无机化工流程专题复习课件

1、专题复习化工流程题工艺流程题题型真面目核心辅料副产物排放物循环利用前期中期后期用什么？要什么？干什么？控制条件原 料预处理产品分离与提纯原料预处理分离提纯核心反应产物原料产品 核心反应以制备物质为目的的以分离提纯为目的的一.原料预处理的各种方法1、粉碎或研磨：增大固液（或固气或固固）接触面积，加快反应（溶解）速 率，增大原料的转化率（或浸取率）。2、煅烧或灼烧：不易转化的物质转为容易提取的物质；其他矿转化为氧化物； 除去有机物；除 去热不稳定的杂质3、酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去 的溶解过程。4、碱溶：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅。例1【2015全

2、国卷】硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所 示。回答下列问题：（1）写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式_。为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度浓度外,还可采取的措施有_ Mg2B2O5H2O+2H2SO4= 2MgSO4+2H3BO3 升高温度；粉碎铁硼矿。【对点练习】1、步骤I前， -锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是 。 2、 MgSO47H2O可用于造纸、纺织、陶瓷、油漆工业，也可在医疗上用作泻盐。某工业废渣主要成分是MgCO3，另

3、外还有CaCO3、SiO2等杂质。从此废渣中回收MgSO47H2O的工艺如下：第一步用硫酸浸出。（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有 。增大接触面积提高浸出效率粉碎、升温、适当提高酸的浓度等调节溶液的pH:1、目的：使溶液中的弱碱金属阳离子形成氢氧化物或弱酸阴离子完全沉淀下来而除去。2、需要的物质：含主要阳离子的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，是pH增大的物质,如用MgO、Mg（OH）2等等。3、原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，且不引入新杂质。4、pH控制的范围：大于等于除去离子的完全沉淀值，小于主要离子的开始沉淀的PH例题2、碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药

4、等领域。以 -锂辉石（主要成分为Li2OAl2O34SiO2）为原料制备Li2CO3的工艺流程如下：（2）步骤I中，酸浸后得到酸性溶液中含有Li、SO42-另含有Al3、Fe3、Fe2、Mg2、Ca2、Na等杂质，需在搅拌下加入 （填“石灰石” 、“氯化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的pH到6.06.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。加热升温(可用水浴或油浴来控制) a、加快反应速率；加速固体溶解；（1）控制温度的目的：c、使催化剂的活性达到最大；a、防止反应物因温度过高而分解或挥发；b、促进吸热反应，抑制放热反应；控温或降温(可用冰水浴来控制) 二、反应条件的选择与控制问题c、抑制水解

5、反应；d、使某物质达到沸点而挥发出来；b、保进放热反应的发生；d、防止某些副反应的发生；e、降低能耗。 一、原材料的预处理确定相关转化中的化学反应关注反应物、生成物的性质关注反应的条件(催化剂、温度)关注反应的热效应(吸热放热？)温度的控制(其他）1、加热：加快反应速率或溶解速率；促进平衡向吸热方向移动；除杂，除去热不稳定的杂质，如NaHCO3 、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物质；使沸点相对较低或易升华的原料气化。2、降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解) ；使化学平衡向着题目要求的方向移动（放热方向）；使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离；降低晶体的溶解度，减

6、少损失。3、控温：（用水浴带温度计便于控温且受热均匀）防止某种物质温度过高时会分解或挥发；为了使某物质达到沸点挥发出来；使催化剂的活性达到最好；防止副反应的发生。4、降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求例7、医用氯化钙可用于补钙、抗过敏和消炎等，以工业碳酸钙（含少量Na+、Al3+、Fe3+等杂质）生产医用二水合氯化钙工艺流程为： （5）为什么蒸发结晶要保持在160： 。温度过高CaCl2.2H2O受热会失去结晶水。(2)pH值的控制 控制溶液的酸碱性使某些金属离子(如：Fe3+)或某些阴离子(如：SiO32-形成沉淀)。 促进或抑制水解 抑制副反应防止与原料反应防

7、止与产物反应其它反应调PH值应注意事项。范围确定试剂选定二、工艺流程中反应条件的选择与控制问题 调节pH所需的物质一般应满足两点：能与H反应，使溶液pH增大或减小；不引入新杂质。 使杂质离子转化为沉淀：用难溶物质除杂； 使主体成份转化为沉淀：用可溶物质除杂。杂质完全沉淀pH主体成份形始沉淀pH 促进或抑制溶解例题3、稀土元素是周期表中B族钪、钇和镧系元素之总称。他们都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价为3价。其中钇(Y)元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的含钇矿石(Y2FeBe2Si2O10)，工业上通过如下生产流程可获得氧化钇。已知： 该流程中有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的p

8、H见下表：（3）为使Fe3沉淀完全，用氨水调节pHa时，a应控制在_范围内， 离子开始沉淀时的pH完全沉淀时的pH Fe32.73.7 Y36.08.23.7 pH0 适当提高温度，可以加快沉淀反应的速度，但若温度超过350C会引起NH4HCO3分解，同时会使Fe2+的水解程度增大，使产品不纯。氨水滤液和滤渣的成分判断熟记常见难溶于水微溶于水的物质，通过流程中的离子种类分析沉淀种类。盐酸盐：AgCl 、HgCl、CuCl ； 硫酸盐：BaSO4、PbSO4、CaSO4、Ag2SO4。碳酸盐、亚硫酸盐：除K、Na、NH4+外均难溶；氢氧化物：除KOH、NaOH、Ba(OH)2、NH3.H2O外均

9、难溶。调pH过程中出现滤渣的成分：弱碱阳离子对应的氢氧化物沉淀。例题5、难溶性杂卤石（K2SO4MgSO42CaSO42H2O）属于“呆矿”，在水中存在如下平衡为能充分利用钾资源，用饱和Ca（OH）2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：（1）滤渣主要成分有 和 以及未溶杂卤石。Ca(OH)2 Mg(OH)2 (4)步骤的蒸馏过程中，温度应控制在80 90 。温度过高或过低都不利于生产，请解释原因：_。(5)步骤中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是_。 酸化可抑制Cl2、Br2与水反应，可提高Cl2的利用率和Br2的产率 空气吹出法是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如图 温度

10、过高，大量水蒸气被蒸出，产品中水量增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率低 温度高于90 ，大量水蒸气被蒸出，产品中中水量增加；温度低于80 ，溴不能完全蒸出，产率低 (1)为提高Cu2Cl2的产率，常在反应的溶液中加入适量稀碱溶液，控制pH为3.5。这样做的目的是 。 (2)保持各反应物的最佳配比，改变温度，测得Cu2Cl2产率的变化如下图所示。则溶液温度控制在 时，Cu2Cl2的产率已达到94%，当温度高于65时，Cu2Cl2产率会下降，其原因可能是 。 碱性环境下，OH可中和反应生成的H，有利于反应向生成Cu2Cl2的方向进行，提高的Cu2Cl2产率。但当OH浓度偏大时，Cu2+能与OH结

11、合，生成沉淀，反而降低了Cu2Cl2的产率，且造成产物不纯。温度过高，促进了Cu2Cl2的水解 (1)2Cu2+SO32-+2Cl+H2O Cu2Cl2+SO42+2H+ 氯化亚铜是一种重要化式原料，其在空气中易被氧化为绿色的高价铜盐，在热水中易发生水解生成氧化铜水合物而呈红色5558 (4) 下图是滤液中Fe2转化率随温度t的变化示意图： 向滤液中加入NH4HCO3反应的化学方程是： 。 t1前Fe2转化率增大的原因是 。 t1后Fe2转化率下降的原因是 (用化学方程式表示) 。NH4HCO3=NH3+H2O+CO2 FeSO4+2NH4HCO3 FeCO3+(NH4)2SO4+CO2+H2

12、O FeSO4与NH4HCO3的反应是吸热反应，升高温度，反应向正反应方向进行，使转化率升高 若反应为吸热反应若反应为吸热反应（1）强化记忆课本的反应四、流程中各转化产物判断和化学方程式的书写 （3）注意相关反应的条件1、流程中各转化产物判断 （2）注意反应物及其性质能否反应？生成什么物质？ 例:无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。 (1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为_。 (2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如图：Al33H2O=Al(OH)3(胶体)3H物质SiCl4AlCl3FeCl3

13、FeCl2沸点/57.6180(升华) 300 (升华)1 023已知步骤中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是_(只要求写出一种)。步骤中若不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是_。铁(或Fe) 防止后续步骤生成的AlCl3水解(或增大反应物的接触面积，加快反应速率)Al2O3，Fe2O3、SiO2已知：Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g) H1+1 344.1 kJmol12AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g) H2+1 169.2 kJmol1由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为_。步骤的尾气经冷却至室温后，气体用

14、足量的NaOH冷溶液吸收，生成的盐主要有3种，其化学式分别为_。结合流程及相关数据分析，步骤中加入铝粉的目的是_。NaCl、NaClO、Na2CO3除去FeCl3，提高AlCl3纯度Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g) H=+174.9 kJmol1Al2O3，Fe2O3、SiO2 (1)书本有的，必须储备！ 陌生的，不要怕，答题信息一定隐藏在题目中!(3) 两条反应规律要熟记活用 阴阳离子相结合，化合价有升必有降(4)方程式的配平、条件和书写规范，一个都不少！ (2)箭头指入反应物，箭头指出生成物 但有时要看前还要看后，两头挤！配平顺序：得失电子守恒

15、、电荷守恒、质量守恒三、流程中各转化产物判断和化学方程式的书写2、化学方程式的书写策略1、常见氧化剂的还原产物氧化剂Cl2O2浓H2SO4HNO3还原产物ClH2O、OHSO2NO、NO2 氧化剂KMnO4(H+)、MnO2Fe3+KClO3H2O2还原产物Mn2+Fe2 Cl2或ClH2O2、常见还原剂 氧化产物还原剂M(金属)IHIS2H2SCOCH2NH3SO2SO32H2O2氧化产物SO42Mn I2SCO2H2ONON2O2氧化还原方程式知识储备4 LiMn2O4O24H4Li8MnO22H2O+ O23.54H2SO4 Li2SO4 H2O 【例：10安徽】锂离子电池的广泛应用使回

16、收利用锂资源成为重要课题。某研究性小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn2O4 、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究（2）第步反应的离子方程式是: 。 LiMn2O4MnO2 碳粉加稀硫酸通入空气Li2CO3LiMn2O4 碳粉MnO2反应物生成物H2SO4MnCO3反应I反应II反应III反应IV反应VCr(OH)3Na2CrO4K2Cr2O7反应VI电解Fe(OH)3Na2FeO4K2FeO4NaClO NaOHKClO3 NaOHNaOHKOHKClMnSO4溶液MnO2H2反应VII酸化废铬铁催化剂 以提银后含锰废液中获得的碳酸锰、废硫酸及废铬铁催化剂等为原料生产二氧化锰、高铁酸钾及

17、重铬酸钾，流程如下：(l)电解硫酸锰酸性溶液时，阳极的电极反应为： 。(2)反应的化学方程式 。(3) 反应V是复分解反应。用离子反应方程式表示Na2CrO4溶液 酸化时化学平衡的移动： 。(4)反应的离子方程式为： 。Mn2+ + 2H2O2e = MnO2 + 4H+ 2CrO42 + 2H+Cr2O72+ H2O 3ClO2Fe(OH)3 + 4OH= 2FeO42 3Cl5H2O3KClO2Cr(OH)3 +4NaOH= 2Na2CrO43KCl5H2O P84对点练1、(2016合肥质检)亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的消毒剂，主要用于水、砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是制取亚氯酸

18、钠的工艺流程：已知：NaClO2的溶解度随着温度升高而增大，适当条件下可结晶析出；ClO2气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在。回答下列问题：(1)在无隔膜电解槽中用惰性电极电解一段时间，阳极反应为_；生成ClO2气体的反应中所加X(酸)为_。Cl6OH6e=ClO3H2O硫酸(2)吸收塔内的温度不宜过高的原因为_；ClO2吸收塔内发生反应的离子方程式为_。(3)从溶液中得到NaClO23H2O粗晶体的实验操作名称依次是_，粗晶体进一步提纯的实验操作名称是_。(4)a kg 30%的双氧水理论上最多可制得_kg NaClO23H2O。2ClO2H2O22OH=2ClOO22H2O防止H2O2分解

19、2.55a蒸发浓缩、冷却结晶、过滤重结晶 对点练1、(2016合肥质检)亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的消毒剂，主要用于水、砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是制取亚氯酸钠的工艺流程： 2、氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业,它不溶于H2SO4、HNO3和醇，微溶于水，可溶于浓盐酸和氨水，在潮湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜Cu2(OH)3Cl。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下： (1)写出溶解过程中发生的氧化还原反应的离子方程式：_ 。 (2)还原过程中发生的主要反应的离子方程式：_ 。 (3)析出的CuCl晶

20、体水洗后要立即用无水乙醇洗涤，在真空干燥机内于70干燥2h，冷却密封包装。70真空干燥、密封包装的原因是_。3Cu +2NO3- +8H+=3Cu2+2NO+4H2O 2Cu2+SO32- 3+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42- +2H+ 加快乙醇和水的挥发，防止CuCl在潮湿空气中水解氧化 (4)从第二次过滤后的滤液中可回收的主要物质是_。 (5)已知CuOH不稳定，易分解为Cu2O，298K时，CuOH的Ksp=1.010-14，CuCl的Ksp=1.210-6，把CuCl固体和NaOH溶液混合，加热，得到红色沉淀，该沉淀的化学式为_。 (6)以碳棒为电极电解CuCl2溶液也可得到C

21、uCl，写出电解时阴极上发生的电极反应式_。(NH4)2SO4 Cu2+e-+Cl-=CuCl Cu2O3、氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业,它不溶于H2SO4、HNO3和醇，微溶于水，可溶于浓盐酸和氨水，在潮湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜Cu2(OH)3Cl。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下： 除杂、实验操作类一、盐溶液的分离提纯方法：结晶法1、纯物质溶液得到晶体：蒸发结晶（NaCl型）；蒸发浓缩（至有晶膜出现为止），冷却结晶（KNO3型和含有结晶水的晶体）2、混合溶液（分离A和B）：蒸发结晶，趁热过滤（

22、得NaCl型），将滤液冷却结晶，过滤（得KNO3型）3、由FeCl3、AlCl3、CuCl2、MgCl2等溶液获取对应晶体，采取的措施是：在干燥的HCl气氛中加热蒸干模板：加热浓缩冷却结晶过滤洗涤干燥仪器：蒸发皿、玻璃棒、烧杯 二、沉淀洗涤(1)沉淀洗涤的目的：除去沉淀表面附着或沉淀中包夹的可溶性离子。(2)洗涤方法：向漏斗内加蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出后，重复操作23次。(3)误差分析：若沉淀不洗涤或洗涤不干净，则使沉淀的质量偏高。若沉淀洗涤次数过多，则会使部分沉淀溶解而使其质量偏低。(4)沉淀是否洗涤干净的判断方法 答题模板取最后一次洗涤液，滴加（试剂），若没有现象，证明沉淀已洗净三、

23、实验操作 答题模板取少量待测液于试管中，滴加（试剂，用量），若没有现象，证明没有；若出现现象，证明含有四、终点现象的描述：当滴入最后一滴标准溶液后，溶液变成色，且半分钟内不恢复原来的颜色。对点练习6、以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠，工艺流程如下：氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变化如上图所示。回答下列问题：（2）实验室进行蒸发浓缩用到的主要仪器有 、烧杯、玻璃棒、酒精灯等。（4）不用其它试剂，检查NH4Cl产品是否纯净的方法及操作是 。7 MgSO47H2O可用于造纸、纺织、陶瓷、油漆工业，也可在医疗上用作泻盐。某工业废渣主要成分是MgCO3，另外还有CaCO3、SiO2等杂质。从

24、此废渣中回收MgSO47H2O的工艺如下：已知CaSO4和MgSO4的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如右图所示，试回答下列问题：（3）操作I的名称是 ，操作II的名称是 。（4）操作I和操作II都需要用到玻璃棒，操作I中玻璃棒的主要作用 是 ，操作II中玻璃棒的主要作用是 。氯化钠硫酸铵混合溶解蒸发浓缩趁热过滤Na2SO4滤液冷却结晶过滤滤液NH4Cl洗涤干燥NH4Cl产品废渣浸出过滤滤液 滤渣A加热操作MgSO47H2O过滤 、洗涤滤渣B滤液 操作稀硫酸蒸发皿 加热法，取少量氯化铵产品于试管底部，加热，若试管底部无残留物，表明氯化铵产品纯净。 趁热过滤 蒸发浓缩、冷却结晶； 引流 搅拌 对点练习8、镍电池电极材料