化学工艺流程教案.doc

专题二　无机化工流程题复习策略与解题方法
[考纲要求]：1、了解科学、技术、社会的相互关系，知道在化工生
产中遵循“绿色化学”思想重要性。
2、了解氯碱工业、硫酸工业、合成氨工业、废水处理等工业的原理。
3、了解化工流程题的试题特点和备考策略
4 运用化学原理及相关知识解决工业生产中的实际问题
一．无机化工流程题的特点
无机工业流程题能够以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题为指导思想，能够综合考查学生各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。所以这类题成为近年来高考的必考题型。
这类题常呈现的形式：流程图、表格、图像
这类题常围绕以下几个知识点进行设问：
(1)反应速率与平衡理论的运用；
(2)氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写；
(3)利用控制pH分离除杂；(4)化学反应的能量变化；
(5)实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等；
(6)流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；
(7)环境保护与绿色化学评价。
二．解答无机化工流程试题的程序
基本步骤：
①从题干中获取有用信息，了解生产的产品。②然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。③分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：A、反应物是什么 B、发生了什么反应 C、该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用；抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。④从问题中获取信息，帮助解题。
解题思路：
明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步反应发生的条件以及得到的产物的物理或化学性质→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点
三．工业生产流程主线

规律：主线主产品、分支副产品、回头为循环
核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制
【例1】某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：

沉淀物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mg(OH)2
pH
3．4
5．2
12．4
部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表，请回答下列问题：
（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有 （要求写出两条）
（2）滤渣I的主要成分有 。
（3）从滤液Ⅱ中可回收利用的主要物质有 。
四．熟悉工业流程常见的操作与名词
工业流程题目在流程上一般分为3个过程：
→→
(1)原料处理阶段的常见考点与常见名词
（1）原料的预处理：
1溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等
2灼烧如从海带中提取碘
3煅烧 如煅烧高岭土 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
4加快反应速率 5 浸出：固体加水(酸)溶解得到离子
6浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(更多转化)
7水浸：与水接触反应或溶解
8酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程
9碱作用：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节PH促进水解（沉淀 ）
(2)分离提纯阶段的常见考点
①调pH值除杂
a．控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀
例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示
物质
开始沉淀
沉淀完全
Fe(OH)3
2.7
3.7
Fe(OH)2
7.6
9.6
Mn(OH)2
8.3
9.8
若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应该怎样做？
提示：先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH到3.7。
b．调节pH所需的物质一般应满足两点：
能与H＋反应，使溶液pH值增大；不引入新杂质。
例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值。
②试剂除杂 ③加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动
关于加热的相关说明
如题目中要求温度控制在某温度范围内（可用水浴或油浴来控制）：一般有以下几个目的：
A、防止某种物质温度过高时会分解或挥发，也可能是为了使某物质达到沸点挥发出来，具体问题要具体分析。如侯德榜制碱中，将CO2通入NaCl的氨溶液中保持溶液的温度为（30+2）℃，可得NaHCO3晶体，温度控制在这个范围，目的就是防止NaHCO3分解。
而在Br2的制取过程中，出溴口的温度控制在80—90℃，目的就是要使Br2挥发出来而又减少水蒸气混入Br2中。
B、使催化剂的活性达到最好：如合成氨或工业SO2氧化为SO3时，选择的温度是500℃左右，原因之一就是使催化剂的活性达到最高。
C、防止副反应的发生：如乙醇的消去反应温度要控制在170℃，原因是就是在140℃时会有乙醚产生。
④降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)、为使化学平衡向着题目要求的方向移动
⑤萃取分液
(3)获得产品阶段的常见考点：
①洗涤(冰水、热水)洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
②蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。
③蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。
④蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3。
(4)其他常见考点
①情境化学方程式书写
1以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程 如下：

问题（2）“反应2”的的氧化剂是_______，该反应的化学方程式为：
2以氧化锌粗品为原料制备活性氧化锌的生产 工艺流程如下：

问题（4）“沉淀”得到ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O，“煅烧”在450～500℃下进行，“煅烧”反应的化学方程式为：

3（2010江苏改）废旧锂离子电池的正极材料（主要含有及少量Al、Fe等）可用于回收钴、锂，实验方法如下：

（1）在上述溶解过程中，被氧化成，在溶解过程中反应的化学方程式为 ，氧化剂是__________。
（2）在上述除杂过程中，通入空气的作用是____________________________________。废渣的主要成分是_________________________。
（3）“沉淀钴”和“沉淀锂”的离子方程式分别为______________________________、________________________________。
（4）本工艺可回收的副产品是_________________________。

　②实验仪器常见考题 ：
（1）过滤所需要的玻璃仪器(2)配置一定物质的量浓度溶液所需要的仪器等
　③计算常见考点：如计算产品纯度、分解率、产率、利用率、投料比、产量、化学式、滴定计算以及误差分析等。
五．注重答案的文字叙述规范
(1)洗涤沉淀：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次。
(2)从溶液中得到晶体：蒸发浓缩－冷却结晶－过滤－洗涤－干燥。
(3)在写某一步骤是为了除杂时，应该注明“是为了除去XX杂质”，只写“除杂”等一类万金油式的回答是不给分的。
(4)看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式，注意配平。
六．热身练习
1．）聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝[Al2（OH）nCl6-n]。本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0．5%～3．0%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下：
煅烧
浸出
搅拌，调节溶液pH在4.2～4.5，过滤
蒸发浓缩
90～100℃
Al2(OH)nCl6-n
高岭土
A酸
适量CaCO3

已知：Fe3＋、Al3＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2。
根据流程图回答下列问题：
（1）“煅烧”的目的是_______________________________________________。
（2）“浸出”过程中发生反应的离子方程式为_______________________________。
（3）“浸出”选用的酸为_______。配制质量分数15％的A酸需要200mL30％的A酸（密度约为1.15g/cm3）和_______g蒸馏水，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、______________。
（4）为提高铝的浸出率，可采取的措施有 _________________
_______________________________________________________ （要求写出三条）。
（5）“调节溶液pH在4．2～4．5”的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是_________________；“蒸发浓缩”需保持温度在90～100℃，控制温度的实验方法是_________________。
（6）实验中制备碱式氯化铝反应的化学方程式为__________________________________

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