化学工艺流程专题复习.ppt

工艺流程专题 一 工艺流程题的特点 二 工业流程常见的操作与名词 三 知识贮备 中学化学中重要的化工生产原理 四 化工流程题常见的解题方法和答题技巧 一 工艺流程题的特点一是试题源于生产实际 以解决化学实际问题为线索进行设问 使问题情境真实 二是试题内容丰富 涉及化学基础知识的方方面面 能考查考生对化学知识的掌握和应用情况 同时考查考生解决化工生产中的相关问题的迁移推理能力 三是试题新颖 阅读量 思维含量较大 考查考生的资料收集 处理能力 该类试题常涉及的知识点有 1 氧化还原反应的判断 2 化学方程式或离子方程式的书写 3 化学反应速率和化学平衡理论的应用 4 化学反应中的能量变化 5 与化学实验相结合的实验操作 如除杂 分离 提纯 检验等 6 环境保护与绿色化学 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 灼烧 焙烧 煅烧 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 二 熟悉工业流程常见的操作与名词 1 原料处理阶段的常见考点与常见名词 加快反应速率 溶解 通常用酸溶 如用硫酸 盐酸 浓硫酸等 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 9 8 8 3 Mn OH 2 9 6 7 6 Fe OH 2 3 7 2 7 Fe OH 3 沉淀完全 开始沉淀 物质 如要除去Mn2 溶液中含有的Fe2 应该先用氧化剂把Fe2 氧化为Fe3 再调溶液的pH到3 7 2 分离提纯阶段的常见考点 调pH除杂 a 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 b 调节pH所需的物质一般应满足两点 能与H 反应 使溶液pH增大 不引入新杂质 例如 若要除去Cu2 溶液中混有的Fe3 可加入CuO Cu OH 2 Cu2 OH 2CO3等物质来调节溶液的pH 调pH值的目的 促进或抑制水解调pH值的方法 加酸性或碱性物质 未必是酸和碱 注意不能引入杂质离子 产品中没有的 pH值的控制范围 一种物质完全沉淀点 与另一种物质完全不沉淀点 试剂除杂 加热 加快反应速率或促进平衡向某个方向移动 如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物 则要注意对温度的控制 如NaHCO3 H2O2 Ca HCO3 2 KMnO4 AgNO3 HNO3 浓 等物质 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 萃取 3 获得产品阶段的常见考点 洗涤 冰水 热水 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 蒸发加热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的气氛中加热 以防其水解 蒸发浓缩 冷却结晶 如除去KNO3中的少量NaCl 4 过滤 如何检验沉淀已完全 判断沉淀已洗净的方法 趁热过滤两种溶质 一种在较高温度时溶解度小 易析出 一种溶解度大 不易析出 目标要得到溶解度大的物质 防止温度降低 析出溶质晶体 造成物质损失 提高产率目标要除去溶解度小的物质 除去滤渣 防止滤液中溶质析出 用有机溶剂洗涤晶体 除去晶体表面水分 减少溶解损耗 有机物易挥发 便于干燥 3 反应条件的选择 试剂用量控制控制流速 控制用量 从而控制产物种类 反应产生的热量 反应温度选择水浴加热的优点 受热均匀 便于控制温度 控制一定温度的目的 a 加快反应速率b 防止温度过高 物质挥发 分解易挥发物质 浓盐酸 浓硝酸 有机物 易分解物质 H2O2 硝酸 KMnO4 NH4Cl 难溶的碱 Mg OH 2 Fe OH 3 等 次氯酸结晶的方法 蒸发浓缩 冷却结晶 如除去KNO3中的少量NaCl 蒸发结晶 趁热过滤 如除去NaCl中的少量KNO3 工艺流程的优缺点评价循环利用 节约成本 能循环利用的物质的判断 闭合回路 有进有出原料价格低廉 原子利用率高 绿色化学 没有污染 没有有毒有害物质产生 硫黄 或黄铁矿 水 空气 S s O2 g SO2 g 三 知识贮备1 熟练掌握中学化学中重要的化工生产原理 列举如下 沸腾炉 吸收塔 接触室 400 500 过量 以铁为主的催化剂 400 500 10MPa 30MPa 液化 蒸发分离出氧气 氧气 二氧化碳 二氧化碳 碳 H2S 醋酸 铜 氨 CO CO2 O2 建材和肥料的原料 CO2 H2S 氰化物 氨 索尔维制碱法 食盐 氨 二氧化碳 氨和部分二氧化碳 纯度高 食盐 合成氨 氨碱法 NH3和CO2 NH4Cl 96 离子交换树脂 Ca2 Mg2 Ca2 Mg2 泥沙及SO42 饱和食盐水 淡盐水 氯气 知识点 玻璃工业 主要原料 石灰石 石英 纯碱 主要原理 两个反应 主要成分 技法指导 化工流程类题目中 表述性词汇 的作用化工生产流程和综合实验题中经常会出现一些表述性词语 这些表述性词语就是隐性信息 它可以暗示我们所应考虑的答题角度 通常用到的表述性词语为 1 控制较低温度 常考虑物质的挥发 物质不稳定易分解和物质转化等 2 加过量试剂 常考虑反应完全或增大转化率 产率等 3 能否加其他物质 常考虑会不会引入杂质或影响产物的纯度 4 分离 提纯 常考虑过滤 蒸发 萃取 分液和蒸馏等常规操作 5 溶液呈酸性或碱性 考虑电离或水解产生的H 或OH 是促进还是抑制电离或水解 6 利用率 常考虑经济性或环保性 7 在空气中或在其他气体中 主要考虑O2 H2O CO2或其他气体是否参与反应或达到防氧化 防水解 防潮解等目的 8 判断沉淀是否洗净 常取少量最后一次洗涤液于试管中 向其中滴加某试剂 以检验其中的某种离子 9 检验某物质的设计方案 通常取少量某液体于试管中 加入另一试剂产生某现象 然后得出结论 10 控制pH 常考虑防水解 促进生成沉淀或除去杂质等 11 用某些有机试剂清洗 常考虑降低物质溶解度有利于析出 减少损耗和提高利用率等 2 交叉分析法有些化工生产选用多组原料 事先合成一种或几种中间产品 再用这一中间产品与部分其他原料生产所需的主流产品 以这种工艺生产方式设计的工艺流程题 为了便于分析掌握生产流程的原理 方便解题 最简单的方法 就是将提供的工艺流程示意图分画成几条生产流水线 上下交叉分析 构成交叉分析的题型 提供的工艺流程中至少有三个因素 多组原料 中间产品 多种产品 和两条或多条生产流水线的化工生产工艺 利用交叉分析法解工艺流程题的关键 在于找准中间产品 因为有时会出现多种中间产品 和流水生产的分线 在分析过程中 抓住中间物质的有关联系 逐一破解 1 L M的名称分别是 2 G H过程中为什么通入过量的空气 3 用电子式表示J 4 写出饱和食盐水 E F生成J和K 此条件下K为沉淀 的化学方程式 要实现该反应 你认为应如何操作 3 分段分析法 对于用同样的原材料生产多种 两种或两种以上 产品 包括副产品 的工业流程题 用分段分析法更容易找到解题的切入点 4 目标分析法制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成 每一步操作都有其具体的目标 任务 审题的重点要放在与题设有关操作的目标 任务上 分析时要从成本角度 原料是否廉价易得 环保角度 是否符合绿色化学的要求 现实角度等方面考虑 解答时要看框内 看框外 里外结合 边分析 边思考 易处着手 先局部 后全盘 逐步深入 而且还要看清问题 不能答非所问 要求用理论回答的试题应采用 四段论法 本题改变了什么条件 或是什么条件 根据什么理论 所以有什么变化 结论 例 低碳 既是时尚 也是环保要求 低碳 在工业生产中意义重大 充分利用原材料 不排放或减少排放 三废 不同工厂今后联合生产等都是很好的 低碳 生产方式 下面是几个工厂利用废气 废渣 液 联合生产化肥硫酸铵的工艺 请回答下列问题 1 工艺操作 分别为 2 工业合成氨的化学方程式为 3 写出生成 产品 的离子方程式 4 在实验室中检验合成氨厂排出的废气中是否含有氨气的方法是 5 副产品的化学式为 该联合生产工艺中可以循环使用的物质是 解析 1 合成氨的原料之一氮气来源于空气 分离方法是将空气液化后分馏分离出氧气 获得氮气 2 工业合成氨的条件是高温 高压和催化剂 3 产品 是硫酸铵 反应物是硫酸钙悬浊液 二氧化碳 氨气等 产物除产品硫酸铵外 还有碳酸钙沉淀 4 氨气溶于水显碱性 实验室中可以用湿润的红色石蕊试纸检验 或利用氨气与氯化氢化合为氯化铵的