工业流程题导学案

1、工业流程题导学案【知识积累一】化工生产主要解决六方面问题:1、解决将原料转化为产品的生产原理；2、除去所有杂质并分离提纯产品；3、提高产量与产率；4、减少污染，考虑 绿色化学”生产；5、原料的来源既要考虑丰富，还要考虑成本问题；6、生产设备简单，生产工艺简便可行等工艺生产问题 化学工艺流程题，一般也就围绕这六个方面设问求解。要准确、顺利解答工艺流程题，学生除了必须要掌 握物质的性质和物质之间相互作用的基本知识以及除杂分离提纯物质的基本技能外，最关键的问题要具备 分析工艺生产流程的方法和能力。【知识积累二】常见与工业生产有关的化学反应传统工业不能丢1、工业制粗硅：2、工业制9 CO2：3、工业合

2、成氨：4、工业制硝酸：5、工业制硫酸:十2CO tSiOd-2C_局温CnQhCO, T 局温局JE-CaCO4N0+SH.0 2NO+O 2=2NO 2、 3NO 2+H 2O=2HNO 3+NO4FeS oH- 1 1 O o:催*匕麺2 SO 仝一 厶=2 SO 32FeO3-8SO、 SO3+H2O=H2SO46、 .工业制漂白粉：2Ca(OH 2 + 2 Cl 2= Ca Cl 2 + Ca( ClO) 2+2H2O电解7、氯碱工业：2NaCI+2H 2O=2NaOH+Cl2T +H T8、 侯氏制碱法：NaCI + H 2O + NH 3 + CO 2 = NaHCO 3 J +N

3、HCI相关物质化学式或名称加碘食盐中含碘物质KIO 3半导体材料SiGeSe光导纤维SiO 2硅酸盐工业玻璃、水泥、陶瓷饮用水净水剂明矶饮用水消毒剂Cl 2、 CIO 2、漂白粉、o3、H2O2、 NaClO常用漂白剂活性炭、SO 2、 HClO 、H 2 O2、 Na 2O2、 O3大气污染物CO、SO 2、NO 2、 NO【知识积累四】 工业流程题中常用的关键词原材料：矿样（明矶石、孔雀石、蛇纹石、大理石、锂辉石、黄铜矿、锰矿、高岭土，烧渣），合金（含铁废铜），药片（补血剂），海水（污水）灼烧（煅烧）：原料的预处理，不易转化的物质转化为容易提取的物质：如海带中提取碘酸：溶解、去氧化物（膜）

4、、调节PH促进水解（沉淀）碱：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节PH促进水解（沉淀）氧化剂：氧化某物质，转化为易于被除去（沉淀）的离子氧化物：调节PH促进水解（沉淀）控制PH值：促进某离子水解，使其沉淀，利于过滤分离煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离；除去溶解在溶液中的气体，如氧气趁热过滤：减少结晶损失；提高纯度【知识积累五】化工生产的主要操作：过滤、结晶、重结晶、洗涤、干燥、灼烧、分液、重复操作2-3次等。其中结晶应注意：（1）当溶液是单一溶质时 所得晶体不带结晶水（如NaCI、K NO3）：蒸发、结晶 所得晶体带结晶水 （如CUSC4.5H2O、摩尔盐即硫酸亚铁铵（NH 4）2S

5、O4 FeSO4 6H2O）:蒸发浓缩（至有晶膜出现），冷却结晶，过滤（2）当溶液中有两种或以上溶质时要得到溶解度受温度影响小的溶质：浓缩（结晶），趁热过滤要得到溶解度受温度影响大的：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤绿色化学理念：（1）环境污染问题；（2）原子的经济性；（3 ）节约能源（包括使用催化剂）；（4）原料应是可再生的（或者可循环使用）；（5）工艺的安全性解题方法:1. 明确整个流程的目的，重视加入的成分和出来的成分差异2. 结合基础理论与实际问题分析每一步反应的原理与条件3. 规范答题Fe、Al等杂质）为原【例】C0CI2 6H2O在饲料、医药工业上有广泛的用途。下列是以含钴废料（含少量料制

6、取C0CI2 6H2O的一种新工艺流程:含钻废料盐酸过氧化氢碳酸钠盐酸CoCI已知：钴与盐酸反应的化学方程式为：Co+ 2HCI=CoCl2 + H2 fC0CI2 6H2O熔点86C，易溶于水；常温下稳定无毒，加热至110120C时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴。部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2AI(OH) 3开始沉淀2.77.57.63.8完全沉淀3.29.79.25.2请回答下列问题：加入碳酸钠调节 pH至 a, a的范围是 。操作I包含 3个基本实验操作，它们是 和过滤。制得的C0CI2 6H2O需减压烘干的原因。为测定

7、产品中 C0CI2 6H2O含量，某同学将一定量的样品溶于水，再向其中加入足量的 AgNO溶液，过滤,并将沉淀烘干后称量其质量。通过计算发现产品中C0CI2 6H2O的质量分数大于100 %，其原因可能【课堂训练】1、锂被誉为 金属味精”，以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以3-锂辉矿（主要成分为LiAISi2O6,还含有FeO、MgO、CaO等杂质）为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如 下：氢氧化物Fe(OH) 3Al(OH) 3Mg(OH) 2开始沉淀pH2. 73. 79. 6完全沉淀pH3. 74. 711U2CO3在不同温度下的溶解度如下表:温度/

8、c010205075100Li2CO3的溶 解度/g1 . 5391 . 4061 . 3291 . 1810. 8660 . 728请回答下列问题:(1) 用氧化物形式表示 LiAISi2O6的组成： 。(2) 反应n加入碳酸钙的作用是 。(3) 写出反应出中生成沉淀A的离子方程式： 。反应w生成Li2CO3沉淀，写出在实验室中得到Li2CO3沉淀的操作名称 ，洗涤所得U2CO3沉淀要使用 ( 选填 热水”或 冷水”)你选择的理由是 。OAl 2(OH)nCl6-n本实验采用(5) 电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是：2、聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，

9、其单体是液态的碱式氯化铝铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、 价格廉的高岭土，化学组成为：Al2Q(25%34%、SiO2 (40%- 50%、FezQ (0.5%3.0%)以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化 学性质有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下:高岭土 15%盐酸少量铝粉适量CaCO根据流程图回答下列问题:AI/OHgn“煅烧”的目的是。配制质量分数15%的盐酸需要200 mL 30 %的浓盐酸(密度约为 1.15 g cm3)和g蒸馏水,配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、 。“溶解”过程中发生反应的离子方

10、程式为加少量铝粉的主要作用是 “调节溶液pH在4.24.5 ”的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是 “蒸发浓缩”需保持温度在90100C,控制温度的实验方法是 3、胆矶是一种常见的化合物，工业上它也是一种制取其它含铜化合物的原料。现有废铜(主要杂质为Fe)含铁康第调节pH=L来制备胆矶。有人设计了如下流程：+A+H2O1十C OnTii加热煮沸IIPH-3IVI*t时向稍抵VlftBpH值控制可参考下列数据物质开始沉淀时的pH值完全沉淀时的pH值氢氧化铁2.73.7氢氧化亚铁7.69.6氢氧化铜5.26.4请根据上述流程回答下列问题：(1) A物质可选用 (填字母)。a.稀 HSQ

11、 b.浓HSCV c.浓FeCb溶液 d .浓HNO(2) I中加H2Q2的目的 _。(3) II中加Cu2 (QH 2CQ的目的是 _其优点是(4) III加热煮沸时发生的化学反应的离子方程式为(5) V中加H2SQ调节pH=1是为了(6) V到VI的操作是(7) 某工程师认为上述流程中所加的A物质并不理想，需作改进，其理由是_ _如何改进工业流程题固学案1明矶石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矶石的组成和明矶相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。具体实验步骤如下图所示：明矶石犁f I叢发为过滤氢化钠水解I过滤氢氧化铝空气根据上述图示，完成下列填空：(1 )明矶石焙烧后用稀氨水浸出。配制

12、500mL稀氨水(每升含有39.20g氨)需要取浓氨水(每升含有251.28g氨)mL,用规格为 mL量筒量取。(2 )氨水浸出后得到固体混合体系，过滤，滤液中除K+ sq2外，还有大量的N。检验nJ的方法是(3 )写出沉淀物中所有物质的化学式 。(4 )滤液I的成分是水和 。(5 )为测定混合肥料 K2SQ、(NH4)2SQ中钾的含量，请完善下列步骤：称取钾氮肥试样并溶于水，加入足量溶液，产生白色沉淀。、(依次填写实验操作名称)。冷却、称重。(6 )若试样为mg沉淀的物质的量为 nmol,则试样中K2SQ的物质的量为：mol (用含有m n的代数式表示)。2. ( 09年上海化学 27)实验

13、室用大理石等原料制取安全无毒的杀菌剂过氧化钙。大理石的主要杂质是 氧化铁，以下是提纯大理石的实验步骤：丸理石亠*准解ACaCO,Fe(OH)滤液B(1) 溶解大理石时，用硝酸而不同硫酸的原因是 (2) 操作n的目的是 ，溶液 A (溶质是共价化合物)是 ，(3) 写出检验滤液中是否含铁离子方程式： (4) 写出加入碳酸铵所发生反应的离子方程式： 写出滤液B的一种用途：(5) CaO中一般含CaO试按下列提示完成 CaO含量分析的实验设计。试剂：氢氧化钠标准溶液、盐酸标准溶液、酚酞仪器：电子天平、锥形瓶、滴定管实验步骤：;加入;加入酚酞，用氢氧化钠标准溶液滴定。(6) 若理论上滴定时耗用标准溶液

14、20.00mL恰好完全反应，实际操作中过量半滴(1mL溶液为25滴)，则相对误差为。3. 亚氯酸钠(NaCIQ)是一种重要的含氯消毒剂。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：H2ONaCIO3稀 H2SO4 一SO2和空气混合气160g/LNaOH H22NaCIO 2 3H2O已知：NaCIQ的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaCIQ 3H2Q CIO2的沸点为283K,纯CIO2易分解爆炸，常用稀有气体或空气稀释防止爆炸性分解 HCIQ在25C时的电离常数与硫酸的第二步电离常数相当，可视为强酸。(1) 160 g L_1NaOH溶液的物质的量浓度为 。若要计算该溶液的质量

15、分数，还需要的一个数据是。(2) CIO2发生器中所发生反应的化学方程式为 。发生器中鼓入空气的作用可能是 (选填序号)。(a)将SQ氧化成SO,增强酸性；(b)稀释CIO2以防止爆炸；(c)将NaCIQ氧化成CIQ(3) 吸收塔中为防止产生NaCIQ被继续还原成 NaCI，所用还原剂的还原性应适中。除H2Q处，还可以选择的还原剂是 (填序号)A. NazQB. NazSC. FeCbD. KMnO(4) 在碱性溶液中 NaCIQ比较稳定，所以吸收塔中应维持NaOH稍过量，判断 NaOH是否过量的简单实验方法是。(5) 从滤液中得到 NaCIQ?3H2O粗晶体的实验操作依次是 (选填序号)。A.蒸馏B.蒸发C.灼烧D.过滤E.冷却结晶(6) 从滤液中得到 NaCIQ 3H2O晶体还必须进行的操作是 (填操作名称)。4. 蛇纹石矿可以看作由 MgO Fe2Q、AI2Q、SiQ组成。由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验步骤如下：蛇纹石HC1Ca(OH)3(1)蛇纹石矿加盐酸溶解后，溶液里除了Mg+外，还含有的金属离子是 氢氧化物Fe(OH)3Al(OH) 3Mg(OH开始沉淀pH1.53.39.4(2)进行I操作时，控制溶液pH= 78 (有关氢氧化物沉淀的pH见右表)，Ca(OH)z不能过量，若Ca(0H)2过量可能会导致溶解、沉淀。(填