1、物质制备过程的探究性及开放性问题1 扬州市梅岭中学京华城校区 什么是探究性及开放性问题什么是探究性及开放性问题?某工厂以含有FeSO4和少量H2SO4的废水为原料制备FeSO47H2O的步骤如下：调节废水pH 过滤 蒸发浓缩 结晶池结晶 收集晶体，洗涤干燥（1）调节废水pH时，适宜加入 （填字母）。A .Fe B.Cu C.Ca(OH)2 (2)结晶池低有一定的坡度，主要目的是 。A便于收集晶体便于收集晶体 我们遇到的有关物质制备的试题常与日常生活和工农业生产密切相关。制备过程常常可分为3个阶段：原料的预处理阶段、核心反应阶段、目标产品的生成阶段。制备过程包含了实验的原理、实验试剂和仪器的选用
2、、实验条件的控制、实验操作的方法、实验方案的设计等。物质制备涉及哪些内容物质制备涉及哪些内容?1、原料预处理阶段、原料预处理阶段问题问题1：实验前对石灰石进行粉碎处理的目的？实验前对石灰石进行粉碎处理的目的？问题问题2：稀盐酸的作用是什么？若盐酸过量稀盐酸的作用是什么？若盐酸过量会有何影会有何影 响响？判断样品已完全反应的现象是什么？判断样品已完全反应的现象是什么？例1：实验室以某石灰石（含少量Fe2O3）为原料制备高纯CaCO3的步骤如下：溶解溶解 向石灰石样品中加入适量盐酸，至反应完全。除铁除铁 加入氨水调节pH，然后加入适量Ca（OH）2，充分反应后过滤。沉淀沉淀 向滤液中补充氨水，通入
3、CO2，反应一段时间。分离分离 过滤、洗涤、干燥得高纯CaCO3。1、原料预处理、原料预处理粉粹、搅拌的目的：粉粹、搅拌的目的：。溶解：溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸等通常用酸溶，如用硫酸、盐酸等水溶：水溶：。酸溶：酸溶：。灼烧、焙烧、煅烧：灼烧、焙烧、煅烧：。增大接触面积，加快反应，充分反应增大接触面积，加快反应，充分反应/加快溶解，充分溶解加快溶解，充分溶解与水接触反应或溶解与水接触反应或溶解在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液改变结构，使一些物质能溶解，改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解。并使一些杂质高温下氧化、分解。常见考
4、点2、核心反应条件的控制、核心反应条件的控制 例1：实验室以某石灰石（含少量Fe2O3）为原料制备高纯CaCO3的步骤如下溶解溶解 向石灰石样品中加入适量盐酸，至反应完全。除铁除铁 加入氨水调节pH，然后加入适量Ca（OH）2，充分反应后过滤。沉淀沉淀 向滤液中补充氨水，通入CO2，反应一段时间。分离分离 过滤、洗涤、干燥得高纯CaCO3。问题问题3：除铁时，为何选用除铁时，为何选用Ca（OH）2而不用而不用NaOH，除了除了Ca（OH）2价格低且来源广，还有哪些优点？价格低且来源广，还有哪些优点？不引入新的杂质提高碳酸钙的质量2、核心反应条件的控制、核心反应条件的控制 例1：实验室以某石灰石
5、（含少量Fe2O3）为原料制备高纯CaCO3的步骤如下溶解溶解 向石灰石样品中加入适量盐酸，至反应完全。除铁除铁 加入氨水调节pH，然后加入适量Ca（OH）2，充分反应后过滤。沉淀沉淀 向滤液中补充氨水，通入CO2，反应一段时间。分离分离 过滤、洗涤、干燥得高纯CaCO3。问题问题4：如沉淀时，其他条件相同，反应如沉淀时，其他条件相同，反应温度对温度对CaCO3产率的影响如图。高于产率的影响如图。高于35时，时，CaCO3产率下降的主要原因是什么？产率下降的主要原因是什么？二氧化碳的溶解能力下降，二氧化碳的溶解能力下降，氨水中氨气挥发氨水中氨气挥发例2：工业上可用铜屑、空气与稀硫酸在80 条件
6、下制备硫酸铜热水浴热水浴增大气体与溶液的接触面积，使反应更充分可用纯氧替代避免氮气带走过多热量2、核心反应条件的控制、核心反应条件的控制（受热均匀，便于控温）（受热均匀，便于控温）问题问题5：如何控制反应所需如何控制反应所需80？2、核心反应、核心反应反应条件的控制反应条件的控制温度的控制：温度的控制：(1)温度对温度对反应速率反应速率的影响的影响(2)温度对物质的温度对物质的稳定性稳定性(分解、氧化分解、氧化)的影响的影响(3)温度对物质的温度对物质的状态、挥发性状态、挥发性的影响的影响(4)温度对固体、气体温度对固体、气体溶解性溶解性的影响的影响(5)温度对温度对除杂效果、产品纯度或产率除
7、杂效果、产品纯度或产率的影响的影响（热水浴、冰水浴）热水浴、冰水浴）常见考点3、产品的生成阶段、产品的生成阶段 例1：实验室以某石灰石（含少量Fe2O3）为原料制备高纯CaCO3的步骤如下溶解溶解 向石灰石样品中加入适量盐酸，至反应完全。除铁除铁 加入氨水调节pH，然后加入适量Ca（OH）2，充分反应后过滤。沉淀沉淀 向滤液中补充氨水，通入CO2，反应一段时间。分离分离 过滤、洗涤、干燥得高纯CaCO3。问题问题7：分离时，若向滤液中加入分离时，若向滤液中加入 并加热，则可回收并加热，则可回收NH3。问题问题6：洗涤的目的是什么？如何判断洗涤是否干净？洗涤的目的是什么？如何判断洗涤是否干净？洗
8、涤的目的：除去碳酸钙表面的洗涤的目的：除去碳酸钙表面的NH4Cl等可溶性杂质等可溶性杂质取最后一次洗涤液，滴加酸化后的取最后一次洗涤液，滴加酸化后的AgNO3溶液，若无明显现象，证溶液，若无明显现象，证明已洗涤干净明已洗涤干净Ca（OH）23、产品的生成阶段、产品的生成阶段 例3：某工厂以含有FeSO4和少量H2SO4的废水为原料制备FeSO47H2O的步骤如下：调节废水pH 过滤 蒸发结晶 结晶池结晶 收集晶体，洗涤干燥问题问题8：结合右图，补充完整由硫酸亚铁溶结合右图，补充完整由硫酸亚铁溶液中结晶出液中结晶出FeSO44H2O的实验方案：蒸发的实验方案：蒸发浓缩、浓缩、过滤、洗涤、干燥。过
9、滤、洗涤、干燥。控制温度在控制温度在57.6 64 之之间结晶间结晶问题问题9：对所得晶体进行低温干燥的目的对所得晶体进行低温干燥的目的是是 。防止晶体受热失去结晶水防止晶体受热失去结晶水3、产品的获得、产品的获得结晶、过滤、洗涤、干燥结晶、过滤、洗涤、干燥a、洗涤滤渣的目的：、洗涤滤渣的目的：（1）产品是滤渣，洗涤的目的）产品是滤渣，洗涤的目的 。（2）产品是滤渣表面的滤液，洗涤的目的：）产品是滤渣表面的滤液，洗涤的目的：。去除表面可溶性杂质去除表面可溶性杂质提高原料的利用率提高原料的利用率考虑对环境的影响考虑对环境的影响b、产品洗涤的方法、产品洗涤的方法：（1）难溶于水的固体：）难溶于水的
10、固体：。（2）易溶与水的固体：）易溶与水的固体：。用蒸馏水洗涤用蒸馏水洗涤冰水、乙醇冰水、乙醇 用有机溶剂洗涤的优点：用有机溶剂洗涤的优点：。减少产品的溶解损耗、快速干燥减少产品的溶解损耗、快速干燥常见考点4、计算产率、分析误差、计算产率、分析误差100%产品的产率产品的产率=产品的理论质量产品的理论质量产品的实际质量产品的实际质量a:反应物未完全沉淀b:过滤时滤纸破损c:CaCO3未洗涤干净d:CaCO3未完全烘干偏低偏低偏高偏高偏高偏高偏低偏低 例1：实验室以某石灰石（含少量Fe2O3）为原料制备高纯CaCO3的步骤如下溶解溶解 向石灰石样品中加入适量盐酸，至反应完全。除铁除铁 加入氨水调
11、节pH，然后加入适量Ca（OH）2，充分反应后过滤。沉淀沉淀 向滤液中补充氨水，通入CO2，反应一段时间。分离分离 过滤、洗涤、干燥得高纯CaCO3。问题问题9：以下操作会对产品的产率造成哪些影响？以下操作会对产品的产率造成哪些影响？物质制备的一般流程核心反应阶段核心反应阶段目标产品生成阶段目标产品生成阶段v预处理阶段预处理阶段过滤、结晶过滤、结晶粉碎或焙烧粉碎或焙烧 核心辅料核心辅料原料原料 核心反应核心反应预处理预处理分离与提纯分离与提纯产品产品副产品副产品排放物排放物解题方法1.1.从题干中获取有用信息，了解生产的产品。从题干中获取有用信息，了解生产的产品。3.3.整体浏览一下流程，基本
12、辨别出预处理、反应、提纯、分离整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。等阶段。明确与所得产物在一起的杂质有哪些，选择合适的仪明确与所得产物在一起的杂质有哪些，选择合适的仪器和试剂除去共存杂质，提纯产物。器和试剂除去共存杂质，提纯产物。2.2.从经济、简便、安全、绿色多等角度去选择合适的反应原理。从经济、简便、安全、绿色多等角度去选择合适的反应原理。4.4.分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：反应物是什分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：反应物是什么；发生了什么反应；该反应造成了什么后果，对制造产品有么；发生了什么反应；该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。什么作用。谢谢
