搜索
工艺流程专题一．工艺流程题的特点二．工业流程常见的操作与名词三．知识贮备(中学化学中重要的化工生产原理)四.化工流程题常见的解题方法和答题技巧一．工艺流程题的特点一是试题源于生产实际，以解决化学实际问题为线索进行设问，使问题情境真实。二是试题内容丰富，涉及化学基础知识的方方面面，能考查考生对化学知识的掌握和应用情况，同时考查考生解决化工生产中的相关问题的迁移推理能力。三是试题新颖，阅读量、思维含量较大，考查考生的资料收集、处理能力。该类试题常涉及的知识点有：(1)氧化还原反应的判断。(2)化学方程式或离子方程式的书写。(3)化学反应速率和化学平衡理论的应用。(4)化学反应中的能量变化。(5)与化学实验相结合的实验操作，如除杂、分离、提纯、检验等。(6)环境保护与绿色化学。水浸：与水接触反应或溶解。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(更多转化)。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。③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。二．熟悉工业流程常见的操作与名词(1)原料处理阶段的常见考点与常见名词：①加快反应速率。②溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸、浓硫酸等。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9.88.3Mn(OH)29.67.6Fe(OH)23.72.7Fe(OH)3沉淀完全开始沉淀物质如要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应该先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH到3.7。(2)分离提纯阶段的常见考点：①调pH除杂：a．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。b．调节pH所需的物质一般应满足两点：能与H＋反应，使溶液pH增大；不引入新杂质。例如：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。调pH值的目的：促进或抑制水解调pH值的方法：加酸性或碱性物质（未必是酸和碱），注意不能引入杂质离子（产品中没有的）pH值的控制范围：一种物质完全沉淀点，与另一种物质完全不沉淀点②试剂除杂。③加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。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、H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。④降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)、使化学平衡向着题目要求的方向移动。⑤萃取。(3)获得产品阶段的常见考点：①洗涤(冰水、热水)：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。②蒸发加热时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气氛中加热，以防其水解。③蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。（4）过滤①、如何检验沉淀已完全？②、判断沉淀已洗净的方法③、趁热过滤两种溶质，一种在较高温度时溶解度小，易析出；一种溶解度大，不易析出。目标要得到溶解度大的物质：防止温度降低，析出溶质晶体，造成物质损失，提高产率目标要除去溶解度小的物质：除去滤渣，防止滤液中溶质析出④、用有机溶剂洗涤晶体：①除去晶体表面水分，减少溶解损耗②有机物易挥发，便于干燥（3）反应条件的选择①、试剂用量控制控制流速：控制用量，从而控制产物种类、反应产生的热量。②反应温度选择水浴加热的优点：受热均匀，便于控制温度。控制一定温度的目的：a.加快反应速率b.防止温度过高，物质挥发、分解易挥发物质：浓盐酸、浓硝酸、有机物。易分解物质：H2O2、硝酸、KMnO4、NH4Cl、难溶的碱(Mg(OH)2,Fe(OH)3,等)，次氯酸结晶的方法：蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3。⑷工艺流程的优缺点评价循环利用，节约成本※能循环利用的物质的判断：闭合回路，有进有出原料价格低廉.原子利用率高，绿色化学，没有污染，没有有毒有害物质产生知识点一工业制备硫酸1.合成硫酸的三种原料：、、。2.三个反应(1)造气：ΔH＝－297kJ·mol－1或ΔH＝－3412kJ·mol－1。硫黄(或黄铁矿)水空气S(s)＋O2(g)===SO2(g)4FeS2(s)＋11O2(g)===2Fe2O3(s)＋8SO2(g)三。知识贮备1．熟练掌握中学化学中重要的化工生产原理(列举如下)(2)接触氧化：ΔH＝－196.6kJ·mol－1。(3)三氧化硫的吸收：。3.三个主要设备：、、。2SO2(g)＋O2(g)催化剂△2SO3(g)SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)ΔH＝－130.0kJ·mol－1沸腾炉吸收塔接触室4.三个反应条件(1)温度：根据平衡移动原理，应在低温下进行，但低温时催化剂的活性不高，反应速率低，实际生产中采用的温度。(2)常压：根据平衡移动原理，应在高压下进行，但增大压强对SO2的转化率提高不大，且加压会增大成本和能量消耗，而常压下的转化率已很高，实际生产采用常压操作。(3)适当的空气：目的是提高SO2的转化率。400～500℃过量5.“三废”处理和能量综合利用(1)“三废”处理方法①尾气吸收：CaSO3＋H2SO4===CaSO4＋SO2↑＋H2O②废水处理：根据杂质性质的不同，采用不同的化学方法，如酸碱中和法、重金属离子沉淀法。③废渣利用：制砖或制造水泥，提炼贵重有色金属。(2)能量的充分利用SO2＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋H2O硫酸生产中的反应热可用于预热反应物，满足自身能量的需要，还可以由硫酸厂向外界输出大量能量(供热发电)。[特别提醒](1)注意硫酸工业生产中的五个“三”：“三原料”、“三反应”、“三设备”、“三条件”、“三废”。(2)SO3与水反应放出大量的热，用水吸收会形成酸雾，SO3的吸收不充分，故用98.3%的浓H2SO4吸收SO3而不用水吸收。(3)SO2、O2的混合气体在进入接触室之前要经过除尘、除杂，以防止催化剂中毒。(4)注意结合化学反应速率、化学平衡理论解决实际工业操作。知识点二合成氨1.合成氨的反应原理(1)反应原理方程式：。(2)工业化生产的条件温度：；压强：；催化剂：。N2＋3H2催化剂高温高压2NH3以铁为主的催化剂400～500℃10MPa～30MPa2.合成氨的基本生产过程(1)制备合成氨的原料气①氮气a.将空气后获得氮气；b.将空气中的与作用生成，再除去得到氮气。液化蒸发分离出氧气氧气二氧化碳二氧化碳碳②氢气a.水蒸气通过赤热的煤(或焦炭)层，化学方程式为。b.甲烷与水蒸气在催化剂作用下反应，化学方程式为C＋H2O=====△CO＋H2CH4＋H2O催化剂加热CO＋3H2；CH4＋2H2O催化剂加热CO2＋4H2(2)原料气的净化为防止催化剂中毒，需对原料气净化：①吸收H2S：。②除去CO：，。③精制原料气：用、和配制成的溶液来吸收、、、等少量有害气体。NH3·H2O＋H2S===NH4HS＋H2OCO＋H2O催化剂加热CO2＋H2K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3H2S醋酸铜氨COCO2O2(3)氨的合成与分离3.合成氨工业的发展(1)原料及原料气的净化；(2)催化剂的改进；(3)环境保护。废渣：用作。废气：主要是和等有害气体。废液：主要是含和含的污水。建材和肥料的原料CO2H2S氰化物氨[特别提醒](1)CO2虽是无毒、无害的物质，但随着人们对其可能产生温室效应的关注，减少CO2的排放逐渐受到重视。(2)使用催化剂不影响氨的产率，但能提高合成氨的效率。催化剂对反应有选择性，容易误认为一定的催化剂对所有反应都有催化作用。(3)温度的选择，兼顾三个方面：反应速率、氨的产率、催化剂活性。知识点三纯碱的生产1.氨碱法生产纯碱氨碱法也称，其原料是：、和。(1)生成碳酸氢钠和氯化铵将二氧化碳通入含氨的饱和食盐溶液中，可得到碳酸氢钠和氯化铵。索尔维制碱法食盐氨二氧化碳方程式为；。(2)制取碳酸钠将析出的NaHCO3晶体煅烧。方程式。母液中的NH4Cl加消石灰可回收氨，以便循环使用。方程式为。NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3NaCl＋NH4HCO3===NaHCO3↓＋NH4Cl2NaHCO3=====△Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑2NH4Cl＋Ca(OH)2=====△CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(3)评价①氨碱法的优点：原料便宜易得、产品、可以循环使用、制作步骤简单。②氨碱法的缺点：的利用率低，只有70%，其余的30%留在母液中；产生了当时认为无用的氯化钙。2.联合制碱法(1)侯氏制碱法侯德榜将与联合生产，称为联合制碱法，也称侯氏制碱法。氨和部分二氧化碳纯度高食盐合成氨氨碱法(2)优点①生产过程中所需由合成氨厂提供。②从滤出NaHCO3的母液中可回收。③NaCl的利用率提高到以上。NH3和CO2NH4Cl96%[特别提醒](1)CO2在水中溶解度较小，NH3在水中的溶解度较大，只有先通NH3，后通CO2，才能得到足够的HCO3－，从而生成NaHCO3晶体析出。(2)制纯碱原理：利用NaHCO3的溶解度比NH4Cl、NaCl、Na2CO3、NH4HCO3小。(3)联合制碱法采用循环法并且得到副产品NH4Cl。知识点四氯碱工业离子交换膜法电解食盐水：1.设备离子交换膜电解槽。离子交换膜只允许阳离子通过。2.原理2NaCl＋2H2O=====通电2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。3.工艺流程粗盐水――→沉淀剂过滤――→加适量稀盐酸―→精盐水。在进入电解槽前需通过阳离子交换塔进一步除去等离子，以防破坏离子交换膜。离子交换树脂Ca2＋、Mg2＋4.粗盐的精制(1)目的：除去泥沙，使Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42－等离子的含量达到要求。(2)原因：等会在碱溶液中形成沉淀，破坏离子交换膜，会引起杂质。(3)试剂：。用BaCl2除去SO42－，用Ca(OH)2除去Mg2＋、Fe3＋，用Na2CO3除去Ba2＋及Ca2＋，所加沉淀剂需稍过量。Ca2＋、Mg2＋泥沙及SO42－BaCl2、Ca(OH)2、Na2CO3、稀盐酸试剂的加入顺序：纯碱须加在钡试剂后，稀盐酸加在过滤后。(4)有关反应的离子方程式Ba2＋＋SO42－===BaSO4↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，Ca2＋＋CO32－===CaCO3↓，Ba2＋＋CO32－===BaCO3↓，CO32－＋2H＋===H2O＋CO2↑。5.产品(1)阳极室产品：，补充流出。(2)阴极室产品：氢气和NaOH，补充纯水(加入一定NaOH溶液)流出NaOH溶液。饱和食盐水淡盐水氯气[特别提醒](1)粗盐精制必须注意加入试剂的顺序，为了使离子沉淀完全，使加入的过量试剂也被除去，纯碱必须在钡试剂后，稀盐酸加在过滤后的滤液中。(2)加入试剂后的盐水中仍有少量Ca2＋、Mg2＋等，还需再进入阳离子交换塔进一步除去。(3)电解饱和食盐水时要使用惰性电极而不能使用Fe、Cu等活性电极作阳极。(4)阳离子交换膜既防止Cl2与NaOH溶液反应，又防止Cl2与H2反应。知识点５.玻璃工业•主要原料：石灰石、石英、纯碱。•主要原理：（两个反应）•主要成分：四．无机化工流程图题的解答方法及常见答题技巧无机化工生产流程图题是一道综合题，综合考查元素化合物、基本概念和理论、实验与探究等相关知识，综合考查学生化学实验与探究能力、分析和解决(解答)化学问题的能力和获取化学信息的能力，突出了对学生分析与综合、类比与比较、判断和推理等思维能力的要求，凸显了对“三维”目标和“STSE”的考查，充分体现了新课程的思想和理念。一）、试题设计的思路试题以无机化工生产为背景，以化工流程图的形式呈现，以元素及其化合物的知识为载体，综合考查基本概念和理论、实验与探究等相关知识。二）、试题设问的角度1.从实验的角度设计问题，如：基本实验操作、分离提纯、除杂等。2.从化学反应原理的角度设计问题，如：原料