化学自习室


按字母检索
学习小专题

数据词典

元素手册

元素周期表

工艺流程解题策略及必备知识

来源:未知作者:李煜 点击:所属专题: 工艺流程知识点总结
一、工艺流程的结构 二、必备知识 1.原料的预处理 原料预处理阶段 1.研磨、粉碎、 喷洒 1.可增大反应物的接触面积和接触机会,加快反应速率,以提高原料转化率、利用率、浸取率,提高产品的产率等目的。 2.增大接触面积:固体--粉碎、研磨; 液体--喷洒; 气体--

网站温馨提示,请您保护好眼睛! 【视力保护色 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青(默认色) 灰 银河白 字体:

一、工艺流程的结构


工艺流程解题策略及必备知识

二、必备知识

1.原料的预处理

原料预处理阶段

1.研磨、粉碎、

喷洒

1.可增大反应物的接触面积和接触机会,加快反应速率,以提高原料转化率、利用率、浸取率,提高产品的产率等目的。

2.增大接触面积:固体--粉碎、研磨; 液体--喷洒; 气体--用多孔分散器等。

2.浸出

常用酸浸

1.即浸取/溶解:向固体中加入适量溶剂,使其中可溶性的物质溶解或反应进入溶液。

(分为:水浸、酸浸、碱浸、醇浸等)。 固体+水浸等→离子(离子化)

2.水浸:分离水溶性和非水溶性的物质。 +水反应/溶解

3.酸浸:溶解金属/金属氧化物,复分解型

例如:用H2SO4可除Ca2+→CaSO4↓,再用F(氟化物大多难溶)进一步降低Ca2+的浓度

4.碱浸:除去油污(碱煮)/溶解酸性氧化物/溶解铝及其化合物等。

5.醇浸:提取有机物常采用有机溶剂(工艺流程解题策略及必备知识乙醚,二氯甲烷等)浸取的方法提取有机物

3.如何提高浸出率

1.浸出率:实际浸取量与理论浸取量的比值(S溶解后,离子在溶液中含量的多少)

2.提高浸取率可从反应物接触面积、接触机会、温度、反应物的浓度、溶剂性质等方面思考,适当延长浸出时间、多次浸取等也有助于提高浸出率

4.灼烧、煅烧、焙烧、煅烧

1.改变结构,使一些物质能溶解;

2.使一些杂质高温下氧化、分解。

例如:金属(多)硫化物,使S元素→SO2↑(再钙基固硫除)

5.搅拌、加热

1.加速溶解;

2.增大反应物的接触面积,加快反应速率;

3.对于吸热反应,加热可同时提高原料的转化率,但要避免反应物或生成物的过热分解。

6.增大反应物浓度、加压

1.可加快反应速率

2.加压一般是提高气体反应物浓度的措施,不适用:有固体/液体参与的体系

3.生产中常使廉价易得的原料适量过量,以提高另一原料的利用率

7.催化剂

1.降低工艺流程解题策略及必备知识活化能,大大提高反应速率、降低能耗,但不影响化学平衡。

2.必须注意:

A.一般需要控温,控pH,防止失活,使反应速率急剧降低

B.防止杂质使催化剂“中毒”,延长使用寿命。

催化剂中毒:反应原料中含有的微量杂质使催化剂的活性、选择性明显下降或丧失的现象

8.表面处理

含有很多,如除去表面油污,或金属晶体可用机械发打磨,或化学法除去表面氧化物等。


2.控制反应条件

条件的控制

1.控pH范围

1.目的与答题规范表述:

A.分步沉淀:中和/消耗H/OH,调节pH,使××生成××沉淀(过滤分离)

B.pH过小/过大时,无法生成××,降低××产率/效率

C.(蒸发/结晶前)调节pH××(强酸性),防止/抑制××水解

如调节PH3─4/4─5,Fe3+/Al3+→Fe(OH)3↓、Al(OH)3↓;调节pH7左右,Cu2+→Cu(OH)2

2.方法:+与H反应,不引入新杂质,所+物质含后除离子/产品中的离子

如除去Cu2+(Fe3+),可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3

2.控体系的环境氛围

1.制备无水晶体:干燥的酸性气流氛围下,抑制水解并带走因分解产生的水汽。

例如:制无水FeCl3:在HCl气体氛围下,蒸发浓缩,冷却结晶

2.还原性氛围:防止××(还原性物质)被氧化。如加入Fe粉防止Fe2+被氧化。

3.加氧化剂氧化。如:+过量H2O2将Fe2+全部氧化为Fe3+

优点:不引入新杂质,不污染环境

3.控温度

1.控高温:加快溶解/反应速率,或促进平衡移动(如促进水解生成沉淀)

2.控低温:防止××在某T会溶解或分解,或促进平衡移动

3.控范围:综合考虑。

①过低:××速率很慢(溶解/反应)

②过高A.催化剂逐渐失活,υ急剧下降(尤其微生物催化,蛋白质变性)

B.反应气溶解度 ,逸出→降低××浸出率/产率

C.××分解(如:H2O2、铵盐、碳酸氢盐等) →××××

D.××挥发(易挥发:醋酸、HCl、液溴、乙醇等)→××××

E.I2升华→××××

③使反应速率不至于太慢、抑制/促进平衡移动、防止反应物分解、

防止副反应发生、使催化剂的催化活性最高等。

4.方法:A.××浴(水浴、冰水浴、油浴、沙浴)

B.缓慢加入××溶液/通入××气体(若为液溴,采用空气吹出法)

5.注意:若给出各物质S信息,则根据S随T的变化情况,采取合适的结晶方法

4.趁热过滤

1防止过滤一种晶体或杂质的过程中,因降温而析出另一种晶体。

2.要滤渣(产品):防止降温时析出杂质而影响产品纯度或减少产品溶解损耗(T↑S↓)

要滤液(产品):防止降温时析出产品(T↑S↑)而损耗(除S小或难溶的杂质)

3.方法:将漏斗先置于热水中预热。

5.产品洗涤

1.蒸馏水洗涤:除去可溶性杂质

2.冷/冰水洗涤:××××降低产品/晶体的S,减少溶解损耗

3.有机溶剂洗涤:A.减少晶体的溶解损耗B.除去晶体表面水分,便于干燥(适用于易溶于谁的晶体)

6煮沸

促进水解,聚沉后利于过滤分离;除去溶解在溶液中的气体,如氧气

7.加氧化剂

氧化某物质,转化为易于被除去(沉淀)的离子,例如将Fe2+→Fe3+调节pH3-4使水解彻底

8.加氧化物

调节pH促进水解(沉淀)

循环操作与副产物


1.对于可逆反应:可将未转化的反应物分离后送入反应器重新反应。如:合成氨反应,分离氨后的尾气中还含有大量原料气N2和H2可送入合成塔,实施循环生成。

2.若某物质:既是辅助原料又是副产品(既流进又流出),则考虑循环利用。

3.注意:某些隐形存在物质,循环多次后因累积导致浓度过高,影响产品的纯度


3.分离提纯与实验操作

常用提纯方法

1.水溶法:除可溶杂质

2.酸溶法:除碱性杂质

3.碱溶法:除酸性杂质

4.氧化还原法:除氧化/还原性杂质

5.加热灼烧法:除易分解/易挥发/易升华的杂质

6.调节pH法:如除去H中Fe3+、Al3+、Cu2+等;除去OH中SiO32

7.沉淀法:除Mn2+Cu2+Ni2+:S2-→金属硫化物↓

常用分离方法

1.过滤

难溶与易溶特殊:趁热过滤/抽滤(加快过滤速度)

2.萃取和分液

溶质在互不相溶溶剂中S的差异

3.蒸馏或分馏

1.互溶液体

2.沸点差异大(20℃以上)

4.冷却法

气体易液化(NH3、Cl2、SO2)的特点,如合成氨分离出NH3,提高转化率

5.结晶与工艺流程解题策略及必备知识重结晶

固体混合物的分析提纯(重结晶) 

1.重结晶:将晶体溶于溶剂,又重新从溶液中结晶的过程。 S→aq→S

2.原理:利用混合物(一般为两种物质混合)中各组分在某溶剂中S不同,或在同一溶剂中(随T变化,S变化不同--通常为:溶质随T↑,S变化大,杂质随T↑,S变化小,杂质可能在溶剂中S大/小)不同T时的S不同而使它们相互分离。 

3.从溶液中得到干燥晶体或沉淀的步骤:

若溶质:S大,且T↑,S变化大(一般↑),采用:蒸发浓缩,冷却结晶,过滤、洗涤、干燥

若溶质:S大,且T↑,S变化小,采用:加热浓缩,蒸发结晶,趁热过滤、洗涤、干燥,若杂质:S非常小→→要使杂质在趁热过滤时被滤去留滤纸上:

若溶质:S非常大→→ 过滤/趁热过滤母液中。

 4.实例说明:溶质类型 

①NaCl型(KNO3):加热浓缩,蒸发结晶,趁热过滤(留在母液) (S大,且T↑S变化小)

②KNO3型(NaCl):蒸发浓缩(晶膜),冷却结晶,过滤(留在母液)(S大,且T↑S↑) 

③苯甲酸的重结晶:蒸发浓缩,趁热过滤,冷却结晶, 过滤(留在滤纸) (杂质S非常小)④Ca(OH)2型:蒸发、结晶 (S小,且T↑S↓)

冷却结晶:适用A.S大且T↑S↑,B.易水解的,C.结晶水合物


实验操作

1.洗涤沉淀:往过滤器中加蒸馏水,使水浸没沉淀,待水自然流下后,重复操作2-3次。

目的:去除沉淀表面附着的可溶性的杂质离子和母液

2.检验沉淀是否洗涤干净:取最后一次洗涤液的上清液于试管中,根据沉淀吸附的杂质离子,加入合适的检验试剂 ,若没有特征现象出现,则表明沉淀已洗涤干净。

易溶性晶体洗涤:为减少晶体溶解损失,可用相应的饱和溶液或酒精(有机溶剂)洗涤。

3.滴定终点的判断:当滴入最后一滴标准液时,由××变为××,且30S内不恢复

4.趁热过滤:减少结晶损失;提高纯度

5.干燥(易分解的):低温烘干或自然晾干

6.分液:下层下口放出,上层上口倾出


4.核心反应--陌生方程式的书写

箭头:原料--→产品,分清核心元素及杂质元素

核心元素:是否变价,判断核心反应类型氧化还原/非氧化还原具体如下:

①瞻前顾后

瞻前A.看反应物B.条件C.体系酸碱性

顾后A.反应产物(已知+推测)B.注意产物与产物以及产物与体系的酸碱性共存问题

②.分析核心元素化合价

③.与所学同族或相似元素(对角线规则)类比

三、解题策略

原则:复杂问题,分块处理;细节过程,步步推理。

1.读题头,明确目的:找出原料(分析杂质元素)→产品

2.析变价,找核心反应

3.分块拆分:

原料→核心反应一般为:预处理--净化除杂

核心反应→产品一般为:分离提纯

注意:①有时净化除杂也可能在核心反应之后;②核心反应可能不只一步,可为多个。

(责任编辑:)
用手机微信扫描以下二维码,可浏览、收藏、分享;若对您学习有帮助,请点击打赏图标,扫描二维码,赞助本站。
------分隔线----------------------------
数据统计中,请稍等!
------分隔线----------------------------
相关文章
说点什么吧
  • 全部评论(0
    还没有评论,快来抢沙发吧!
栏目列表
作者其他文章
微信公众平台二维码
二维码图片
欢迎订阅网站动态,手机扫一扫就可以。
化学自习室APP下载二维码
化学自习室APP
欢迎使用化学自习室APP,扫码就可下载。
会员登录
用户名:
密码:
验证码: 看不清?点击更换
推荐内容
公益广告

返回顶部