無機(jī)化工流程題的解題方法

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1、練 習(xí) 冊 P79 無 機(jī) 工 業(yè) 流 程 題 能 夠 以 真 實(shí) 的 工 業(yè) 生 產(chǎn) 過 程 為 背 景 ，能 夠 綜 合 考 查 學(xué) 生 各 方 面 的 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 及 將 已 有 知 識(shí) 靈 活應(yīng) 用 在 生 產(chǎn) 實(shí) 際 中 解 決 問 題 的 能 力 。 要 求 同 學(xué) 們 既 要 熟知 工 業(yè) 生 產(chǎn) 的 基 本 原 理 ， 又 要 對(duì) 流 程 圖 中 所 給 出 的 信 息進(jìn) 行 提 取 、 篩 選 ， 所 以 這 類 題 成 為 近 年 來 高 考 的 必 考 題型 。練 習(xí) 冊 P79無 機(jī) 化 工 流 程 試 題 常 常 在 哪 些 地 方 設(shè) 問 ？ 反 應(yīng) 速 率 與

2、 平 衡 理 論 的 運(yùn) 用 氧 化 還 原 反 應(yīng) 的 判 斷 、 方 程 式 書 寫 （ 結(jié) 合信 息 和 特 定 環(huán) 境 ） 利 用 控 制 pH分 離 除 雜 利 用 溶 解 度 分 離 常 用 的 分 離 方 法 、 實(shí) 驗(yàn) 操 作 流 程 中 的 物 質(zhì) 轉(zhuǎn) 化 和 循 環(huán) 綠 色 化 學(xué) 評(píng) 價(jià) 1、 工 業(yè) 生 產(chǎn) 流 程 主 線 與 核 心 原 料 預(yù) 處 理除 雜 、 凈 化 產(chǎn) 品 分 離 提 純反 應(yīng) 條 件控 制原 料 循 環(huán) 利 用 排 放 物 的 無害 化 處 理規(guī) 律 : 主 線 主 產(chǎn) 品 、 分 支 副 產(chǎn) 品 、 回 頭 為 循 環(huán) 。核 心 考 點(diǎn) ：

3、物 質(zhì) 的 分 離 操 作 、 除 雜 試 劑 的 選 擇 、 生 產(chǎn) 條 件 的 控 制（ 2012汕 頭 一 模 32） （ 16分 ） 鐵 氧 體 可 用 于 隱 形 飛 機(jī)上 吸 收 雷 達(dá) 波 涂 料 。 一 種 以 廢 舊 鋅 錳 電 池 為 原 料制 備 錳 鋅 鐵 氧 體 的 主 要 流 程 如 下 ：廢 電 池酸 浸H2SO4 H2O2 過 濾棄 去 塑 料 、 碳 棒 、碳 粉 氨 水調(diào) pH除 汞 Fe粉 MnSO4 成 分 煮 沸1h pH=710.5 水 熱 錳 鋅 鐵 氧 體210 2h 后 處 理 （MnxZn1xFe2O4） KMnO4溶 液 吸 收吹 出 Fe

4、粉過 濾 并測 濾 液原 料 預(yù) 處 理除 雜 、 凈 化 主 反 應(yīng)32.（ 16分 ） 隨 著 社 會(huì) 的 發(fā) 展 ， 鉛 的 冶 煉 、 加 工 、 廢 鉛蓄 電 池 量 急 劇 增 加 等 引 起 的 鉛 污 染 應(yīng) 當(dāng) 得 到 重 視 與 關(guān) 注 。廢 鉛 蓄 電 池 回 收 鉛 和 含 鉛 廢 水 的 處 理 工 藝 流 程 如 下 : 已 知 ： Ksp(PbSO4)=1.6 10-5 ； Ksp(PbCO3)=3.3 10-14預(yù)處理 含鉛渣泥PbO2和PbSO4（ ）Na2SO3 Na2CO3 H2O、還原轉(zhuǎn)化廢蓄電池 洗滌過濾 母液 副產(chǎn)品PbCO3 溶解PbSiF6Pb

5、電解 H2SiF6 強(qiáng)酸性（ ）原 料 預(yù) 處 理除 雜 、 凈 化2012汕 頭 二 模 主 反 應(yīng)解 題 思 路 ：結(jié) 合 問 題 ， 明 確 整 個(gè) 流 程 及 每 一 部 分 的 目 的 分 析 每 步 的 反 應(yīng) 及 產(chǎn) 物 （ 特 別 是 與 問 題 相 關(guān) ） 結(jié) 合 基 礎(chǔ) 理 論 與 實(shí) 際 問 題 思 考 注 意 答 題 有 模 式 與 要 點(diǎn) 2、 解 答 無 機(jī) 化 工 流 程 試 題 的 程 序此 類 試 題 的 題 干 通 常 包 括 文 字 說 明 、 工 藝 （ 實(shí) 驗(yàn) ） 流 程 以及 供 參 考 的 數(shù) 據(jù) （ 以 表 格 、 圖 像 等 呈 現(xiàn) ） 。每

6、道 試 題 都 是 由 題 干 和 問 題 構(gòu) 成 ， 題 干 服 務(wù) 于 問 題 ， 問 題離 不 開 題 干 。 首 先 要 通 過 閱 讀 文 字 說 明 ， 清 楚 試 題 背 景 是 工 業(yè) 生 產(chǎn)還 是 實(shí) 驗(yàn) 室 研 究 ， 準(zhǔn) 確 抓 住 工 藝 （ 實(shí) 驗(yàn) ） 的 目 的 是 什么 ， 還 提 供 了 哪 些 信 息 （ 原 料 成 分 ？ 含 量 ？ 產(chǎn) 品 成 分 ？從 用 途 能 看 出 什 么 性 質(zhì) ？ ） ； 然 后 整 體 瀏 覽 一 下 流 程 ， 基 本 辨 別 出 預(yù) 處 理 、 反 應(yīng) 、提 純 、 分 離 等 階 段 ； 接 下 來 可 以 先 看 看

7、 設(shè) 問 ， 使 下 一 步 的 深 入 分 析 重 點(diǎn) 更明 確 ； 然 后 再 帶 著 質(zhì) 與 量 的 意 識(shí) 具 體 分 析 各 個(gè) 化 學(xué) 過 程 （ 必要 時(shí) 使 用 參 考 數(shù) 據(jù) ） ， 組 織 語 言 回 答 設(shè) 問 。 基 本 步 驟二 遍 讀 題 ， 注 意 關(guān) 聯(lián) 問 題 。 一 般 只 考 慮 后 面 提 問 有 關(guān)的 步 驟 ， 其 他 不 必 清 楚 ， “ 難 得 糊 涂 ” 。讀 取 信 息 要 客 觀 評(píng) 價(jià) 、 篩 選把 問 題 再 放 入 題 中 前 后 比 對(duì)有 的 步 驟 不 能 讀 懂 ， 這 時(shí) 主 要 看 這 一 步 的 結(jié) 果 ， “ 跟著 感

8、 覺 走 ” 、 “ 順 藤 摸 瓜 ” ， 用 已 學(xué) 過 的 知 識(shí) 來 “ 圓 ”這 個(gè) 結(jié) 果 。所 給 信 息 一 定 有 用 ， 而 且 一 定 用 到 ， 有 時(shí) 還 需 分 解 、重 組 、 遷 移 到 本 題 中 來 。大 多 數(shù) 提 問 用 所 學(xué) 知 識(shí) 便 可 直 接 回 答 ， 但 個(gè) 別 地 方 往往 有 悖 所 學(xué) 知 識(shí) ， 這 時(shí) 就 要 考 慮 產(chǎn) 物 、 環(huán) 保 、 產(chǎn) 量 、 成本 等 等 。最 后 要 看 清 楚 問 什 么 ， 不 要 答 非 所 問3、 工 業(yè) 流 程 的 常 見 考 點(diǎn) （ 平 時(shí) 要 注 意 積 累 ， 再 補(bǔ) 充 ）原 料 預(yù)

9、處 理 主 反應(yīng) 分 離提 純 獲 得產(chǎn) 品3、 工 業(yè) 流 程 的 常 見 考 點(diǎn) （ 平 時(shí) 要 注 意 積 累 ， 再 補(bǔ) 充 ）（ 2011江 門 二 模 ） 某 煉 鐵 廢 渣 中 含 有 大 量 CuS及 少 量 鐵的 化 合 物 ， 工 業(yè) 以 該 廢 渣 為 原 料 生 產(chǎn) CuCl22H2O的 工 藝流 程 如 下 ：廢渣 廢氣粉碎 焙燒 酸浸空氣 鹽酸 試劑F 過濾濾渣 濾液BNaCl 調(diào)節(jié)pH至34 CuCl2 2H2O預(yù) 處 理1、 粉 碎 的 目 的 ： 。2、 焙 燒 的 目 的 ： 。3、 酸 浸 的 目 的 ： 。4、 調(diào) 節(jié) pH=3-4的 原 因 ： 。 已

10、 知 ： Fe(OH)2、 Fe(OH)3、 Cu(OH)2沉 淀 完 全 時(shí) 的 pH值 分 別 為 ： 9.7、 3.2、 6.4。增 大 反 應(yīng) 物 的 接 觸 面 積 ， 加 快 反 應(yīng) 速 率使 CuS轉(zhuǎn) 化 為 CuO,Fe2+轉(zhuǎn) 化 為 Fe3+使 CuO、 Fe的 化 合 物 溶 解使 Fe3+沉 淀 完 全 反 應(yīng) 原 理 :化 學(xué) 平 衡 、 水 解 原 理 、 電 化 學(xué) 計(jì) 算 提 取 信 息 點(diǎn) 基 本 理 論 :離 子 反 應(yīng) 、 氧 化 還 原 反 應(yīng)（ 2） 、 主 反 應(yīng) 的 常 見 考 點(diǎn)（ 09江 蘇 ） 以 氯 化 鉀 和 鈦 白 廠 的 副 產(chǎn) 品 硫

11、 酸 亞 鐵 為 原 料 生 產(chǎn)硫 酸 鉀 、 過 二 硫 酸 鈉 和 氧 化 鐵 紅 顏 料 ， 原 料 的 綜 合 利 用 率 較高 。 其 主 要 流 程 如 下 ：反 應(yīng) 反 應(yīng) 反 應(yīng) 反 應(yīng) 空 氣 中 煅 燒FeSO4溶 液 NH4HCO3溶 液CO2(g) FeCO3(s)稀 H2SO4 KCl 過 濾 NH4Cl溶 液K2SO4(s)(NH4)2S2O8溶 液H2(g)Fe2O3(s)CO2(g)（ 4） 反 應(yīng) 常 被 用 于 電 解 生 產(chǎn) (過 二 硫 酸 銨 )。 電 解 時(shí)均 用 惰 性 電 極 ， 陽 極 發(fā) 生 的 電 極 反 應(yīng) 可 表 示為 。（ 1） 反

12、應(yīng) 的 離 子 方 程 式 ：Fe2+ + 2HCO3 = FeCO3+ H2O + CO2 2SO42- 2e- = S2O82-“ 趁 熱 過 濾 ” 的 原 因 是 ； （ 2012吉 林 調(diào) 研 ） 實(shí) 驗(yàn) 室 制 備 甲 酸 銅 晶 體 Cu(HCOO)24H2O 的 流程 如 下 ： Cu2(O H )2CO 3固 體70 80 的 熱 水Cu(H CO O )24H 2O1mol膽 礬2mol小 蘇 打 甲 酸約 50的 熱 水研磨 冷 卻 、操 作 a 洗 滌 攪拌趁 熱 過 濾冷 卻 、 過 濾 、 無 水乙 醇 洗 滌 、 晾 干攪 拌 CO2 防 止 降 溫 甲 酸 銅

13、結(jié) 晶 而 損 失 用 無 水 乙 醇 洗 滌 晶 體 的 目 的 。 除 去 甲 酸 并 減 少 甲 酸 銅 晶 體 損 失 分 離 提 純預(yù) 處 理 主 反 應(yīng)（ 2011江 門 二 模 ） 某 煉 鐵 廢 渣 中 含 有 大 量 CuS及 少 量鐵 的 化 合 物 ， 工 業(yè) 以 該 廢 渣 為 原 料 生 產(chǎn) CuCl22H2O的工 藝 流 程 如 下 ：廢渣 廢氣粉碎 焙燒 酸浸空氣 鹽酸 試劑F 過濾濾渣 濾液BNaCl 調(diào)節(jié)pH至34 CuCl2 2H2O 為 了 獲 得 CuCl22H 2O 晶 體 ， 對(duì) 濾 液 B進(jìn) 行 的 操 作 是 ： 蒸 發(fā) 濃 縮 ， 趁 熱 過

14、濾 ，濾 液 經(jīng) 冷 卻 結(jié) 晶 ， 過 濾 得 到 產(chǎn) 品 。 分 析有 關(guān) 物 質(zhì) 的 溶 解 度 曲 線 （ 如 圖 ） ， “ 趁熱 過 濾 ” 得 到 的 固 體 是 。Na2SO4 （ 從 題 中 可 以 看 出 溶 液 中 CuCl2 、 Na2SO4 的 含 量 相 差 不 大 ）溫 度 的 影 響 歸 納 ： 、 趁 熱 過 濾 （ 或 冰 水 洗 滌 ） 的 目 的 ： 防 止 某 物 質(zhì) 降 溫 時(shí) 會(huì) 析 出（ 或 升 溫 時(shí) 會(huì) 溶 解 ） 而 帶 入 新 的 雜 質(zhì) 、 冰 水 中 反 應(yīng) 或 降 溫 反 應(yīng) 的 目 的 ： 防 止 某 物 質(zhì) 在 高 溫 時(shí) 會(huì)

15、溶 解或 為 使 平 衡 向 著 題 目 要 求 的 方 向 移 動(dòng) 、 反 應(yīng) 中 采 取 加 熱 措 施 的 作 用 ： 一 般 是 為 了 加 快 反 應(yīng) 速 率 或 加速 某 固 體 的 溶 解 、 如 題 目 中 要 求 溫 度 控 制 在 某 溫 度 范 圍 內(nèi) （ 可 用 水 浴 或 油 浴 來控 制 ） ： 一 般 有 以 下 幾 個(gè) 目 的 ：A、 防 止 某 種 物 質(zhì) 溫 度 過 高 時(shí) 會(huì) 分 解 或 揮 發(fā) ， 也 可 能 是 為 了 使 某物 質(zhì) 達(dá) 到 沸 點(diǎn) 揮 發(fā) 出 來 ， 具 體 問 題 要 具 體 分 析 。 如 侯 德 榜 制 堿 中 ，將 CO2通

16、入 NaCl的 氨 溶 液 中 ， 保 持 溶 液 的 溫 度 為 （ 30+2） ， 可 得NaHCO3晶 體 ， 溫 度 控 制 在 這 個(gè) 范 圍 ， 目 的 就 是 防 止 NaHCO3晶 體 分解 。 而 在 Br2的 制 取 過 程 中 ， 出 溴 口 的 溫 度 控 制 在 8090 ， 目 的就 是 要 使 Br2揮 發(fā) 出 來 而 又 減 少 水 蒸 氣 混 入 Br2中 。B、 使 催 化 劑 的 活 性 達(dá) 到 最 好 ： 如 合 成 氨 或 工 業(yè) SO2氧 化 為 SO3時(shí) ，選 擇 的 溫 度 是 500 左 右 ， 原 因 之 一 就 是 使 催 化 劑 的 活

17、性 達(dá) 到 最高 。C、 防 止 副 反 應(yīng) 的 發(fā) 生 ： 如 乙 醇 的 消 去 反 應(yīng) 溫 度 要 控 制 在 170 ，原 因 是 就 是 在 140 時(shí) 會(huì) 有 乙 醚 產(chǎn) 生 。D、 對(duì) 于 一 些 工 藝 來 說 ， 降 溫 或 減 壓 可 以 減 少 能 源 成 本 ， 降 低 對(duì)設(shè) 備 的 要 求 ， 達(dá) 到 綠 色 化 學(xué) 的 要 求 。 以 上 有 關(guān) 溫 度 的 總 結(jié) 只 能 說是 有 這 種 可 能 來 考 ， 具 體 問 題 要 具 體 分 析 。環(huán) 保 ： 綠 色 化 學(xué) 成 本 ： 原 料 價(jià) 格 、 能 耗 控 制 、 循 環(huán) 利 用 （ 2012廣 東 高

18、 考 32） 難 溶 性 雜 鹵 石 （ K 2SO 4MgSO 42CaSO 42H 2O ）屬 于 “ 呆 礦 ” ， 在 水 中 存 在 如 下 平 衡 ：K 2SO 4MgSO 42CaSO 42H 2O (S) 2Ca2 2K Mg2 4SO 42 2H 2O 為 能 充 分 利 用 鉀 資 源 ， 用 飽 和 Ca(O H )2溶 液 溶 浸雜 鹵 石 制 備 硫 酸 鉀 ， 工 藝 流 程 如 下 ：（ 1） 濾 渣 主 要 成 分 有 和 以 及 未 溶 雜 鹵 石 。（ 2） 用 化 學(xué) 平 衡 移 動(dòng) 原 理 解 釋 Ca(O H )2溶 液 能 溶 解 雜 鹵石 浸 出

19、K 的 原 因 ： Mg(O H )2 CaSO 4加 入 Ca(O H )2溶 液 ， 氫 氧 根 與 鎂 離 子 結(jié) 合 成 Mg(O H )2，Ca2 與 SO 42 結(jié) 合 成 CaSO 4而 析 出 ， 使 平 衡 向 右 移 動(dòng) ，雜 鹵 石 溶 解 浸 出 K （ 留 在 濾 液 中 ） 。 （ 3） “ 除 雜 ” 環(huán) 節(jié) 中 ， 先 加 入 溶 液 ， 經(jīng) 攪 拌 等操 作 后 ， 過 濾 ， 再 加 入 溶 液 調(diào) 濾 液 pH 至 中 性 。K 2CO 3 稀 H 2SO 4 （ 4） 不 同 溫 度 下 ， K 的 浸 出 濃度 與 溶 浸 時(shí) 間 的 關(guān) 系 如 右

20、圖 ，由 圖 可 得 ， 隨 著 溫 度 升 高 ， 在 同 一 時(shí) 間 K 的 浸 出 濃 度 大 K 的 溶 浸 速 率 加 快 ， 達(dá)到 溶 浸 平 衡 的 時(shí) 間 短 。 （ 5） 有 人 以 可 溶 性 碳 酸 鹽 為 溶 浸 劑 ， 則 溶 浸 過 程 中 會(huì)發(fā) 生 ： CaSO 4(S) CO 32 CaCO 3(S) SO 42已 知 298K 時(shí) ， K sp(CaCO3) 2.80 10 9， K sp(CaSO 4) 4.90 10 5， 求 此 溫 度 下 該 反 應(yīng) 的 平 衡 常 數(shù) K （ 計(jì) 算結(jié) 果 保 留 三 位 有 效 數(shù) 字 ） 。練 習(xí) :聚 合 氯

21、化 鋁 是 一 種 新 型 、 高 效 絮 凝 劑 和 凈 水 劑 ， 其單 體 是 液 態(tài) 的 堿 式 氯 化 鋁 Al2(OH)nCl6-n。 本 實(shí) 驗(yàn) 采 用 鋁鹽 溶 液 水 解 絮 凝 法 制 備 堿 式 氯 化 鋁 。 其 制 備 原 料 為 分 布 廣 、價(jià) 格 廉 的 高 嶺 土 ， 化 學(xué) 組 成 為 ： Al2O3（ 25% 34%） 、SiO2（ 40% 50%） 、 Fe2O3（ 0.5% 3.0%） 以 及 少 量雜 質(zhì) 和 水 分 。 已 知 氧 化 鋁 有 多 種 不 同 的 結(jié) 構(gòu) ， 化 學(xué) 性 質(zhì) 也有 差 異 ， 且 一 定 條 件 下 可 相 互 轉(zhuǎn)

22、化 ； 高 嶺 土 中 的 氧 化 鋁 難溶 于 酸 。 制 備 堿 式 氯 化 鋁 的 實(shí) 驗(yàn) 流 程 如 下 ：高嶺土 A酸 適量CaCO3煅燒 浸出 攪拌，調(diào)節(jié)溶液pH在 4.24.5，過濾 蒸發(fā)濃縮 Al2(OH)nCl6-n 901000C 已 知 ： Fe3 、 Al3 以 氫 氧 化 物 形 式 完 全 沉 淀 時(shí) ， 溶 液 的 pH分 別 為 3.2、 5.2。改 變 高 嶺 土 中 氧 化 鋁 的 結(jié) 構(gòu) ， 使 其 能 溶 于 酸 。 根 據(jù) 流 程 圖 回 答 下 列 問 題 ：（ 1） “ 煅 燒 ” 的 目 的 是 _。（ 2） “ 浸 出 ” 過 程 中 發(fā) 生

23、反 應(yīng) 的 離 子 方 程 式 為_。（ 3） “ 浸 出 ” 選 用 的 酸 為 _。 配 制 質(zhì) 量 分 數(shù) 15的 A酸 需 要 200mL30 的 A酸 （ 密 度 約 為 1.15g/cm3） 和_g蒸 餾 水 ， 配 制 用 到 的 儀 器 有 燒 杯 、 玻 璃 棒 、 _。（ 4） 為 提 高 鋁 的 浸 出 率 ， 可 采 取 的 措 施 有 _ （ 要 求 寫 出 三 條 ） 。（ 5） “ 調(diào) 節(jié) 溶 液 pH在 4 2 4 5”的 過 程 中 ， 除 添 加 必要 的 試 劑 ， 還 需 借 助 的 實(shí) 驗(yàn) 用 品 是 _； “ 蒸發(fā) 濃 縮 ” 需 保 持 溫 度 在

24、 90 100 ， 控 制 溫 度 的 實(shí) 驗(yàn) 方 法是 _。（ 6） 實(shí) 驗(yàn) 中 制 備 堿 式 氯 化 鋁 反 應(yīng) 的 化 學(xué) 方 程 式 為_Al2O3+6H+ =2Al3+3H2O Fe2O3+6H+ = 2Fe3+3H2O 鹽 酸 量 筒230 加 熱 或 提 高 反 應(yīng) 溫 度 ， 將 煅 燒 后 的 塊 狀 固 體 粉 碎 ，適 當(dāng) 增 大 鹽 酸 濃 度 ， 充 分 攪 拌 ， 延 長 反 應(yīng) 時(shí) 間 pH計(jì) 水 浴 加 熱 預(yù) 處 理 分 離 提 純 主 反 應(yīng)(2011年 廣 東 ,32)粗 鋁 提 純 及 尾 氣 的 綜 合 利 用 （ 2010年 廣 東 ， 32 )制 備 Li2CO3的 工 藝 流 程