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公开课无机化工流程题解题策略


无机工业流程题解题策略与解题方 法指导

化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形
式表示出来,并根据生产流程中有关的化学知识步步设问, 是无机框图的创新。 它以现代工业生产为基础,与化工生产成本、产品提 纯、环境保护等相融合,考查物质的制备、检验、分离提

纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用,要求考生依

流程图分析原理,紧扣信息,抓住关键、准确答题。

一,无机工业流程图的构成特点
例题:某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料,主要含有MgCO3, MgSiO3,CaMg(CO3)2,Al2O3和Fe2O3等,回收其中镁的工艺流程 如下: 1,题头:介绍原材料。

沉淀物
pH

Fe(OH)3
3.4

Al(OH)3
5.2

Mg(OH)2
12.4

2,题干:用框图形式将主要产工艺流程表示出来。
(1)“浸出”步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有
(2)滤渣I的主要成分有 (3)从滤液Ⅱ中可回收利用的主要物质有 。

部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表。

(写两条)

3,题尾:设问


二,设问特点
1,以点的形式设问。 即不需要理清工业生成流程图的主线即可以答题。

(1)“浸出”步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有

(写两条)

2,以线的形式设问。 即必须先理解工业生产流程图主线与核心部分才能答题。
(2)滤渣I的主要成分有 。

三、工业生产流程图主线与核心及解题策略
原料预处理 产品分离提纯

反应条件控制 核心反应式的书写

考试时,通常就核心反应区的三个部分设问。紧盯目标物质, 弄清每一步反应原理及产物。一般而言,其解题方法都是有 章可循的。本堂课,针对原料预处理及反应条件控制两部分 介绍解题方法。

(一)原料预处理解题方法

例题1:某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料,主要含有MgCO3, MgSiO3,CaMg(CO3)2,Al2O3和Fe2O3等,回收其中镁的工艺流程 如下:

1)“浸出”步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有

(两条

适当增加硫酸的浓度、升高温度等。

原料预处理的常用方法总结
研磨 增大反应物接触面积,加快反应速率。 粉碎 水浸 与水反应或溶解 ,使原料变成可溶性离子。 酸浸 与酸(碱)接触反应或溶解,使可溶性金属离 碱浸 子进入溶液,不溶性物质过滤分离。 灼烧 除去可燃性杂质或使原料初步转化。 改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质 煅烧 在高温下氧化、分解,如煅烧高岭土。

通常从化学反应速率和平衡的角度思考,旨在提高 反应速率和目标物质的转化率。

练习1:稀土是一种不可再生的战略性资源,被广泛应用于电子信 息、国防军工等多个领域。一种从废弃阴极射线管(CRT)荧光 粉中提取稀土元素钇(Y)的工艺流程如下:

已知:①废弃CRT荧光粉的化学组成(某些不参与反应的杂质未列出): 成分 含量/% 预处理前 预处理后 Y2O3 ZnO Al2O3 PbO2 7.81 4.33 1.67 5.43 MgO 0.19 0.50

24.28 41.82 68.51 5.42

除去ZnO、Al2O 3等杂质, (1)步骤I中进行原料预处理的目的为_____________ 。

富集Y2O3

(二).工艺流程常用的控制反应条件的方法
例题2:以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、 过二硫酸铵和氧化铁红颜料,原料的综合利用率较高。其主要流 程如下:
KCl 稀硫酸 NH4HCO3溶液 FeSO4溶液 反应I CO2(g) 过滤 反应II 反应IV CO2(g) FeCO3(s) 空气中煅烧 反应III 过滤 K2SO4(s) NH4Cl溶液 H2(g) (NH4)2S2O8溶液 Fe2O3(s)

FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O (3)反应Ⅰ需控制反应温度低于35 ℃,其目的是________。 防止NH4HCO3分解(或减少Fe2+的水解)

例题3:某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料,主要含有MgCO3, MgSiO3,CaMg(CO3)2,Al2O3和Fe2O3等,回收其中镁的工艺流程 如下:

沉淀物 pH

Fe(OH)3 3.4

Al(OH)3 5.2

Mg(OH)2 12.4

部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表。

(2)滤渣I的主要成分有 Fe(OH)3、Al(OH)3



工艺流程常用的控制反应条件的方法总结
(1)调节溶液的pH。能与H+反应,使溶液pH变大,便于沉淀某些 杂质离子。(不引入新杂质)
例如若要除去Cu2+中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3 等物质来调节溶液的pH,不可加入NaOH溶液、氨水等。

(2)控制温度。根据需要升温或降温,改变反应速率或使平衡向需 要的方向移动。 (3)控制压强。改变速率,影响平衡。

(4)使用合适的催化剂。加快反应速率,缩短达到平衡所需要的时间。

练习2: 钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3、BaSiO3 BaSO3、Ba(FeO2)2等]。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化 工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2,其部分工艺流程如下:

(2)酸溶时通常控制反应温度不超过70 ℃,且不使用浓硝酸, 原因是________、______。 防止反应速率过快、浓HNO3易挥发、分解

练一练:某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料,主要含有MgCO3, MgSiO3,CaMg(CO3)2,Al2O3和Fe2O3等,回收其中镁的工艺流程 如下:

沉淀物 pH

Fe(OH)3 3.4

Al(OH)3 5.2

Mg(OH)2 12.4

部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表。 (1)“浸出”步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有 (写两条) 适当提高反应温度、 增加硫酸的浓度 Fe(OH) 、 Al(OH) 3 3 (2)滤渣I的主要成分有 。 (3)从滤液Ⅱ中可回收利用的主要物质有

Na2SO4



(4)Mg(ClO3)2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂,可采用复分 解反应制备: MgCl2+2NaClO3===Mg(ClO3)2+2NaCl,已 知四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如下图所示:

①将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg(ClO3)2.简 述可制备Mg(ClO3)2的原因:NaCl的溶解度比其他物质小,且受温度影响不大。 。

②按①中条件进行制备实验。在冷却降温析出Mg(ClO3)2过程中, NaCl已达饱和。 常伴有NaCl析出,原因是: 降温前,溶液中 。除去产品中该 所以降低过程中,会少量析出。
杂质的方法是: 重结晶。 。


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