无机化工生产流程课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/11/9,*,#,2012届高三化学复习,解读化学工艺流程题,1,Ag/Al,2,O,3,是石油化学工业的一种重要催化剂,Ag起催化作用,Al,2,O,3,是载体且不溶于硝酸,2,(),酸 溶,(),吸 收,(),过滤、洗涤,(),沉 淀,(),酸 溶,(),转 化,Ag/Al,2,O,3,HNO,3,蒸馏水,NaCl,-Al,2,O,3,NO,x,NaOH溶液,AgNO,3,晶体,HNO,3,AgCl(S),NaNO,3,溶液,Fe,2,O,3,FeCl,3,(),(),流程题1：石油工业催化剂Ag/Al,2,O,3,的回收利用,3,流程题2：高效无机高分子絮凝剂聚合硫酸铁的制取,取样分析,氧化、水解、聚合,还原,酸溶,产品,红褐色溶液,FeO,Fe,2,O,3,Fe,3,O,4,28%,H,2,SO,4,Fe,NaClO,3,H,2,SO,4,聚合硫酸铁是一种新型高效的无机高分子絮凝剂，广泛用于水的处理。用铁的氧化物为原料来制取聚合硫酸铁，为控制水解时Fe,3+,的浓度，防止生成氢氧化铁沉淀，原料中的Fe,3+,必须先还原为Fe,2+,。,4,流程题3：氯碱厂电解饱和食盐水制取氢氧化钠,化 盐,精 制,电 解,脱 盐,粗盐,水,NaOH,Na,2,CO,3,Cl,2,H,2,10%NaOH、,16%NaCl溶液,50%NaOH溶液,沉渣,NaCl晶体,5,蛇纹石,溶解,pH1,Mg(HCO,3,),2,热解,碱式,碳酸镁,HCl,Ca(OH),2,SiO,2,沉淀物A,沉淀物B,Ca(OH),2,CO,2,流程题4：由蛇纹石制取碱式碳酸镁,6,工艺流程题的结构、特点和作用,工艺流程题的,结构,分题头、题干和题尾三部分。题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括副产品）；题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；题尾主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设置成系列问题，构成一道完整的化学试题。,其,特点,与,作用,有三：一是试题源于生产实际，以解决化学实际问题作思路进行设问，使问题情境真实，能培养学生理论联系实际，学以致用的学习观；二是试题内容丰富，涉及的化学基础知识方方面面，能考查学生化学双基知识的掌握情况和应用双基知识解决化工生产中有关问题的迁移推理能力；三是试题新颖，一般较长，阅读量大，能考查学生的阅读能力和资料的收集处理能力。,7,化学工艺流程题的分类,从结构上分,单线型,双（多）线型,从目的上分,除杂型,除杂+制备型,制备型,8,除杂型,2011年32题,2007年24题,9,制备型,2007年21题,2006年22题,10,除杂+制备型,2010年32题,除杂,制备,2008年23题,制备,除杂,11,化工流程题通常要达到,两个目的,：,（1）如何利用某些物质制备另一物质；,（2）如何从混合物中分离、提纯某一物质。,12,化工流程题需解决的主要矛盾,解决将原料转化为产品的生产原理；,除去所有杂质并分离提纯产品；,提高产量与产率；,减少污染，考虑“绿色化学”生产（原子经济化、原料循环、过程无害化）；,原料的来源既要考虑丰富，还要考虑成本问题；,生产设备简单，生产工艺简便可行等工艺生产问题。,13,高考想考什么？,呈现,形,式,：流程图、表格、图像,设问方式,：措施、成分、物质、原因,能力考查：获取信息的能力、分解问题的能力、,表达能力,知识落点,：基本理论、元素化合物、实验,综上所述，无机工业流程图题能够以,真实,的工业生产过程为背景，体现,能力立意,的命题指导思想，能够,综合,考查学生各方面的基础知识及将已有知识,灵活应用,在生产实际中解决问题的能力。所以近年来广东高考该类型题持续出现。,14,化学工艺流程题的解题思路,工业流程题涉及到的制备原理有：,电解：,热还原法：,热分解法：,水解法：,复分解：,工业制,备原理,金属的冶炼、金属的精炼、氯碱工业,金属的冶炼、硅单质的冶炼,金属的冶炼、纯碱的制备,纳米材料、金属氧化物、碱式盐的制备,侯氏制碱法,15,化学工艺流程题的解题思路,工业流程题涉及到的除杂原理,液相,水溶液相,将杂质变为气相或固相,将目标物变为气相或固相,相分离,非水液相,固相,将杂质变为气相或液相,将目标物变为气相或液相,气相,将杂质变为液相或固相,将目标物变为液相或固相,16,工业流程题目在流程上一般分为3个过程：,原料处理,分离提纯,获得产品,17,1.原料处理阶段的常见考点：,加快反应速率,溶解 浸出,灼烧 焙烧,煅烧,反应条件控制,18,2.分离提纯阶段的常见考点：,调pH值除杂,试剂除杂,加热,降温,母液（滤液）,萃取,19,3.获得产品阶段的常见考点：,洗涤（冰水 热水）,蒸发、反应时的气体氛围 抑制水解,蒸发浓缩、冷却结晶,蒸发结晶、趁热过滤,重结晶,20,4.其他常见考点：,方程式 书写,实验仪器选择,计算,信息点,21,例1、（09广东，22）,某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO,3,、MgSiO,3,、CaMg(CO,3,),2,、Al,2,O,3,和Fe,2,O,3,等，回收其中镁的工艺流程如下：,分离提纯,预处理,分离提纯,还原,22,沉淀物,Fe（OH),3,Al(OH),3,Mg(OH),2,PH,3.2,5.2,12.4,部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的,pH,值见上表。,23,原料：,预处理：,除杂：,核心化学反应是,矿石（固体）,酸溶解（表述：“浸出”）,控制溶液酸碱性使金属离子形成沉淀,控制条件，调节PH，使Mg,2+,全部沉淀,24,固体废料,MgCO,3,、,MgSiO,3,、,Al,2,O,3,、,Fe,2,O,3,等,H,2,SO,4,过滤,滤液：,滤渣：,气体：,NaOH,pH=5.5,过 滤,滤渣：,滤液：,NaOH pH=12.5,过滤,滤液：,MgCl,2,CO,2,H,2,SiO,3,及其它固体杂质,Mg,2+,、Al,3+,、Fe,3+,、SO,4,2-,、过量H,+,Fe(OH),3,Al(OH),3,Mg,2+,、SO,4,2-,Na,+,Mg(OH),2,SO,4,2-,、Na,+,例题1分析：,25,熟悉工业流程常见的实验方法：,粉碎、研磨：,溶解、浸取：,灼烧、煅烧:,通常用水或酸或碱溶解。如用硫酸、盐酸、氢氧化钠等,得到可溶性离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程。,改变结构，使一些物质能溶解。并使一些杂质高温下氧化、分解,如从海带中提取碘、煅烧贝壳、黄铁矿等,增大反应物间的接触面积，,加快反应速率,（1）原料的预处理,26,例1,(09广东化学22）,某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO,3,、MgSiO,3,、Al,2,O,3,和Fe,2,O,3,等，,回收其中镁,的工艺流程如下：,沉淀物,Fe（OH),3,Al(OH),3,Mg(OH),2,PH,3.2,5.2,12.4,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,_,（要求写出两条）。,适当提高反应温度，增加浸出时间，搅拌使反应物充分接触反应，过滤后多次浸取,27,例2（2010广东理综卷）碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以-锂辉石（主要成分为Li,2,OAl,2,O,3,4SiO,2,）为原材料制备Li,2,CO,3,的工艺流程如下：,已知：Fe,3+,、Al,3+,、Fe,2+,和Mg,2+,以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的PH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li,2,SO,4,、LiOH和Li,2,CO,3,在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g,（1）步骤前，-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是,_,增大固液接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率。,28,例3（2011东莞期末考试）高岭土化学组成为：Al,2,O,3,（25%34%）、SiO,2,（40%50%）、Fe,2,O,3,（0.5%3.0%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝Al,2,(OH),n,Cl,6-n,。用高岭土制备碱式氯化铝的工艺流程如下：煅烧Al,2,(OH),n,Cl,6-n,高岭土4mol/L的盐酸适量铝粉适量CaCO,3,溶解除杂过滤滤渣调pH蒸发浓缩,根据流程图回答下列问题：,（1）“煅烧”的目的是_,。,改变高岭土中氧化铝的结构,（,1分,），使其能溶于酸（,1分,）,29,（2）控制反应条件的方法,控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀,（调节溶液pH值且不引入新杂质）,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,若要除去,Cu,2,溶液中含有的,Fe,2,，应该怎样做？,物质,开始沉淀,沉淀完全,Fe(OH),3,2.7,3.7,Fe(OH),2,7.6,9.6,Cu(OH),2,8.3,9.8,30,调节pH所需的物质,调节pH所需的物质一般应满足两点：能与H,反应，使溶液pH值增大；不引入新杂质。,例如：若要除去Cu,2,溶液中混有的Fe,3,，可加入CuO、Cu(OH),2,、Cu,2,(OH),2,CO,3,等物质来调节溶液的pH值,31,加热,:,控温:,加快反应速率或,促进平衡向某个方向移动,防止某物质在高温时会溶解、水解、分解,或为使化学平衡向着题目要求的方向移动,32,例4,（2010揭阳二模）工业上制取CuCl,2,的生产流程如下：请结合下表数据，回答问题：,（5）由Cu(OH),2,加入盐酸使Cu(OH),2,转变为CuCl,2,。采用“稍多量盐酸”和“低温蒸干”的目的是,。,抑制Cu,2,的水解，防止CuCl,2,晶体中含有Cu(OH),2,杂质,33,例5（07年广东）,以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠，工艺流程如下：,（3）“冷却结晶”过程中，析出NH,4,Cl晶体的合适温度为_。,35（3340均可得分）,34,蒸发浓缩、冷却结晶,从溶液中得到固体产品，,防止某物质降温时会析出,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（注意表述清楚）,从溶液中得到固体产品，产品溶解度一般随温度变化较大,为了使产品更纯，采用多次结晶的方法均称之为,(3)产品的分离提纯,蒸发结晶、趁热过滤,洗涤（,冰水、酒精）,重结晶,35,例5（07年广东）,以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠，工艺流程如下：,（3）“冷却结晶”过程中，析出NH,4,Cl晶体的合适温度为_。,（5）若NH,4,Cl产品中含有硫酸钠杂质，进一步提纯产品的方法是,。,35（3340均可得分）,重结晶,36,例6（08深圳二模）,下图是Na,2,Cr,2,O,7,和Na,2,SO,4,的溶解度曲线：,Na,2,Cr,2,O,7,2H,2,O,Na,2,SO,4,Na,2,SO,4,10H,2,O,S/g,80,60,40,20,20,40,60,80,T/,（5）据此，步骤操作的方法是：将所得溶液_(填操作)，趁热过滤得到的晶体是_(填化学式)；然后将所得溶液_(填操作)，得到的晶体是,_。,蒸发浓缩,Na,2,SO,4,冷却结晶,Na,2,Cr,2,O,7,2H,2,O,37,(4)常见名词,浸出：,浸出率：,酸浸：,水洗：,水浸：,固体加水（酸）溶解得到离子,固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少,在酸溶液中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,通常为除去水溶性杂质,与水接触反应或溶解,38,解题方法的归纳与总结,读正文，找信息，,灵活运用,看框内，看框外，,里外结合,边分析，边思考，,易处着手,先局部，后全盘，,逐步深入,39,成本意识：浸出率、转化率、利用率、原料价 格、能耗的控制、原料、能