专题化学工艺流程专题.doc

专题 化学工艺流程专题【学习目标】1、学会分析化学工艺流程题的一般方法，2、归纳工艺流程题的常见问题类型和解答思路。3、能用基本理论、元素化合物、实验等化学知识科学、规范表达。【学习重点】分析方法、答题思路、规范表达。【学习过程】一、 样题研究，发现规律思考：工业流程图中一般可以分为几个阶段？阅读工业流程图的合理方法是什么？工业生产流程主线与核心的分析如下图：【流程阅读方法指导】第一，浏览全题，确定该流程的目的由何原料获得何产物(副产物)，对比原料和产物。第二，精读局部，明确反应原理确定各步反应物、产物(正、逆向推断法结合)。尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出。第三，针对问题再读图，明确要求结合基础理论与实际问题，科学表述、规范书写例题：聚硅硫酸铁（PFSS）是新型无机高分子混凝剂，广泛应用于水的净化处理。PFSS化学组成可表示为：Fe2(OH)n(SO4)3n/2(SiO2)xm，由钢渣合成PFSS主要工艺流程如下：(1)酸浸时，采用100140和23h，其目的是 。 (2)氧化时，需将溶液冷却到40以下，其目的是 。开始沉淀pH沉淀完全pH Al3+ 3.5表1 4.7 Fe3+ 1.9 3.2 (3)除Al3+时，先调节pH值到 。（参见表1），得Fe(OH)3沉淀，过滤除去滤液，再用硫酸溶解Fe(OH)3得硫酸铁溶液。(4)Na2Si03溶液可由Si02渣除杂后与35%的NaOH溶液反应 制备，该反应的离子方程式为 。【问题规律】(1)加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。(2)降温的目的：防止某物质在高温时分解或为使化学平衡向着题目要求的方向移动。(3)控制pH在一定范围的目的：使某些离子沉淀，而其他离子不沉淀。1酸性条件下，锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式。SnSO4是一种重要的硫酸盐，广泛应用于镀锡工业，其制备路线如下：酸溶盐酸反应I碳酸钠过滤滤液漂洗SnCl2硫酸搅拌锡粉反应气体SnSO4蒸发结晶回答下列问题：SnCl2用盐酸而不用水直接溶解的原因是 ，加入Sn粉的作用是 。反应I生成的沉淀为SnO，写出该反应的化学方程式： 。检验沉淀已经“漂洗”干净的方法： 。反应硫酸的作用之一是控制溶液的pH，若溶液中c(Sn2+)=1.0molL1，则应控制溶液pH 。已知：KspSn(OH)2=1.01026。【问题规律】(1)溶液的配制需考虑物质的性质，如是否易水解、易被氧化等。(2)检验沉淀洗净方法：先分析洗涤除去的离子，再选择合适的试剂，如洗Cl-，可用硝酸酸化的AgN03溶液。取最后一次洗涤液少许于试管中，加入溶液，若无沉淀产生，则已经洗净。(3)结晶操作方法：受热易分解的晶体(包括结晶水合物)：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；一般晶体：蒸发结晶，趁热过滤。2、以硫酸工业的SO2尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氢铵和氯化钾等为原料，可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质。合成路线如下：焦炭CaCO3 空气CaS反应IIICaSO4 反应ICOCO2KCl碳酸氢铵 氨气二氧化硫尾气K2SO4反应V反应IVCaCO333333 NH4Cl氨水（NH4)2SO3 H2O反应II生产中，向反应II中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质，其目的是 。下列有关说法正确的是 。高温A 反应中需鼓入足量空气，以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙B 反应III中发生反应的化学方程式为CaSO44C = CaS4CO C反应IV需控制在6070,目的之一是减少碳酸氢铵的分解D反应V中的副产物氯化铵可用作氮肥 反应V中选用了40%的乙二醇溶液，温度控制在25，此时硫酸钾的产率超过90%，选用40%的乙二醇溶液原因是 。（NH4)2SO3可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式 。【问题规律】(1)加入过量试剂的目的：使反应物完全反应。(2)能循环利用的物质：既是原料又是某些反应的产物。【讨论归纳】化工流程图考查的主要问题有哪些： 1、2、3、二、设计研究，反思问题CoCl26H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿主要成分为Co2O3、Co(OH)3，还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等制取CoCl26H2O的工艺流程如下：已知：浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2开始沉淀2.77.67.64.07.7完全沉淀3.79.69.25.29.8萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图8请根据以上流程和信息，设计问题问题1：问题2：问题3：三、答案研究，形成规范：评价答题情况，在评价思考中进行提升。四、对照目标，巩固检测1（2011年江苏）以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl36H2O）的工艺流程如下：回答下列问题：（1）在一定条件下，SO2转化为SO3的反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，该反应的平衡常数表达式为K= ；过量的SO2与NaOH溶液反应的化学方程式为 （2）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是 、 。（3）通氯气氧化时，发生的主要反应的离子方程式为 ；该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为 （写化学）。2、（2012年江苏）利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO3)2，其部分工艺流程如下：(1)一定条件下，NO与NO2存在下列反应：NO(g)NO2(g) N2O3(g)，其平衡常数表达式为K= 。(2)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋)，其目的是 ；滤渣可循环利用，滤渣的主要成分是 (填化学式)。(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1：1。若n(NO) ：n(NO2)1：1,则会导致 ；若n(NO) ：n(NO2)1：1,则会导致 。(4)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式 。例题(1)提高铁元素的浸取率（写成“提高反应速率”、“加速完全溶解”等合理答案不扣分，2分） (2)防止H2O2分解损失（2分） (3)3.23.5（2分） (4) SiO2+2OH=SiO32+H2O(2分)1、抑制Sn2+水解 防止Sn2+被氧化SnCl2+Na2CO3=SnO+CO2+2NaCl取最后一次洗涤液，向其中加入AgNO3溶液，若无沉淀，则说明洗涤干净小于12、防止亚硫酸铵被氧化（1分） ABCD（4分） K2SO4在有机溶剂乙二醇中溶解度小，能充分析出（2分） 4(NH4)2SO32NO24(NH4)2SO4N2（2分）二、设计研究，反思问题(1)写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式 。(2)NaClO3的作用是 。(3)加Na2CO3调pH至5.2所得沉淀为 。(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图8。萃取剂的作用是 ；其使用的适宜pH范围是 。 A2.02.5 B3.03.5 C4.04.51 （1） SO2+NaOH=NaHSO3（2）提高铁元素的浸出率 抑制Fe3+水解（3）Cl2+2Fe2+=2Cl+2Fe3+ Cl2、HCl 2、(1)k=c(N2O3)/c(NO)c(NO2) (2)使尾气中NO、NO2被充分吸收 Ca(OH)2(3)放气体中NO含量升高 产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高(4)3NO22H=NO32NOH2O第 5 页 共 5 页