生产中反应条件的控制优质课一等奖

2018届高三化学复习——无机化工生产流程题学案

【化工流程题主要解题方法】

化学工艺生产主要解决的矛盾，归纳起来主要有五方面问题：

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（原子经济化、原料循环、过程无害化）；

5.原料的来源既要考虑丰富，还要考虑成本问题。

【总结与归纳】1.工业生产流程主线与核心

原料预处理，净化、除杂

产品分离提纯

反应条件的控制

排放物的无

害化处理

原料循环利用

核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制、绿色化学理念

规律：主线主产品，分支副产品，回头为循环

2. 熟悉工业流程常见的实验方法：

（1）原料的预处理

①研磨、粉碎：增大反应物间的接触面积，加快反应速率（见例2）

②溶解、浸取：通常用水或酸或碱溶解。如用硫酸、盐酸、氢氧化钠等得到可溶性离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程。（见例1）

③灼烧、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、分解如从海带中提取碘、煅烧贝壳、黄铁矿等。（见例3）

（2）控制反应条件的方法

①控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀（调节溶液pH值且不引入新杂质）

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

物质

开始沉淀

沉淀完全

Fe(OH)3

2.7 3.7 Fe(OH)2

7.6 9.6 Cu(OH)2

8.3 9.8 若要除去Cu2＋溶液中含有的Fe2＋，应该怎样做？

②加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动

③控温：防止某物质在高温时会溶解、分解或为使化学平衡向着题目要求的方向移动（见例4）

例1某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：

沉淀物

Fe（OH)3

Al(OH)3

Mg(OH)2

PH 3.2 5.2 12.4 部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表, 请回答下列问题：

（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有_______________________________________________________________________________________________________________________（要求写出两条）。

例2：碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。已-锂辉石（主要成分为Li2OAl2O34SiO2）为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下：

1

Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g．

（1）步骤Ⅰ前，B-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是____

_________。

例3：高岭土化学组成为：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（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，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6-n]。用高岭土制备碱式氯化铝的工艺流程如下：

根据流程图回答下列问题：

（1）“煅烧”的目的是_________________________________________________。

【考法训练1】(2017·苏锡常镇二模)软锰矿的主要成分是MnO2，还含有少量重金属化合物等杂质。黄铁矿的主要成分是FeS2，还含有硅、铝的氧化物等杂质。工业上采用同槽酸浸工艺制备碳酸锰并回收硫酸铵，其主要流程如下：(2)“氧化”中加入MnO2发生反应的离子方程式为_________________________________________________________________。

(3)“滤渣2”中主要成分的化学式为________。

(4)“除重金属”时使用(NH4)2S而不使用Na2S的原因是______________________________________________________________________。

【考法训练2】(2016·江苏化学，16)以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下：

(1)氯化过程控制电石渣过量、在75 ℃左右进行。氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应，Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2，少量Ca(ClO)2分解为CaCl2和O2。

①生成Ca(ClO)2的化学方程式为_____________________ _________________________________________________。

②提高Cl2转化为Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有________(填序号)。

高岭土

4mol/L的盐酸

适量铝粉

适量CaCO3

A.适当减缓通入Cl2速率

B.充分搅拌浆料

煅烧

溶解

除杂

过滤

滤渣

调pH 蒸发浓缩

Al2(OH)nCl6-n

C.加水使Ca(OH)2完全溶解

(2)氯化过程中Cl2 转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为：6Ca(OH)2＋6Cl2===Ca(ClO3)2＋5CaCl2＋6H2O 氯化完成后过滤。

①滤渣的主要成分为__________(填化学式)。

②滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比n[Ca(ClO3)2] ∶n[CaCl2]________1∶5(填“>”、

(1)为了提高锰元素的浸出率，在“浸取”时可采取的措施有：

①适当升高温度；②搅拌；③________________________________________________等。

“<”或“＝”)。

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