化學(xué)工藝流程題解題思路指導(dǎo).ppt

化學(xué)工藝流程題解題思路指導(dǎo) 化學(xué)工藝流程題是將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來(lái) 并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識(shí)步步設(shè)問(wèn) 是無(wú)機(jī)框圖的創(chuàng)新 它以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為依托 與化工生產(chǎn)成本 產(chǎn)品提純 環(huán)境保護(hù)等相融合 考查物質(zhì)的制備 檢驗(yàn) 分離提純等基本實(shí)驗(yàn)原理在化工生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用 要求考生依據(jù)流程圖分析原理 緊扣信息 抓住關(guān)鍵 準(zhǔn)確答題 例題 某工廠生產(chǎn)硼砂過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢料 主要含有MgCO3 MgSiO3 CaMg CO3 2 Al2O3和Fe2O3等 回收其中鎂的工藝流程如下 部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全深沉?xí)r溶液的pH由見(jiàn)上表 1 浸出 步驟中 為提高鎂的浸出率 可采取的措施有 寫(xiě)兩條 2 濾渣I的主要成分有 3 從濾液 中可回收利用的主要物質(zhì)有 1 題頭 介紹原材料 2 題干 用框圖形式將主要產(chǎn)工藝流程表示出來(lái) 3 題尾 設(shè)問(wèn) 一 無(wú)機(jī)工業(yè)流程圖的構(gòu)成特點(diǎn) 二 設(shè)問(wèn)特點(diǎn) 1 以點(diǎn)的形式設(shè)問(wèn) 即不需要理清工業(yè)生成流程圖的主線即可以答題 2 以線的形式設(shè)問(wèn) 即必須先理解工業(yè)生產(chǎn)流程圖主線與核心部分才能答題 1 浸出 步驟中 為提高鎂的浸出率 可采取的措施有 寫(xiě)兩條 2 濾渣I的主要成分有 三 工業(yè)流程圖主線與核心 原料預(yù)處理 產(chǎn)品分離提純 反應(yīng)條件控制 四 化學(xué)工藝流程題的設(shè)問(wèn)角度 成本 產(chǎn)率 環(huán)保 安全 1 浸出 步驟中 為提高鎂的浸出率 可采取的措施有 兩條 例題 某工廠生產(chǎn)硼砂過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢料 主要含有MgCO3 MgSiO3 CaMg CO3 2 Al2O3和Fe2O3等 回收其中鎂的工藝流程如下 一 原料預(yù)處理的解題思路 思考方向 讓更多的鎂的化合物能與硫酸反應(yīng) 即反應(yīng)時(shí)間 反應(yīng)速率 原料預(yù)處理的常用方法總結(jié) 研磨 增大反應(yīng)物接觸面積 加快反應(yīng)速率 水浸 與水反應(yīng)或溶解 使原料變成可溶性離子 酸浸堿浸 與酸 堿 接觸反應(yīng)或溶解 使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液 不溶性物質(zhì)過(guò)濾分離 灼燒 煅燒 改變結(jié)構(gòu) 使一些物質(zhì)能溶解 并使一些雜質(zhì)在高溫下氧化 分解 如煅燒高嶺土 除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化 粉碎 2015石家莊二模 稀土是一種不可再生的戰(zhàn)略性資源 被廣泛應(yīng)用于電子信息 國(guó)防軍工等多個(gè)領(lǐng)域 一種從廢棄陰極射線管 CRT 熒光粉中提取稀土元素釔 Y 的工藝流程如下 已知 廢棄CRT熒光粉的化學(xué)組成 某些不參與反應(yīng)的雜質(zhì)未列出 1 步驟I中進(jìn)行原料預(yù)處理的目的為 除去ZnO和Al2O3 降低后續(xù)除雜困難 二 常用的控制中心反應(yīng)的條件 2009江蘇卷 16 以氯化鉀和鈦白廠的副產(chǎn)品硫酸亞鐵為原料生產(chǎn)硫酸鉀 過(guò)二硫酸銨和氧化鐵紅顏料 原料的綜合利用率較高 其主要流程如下 3 反應(yīng) 需控制反應(yīng)溫度低于35 其目的是 防止NH4HCO3分解 或減少Fe2 的水解 反應(yīng)速率物質(zhì)的溶解度物質(zhì)的熱分解與揮發(fā)弱離子的水解 平衡 例題3 某工廠生產(chǎn)硼砂過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢料 主要含有MgCO3 MgSiO3 CaMg CO3 2 Al2O3和Fe2O3等 回收其中鎂的工藝流程如下 部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全深沉?xí)r溶液的pH由見(jiàn)上表 2 濾渣I的主要成分有 金屬離子的沉淀或溶解 1 調(diào)節(jié)溶液的pH 能與H 反應(yīng) 使溶液pH變大 便于沉淀某些金屬離子 不引入新雜質(zhì) 例如若要除去Cu2 中混有的Fe3 最好加入CuO Cu OH 2或Cu2 OH 2CO3等物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)溶液的pH 2 控制溫度 考慮因素 反應(yīng)速率 物質(zhì)溶解度 熱穩(wěn)定性和揮發(fā)性 平衡移動(dòng)方向 3 控制壓強(qiáng) 改變速率 影響平衡移動(dòng)方向 4 使用合適的催化劑 加快反應(yīng)速率 提高生產(chǎn)效率 工藝流程常用的控制反應(yīng)條件的方法總結(jié) 2010江蘇卷 16 鋇鹽行業(yè)生產(chǎn)中排出大量的鋇泥 主要含有BaCO3 BaSiO3 BaSO3 Ba FeO2 2等 某主要生產(chǎn)BaCl2 BaCO3 BaSO4的化工廠利用鋇泥制取Ba NO3 2 其部分工藝流程如下 2 酸溶時(shí)通?？刂品磻?yīng)溫度不超過(guò)70 且不使用濃硝酸 原因是 防止反應(yīng)速率過(guò)快 HNO3易分解 練一練 某工廠生產(chǎn)硼砂過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢料 主要含有MgCO3 MgSiO3 CaMg CO3 2 Al2O3和Fe2O3等 回收其中鎂的工藝流程如下 部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全深沉?xí)r溶液的pH由見(jiàn)上表 1 浸出 步驟中 為提高鎂的浸出率 可采取的措施有 寫(xiě)兩條 2 濾渣I的主要成分有 3 從濾液 中可回收利用的主要物質(zhì)有 適當(dāng)提高反應(yīng)溫度 增加硫酸的濃度 Fe OH 3 Al OH 3 Na2SO4 三 核心反應(yīng) 陌生方程式的書(shū)寫(xiě) 氧化還原反應(yīng) 熟練應(yīng)用氧化還原規(guī)律 判斷產(chǎn)物形式 配平非氧化還原反應(yīng) 結(jié)合物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)酸堿環(huán)境判斷產(chǎn)物形式 2013年全國(guó)新課標(biāo)卷I 27 鋰離子電池的應(yīng)用很廣 其正極材料可再生利用 某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰 LiCoO2 導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等 3 酸浸 一般在80 下進(jìn)行 寫(xiě)出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式 2LiCoO2 3H2SO4 H2O2Li2SO4 2CoSO4 O2 4H2O 2H2O22H2O O2 瞻前顧后 全面 2013年全國(guó)新課標(biāo)卷I 27 鋰離子電池的應(yīng)用很廣 其正極材料可再生利用 某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰 LiCoO2 導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等 4 寫(xiě)出 沉鈷 過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 CoSO4 2NH4HCO3 CoCO3 NH4 2SO4 H2O CO2 全省38 3 考生這樣作答 CoSO4 NH4HCO3 CoCO3 NH4HSO4 反應(yīng)實(shí)際 2013福建卷 24 二氧化氯 ClO2 是一種高效 廣譜 安全的殺菌 消毒劑 1 氯化鈉電解法是一種可靠的工業(yè)生產(chǎn)ClO2方法 該法工藝原理示意圖如右 其過(guò)程是將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉 NaClO3 與鹽酸反應(yīng)生成ClO2 工藝中可以利用的單質(zhì)有H2 Cl2 填化學(xué)式 發(fā)生器中生成ClO2的化學(xué)方程式為 Cl2 HCl 2NaClO3 4HCl 2ClO2 Cl2 2NaCl 2H2O NaCl NaClO3 氧化還原規(guī)律 四 產(chǎn)品的分離提純 過(guò)濾 結(jié)晶 蒸餾 萃取分液 過(guò)濾 趁熱過(guò)濾 考慮溶解度 沉淀的洗滌 水 冰水 熱水 有機(jī)物 如乙醇 乙醚 主要考慮溶解度 降低因溶質(zhì)的溶解而引起的損耗 乙醇易揮發(fā) 有利于干燥 同時(shí)可防止溶質(zhì)與水反應(yīng)生成結(jié)晶水合物 沉淀的洗滌方法 加入蒸餾水 或其他溶劑 至浸沒(méi)固體 讓水自然流下 重復(fù)2 3次 檢驗(yàn)沉淀是否洗凈的方法 分析清楚溶液中的成分 2013年全國(guó)新課標(biāo)卷II 27 氧化鋅為白色粉末 可用于濕疹 癬等皮膚病的治療 純化工業(yè)級(jí)氧化鋅 含有Fe Mn Ni 等雜質(zhì) 的流程如下 提示 在本實(shí)驗(yàn)條件下 Ni 不能被氧化 高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO2 3 反應(yīng) 形成的沉淀要用水洗 檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是 取少量水洗液于試管中 滴入1 2滴稀硝酸 再滴入硝酸鋇溶液 若無(wú)白色沉淀生成 則說(shuō)明沉淀已經(jīng)洗滌干凈 結(jié)晶 蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 NaCl 思考 分離NaCl和KNO3的固體混合物方法及具體操作 提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)易水解的溶質(zhì)結(jié)晶水合物 攪拌溶解 蒸發(fā)濃縮 趁熱過(guò)濾 冷卻結(jié)晶 重結(jié)晶 五 基本化工理念 生產(chǎn)實(shí)際 產(chǎn)率高 速率快產(chǎn)品純度高成本低 循環(huán)利用無(wú)污染 多快好省 必修2課本P106 根據(jù)1997年高考試測(cè)題改編 鹵塊 的主要成分是MgCl2 此外還含F(xiàn)e3 Fe2 和Mn2 等離子 若以它為原料按下圖所示工藝流程進(jìn)行生產(chǎn) 可制得輕質(zhì)氧化鎂 若要求產(chǎn)品盡量不含雜質(zhì) 而且成本較低 請(qǐng)根據(jù)表1和表2提供的資料 填寫(xiě)空白 Fe2 氫氧化物呈絮狀 不易從溶液中除去 所以常將它氧化成為Fe3 生成Fe OH 3沉淀除去 Mg2 Fe3 Fe2 Mn2 Mg2 Fe3 Mn2 Mg2 Fe OH 3 Mn OH 2 漂液 燒堿 純堿 2013年全國(guó)新課標(biāo)卷I 27 鋰離子電池的應(yīng)用很廣 其正極材料可再生利用 某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰 LiCoO2 導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等 可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液 但缺點(diǎn)是 有氯氣生成 污染較大 污染 廢渣 廢液 酸 堿 重金屬鹽 廢氣 Cl2 Br2 硫和氮的氧化物 很多學(xué)生答不出 沒(méi)有環(huán)保的意識(shí) 循環(huán)利用 箭頭指回為循環(huán) 實(shí)質(zhì)就是降低成本 2013 福建卷 建模 整體與局部 整個(gè)流程 局部具體操作 基本的化工理念 多快好省 答題規(guī)范 按要點(diǎn)答題 解題時(shí)首先要粗讀試題 盡量弄懂流程圖 要明確流程圖中箭頭方向和代表的含義 流程圖中箭頭進(jìn)入的是反應(yīng)物 投料 箭頭出去的是生成物 產(chǎn)物 副產(chǎn)物 返回的箭頭一般是 循環(huán)利用 的物質(zhì)圖中一般會(huì)出現(xiàn)超綱知識(shí) 要讀懂流程圖以外的文字描述 表格信息 后續(xù)設(shè)問(wèn)中的提示性信息 并在下一步分析和解題中隨時(shí)進(jìn)行聯(lián)系和調(diào)用 所以一定