《化學(xué)工藝流程中的條件控制》

1、1,化學(xué)工藝流程中的條件控制,2,化學(xué)工藝流程中的條件控制,原料,原料 除雜凈化,所需產(chǎn)品,核心化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)品 分離提純,排放物 無(wú)害化處理,原料的循環(huán)利用,溫度、壓強(qiáng)、及投料比的控制,pH控制,介質(zhì)的選擇,3,4,5,6,7,情境一：合成氨的條件控制,已知：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ，H0。 工業(yè)合成氨溫度一般控制在400500，原因是_,溫度過(guò)低，反應(yīng)速率減慢；溫度過(guò)高，NH3的產(chǎn)率降低；此溫度范圍有利于提高催化劑的活性。,8,1、物理問(wèn)題：溫度改變?nèi)芙舛?影響是否沉淀； 反應(yīng)物是否揮發(fā)。 2、化學(xué)反應(yīng)平衡（可逆反應(yīng) ） ： 溫度改變平衡移動(dòng)方向,影響轉(zhuǎn)化率。 3、化學(xué)反應(yīng)

2、速率：太低反應(yīng)速率慢 4、化學(xué)反應(yīng)條件：不同溫度不同反應(yīng)不同產(chǎn)物 物質(zhì)的熱穩(wěn)定性：受熱易分解 防水解：,控制溫度目的：,9,溫度過(guò)高可能導(dǎo)致： 速率過(guò)快 放熱反應(yīng)產(chǎn)率降低 溶解度增大 出現(xiàn)副反應(yīng)、副產(chǎn)品 能耗大、生產(chǎn)成本高 反應(yīng)物揮發(fā)、分解如：H2O2 HNO3 ,溫度過(guò)低可能導(dǎo)致： 速率過(guò)慢 吸熱反應(yīng)產(chǎn)率降低 溶解度減小 出現(xiàn)副反應(yīng)、副產(chǎn)品 ,溫度控制不當(dāng)可能產(chǎn)生的不良后果,什么樣的溫度才是合適的？,10,步驟1：依次用熱的碳酸鈉溶液、蒸餾水洗滌廢鐵屑。 步驟2：向盛有潔凈鐵屑的燒杯中加入稀H2SO4溶液，水浴加熱，反應(yīng)至基本不再冒出氣泡為止。趁熱過(guò)濾。 步驟3：向?yàn)V液中加入一定量(NH4)

3、2SO4固體。 步驟4：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾、冰水洗滌、干燥，得到硫酸亞鐵銨晶體。,加快Fe與H2SO4反應(yīng)的速率; 防止溶液中的FeSO4 析出,防止(NH4)2SO4FeSO46H2O晶體溶解損失,洗去廢鐵屑表面的油污,演練1：2012南京市高三學(xué)情調(diào)研測(cè)試 19 節(jié)選,11,演練2：2011年江蘇高考題19、(1),高氯酸按（NH4ClO4）是復(fù)合火箭推進(jìn)劑的重要成分，實(shí)驗(yàn)室可通過(guò)下列反應(yīng)制取：NaClO4 (aq) + NH4Cl(aq) NH4ClO4 (aq)+NaCl(aq) 若 NH4Cl用氨氣和濃鹽酸代替，上述反應(yīng)不需要外界供熱就能進(jìn)行，其原因是_。,NH3與HCl反應(yīng)放

4、出熱量,12,溫 度 控 制,控制在什么范圍？,為什么？,用什么方法？,溫度過(guò)高可能導(dǎo)致,水浴加熱,反應(yīng)自身放熱,趁熱過(guò)濾,加熱？冷卻？具體范圍？,充分利用圖、表、數(shù)據(jù)信息,溫度太低可能導(dǎo)致,冰水冷卻,一、溫度控制,減壓蒸發(fā) /真空脫水,13,情境二：鈷制氯化鈷工藝流程,用金屬鈷板（含少量Fe、Ni）制備氯化鈷的工藝流程如下：金屬鈷與鹽酸反應(yīng)極慢，需加入催化劑硝酸才可能進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)。,14,1、“除鎳”步驟中，加氨水調(diào)pH的意圖是_。 使Co、Fe完全沉淀，Ni轉(zhuǎn)變成Ni(NH3)62+與沉淀分離。 2、“酸溶”步驟中，加鹽酸調(diào)pH的目的是_ 使沉淀溶解，轉(zhuǎn)變成離子。 3、“除鐵”步驟中，加雙

5、氧水的目的是_ 加純堿的目的是_。 將Fe2+氧化成Fe3+，調(diào)pH3.7，使Fe3+沉淀完全。 4、“除鐵”后，又用鹽酸調(diào)pH的作用是_。 抑制鈷離子水解。,15,pH 控 制,從平衡移動(dòng)角度考慮,是否存在受到溶液酸堿性影響的平衡體系？,達(dá)到什么目的：促進(jìn)？抑制？,從分離提純角度考慮,部分？全部？,沉淀？溶解？,二、pH控制,16,已知：pH11 時(shí)Zn(OH)2 能溶于NaOH溶液。 實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑： 30%H2O2、1. 0 molL-1HNO3、1. 0 molL-1NaOH。 由含F(xiàn)e2+、Fe3+、Zn2+的溶液制備ZnO 的實(shí)驗(yàn)步驟依次為： ； ；過(guò)濾； ；過(guò)濾、洗滌、干燥；

6、900煅燒。,演練3：ZnO的制備,向?yàn)V液中加入適量30% H2O2，使其充分反應(yīng)； 滴加1.0 molL-1NaOH，調(diào)節(jié)溶液 pH到3.25.9之間，使Fe3+沉淀完全； 過(guò)濾 向?yàn)V液中滴加1. 0 molL-1NaOH，調(diào)節(jié)溶液pH到 8. 911，使Zn2+沉淀完全。,17,演練4：制革工業(yè)污泥中Cr()的處理工藝,其中硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+。 (1)酸浸時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施有_。,(2012蘇錫常鎮(zhèn)一模),加熱、攪拌 增大固體顆粒的表面積 ,18,演練4：制革工業(yè)污泥中Cr()的處理工藝,(2)加NaOH調(diào)節(jié)pH為

7、8的目的是_。 但溶液的pH不能超過(guò)8，理由是_。,(2012蘇錫常鎮(zhèn)一模),使Fe3+、Al3+沉淀完全。,pH8會(huì)導(dǎo)致Al(OH)3溶解，產(chǎn)物純度降低。,19,7、 判斷該過(guò)程能否實(shí)現(xiàn)( ) 9 、A 判斷離子方程式正誤( ) 用KIO3 氧化酸性溶液中的KI： 5I+IO3+3H2O =3I2+6OH 20、(節(jié)選)鎂鋁合金(Mg17Al12 )是一種潛在的貯氫材料，可在氬氣保護(hù)下，將Mg、Al 單質(zhì)在一定溫度下熔煉獲得。 熔煉過(guò)程中通入氬氣的目的是：_。,防止Mg、Al 被空氣氧化。,情境三：2012江蘇高考題節(jié)選,20,1、最常用的介質(zhì)是什么？當(dāng)然是空氣和水 2、為何不在空氣中進(jìn)行？

8、 空氣可能帶來(lái)的隱患：O2氧化、H2O水解 所選介質(zhì)氣體有什么好處：比如在HCl氣流中 FeCl3晶體可以得到無(wú)水FeCl3， 是因?yàn)镠Cl 可以抑制水解并帶走水汽。 3、為何不在水中進(jìn)行？ 水可能帶來(lái)的隱患：溶解、水解 所選溶劑可能帶來(lái)的好處：比如用乙醇代替水對(duì)產(chǎn) 品進(jìn)行洗滌，不但可以減少溶解，還易于晾干。,三、介質(zhì)選擇,21,小結(jié)：,知識(shí)線索： 問(wèn)題解決： 方法提升：,溫度控制,pH控制,介質(zhì)選擇,建立答題框架,明確研究對(duì)象,繪制或完善流程圖輔助解題,用什么方法,控制在什么范圍,為什么,22,綜合演練：制備過(guò)氧化鋰Li2O2,步驟1：將一水合氫氧化鋰溶解在 65%67%的過(guò)氧化氫溶液 ，不 斷攪拌，用冰冷卻反應(yīng)溶液。 步驟2：適量加入0的乙醇，形 成白色晶體，過(guò)濾出晶體，用無(wú) 水乙醇洗滌。 步驟3：產(chǎn)物在100120下， 經(jīng)過(guò)6h真空干燥，得到過(guò)氧化鋰。,有利于第一步反應(yīng)的進(jìn)行；減少H2O2 的分解；減少產(chǎn)品的溶解。,減少晶體的溶解，而且易于晾干。,H2O2的用量增大，同時(shí)水 的用量也增加，產(chǎn)品因溶 解造成的損失增大。,減少加熱過(guò)程中Li2O2的分解，提高產(chǎn)品純度。,23,綜合演練：電解法提取鎳,以鉛片為陽(yáng)極，鎳鉻鈦不銹鋼片為陰極，電解含Ni2+的溶液，在陰極得到鎳粉。電解過(guò)程中電流效率與pH的關(guān)系如圖，回答下列問(wèn)題：