO3 发生反应的化学方程式为 。
（2）步骤（iii）、（iv）的作用是 。
（2）步骤（iii）、（iv）的作用是 。
（3）在步骤（iii）发生的反应中，1 mol MnO2转移2 mol 电子，该反应的离子方程式为 。
【拓展训练2】（2012广东）难溶性杂卤石（K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O）属于“呆矿”，在水中存在如下平衡： K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O（s） 2Ca2+ + 2K+ + Mg2+ + 4SO42— + 2H2O
为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH) 2溶液浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：
Ca(OH)2溶液 滤渣 母液
（1）本流程的原料有： ，目标产物是 。
（2）本流程的核心步骤是什么？ 。
【思考】：请同学们根据流程中的核心反应、除杂净化二个角度设计问题考查。
参考设问：①滤渣的主要成分有 和 以及未溶杂卤石。
②“除杂”环节中，先加入 溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入
溶液调滤液pH至中性。
③用化学平衡移动原理解释Ca(OH) 2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因：
。
【本课学习体会与小结】
【对比分析】：（铺垫设疑，承上启下）
此流程与其他对比，有什么不同？（从产物的分类，物质的使用等特点分析）
【课后巩固3】（10四川）四川攀枝花蕴藏着丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣（主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3，Ti的最高化合价为＋4)做原料，生成白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：
请回答下列问题：
（1）硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是 。
（2）向滤液I中加入铁粉，发生反应的离子方程式为： 、 。
（3）在实际生产过程中，向沸水中加入滤液Ⅲ，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、
、 、 （填化学式），减少废物排放。
参考答案
课前导练1：（2）H2O2 + 2ClO2 + 2NaOH ＝ 2NaClO2 + 2H2O + O2 氧化剂：ClO2
（3）Na2SO4
课前导练2：（2）2Li++CO32-==Li2CO3↓
（3）①石灰石；SiO2、Fe（OH）3、Al（OH）3 ②Fe2+、Mg2+、Ca2+
（4）Na2SO4
【拓展训练1】：
（1）Cu2(OH) 2CO3 + 2H2SO4=2CuSO4+CO2↑+3H2O
（2）把Fe2+氧化成Fe3+、除去Fe3+
（3）MnO2+2Fe2+ + 4H+ = Mn2+ + 2Fe3+ +2H2O
【拓展训练2】：
参考设问：①滤渣的主要成分有 和 以及未溶杂卤石。
②“除杂”环节中，先加入 溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入 溶液调滤液PH至中性。
③用化学平衡移动原理解释Ca(OH) 2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因：
。
（2）Mg(OH)2， CaSO4 ；K2CO3 稀H2SO4 ；
加入Ca(OH)2溶液，OH—与Mg2+结合成Mg(OH)2、Ca2+与SO42—结合成CaSO4而析出，使平衡向右移动，杂卤石溶解浸出K+（留在滤液中）。（各2分）
【巩固训练3】：（1）TiO2+2H2SO4=Ti(SO4)2+2H2O或TiO2+ H2SO4＝TiOSO4+H2O (2分)
（2）2Fe3＋+Fe=3Fe2＋ Fe+2H＋=Fe2＋+H2↑ （各2分，共4分）
（3）H2O FeSO4 H2SO4（答对1点给1分，共3分）
[[1] ]王穗芳.“框架”统筹全局 “环节”细致分析----新高考模式下“无机工业流程图”题目的备考与研究[J].教育导刊,2011:89-92.
[[2]] 广东省考试中心.广东高考年报(2011)[M].广州:广东高等教育出版社,2011.
[[3]] 扈中平,李方等.现代教育学(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2005:301-302.
