无机化学工艺流程

无机化学工艺流程

主备人：审核人：

1、无机化学工艺流程题的设计思路：

2、无机化学工艺流程题的一般解题步骤：

第一步：浏览全题，确定该流程的目的——由何原料获得何产物，对比原料和产物；

第二步：精读局部，明确反应原理——确定各步反应物、产物（正、逆向推断法结合），尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出。

第三步：针对问题再读图，明确要求——结合基础理论和实际问题，科学表述，规书写。

3、无机化学工艺流程题中涉及的问题：

⑴原料的预处理

①溶解：对金属及其氧化物通常采用酸溶，如用硫酸、盐酸、硝酸等，有时也常用碱溶

（如铝及氧化铝等物质）。（用酸或碱溶解盐主要是为了抑制盐水解）浸出：固体加水(或酸)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；

②研磨：增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分。

③灼烧、煅烧：使物质高温下分解，或高温氧化等。

⑵控制反应条件的方法

①pH的控制：调节溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。

②加热的目的：加快反应速率或促进化学平衡的移动。

③降温的目的：防止某物质在高温下会分解，或为使平衡向需要的方向移动。

④趁热过滤：防止某物质降温时会析出。

⑤冰水洗涤：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。

⑥利用有机溶剂（乙醇、乙醚等）洗涤：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度，使晶

体快速干燥。

⑦结晶过程的一般操作：蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥。

例1、聚硅硫酸铁（PFSS）是新型无机高分子混凝剂，广泛应用于水的净化处理。PFSS化学组成可表示为：[Fe2(OH)n(SO4)3－n/2(SiO2)x]m，由钢渣合成PFSS主要工艺流程如下：

⑴酸浸时，采用100~140℃和2~3h，其目的是。

⑵氧化时，需将溶液冷却到40℃以下，其目的是。

⑶除Al3+时，先调节pH值到（参见右表），得Fe(OH)3沉淀，

过滤除去滤液，再用硫酸溶解Fe(OH)3得硫酸铁溶液。

开始沉淀pH 沉淀完全pH

Al3+ 3.5 4.7

Fe3+ 1.9 3.2

⑷Na2SiO3溶液可由SiO2渣除杂后与35%的NaOH溶液反应制备，该反应的离子方程式为。

⑸水解聚合时，强力搅拌的目的是；检验透明橙红色液体中，其分散质直径在l~l00nm的简单方法是

。例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：

⑴反应I前需在FeSO4溶液中加入（填字母），以除去溶液中的Fe3＋。

A、锌粉

B、铁屑

C、KI溶液

D、H2

⑵反应I需控制反应温度低35℃，其目的是。

⑶工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是：

。

⑷反应Ⅳ常被用于电解生产(NH4)2S2O8 (过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极

发生的电极反应可表示为：。例3、硫化钠主要用于皮革、毛纺、高档纸、染料等行业。生产硫化钠大多采用无水芒硝（Na2SO4）-炭粉还原法，其流程示意图如下：

无水芒硝过量炭粉

煅烧碱浸精制

稀碱液

硫化钠

晶体

A

⑴上述流程中“碱浸”后，物质A必须经过（填写操作名称）处理后，方可“煅烧”；若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO2，写出煅烧时发生的总的化学反应方程式为。

⑵上述流程中采用稀碱液比用热水更好，理由是。

⑶取硫化钠晶体（含少量NaOH）加入到硫酸铜溶液中，充分搅拌。若反应后测得溶液的pH＝4，则此时溶液中c( S2－)＝。（已知：常温时CuS、Cu(OH)2的

K sp分别为8.8×10－36、2.2×10－20）

⑷①皮革工业废水中的汞常用硫化钠除去，汞的去除率与溶液的pH和x（x代表硫化钠的

实际用量与理论用量的比值）有关（如右下图所示）。为使除汞效果最佳，应控制的条件是、。

②某毛纺厂废水中含0.001 mol·L－1的硫化钠，与纸漂白后废水（含0.002 mol·L－1 NaClO）

按1:2的体积比混合，能同时较好处理两种废水，处理后的废水中所含的主要阴离子有。

例4、以硫酸工艺的尾气、氨水、石灰石、焦炭及碳酸氢铵和KCl为原料可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸氢铵等物质。合成路线如下：

二氧化硫尾气

CaCO

CaSO4

硫化钙

3

2

SO4

NH4Cl

(NH4)2SO3·H2O

⑴生产中，反应Ⅱ中往往需要向溶液中加入适量的对苯二酚等物质，其目的是

。

⑵下列有关说确的是。

A．反应Ⅰ中需鼓入足量空气，以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙

B．反应Ⅲ中发生反应的化学方程式为：CaSO4+4C

高温

CaS +4CO↑

C．反应Ⅳ需控制在60～70℃，目的之一是减少碳酸氢铵的分解

D．反应Ⅴ中的副产物氯化铵可用作氮肥

⑶反应Ⅴ反应液用40%乙二醇溶液，温度控制在25℃，硫酸钾的产率超过90%，其原因是

。

⑷(NH4)2SO3可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为N2，试写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式。

【无机化学工艺流程作业一】

1、工业上常回收冶炼锌废渣中的锌（含有ZnO 、FeO 、Fe 2O 3、CuO 、Al 2O 3等杂质），并

用来生产Zn(NO 3)2·6H 2O 晶体，其工艺流程为：

酸浸过滤

硝酸成品

锌废渣

空气

除杂I 过滤

除杂Ⅱ过滤

Zn 粉加热浓缩操作A 过滤烘干

氢氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Zn(OH)2 开始沉淀的pH 3.3 1.5 6.5 4.2 5.4 沉淀完全的pH

5.2

3.7

9.7

6.7

8.0

⑴在“酸浸”步骤中，为提高锌的浸出速率，除通入空气“搅拌”外，还可采取的措施是 。 ⑵上述工艺流程中多处涉及“过滤”，实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有

。 ⑶在“除杂I ”步骤中，需再加入适量H 2O 2溶液，H 2O 2与Fe 2+

反应的离子方程式为 。

为使Fe(OH)3 、Al(OH)3沉淀完全，而Zn(OH)2不沉淀，应控制溶液的pH 围为 。检验Fe 3+

是否沉淀完全的实验操作是 。 ⑷加入Zn 粉的作用是 。 “操作A ”的名称是 。

2、酸性条件下，锡在水溶液中有Sn 2+、Sn 4+

两种主要存在形式。SnSO 4是一种重要的硫酸盐，广泛应用于镀锡工业，其制备路线如下：

⑴SnCl 2用盐酸而不用水直接溶解的原因是 ，