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重難點題型特訓

物理工藝流程分析

追蹤元素分析法妙解工藝流程題

工藝流程題是將化工生產過程中的主要生產階段（即生產流程）用框圖的形式表現(xiàn)出來，并根據(jù)生產流程中有關的化學知識步步設問，形成與化工生產緊密相連的工藝流程題。

工藝流程題高頻設問點

1．原料預處理階段

(1）酸浸：將原料與酸溶液作用，使原料中的堿性化合物、兩性化合物、能溶于酸的鹽和金屬轉化為溶液，便于過濾分離。

如用硫酸、鹽酸等溶解金屬氧化物，SiO2、難溶硅酸鹽或其他難溶物形成濾渣等（使用硫酸酸浸時需注意會形成難溶的PbSO4、BaSO4，微溶的 CaSO4 ，且Ca2＋往往還會用其他方式再進行第二次除雜）。

(2）堿溶：將物料中的酸性化合物、兩性化合物、能溶于堿性溶液的鹽或金屬等溶解，

如除去油污、溶解Al及其化合物、溶解 SiO2等。

(3）提高浸取速率的措施：

粉碎、攪拌、適當升溫、適當提高酸（或堿）的濃度等。

(4）灼燒、焙燒、煅燒：改變結構，使不易轉化的物質轉為容易提取的物質，

如將硫化物、碳酸鹽等轉化為氧化物，以利后續(xù)酸溶浸??；除去熱穩(wěn)定性差的物質等。

2．核心反應階段

(1）根據(jù)題目信息寫出化學方程式、離子方程式、電極方程式等。

(2）控制反應溫度的思路

{1}加熱

[1]提高反應速率。

[2] 使平衡向吸熱反應方向移動。

[3]除去熱穩(wěn)定性差的物質。

[4]使沸點低的物質汽化等。

{2}降溫

[1]防止溫度過高某物質分解、溶解等。

[2]使平衡向放熱反應方向移動。

[3]降低晶體的溶解度，減少損失。

[4]使某個沸點較高的物質液化，使其與其他物質分離。

(2）控制反應溫度的思路

｛3｝控制一定溫度

[1]溫度太低速率較小，溫度太高反應物（如NaHCO3、H2O2、 HCIO 、HNO3、 NH3?H2O、KMnO4等）可能分解或揮發(fā)。

[2]使催化劑催化效果最佳（?？紲囟冗^高催化劑可能失活）。

[3]避免發(fā)生副反應，使目標物的轉化率、選擇性、產率達到最佳。

[4]產率相差不大時，盡可能選擇較低溫、較低壓，降低成本、降低對設備的要求、符合綠色化學要求等。

(3）在工藝流程中經(jīng)常會涉及化學反應平衡、沉淀溶解平衡、沉淀的轉化、離子的水解平衡等。

3．分離、提純階段

(1）調 pH 除雜

①控制溶液的酸堿性使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。

②調節(jié) pH 所需的物質一般應滿足兩點：能與 H ＊或 OH 反應，使溶液的 pH 改變；不引入新雜質。

例：若要除去 Cu 2+溶液中混有的 Fe 3+，可加入CuO或

Cu ( OH )2或 Cu2 ( OH )2CO3等來調節(jié)溶液的 pH 。

(2) Cu 2+、 Ag +、Pb2＋等常用H2S或含S2﹣的化合物來沉淀，形成難溶的硫化物； Mg 2+、Ca2+常用 F -沉淀。

(3）過濾與趁熱過濾

①過濾是將固液分離，一定要搞清楚"目標元素"到底是在溶液中還是在固體中，要追蹤好元素。

②趁熱過濾有兩種情況：若目標物是固體，趁熱過濾的目的是避免雜質因降溫從溶液中析出而降低產物純度；若目標物在溶液中，則趁熱過濾的目的是避免產物因降溫從溶液中析出而導致產率降低。

(4）萃取與反萃?。阂欢ㄒ闱宄?#34;目標元素"到底是在水中還是在萃取劑中，要追蹤好元素。

(5）蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質（如KNO3)、含結晶水化合物

（如CuSO4.5H2O）或受熱易分解的溶質（如NH4CI）等所使用的方法。

(6）從溶液中析出 FeClg 、MgCl2等溶質時，應在 HCI 的氣流中加熱蒸發(fā)結晶，以防其水解。

工藝流程做題招法

1.快速審題，明確工藝流程的最終目標，確認目標元素。

2.把握文字信息、圖表數(shù)據(jù)、工藝流程中的有效信息，畫出一個"目標元素主干線"，把握兩個關鍵點：

(1）目標元素始終在主線，其他元素陸續(xù)離開主線（要的留下來，不要的踢出去）。

(2）一切反應或操作都是為了獲取產品而服務。

3.在每一次的分離步驟中，務必追蹤好目標元素。遇到"過濾"一定要搞清楚目標元素在固體中還是在溶液中，遇到"萃取與反萃取"一定要搞清楚目標元素在水相中還是在有機相中。

4.若題目沒有給信息，可以不用確定元素存在的形式，只要確定對什么元素進行追蹤即可。若要明確寫出該元素所形成的物質的化學式，往往需要用到所學過的化學反應或利用題目信息寫出來。

無機工藝流程例題練習

(2022全國甲）硫酸鋅（ZnS04）是制備各種含鋅材料的原料，在防腐、電鍍、醫(yī)學上有諸多應用。硫酸鋅可由菱鋅礦制備，菱鋅礦的主要成分為ZnCO3，雜質為SiO2以及 Ca 、 Mg 、 Fe 、 Cu 等的化合物。其制備流程如下（自己找去）：

本題中所涉及離子的氫氧化物溶度積常數(shù)如下表：

離子 Fe3+ Zn2+ Cu2+ Fe2+ Mg2+

Ksp 4.0x10 -38 6.7x10 -17 2.2x10 -20 8.0x10 -16 1.8x10-11

回答下列問題：

(1）菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學方程式為__________________。

(2）為了提高鋅的浸取效果，可采取的措施有________________。

(3)加入物質 X 調溶液 pH =5，

最適宜使用的 X 是_（填標號）。

A .NH3?H2O

B . Ca ( OH )2

C . NaOH

濾渣①的主要成分是＿_______、_________、__________。

(4）向80~90C的濾液①中分批加入適量 KMnO4溶液充分反應后過濾，濾渣②中有MnO2,

該步反應的離子方程式為_____________________________________。

(5）濾液②中加入鋅粉的目的是_______________________________。

(6）濾渣④與濃H2SO4反應可以釋放 HF 并循環(huán)利用，同時得到的副產物是________________________、__________________________。