-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T I预处理T II分离提纯T III核心反应T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、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主线主产品；②支线副产品；③回头循环品。

3、思考要有方向一一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：增大接触面积，加快反应速率（反应快）；或使反应更完全。

②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。

③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：

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：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、C^、HNO3、NaCIO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3.7< PH v 8.3

【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、C U（OH）2、C U2（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NaCI的氨溶液中，保持溶液的温度为（30+2厂C, 可得

NaHCO s晶体，温度控制在这个范围，目的就是防止NaHCO s分解。而在Br?的制取过程中，出溴口的温度控

制在80〜90C,目的就是要使B「2挥发出来而又减少水蒸气混入B「2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500C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170C，原因是就是在140 C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

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：防止某物质降温时会析出。

④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。

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MgCI2?6H2O T MgCI 2,应在HCI气体氛围下蒸发溶剂，以防其水解。

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。