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: →→→→→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、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。
②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。
③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:①主线;②支线;③回头。
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:①反应原理:复分解、氧还反应发生的条件,书写原则等②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。
③快速反应:化学反应速率(措施有粉碎、加热、增大浓度、搅拌等)④提高产率:化学平衡向右移动。
⑤提高产品纯度:产品的分离、提纯等实验基本操作问题。
⑥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。
⑦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①粉碎的目的:。
②煅烧的目的:(A) ;(B) ;(C) 。
③溶解:有酸溶、碱溶、水溶;又叫酸浸、碱浸、水浸)酸浸目的:。
碱浸目的:。
水浸目的:。
(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、、、。
2、植物样品的预处理方法:①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。
②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:。
调节PH值除杂:(一般是除、、)(1)、除Fe2+要将其氧化成Fe3+,氧化剂可选择、、、或,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、;b、;c、;d、(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),有时候也可能加或来调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)27.6 ~ 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?【注】调节pH所需的物质一般应满足两点:i、;ii、。
例如:若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+,可加入、、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。
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;b、水浴目的:通常防止某种物质温度过高时。
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。
而在Br2的制取过程中,出溴口的温度控制在80~90℃,目的就是。
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。
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。
e、对于一些工艺来说,降温或减压可以。
4、加热的目的:,或或。
5、降温反应的目的:防止,或。
四、物质的分离和提纯的方法及目的①结晶(重结晶):固体物质从溶液中析出的过程。
②过滤:固、液分离(主要仪器:漏斗、烧杯、玻璃棒)③趁热过滤:。
④洗涤:通常有洗、洗涤、洗。
水洗目的:洗去晶体表面的(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。
(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,并。
(若对溶解度小的溶质进行醇洗,则是为了,并使。
⑤蒸馏:液、液分离(主要仪器:蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、尾接管)⑥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MgCl2•6H2O→MgCl2,应在HCl气体氛围下蒸发溶剂,以防。
⑦萃取:用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。
⑧分液:互不相溶的液体间的分离(主要仪器:分液漏斗)⑨升华:将可直接气化的固体分离出来。
⑩盐析:加无机盐使溶质的溶解度降低而析出。
⑾灼烧:高温条件下固体物质的燃烧。
主要仪器:坩埚。
⑿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①冷却结晶。
②蒸发浓缩、冷却结晶。
③蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶。
)(1)当溶液是单一溶质时①当溶质的溶解度随温度变化不大:(如NaCl):结晶。
②溶质的溶解度随温度降低而变化较大:(如KNO3):结晶(高温下先配成饱和溶液)。
③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):先(至有晶膜出现),再(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):、(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):、、(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。
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)①如何进行滴定终点的判断?。
(注:只写“变色”或“褪色”不得分)②洗涤沉淀的方法:。
③检验沉淀是否洗涤干净的方法:。
【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)。
④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。
⑤如何进行萃取操作?答:。
⑥如何进行分液操作?。
⑦如何进行焰色反应的操作?。
⑧过滤的方式有几种?降温结晶主要包括哪些步骤?。
⑨如何进行结晶蒸发操作?。
【注意】:①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。
②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】1..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-=Li x C6。
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-x CoO2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)。
2.(2015新课标全国I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Mg2B2O5·H2O和Fe3O4,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、A1203和Si02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Mg2B2O5·H2O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(写出两条)。
(2)利用的磁性,可将其从“浸渣”中分离。
“浸渣”中还剩余的物质是(化学式)。
(3)“净化除杂”需先加H202溶液,作用是。
然后在调节溶液的pH约为5,目的是。
(4) “粗硼酸”中的主要杂质是(填名称)。
(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠NaBH4,它是有机合成中的重要还原剂,其电子式为。
(6)单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。
以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程:◆思维建模解答物质制备类工艺流程题的思维流程如下:明确目的,统筹全蓖,整体分析→分解主线。
分段解惠,各个击破→注重细节。
认冀分斩,规范作答3.{2015·山东高考)毒重石的主要成分为BaCO;(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质),实验室利用毒重石制备BaCl:·2H2O的流程如下:(1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨,目的是。