《无机化工生产流程专题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无机化工生产流程专题（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、无机化工生产流程专题【高考展望】一、考纲要求结合海水、金属矿物等自然资源综合利用的实例，了解运用物质性质和反应规律能实现物质间的转化。认识化学在环境监测与保护中的重要作用。二、高考动向 化工流程题关注与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境，它以化工流程为背景素材，将工业生产中的真实情况以信息的形式给出，运用中学化学中涉及到的元素化合物知识、化学反应原理、化学实验技能、化学计算来解决化工生产实际问题的综合类题型。与无机框图推断题不同，流程类试题摒弃虚拟的框图，其优点是：素材来源广泛，工业流程、最新科技成果信手拈来；流程中超纲的可以不设问，提问灵活，不受素材限制，有些小问的答案设计为开放或半开放
2、也很方便；流程图只提供一个素材背景，即使其中某些物质推不出也不影响后面要回答的问题，减少了“连带丢分”，降低了猜题押题的风险。流程类试题最早出现在上海高考试题中，随后在江苏和广东乃至全国更多省市高考试题中相继出现并逐步替代了无机框图推断题。 这些试题的出现是新课程改革催生的必然结果，试题一方面能够凸现出新课程所强调的基础性、选择性和时代性（STSE），能关注学生的个性发展，另一方面能够突出对学生素质的考查，体现高中化学新课程的基本理念。这些试题都有着共同的特性，即“以能力测试为主导，考查考生对基础知识、基本技能和方法的掌握程度以及运用所学知识分析、解决化学具体问题的能力，重视理论联系实际。关注
3、与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境的协调发展”，具有很高的区分度和很好的选拔功能。 【方法点拨与知识点】一、化工流程图的一般模式 工业流程题目在流程上一般分为三个过程：原料处理分离提纯获得产品 要点诠释：1、规律：主线主产品，分支副产品，回头为循环。2、核心考点：物质的分类操作、除杂试剂的选择、生成条件的控制等。3、原料预处理（初步分离）（1）起到富集反应物的作用：在无机题中，原材料是一种混合物，可能是矿石、某工厂废料或发生变质的材料等，整个实验过程或反应流程就是分离提纯，想办法提取有效元素。（2）工业流程常见的操作与名词：研矿：增大接触面积，使反应充分，提高反应速率溶解：通常用酸溶，如
4、用硫酸、盐酸、浓硫酸等（有时可用碱溶，如铝矿溶解）。水浸：与水接触反应或溶解。浸出：固体加水(酸)溶解得到离子浸出。浸出率：固体溶解后离子在溶液中的含量的多少(更多转化) 。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。焙烧、灼烧或煅烧（结构改变更易溶解浸出；使一些杂质高温下氧化、分解）吹出（利用空气吹出溶液中的气体）调pH值除杂：控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。4、中间产品、终极产品的分离提纯 （1）物理方法：溶解过滤、水洗、结晶、蒸馏 、萃取分液、升华、液化、盐析、渗析法 、电渗析、离子交换、吸附法、浮选法 （2）化学方法：热分解法，酸、碱
5、处理法，沉淀法 ，氧化还原法、电解法 二、分析流程题需要的一般思路流程类试题的结构分题头、题干和题尾三部分。题头一般是简单介绍实验目的和原理或工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括附产品）；题干部分主要用框图形式将操作或物质转换或原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；题尾主要是根据流程中涉及到的化学知识设制成系列问题，构成一道完整的化学试题。 解答流程题的一般思路是：浏览全题，确定该流程的目的，看懂生产流程图；了解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；解析流程图并思考从原料到产品依次进行了什么反应，利用了什么原理。每一步操作进行到什么
6、程度最佳，每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物，杂质或副产物是怎样除去的等等。要抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。解答流程题要注意的问题是：注意化学方程式的书写，反应物、产物的分子式书写要正确；化学方程式要配平，电极反应式和化学方程式一定要书写正确；等号或可逆符号不能少；沉淀、气体、固态、水溶液等符号要标明。注意评价或比较实验方案要全面，反应物种类多少、是否易得、是否对环境有污染；反应产物的种类多少，对目标产物的分离和提纯是否有影响；反应条件是否苛刻；仪器、设备是否要求高；工艺流程、实验步骤的多少。注意描述语言的规范性和准确性，从化学原理的角度、用化学语言作答；要抓住主
7、要问题，针对具体问题作具体分析；要看清题目要求，按要求答题。三、重要化工原理1如何分离混合溶液中的，这是一个热点问题。看下面的表格：氢氧化物开始沉淀时的pH氢氧化物沉淀完全时的pHFe3Fe2Cu21.97.04.73.29.06.7如果溶液是这三种离子的混合溶液，应该先把亚铁离子氧化为铁离子，然后再调节pH值3.2-4.7之间，就形成沉淀，被分离除去，就留在了溶液中。调节pH值时，可用CuO来调节，这样不会引入新的杂质。 （1）试剂X的选择及目的： 目的：将Fe2+氧化为Fe3+； 选择：遵循不引杂的原则，可选用的有Cl2、H2O2、O2。（能正确书写方程式） （2）试剂Y的选择及目的、pH
8、范围： 目的：调节溶液的pH，只生成Fe(OH)3沉淀 选择：不引入杂质，并且调高pH，可选用的有CuOCuCO3或Cu(OH)2 或Cu2(OH)2CO3 pH范围：使Fe3+完全沉淀而Cu2+不沉淀，pH范围应为3.24.7 （3）由CuCl2溶液制备氯化铜晶体(CuCl22H2O)的操作？答：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 为何不能直接加热蒸干？ 答：因为Cu2+2Cu(OH)22H+，加热后，水分蒸发，溶液浓度变大，氯化氢挥发，氢离子浓度减小，促使平衡正向移动，Cu2+逐渐转化为Cu(OH)2而得不到CuCl2。 若直接加热蒸干得到的产物？ 答：CuO （4）由氯化铜晶体(CuCl22H2O
9、)制备无水CuCl2的操作？答：在氯化氢气流中加热2 海水的综合利用（1）海水提溴中涉及到的方程式：Cl2 +2Br-=Br2+ 2Cl Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4Cl2 +2Br-=Br2+ 2Cl （2）海水提镁中涉及到的方程式：贝壳煅烧成石灰：CaCO3高温CaO+CO2将石灰制成石灰乳：CaO+H2OCa(OH)2将石灰乳加入到海水沉淀池中：Ca(OH)2+MgCl2CaCl2+ Mg(OH)2加入盐酸溶解Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O 失水：MgCl26H2O MgCl2+6H2O 电解总方程式：MgCl2（熔融）电解Mg + Cl2阴极电极反应式
10、：Mg2+2eMg阳极电极反应式：2Cl-2eCl2（3）海水提溴过程中的常见问题：将已经得到的Br2 又还原为Br-的目的是：富集溴元素用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95，但由反应可知，也存在一些弊端，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是强酸对设备的严重腐蚀。 用平衡移动原理解释通空气的目的是通入空气将Br2蒸气带出，使Br2(g)Br2(aq)或Br2+H2OHBr+HBrO平衡向左移动要用“浓缩”海水，目的：富集溴元素和镁元素（4）海水提镁过程中的常见问题：各步操作的名称：操作1：过滤。操作2：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。（为何不能直接加热蒸干？直接加热蒸干的产物？）操作3：
11、在氯化氢气流中加热。（如何解释原因？）操作4：电解。沉淀剂选择熟石灰，可降低成本。（来自贝壳）在上述过程中，可加热Mg(OH)2得到MgO，再电解熔融MgO制金属镁，这样可简化实验步骤，体现实验的简约性原则。该想法是否正确？ 答：氧化镁的熔点很高（2852），对设备的要求高，成本高。所以采用的是电解熔融氯化镁。3从铝土矿中提取铝（1）碱溶法中，各步主要方程式的书写：加过量烧碱：Al2O3+ 2NaOH=2NaAlO2+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O2NaAlO2+2Na2SiO3+4H2O=Na2OAl2O32SiO2+4NaOH通入过量CO2：NaAlO2+CO2+2H2
12、O=Al(OH)3NaHCO3 灼烧：2Al(OH)3Al2O3+3H2O电解：2Al2O3（熔融）4Al+ 3O2 阴极：4Al3+12e-4Al阳极：6O212e-3O2（2）酸溶法中，各步主要方程式的书写：加过量盐酸：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2OFe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O加入过量烧碱：FeCl3+3NaOH= Fe(OH)3+3NaCl AlCl3+ 4NaOH=NaAlO2+2H2O+3NaCl通入过量CO2：NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3NaHCO3 灼烧：见碱溶法电解：见碱溶法（3）由偏铝酸钠溶液制氢氧化铝试剂的选择： 由于氢氧化铝
13、能溶于强酸，所以选用二氧化碳，而不用盐酸。（4）电解氧化铝时，加冰晶石，降低熔点； 阳极（石墨电极）需定期更换（阳极：2O24e-O2，生成的氧气会消耗石墨）。（5）碱溶法与酸溶法的比较：碱溶法流程简单、能耗低、产品质量好、成本低，但只适用于铝硅比较高的铝土矿。（碱溶法中，加入过量烧碱后，会生成铝硅酸钠沉淀，消耗部分铝，降低了铝的产量）（铝硅比是衡量铝土矿质量的最主要标准之一，铝硅比愈高的矿石质量愈好。）4侯氏制碱法（1）主要方程式的书写：NH3+H2O+CO2+NaCl =NaHCO3+NH4Cl （或NH3+ H2O + CO2=NH4HCO3 NaCl（饱和）+ NH4HCO3= NaH
14、CO3+ NH4Cl） 2NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO22NH4Cl+CaO=CaCl2+2NH3+H2O（2）NH3、CO2通入的先后顺序：先NH3后CO2：CO2在NaCl中的溶解度很小，先通入NH3使食盐水显碱性，能够吸收大量CO2气体，产生高浓度的HCO3-,才能析出NaHCO3晶体。（3）氨碱法与侯氏制碱法的比较a、氨碱法优点：原料（食盐和石灰石）便宜；产品纯碱的纯度高；副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用；制造步骤简单，适合于大规模生产。缺点：副产物氯化钙没有多大用途；食盐的利用率只有7274，其余的食盐都随着CaCl2溶液作为废液被抛弃了，这是一个很大的损失。b、侯氏制碱法联合制碱氨碱法+工业合成氨1、合成氨所需要的H2，是利用，氨厂的废气CO，转变为碱厂的主要原料CO2来制取纯碱，这样就节省了碱厂里用于制取二氧化碳的庞大的石灰窑；2、从含有氯化铵和氯化钠的滤液中结晶沉淀出氯化铵晶体。由于氯化铵在常温下的溶解度比氯化钠要大，低温时的溶解度则比氯化钠小，而且氯化铵在氯化钠的浓溶液里的溶解度要比在水里的溶解度小得多。所以在低温条件下，向滤液中加入细粉状的氯化钠，并通入氨气，可以使氯化铵单独结晶沉淀析出，经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品。优点：食盐的利用率提高到96
