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1、化工流程图解题技巧及练习一、无机化工流程题的特点1、工业生产流程的主要框架: 2、试题本质:想办法从混合物中提取纯净物。3、 考察容:核心考点:物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制、产品分离提纯。(1)据流程图或题目提供的反应物和部分生成物书写情景方程式; (2)滤渣的成分; (3)滤液的成分;(4) 核心反应条件的控制和原因; (5)选择化学除杂试剂及原因; (6)调PH值的围及试剂的选择;(7)相关实验仪器;(8)相关计算。等等。二、解题技巧(一)读题1、先粗读:明确原料、明确杂质、明确目标产品。先不必把每个环节的原理都搞清楚。 针对问题再精读:分析细节,根据问题去研究某一步或某
2、一种物质。 第三,要看清所问问题,不能答非所问,并注意语言表达的规性。【注】:在答题时应注意:前一问回答不了,并不一定会影响回答后面的问题。2、读流程图的方法:抓箭头:主线 ;支线 ;回头 。3、思考要有方向在基础理论框架下结合实际问题进行思考。常用思考方法: 反应原理:复分解、氧还反应发生的条件,书写原则等 提高原料利用率:利用好副产品、循环使用原料、能量尽可能利用。 快速反应:化学反应速率(措施有粉碎、加热、增大浓度、搅拌等) 提高产率:化学平衡向右移动。 提高产品纯度:产品的分离、提纯等实验基本操作问题。 绿色环保:反应物尽可能无毒无害无副作用,“三废”的处理,涉及绿色化学问题。 工业成
3、本低:原料廉价、资源丰富。(二)、样品的预处理 1、矿样的预处理方法: (1)原料的预处理 粉碎的目的: 。 煅烧的目的:(A) ; (B) ; (C) 。 溶解:有酸溶、碱溶、水溶;又叫酸浸、碱浸、水浸) 酸浸目的: 。 碱浸目的: 。 水浸目的: 。 (2)【有关名词】: 浸出:固体加水(酸)溶解得到离子。 浸出率:固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少。 【思考】提高浸出率的措施通常有 、 、 、 。 2、植物样品的预处理方法: 灼烧:(如海带中碘的提取、茶叶中铁含量的测定),灼烧成灰之后,再用水浸,为了加快其溶解速率可以加热、不断搅拌;然后再过滤,过滤之后如果得到的滤液中还有灰烬,可以再
4、过滤一次。 研磨成汁:提取植物样品中的有机物所用方法;(如波菜中草酸含量的测定),研磨成汁之后,如该有机物可溶于水,研磨之后,可用水浸取;如该有机物不溶于水,就用有机溶剂(乙醇或苯、四氯化碳)来萃取。三、控制反应条件(重要) 1、调节pH值的目的: 。调节PH值除杂:(一般是除 、 、 )(1) 、除Fe2+要将其氧化成Fe3+,氧化剂可选择 、 、 、 或 ,到底选择谁,要据具体的题景来选择;(2) 调PH值所加试剂:一般是含被提纯物质中的金属阳离子对应的a、 ;b、 ;c、 ;d、 (总之,这些物质要能与H+反应,又难溶于水,这样可即使过量而又不会引入新的杂质离子),有时候也可能加 或 来
5、调PH值,要据题意具体分析(一般是加的Na+、NH4+不会在后续的程序中难以分离)(3)PH值的调节围:据题意告知的某离子完全沉淀或开始沉淀的PH值数据来选择,不能随意更改,应该是题目中原始数据的组合。例如:已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH(如下表所示)物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)3 2.7 3.7 Fe(OH)2 7.6 9.6 Mn(OH)2 8.3 9.8 问题:若要除去Mn2溶液中含有的Fe2,应该怎样做? 【注】调节pH所需的物质一般应满足两点:i、 ; ii、 。 例如:若要除去Cu2溶液中混有的Fe3,可加入 、 、 等物质来调节溶液的pH值 。 2、保持酸过量(酸化)
6、的目的:通常是 。 3、温度的控制的目的(可用水浴或冰水浴或油浴来控制) a、冰水浴目的:通常防止某种物质温度过高时会 ; b、水浴目的:通常防止某种物质温度过高时 。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,温度控制在这个围,目的就是防止 。而在Br2的制取过程中,出溴口的温度控制在8090,目的就是 。 c、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 。 d、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 。 e、对于一些工艺来说,降温或减压可以 。 4、加热的
7、目的: ,或 或 。5、降温反应的目的:防止 ,或 。 四、物质的分离和提纯的方法及目的 结晶(重结晶):固体物质从溶液中析出的过程。 过滤:固、液分离(主要仪器:漏斗、烧杯、玻璃棒) 趁热过滤: 。 洗涤:通常有 洗、 洗涤、 洗。 水洗目的:洗去晶体表面的 (适用于溶解度小的溶质)。 冰水洗涤目的:洗去晶体表面的杂质离子,并 。 (适用于高温溶解度大、低温溶解度小的溶质)。 醇洗目的:(常用于溶解度较大的溶质)洗去 ,并 。(若对溶解度小的溶质进行醇洗,则是为了 ,并使 。 蒸馏:液、液分离(主要仪器:蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、尾接管) 蒸发:利用加热的方法,使溶液中溶剂不断挥发而析出溶质
8、(晶体)的过程。(实验仪器:蒸发皿、铁架台、玻璃棒、坩埚钳、酒精灯)。【注】蒸发反应时的气体氛围:例如MgCl26H2OMgCl2,应在HCl气体氛围下蒸发溶剂,以防 。 萃取:用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。 分液:互不相溶的液体间的分离(主要仪器:分液漏斗) 升华:将可直接气化的固体分离出来。 盐析:加无机盐使溶质的溶解度降低而析出。 灼烧:高温条件下固体物质的燃烧。主要仪器:坩埚。 煮沸:目的通常是是除去溶解在水中的气体(通常为O2);或是为了促进水解,聚沉后便于过滤分离。 【注】结晶方法一般为2种: 一种是 结晶(适用于溶质的溶解度随温度变化而变化不大的)。 一种是 结晶(适用
9、于溶质的溶解度随温度变化而变化较大的)。 (后者具体形式又分为冷却结晶。蒸发浓缩、冷却结晶。蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶。) (1)当溶液是单一溶质时 当溶质的溶解度随温度变化不大:(如NaCl): 结晶。 溶质的溶解度随温度降低而变化较大:(如KNO3): 结晶(高温下先配成饱和溶液)。 溶质的溶解度随温度降低而变化较大,要从稀溶液得到带结晶水的晶体(如CuSO45H2O):先 (至有晶膜出现),再 (过滤)。 (2)当溶液中有两种或以上溶质时: A、要使受温度影响最大、溶解度最大的溶质最先结晶析出(如除去KNO3中的少量NaCl): 、 (过滤、洗涤、干燥)。 B、要使受温度影响最小、溶解度最小的溶质最先结晶析出: (如除去NaCl中的少量KNO3): 、 、(洗涤、干燥)。 C、要使受温度影响大、溶解度大的溶质留在滤液中:必须 。 五、核心反应方程式的书写方法 1、据箭头找出反应物、生成物或据题目提供的信息找出反应物或部分生成物; 2、分析其化合价的变化,确定发生的反应是复分解反应还是氧化还原反应。 3、据配平的需要确定在反应物或生成物中加水、加H+或OH-。 a、水可在反应物中或生成物中据需要随意添加; b、可据电荷守恒确定在反应物或生成物中加H+或OH-或H2