第27讲 无机化工流程（教师版）.docx

第27讲无机化工流程

社会犹如一条船，每个人都要有掌舵的准备。——易卜生

复习目标

1．知道化工流程题由三部分构成及箭头表示的含义。

2．知道化工生产中常用的处理方法，会判断循环物质。

3．能应用有关物质性质的差异进行提纯。

复习重点难点

1．分析流程中各步操作的目的。

2．书写反应方程式、确定提纯方法。

教学过程

化工流程题结构

化学工艺流程题结构一般包括题头、题干和题尾三部分。

题头一般比较简单；介绍以何种物质(主要成分是什么，含什么杂质等，要注意一些关键信息)为原料制备哪种物质，以及物质的性质和用途。题干部分则是工业制备的简化工艺流程图。题尾部分则是根据工业生产流程中涉及到的化学知识命题者精心设计的系列问题。对于学生解题需要的未学过的信息在三个部分都有可能出现，审题时须全盘考虑。

要明确流程图中箭头方向和代表的含义。流程图中箭头进入的是反应物(投料)，箭头出去的是生成物(产物、副产物)，返回的箭头一般是“循环利用”的物质。要读懂流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用。要带着问题精心研究各步反应原理和操作目的，明确所需解答的问题，不纠缠于无关步骤。

化工流程图特点

化学工艺流程一般可划分为前期的原料预处理、中期的核心反应和后期的产品分离提纯三个阶段，整个流程都需要控制反应条件为获取产品服务。分析流程图的规律是：主线主产品，分支副产品，回头为循环(如下图所示)。

工业流程题解题思路和方法

掌握化工生产流程题的解题思路和方法，注意试题设问的角度。

①生产的目的、设计的原理、生产流程的作用等；②化学反应条件控制的原理；③实验基本操作；④资源的回收和利用；⑤“绿色化学”生产、环境保护等。

熟悉工业流程常见的考点

原料预处理阶段

研磨、粉碎、喷洒

可增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率

溶解

通常用酸溶(如用硫酸、盐酸等)、碱溶、水溶等

水浸

与水接触反应或溶解

浸出

固体加水(酸)溶解得到离子

酸浸

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

灼烧、焙烧、煅烧

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

分离提纯阶段

调节溶液pH除杂

控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀

调节pH所需的物质一般应满足两点：

①能与H＋反应，使溶液pH增大；②不引入新杂质

如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH

控制温度

加热：加速溶解、加快反应速率。如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如NaHCO3、NH4HCO3、H2O2等物质

降温：防止某物质在高温时会溶解或分解

控制温度在一定范围内：综合多方面因素的考虑，如使反应速度不致于太慢、防止反应物分解、防止副反应、使催化剂的催化活性最高等

如果题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息，则要根据它们的溶解度随温度升高而改变的情况，寻找合适的结晶分离方法(蒸发结晶或浓缩结晶)

获得产品阶段

洗涤

(冰水、热水、乙醇等有机溶剂)

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。

无水乙醇的作用：减少产品的损耗；除去固体表面的杂质；使产品快速干燥(特别适合于带结晶水等对热不稳定的晶体，其他晶体通常晾干、低温烘干)

判断沉淀(晶体)是否洗涤干净的方法：必须是沉淀(晶体)组成之外的离子。可根据沉淀中可能存在的某一离子，其步骤为

a.取最后一次洗涤液少许于试管中——取样

b.加入××(试剂)——加试剂

c.若无沉淀生成——现象

d.则说明沉淀已洗涤干净——结论

蒸发浓缩、冷却结晶

如除去KNO3中的少量NaCl

循环操作与副产物利用

物质的循环利用

提高原料的利用率，降低生产成本

对可逆反应

可将未转化的反应物分离出来后送入反应器重新反应。

如合成氨反应是可逆反应，分离氨后的尾气中还含有大量原料气N2和H2，可送入合成塔实施循环生产

若某种物质在流程中既是辅助原料又是副产品(既流进又流出)，则考虑循环利用

注意某些隐性存在物质；在循环操作中因累积导致浓度过高，可能会影响产品的纯度

环境保护

尾气处理、废渣废液处理：绿色化学，防止环境污染

以分离提纯为目的的化学工艺流程

1．物质分离提纯的原则

①不增：不引入新的杂质；②不减：不减少被提纯的物质；③易分离：被提纯物与杂质易于分离；④易复原：被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。

2．常用的提纯方法

水溶法

除去可溶性杂质

酸溶法

除去碱性杂质

碱溶法

除去酸性杂质

氧化剂或还原剂法

除去还原性或氧化性杂质

加热灼烧法

除去受热易分解或易挥发的杂质

调节溶液的pH法

如除去酸性Cu2＋溶液中的Fe3＋等