化工流程题刘学聪

1、专题讲座四专题讲座四题目：题目：金属镁与镁合金在航空、汽车制造和电子工业金属镁与镁合金在航空、汽车制造和电子工业等领域具有广泛的用途，金属镁的冶炼有多种方法，等领域具有广泛的用途，金属镁的冶炼有多种方法，其中之一是以白云石（其中之一是以白云石（CaCOCaCO3 3MgCOMgCO3 3）为原料，经高）为原料，经高温煅烧生成氧化物（温煅烧生成氧化物（CaOMgOCaOMgO），氧化物在还原炉中），氧化物在还原炉中经经12001200真空条件下用硅铁还原生成镁蒸汽（铁在反真空条件下用硅铁还原生成镁蒸汽（铁在反应前后化合价不变），镁蒸汽经冷凝器冷凝为粗镁再应前后化合价不变），镁蒸汽经冷凝器冷凝为粗

2、镁再经精炼、铸锭得到成品金属镁。反应工艺流程如下图：经精炼、铸锭得到成品金属镁。反应工艺流程如下图： 题头篇幅长（ 字数：字数：170）情景新颖工艺流程复杂工业碳酸钠的分离工业碳酸钠的分离与提纯与提纯常见离子性质、物质分离提纯常见离子性质、物质分离提纯( (溶解度曲线溶解度曲线、结晶法结晶法、趁热过滤趁热过滤）、）、物质循环利用物质循环利用、盖斯定、盖斯定律等律等三氯甲硅烷还原法三氯甲硅烷还原法制备高纯硅制备高纯硅化学方程式书写化学方程式书写( (氧化还原反应氧化还原反应、水解、双水水解、双水解反应解反应）、化工生产的安全性）、化工生产的安全性( (可燃性气体的可燃性气体的验纯验纯) )、硅元

3、素化合物的性质及用途等、硅元素化合物的性质及用途等生产硼砂的固体废生产硼砂的固体废料回收镁料回收镁原料预处理原料预处理( (酸浸酸浸) ) 、物质分离提纯、物质分离提纯( (调节调节PHPH、溶解度曲线溶解度曲线、重结晶法重结晶法) ) 、副产物回收利用副产物回收利用等等以以锂辉石为原料锂辉石为原料制备制备LiLi2 2COCO3 3原料预处理原料预处理( (粉碎粉碎) ) 、物质的分离提纯、物质的分离提纯( (调节调节PHPH ) ) 、常见离子的性质、离子方程式的书写、常见离子的性质、离子方程式的书写( (复分解反应复分解反应) ) 、KspKsp计算计算等等粗铝吹气精炼以及粗铝吹气精炼以

4、及钢材镀铝钢材镀铝化学方程式书写化学方程式书写( (氧化还原反应氧化还原反应、中和反应、中和反应、电极反应电极反应) ) 、物质分离提纯、物质分离提纯( (吹气法吹气法) ) 、金属、金属防腐防腐杂卤石制备硫酸钾杂卤石制备硫酸钾原料预处理原料预处理(碱浸碱浸)、物质的分离提纯（调节、物质的分离提纯（调节PH、过滤、结晶）、过滤、结晶）、平衡移动原理平衡移动原理、平衡常数计算、平衡常数计算、读图能力读图能力3、 心理畏惧心理畏惧无从下手无从下手知识知识 欠缺欠缺认清题型面目认清题型面目琢磨解题套路琢磨解题套路梳理常见考点梳理常见考点解决解决知识知识问题问题解决解决方法方法问题问题用什么？要什么？

5、干什么？原料核心反应产品副产物排放物核心辅料产品分离产品分离与提纯与提纯原料预原料预处理处理循环利用循环利用前期前期中期中期后期后期控制条件控制条件三环节：三环节：原料预处理，化学反应，成品提纯原料预处理，化学反应，成品提纯两过程：两过程：操作过程，反应过程操作过程，反应过程工艺流程的结构框架工艺流程的结构框架原料原料产品产品核心核心化学反应化学反应原料预处理原料预处理除杂、净化除杂、净化产品分离提纯产品分离提纯原料循环利用原料循环利用流程的呈现模式 主线主产品，副线副产品，回头为循环主线主产品，副线副产品，回头为循环 核心考点：元素核心考点：元素+原理原理+实验实验(2012广东理综，广东理

6、综，32)难溶性杂卤难溶性杂卤(K(K2 2SOSO4 4MgSOMgSO4 42CaSO2CaSO4 42H2H2 2O)O)属于属于“呆矿呆矿”，在水中存在如下平衡：，在水中存在如下平衡：K K2 2SOSO4 4MgSOMgSO4 42CaSO2CaSO4 42H2H2 2O(s) O(s) 2Ca2Ca2 22K2KMgMg2 24SO4SO4 4222H2H2 2O O为能充分利用钾资源，用饱和为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)Ca(OH)2 2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：，工艺流程如下：(1)滤渣主要成分有滤渣主要成分有_和和_以及未溶杂卤石

7、。以及未溶杂卤石。(2)用化学平衡移动原理解释用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出溶液能溶解杂卤石浸出K的的原因：原因：_。(3)“除杂除杂”环节中，先加入环节中，先加入_溶液，经搅拌等操作后，过滤溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入，再加入_溶液调滤液溶液调滤液pH至中性。至中性。(4)不同温度下，不同温度下，K的浸出浓度与溶浸时间的的浸出浓度与溶浸时间的关系见下图。由图可得，随着温度升高，关系见下图。由图可得，随着温度升高，_，_。Mg(OH)2 CaSO4 Mg2与与OH结合生成结合生成Mg(OH)2沉淀，沉淀，Mg2浓度减小，平衡正向移动，浓度减小，平衡正向移动，K增

8、多增多 K2CO3 H2SO4 溶浸平衡向右移动溶浸平衡向右移动 K的溶浸速率增大的溶浸速率增大 产品分离提纯产品分离提纯原料预处理原料预处理除杂、净化除杂、净化核心辅料核心辅料副产品副产品产品产品无从下手无从下手琢磨解题套路琢磨解题套路例、例、(10年福建）硫酸锌可作食品锌强化剂的原料。工业年福建）硫酸锌可作食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿主要成分是上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿主要成分是ZnCO3，并含少量的并含少量的Fe2O3 、FeCO3、MgO、CaO等，生产工艺等，生产工艺流程示意如下：流程示意如下：2、按图索骥，形成套路ZnCOZnCO3 3FeFe2 2O

9、 O3 3 FeCOFeCO3 3MgOMgOCaOCaO第一步：第一步：对照原料（首）和产品（尾），确定核心反应和对应的核心辅料，找出流程主线。ZnSOZnSO4 47H7H2 2O O核心辅料核心辅料H2 2SOSO4 4核心辅料核心辅料原料原料产品产品ZnCOZnCO3 3FeFe2 2O O3 3 FeCOFeCO3 3MgOMgOCaOCaO第二步：第二步：以核心辅料为界，把流程划分为原料预处理、核心反应和产品的分离提纯三个阶段，分段剖析，明析细节，贯通全程。ZnSOZnSO4 47H7H2 2O O预处理预处理转化转化核心辅料核心辅料产品产品核心辅料核心辅料H2 2SOSO4 4（

10、1）将菱锌矿研磨成粉的目的是_（3）针铁矿（Goethite）是以德国诗人歌德（Goethe）名字命名的，组成元素是Fe、O和H，化学式量为89，化学式是_ （2）完成）完成“氧化除铁氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：步骤中反应的离子方程式：_Fe（OH）2+_+_Fe（OH）3+_Cl- 第三步：第三步：由易到难，变换角度，逐一破解答案（1）将菱锌矿研磨成粉的目的是增大反应物接触面积（直接目的），以增大反应速率（间接目的），并使反应更充分（间接目的）。（2）根据得失电子数相等配平：2Fe(OH)2+ClO+H2O2Fe(OH)3+Cl。3）用89减去一个铁原子、一个氧原子、一个氢原子的相对原

11、子质量：895616116，恰好剩余一个氧原子的相对原子质量，故化学式为FeO(OH)，或其它合理答案（4）根据下表数据，调节“滤液2”的pH时，理论上可选用的最大区间为_Mg（OH）2Zn（OH）2MgCO3CaCO3开始沉淀的pH10.46.4-沉淀完全的pH12.48.0-开始溶解的pH-10.5-Ksp5.610-12-6.810-62.810-9（4）调节“滤液2”的pH目的是使Zn2转化为Zn(OH)2沉淀而与Mg2分离，pH范围为8.0pH10.4。（5）工业上从“滤液3”制取MgO过程中，合适的反应物是_（选填序号）a大理石粉b石灰乳c纯碱溶液d烧碱溶液 （6）“滤液4”之后的

12、操作依次为_、_、过滤，洗涤，干燥（5）从“滤液3”制取MgO需要将Mg2沉淀，应加入强碱，选 b、d。（6）从溶液中析出晶体的流程一般为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，洗涤，干燥。（7）分析图中数据，菱锌矿粉中ZnCO3的质量分数不低于_ （7）根据关系式ZnCO3ZnO计算得菱锌矿粉中ZnCO3 的质量分数不低于125m2/81m1。先易后难：先回答与工艺流程非密切相关的简单问题，先回答与工艺流程非密切相关的简单问题，确保易拿的分数先拿，增强答题信心。确保易拿的分数先拿，增强答题信心。三、知识拓展三、知识拓展: :注重对相关注重对相关知识点进行补充和拓展知识点进行补充和拓展如：趁热过滤与热滤装置

13、如：趁热过滤与热滤装置如果热的溶液析出某种晶体后，在温度下降时容如果热的溶液析出某种晶体后，在温度下降时容易析出另一种晶体，则需要在保温条件下尽快完成过易析出另一种晶体，则需要在保温条件下尽快完成过滤，即趁热过滤（也叫保温过滤）。滤，即趁热过滤（也叫保温过滤）。趁热过滤可将普通漏斗先置于热水浴中或蒸气中趁热过滤可将普通漏斗先置于热水浴中或蒸气中预热，也可使用热滤装置。预热，也可使用热滤装置。热虑装置就是在普通过滤器外套上一个热滤漏斗。热虑装置就是在普通过滤器外套上一个热滤漏斗。如：趁热过滤与热滤装置含义含义装置装置如：抽滤为使结晶和母液迅速有效地分离和有利于干燥，一为使结晶和母液迅速有效地分离

14、和有利于干燥，一般常用抽气过滤（也称减压过滤）。般常用抽气过滤（也称减压过滤）。 减压过滤装置包括布氏漏斗、抽滤瓶、安全瓶和水减压过滤装置包括布氏漏斗、抽滤瓶、安全瓶和水流泵（或抽气泵）。流泵（或抽气泵）。 在停止抽滤时，应先将安全瓶上的玻璃阀打开接通在停止抽滤时，应先将安全瓶上的玻璃阀打开接通大气（如果没有玻璃阀，则需要拆开瓶与水流泵之间的大气（如果没有玻璃阀，则需要拆开瓶与水流泵之间的橡皮管），再关闭水流泵，以免水倒吸到抽滤瓶内。若橡皮管），再关闭水流泵，以免水倒吸到抽滤瓶内。若固体需要洗涤时，可将少量溶剂洒到固体上，静置片刻，固体需要洗涤时，可将少量溶剂洒到固体上，静置片刻，再将其抽干。

15、再将其抽干。含义含义装置装置1、流程范式流程范式。工艺流程题实质上是以。工艺流程题实质上是以化学实验为基础的，抓住这个范式就抓化学实验为基础的，抓住这个范式就抓住了解答工艺流程题的牛鼻子住了解答工艺流程题的牛鼻子三、落实范式模板，掌握答题套路三、落实范式模板，掌握答题套路备考建议备考建议2、实验操作范式实验操作范式。进行物质的分离和。进行物质的分离和提纯常涉及到以下提纯常涉及到以下8种实验方法：过滤、种实验方法：过滤、蒸发、蒸馏、萃取与分液、渗析、盐析、蒸发、蒸馏、萃取与分液、渗析、盐析、升华、结晶和重结晶。对于这升华、结晶和重结晶。对于这8种实验种实验方法需要使用的玻璃仪器、操作方法、方法需

16、要使用的玻璃仪器、操作方法、适用范围等要熟练掌握，达到自动化的适用范围等要熟练掌握，达到自动化的程度，要让学生对这些基本实验操作形程度，要让学生对这些基本实验操作形成套路和规范表达格式，进而为解答工成套路和规范表达格式，进而为解答工艺流程题和实验探究题提供支持。艺流程题和实验探究题提供支持。1 1、如何选择结晶方法？、如何选择结晶方法？结晶方法的选择主要取决于溶质的溶解度随温度变化的情况：结晶方法的选择主要取决于溶质的溶解度随温度变化的情况：溶液类型溶液类型溶解度与温度的关系溶解度与温度的关系结晶方法结晶方法溶解度随温度的升高变化不溶解度随温度的升高变化不大（如大（如NaCl及及NaCl型溶质

17、）型溶质）蒸发结晶蒸发结晶溶解度随温度的升高变化较溶解度随温度的升高变化较大（如大（如KNO3及及KNO3型溶质）型溶质）蒸发浓缩（至有蒸发浓缩（至有晶膜出现），冷晶膜出现），冷却结晶却结晶少数物质的溶解度随温度的少数物质的溶解度随温度的升高而减小升高而减小如如Ca(OH)2蒸发结晶蒸发结晶A溶液中（含少量溶液中（含少量B杂质）提杂质）提取取A蒸发浓缩（结蒸发浓缩（结晶），趁热过滤晶），趁热过滤B溶液中（含少量溶液中（含少量A杂质）提杂质）提取取B蒸发浓缩，冷却蒸发浓缩，冷却结晶，过滤结晶，过滤单一溶质的单一溶质的溶液溶液多溶质溶液（设多溶质溶液（设A为为NaCl型溶质，型溶质，B为为KNO3

18、型溶型溶质）质）（1 1）溶解度随温度升）溶解度随温度升高而明显增加，如高而明显增加，如NaNONaNO3 3、KNOKNO3 3等。等。（2 2）溶解度受温度影）溶解度受温度影响不明显，如响不明显，如NaClNaCl。（3 3）溶解度曲线有折）溶解度曲线有折点，主要是由于物质的点，主要是由于物质的组成有所改变，例如：组成有所改变，例如：硫酸钠在硫酸钠在305K305K以下析出以下析出NaNa2 2SOSO4 410H10H2 2O O，在，在305K305K以上析出以上析出NaNa2 2SOSO4 4HH2 2O O。（4 4）少数物质的溶解）少数物质的溶解度随温度升高反而减小，度随温度升高

19、反而减小，例如例如Ca(OH)Ca(OH)2 2、CeSOCeSO4 4等。等。2 2、如何检验沉淀是否完全？、如何检验沉淀是否完全？将反应混合物静置后，取少许上层清液，滴加将反应混合物静置后，取少许上层清液，滴加少量沉淀剂，若没有沉淀生成，则证明沉淀完少量沉淀剂，若没有沉淀生成，则证明沉淀完全。或向清液中滴加少许被沉淀的试剂，若产全。或向清液中滴加少许被沉淀的试剂，若产生沉淀，则证明沉淀完全。生沉淀，则证明沉淀完全。3 3、如何洗涤沉淀？、如何洗涤沉淀？将沉淀转移到过滤器中，向过滤器中加入适量蒸将沉淀转移到过滤器中，向过滤器中加入适量蒸馏水至刚好浸没沉淀，放出蒸馏水，重复操作馏水至刚好浸没沉

20、淀，放出蒸馏水，重复操作23次。洗涤沉淀的目的是洗去沉淀表面吸附的次。洗涤沉淀的目的是洗去沉淀表面吸附的杂质和母液。杂质和母液。难溶物性的沉淀可直接用蒸馏水洗涤，易溶性的难溶物性的沉淀可直接用蒸馏水洗涤，易溶性的沉淀（如碳酸钠晶体），为了减少晶体因溶解而沉淀（如碳酸钠晶体），为了减少晶体因溶解而导致的损失，可用相应的饱和溶液或酒精洗涤。导致的损失，可用相应的饱和溶液或酒精洗涤。4 4、如何检验沉淀是否洗涤干净？、如何检验沉淀是否洗涤干净？取最后一次洗涤液，根据沉淀可能吸附的杂质离取最后一次洗涤液，根据沉淀可能吸附的杂质离子，加入合适的检验试剂，若没有特征现象出现，子，加入合适的检验试剂，若没有

21、特征现象出现，则证明沉淀已洗涤干净。则证明沉淀已洗涤干净。5 5、何时干燥沉淀或烘干沉淀？何时灼烧沉淀？、何时干燥沉淀或烘干沉淀？何时灼烧沉淀？（1）若是为了除去沉淀中的水分）若是为了除去沉淀中的水分即干燥，可将沉淀置于干燥器（如即干燥，可将沉淀置于干燥器（如图图1）中用干燥剂干燥或置于蒸发）中用干燥剂干燥或置于蒸发皿、烘箱中加热烘干。对于易分解皿、烘箱中加热烘干。对于易分解的物质如金属氢氧化物或带有结晶的物质如金属氢氧化物或带有结晶水的物质，应低温烘干或减压烘干水的物质，应低温烘干或减压烘干或鼓风风干、自然风干、晾干。取或鼓风风干、自然风干、晾干。取放蒸发皿必须使用坩埚钳。放蒸发皿必须使用坩埚钳。（2）若是为了使沉淀在高温下发生分）若是为了使沉淀在高温下发生分解或失去结晶水，则将沉淀置于坩埚中解或失去结晶水，则将沉淀置于坩埚中灼烧（如图灼烧（如图2），灼烧温度一般在），灼烧温度一般在800 以上。坩埚应放在三脚架上的泥三角以上。坩埚应放在三脚架上的泥三角上加热，取放坩埚必须使用坩埚钳，加上加热，取放坩埚必须使用坩埚钳，