最新-化工流程图解题技巧.doc

精品资料-化工流程图解题技巧. 化工流程图解题技巧及练习  一、无机化工流程题的特点 1、工业生产流程的主要框架:原料I预处理II分离提纯III核心反应产品   2、试题本质：想办法从混合物中提取纯净物。 3、 考察内容：核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制、产品分离提纯。 (1）据流程图或题目提供的反应物和部分生成物书写情景方程式； （2）滤渣的成分； （3）滤液的成分；（4） 核心反应条件的控制和原因； （5）选择化学除杂试剂及原因； （6）调PH值的范围及试剂的选择；（7）相关实验仪器；（8）相关计算。等等。 二、解题技巧 （一）读题 1、先粗读：明确原料、明确杂质、明确目标产品。先不必把每个环节的原理都搞清楚。  针对问题再精读：分析细节，根据问题去研究某一步或某一种物质。  第三，要看清所问问题，不能答非所问，并注意语言表达的规范性。 【注】：在答题时应注意：前一问回答不了，并不一定会影响回答后面的问题。 2、读流程图的方法：抓箭头：主线主产品；支线副产品；回头循环品。 3、思考要有方向在基础理论框架下结合实际问题进行思考。常用思考方法： 反应原理：复分解、氧还反应发生的条件，书写原则等 提高原料利用率：利用好副产品、循环使用原料、能量尽可能利用。 快速反应：化学反应速率（措施有粉碎、加热、增大浓度、搅拌等） 提高产率：化学平衡向右移动。 提高产品纯度：产品的分离、提纯等实验基本操作问题。 绿色环保：反应物尽可能无毒无害无副作用，“三废”的处理，涉及绿色化学问题。 工业成本低：原料廉价、资源丰富。（二）、样品的预处理 1、矿样的预处理方法： （1）原料的预处理 粉碎的目的：增大接触面积，加快反应速率（反应快）；或使反应更完全。 煅烧的目的：(A)除去有机物杂质或者碳的杂质（如题意告知该矿样中含C或有机物杂质）； 或(B)使一些具有还原性的物质被空气中氧气氧化、分解（思考样品成分中是否有具有还原性的物质， 且看在整个流程中是否需要被氧化）； 或(C)改变矿样的结构，使其在后面的酸溶（或碱溶或水溶）中更易溶解。 溶解：有酸溶、碱溶、水溶；又叫酸浸、碱浸、水浸） 酸浸目的：与酸反应，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。 碱浸目的：与碱反应，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。 水浸目的：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。 （2）【有关名词】： 浸出：固体加水（酸）溶解得到离子。 浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少。 【思考】提高浸出率的措施通常有哪些？-粉碎、搅拌、升温、增大酸（或碱）浓度。 2、植物样品的预处理方法： 灼烧：（如海带中碘的提取、茶叶中铁含量的测定），灼烧成灰之后，再用水浸，为了加快其溶解速率可以加热、不断搅拌；然后再过滤，过滤之后如果得到的滤液中还有灰烬，可以再过滤一次。 研磨成汁：提取植物样品中的有机物所用方法；（如波菜中草酸含量的测定），研磨成汁之后，如该有机物可溶于水，研磨之后，可用水浸取；如该有机物不溶于水，就用有机溶剂（乙醇或苯、四氯化碳）来萃取。三、控制反应条件（重要） 1、调节pH值的目的：控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节PH值除杂：（一般是除Fe2+、Fe3+）（1） 、除Fe2+要将其氧化成Fe3+，氧化剂可选择H2O2、Cl2、HNO3、NaClO或氯水，到底选择谁，要据具体的题景来选择；（2） 调PH值所加试剂：一般是含被提纯物质中的金属阳离子对应的a、金属；b、金属氧化物；c、金属氢氧化物；d、金属碳酸盐（总之，这些物质要能与H+反应，又难溶于水，这样可即使过量而又不会引入新的杂质离子），有时候也可能加NaOH或氨水来调PH值，要据题意具体分析（一般是加的Na+、NH4+不会在后续的程序中难以分离）（3）PH值的调节范围：据题意告知的某离子完全沉淀或开始沉淀的PH值数据来选择，不能随意更改，应该是题目中原始数据的组合。例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH（如下表所示）物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)3 2.7 3.7 Fe(OH)2 7.6 9.6 Mn(OH)2 8.3 9.8 问题：若要除去Mn2溶液中含有的Fe2，应该怎样做？ 【答】先加双氧水把Fe2氧化成Fe3，再调节3.7PH8.3 【注】调节pH所需的物质一般应满足两点：i、能与H反应，使溶液pH值增大； ii、不引入新杂质。 例如：若要除去Cu2溶液中混有的Fe3，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值 。 2、保持酸过量（酸化）的目的：通常是抑制某金属阳离子的水解。 3、温度的控制的目的（可用水浴或冰水浴或油浴来控制） a、冰水浴目的：通常防止某种物质温度过高时会分解或挥发或溶解； b、水浴目的：通常防止某种物质温度过高时会分解或挥发也可能是为了使某物质达到沸点挥发出来，具体问题要具体分析。如侯德榜制碱中，将CO2通入NaCl的氨溶液中，保持溶液的温度为（30+2），可得NaHCO3晶体，温度控制在这个范围，目的就是防止NaHCO3分解。而在Br2的制取过程中，出溴口的温度控制在8090，目的就是要使Br2挥发出来而又减少水蒸气混入Br2中。 c、使催化剂的活性达到最好：如工业合成氨或工业SO2氧化为SO3时，选择的温度是500左右，原因之一就是使催化剂的活性达到最高。 d、防止副反应的发生：如乙醇的消去反应温度要控制在170，原因是就是在140时会有乙醚产生。 e、对于一些工艺来说，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。 4、加热的目的：加快反应速率，或促进平衡向某个方向移动。或加速某固体的溶解。5、降温反应的目的：防止某物质在高温时分解或溶解，或为使化学平衡向着题目要求的方向移动。 四、物质的分离和提纯的方法及目的 结晶（重结晶)：固体物质从溶液中析出的过程。 过滤：固、液分离（主要仪器：漏斗、烧杯、玻璃棒） 趁热过滤：防止某物质降温时会析出。 洗涤：通常有水洗、冰水洗涤、醇洗。 水洗目的：洗去晶体表面的杂质离子（适用于溶解度小的溶质）。 冰水洗涤目的：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。 （适用于高温溶解度大、低温溶解度小的溶质）。 醇洗目的：（常用于溶解度较大的溶质）洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。（若对溶解度小的溶质进行醇洗，则是为了洗去杂质离子，并使尽快干燥。 蒸馏：液、液分离（主要仪器：蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、尾接管） 蒸发：利用加热的方法，使溶液中溶剂不断挥发而析出溶质（晶体）的过程。（实验仪器：蒸发皿、铁架台、玻璃棒、坩埚钳、酒精灯）。【注】蒸发反应时的气体氛围：例如MgCl26H2OMgCl2，应在HCl气体氛围下蒸发溶剂，以防其水解。 萃取：用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。 分液：互不相溶的液体间的分离（主要仪器：分液漏斗） 升华：将可直接气化的固体分离出来。 盐析：加无机盐使溶质的溶解度降低而析出。 灼烧：高温条件下固体物质的燃烧。主要仪器：坩埚。 煮沸：目的通常是是除去溶解在水中的气体（通常为O2）；或是为了促进水解，聚沉后便于过滤分离。 【注】结晶方法一般为2种： 一种是蒸发结晶（适用于溶质的溶解度随温度变化而变化不大的）。 一种是降温结晶（适用于溶质的溶解度随温度变化而变化较大的）。 （后者具体形式又分为冷却结晶。蒸发浓缩、冷却结晶。蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶。） （1）当溶液是单一溶质时 当溶质的溶解度随温度变化不大：（如NaCl）：蒸发结晶。 溶质的溶解度随温度降低而变化较大：（如KNO3）：冷却结晶（高温下先配成饱和溶液）。 溶质的溶解度随温度降低而变化较大，要从稀溶液得到带结晶水的晶体（如CuSO4·5H2O）：蒸发浓缩（至有晶膜出现），冷却结晶（过滤）。 （2）当溶液中有两种或以上溶质时： A、要使受温度影响最大、溶解度最大的溶质最先结晶析出（如除去KNO3中的少量NaCl）：蒸发浓缩、冷却结晶（过滤、洗涤、干燥）。 B、要使受温度影响最小、溶解度最小的溶质最先结晶析出： （如除去NaCl中的少量KNO3）：蒸发结晶、趁热过滤、（洗涤、干燥）。 C、要使受温度影响大、溶解度大的溶质留在滤液中：必须趁热过滤。 五、核心反应方程式的书写方法 1、据箭头找出反应物、生成物或据题目提供的信息找出反应物或部分生成物； 2、分析其化合价的变化，确定发生的反应是复分解反应还是氧化还原反应。 3、据配平的需要确定在反应物或生成物中加水、加H+或OH-。 a、水可在反应物中或生成物中据需要随意添加； b、可据电荷守恒确定在反应物或生成物中加H+或OH-或H2O，H+、OH-不能随意添加，必须据题意。如反应在酸性环境下进行，可在反应物或生成物据需要加H+或H2O，但绝对不能加OH- ；如在碱性环境下反应，在反应物或生成物中据需要加OH-或H2O，但绝对不能加H+。 六、常见文字叙述规范套路(重要) 如何进行滴定终点的判断？ 答：当滴入最后一滴标准液时，溶液颜色由××颜色变为#颜色，且半分钟内不恢复原色。 （注：只写“变色”或“褪色”不得分） 洗涤沉淀的方法：往漏斗中加入蒸馏水至没过沉淀物,待水自然流下后，重复以上操作23次。 检验沉淀是否洗涤干净的方法：取最后一次的洗涤液，滴加××试剂（可与杂质的某些离子发生沉淀反应），如果没有沉淀生成，说明沉淀洗涤干净；否则说明沉淀未洗涤干净。 【注】这种情况因为离子浓度较低，应该选用反应灵敏的特征反应。此时一般不用焰色反应实验检验（离子浓度低、效果不好）。检验沉淀是否完全的方法：静置，向上层清液中继续滴加××试剂，若没有沉淀生成，说明沉淀完全；若出现沉淀则说明沉淀未完全。 如何进行萃取操作？ 答：在分液漏斗中加溶液和萃取剂，右手堵住漏斗上口塞，左手握活塞，倒转用力振荡，放气，正立放铁圈上静置。 如何进行分液操作？ 答：让分液漏斗下端紧靠烧杯内壁，打开分液漏斗上口玻璃塞，打开活塞，让下层液体从下面流出到分界面，再关闭活塞，上层液体由上口倒入另一烧杯。 如何进行焰色反应的操作？ 答：先将铂丝沾盐酸在酒精灯火焰上灼烧， 反复几次，直到与酒精灯火焰颜色接近为止，然后用铂丝沾取少量待测液，到酒精灯火焰上灼烧，观察火焰颜色，如为黄色，则说明溶液中含Na元素；若透过蓝色钴玻璃呈紫色，则说明溶液中含 K元素。 过滤的方式有几种？降温结晶主要包括哪些步骤？ 答：过滤、趁热过滤；蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 如何进行结晶蒸发操作？ 答：将溶液转移到蒸发皿中加热，并用玻璃棒搅拌，待有大量晶体出现时停止加热，利用余热蒸干剩余水分。【注意】： 在写某一步骤是为了除杂是，应该注明“是为了除去XX杂质”，只写“除杂”等一类万金油式的回答是不给分的。 看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式，注意配平。【走近真题】27.锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某离子电池正极材料有钴酸锂 （LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。充点时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi+xe-=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件为给出）。回答下列问题：（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为_。（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_。（3）“酸浸”一般在80下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式_；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是 。（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_ _。（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式_。（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是_。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有_(填化学式)。【分析】第（2）问“正极碱浸”的离子方程式，只要提取到信息“铝箔”，就能得出2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2 (以人教版为例)；“酸浸”过程中的氧化还原反应方程式的书写需要提取到信息“LiCoO2CoSO4”，Co的化合价从+3价变化到+2价，被还原，结合中学化学中H2O2的特殊性（既可做氧化剂又可作还原剂），说明H2O2做还原剂，从而得到LiCoO2+ H2O2 CoSO4+O2 的反应框架，有金属离子存在，就可以催化H2O2的分解（选修四实验探究），从而有了2H2O2=2H2O+ O2 ，若用盐酸代替，要求考生大胆猜测推理，能将有一定强氧化性的H2O2氧化，可见+3价Co的氧化性足够强，结合元素化合物的知识即可得出加入盐酸会产生氯气的结果；第（4）问“沉钴”过程的化学方程式，同样需提取到信息“CoSO4CoCO3”化合价没有变化，而CO32-的提供者为NH4HCO3，说明CoCO3的溶解度很小（因HCO3-电离程度低），自然可以得到：NH4HCO3+CoSO4CoCO3+( NH4)2SO4+CO2+H2O;D第（5）问放电时LiCoO2和Li1-xCoO2之间（放电时正极发生还原反应）的转化方程式书写，方程式为： Li1-xCoO2+LixC6= LiCoO2+6C；第（6）问中对“放电处理”工艺对锂在正极回收利用的优势分析，结合放电负极反应：LixC6-xe-=6C+xLi+和正极反应和工艺流程的目的是回收得到更多的金属（Li）；而最后回收金属化合物在工艺流程图中非常清楚，为Li2SO4、Al(OH)3、 CoCO3。