工業(yè)流程題導(dǎo)學(xué)案

1、工業(yè)流程題導(dǎo)學(xué)案【知識積累一】化工生產(chǎn)主要解決六方面問題:1、解決將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的生產(chǎn)原理；2、除去所有雜質(zhì)并分離提純產(chǎn)品；3、提高產(chǎn)量與產(chǎn)率；4、減少污染，考慮 "綠色化學(xué)”生產(chǎn)；5、原料的來源既要考慮豐富，還要考慮成本問題;6、生產(chǎn)設(shè)備簡單，生產(chǎn)工藝簡便可行等工藝生產(chǎn)問題化學(xué)工藝流程題，一般也就圍繞這六個方面設(shè)問求解。要準(zhǔn)確、順利解答工藝流程題，學(xué)生除了必須要掌 握物質(zhì)的性質(zhì)和物質(zhì)之間相互作用的基本知識以及除雜分離提純物質(zhì)的基本技能外，最關(guān)鍵的問題要具備 分析工藝生產(chǎn)流程的方法和能力?！局R積累二】常見與工業(yè)生產(chǎn)有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)傳統(tǒng)工業(yè)不能丟1、工業(yè)制粗硅：2、工業(yè)制9 CO2：

2、3、工業(yè)合成氨：4、工業(yè)制硝酸：SiO£d-2CCnQhCO, TCaCO5、工業(yè)制硫酸:十2CO t4N0+SH.0 2NO+O 2=2NO 2、 3NO 2+H 2O=2HNO 3+NO4FeS oH- 1 1 O o:催*匕麺2 SO 仝一 厶=2 SO 32FeO3-»-8SO£、 SO3+H2O=H2SO46、 .工業(yè)制漂白粉：2Ca(OH 2 + 2 Cl 2= Ca Cl 2 + Ca( ClO) 2+2H2O電解7、氯堿工業(yè)：2NaCI+2H 2O=2NaOH+Cl2T +H T8、 侯氏制堿法：NaCI + H 2O + NH 3 + CO 2

3、= NaHCO 3 J +NHCI【知識積累三】常見與生產(chǎn)生活相關(guān)的物質(zhì)相關(guān)物質(zhì)化學(xué)式或名稱加碘食鹽中含碘物質(zhì)KIO 3半導(dǎo)體材料SiGeSe光導(dǎo)纖維SiO 2硅酸鹽工業(yè)玻璃、水泥、陶瓷飲用水凈水劑明磯飲用水消毒劑Cl 2、 CIO 2、漂白粉、o3、H2O2、 NaClO常用漂白劑活性炭、SO 2、 HClO 、H 2 O2、 Na 2O2、 O3大氣污染物CO、SO 2、NO 2、 NO【知識積累四】 工業(yè)流程題中常用的關(guān)鍵詞原材料：礦樣（明磯石、孔雀石、蛇紋石、大理石、鋰輝石、黃銅礦、錳礦、高嶺土，燒渣），合金（含鐵廢銅），藥片（補(bǔ)血劑），海水（污水）灼燒（煅燒）：原料的預(yù)處理，不易轉(zhuǎn)化

4、的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為容易提取的物質(zhì)：如海帶中提取碘酸：溶解、去氧化物（膜）、調(diào)節(jié)PH促進(jìn)水解（沉淀）堿：去油污，去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅，調(diào)節(jié)PH促進(jìn)水解（沉淀）氧化劑：氧化某物質(zhì)，轉(zhuǎn)化為易于被除去（沉淀）的離子氧化物：調(diào)節(jié)PH促進(jìn)水解（沉淀）控制PH值：促進(jìn)某離子水解，使其沉淀，利于過濾分離煮沸：促進(jìn)水解，聚沉后利于過濾分離；除去溶解在溶液中的氣體，如氧氣趁熱過濾：減少結(jié)晶損失；提高純度【知識積累五】化工生產(chǎn)的主要操作：過濾、結(jié)晶、重結(jié)晶、洗滌、干燥、灼燒、分液、重復(fù)操作2-3次等。其中結(jié)晶應(yīng)注意：（1）當(dāng)溶液是單一溶質(zhì)時 所得晶體不帶結(jié)晶水（如NaCI、K NO3）：蒸發(fā)、結(jié)晶 所得晶體帶結(jié)

5、晶水 （如CUSC4.5H2O、摩爾鹽即硫酸亞鐵銨（NH 4）2SO4 FeSO4 6H2O）:蒸發(fā)濃縮（至有晶膜出現(xiàn)），冷卻結(jié)晶，過濾（2）當(dāng)溶液中有兩種或以上溶質(zhì)時要得到溶解度受溫度影響小的溶質(zhì)：濃縮（結(jié)晶），趁熱過濾要得到溶解度受溫度影響大的：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾綠色化學(xué)理念：（1）環(huán)境污染問題；（2）原子的經(jīng)濟(jì)性；（3 ）節(jié)約能源（包括使用催化劑）；（4）原料應(yīng)是可再生的（或者可循環(huán)使用）；（5）工藝的安全性解題方法：1. 明確整個流程的目的，重視加入的成分和出來的成分差異2. 結(jié)合基礎(chǔ)理論與實(shí)際問題分析每一步反應(yīng)的原理與條件3. 規(guī)范答題Fe、Al等雜質(zhì)）為原【例】C0CI2 6

6、H2O在飼料、醫(yī)藥工業(yè)上有廣泛的用途。下列是以含鈷廢料（含少量料制取C0CI2 6H2O的一種新工藝流程:含鉆廢料鹽酸過氧化氫碳酸鈉鹽酸CoCI已知： 鈷與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Co+ 2HCI=CoCl2 + H2 f110120C時，失去結(jié)晶水變成有毒的無水 C0CI2 6H2O熔點(diǎn)86C，易溶于水；常溫下穩(wěn)定無毒，加熱至 氯化鈷。部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表:沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2AI(OH) 3開始沉淀2.77.57.63.8完全沉淀3.29.79.25.2請回答下列問題:加入碳酸鈉調(diào)節(jié) pH至a, a的范圍是操作I包含 3個基本實(shí)驗(yàn)操作，

7、它們是 和過濾。制得的C0CI2 6H2O需減壓烘干的原因。為測定產(chǎn)品中 C0CI2 6H2O含量，某同學(xué)將一定量的樣品溶于水，再向其中加入足量的 AgNO溶液，過濾,并將沉淀烘干后稱量其質(zhì)量。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中C0CI2 6H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100 %，其原因可能【課堂訓(xùn)練】1、鋰被譽(yù)為 金屬味精”，以LiCoO2為正極材料的鋰離子電池已被廣泛用作便攜式電源。工業(yè)上常以3-鋰輝礦（主要成分為LiAISi2O6,還含有FeO、MgO、CaO等雜質(zhì)）為原料來制取金屬鋰。其中一種工藝流程如 下：傳轍過秋確撿鈣水（Dcafoiih憾和NihcaiS權(quán)已知：部分金屬氫氧化物開始沉淀和完全沉淀時的pH

8、 :氫氧化物Fe(OH) 3AI(OH) 3Mg(OH) 2開始沉淀pH2. 73. 79. 6完全沉淀pH3. 74. 711U2CO3在不同溫度下的溶解度如下表:溫度/c010205075100Li2CO3的溶 解度/g1 . 5391 . 4061 . 3291 . 1810. 8660 . 728請回答下列問題：(1) 用氧化物形式表示 LiAISi2O6的組成： 。(2) 反應(yīng)n加入碳酸鈣的作用是 。(3) 寫出反應(yīng)出中生成沉淀 A的離子方程式： 。反應(yīng)w生成Li2CO3沉淀，寫出在實(shí)驗(yàn)室中得到Li2CO3沉淀的操作名稱 ，洗滌所得U2CO3沉淀要使用 ( 選填 熱水”或 冷水”)你

9、選擇的理由是 。(5) 電解熔融氯化鋰生產(chǎn)鋰時，陽極產(chǎn)生的氯氣中會混有少量氧氣，原因是：。2、聚合氯化鋁是一種新型、高效絮凝劑和凈水劑，其單體是液態(tài)的堿式氯化鋁Al2(OH)nCl6-n本實(shí)驗(yàn)采用鋁鹽溶液水解絮凝法制備堿式氯化鋁。其制備原料為分布廣、價格廉的高嶺土，化學(xué)組成為：Al2Q(25%34%、SiO2 (40%- 50%、FezQ (0.5%3.0%)以及少量雜質(zhì)和水分。已知氧化鋁有多種不同的結(jié)構(gòu)，化 學(xué)性質(zhì)有差異，且一定條件下可相互轉(zhuǎn)化；高嶺土中的氧化鋁難溶于酸。制備堿式氯化鋁的實(shí)驗(yàn)流程如下：高嶺土 15%鹽酸少量鋁粉適量CaCQ丄丄 I , 煅麗H溶解攪拌、過心H調(diào)節(jié)溶液)H在4.

10、24.卄J蒸發(fā)濃縮0C10劃 AI/OH £6n根據(jù)流程圖回答下列問題：“煅燒”的目的是。配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%的鹽酸需要200 mL 30 %的濃鹽酸(密度約為 1.15 g cm 3)和g蒸餾水，配制用到的儀器有燒杯、玻璃棒、 ?！叭芙狻边^程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。加少量鋁粉的主要作用是 ?！罢{(diào)節(jié)溶液pH在4.24.5 ”的過程中，除添加必要的試劑，還需借助的實(shí)驗(yàn)用品是 ;“蒸發(fā)濃縮”需保持溫度在90100C,控制溫度的實(shí)驗(yàn)方法是 。3、膽磯是一種常見的化合物，工業(yè)上它也是一種制取其它含銅化合物的原料。現(xiàn)有廢銅(主要雜質(zhì)為Fe)含鐵康第調(diào)節(jié)pH=L來制備膽磯。有人設(shè)計(jì)了如下流程：+

11、A+H2O1十C OnTii加熱煮沸IIPH-3IVI*t時向稍抵VlftBpH值控制可參考下列數(shù)據(jù)物質(zhì)開始沉淀時的pH值完全沉淀時的pH值氫氧化鐵2.73.7氫氧化亞鐵7.69.6氫氧化銅5.26.4請根據(jù)上述流程回答下列問題：(1) A物質(zhì)可選用 (填字母)。a.稀 HSQ b.濃HSCV c.濃FeCb溶液 d .濃HNO(2) I中加H2Q2的目的 _。(3) II中加Cu2 (QH 2CQ的目的是 _其優(yōu)點(diǎn)是(4) III加熱煮沸時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的離子方程式為(5) V中加H2SQ調(diào)節(jié)pH=1是為了(6) V到VI的操作是(7) 某工程師認(rèn)為上述流程中所加的A物質(zhì)并不理想，需作改進(jìn)，

12、其理由是_ _如何改進(jìn)工業(yè)流程題固學(xué)案1明磯石是制取鉀肥和氫氧化鋁的重要原料，明磯石的組成和明磯相似，此外還含有氧化鋁和少量氧化鐵雜質(zhì)。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下圖所示：明磯石為過濾氫化鈉水解I過濾氫氧化鋁空氣根據(jù)上述圖示，完成下列填空：(1 )明磯石焙燒后用稀氨水浸出。配制500mL稀氨水(每升含有39.20g氨)需要取濃氨水(每升含有251.28g氨)mL,用規(guī)格為 mL量筒量取。(2 )氨水浸出后得到固體混合體系，過濾，濾液中除K+> sq2外，還有大量的N。檢驗(yàn)nJ的方法是(3 )寫出沉淀物中所有物質(zhì)的化學(xué)式 。(4 )濾液I的成分是水和 。(5 )為測定混合肥料 K2SQ、(NH4)2S

13、Q中鉀的含量，請完善下列步驟：稱取鉀氮肥試樣并溶于水，加入足量溶液，產(chǎn)生白色沉淀。、(依次填寫實(shí)驗(yàn)操作名稱)。冷卻、稱重。(6 )若試樣為mg沉淀的物質(zhì)的量為 nmol,則試樣中K2SQ的物質(zhì)的量為：mol (用含有m n的代數(shù)式表示)。2. ( 09年上?；瘜W(xué) 27)實(shí)驗(yàn)室用大理石等原料制取安全無毒的殺菌劑過氧化鈣。大理石的主要雜質(zhì)是氧化鐵，以下是提純大理石的實(shí)驗(yàn)步驟:A-J丸理石f操作U過濾卜|沉淀反應(yīng)f)過濾FHOH),濾灌B(1)溶解大理石時，用硝酸而不同硫酸的原因是(2)操作n的目的是，溶液A (溶質(zhì)是共價化合物)是(3)寫出檢驗(yàn)濾液中是否含鐵離子方程式：OOO(4)寫出加入碳酸銨所

14、發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:寫出濾液B的一種用途:(5) CaO中一般含CaO試按下列提示完成 CaO含量分析的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。試劑：氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液、鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液、酚酞儀器：電子天平、錐形瓶、滴定管實(shí)驗(yàn)步驟：；加入；加入酚酞，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。(6) 若理論上滴定時耗用標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL恰好完全反應(yīng)，實(shí)際操作中過量半滴(1mL溶液為25滴)，則相對誤差為。3. 亞氯酸鈉(NaCIQ)是一種重要的含氯消毒劑。以下是過氧化氫法生產(chǎn)亞氯酸鈉的工藝流程圖：H2ONaCIO3稀 H2SO4 一SO2和空氣混合氣160g/LNaOH H2°2NaCIO 2 3H2O已知：NaCIQ的溶解度隨溫度

15、升高而增大，適當(dāng)條件下可結(jié)晶析出NaCIQ 3H2Q CIO2的沸點(diǎn)為283K,純CIO2易分解爆炸，常用稀有氣體或空氣稀釋防止爆炸性分解 HCIQ在25C時的電離常數(shù)與硫酸的第二步電離常數(shù)相當(dāng)，可視為強(qiáng)酸。(1) 160 g L_1NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為 。若要計(jì)算該溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，還需要的一個數(shù)據(jù)是。(2) CIO2發(fā)生器中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是 (選填序號)。(a)將SQ氧化成SO,增強(qiáng)酸性；(b)稀釋CIO2以防止爆炸；(c)將NaCIQ氧化成CIQ(3) 吸收塔中為防止產(chǎn)生NaCIQ被繼續(xù)還原成 NaCI，所用還原劑的還原性應(yīng)適中。除H2Q處，

16、還可以選擇的還原劑是 (填序號)A. NazQB. NazSC. FeCbD. KMnO(4) 在堿性溶液中 NaCIQ比較穩(wěn)定，所以吸收塔中應(yīng)維持NaOH稍過量，判斷 NaOH是否過量的簡單實(shí)驗(yàn)方法是 。(5) 從濾液中得到 NaCIQ?3H2O粗晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次是 (選填序號)。A.蒸餾B.蒸發(fā)C.灼燒D.過濾E.冷卻結(jié)晶(6) 從濾液中得到 NaCIQ 3H2O晶體還必須進(jìn)行的操作是 (填操作名稱)。4. 蛇紋石礦可以看作由 MgO Fe2Q、AI2Q、SiQ組成。由蛇紋石制取堿式碳酸鎂的實(shí)驗(yàn)步驟如下：蛇紋石HC1Ca(OH)3(1)蛇紋石礦加鹽酸溶解后，溶液里除了Mg+外，還含有的金屬離子是 氫氧化物Fe(OH)3Al(OH) 3Mg(OH>開始沉淀pH1.53.39.4(2)進(jìn)行I操作時，控制溶液pH= 78 (有關(guān)氫氧化物沉淀的pH見右表)，Ca(OH)z不能過量，若Ca(0H)2過量可能會導(dǎo)致溶