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化学工艺流程题的解题的知识总结归纳

一. 解题要领

化学工艺流程题的解题的知识总结归纳

解题步骤

解题策略

首尾呼应

找出主线

1. 对照原料和产品,确定核心反应和核心辅料

2. 依核心反应,明确流程主线、支线和除杂任务

分段剖析

明析细节

3. 以核心辅助原料为准,把流程划分为原料预处理、核心反应和产品分离提纯三个阶段

4. 依箭头指向,分析每一环节中物质流入和流出的意义、控制反应条件的作用,融通对流程的整体分析——研究各步骤对应的物质成份和化学反应

5. 某些暂时琢磨不透的环节,可先“淡化处理”,如有必要,可“顺藤摸瓜”或带着问题回头来进行有针对性的分析

先易后难

规范答题

6. 先易后难:先回答与工艺流程非密切相关的问题,确保易拿的分数先拿,规范答题

7. 变换角度:从基本原理、绿色化学、经济角度、安全生产等多角度思考答题

8. 充分利用题给信息合理答题

二. 常考的化工术语

关键词

释义

研磨、雾化

将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化,增大反应物接触面积,以加快反应

速率或使反应更充分

灼烧(煅烧)

使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石、高岭

土、硫铁矿

浸取

向固体中加入适当溶剂或溶液,使其中可溶性的物质溶解,包括水浸取、酸溶、碱溶

、醇溶等

浸出率

固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少

酸浸

在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的过程

水浸

与水接触反应或溶解

过滤

固体与液体的分离

滴定

定量测定,可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定

蒸发结晶

蒸发溶剂,使溶液由不饱和变为饱和,继续蒸发,过剩的溶质就会呈晶体析出

蒸发浓缩

蒸发除去部分溶剂,提高溶液的浓度

水洗

用水洗去可溶性杂质,类似的还有酸洗、醇洗等

酸作用

溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等

碱作用

去油污,去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅,调节pH、促进水解(沉淀)

三. 常见的操作与答题

常见的操作

答题要考虑的角度

加过量试剂

使反应完全进行(或增大转化率、产率)等

加氧化剂

氧化某物质,生成目标产物或除去某些离子

判断能否

加其他物质

要考虑是否引入杂质(或影响产物的纯度)等

分离、提纯

过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作

从溶液中得到晶体的方法:蒸发浓缩—冷却结晶—过滤—(洗涤、干燥)

提高原子利用率

绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用)

在空气中或在

其他气体中进

行的反应或操作

要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气,防氧化、水解、潮解等目的

判断沉淀

是否洗涤干净

取最后一次洗涤滤液少量,检验其中是否还有某种离子存在等

控制溶液的pH

①调节溶液的酸碱性,抑制水解(或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀)

②“酸作用”还可除去氧化物(膜)

③“碱作用”还可除去油污,除去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅等

④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)

控制温度

(常用水浴、

冰浴或油浴)

①防止副反应的发生

②使化学平衡移动;控制化学反应的方向

③控制固体的溶解与结晶

④控制反应速率;使催化剂达到最大活性

⑤升温:促进溶液中的气体逸出;使某物质达到沸点挥发

⑥加热煮沸:赶尽溶解的O2; 促进水解,聚沉后利于过滤分离

⑦趁热过滤:减少因降温而析出的溶质的量

⑧降温:防止物质高温分解或挥发;降温(或减压)可以减少能源成本,降低对设备的要求

洗涤晶体

①水洗:通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质

②“冰水洗涤”:能洗去晶体表面的杂质离子,且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗

③用特定有机试剂清洗晶体:洗去晶体表面的杂质,降低晶体的溶解度、有利于析出,减少损耗等

④洗涤沉淀方法:往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复以上操作2~3次⑤判断沉淀是否洗涤干净的方法——检验有无相关的离子

表面处理

用水洗除去表面可溶性杂质,金属晶体可用机械法(打磨)或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等

四、条件控制(温度、压强、浓度、调pH值)的专用术语及其对应功能

(一)温度、浓度、压强的控制

术语

功能

温度的控制

升温

①加快反应速率或溶解速率;②促进平衡向吸热方向移动;③除杂,除去热不稳定的杂质,如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物质。④使沸点相对较低的原料气化

降温

①防止某物质在高温时会溶解(或分解) ;②使化学平衡向着题目要求的方向移动(放热方向);③使某个沸点较高的产物液化,使其与其他物质分离;④降低晶体的溶解度,减少损失.

控温(用水浴或油浴控温)


①防止某种物质温度过高时会分解或挥发;②为了使某物质达到沸点挥发出来;

③使催化剂的活性达到最好;④防止副反应的发生;

⑤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。

⑥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) 。

增大反应物浓度、加压

①可加快反应速率。对气体分子数减少的反应,加压使平衡向生成物方向移动。但压强太大,动力消耗更多,设备要求更高,成本增加,故必须综合考虑。

②加压一般是提高气体反应物浓度措施,在气体和固体、液体反应的体系中并不适宜。

③生产中常使廉价易得的原料适当过量,以提高另一原料的利用率。

减压蒸馏

减小压强,降低液体的沸点,防止(如浓HNO3、NH3·H2O、H2O2、NH4HCO3等)物质分解;

(二)pH的控制

术语

功能

控制溶液的pH

包括两个方向:①调高pH

②调低pH

⑴目的:调节pH值实质上是利用沉淀溶解平衡把某些离子转化成沉淀。

(2)原则:不管是调高还是调低,原则都是加过量的除杂剂而不引进新的杂质,这里分两种情况①如果要得到滤液,可加固体沉淀剂消耗H或OH—,如除去含Cu2+溶液中混有的Fe3+,可通过加入CuO、Cu(OH)2、Cu(OH)2CO3等;②要得到滤渣,则需加入碱性溶液,如氨水或氢氧化钠溶液。调低pH值的原则与调高pH的原则相同。

⑶题目呈现方式:题中通常会以表格数据形式,或“已知信息”给出需求的“适宜pH范围”的信息;

⑷解题步骤:①判断溶液呈酸(或碱)性; ②判断调高还是调低; ③选择合适的调节剂。

(三)体系环境氛围及其它条件的控制

术语

功能

酸性、

碱性

某种

环境

氛围


①蒸发或结晶时,加入相应的酸或碱,以抑制某些盐的水解。

②需要在酸性气流中干燥FeCl3、AlCl3、MgCl2等含水晶体,以防止水解。如从海水中提取镁,从MgCl2的溶液里结晶析出的是氯化镁结晶水合物,电解熔化氯化镁才能制得金属镁,要去除氯化镁晶体中的结晶水"需要在氯化氢气流中加热,否则煅烧所得的最后固体不是MgCl2,而是熔点更高的MgO, 具有相似情况的还有FeCl3 、AlCl3等。

③营造还原性氛围:加热煮沸酸液后再冷却,其目的是排除酸溶液中的氧气,如用废铁制备绿矾晶体,需要把硫酸加热煮沸后再加入,同时还不能加入过量,防止Fe2+被氧化。

④营造氧化性氛围:加入氧化剂进行氧化,如加入绿色氧化剂H2O2将Fe2+氧化转化为Fe3+

五、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。

(1)当溶液是单一溶质时:

①当溶质的溶解度随温度变化不大(如NaCl):蒸发结晶。

②溶质的溶解度随温度降低而变化较大(如KNO3):冷却结晶(高温下先配成饱和溶液)。

③从稀溶液得到带结晶水的晶体(如CuSO4·5H2O)或受热易分解的晶体(如NH4Cl):蒸发浓缩(至有晶膜出现),冷却结晶(过滤)。

(2)当溶液中有两种或以上溶质时:

①要使受温度影响最大、溶解度最大的溶质最先结晶析出(如除去KNO3中的少量NaCl):蒸发浓缩、冷却结晶(过滤、洗涤、干燥)。

②要使受温度影响最小、溶解度最小的溶质最先结晶析出(如除去NaCl中的少量KNO3):蒸发浓缩、趁热过滤(洗涤、干燥)。

2.过滤:固、液分离(主要仪器:漏斗、烧杯、玻璃棒)。

3.趁热过滤:防止产品(或杂质)降温时析出导致产率降低(或产品不纯)。

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、牛角管)。

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MgCl2•6H2O→MgCl2,应在HCl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。

10.盐析:加无机盐使溶质的溶解度降低而析出。

11.灼烧:高温条件下固体物质的燃烧(主要仪器:坩埚)。

12.煮沸:目的通常是是除去溶解在水中的气体(通常为O2);或是为了促进水解,聚沉后便于过滤分离。

(责任编辑:化学自习室)
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