化工生产的一些基本原理.ppt

2020年6月3日星期三,高三一轮复习,化学工艺流程（第一课时）,朱礼娟,化学工艺流程顾名思义，就是将化工生产中的主要生产阶段即生产流程用框图的形式表现出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。,近几年全国卷化学工艺流程题统计,你觉得工艺流程题好做吗？,试题体验,审题关键,1.此流程的目的是什么？2.流程中有哪些步骤？,一.探究思路,（2017南京二模）硫酸锌可用于制造锌钡白、印染媒染剂等。用锌白矿（主要成分为ZnO，还含有Fe2O3、CuO、SiO2等杂质）制备ZnSO47H2O的流程如下,一.解题思路,1.整体粗读2.局部细读:原料到产品：须除去什么元素，引进什么元素？步骤与目的：加入试剂什么目的？感觉与结果：有的步骤读不懂就看这一步结果，也不一定影响后面的大题。信息与迁移：所给信息一定有用，一定用（特别是“已知”这两个字的信息）3.大胆回答：考虑产物、环保、产量、成本等。,统览整体，截段分析,CoCl26H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿主要成分为Co2O3、Co(OH)3，还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等制取CoCl26H2O的工艺流程如下：,已知：浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；,实战演练,你来分析,CoCl26H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿主要成分为Co2O3、Co(OH)3，还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等制取CoCl26H2O的工艺流程如下：,Co2O3Co(OH)3Fe2O3Al2O3MnO,你来分析,原料,暗示Fe、Al、Mn除杂方式,（信息）浸出液：H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；,交流讨论：通过以上两个流程题你能总结出工业生产流程题流程的主线吗？,二.探究主线,（2017南京二模）硫酸锌可用于制造锌钡白、印染媒染剂等。用锌白矿（主要成分为ZnO，还含有Fe2O3、CuO、SiO2等杂质）制备ZnSO47H2O的流程如下,原料预处理,分离提纯,获取产物,一、原料预处理,问题1：在加入H2SO4溶液的步骤中，如何提高Zn的浸出速率？答：加热将固体粉碎搅拌适当增大酸的浓度,一、原料预处理,问题2：在加入H2SO4溶液的步骤中，如何提高Zn的浸出率？答：加热将固体粉碎搅拌适当增大酸的浓度适当延长浸泡时间,增大反应物接触面积，加快反应速率。,浸出：,粉碎：,（水浸、酸浸、碱浸）,灼烧：,（焙烧、煅烧）除去可燃性的杂质（或使原料初步转化）,搅拌：,使反应物充分接触，增大反应（或溶解）速率。,小结:原料处理阶段的常见考点与常见名词,提高浸出速率：,加热将固体粉碎搅拌适当增大酸等物质的浓度,提高浸出率：,适当延长浸泡时间,二、分离提纯,（2017南京二模）硫酸锌可用于制造锌钡白、印染媒染剂等。用锌白矿（主要成分为ZnO，还含有Fe2O3、CuO、SiO2等杂质）制备ZnSO47H2O的流程如下,金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol/L计算）,（2）“置换”过程中，加入适量的锌粉，除与溶液中的Fe3+、H+反应外，另一主要反应的化学方程式为。,（3）“氧化”一步中，加入ZnO的目的是溶液pH控制在（3.2,6.4）之间的目的是。,二、分离提纯,小结：常用方法有3种,（1）、调PH的范围：杂质完全沉淀的PHPH产物离子开始沉淀的PH(2)调PH需加入的物质:加入的物质要与酸反应，一般所需金属元素的：氧化物、氢氧化物、碳酸盐。如：除去Cu2+中的Fe3+可以加入：CuO、Cu(OH)2、CuCO3,三、获取产物从溶液获取晶体的方法-结晶法,蒸发浓缩，冷却结晶过滤洗涤干燥要得到溶解度受温度变化大的物质和含有结晶水的晶体。蒸发结晶，趁热过滤要得到溶解度受温度变化小（不明显）的溶质：（防止某物质降温时析出,例题2:工业上常回收冶炼锌废渣中的锌（含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质），并用来生产Zn(NO3)26H2O晶体，其工艺流程为：问题1：操作A,如：利用MgCl26H2O可制得无水氯化镁，需要在中加热，防其,小结1、注意蒸发时的气体氛围需要抑制产物的水解,HCl气体氛围,水解,解决无机化工题的关键为四个步骤：粗读流程懂目的精读问题解意图迁移知识解问题规范表达写答案,【方法总结】,【解题理念】学以致用物尽其用综合应用考虑成本考虑环保考虑现实,二、反应条件控制的考点,1、温度（控温）,加热：,加快反应速率,促进平衡向吸热方向移动；,除去热稳定性差的杂质，如碳酸氢盐、铵盐、KMnO4、I2、等物质,降温：,降低晶体的溶解度，减少损失,防止某物质在高温时会溶解(或分解),促进平衡放热方向移动,防止副反应的发生；,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型,(3)“热解”一步温度控制在75左右，其原因是：,温度太低，反应速率慢；温度太高，NH4HCO3会分解,2、洗涤,四、获得产品阶段的常见考点,除去杂质：除去晶体表面的可溶性杂质。,提高产率：洗涤过滤所得到的残渣，把有用的物质，如目标产物尽可能洗出来。,防止污染环境：如果滤渣表面有一些对环境有害的物质，如重金属离子或CN-，为了防止污染环境，往往对残渣进行洗涤。,（1）洗涤目的,（2）洗涤的操作,洗涤沉淀的正确方法是：,将沉淀置于过滤器中，加蒸馏水浸没过沉淀，让水自然流下，重复23次。,怎样判断沉淀是否洗涤干净,取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加，若不产生，说明沉淀已洗净,1、循环利用的物质：,五、其他方面考点,目的：节能减排，“绿色化学”，降低成本等生产问题，,不会用于循环的物质,目标产物，杂质,可以于循环的物质：,辅助试剂、母液,(1)NaClO2中Cl的化合价为。(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式。(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为、。“电解”中阴极反应的主要产物是。(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为，该反应中氧化产物是。(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为。(计算结果保留两位小数),例1：（2016年全国卷28题）NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：,(1)NaClO2中Cl的化合价为。(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为、。,+3,NaOH溶液Na2CO3溶液,例1中的设问都与流程紧密关联吗？,(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为。(计算结果保留两位小数),1.57,得电子数相等，氧化能力相当NaClO22Cl2,以“点”设问：即不需要理清工艺流程图的主线即可以答题,(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式。(3)，“电解”中阴极反应的主要产物是。,2NaClO3+SO2+H2SO4=2ClO2+2NaHSO4,ClO2(或NaClO2),(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为，该反应中氧化产物是。,2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+O2+2H2O,21,O2,以“线”设问：即先理清工艺流程图的前后关系才能答题,Mg2B2O5H2O+2H2SO4=2MgSO4+2H3BO3,(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外，还可采取的措施有。(写出两条)。,例2：（2015全国卷27）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)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：,提高反应温度；减小铁硼矿粉粒径,(2)利用的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是(化学式)。,例2：（2015全国卷27）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)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：,Fe3O4,SiO2、CaSO4,例题：（2015全国卷27、14分）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)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：,(1)写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学