《化学工艺流程中的条件控制》课件(吴县中学 毕晓昀)

(2012苏锡常镇一模)
阳离子 开始沉淀时的pH 沉淀完全时的pH
Fe3+ Mg2+ 2.7 3.7
Al3+
Cr3+ —— 9（＞9溶解）
—— —— 11.1 8
使Fe3+、Al3+沉淀完全。 (2)加NaOH调节pH为8的目的是______________。 此时溶液中的阳离子为______________。 但溶液的pH不能超过8，理由是_____________ pH>8会导致Al(OH)3溶解，产物纯度降低。 。
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2013届高三化学总复习微型专题
感谢您的光临指导!
吴县中学 毕晓昀 bixiaoyun@126.com
温度过低可能导致：
1. 2. 3. 4. 5.
温度过高可能导致：
1. 2. 3. 4.
速率过慢
吸热反应产率降低 溶解度减小 出现副反应、副产品 ……
速率过快
放热反应产率降低 溶解度增大 出现副反应、副产品 如：H2O2 HNO3 能耗大、生产成本高
5. 6.
……
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演练1：2012南京市高三学情调研测试 19 节选
pH 开始沉淀 时 3.3 沉淀完全 沉淀开始溶 沉淀溶解完 时 解 全 5.0 (数据来自于2012年南京、盐城卷 18题) 7.8 12.8
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Al3+
情境三：2012江苏高考题节选
7、④ 判断该过程能否实现( × )
Fe2O3
HCl(aq)
FeCl3(aq)
△
无水FeCl3
9 、A 判断离子方程式正误( × )
2013届高三化学总复习微型专题
化学工艺流程中的条件控制
吴县中学 毕晓昀 bixiaoyun@126.com
化学工艺流程中的条件控制
温度、压强、及 投料比……的控 制
pH控制
原料 除杂净化
介质的选择
产品 分离提纯
原料
核心化学反应
原料的循环利用
所需产品
排放物 无害化处理
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情境一：合成氨的条件控制(反应原理课本P52)
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
演练2：2011年江苏高考题19、(1)
高氯酸按（NH4ClO4）是复合火箭推进剂的重要成
分，实验室可通过下列反应制取：NaClO4 (aq) +
NH4Cl(aq)
90 ℃
NH4ClO4 (aq)+NaCl(aq) 若 NH4Cl
用氨气和浓盐酸代替，上述反应不需要外界供热 就能进行，其原因是_____________________。 NH3与HCl反应放出热量
已知：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ，△H<0。 工业合成氨温度一般控制在400～500℃，原因是 _______________________________________。 温度过低，反应速率减慢；
温度过高，NH3的产率降低； 此温度范围有利于提高催化剂的活性。
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温度控制不当可能产生的不良后果
步骤1：依次用热的碳酸钠溶液、蒸馏水洗涤废铁屑。 洗去废铁屑表面的油污 步骤2：向盛有洁净铁屑的烧杯中加入稀H2SO4溶液，水浴加热 ，反应至基本不再冒出气泡为止。趁热过滤。 加快Fe与H2SO4反应的速率 步骤3：向滤液中加入一定量(NH4)2SO4固体。 防止溶液中的FeSO4 析出 步骤4：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤、冰水洗涤、干燥，得到硫 防止(NH4)2SO4· 6H 酸亚铁铵晶体。 FeSO4· 2O晶体溶解损失
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综合演练：电解法提取镍(2012 苏锡常镇二模 16)
以铅片为阳极，镍铬钛不锈钢片为阴极，电解含 Ni2+的溶液，在阴极得到镍粉。电解过程中电流 效率与pH的关系如图，回答下列问题： ①pH较低时，电流效率低的原因可能是：____。 。 产生大量的H2 ②电解前需将溶液的pH调至合适的范围，你认为这 个范围是：______。理由是_________________。 C pH低于4时，电流效率太低； pH高于4.5时，用碱量增加， A．3.0～3.5 但电流效率提高不大。 B．3.5～4.0 C．4.0～4.5 D．4.5～5.0
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一、温度控制
水浴加热
用什么方法？
温 度 控 制
反应自身放热 趁热过滤 冰水冷却……
控制在 什么范围？
加热？冷却？具体范围？
充分利用图、表、数据信息
温度太低可能导致……
为什么？
温度过高可能导致……
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情境二：钴制氯化钴工艺流程(2012无锡零模16)
用金属钴板（含少量Fe、Ni）制备氯化钴的工艺流程如下：
Femol· 1. 1 ②滴加1.0 3+ L-1NaOH，调节溶液3. 2 pH到3.2～5.9之间， Fe2+ 5. 8 8. 8 使Fe3+沉淀完全； ③过滤 Zn2+ 8. 9 ④向滤液中滴加1. 05. 9 L-1NaOH，调节溶液pH到 mol· 8. 9～11，使Zn2+沉淀完全。 已知：pH>11 时Zn(OH)2 能溶于NaOH溶液。 实验中可选用的试剂：30%H2O2、1. 0 mol· -1HNO3 L 、1. 0 mol· -1NaOH。 L 由含Fe2+、Fe3+、Zn2+的溶液制备ZnO 的实验步骤依 次为：① ；② ；③过滤；④ ；⑤过 滤、洗涤、干燥；⑥900℃煅烧。
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三、介质选择
1、最常用的介质是什么？
当然是空气和水 2、为何不在空气中进行？ 空气可能带来的隐患：O2氧化、H2O水解 所选介质气体有什么好处：比如在HCl气流中加热 FeCl3晶体可以得到无水FeCl3， 是因为HCl可以抑制 水解并带走水汽。 3、为何不在水中进行？ 水可能带来的隐患：溶解、水解 所选溶剂可能带来的好处：比如用乙醇代替水对产品 进行洗涤，不但可以减少溶解，还易于晾干。
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演练4：制革工业污泥中Cr(Ⅲ)的处理工艺
(2012苏锡常镇一模)
其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+，其次是 加热、搅拌 Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+。 增大固体颗粒的表面积 (1)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有____。 ……
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演练4：制革工业污泥中Cr(Ⅲ)的处理工艺
4、“除铁”后，又用盐酸调pH的作用是_________。
抑制钴离子水解。
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二、pH控制
从平衡移动 角度考虑 是否存在受到溶液酸碱性 影响的平衡体系？ 达到什么目的：促进？抑制？ 沉淀？溶解？ 部分？全部？
pH 控 制
从分离提纯 角度考虑
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演练3：ZnO的制备
19、 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH ①向滤液中加入适量30% H2O2，使其充分反应；
用KIO3 氧化酸性溶液中的KI： 5I－+IO3－+3H2O =3I2+6OH－ 20、(节选)镁铝合金(Mg17Al12 )是一种潜在的贮氢材 料，可在氩气保护下，将Mg、Al 单质在一定温 度下熔炼获得。 熔炼过程中通入氩气的目的是： ________________________。 防止Mg、Al 被空气氧化。
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小结：
知识线索： 温度控制 pH控制 介质选择
问题解决： 用什么方法
方法提升： 建立答题框架
控制在什么范围
为什么
明确研究对象
绘制或完善流程图辅助解题
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综合演练：制备过氧化锂Li2O2 (2012盐城摸底)
有利于第一步反应的进行； 减少H2O2的分解； 减少产品的溶解。 步骤1：将一水合氢氧化锂溶解 在65%～67%的过氧化氢溶 减少晶体的溶解，而且易于晾干。 液 ，不断搅拌，用冰冷却反 应溶液。 H2O2的用量增大，同时水的用量也增加， 步骤2：适量加入0℃的乙醇， 产品因溶解造成的损失增大。 形成白色晶体，过滤出晶体， 用无水乙醇洗涤。 减少加热过程中Li2O2的分解，提高产品纯度。 步骤3：产物在100～120℃下， 经过6h真空干燥，得到过氧化锂。
金属钴与盐酸反应极慢，需加入 催化剂硝酸才可能进行实际生产。
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1、“除镍”步骤中，加氨水调pH的意图是_______。
使Co、Fe完全沉淀，Ni转变成[Ni(NH3)6]2+与沉淀分离。
2、“酸溶”步骤中，加盐酸调pH的目的是_______。
使沉淀溶解，转变成离子。
3、“除铁”步骤中，加双氧水的目的是_________， 加纯碱的目的是____________。 将Fe2+氧化成Fe3+，调pH>3.7，使Fe3+沉淀完全。