化工流程題劉學聰

1、專題講座四專題講座四題目：題目：金屬鎂與鎂合金在航空、汽車制造和電子工業(yè)金屬鎂與鎂合金在航空、汽車制造和電子工業(yè)等領域具有廣泛的用途，金屬鎂的冶煉有多種方法，等領域具有廣泛的用途，金屬鎂的冶煉有多種方法，其中之一是以白云石（其中之一是以白云石（CaCOCaCO3 3MgCOMgCO3 3）為原料，經(jīng)高）為原料，經(jīng)高溫煅燒生成氧化物（溫煅燒生成氧化物（CaOMgOCaOMgO），氧化物在還原爐中），氧化物在還原爐中經(jīng)經(jīng)12001200真空條件下用硅鐵還原生成鎂蒸汽（鐵在反真空條件下用硅鐵還原生成鎂蒸汽（鐵在反應前后化合價不變），鎂蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝為粗鎂再應前后化合價不變），鎂蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝為粗

2、鎂再經(jīng)精煉、鑄錠得到成品金屬鎂。反應工藝流程如下圖：經(jīng)精煉、鑄錠得到成品金屬鎂。反應工藝流程如下圖： 題頭篇幅長（ 字數(shù)：字數(shù)：170）情景新穎工藝流程復雜工業(yè)碳酸鈉的分離工業(yè)碳酸鈉的分離與提純與提純常見離子性質(zhì)、物質(zhì)分離提純常見離子性質(zhì)、物質(zhì)分離提純( (溶解度曲線溶解度曲線、結(jié)晶法結(jié)晶法、趁熱過濾趁熱過濾）、）、物質(zhì)循環(huán)利用物質(zhì)循環(huán)利用、蓋斯定、蓋斯定律等律等三氯甲硅烷還原法三氯甲硅烷還原法制備高純硅制備高純硅化學方程式書寫化學方程式書寫( (氧化還原反應氧化還原反應、水解、雙水水解、雙水解反應解反應）、化工生產(chǎn)的安全性）、化工生產(chǎn)的安全性( (可燃性氣體的可燃性氣體的驗純驗純) )、硅元

3、素化合物的性質(zhì)及用途等、硅元素化合物的性質(zhì)及用途等生產(chǎn)硼砂的固體廢生產(chǎn)硼砂的固體廢料回收鎂料回收鎂原料預處理原料預處理( (酸浸酸浸) ) 、物質(zhì)分離提純、物質(zhì)分離提純( (調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)PHPH、溶解度曲線溶解度曲線、重結(jié)晶法重結(jié)晶法) ) 、副產(chǎn)物回收利用副產(chǎn)物回收利用等等以以鋰輝石為原料鋰輝石為原料制備制備LiLi2 2COCO3 3原料預處理原料預處理( (粉碎粉碎) ) 、物質(zhì)的分離提純、物質(zhì)的分離提純( (調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)PHPH ) ) 、常見離子的性質(zhì)、離子方程式的書寫、常見離子的性質(zhì)、離子方程式的書寫( (復分解反應復分解反應) ) 、KspKsp計算計算等等粗鋁吹氣精煉以及粗鋁吹氣精煉以

4、及鋼材鍍鋁鋼材鍍鋁化學方程式書寫化學方程式書寫( (氧化還原反應氧化還原反應、中和反應、中和反應、電極反應電極反應) ) 、物質(zhì)分離提純、物質(zhì)分離提純( (吹氣法吹氣法) ) 、金屬、金屬防腐防腐雜鹵石制備硫酸鉀雜鹵石制備硫酸鉀原料預處理原料預處理(堿浸堿浸)、物質(zhì)的分離提純（調(diào)節(jié)、物質(zhì)的分離提純（調(diào)節(jié)PH、過濾、結(jié)晶）、過濾、結(jié)晶）、平衡移動原理平衡移動原理、平衡常數(shù)計算、平衡常數(shù)計算、讀圖能力讀圖能力3、 心理畏懼心理畏懼無從下手無從下手知識知識 欠缺欠缺認清題型面目認清題型面目琢磨解題套路琢磨解題套路梳理常見考點梳理常見考點解決解決知識知識問題問題解決解決方法方法問題問題用什么？要什么？

5、干什么？原料核心反應產(chǎn)品副產(chǎn)物排放物核心輔料產(chǎn)品分離產(chǎn)品分離與提純與提純原料預原料預處理處理循環(huán)利用循環(huán)利用前期前期中期中期后期后期控制條件控制條件三環(huán)節(jié)：三環(huán)節(jié)：原料預處理，化學反應，成品提純原料預處理，化學反應，成品提純兩過程：兩過程：操作過程，反應過程操作過程，反應過程工藝流程的結(jié)構(gòu)框架工藝流程的結(jié)構(gòu)框架原料原料產(chǎn)品產(chǎn)品核心核心化學反應化學反應原料預處理原料預處理除雜、凈化除雜、凈化產(chǎn)品分離提純產(chǎn)品分離提純原料循環(huán)利用原料循環(huán)利用流程的呈現(xiàn)模式 主線主產(chǎn)品，副線副產(chǎn)品，回頭為循環(huán)主線主產(chǎn)品，副線副產(chǎn)品，回頭為循環(huán) 核心考點：元素核心考點：元素+原理原理+實驗實驗(2012廣東理綜，廣東理

6、綜，32)難溶性雜鹵難溶性雜鹵(K(K2 2SOSO4 4MgSOMgSO4 42CaSO2CaSO4 42H2H2 2O)O)屬于屬于“呆礦呆礦”，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為能充分利用鉀資源，用飽和為能充分利用鉀資源，用飽和Ca(OH)Ca(OH)2 2溶液溶浸雜鹵石制備硫酸鉀溶液溶浸雜鹵石制備硫酸鉀，工藝流程如下：，工藝流程如下：(1)濾渣主要成分有濾渣主要成分有_和和_以及未溶雜鹵石

7、。以及未溶雜鹵石。(2)用化學平衡移動原理解釋用化學平衡移動原理解釋Ca(OH)2溶液能溶解雜鹵石浸出溶液能溶解雜鹵石浸出K的的原因：原因：_。(3)“除雜除雜”環(huán)節(jié)中，先加入環(huán)節(jié)中，先加入_溶液，經(jīng)攪拌等操作后，過濾溶液，經(jīng)攪拌等操作后，過濾，再加入，再加入_溶液調(diào)濾液溶液調(diào)濾液pH至中性。至中性。(4)不同溫度下，不同溫度下，K的浸出濃度與溶浸時間的的浸出濃度與溶浸時間的關系見下圖。由圖可得，隨著溫度升高，關系見下圖。由圖可得，隨著溫度升高，_，_。Mg(OH)2 CaSO4 Mg2與與OH結(jié)合生成結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，沉淀，Mg2濃度減小，平衡正向移動，濃度減小，平衡正向移動，K增

8、多增多 K2CO3 H2SO4 溶浸平衡向右移動溶浸平衡向右移動 K的溶浸速率增大的溶浸速率增大 產(chǎn)品分離提純產(chǎn)品分離提純原料預處理原料預處理除雜、凈化除雜、凈化核心輔料核心輔料副產(chǎn)品副產(chǎn)品產(chǎn)品產(chǎn)品無從下手無從下手琢磨解題套路琢磨解題套路例、例、(10年福建）硫酸鋅可作食品鋅強化劑的原料。工業(yè)年福建）硫酸鋅可作食品鋅強化劑的原料。工業(yè)上常用菱鋅礦生產(chǎn)硫酸鋅，菱鋅礦主要成分是上常用菱鋅礦生產(chǎn)硫酸鋅，菱鋅礦主要成分是ZnCO3，并含少量的并含少量的Fe2O3 、FeCO3、MgO、CaO等，生產(chǎn)工藝等，生產(chǎn)工藝流程示意如下：流程示意如下：2、按圖索驥，形成套路ZnCOZnCO3 3FeFe2 2O

9、 O3 3 FeCOFeCO3 3MgOMgOCaOCaO第一步：第一步：對照原料（首）和產(chǎn)品（尾），確定核心反應和對應的核心輔料，找出流程主線。ZnSOZnSO4 47H7H2 2O O核心輔料核心輔料H2 2SOSO4 4核心輔料核心輔料原料原料產(chǎn)品產(chǎn)品ZnCOZnCO3 3FeFe2 2O O3 3 FeCOFeCO3 3MgOMgOCaOCaO第二步：第二步：以核心輔料為界，把流程劃分為原料預處理、核心反應和產(chǎn)品的分離提純?nèi)齻€階段，分段剖析，明析細節(jié)，貫通全程。ZnSOZnSO4 47H7H2 2O O預處理預處理轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化核心輔料核心輔料產(chǎn)品產(chǎn)品核心輔料核心輔料H2 2SOSO4 4（

10、1）將菱鋅礦研磨成粉的目的是_（3）針鐵礦（Goethite）是以德國詩人歌德（Goethe）名字命名的，組成元素是Fe、O和H，化學式量為89，化學式是_ （2）完成）完成“氧化除鐵氧化除鐵”步驟中反應的離子方程式：步驟中反應的離子方程式：_Fe（OH）2+_+_Fe（OH）3+_Cl- 第三步：第三步：由易到難，變換角度，逐一破解答案（1）將菱鋅礦研磨成粉的目的是增大反應物接觸面積（直接目的），以增大反應速率（間接目的），并使反應更充分（間接目的）。（2）根據(jù)得失電子數(shù)相等配平：2Fe(OH)2+ClO+H2O2Fe(OH)3+Cl。3）用89減去一個鐵原子、一個氧原子、一個氫原子的相對原

11、子質(zhì)量：895616116，恰好剩余一個氧原子的相對原子質(zhì)量，故化學式為FeO(OH)，或其它合理答案（4）根據(jù)下表數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)“濾液2”的pH時，理論上可選用的最大區(qū)間為_Mg（OH）2Zn（OH）2MgCO3CaCO3開始沉淀的pH10.46.4-沉淀完全的pH12.48.0-開始溶解的pH-10.5-Ksp5.610-12-6.810-62.810-9（4）調(diào)節(jié)“濾液2”的pH目的是使Zn2轉(zhuǎn)化為Zn(OH)2沉淀而與Mg2分離，pH范圍為8.0pH10.4。（5）工業(yè)上從“濾液3”制取MgO過程中，合適的反應物是_（選填序號）a大理石粉b石灰乳c純堿溶液d燒堿溶液 （6）“濾液4”之后的

12、操作依次為_、_、過濾，洗滌，干燥（5）從“濾液3”制取MgO需要將Mg2沉淀，應加入強堿，選 b、d。（6）從溶液中析出晶體的流程一般為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，洗滌，干燥。（7）分析圖中數(shù)據(jù)，菱鋅礦粉中ZnCO3的質(zhì)量分數(shù)不低于_ （7）根據(jù)關系式ZnCO3ZnO計算得菱鋅礦粉中ZnCO3 的質(zhì)量分數(shù)不低于125m2/81m1。先易后難：先回答與工藝流程非密切相關的簡單問題，先回答與工藝流程非密切相關的簡單問題，確保易拿的分數(shù)先拿，增強答題信心。確保易拿的分數(shù)先拿，增強答題信心。三、知識拓展三、知識拓展: :注重對相關注重對相關知識點進行補充和拓展知識點進行補充和拓展如：趁熱過濾與熱濾裝置

13、如：趁熱過濾與熱濾裝置如果熱的溶液析出某種晶體后，在溫度下降時容如果熱的溶液析出某種晶體后，在溫度下降時容易析出另一種晶體，則需要在保溫條件下盡快完成過易析出另一種晶體，則需要在保溫條件下盡快完成過濾，即趁熱過濾（也叫保溫過濾）。濾，即趁熱過濾（也叫保溫過濾）。趁熱過濾可將普通漏斗先置于熱水浴中或蒸氣中趁熱過濾可將普通漏斗先置于熱水浴中或蒸氣中預熱，也可使用熱濾裝置。預熱，也可使用熱濾裝置。熱慮裝置就是在普通過濾器外套上一個熱濾漏斗。熱慮裝置就是在普通過濾器外套上一個熱濾漏斗。如：趁熱過濾與熱濾裝置含義含義裝置裝置如：抽濾為使結(jié)晶和母液迅速有效地分離和有利于干燥，一為使結(jié)晶和母液迅速有效地分離

14、和有利于干燥，一般常用抽氣過濾（也稱減壓過濾）。般常用抽氣過濾（也稱減壓過濾）。 減壓過濾裝置包括布氏漏斗、抽濾瓶、安全瓶和水減壓過濾裝置包括布氏漏斗、抽濾瓶、安全瓶和水流泵（或抽氣泵）。流泵（或抽氣泵）。 在停止抽濾時，應先將安全瓶上的玻璃閥打開接通在停止抽濾時，應先將安全瓶上的玻璃閥打開接通大氣（如果沒有玻璃閥，則需要拆開瓶與水流泵之間的大氣（如果沒有玻璃閥，則需要拆開瓶與水流泵之間的橡皮管），再關閉水流泵，以免水倒吸到抽濾瓶內(nèi)。若橡皮管），再關閉水流泵，以免水倒吸到抽濾瓶內(nèi)。若固體需要洗滌時，可將少量溶劑灑到固體上，靜置片刻，固體需要洗滌時，可將少量溶劑灑到固體上，靜置片刻，再將其抽干。

15、再將其抽干。含義含義裝置裝置1、流程范式流程范式。工藝流程題實質(zhì)上是以。工藝流程題實質(zhì)上是以化學實驗為基礎的，抓住這個范式就抓化學實驗為基礎的，抓住這個范式就抓住了解答工藝流程題的牛鼻子住了解答工藝流程題的牛鼻子三、落實范式模板，掌握答題套路三、落實范式模板，掌握答題套路備考建議備考建議2、實驗操作范式實驗操作范式。進行物質(zhì)的分離和。進行物質(zhì)的分離和提純常涉及到以下提純常涉及到以下8種實驗方法：過濾、種實驗方法：過濾、蒸發(fā)、蒸餾、萃取與分液、滲析、鹽析、蒸發(fā)、蒸餾、萃取與分液、滲析、鹽析、升華、結(jié)晶和重結(jié)晶。對于這升華、結(jié)晶和重結(jié)晶。對于這8種實驗種實驗方法需要使用的玻璃儀器、操作方法、方法需

16、要使用的玻璃儀器、操作方法、適用范圍等要熟練掌握，達到自動化的適用范圍等要熟練掌握，達到自動化的程度，要讓學生對這些基本實驗操作形程度，要讓學生對這些基本實驗操作形成套路和規(guī)范表達格式，進而為解答工成套路和規(guī)范表達格式，進而為解答工藝流程題和實驗探究題提供支持。藝流程題和實驗探究題提供支持。1 1、如何選擇結(jié)晶方法？、如何選擇結(jié)晶方法？結(jié)晶方法的選擇主要取決于溶質(zhì)的溶解度隨溫度變化的情況：結(jié)晶方法的選擇主要取決于溶質(zhì)的溶解度隨溫度變化的情況：溶液類型溶液類型溶解度與溫度的關系溶解度與溫度的關系結(jié)晶方法結(jié)晶方法溶解度隨溫度的升高變化不溶解度隨溫度的升高變化不大（如大（如NaCl及及NaCl型溶質(zhì)

17、）型溶質(zhì)）蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶溶解度隨溫度的升高變化較溶解度隨溫度的升高變化較大（如大（如KNO3及及KNO3型溶質(zhì)）型溶質(zhì)）蒸發(fā)濃縮（至有蒸發(fā)濃縮（至有晶膜出現(xiàn)），冷晶膜出現(xiàn)），冷卻結(jié)晶卻結(jié)晶少數(shù)物質(zhì)的溶解度隨溫度的少數(shù)物質(zhì)的溶解度隨溫度的升高而減小升高而減小如如Ca(OH)2蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶A溶液中（含少量溶液中（含少量B雜質(zhì)）提雜質(zhì)）提取取A蒸發(fā)濃縮（結(jié)蒸發(fā)濃縮（結(jié)晶），趁熱過濾晶），趁熱過濾B溶液中（含少量溶液中（含少量A雜質(zhì)）提雜質(zhì)）提取取B蒸發(fā)濃縮，冷卻蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾結(jié)晶，過濾單一溶質(zhì)的單一溶質(zhì)的溶液溶液多溶質(zhì)溶液（設多溶質(zhì)溶液（設A為為NaCl型溶質(zhì)，型溶質(zhì)，B為為KNO3

18、型溶型溶質(zhì)）質(zhì)）（1 1）溶解度隨溫度升）溶解度隨溫度升高而明顯增加，如高而明顯增加，如NaNONaNO3 3、KNOKNO3 3等。等。（2 2）溶解度受溫度影）溶解度受溫度影響不明顯，如響不明顯，如NaClNaCl。（3 3）溶解度曲線有折）溶解度曲線有折點，主要是由于物質(zhì)的點，主要是由于物質(zhì)的組成有所改變，例如：組成有所改變，例如：硫酸鈉在硫酸鈉在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）少數(shù)物質(zhì)的溶解）少數(shù)物質(zhì)的溶解度隨溫度升高反而減小，度隨溫度升高

19、反而減小，例如例如Ca(OH)Ca(OH)2 2、CeSOCeSO4 4等。等。2 2、如何檢驗沉淀是否完全？、如何檢驗沉淀是否完全？將反應混合物靜置后，取少許上層清液，滴加將反應混合物靜置后，取少許上層清液，滴加少量沉淀劑，若沒有沉淀生成，則證明沉淀完少量沉淀劑，若沒有沉淀生成，則證明沉淀完全?；蛳蚯逡褐械渭由僭S被沉淀的試劑，若產(chǎn)全。或向清液中滴加少許被沉淀的試劑，若產(chǎn)生沉淀，則證明沉淀完全。生沉淀，則證明沉淀完全。3 3、如何洗滌沉淀？、如何洗滌沉淀？將沉淀轉(zhuǎn)移到過濾器中，向過濾器中加入適量蒸將沉淀轉(zhuǎn)移到過濾器中，向過濾器中加入適量蒸餾水至剛好浸沒沉淀，放出蒸餾水，重復操作餾水至剛好浸沒沉

20、淀，放出蒸餾水，重復操作23次。洗滌沉淀的目的是洗去沉淀表面吸附的次。洗滌沉淀的目的是洗去沉淀表面吸附的雜質(zhì)和母液。雜質(zhì)和母液。難溶物性的沉淀可直接用蒸餾水洗滌，易溶性的難溶物性的沉淀可直接用蒸餾水洗滌，易溶性的沉淀（如碳酸鈉晶體），為了減少晶體因溶解而沉淀（如碳酸鈉晶體），為了減少晶體因溶解而導致的損失，可用相應的飽和溶液或酒精洗滌。導致的損失，可用相應的飽和溶液或酒精洗滌。4 4、如何檢驗沉淀是否洗滌干凈？、如何檢驗沉淀是否洗滌干凈？取最后一次洗滌液，根據(jù)沉淀可能吸附的雜質(zhì)離取最后一次洗滌液，根據(jù)沉淀可能吸附的雜質(zhì)離子，加入合適的檢驗試劑，若沒有特征現(xiàn)象出現(xiàn)，子，加入合適的檢驗試劑，若沒有

21、特征現(xiàn)象出現(xiàn)，則證明沉淀已洗滌干凈。則證明沉淀已洗滌干凈。5 5、何時干燥沉淀或烘干沉淀？何時灼燒沉淀？、何時干燥沉淀或烘干沉淀？何時灼燒沉淀？（1）若是為了除去沉淀中的水分）若是為了除去沉淀中的水分即干燥，可將沉淀置于干燥器（如即干燥，可將沉淀置于干燥器（如圖圖1）中用干燥劑干燥或置于蒸發(fā)）中用干燥劑干燥或置于蒸發(fā)皿、烘箱中加熱烘干。對于易分解皿、烘箱中加熱烘干。對于易分解的物質(zhì)如金屬氫氧化物或帶有結(jié)晶的物質(zhì)如金屬氫氧化物或帶有結(jié)晶水的物質(zhì)，應低溫烘干或減壓烘干水的物質(zhì)，應低溫烘干或減壓烘干或鼓風風干、自然風干、晾干。取或鼓風風干、自然風干、晾干。取放蒸發(fā)皿必須使用坩堝鉗。放蒸發(fā)皿必須使用坩堝鉗。（2）若是為了使沉淀在高溫下發(fā)生分）若是為了使沉淀在高溫下發(fā)生分解或失去結(jié)晶水，則將沉淀置于坩堝中解或失去結(jié)晶水，則將沉淀置于坩堝中灼燒（如圖灼燒（如圖2），灼燒溫度一般在），灼燒溫度一般在800 以上。坩堝應放在三腳架上的泥三角以上。坩堝應放在三腳架上的泥三角上加熱，取放坩堝必須使用坩堝鉗，加上加熱，取放坩堝必須使用坩堝鉗，