解決無機工業(yè)流程常見問題及方法

1、專題講座四無機化工流程題復(fù)習(xí)策略與解題方法指導(dǎo)專題講座四無機化工流程題復(fù)習(xí)策略與解題方法指導(dǎo)1無機化工流程題的特點無機化工流程題的特點無機工業(yè)流程題能夠以真實的工業(yè)生產(chǎn)過程為背景，體現(xiàn)能力無機工業(yè)流程題能夠以真實的工業(yè)生產(chǎn)過程為背景，體現(xiàn)能力立意的命題為指導(dǎo)思想，能夠綜合考查學(xué)生各方面的立意的命題為指導(dǎo)思想，能夠綜合考查學(xué)生各方面的基礎(chǔ)知識及將已有知識靈活應(yīng)用在生產(chǎn)實際中解決問題的能力。基礎(chǔ)知識及將已有知識靈活應(yīng)用在生產(chǎn)實際中解決問題的能力。所以這類題成為近年來高考的必考題型所以這類題成為近年來高考的必考題型。這類題常呈現(xiàn)的形式：這類題常呈現(xiàn)的形式：流程圖、表格、圖像流程圖、表格、圖像這類題常

2、圍繞以下幾個知識點進行設(shè)問：這類題常圍繞以下幾個知識點進行設(shè)問：(1)反應(yīng)速率與平衡理論的運用；反應(yīng)速率與平衡理論的運用；反應(yīng)物顆粒大?。悍磻?yīng)速率、原料的利用率等反應(yīng)物顆粒大?。悍磻?yīng)速率、原料的利用率等溫度：反應(yīng)速率、物質(zhì)的穩(wěn)定性、物質(zhì)的結(jié)晶等溫度：反應(yīng)速率、物質(zhì)的穩(wěn)定性、物質(zhì)的結(jié)晶等(2)氧化還原反應(yīng)的判斷、化學(xué)方程式或離子方程式的書寫；氧化還原反應(yīng)的判斷、化學(xué)方程式或離子方程式的書寫；(3)利用控制利用控制pH分離除雜；分離除雜；(4)化學(xué)反應(yīng)的能量變化；化學(xué)反應(yīng)的能量變化；(5)實驗基本操作：除雜、分離、檢驗、洗滌、干燥等；實驗基本操作：除雜、分離、檢驗、洗滌、干燥等；(6)流程中的物質(zhì)

3、轉(zhuǎn)化和循環(huán)，資源的回收和利用；流程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和循環(huán)，資源的回收和利用；(7)環(huán)境保護與綠色化學(xué)評價。環(huán)境保護與綠色化學(xué)評價。2工業(yè)生產(chǎn)流程主線工業(yè)生產(chǎn)流程主線 規(guī)律：規(guī)律：主線主產(chǎn)品、分支副產(chǎn)品、回頭為循環(huán)主線主產(chǎn)品、分支副產(chǎn)品、回頭為循環(huán) 核心考點：物質(zhì)的分離操作、除雜試劑的選擇、生產(chǎn)條件的控制核心考點：物質(zhì)的分離操作、除雜試劑的選擇、生產(chǎn)條件的控制3解答無機化工流程試題的基本步驟解答無機化工流程試題的基本步驟從題干中獲取有用信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品。從題干中獲取有用信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品。然后整體瀏覽一下流程，基本辨別出預(yù)處理、反應(yīng)、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

4、段。提純、分離等階段。分析流程中的每一步驟，從幾個方面了解流程：分析流程中的每一步驟，從幾個方面了解流程：A、反應(yīng)物是什么、反應(yīng)物是什么B、發(fā)生了什么反應(yīng)、發(fā)生了什么反應(yīng) C、該反應(yīng)造成了什么后果，對制造產(chǎn)品有什么作用；、該反應(yīng)造成了什么后果，對制造產(chǎn)品有什么作用；抓住一個關(guān)鍵點：一切反應(yīng)或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務(wù)。抓住一個關(guān)鍵點：一切反應(yīng)或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務(wù)。從問題中獲取信息，幫助解題。從問題中獲取信息，幫助解題。4熟悉工業(yè)流程常見的操作與名詞熟悉工業(yè)流程常見的操作與名詞原料處理原料處理分離提純分離提純獲得產(chǎn)品獲得產(chǎn)品工業(yè)流程題目在流程上一般分為工業(yè)流程題目在流程上一般分為3個過程：個

5、過程：一、原料處理：粉碎、酸浸、堿洗一、原料處理：粉碎、酸浸、堿洗1 、粉碎、粉碎例如例如“以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸”粉碎的目的：粉碎的目的：增大接觸面積，使反應(yīng)更充分，加快反應(yīng)速率，增大接觸面積，使反應(yīng)更充分，加快反應(yīng)速率， 提高原料利用率等提高原料利用率等增大接觸面積的方法：增大接觸面積的方法：粉碎粉碎 攪拌攪拌 用疏松多孔物作催化劑載體用疏松多孔物作催化劑載體需預(yù)熱氣體與要冷卻氣體需預(yù)熱氣體與要冷卻氣體 逆向交流逆向交流在吸收塔內(nèi)放置瓷環(huán)在吸收塔內(nèi)放置瓷環(huán)氣氣-液逆流接觸吸收液逆流接觸吸收（氣體從吸收塔底進入，吸收劑從吸收塔頂噴淋）等（氣體從吸收塔底進入，吸收劑從吸收

6、塔頂噴淋）等提高原料利用率的方法：提高原料利用率的方法：粉碎粉碎適當(dāng)增加氧氣（一般是較便宜適當(dāng)增加氧氣（一般是較便宜的物質(zhì)）的用量的物質(zhì)）的用量 循環(huán)再利用等循環(huán)再利用等 攪拌的目的：攪拌的目的：增大接觸面積，使反應(yīng)更充分，加快反應(yīng)速率，增大接觸面積，使反應(yīng)更充分，加快反應(yīng)速率， 提高某元素浸出率、散熱等提高某元素浸出率、散熱等2、酸浸、酸浸浸出：浸出：固體加水固體加水(酸酸)溶解得到離子溶解得到離子酸浸：酸浸：在酸溶液中反應(yīng)使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通在酸溶液中反應(yīng)使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去的溶解過程過過濾除去的溶解過程提高某元素浸出率的方法：提高某元素浸出率的方法：

7、將礦渣粉碎將礦渣粉碎連續(xù)攪拌連續(xù)攪拌適當(dāng)增大適當(dāng)增大酸的濃度酸的濃度適當(dāng)升高酸浸溫度適當(dāng)升高酸浸溫度延長酸浸時間延長酸浸時間合適的液固比合適的液固比浸出率：浸出率：固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少(更多轉(zhuǎn)化更多轉(zhuǎn)化)3、堿洗、堿洗熱的純堿溶液浸洗金屬廢屑目的：熱的純堿溶液浸洗金屬廢屑目的：洗去金屬表面油污洗去金屬表面油污熱的燒堿溶液浸洗目的：熱的燒堿溶液浸洗目的：洗去金屬表面的油污，洗去金屬表面的油污， 還可除去金屬表面（如鋁材）的自然氧化膜。還可除去金屬表面（如鋁材）的自然氧化膜。二、分離提純：除雜二、分離提純：除雜1、加合適、過量的沉淀劑、加合適、過

8、量的沉淀劑為使雜質(zhì)離子充分沉淀，加入沉淀劑必須過量且不引入新為使雜質(zhì)離子充分沉淀，加入沉淀劑必須過量且不引入新雜質(zhì)離子，過量的部分在后續(xù)步驟中必須除去。雜質(zhì)離子，過量的部分在后續(xù)步驟中必須除去。例如粗鹽的提純例如粗鹽的提純問題問題1：加入哪些試劑分別除去：加入哪些試劑分別除去Na2SO4、MgCl2、 CaCl2 ，先后順序是什么？先后順序是什么？問題問題2：如何證明：如何證明SO42-已經(jīng)沉淀完全？已經(jīng)沉淀完全？靜置，向上層清液中繼續(xù)滴加少量靜置，向上層清液中繼續(xù)滴加少量BaCl2溶液，若無白色沉淀溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，證明產(chǎn)生，證明SO42-已經(jīng)沉淀完全已經(jīng)沉淀完全BaCl2、NaOH、

9、Na2CO3BaCl2、Na2CO3 、 NaOH NaOH、 BaCl2、Na2CO32、調(diào)控溶液的、調(diào)控溶液的pH除雜除雜例如：已知下列物質(zhì)開始沉淀和沉淀完全時的例如：已知下列物質(zhì)開始沉淀和沉淀完全時的pH如下表所示如下表所示物質(zhì)物質(zhì)開始沉淀開始沉淀沉淀完全沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8問題問題1：如何除去：如何除去Mn2溶液中含有的溶液中含有的Fe2？答：先用氧化劑（如答：先用氧化劑（如H2O2）把）把Fe2氧化為氧化為Fe3， 再調(diào)溶液的再調(diào)溶液的pH到到3.7 問題問題2：如何除去：如何除去Cu2溶液中混有的溶液中混有的Fe3？

10、可加入可加入 等來調(diào)節(jié)溶液的等來調(diào)節(jié)溶液的pH至至3.7 CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3調(diào)節(jié)溶液調(diào)節(jié)溶液pH可以從這些方面考慮可以從這些方面考慮使雜質(zhì)離子沉淀完全，避免產(chǎn)物離子沉淀使雜質(zhì)離子沉淀完全，避免產(chǎn)物離子沉淀抑制某些離子水解抑制某些離子水解使產(chǎn)物離子沉淀完全，得到氫氧化物使產(chǎn)物離子沉淀完全，得到氫氧化物 等等等等 三、獲得產(chǎn)品：結(jié)晶與過濾、洗滌與干燥、脫水或煅燒三、獲得產(chǎn)品：結(jié)晶與過濾、洗滌與干燥、脫水或煅燒1、結(jié)晶與過濾、結(jié)晶與過濾硝酸鉀晶體和氯化鈉的溶解度曲線 除去除去KNO3中的少量中的少量NaCl： 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾 除去除去Na

11、Cl中的少量中的少量KNO3 ：蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾 例例1：鉻常見價態(tài)有：鉻常見價態(tài)有+3、+6價。鉻的主要自然資源是鉻鐵礦價。鉻的主要自然資源是鉻鐵礦FeCr2O4（含有（含有Al2O3、MgO、SiO2等雜質(zhì)），實驗室模擬工業(yè)以鉻鐵礦等雜質(zhì)），實驗室模擬工業(yè)以鉻鐵礦為原料生產(chǎn)紅礬鈉（重鉻酸鈉：為原料生產(chǎn)紅礬鈉（重鉻酸鈉：Na2Cr2O72H2O）的主要流程如下）的主要流程如下 問題問題1：上圖是：上圖是Na2Cr2O72H2O和和Na2SO4的溶解度曲線，的溶解度曲線， 則操作則操作I是是 ，操作，操作是是 問題問題2：趁熱過濾的目的是：趁熱過濾的目的是 蒸發(fā)濃縮，趁熱過

12、濾蒸發(fā)濃縮，趁熱過濾冷卻結(jié)晶，過濾冷卻結(jié)晶，過濾有利于有利于Na2SO4結(jié)晶析出，結(jié)晶析出，又能防止又能防止Na2Cr2O72H2O因結(jié)晶析出而損失因結(jié)晶析出而損失例例2：實驗室以生產(chǎn)碳酸鍶工廠的廢渣：實驗室以生產(chǎn)碳酸鍶工廠的廢渣(含含SrCO3 38.40%，SrO12.62%，CaCO3 38.27%，BaCO3 2.54%，MgCO3 1.88%，其它不溶于硝酸的雜質(zhì)其它不溶于硝酸的雜質(zhì)6.29%)為原料制備硝酸鍶粗品的部分實驗為原料制備硝酸鍶粗品的部分實驗過程如下：過程如下：溫度溫度/物質(zhì)物質(zhì)02030456080Sr(NO3)228.240.74747.248.349.2Ca(NO3

13、)24H2O102129152230300358表表3兩種鹽的溶解度兩種鹽的溶解度(g/100 g水水)問題：由浸取后得到的混合物制備硝酸鍶粗品的實驗步驟依次為：問題：由浸取后得到的混合物制備硝酸鍶粗品的實驗步驟依次為：_；_；_；洗滌，干燥。洗滌，干燥。過濾過濾蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶趁熱過濾趁熱過濾例例3：工業(yè)上可以通過鐵屑法生產(chǎn)：工業(yè)上可以通過鐵屑法生產(chǎn)KI，其工藝流程如下：，其工藝流程如下：操作操作A包括包括 ；用冰水洗滌的目的是用冰水洗滌的目的是 。加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾 洗滌除去表面可溶性雜質(zhì)，同時減少洗滌除去表面可溶性雜質(zhì)，同時減少KI的溶解損失的溶解損失2、洗

14、滌與干燥、洗滌與干燥問題問題1：洗滌沉淀的操作方法是什么？：洗滌沉淀的操作方法是什么？答：沿答：沿玻璃棒玻璃棒向向漏斗漏斗中加入蒸餾水至中加入蒸餾水至浸沒沉淀浸沒沉淀，待水自然留，待水自然留下后，再重復(fù)下后，再重復(fù)2-3次次問題問題2：（熱水、冷水）洗滌固體產(chǎn)品的目的是什么？：（熱水、冷水）洗滌固體產(chǎn)品的目的是什么？答：答：洗去固體表面的雜質(zhì)離子洗去固體表面的雜質(zhì)離子減少固體在洗滌過程中的損失減少固體在洗滌過程中的損失問題問題3：有機溶劑洗滌固體產(chǎn)品的目的是什么？：有機溶劑洗滌固體產(chǎn)品的目的是什么？答：答：除去沉淀表面的雜質(zhì)離子除去沉淀表面的雜質(zhì)離子較少目標(biāo)產(chǎn)物的損耗較少目標(biāo)產(chǎn)物的損耗 有機溶

15、劑易揮發(fā)，能使晶體快速干燥有機溶劑易揮發(fā)，能使晶體快速干燥問題問題4：怎樣判斷沉淀是否洗凈？：怎樣判斷沉淀是否洗凈？答：取最后一次洗滌濾液，滴加檢驗雜質(zhì)離子的合適試劑，答：取最后一次洗滌濾液，滴加檢驗雜質(zhì)離子的合適試劑，若不出現(xiàn)若不出現(xiàn)- - - - -證明沉淀洗滌干凈證明沉淀洗滌干凈例：制備高純例：制備高純MnCO3固體：已知固體：已知MnCO3難溶于水、乙醇，難溶于水、乙醇，潮濕時易被空氣氧化，潮濕時易被空氣氧化，100開始分解；開始分解；Mn(OH)2開始沉淀開始沉淀時時pH=7.7請補充由（請補充由（1）制得的）制得的MnSO4溶液制備高純?nèi)芤褐苽涓呒僊nCO3的操作步驟的操作步驟實驗

16、中可選用的試劑：實驗中可選用的試劑：Ca(OH)2、NaHCO3、Na2CO3、C2H5OH _ _ _ _低于低于100干燥干燥 邊攪拌邊加入碳酸鈉或碳酸氫鈉，并控制溶液的邊攪拌邊加入碳酸鈉或碳酸氫鈉，并控制溶液的PH7.7 過濾，用水洗滌過濾，用水洗滌2-3次次 檢驗檢驗SO42-是否被除去是否被除去 用少量的乙醇洗滌用少量的乙醇洗滌 離子離子檢驗方法或試劑檢驗方法或試劑實驗操作實驗操作Na+K+NH4+Fe3+Fe2+Cl-SO42-CO32-常見離子的檢驗常見離子的檢驗焰色反應(yīng)（物理變化）焰色反應(yīng)（物理變化）焰色反應(yīng)（物理變化）焰色反應(yīng)（物理變化）NaOH溶液溶液KSCN溶液溶液氯水，

17、氯水， KSCN溶液溶液稀稀HNO3，AgNO3溶液溶液稀稀HCl，BaCl2溶液溶液CaCl2溶液，溶液，稀稀HCl，澄清石灰水，澄清石灰水用用鉑絲鉑絲（或鐵絲或鐵絲）蘸取待測液，在酒精燈外）蘸取待測液，在酒精燈外焰上灼燒，若火焰呈焰上灼燒，若火焰呈黃色黃色若透過若透過藍色鈷玻璃藍色鈷玻璃觀察，火焰呈觀察，火焰呈（淺）紫色（淺）紫色加入加入NaOH溶液，溶液，加熱加熱，產(chǎn)生能使，產(chǎn)生能使?jié)駶櫟臐駶櫟募t紅色石蕊試紙變藍色石蕊試紙變藍的氣體的氣體加入加入KSCN溶液，溶液，溶液變成血紅色溶液變成血紅色加入加入KSCN溶液，溶液，無明顯現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象，加入氯水，加入氯水，溶液變紅溶液變紅加入加入H

18、NO3酸化，再加入酸化，再加入AgNO3溶液，溶液，產(chǎn)生白色沉淀產(chǎn)生白色沉淀加入稀加入稀HCl，無明顯現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象，再加入，再加入BaCl2溶液，溶液，產(chǎn)生白色沉淀產(chǎn)生白色沉淀加入加入CaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，向沉淀中加溶液，產(chǎn)生白色沉淀，向沉淀中加入稀入稀HCl，生成無色無味，能使澄清石灰水變，生成無色無味，能使澄清石灰水變渾濁的氣體渾濁的氣體2、脫水或煅燒、脫水或煅燒例例1、從、從MgCl2 6H2O制取無水氯化鎂時應(yīng)在制取無水氯化鎂時應(yīng)在_保護下進行保護下進行例例2、對、對MgSO47H2O晶體直接加熱能否得到無水硫酸鎂固體？晶體直接加熱能否得到無水硫酸鎂固體？答：答：_（能或不能

19、）（能或不能）HCl氣體氣體能能問題問題3：檢驗：檢驗K2SO4樣品是否含有氯化物雜質(zhì)的實驗操作是：樣品是否含有氯化物雜質(zhì)的實驗操作是：取少量樣品于試管中配成溶液取少量樣品于試管中配成溶液，滴加過量，滴加過量Ba(NO3)2溶液，取上層清液溶液，取上層清液滴加滴加HNO3酸化的酸化的AgNO3溶液，溶液，若若出現(xiàn)白色沉淀，出現(xiàn)白色沉淀，說明說明含有氯化物含有氯化物浸出H2SO4殘渣含鋅物料氧化、過濾H2O2Fe(OH)3置換適量Zn殘渣沉淀NH4HCO3CO2、H2O 過濾、洗滌 烘干、焙燒活性ZnO例例1：5ZnSO4 +10NH4HCO3Zn5(OH)6(CO3)2+ 5(NH4)2SO4

20、 + 8CO2+ 2H2OZn5(OH)6(CO3)2例例2：MgCO3Mg(OH)23H2O2Mg24HCO32H2O = MgCO3Mg(OH)23H2O3CO2 化學(xué)方程式化學(xué)方程式離子方程式離子方程式小結(jié)：小結(jié)：反應(yīng)體系的溫度對反應(yīng)的影響是多方面的，會反應(yīng)體系的溫度對反應(yīng)的影響是多方面的，會影響影響反應(yīng)方向反應(yīng)方向；反應(yīng)速率；反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率反應(yīng)速率；反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率；反應(yīng)物、反應(yīng)物、產(chǎn)物的溶解性和穩(wěn)定性產(chǎn)物的溶解性和穩(wěn)定性等方面等方面2、對反應(yīng)速度的影響：、對反應(yīng)速度的影響：升高溫度，升高溫度， 降低溫度，降低溫度，1、物質(zhì)的溶解性：、物質(zhì)的溶解性：氣體的溶解性隨溫度的升高而氣體的溶解性隨溫

21、度的升高而 若反應(yīng)物中的一種或兩種是氣態(tài)，且反應(yīng)是在溶液中進行的，若反應(yīng)物中的一種或兩種是氣態(tài)，且反應(yīng)是在溶液中進行的，宜采取宜采取 （低溫（低溫 ；高溫）；高溫）原因是原因是：氣體溶解量大，利于吸收氣體溶解量大，利于吸收降低降低低溫低溫加快反應(yīng)速率加快反應(yīng)速率減慢反應(yīng)速率減慢反應(yīng)速率（熱水、冷水）洗滌固體產(chǎn)品的目的：（熱水、冷水）洗滌固體產(chǎn)品的目的：洗去固體表面的雜質(zhì)離子洗去固體表面的雜質(zhì)離子減少固體在洗滌過程中的損失減少固體在洗滌過程中的損失3、平衡移動的方向、平衡移動的方向：如對正向吸熱的可逆反應(yīng)，升高溫度不僅增大反應(yīng)速率如對正向吸熱的可逆反應(yīng)，升高溫度不僅增大反應(yīng)速率而且也提高了平衡轉(zhuǎn)化率，所以在實際生產(chǎn)允許的情況下，