2019年化工流程专题复习ppt

2020/11/10化工流程题复习莆田妈祖中学高三（2）2019.3.132020/11/10化工生产过程一般可概括为原料预处理、化学反应和产品分离及精制三大步骤。（1）原料预处理主要目的是使初始原料达到反应所需要的状态和规格。（2）化学反应通过该步骤完成由原料到产物的转变，是化工生产过程的核心。（3）产品的分离和精制目的是获取符合规格的产品；并回收、利用副产物。2020/11/10工业生产流程主线与核心原料预处理除杂、净化产品分离提纯反应条件控制原料循环利用排放物的无害化处理2020/11/10规律主线主产品分支副产品回头为循环物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制。在平时的学习中要熟记一些基本的实验操作，如沉淀的洗涤、沉淀是否完全的检验方法、从溶液得到晶体的方法、常见离子的检验方法等，文字表达时一定要做到规范核心考点：2020/11/10（一）原料预处理方法通常有：①溶解：通常用热水或酸溶（表述：“浸出”“酸浸”“碱溶”），如：H2SO4、HCl、浓H2SO4。②灼烧成灰：如从海带中提取碘（如灼烧后I—离子不改变，此实验目的是获得物质合适的存在形态以便下一步的分离）、植物中金属元素的检验等。③研磨成汁：当检测对象为有机物时，如果采用灼烧的方法，则有可能使该物质碳化，因此常采用研磨成汁的方法进行预处理，加大该物质的提取率。④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2020/11/10有些样品预处理的目的是为了达到富集浓缩的目的，如从海水中提溴，先用氯气置换溴离子使之成为溴单质，再用SO2吸收，转化为氢溴酸，达到富集的目的，然后再用氯气将期氧化得到产品溴。有的是以检测元素总含量为目的，有的则要保持元素的价态不变，有的则要保持物质的结构不发生变化，目的和要求不同预处理的方法有所不同，只要不违背实验目的或者能保证间接实现实验目的，预处理可以尽可能简单、彻底。例如用浸泡、研磨、过滤的方法也可以将海带中的碘元素（或某些金属元素）转移到水溶液中，但与灼烧、浸泡、过滤的方法相比，提取率不如后者高。2020/11/10工业流程常用名词：浸出：固体加入水或酸溶解得到离子。浸出率：加酸使矿石溶解后，离子在溶液中的含量多少。酸浸：是指在酸溶液中反应使可溶金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去溶解的过程。水浸：指与水接触反应或溶解水洗：制备反应中，水洗通常是为了除去水溶性的杂质。酸洗：通常指清洁金属表面的一种方法。一般指将制件浸入硫酸等的水溶液，以除去金属表面的氧化物等薄膜。是电镀、搪瓷、轧制等工艺的前处理或中间处理。2020/11/10（二）常用控制反应条件的方法：①控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀（大部分利用水解原理）如Fe3＋、Al3＋、Mg2＋的混合物提纯，通常采用调节溶液的pH除去杂质达到提纯目的。调节溶液pH值目的在于使某些离子沉淀从而分离提纯，使得有效元素转移到滤液中，过程中要选择合适的试剂，不要引入新杂质如控制在某个pH值时，金属离子沉淀的pH值若比该pH值小，则会完全沉淀。经常考查的有亚铁离子与铁离子的转化。因铁离子在酸性条件下即可沉淀。还常考查到如何控制pH值且不引入其它杂质，如除去Cu2+中的Fe3+可用CuO、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等②蒸发、结晶2020/11/10明确结晶的几种方法（工业生产中，往往是从多种溶质或一种溶质的溶液中提取目标固体产物，需要用到结晶）（1）当溶液是单一溶质时①最后所得晶体不带结晶水（如NaCl、KNO3）：蒸发（浓缩）结晶②最后所得晶体带结晶水（如CuSO4.5H2O）：蒸发浓缩（至有晶膜出现），冷却结晶，过滤。（2）当溶液中有两种或以上溶质时滤渣（溶解度最小、受温度影响最小的溶质）蒸发浓缩（结晶），趁热过滤{滤液（含溶液中所有成分，其中溶解度最小的溶质是饱和溶液）}，然后冷却结晶，过滤，得另一溶质（溶解度最大、受温度影响最大的溶质）2020/11/10得到晶体：从溶液中获得相应的晶体一般方法：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。部分有特殊要求的有：蒸发浓缩、趁热过滤。如要得到更纯晶体，则必须进行重结晶。蒸发、结晶，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。2020/11/10①加热的目的②降温反应的目的③趁热过滤④冰水洗涤或热水洗涤或有机溶剂洗涤加快反应速率或促进平衡向某个方向移动或加速某固体的溶解防止某物质在高温时会溶解或为使化学平衡向着题目要求的方向移动防止某物质降温时会析出（或升温时会溶解）而带入新的杂质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（冷水洗涤——减少沉淀的溶解、酒精洗涤——减少晶体溶解;得到较干燥的沉淀）③其它条件的控制2020/11/10④如果题目中要求温度控制在具体的一个温度范围内（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：如工业合成氨或工业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。d、对于一些工艺来说，降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。•实验室以氯化钾和硝酸钠为原料制备硝酸钾的实验流程如下：（1）为了加速固体溶解，可采取的措施是：。搅拌、加热；•实验室以氯化钾和硝酸钠为原料制备硝酸钾的实验流程如下：（2）实验室进行蒸发浓缩操作时，将蒸发皿置于铁圈上，用酒精灯加热。取用蒸发皿应使用（填仪器的名称）为了防止液滴飞溅，进行的操作是。坩埚钳用玻璃棒不断搅拌滤液•实验室以氯化钾和硝酸钠为原料制备硝酸钾的实验流程如下：（3）“趁热过滤”操作中，滤渣的主要成分是（填化学式）。NaCl•实验室以氯化钾和硝酸钠为原料制备硝酸钾的实验流程如下：（4）“趁热过滤”后，有时先往滤液中加入少量水，加热至沸，然后再“冷却结晶”，目的是。稀释溶液，防止降温过程中NaCl析出，提高产品的纯度；•实验室以氯化钾和硝酸钠为原料制备硝酸钾的实验流程如下：（5）制得的KNO3产品中常含NaCl，进一步提纯的方法是。重结晶•2017卷III27．（15分）•重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：陶瓷在高温下会与Na2CO3反应2∶7碱性Fe2O3Al(OH)3含硅杂质产品要除去的杂质•重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：•（2）滤渣1中含量最多的金属元素是____________，滤渣2的主要成分是_____________及含硅杂质。•（3）步骤④调滤液2的pH使之变____________（填“大”或“小”），原因是___________________（用离子方程式表示）。铁Al(OH)3小•重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：（4）有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到___________（填标号）得到的K2Cr2O7固体产品最多。a．80℃b．60℃c．40℃d．10℃步骤⑤的反应类型是___________________。d复分解反应•重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：（5）某工厂用m1kg铬铁矿粉（含Cr2O340%）制备K2Cr2O7，最终得到产品m2kg，产率为_____________。•2016卷III28.（14分）•以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：（1）“酸浸”时V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为___________，同时V2O4转成VO2+。“废渣1”的主要成分是__________________。V2O5＋2H＋=2VO2＋＋H2OSiO2SiO2Fe(OH)3Al(OH)3从信息考虑要除去的杂质产品•2016卷III28.（14分）•以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：（2）“氧化”中欲使3mol的VO2+变为VO2+，则需要氧化剂KClO3至少为______mol。0.5•2016卷III28.（14分）•以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：（3）“中和”作用之一是使钒以V4O124−形式存在于溶液中。“废渣2”中含有_______。Fe(OH)3、Al(OH)3•2016卷III28.（14分）•以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：碱•2016卷III28.（14分）•以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：（5）“流出液”中阳离子最多的是________。K＋•2016卷III28.（14分）•以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：（6）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式____________•2017卷II26．（14分）•水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：（1）在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是__________，还可使用___________代替硝酸。将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+H2O2产品要除去的杂质Fe(OH)3Al(OH)3SiO2•2017卷II26．（14分）•水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：（2）沉淀A的主要成分是_________________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为____________________________________。SiO2(或H2SiO3)SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O•2017卷II26．（14分）•水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：（3）加氨水过程中加热的目的是___________。沉淀B的主要成分为_____________、________