化学工艺流程中的条件控制

1 化学工艺流程中的条件控制 2 化学工艺流程中的条件控制 原料 原料除杂净化 所需产品 核心化学反应 产品分离提纯 排放物无害化处理 原料的循环利用 温度 压强 及投料比 的控制 pH控制 介质的选择 3 情境一 合成氨的条件控制 反应原理课本P52 已知 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 0 工业合成氨温度一般控制在400 500 原因是 温度过低 反应速率减慢 温度过高 NH3的产率降低 此温度范围有利于提高催化剂的活性 4 温度控制不当可能产生的不良后果 温度过高可能导致 速率过快放热反应产率降低溶解度增大出现副反应 副产品如 H2O2HNO3能耗大 生产成本高 温度过低可能导致 速率过慢吸热反应产率降低溶解度减小出现副反应 副产品 5 演练1 2012南京市高三学情调研测试19节选 步骤1 依次用热的碳酸钠溶液 蒸馏水洗涤废铁屑 步骤2 向盛有洁净铁屑的烧杯中加入稀H2SO4溶液 水浴加热 反应至基本不再冒出气泡为止 趁热过滤 步骤3 向滤液中加入一定量 NH4 2SO4固体 步骤4 蒸发浓缩 冷却结晶 过滤 冰水洗涤 干燥 得到硫酸亚铁铵晶体 加快Fe与H2SO4反应的速率防止溶液中的FeSO4析出 防止 NH4 2SO4 FeSO4 6H2O晶体溶解损失 洗去废铁屑表面的油污 6 演练2 2011年江苏高考题19 1 高氯酸按 NH4ClO4 是复合火箭推进剂的重要成分 实验室可通过下列反应制取 NaClO4 aq NH4Cl aq NH4ClO4 aq NaCl aq 若NH4Cl用氨气和浓盐酸代替 上述反应不需要外界供热就能进行 其原因是 NH3与HCl反应放出热量 7 一 温度控制 温度控制 控制在什么范围 为什么 用什么方法 温度过高可能导致 水浴加热 反应自身放热 趁热过滤 加热 冷却 具体范围 充分利用图 表 数据信息 温度太低可能导致 冰水冷却 8 情境二 钴制氯化钴工艺流程 2012无锡零模16 用金属钴板 含少量Fe Ni 制备氯化钴的工艺流程如下 金属钴与盐酸反应极慢 需加入催化剂硝酸才可能进行实际生产 9 1 除镍 步骤中 加氨水调pH的意图是 使Co Fe完全沉淀 Ni转变成 Ni NH3 6 2 与沉淀分离 2 酸溶 步骤中 加盐酸调pH的目的是 使沉淀溶解 转变成离子 3 除铁 步骤中 加双氧水的目的是 加纯碱的目的是 将Fe2 氧化成Fe3 调pH 3 7 使Fe3 沉淀完全 4 除铁 后 又用盐酸调pH的作用是 抑制钴离子水解 10 二 pH控制 pH控制 从平衡移动角度考虑 是否存在受到溶液酸碱性影响的平衡体系 达到什么目的 促进 抑制 从分离提纯角度考虑 部分 全部 沉淀 溶解 11 演练3 ZnO的制备 19 已知 pH 11时Zn OH 2能溶于NaOH溶液 实验中可选用的试剂 30 H2O2 1 0mol L 1HNO3 1 0mol L 1NaOH 由含Fe2 Fe3 Zn2 的溶液制备ZnO的实验步骤依次为 过滤 过滤 洗涤 干燥 900 煅烧 向滤液中加入适量30 H2O2 使其充分反应 滴加1 0mol L 1NaOH 调节溶液pH到3 2 5 9之间 使Fe3 沉淀完全 过滤 向滤液中滴加1 0mol L 1NaOH 调节溶液pH到8 9 11 使Zn2 沉淀完全 12 演练4 制革工业污泥中Cr 的处理工艺 其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3 其次是Fe3 Al3 Ca2 和Mg2 1 酸浸时 为了提高浸取率可采取的措施有 2012苏锡常镇一模 加热 搅拌增大固体颗粒的表面积 13 演练4 制革工业污泥中Cr 的处理工艺 2 加NaOH调节pH为8的目的是 但溶液的pH不能超过8 理由是 数据来自于2012年南京 盐城卷18题 2012苏锡常镇一模 使Fe3 Al3 沉淀完全 此时溶液中的阳离子为 pH 8会导致Al OH 3溶解 产物纯度降低 14 情境三 2012江苏高考题节选 7 判断该过程能否实现 9 A判断离子方程式正误 用KIO3氧化酸性溶液中的KI 5I IO3 3H2O 3I2 6OH 20 节选 镁铝合金 Mg17Al12 是一种潜在的贮氢材料 可在氩气保护下 将Mg Al单质在一定温度下熔炼获得 熔炼过程中通入氩气的目的是 防止Mg Al被空气氧化 15 三 介质选择 1 最常用的介质是什么 当然是空气和水2 为何不在空气中进行 空气可能带来的隐患 O2氧化 H2O水解所选介质气体有什么好处 比如在HCl气流中加热FeCl3晶体可以得到无水FeCl3 是因为HCl可以抑制水解并带走水汽 3 为何不在水中进行 水可能带来的隐患 溶解 水解所选溶剂可能带来的好处 比如用乙醇代替水对产品进行洗涤 不但可以减少溶解 还易于晾干 16 小结 知识线索 问题解决 方法提升 温度控制 pH控制 介质选择 建立答题框架 明确研究对象 绘制或完善流程图辅助解题 用什么方法 控制在什么范围 为什么 17 综合演练 制备过氧化锂Li2O2 2012盐城摸底 步骤1 将一水合氢氧化锂溶解在65 67 的过氧化氢溶液 不断搅拌 用冰冷却反应溶液 步骤2 适量加入0 的乙醇 形成白色晶体 过滤出晶体 用无水乙醇洗涤 步骤3 产物在100 120 下 经过6h真空干燥 得到过氧化锂 有利于第一步反应的进行 减少H2O2的分解 减少产品的溶解 减少晶体的溶解 而且易于晾干 H2O2的用量增大 同时水的用量也增加 产品因溶解造成的损失增大 减少加热过程中Li2O2的分解 提高产品纯度 18 综合演练 电解法提取镍 2012苏锡常镇二模16 以铅片为阳极 镍铬钛不锈钢片为阴极 电解含Ni2 的溶液 在阴极得到镍粉 电解过程中电流效率与pH的关系如图 回答下列问题 pH较低时 电流效率低的原因可能是 电