无机化工流程专题复习.ppt

《无机化工流程专题复习.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无机化工流程专题复习.ppt（32页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、,专题复习,化工流程题,工艺流程题题型真面目,核心反应,一.原料预处理的各种方法 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：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去 的溶解过程。 4、碱溶：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅。,例1【2015全国卷】硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为

2、原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所 示。 回答下列问题： （1）写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式_。为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度浓度外,还可采取的措施有_,Mg2B2O5H2O+2H2SO4= 2MgSO4+2H3BO3,升高温度；粉碎铁硼矿。,【对点练习】,1、步骤I前， -锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是 。 2、 MgSO47H2O可用于造纸、纺织、陶瓷、油漆工业，也可在医疗上用作泻盐。某工业废渣主要成分是MgCO3，另外还有CaCO3、SiO2等杂质。从此废渣中回收MgSO47H2O的工艺如下：第一步用硫酸浸出。 （1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的

3、措施有 。,增大接触面积提高浸出效率,粉碎、升温、适当提高酸的浓度等,调节溶液的pH: 1、目的：使溶液中的弱碱金属阳离子形成氢氧化物或弱酸阴离子完全沉淀下来而除去。 2、需要的物质：含主要阳离子的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，是pH增大的物质,如用MgO、Mg（OH）2等等。 3、原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，且不引入新杂质。 4、pH控制的范围：大于等于除去离子的完全沉淀值，小于主要离子的开始沉淀的PH,例题2、碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以 -锂辉石（主要成分为Li2OAl2O34SiO2）为原料制备Li2CO3的工艺流程如下： （2）步骤I中，酸浸后得到

4、酸性溶液中含有Li、SO42-另含有Al3、Fe3、Fe2、Mg2、Ca2、Na等杂质，需在搅拌下加入 （填“石灰石” 、“氯化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的pH到6.06.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。,加热升温(可用水浴或油浴来控制),a、加快反应速率；加速固体溶解；,（1）控制温度的目的：,c、使催化剂的活性达到最大；,a、防止反应物因温度过高而分解或挥发；,b、促进吸热反应，抑制放热反应；,控温或降温(可用冰水浴来控制),二、反应条件的选择与控制问题,c、抑制水解反应；,d、使某物质达到沸点而挥发出来；,b、保进放热反应的发生；,d、防止某些副反应的发生；,e、降低能耗。,

5、一、原材料的预处理,确定相关转化中的化学反应 关注反应物、生成物的性质 关注反应的条件(催化剂、温度) 关注反应的热效应(吸热放热？),温度的控制(其他） 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；除杂，除去热不稳定的杂质，如NaHCO3 、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物质；使沸点相对较低或易升华的原料气化。 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：（用水浴带温度计便于控温且受热均匀）防止某种物质温度过高时会分解或挥发

6、；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。 4、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 例7、医用氯化钙可用于补钙、抗过敏和消炎等，以工业碳酸钙（含少量Na+、Al3+、Fe3+等杂质）生产医用二水合氯化钙工艺流程为： （5）为什么蒸发结晶要保持在160： 。,温度过高CaCl2.2H2O受热会失去结晶水。,(2)pH值的控制,控制溶液的酸碱性使某些 金属离子(如：Fe3+)或某些阴离子(如：SiO32-形成沉淀)。, 促进或抑制水解, 抑制副反应,调PH值应注意事项。,范围确定,试剂选定,二、工艺流程中反应条件的选择与控制问题,调节p

7、H所需的物质一般应满足两点： 能与H反应，使溶液pH增大或减小；不引入新杂质。 使杂质离子转化为沉淀：用难溶物质除杂； 使主体成份转化为沉淀：用可溶物质除杂。,杂质完全沉淀pH主体成份形始沉淀pH, 促进或抑制溶解,例题3、稀土元素是周期表中B族钪、钇和镧系元素之总称。他们都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价为3价。其中钇(Y)元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的含钇矿石(Y2FeBe2Si2O10)，工业上通过如下生产流程可获得氧化钇。 已知： 该流程中有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH见下表： （3）为使Fe3沉淀完全，用氨水调节pHa时，a应控制在_范围内，,3.7 pH

8、6.0,3、欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可以将Cr2O72-转化为Cr(OH)3沉淀除去。已知Cr3的氢氧化物开始沉淀的pH和完全沉淀的pH分别为5.0和7.0，Fe3+的氢氧化物开始沉淀的pH和完全沉淀的pH分别为2.7和3.7，Fe2+的氢氧化物开始沉淀的pH和完全沉淀的pH分别为7.6和9.6。（1）某含铬废水处理的主要流程如图所示 调节溶液pH至 ，可使得到的金属阳离子Fe3+和Cr3+沉淀完全。 4、锶(Sr)为第五周期A族元素。高纯六水氯化锶晶体(SrCl26H2O)具有很高的经济价值，61时晶体开始失去结晶水，100时失去全部结晶水。用工业碳酸锶粉末(含少量Ba、Fe的化合物

9、)制备高纯六水氯化锶的过程如下图。 (3)步骤中调节溶液pH至8一1O，宜选用的试剂为_。 A稀硫酸 B氢氧化锶粉末 C氢氧化钠 D氧化锶粉末 5、硫酸工业中废渣的成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO。某探究性学习小组的同学设计以下方案，进行硫酸渣中金属元素的提取实验。 已知：阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH： 沉淀物Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2 pH3.4 5.2124一水合氨电离常数Kb=1.8105，其饱和溶液中c(OH)约为110-3molL-1。 （2）上述流程中两次使用试剂X，推测试剂X是 （填以下字母编号） A水B氧化铝 C氨水 D氢氧化钠,对

10、点练习,7.0,B、D,D,【对点练习】,1、步骤I前， -锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是 。 2、 MgSO47H2O可用于造纸、纺织、陶瓷、油漆工业，也可在医疗上用作泻盐。某工业废渣主要成分是MgCO3，另外还有CaCO3、SiO2等杂质。从此废渣中回收MgSO47H2O的工艺如下：第一步用硫酸浸出。 （1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有 。,增大接触面积提高浸出效率,粉碎、升温、适当提高酸的浓度等,调节溶液的PH: 1、目的：使溶液中的弱碱金属阳离子形成氢氧化物或弱酸阴离子完全沉淀下来而除去。 2、需要的物质：含主要阳离子的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，

11、是pH增大的物质如用MgO、Mg（OH）2等等。 3、原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，且不引入新杂质。 4、pH控制的范围：大于等于除去离子的完全沉淀值，小于主要离子的开始沉淀的PH,例题2、碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以 -锂辉石（主要成分Li2OAl2O34SiO2）为原料制备Li2CO3的工艺流程如下： （2）步骤I中，酸浸后得到酸性溶液中含有Li、SO42-另含有Al3、Fe3、Fe2、Mg2、Ca2、Na等杂质，需在搅拌下加入 （填“石灰石” 、“氯化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的pH到6.06.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。,(2)试剂a是 , 调节溶液pH

12、至6的目的是 。,防止NH4HCO3与酸反应，浪费原料； 防止FeCO3溶解，降低产率。,“转化”操作是用NH4HCO3使FeSO4溶液沉淀为FeCO3。 (1)”转化”操作需要控制温度为350C，为什么？,以下流程是工业上用FeSO4制备还原铁粉的工艺,适当提高温度，可以加快沉淀反应的速度，但若温度超过350C会引起NH4HCO3分解，同时会使Fe2+的水解程度增大，使产品不纯。,氨水,滤液和滤渣的成分判断 熟记常见难溶于水微溶于水的物质，通过流程中的离子种类分析沉淀种类。 盐酸盐：AgCl 、HgCl、CuCl ； 硫酸盐：BaSO4、PbSO4、CaSO4、Ag2SO4。 碳酸盐、亚硫酸

13、盐：除K、Na、NH4+外均难溶； 氢氧化物：除KOH、NaOH、Ba(OH)2、NH3.H2O外均难溶。 调pH过程中出现滤渣的成分：弱碱阳离子对应的氢氧化物沉淀。 例题5、难溶性杂卤石（K2SO4MgSO42CaSO42H2O）属于“呆矿”，在水中存在如下平衡 为能充分利用钾资源，用饱和Ca（OH）2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下： （1）滤渣主要成分有 和 以及未溶杂卤石。,Ca(OH)2 Mg(OH)2,(4)步骤的蒸馏过程中，温度应控制在80 90 。温度过高或过低都不利于生产，请解释原因：_。,(5)步骤中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是_。,酸化可抑制Cl2、Br2

14、与水反应，可提高Cl2的利用率和Br2的产率,空气吹出法是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如图,温度过高，大量水蒸气被蒸出，产品中水量增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率低,温度高于90 ，大量水蒸气被蒸出，产品中中水量增加；温度低于80 ，溴不能完全蒸出，产率低,(1)为提高Cu2Cl2的产率，常在反应的溶液中加入适量稀碱溶液，控制pH为3.5。这样做的目的是 。 (2)保持各反应物的最佳配比，改变温度，测得Cu2Cl2产率的变化如下图所示。则溶液温度控制在 时，Cu2Cl2的产率已达到94%，当温度高于65时，Cu2Cl2产率会下降，其原因可能是 。,碱性环境下，OH可中和反应

15、生成的H，有利 于反应向生成Cu2Cl2的方向进行，提高的Cu2Cl2产率。但当OH浓度偏大时，Cu2+能与OH结合，生成沉淀，反而降低了Cu2Cl2的产率，且造成产物不纯。,温度过高，促进了Cu2Cl2的水解,氯化亚铜是一种重要化式原料，其在空气中易被氧化为绿色的高价铜盐，在热水中易发生水解生成氧化铜水合物而呈红色,5558,(4) 下图是滤液中Fe2转化率随温 度t的变化示意图： 向滤液中加入NH4HCO3反应的 化学方程是： 。 t1前Fe2转化率增大的原因是 。 t1后Fe2转化率下降的原因是 (用 化学方程式表示) 。,FeSO4与NH4HCO3的反应是吸热反应，升高温度，反应向正反

16、应方向进行，使转化率升高,（1）强化记忆课本的反应,四、流程中各转化产物判断和化学方程式的书写,（3）注意相关反应的条件,1、流程中各转化产物判断,（2）注意反应物及其性质,能否反应？生成什么物质？,例:无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。 (1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其 反应的离子方程式为_。 (2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等 杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如图：,Al33H2O=Al(OH)3(胶体)3H,已知 步骤中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是_ _(只要求写出一种)。 步骤中若不通入氯气和氧气，则反应生成相

17、对原子质量比硅大的单质是_。,铁(或Fe),防止后续步骤生成的AlCl3水解(或增大反应物的接触面积，加快反应速率),Al2O3， Fe2O3、 SiO2,已知： Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g) H1+1 344.1 kJmol1 2AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g) H2+1 169.2 kJmol1 由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为_。,步骤的尾气经冷却至室温后，气体用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的盐主要有3种，其化学式分别为_。 结合流程及相关数据分析，步骤中加入铝粉的目的是_。,NaCl、NaClO、Na2CO3,除去F

18、eCl3，提高AlCl3纯度,Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g) H=+174.9 kJmol1,Al2O3， Fe2O3、 SiO2,(1)书本有的，必须储备！ 陌生的，不要怕，答题信息一定隐藏在题目中!,(3) 两条反应规律要熟记活用 阴阳离子相结合，化合价有升必有降,(4)方程式的配平、条件和书写规范，一个都不少！,(2)箭头指入反应物，箭头指出生成物 但有时要看前还要看后，两头挤！,配平顺序：得失电子守恒、电荷守恒、质量守恒,三、流程中各转化产物判断和化学方程式的书写,2、化学方程式的书写策略,1、常见氧化剂的还原产物,Cl,H2O、OH,S

19、O2,NO、NO2,Mn2+,Fe2,Cl2或Cl,H2O,2、常见还原剂 氧化产物,SO42,Mn,I2,S,CO2,H2O,NO N2,O2,氧化还原方程式知识储备,4 LiMn2O4O24H4Li8MnO22H2O,+ O2,H2SO4, Li2SO4, H2O,【例：10安徽】锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题。某研究性小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn2O4 、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究,（2）第步反应的离子方程式是: 。,LiMn2O4,MnO2 碳粉,加稀硫酸 通入空气,Li2CO3,LiMn2O4 碳粉,以提银后含锰废液中获得的碳酸锰、废硫酸及废铬铁

20、催化剂等为原料生产二氧化锰、高铁酸钾及重铬酸钾，流程如下：,(l)电解硫酸锰酸性溶液时，阳极的电极反应为： 。 (2)反应的化学方程式 。 (3) 反应V是复分解反应。用离子反应方程式表示Na2CrO4溶液 酸化时化学平衡的移动： 。 (4)反应的离子方程式为： 。,Mn2+ + 2H2O2e = MnO2 + 4H+,3ClO2Fe(OH)3 + 4OH= 2FeO42 3Cl5H2O,3KClO2Cr(OH)3 +4NaOH= 2Na2CrO43KCl5H2O,P84对点练1、(2016合肥质检)亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的消毒剂，主要用于水、砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是制取亚氯

21、酸钠的工艺流程：,已知：NaClO2的溶解度随着温度升高而增大，适当条件下可结晶析出；ClO2气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在。回答下列问题： (1)在无隔膜电解槽中用惰性电极电解一段时间，阳极反应为_；生成ClO2气体的反应中所加X(酸)为_。,Cl6OH6e=ClO3H2O,硫酸,(2)吸收塔内的温度不宜过高的原因为_；ClO2吸收塔内发生反应的离子方程式为_。 (3)从溶液中得到NaClO23H2O粗晶体的实验操作名称依次是_，粗晶体进一步提纯的实验操作名称是_。 (4)a kg 30%的双氧水理论上最多可制得_kg NaClO23H2O。,2ClO2H2O22OH=2ClOO22H2

22、O,防止H2O2分解,2.55a,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,重结晶,对点练1、(2016合肥质检)亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的消毒剂，主要用于水、砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是制取亚氯酸钠的工艺流程：,2、氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业,它不溶于H2SO4、HNO3和醇，微溶于水，可溶于浓盐酸和氨水，在潮湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜Cu2(OH)3Cl。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：,(1)写出溶解过程中发生的氧化还原反应的离子方程式：_ 。 (2)还原过程中发生的主要反应的离子方程式：_

23、。 (3)析出的CuCl晶体水洗后要立即用无水乙醇洗涤，在真空干燥机内于70干燥2h，冷却密封包装。70真空干燥、密封包装的原因是_。,3Cu +2NO3- +8H+=3Cu2+2NO+4H2O,2Cu2+SO32- 3+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42- +2H+,加快乙醇和水的挥发，防止CuCl在潮湿空气中水解氧化,(4)从第二次过滤后的滤液中可回收的主要物质是_。 (5)已知CuOH不稳定，易分解为Cu2O，298K时，CuOH的Ksp=1.010-14，CuCl的Ksp=1.210-6，把CuCl固体和NaOH溶液混合，加热，得到红色沉淀，该沉淀的化学式为_。 (6)以碳棒为电极

24、电解CuCl2溶液也可得到CuCl，写出电解时阴极上发生的电极反应式_。,(NH4)2SO4,Cu2+e-+Cl-=CuCl,Cu2O,3、氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业,它不溶于H2SO4、HNO3和醇，微溶于水，可溶于浓盐酸和氨水，在潮湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜Cu2(OH)3Cl。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：,除杂、实验操作类 一、盐溶液的分离提纯方法：结晶法 1、纯物质溶液得到晶体：蒸发结晶（NaCl型）；蒸发浓缩（至有晶膜出现为止），冷却结晶（KNO3型和含有结晶水的晶体） 2、混合溶

25、液（分离A和B）：蒸发结晶，趁热过滤（得NaCl型），将滤液冷却结晶，过滤（得KNO3型） 3、由FeCl3、AlCl3、CuCl2、MgCl2等溶液获取对应晶体，采取的措施是：在干燥的HCl气氛中加热蒸干 模板：加热浓缩冷却结晶过滤洗涤干燥 仪器：蒸发皿、玻璃棒、烧杯 二、沉淀洗涤 (1)沉淀洗涤的目的：除去沉淀表面附着或沉淀中包夹的可溶性离子。 (2)洗涤方法：向漏斗内加蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出后，重复操作23次。 (3)误差分析：若沉淀不洗涤或洗涤不干净，则使沉淀的质量偏高。若沉淀洗涤次数过多，则会使部分沉淀溶解而使其质量偏低。 (4)沉淀是否洗涤干净的判断方法 答题模板 取最后一

26、次洗涤液，滴加（试剂），若没有现象，证明沉淀已洗净 三、实验操作 答题模板 取少量待测液于试管中，滴加（试剂，用量），若没有现象，证明没有；若出现现象，证明含有 四、终点现象的描述： 当滴入最后一滴标准溶液后，溶液变成色，且半分钟内不恢复原来的颜色。,对点练习,6、以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠，工艺流程如下： 氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变化如上图所示。回答下列问题： （2）实验室进行蒸发浓缩用到的主要仪器有 、烧杯、玻璃棒、酒精灯等。 （4）不用其它试剂，检查NH4Cl产品是否纯净的方法及操作是 。 7 MgSO47H2O可用于造纸、纺织、陶瓷、油漆工业，也可在医疗上用作泻

27、盐。某工业废渣主要成分是MgCO3，另外还有CaCO3、SiO2等杂质。从此废渣中回收MgSO47H2O的工艺如下： 已知CaSO4和MgSO4的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如右图所示，试回答下列问题： （3）操作I的名称是 ，操作II的名称是 。 （4）操作I和操作II都需要用到玻璃棒，操作I中玻璃棒的主要作用 是 ，操作II中玻璃棒的主要作用是 。,蒸发皿,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。,趁热过滤,蒸发浓缩、冷却结晶；,引流,搅拌,对点练习,8、镍电池电极材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电材料对环境

28、有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，设计实验流程如下： 已知：NiCl2易溶于水，Fe3不能氧化Ni2。 已知实验温度时的溶解度：NiC2O4NiC2O4H2ONiC2O42H2O 某温度下一些金属氢氧化物的Ksp及沉淀析出的pH如下表所示： (3) 检验电解滤液时阳极产生的气体的方法是： 。 (4) 如何检验Ni(OH)3是否洗涤干净？ 。,用湿润的淀粉碘化钾试纸,取最后一次洗涤浸出液，加入硝酸银溶液，若有白色沉淀生成，则说明未洗涤干净，若无白色沉淀，说明已洗涤干净。,相关计算 与Ksp、平衡常数相关的计算（计算pH、计算离子浓度） 固定的计算模式：Ksp=某离子完全沉淀浓度

29、(一般为110-5）C(OH-)n 例10、有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生： 已知298K时， Ksp(CaCO3)=2.80109， Ksp(CaSO4)=4.90105 ，求此温度下该反应的平衡常数K（计算结果保留三位有效数字）。 例题11、某滤液含SO42-和Sr2+、Ba2+若滤液中Ba2+ 浓度为110一5molL一1，依据下表数据可以推算滤液中Sr2+物质的量浓度为_。,K=SO42-/CO32-=(Ca2+SO42-)/(CO32-Ca2+)=KspCaSO4/KspCaCO3=4.9010-5/2.8010-9=1.75104,c(SO42-)=Ksp(BaSO4)/c(Ba2+)=1.110-5,c(Sr2+)=Ksp(SrSO4)/c(SO42)=310-2,