PPT《化学工艺流程题解题思路指导》

化学工艺流程题解题思路指导 化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来,并根据生产流程中有关的化学知识步步设问,是无机框图的创新.

它以现代工业生产为依托,与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合,考查物质的制备、检验、分离提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用,要求考生依据流程图分析原理,紧扣信息,抓住关键、准确答题. 例题: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. (1) 浸出 步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有 (写两条) (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 . 1,题头:介绍原材料. 2,题干:用框图形式将主要产工艺流程表示出来. 3,题尾:设问 一,无机工业流程图的构成特点

二、设问特点 1,以点的形式设问.即不需要理清工业生成流程图的主线即可以答题. 2,以线的形式设问.即必须先理解工业生产流程图主线与核心部分才能答题. (1) 浸出 步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有 (写两条) (2)滤渣I的主要成分有 .

三、工业流程图主线与核心 原料预处理 产品分离提纯 反应条件控制

四、化学工艺流程题的设问角度 成本 产率 环保 安全 1) 浸出 步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有 (两条) 例题: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:

(一)原料预处理的解题思路 思考方向:让更多的镁的化合物能与硫酸反应.即反应时间、反应速率 原料预处理的常用方法总结 研磨 增大反应物接触面积,加快反应速率. 水浸 与水反应或溶解 ,使原料变成可溶性离子. 酸浸碱浸 与酸(碱)接触反应或溶解,使可溶性金属离子进入溶液,不溶性物质过滤分离. 灼烧 煅烧 改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质在高温下氧化、分解,如煅烧高岭土. 除去可燃性杂质或使原料初步转化. 粉碎 (2015石家庄二模)稀土是一种不可再生的战略性资源,被广泛应用于电子信息、国防军工等多个领域.一种从废弃阴极射线管(CRT)荧光粉中提取稀土元素钇(Y)的工艺流程如下: 已知:①废弃CRT荧光粉的化学组成(某些不参与反应的杂质未列出): 成分含量/% Y2O3 ZnO Al2O3 PbO2 MgO 预处理前 24.28 41.82 7.81 1.67 0.19 预处理后 68.51 5.42 4.33 5.43 0.50 (1)步骤I中进行原料预处理的目的为_ 除去ZnO和Al2O3 降低后续除杂困难

(二)常用的控制中心反应的条件 (2009江苏卷?16)以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料,原料的综合利用率较高.其主要流程如下: (3)反应Ⅰ需控制反应温度低于35 ℃,其目的是_ 防止NH4HCO3分解(或减少Fe2+的水解) 反应速率物质的溶解度物质的热分解与挥发弱离子的水解(平衡) 例题3: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. (2)滤渣I的主要成分有 . 金属离子的沉淀或溶解 (1)调节溶液的pH.能与H+反应,使溶液pH变大,便于沉淀某些金属离子.(不引入新杂质) 例如若要除去Cu2+中混有的Fe3+,最好加入CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH. (2)控制温度.考虑因素:反应速率;

物质溶解度,热稳定性和挥发性;

平衡移动方向 (3)控制压强.改变速率,影响平衡移动方向. (4)使用合适的催化剂.加快反应速率,提高生产效率. 工艺流程常用的控制反应条件的方法总结 (2010江苏卷・ 16) 钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO

3、BaSiO

3、BaSO

3、Ba(FeO2)2等].某主要生产BaCl

2、BaCO

3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2,其部分工艺流程如下: (2)酸溶时通常控制反应温度不超过70 ℃,且不使用浓硝酸,原因是_ 防止反应速率过快;

HNO3易分解 练一练: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. (1) 浸出 步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有 (写两条) (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 . 适当提高反应温度、增加硫酸的浓度 Fe(OH)

3、Al(OH)3 Na2SO4

(三)核心反应――陌生方程式的书写 氧化还原反应:熟练应用氧化还原规律①判断产物形式②配平非氧化还原反应:结合物质性质和反应酸碱环境判断产物形式 (2013年全国新课标卷I )27.锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用.某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2),导电剂乙炔黑和铝箔等. (3) 酸浸 一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应 的化学方程式_ 2LiCoO2+3H2SO4+H2O2 Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O、2H2O2 2H2O+O2↑ (2013年全国新课标卷I )27.锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用.某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2),导电剂乙炔黑和铝箔等. (4)写出 沉钴 过程中发生反应的化学方程式_ CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑(√) 全省38.3%考生这样作答: CoSO4+NH4HCO3=CoCO3↓+NH4HSO4 (*) (2013福建卷)24.二氧化氯(ClO2)是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂.(1)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法.②该法工艺原理示意图如右.其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成ClO2.工艺中可以利用的单质有H

2、Cl2(填化学式),发生器中生成ClO2的化学方程式为_ Cl2 HCl 2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O NaCl NaClO3

(四)产品的分离提纯 过滤、结晶、蒸馏、萃取分液 过滤: 趁热过滤――考虑溶解度 沉淀的洗涤――水(冰水、热水)有机物( 如乙醇、乙醚)主要考虑溶解度) 降低因溶质的溶解而引起的损耗;

乙醇易挥发,有利于干燥,同时可防止溶质与水反应生成结晶水合物. 沉淀的洗涤方法―加入蒸馏水(或其他溶剂)至浸没固体,让水自然流下,重复2~3次. 检验沉淀是否洗净的方法 分析清楚溶液中的成分 (2013年全国新课标卷II )27.氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗.纯化工业级氧化锌(含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质)的流程如下: 提示:在本实验条件下,Ni(Ⅱ)不能被氧化;

高锰酸钾的还原产物是MnO2.(3)反应④形成的沉淀要用水洗,检验沉淀是否洗涤干净的方法是 取少量水洗液于试管中,滴入1~2滴稀硝酸,再滴入硝酸钡溶液,若无白色沉淀生成,则说明沉淀已经洗涤干净. 结晶: 蒸发结晶蒸发浓缩、冷却结晶 NaCl 思考:分离NaCl和KNO3的固体混合物方法及具体操作 提取溶解度随温度变化较大的溶质易水解的溶质结晶水合物 搅拌溶解、蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶 重结晶

(五)基本化工理念――生产实际 产率高、速率快产品纯度高成本低、循环利用无污染 (必修2课本P106,根据1997年高考试测题改编) 卤块 的主要成分是MgCl2,此外还含Fe3+、Fe2+和Mn2+等离子.若以它为原料按下图所示工艺流程进行生产,可制得轻质氧化镁.若要求产品尽量不含杂质,而且成本较低,请根据表1和表2提供的资料,填写空白. 表1 生成氢氧化物沉淀的pH 表2 原料价格表 物质 开始沉淀 沉淀完全 物质 价格(元・吨-1 ) Fe(OH)3 2.7 3.7 漂液(含25.2%NaClO)

450 Fe(OH)2 7.6 9.6~ 双氧水(含30%H2O2)

2 400 Mn(OH)2 8.3 9.8 烧碱(含98%NaOH)

2 100 Mg(OH)2 9.6 11.1 纯碱(含99.5%Na2CO3)

600 ~Fe2+氢氧化物呈絮状,不易从溶液中除去,所以常将它氧化成为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 烧碱 纯碱 (2013年全国新课标卷I )27.锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用.某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2),导电剂乙炔黑和铝箔等. 可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是_ 有氯气生成,污染较大 污染:废渣、废液(酸、碱、重金属盐)废气(Cl

2、Br

2、硫和氮的氧化物) 很多学生答不出,没有环保的意识. 循环利用: 箭头指回为循环(实质就是降低成本) (2013―福建卷) ~~~~~建模~~~~~ 基本化工原理 整体与局部(整个流程,局部具体操作)基本的化工理念(多快好省)答题规范(按要点答题) 解题时首先要粗读试题,尽量弄懂流程图.要明确流程图中箭头方向和代表的含义.流程图中箭头进入的是反应物(投料),箭头出去的是生成物(产物、副产物),返回的箭头一般是 循环利用 的物质图中一般会出现超纲知识,要读懂流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息,并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用.所以一定要关注题目的每一个字眼,但不必要将每一个物质都推出,问什么推什么.其次要带着问题去精心研究某一步或某一个物质.在答题时应注意前后问题往往没有联带效应,即前一问不能回答没关系,不影响后面回答问题.遇到做不出来的问题要及时放弃,以免影响其他问题的作答.最后,作答时一定要看清所提问题,不能答非所问,看清楚是写化学方程式还是离子方程式,注意配平,注意语言表达的科学性. 附2. 常见的操作与答题 ........