化学工艺流程题的突破
一、化学工艺流程题解决的问题主要有以下几个方面: 1将原料转化为产品的生产原理问题; 2?除杂、分离和提纯产品等问题; 3 ?提高产量和效率问题;
4 ?节能减排,绿色化学”,循环利用等生产问题; 5 ?生产设备、流程和生产成本等工艺问题。
因此,答题时,不要力求把生产流程图中的每个细节都弄清楚,只要把握住主要的考查方向,理清每个环节的目的和结果,再根据题中的具体设问,结合题中提取的信息和头脑中原有的知识和技能,进行针对性作答即可,切不可拘泥于流程图中的每个细节,把时间和精力过多用于流程分析,使解题误入歧途。
二、核心知识点突破
不同的学生在完成工艺流程题时遇到的难点是不同的,通过学生易错题的分析,针对性的做了一下的核心知识点的突破教学。
I、盐溶液的分离提纯方法:结晶法
结晶法有蒸发结晶和冷却结晶两种方法,大多数同学通过一轮的复习已经明白纯物质溶液要得到晶
体的方法,难点在于混合溶液得到晶体的操作。 (1)纯物质溶液得到晶体:
蒸发结晶(NaCI型:溶解度随温度变化小的物质)
蒸发浓缩(至有晶膜出现为止),冷却结晶(KNO3型:溶解度随温度变化大的物质和含有结晶水的晶体)(2)混合溶液(分离A和B):
要得到溶解度受温度变化小的溶质:蒸发结晶,趁热过滤 要得到溶解度受温度变化大的物质和含有结晶水的晶体:蒸发浓缩,冷却结晶,过滤
n、预处理的各种方法
工艺流程中的预处理分析进行分类,并形成一定的答题模板。 (1)粉碎或研磨:增大固液(或固气或固固)接触面积,加快反应(溶解)速率,增大原料的转
化率(或浸取率)。
(2)煅烧或灼烧:不易转化的物质转为容易提取的物质;其他矿转化为氧化物;除去有机物;除
去热不稳定的杂质
(3)酸浸:溶解、去氧化物(膜)、调节pH促进水解(沉淀) (4)碱溶: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)
川、平衡原理的应用 W 、控制温度的目的
除杂,除去热不稳定的杂质,如 NaHCO 3、Ca (HCO 3)2、KMnO 4、I 2、NH 4CI 等物质;
使沸点相对较低的原料气化
在工艺流程中经常会涉及化学反应平衡,沉淀溶解平衡,沉淀的转化,离子的水解平衡
练习2 .工业上以锂辉石(Li 2O-A1 2O 3 4SiO 2,含少量Ca 、Mg 元素)为原料生产碳酸锂。其部分工艺 流程
下:
①石换氧调pH 至11 饱和Na 3CO 3溶液 亠1 ?N^COj ;容癥
93怖*殆兀琦酸 a ★冃很 2別匸- 300TC I ____________________ — 过遽、热水洗滦 滤這2
(2)已知滤渣2的主要成分有 Mg (OH )2和CaCO ?。 向滤液1中加入石灰乳的作用是(运用化学平衡原理简述) 答题模版四句话:①氢氧根与镁离子结合生成
Mg (OH ) 2沉淀,Ca 2+与CO 3结合生成Ca CO 3沉淀(外 因的改变),②使Mg 2+浓度减小(对该平衡内在某因素的影响);③使杂卤石的溶解
平衡向右移动(平衡移动方向) ④Li +变多(与冋题衔接)。(①选对平衡体系,是难
溶性杂卤矿的沉淀溶解平衡; ②按照四句话的模版回答)(即考查学生对化学平衡本
质的理解)
很多时候题目中已经将外因的改变和最终结果都已经给出, 因的变化,注意抓住最主要的矛盾。
V 、循环利用的物质:
学生需要找到中间的外因改变带来的内
同学理解物质循环利用的目的:节能减排, 绿色化学”,降低成本等生产问题,提炼出:
定不会用于循环的物质:目标产物,杂质 可以用于循环的物质:辅助试剂、母液 练习4、某小组以难溶性钾长石(
KO?AI 2Q?6SiO 2)为原料,提取 AI 2Q 、K z CQ 等物质,工艺流程如下:
(4)上述工艺中可以循环利用的主要物质是 __________________ 和水。
1、加热:加快反应速率或溶解速率; 促进平衡向吸热方向移动; 滤就一儼酸钾晶体 碳他帥晶休
2、降温:防止某物质在高温时会溶解(或分解); 使化学平衡向着题目要求的方向移动(放热方向) ; 使某个沸点较高的产物液化,使其与其他物质分离; 降低晶体的溶解度,减少损失 3、控温: (用水浴或油浴控温)
防止某种物质温度过高时会分解或挥发; 为了使某物质达到沸点挥发出来; 使催化剂的活性达到最好;
防止副反应的发生;
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。
5、实验室用硫酸厂烧渣(主要成分为 Fe 2O 3及少量FeS 、SiO ?等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合
物)和绿矶(FeSO 4 7H 2O ),过程如下:
⑸在⑥中,将溶液 Z 控制到70?80 C 的目的是 ___________________________________________________ 四、注重文字叙述的规范性
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 一冷却结晶一过滤一洗涤一干燥。
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、 检验沉淀是否洗涤干净: 取最后一次洗涤液少许于试管中, 逐滴滴加XX 试剂,振荡,若没有??… 现 象,则沉淀洗涤干净
5、 检验是否沉淀完全: 表达一:静置,往上层清夜中继续滴加 XX 试剂
或者表达二:过滤,取滤液少许于试管中,滴加 XX 试剂
忸、高频问题:注意答题技巧
1、 浸出”步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有: 答:适当提高反应温度、增加浸出时间,加入过量硫酸,边加硫酸边搅拌
2、 如何提高吸收液和 SO2反应速率: 答:适当提高温度、增大吸收液或
NaCIO 3的浓度、增大SO 2与吸收液的接触面积或搅拌
3、 从溶液中得到晶体:
答:蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-洗涤-干燥
4、 过滤用到的三个玻璃仪器: 答:普通漏斗、玻璃棒、烧杯 5、 过滤后滤液仍然浑浊的可能的操作原因:
答:玻璃棒下端靠在滤纸的单层处,导致滤纸破损;漏斗中液面高于滤纸边缘
6、 沉淀洗涤操作:
答:往漏斗中(工业上改为往过滤器中)加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复以上操作
烧渣
足駐伍、稀硫战
l 固体w (s. Si?等) 4溶液X 斗严*溶液Z 溶液丫飞一绿矶 聚铁胶体肓聚饿 70-801: ⑥ 2-3次
7、检验沉淀Fe(OH) 3是否洗涤干净(含SO42-):
答:取最后一次洗涤液,加入BaCS溶液,若有白色沉淀则说明未洗涤干净,若无白色沉淀则说明洗
涤干净
8、如何从MgCl2 6H2O中得到无水MgCL:
答:在干燥的HCI气流中加热,干燥的HCI气流中抑制了MgCL的水解,且带走MgCI 2 6H2O受热产生的水汽10、CuCl2中混有Fe3+加何种试剂调pH值:
答:CuO、C U(OH)2、CUCO3、CU2(OH)2CO3。原因:力口CuO消耗溶液中的H+的,促进Fe3+的水解,生成Fe(OH)3沉淀析出
11、调pH值使得Cu2+(4.7-6.2)中的Fe3+(2.1~3.2)沉淀,pH值范围是:
答:3.2~4.7。原因:调节溶液的pH值至3.2~4.7,使Fe3+全部以Fe(OH)3沉淀的形式析出而82+不沉淀,且不会引入新杂质
12、产品进一步提纯的操作:答:重结晶 13、趁热过滤的原因及操作:
答:减少过滤时间、保持过滤温度,防止XX杂质析出或防止降温过程中XX析出而损耗;
操作:已预热的布氏漏斗趁热抽滤
14、水浴加热的好处:答:受热均匀,温度可控,且温度不超过100C
15、减压蒸发(小心烘干):
答:常压蒸发温度过高,XX易分解;或者减压蒸发降低了蒸发温度,可以防止XX分解
16、Mg(OH) 2沉淀中混有Ca(OH) 2应怎样除去:
答:加入MgCI 2溶液,充分搅拌,过滤,沉淀用蒸馏水水洗涤 17、蒸发浓缩用到的主要仪器有、__________ 、烧杯、酒精灯等 答:蒸发皿、玻璃棒。还有取蒸发皿用坩埚钳
18、不用其它试剂,检查NHCI产品是否纯净的方法及操作是: 答:加热法;取少量氯化铵产品于试管底部,加热,若试管底部无残留物,表明氯化铵产品纯净佃、检验NH4+的方法是:
答:取XX少许,加入NaOH溶液后加热,生成的气体能使润湿的红色石蕊试纸变蓝。
20、过滤的沉淀欲称重之前的操作:
答:过滤,洗涤,干燥,(在干燥器中)冷却,称重
21、“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”:
答:稀释溶液,防止降温过程中XX析出,提高产品的纯度 22、苯甲酸的重结晶中粗苯甲酸全部溶解后,再加入少量蒸馏水的目的:
答:为了减少趁热过滤过程中损失苯甲酸,一般再加入少量蒸馏水
23、力口NaCl固体减低了过碳酸钠的溶解度,原因: 答:Na+浓度显著增加抑止了过碳酸钠的溶解
24、检验Fe(OH) 3是否沉淀完全的试验操作是:
答:取少量上层清液或过滤后的滤液,滴加几滴KSCN溶液,若不出现血红色,则表明Fe(OH)3沉
淀完全。
25、检验滤液中是否含有Fe3+的方法是:
答:滴入少量KSCN溶液,若出现血红色,则证明有Fe3+(或加NaOH,根据情况而定)
26、检验溶液中是否含有Fe2+(当溶液同时存在Fe3+)的方法是: 答:滴加几滴高锰酸钾溶液,若高锰酸钾溶液紫红色褪去,则证明有Fe2+
课堂练习: 1、工业制备高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。以下是工业上用软锰矿制备
a 、84消毒液(NaCIO 溶液) b 、双氧水 c 、二氧化硫 d 、75%酒精
(2) 高锰酸钾保存在棕色试剂瓶,下列试剂保存不需要棕色试剂瓶的是
_ (填代号)。 a 、浓硝酸 b 、硝酸银 c 、氯水 d 、烧碱
(3) 上述流程中可以循环使用的物质有 _____________________ 、 _________________ (写化学式)。 (4) 若不考虑物质循环与制备过程中的损失,则 1 mol MnO 2可制得 _____________ mol KMnO 4。
(5) 该生产中需要纯净的 CO 2气体。若实验室要制备纯净的 CO 2,所需试剂最好选择(选填代
号) __________________ 。 a 、石灰石 b 、稀 HCI c 、稀 H 2SO 4 d 、纯碱
(6) 操作I 的名称是 ________________ ;操作n 根据 KMnO 4和K 2CO 3两物质在 ______________________
(填
性质)上的差异,采用 _________________________ (填操作步骤)、趁热过滤得到 KMnO 4粗晶体。
2、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: 水
回答下列问题: (
_____________________________ 为
了加速固体溶解,可采取的措施是: _______________________________________________________________________
硝酸钾等四种物质的溶解度随温度变化如右图所示。 用酒精灯加热。取用蒸发皿应使用 ______________ (填仪器的名称)
(1) KMnO 4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与下列物质相同的是 ________________ __ (填代号)。
氯化钾 硝酸钠 滤液一冷却 f 结晶
.干燥 洗涤 KNO 3产品 滤液
(2)实验室进行蒸发浓缩操作时,将蒸发皿置于铁圈上,为了防
1
)
____________________________________________________________________
止液滴飞溅,进行的操作是_______________________
(3)“趁热过滤”操作中,滤渣的主要成分是(填化学式)
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