内容正文:
第34讲 化学工艺流程综合题
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一、题型框架
1.化工流程线路示意图
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(1)箭头:箭头进入的是投料(即反应物)、出去的是生成物(包括主产物和副产物)。
(2)三线:物料进出线、操作流程线、循环操作线。
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2.涉及问题
(1)原料的预处理。
(2)反应条件的控制(温度、压强、催化剂、原料配比、pH、溶剂等)。
(3)反应原理(化学平衡、水解平衡、化学反应速率、反应热、电化学等)。
(4)绿色化学问题(物质循环利用、废物的处理、原子利用率、能量充分利用等)。
(5)化工安全(防爆、防污染、防中毒等)。
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二、命题角度
命题角度1 常考化工术语及基本操作
1.常考化学工艺术语
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、硫铁矿等
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关键词 释义
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
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
蒸发结晶 蒸发溶剂,使溶液由不饱和溶液变为饱和溶液,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 用水洗除去可溶性杂质,类似的还有酸洗、醇洗等
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2.操作与思考角度
常见的操作 思考角度
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
加氧化剂 氧化某物质,生成目标产物或除去某些离子
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
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常见的操作 思考角度
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、防水解、防潮解等目的
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常见的操作 思考角度
控制溶液的pH ①调节溶液的酸碱性,使金属离子形成氢氧化物沉淀析出(或抑制水解)
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)
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常见的操作 思考角度
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: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
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常见的操作 思考角度
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洗涤沉淀的方法: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
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[典例1] 以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO4·7H2O的过程如图所示:
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硼镁泥的主要成分如下表:
MgO SiO2 FeO、Fe2O3 CaO Al2O3 B2O3
30%~40% 20%~25% 5%~15% 2%~3% 1%~2% 1%~2%
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回答下列问题:
(1)“酸解”时应该加入的酸是________,“滤渣1”中主要含有________(写化学式)。
(2)“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是_____________、____