化學(xué)工藝流程綜合

第41講化學(xué)工藝流程綜合一輪復(fù)習(xí)（第10章

化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)）教材基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、命題模型1．工藝流程圖示

根據(jù)工藝流程的生產(chǎn)階段特征，題目所涉及的工藝流程題一般分為三個(gè)階段，即原料預(yù)處理階段、物質(zhì)轉(zhuǎn)化及除雜階段、產(chǎn)品的獲得及純化階段。

（1）箭頭：箭頭進(jìn)入的是投料(即反應(yīng)物)、出去的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)。

（2）三線(xiàn)：物料進(jìn)出線(xiàn)、操作流程線(xiàn)、循環(huán)操作線(xiàn)。

（1）元素守恒思想。原料中的“核心元素”經(jīng)多步轉(zhuǎn)化，最終“存留”于目標(biāo)產(chǎn)物中，該思想是工藝流程圖的主線(xiàn)。2．流程轉(zhuǎn)化中的“四大思想”

（2）物料轉(zhuǎn)化思想。工藝流程圖中呈現(xiàn)的各個(gè)“方框”一般表示工業(yè)生產(chǎn)中的反應(yīng)釜，方框中的物質(zhì)表示反應(yīng)釜中的“主要物質(zhì)”，方框之間的“箭頭”表示“轉(zhuǎn)化關(guān)系”，箭頭的上方或下方一般注明轉(zhuǎn)化時(shí)加入的試劑或需控制的條件等。

（3）教材聯(lián)系生產(chǎn)的思想。工藝流程題中的大部分化學(xué)反應(yīng)來(lái)源于教材，部分陌生的化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)原理也源于教材；工藝流程圖中的工業(yè)操作(反應(yīng)裝置)與教材中的實(shí)驗(yàn)操作(實(shí)驗(yàn)裝置)相對(duì)應(yīng)。

（4）綠色環(huán)保思想。對(duì)環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)可以直接排放，部分物質(zhì)需要循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)資源利用最大化。二、常考題型1．物質(zhì)制備型工藝流程題（1）制備過(guò)程中原料預(yù)處理的8種常用方法關(guān)鍵詞釋義研磨將塊狀或顆粒狀的物質(zhì)磨成粉末，增大反應(yīng)物接觸面積，以加快反應(yīng)速率或使反應(yīng)更充分灼燒(煅燒)使固體在高溫下分解或使雜質(zhì)高溫氧化、分解等。如煅燒石灰石、硫鐵礦浸取向固體中加入適當(dāng)溶劑或溶液，使其中可溶性的物質(zhì)溶解，包括水浸取、酸溶、堿溶、醇溶等浸出率固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少酸浸在酸性溶液中使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過(guò)過(guò)濾除去的過(guò)程水浸與水接觸反應(yīng)或溶解過(guò)濾固體與液體的分離滴定定量測(cè)定，用于某種未知濃度物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度的測(cè)定（2）常見(jiàn)操作的答題考慮角度常見(jiàn)的操作答題要考慮的角度分離、提純過(guò)濾、蒸發(fā)、萃取、分液、蒸餾等常規(guī)操作，從溶液中得到晶體的方法：蒸發(fā)濃縮→冷卻結(jié)晶→過(guò)濾→洗滌、干燥提高原子利用率綠色化學(xué)(物質(zhì)的循環(huán)利用、廢物處理、原子利用率、能量的充分利用)在空氣中或其他氣體中進(jìn)行的反應(yīng)或操作要考慮O2、H2O、CO2或其他氣體是否參與反應(yīng)或能否達(dá)到隔絕空氣，防氧化、水解、潮解等目的判斷沉淀是否洗滌干凈取最后洗滌液少量，檢驗(yàn)其中是否還有某種離子存在等控制溶液的pH①調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，抑制水解(或使其中某些金屬離子形成氫氧化物沉淀)②“酸作用”還可除去氧化物(膜)③“堿作用”還可除去油污，除去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅等④特定的氧化還原反應(yīng)需要的酸性條件或堿性條件控制溫度(常用水浴、冰水浴或油浴)①防止副反應(yīng)的發(fā)生②使化學(xué)平衡移動(dòng)；控制化學(xué)反應(yīng)的方向③控制固體的溶解與結(jié)晶④控制反應(yīng)速率：使催化劑達(dá)到最大活性⑤升溫：促進(jìn)溶液中的氣體逸出，使某物質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)揮發(fā)⑥加熱煮沸：促進(jìn)水解，聚沉后利于過(guò)濾分離⑦趁熱過(guò)濾：減少因降溫而析出的溶質(zhì)的量⑧降溫：防止物質(zhì)高溫分解或揮發(fā)；降溫(或減壓)可以降低能源成本，降低對(duì)設(shè)備的要求洗滌晶體①水洗：通常是為了除去晶體表面水溶性的雜質(zhì)②“冰水洗滌”：能洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，且防止晶體在洗滌過(guò)程中的溶解損耗③用特定的有機(jī)試劑清洗晶體：洗去晶體表面的雜質(zhì)，降低晶體的溶解度、有利于析出，減少損耗，易于干燥等④洗滌沉淀方法：往漏斗中加入蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作2～3次表面處理用水洗除去表面可溶性雜質(zhì)、金屬晶體可用機(jī)械法(打磨)或化學(xué)法除去表面氧化物、提高光潔度等

（3）物質(zhì)制備過(guò)程的條件控制

①控制體系的環(huán)境氛圍

a.需要在HCl氣流中干燥FeCl3、AlCl3、MgCl2

等含水晶體，抑制水解并帶走因分解產(chǎn)生的水汽。

b.營(yíng)造還原性氛圍，防止還原性物質(zhì)被氧化。如加入鐵粉防止Fe2＋被氧化。

c.加入氧化劑進(jìn)行氧化。如加入綠色氧化劑H2O2

將Fe2＋氧化為Fe3＋。綠色氧化劑H2O2的優(yōu)點(diǎn)：不引入新雜質(zhì)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。②控制反應(yīng)溫度

a.加熱：加速溶解、加快反應(yīng)速率或促進(jìn)平衡向某個(gè)方向移動(dòng)(如促進(jìn)水解生成沉淀)。b.降溫：防止某物質(zhì)在某溫度時(shí)會(huì)揮發(fā)或溶解或分解，或促進(jìn)平衡向某個(gè)方向移動(dòng)c.控制溫度在一定范圍內(nèi)：綜合多方面因素考慮。如使反應(yīng)速率不至于太慢、抑制或促進(jìn)平衡移動(dòng)、防止反應(yīng)物分解、防止副反應(yīng)發(fā)生、使催化劑的催化活性最高等。d.出現(xiàn)包括產(chǎn)物在內(nèi)的各種物質(zhì)的溶解度信息，則要根據(jù)它們?nèi)芙舛入S溫度變化而改變的情況，尋找合適的結(jié)晶分離方法。

③壓強(qiáng)、溫度、催化劑等外界條件同時(shí)出現(xiàn)，主要從對(duì)反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率的影響這兩個(gè)方面著手。

如：a.使催化劑的活性達(dá)到最高：如工業(yè)合成氨或SO2

的催化氧化反應(yīng)，選擇的溫度是500℃左右，原因之一就是這樣可使催化劑的活性達(dá)到最高。

b.對(duì)于一些工藝來(lái)說(shuō)，降溫或減壓都可以減少能源成本,降低對(duì)設(shè)備的要求，達(dá)到綠色化學(xué)的目的1．高氯酸銨NH4ClO4是復(fù)合火箭推進(jìn)劑的重要成分，實(shí)驗(yàn)室可通過(guò)下列流程制取。

（1）反應(yīng)得到的混合溶液中NH4ClO4和NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.30和0.15，從混合溶液中獲得較多NH4ClO4晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次為(填操作名稱(chēng))__________、________、________、冰水洗滌、干燥。用冰水洗滌的目的是_____________________________________________。

（2）若氯化銨溶液用氨氣和濃鹽酸代替，則該反應(yīng)不需要加熱就能進(jìn)行，其原因是__________________________。減少洗滌過(guò)程中NH4ClO4晶體的損失蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶過(guò)濾氨氣與濃鹽酸反應(yīng)放出熱量2．以物質(zhì)分離提純?yōu)橹黧w的化工流程（1）常用的提純方法水溶法除去可溶性雜質(zhì)酸溶法除去堿性雜質(zhì)堿溶法除去酸性雜質(zhì)氧化劑或還原劑法除去還原性或氧化性雜質(zhì)加熱灼燒法除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)調(diào)節(jié)溶液的pH法如除去酸性Cu2＋溶液中的Fe3＋等過(guò)濾分離難溶物和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過(guò)濾或者抽濾等方法萃取和分液利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì)，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴蒸發(fā)結(jié)晶提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如NaCl冷卻結(jié)晶提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等蒸餾或分餾分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇和甘油冷卻法利用氣體液化的特點(diǎn)分離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的氨氣

（2）常用的分離方法（3）物質(zhì)分離、提純的六種物理方法（4）副產(chǎn)品的判斷（5）循環(huán)物質(zhì)的確定2．高純硝酸鍶Sr(NO3)2可用于制造信號(hào)燈、光學(xué)玻璃等。工業(yè)級(jí)硝酸鍶