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解密08 工艺流程题解法
一、工艺流程题特点
工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。
题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括附产品);题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来;题尾主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设制成系列问题,构成一道完整的化学试题。
二、工艺流程题的解法
(一). 知道做什么
阅读题干,明确工业流程所用的原料(包括成分)和要制得的产品。
化学工艺生产主要解决的矛盾,归纳起来主要有六方面问题:
一、解决将原料转化为产品的生产原理;
二、除去所有杂质并分离提纯产品;
三、提高产量与产率;
四、减少污染,考虑 “绿色化学”生产;
五、原料的来源既要考虑丰富,还要考虑成本问题;
六、生产设备简单,生产工艺简便可行等工艺生产问题。
化学工艺流程题,一般也就围绕这六个方面设问求解。要准确、顺利解答工艺流程题,学生除了必须要掌握物质的性质和物质之间相互作用的基本知识以及除杂分离提纯物质的基本技能外,最关键的问题要具备分析工艺生产流程的方法和能力。
(二)学会怎么做
1.流程中所用的原料通常要进行预处理,如研磨、水浸、酸或碱浸等。
①研磨目的:增大反应物间的接触面积,使反应快速充分进行。
②水浸目的:通过加水溶解,使可溶物进入溶液,与不溶物通过过滤分离。
③酸或碱浸目的:通过加酸或碱溶液,使物质发生化学反应而溶解,与不溶物通过过滤分离。
④为了提高"浸取"步骤的反应速率,可采取的措施有:将固体原料研碎;增大酸或碱的浓度;升高温度:搅拌等。
为了增大原料转化率,工业流程中所用的试剂往往过量,要注意过量的试剂进入了滤液还是滤渣里,回答物质成分时不要漏写。
例1. 钼是一种重要的金属,用它制成的合金有良好的机械性能,在工农业生产和国防上都有广泛的用途.下图是利用钼矿石(主要成分为MoS2)制备金属钼的流程图:
信息:MoO3+3H2Mo+3H2O
请回答下列问题:
(1)反应①常将钼矿石粉碎,目的是____________; MoO3中铝元素的化合价为__________________.
(2)操作I的名称是_________________;常用NaOH溶液吸收反应①的尾气,化学方程式为_______________.
(3)制得19.2吨金属钼,理论上至少需含MoO3 80%的粗产品多少吨?请写出计算过程.
注:粗产品杂质中不含钼元素
【答案】
(1)使钼矿石和空气充分接触,加快反应速率 +6
(2)过滤 2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O.
(3)设需要含MoO3 80%的粗产品的质量为x
MoO3+3H2Mo+3H2O
144 96
80%x 19.2t
=
x=36t
答:需要含MoO3 80%的粗产品36t.
【解析】(1)化学反应中接触面积越大越易反应,可知粉碎的目的是使钼矿石和空气充分接触,加快反应速率;根据化合物中元素化合价的代数和为零,设钼的化合价为x,则:x+(-2)x3=0,x=+6。
(2)操作Ⅰ得到固体和液体,可知操作的名称是过滤,从题目中知道尾气是二氧化硫,可写出方程式:2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O。
如例题中的第一问(蓝字)将钼矿石粉碎,目的是:使钼矿石和空气充分接触,加快反应速率
2.利用信息书写流程中的化学方程式
①辨箭头判断反应物和生成物。箭头由物质指向方框的是反应物,箭头离开方框指向的物质是生成物。
②根据元素守恒与反应规律,判断没有给出的其他反应物或生成物。
③若用已知物书写的方程式未配平,可根据质量守恒定律(主要是原子守恒)进行配平,必要时可考虑添加氧气或水,比如如反应强调在空气中进行,要考虑空气中氧气是否参与反应;在溶液中进行要考虑水是否参与反应。
例2. 炼铁产生的废渣中含有大量CuS及少量铁和铁的化合物,工业上以该废渣为原料生产CuCl2的流程图如下:
(1)操作1把废渣粉碎的目的是 。
(2)在废渣粉末中加入NaCl和O2的目的是:CuS、NaCl和O2在高温条件下反应生成CuCl2和Na2SO4,写出该反应的化学方程式 。
(3)【查阅资料】:不同金属氢氧化物可以在不同的pH范围内从溶液中沉淀析出,工业上利用调节溶液pH的方法,使金属氢氧化物依次沉淀,结合过滤等操作,进行物质分离。
下表是氢氧化铁与氢氧化铜开始沉淀与沉淀完全的pH
Fe(OH)3
Cu(OH)2
开始沉淀的pH
1.9
4.7
沉淀完全的pH
3.2
6.7
操作3的名称是 ,其中用到玻璃棒的作用是