化学工业题解题资料.pptVIP

* 化工生产流程与实验题的解题思考与总结 树德中学 曾曙斌 核心提示 化学以实验为基础，利用实验基础知识，理解常见重要操作原理，解决现实生产和生活中的实际问题，以彰显学科价值。围绕中学常见的重要工艺流程展开，结合习题，对操作思想和实际措施进行总结，以摸清解题规律和有效方法。 前言 无机化工生产工艺和实验以元素化合物知识为背景设计问题，考查学生化学知识的灵活应用能力及思维的全面性和深刻性，亦考查学生应用元素化合物知识和化学反应原理解决实际问题能力，目的在于引导中学化学教学要关注化学学科的应用性和实践性。这就要求我们在复习时要细致、深透地把握经常涉及的化工操作原理。 一、化工原料预处理：粉碎、酸浸、碱洗 1、粉碎 在学习“以黄铁矿为原料生产硫酸”工艺流程时，知道为使黄铁矿充分燃烧，需将矿石粉碎，并从燃烧炉底部通入强大空气流将“矿石粉”吹得像“沸腾”了一样，以增加反应接触面积，加快反应速率，提高原料利用率。 　增加接触面积的方法还有： ——用疏松多孔物作催化剂载体，将接触室内热交换器由直管变为弯管，需预热气体与要冷却气体逆向交流，在吸收塔骨放置瓷环，气－液逆流接触吸收（尾气从吸收塔底进入，吸收剂从吸收塔顶喷淋）。 ——提高原料利用率的方法还有：适当增大氧气的用量，用９８.３％的浓硫酸（不直接用水，目的是防酸雾生成）做吸收剂及离开吸收塔的尾气进行循环再利用等。 ２、酸浸 　　如利用制取硫酸产生的矿渣制备高纯氧化铁，首先需要用酸将矿浸泡，将铁元素浸出，提高铁元素浸出率的适宜操作通常有哪些？将矿渣粉碎、连续搅拌、延长酸浸时间、利用流程产生的废热使酸液保持一定温度、合适的酸浓度、合适的液固比、循环浸取等。　 ３、碱洗 　　　碱洗的目的有别于“酸浸”：用热的纯碱溶液浸洗金属废屑，目的是洗去金属表面油污；用热的烧碱溶液浸洗，还可除去金属表面的自然氧化膜，有时还具有对混合原料初步分离或转化的效果，如从铝土矿中提取铝的起步“碱溶”就兼有除去铁的氧化物的目的。 二、化工流程的中坚:富集、氧化(或还原)、 除杂 1、富集 在学习“从苦卤中提取溴、碘”“镁的制取”时,我们接触到“富集原理”。为便于操作、节约成本,均需将被提取元素浓缩。 （1）用空气吹出法从海水中提取溴的基本流程是：酸化—氧化—吹出—吸收—再氧化—蒸馏。在预先经过酸化的浓缩海水中，用氯气置换溴离子使之成为单质溴，继而通入空气和水蒸气，将溴吹入吸收塔，使溴蒸气和吸收剂二氧化硫发生作用转化成氢溴酸以达到富集溴元素的目的。然后，经蒸馏得到产品溴。 2、从海水中提取镁的基本流程是： 海水—（结晶、过滤）—母液—（石灰乳、过滤）—Mg(OH)2—（加盐酸，浓缩、结晶）—MgCL2晶体—（在一定条件下脱水）—无水MgCL2—（电解）—Mg。提取粗盐后的母液中含有MgCL2，随后又用沉淀剂将其转化为深沉，重新浓缩结晶的目的是富集镁。 萃取是最常见的富集的重要操作，有时还起到将物质“分离”的效果（在下面谈及）。 2、氧化 由于铝、铁、铜是使用最广的金属，铁又是变价元素，所以化工原料不可避免地涉及多种金属；为“物尽其用”，流程中将原料“酸浸”后，必然涉及将Fe2+氧化为Fe3+（常用的氧化剂有：CL2、H2O2等），而后通过调控PH将其转化为沉淀除去。 如工业上常回收冶炼锌废渣中的锌（含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、AL2O3等杂质），并用来生产Zn（NO3）2·6H2O晶体，其工艺流程见图2。 　　 在“除杂I”步骤中，需加入适量H2O2溶液的目的：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，控制溶液的pH范围：5.2pH5.4, 可使Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀完全，而Zn(OH)2不沉淀。对仍混杂在滤液中未完全沉淀的Cu2+, 加入过量锌粉发生反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu, 再过滤，所得滤液即为Zn(NO3)2溶液。 3、除杂 （1）加合适、过量的沉淀剂。为使杂质离子充分沉淀，加入沉淀剂必须过量且不引入新杂质离子，过量部分在后续步骤中必须除去。沉淀剂过量的判断，通常有两种思考方向： 方向1:　①继续滴加沉淀剂。如在食盐水精制工艺中，证明滴加BaCl2溶液（沉淀SO42-）过量的操作为: 静置, 向上层清液中继续滴加少量BaC12溶液, 若无白色浑浊现象产生, 证明BaC12溶液已经过量, SO42-沉淀完全, 否则, SO42-未完全沉淀, BaC12溶液不过量。 注意, 切不可用向上层清液中滴加少量Na2SO4溶液的方法, 否则, 会再次引入SO42-。