化学工艺流程

考点1　工艺流程中副产品和循环物质的确定

基 础 梳 理   循环物质的确定

举 题 悟 法

类型1　循环物质的确定

　(2021·八省联考湖南卷)以某冶金工业产生的废渣(含Cr2O3、SiO2及少量的Al2O3)为原料，根据下列流程可制备K2Cr2O7。下列说法正确的是(     )

A. 煅烧时没有发生氧化还原反应

B. 滤渣Ⅱ中主要成分是Al(OH)3

C. 可循环使用的物质是CO2和Na2CO3

D. 由Na2CrO4转化为K2Cr2O7的过程中需加入KOH

类型2　副产物的判断

　由高碳铬铁合金废料制取铬的简单流程如下，已知：Cr＋H2SO4===CrSO4＋H2↑。回答下列问题：

(1) 稀硫酸酸浸过程中，提高“浸出率”的措施有　                                　 (写一条即可)。

(2) 用纯碱调节溶液酸度，若纯碱过量，则可能导致的后果是　              　，副产物中两种主要物质的化学式：　                       　。

(3) 加入草酸发生反应的离子方程式：　                                   　。

(4) 向滤液中通入空气，加入氨水后发生反应的化学方程式：　                                 　。

考点2　工艺流程中常见的操作

基 础 梳 理

 常见操作与目的或方法

常见的操作 目的或方法

原料处理 表面处理 (1) 除去金属表面油污(如用碳酸钠溶液除去铁表面的油污)

(2) 除去金属表面氧化物(如用NaOH除去铝表面的氧化膜、NH4Cl溶液除铁锈)

研磨

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、酸浸、碱浸、氨浸等

煅烧(焙烧或灼烧) 除去可燃性杂质(有机物、C、S等)、不稳定性物质或使矿物分解或改变结构，转化为易溶于酸、碱的物质

除杂

转化 加过量试剂  

加氧化剂 (1) 转变某种金属离子的价态，再通过调节溶液pH，使金属离子以氢氧化物沉淀出来，以达到除去杂质的目的[如Fe2＋―→Fe3＋―→Fe(OH)3↓]

(2) 为生成目标产物的价态而加入氧化剂(如在碱性条件下，加入过氧化氢把Cr3＋氧化成CrO)

调节pH 某些金属离子的沉淀，控制物质的溶解

分离提纯 过滤 分离不溶性固体与液体，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法

减压过滤(抽滤)  

趁热过滤  

蒸发结晶 提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl

冷却结晶 提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等

萃取 利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴

蒸馏或分馏 分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油

分液 分离互不相溶的液体

[常考问题]

①提高原料浸出率的措施：                                                                 等。

②减压蒸馏(减压蒸发)的原因：                      ，防止(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)受热分解，挥发。

③事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的气体(如氧气)，防止某物质(如Fe2＋)被氧化。

 工艺流程中常见除杂质的方法

1. 沉淀法

(1) 调节pH。如Al3＋、Fe3＋等可以调高pH使它们形成Al(OH)3沉淀、Fe(OH)3沉淀；SiO、AlO等可以加酸或调低pH使它们形成H2SiO3沉淀、Al(OH)3沉淀。(注意：两性物质，pH不宜过大或过低)

(2) 氟化法。如Mg2＋、Ca2＋等可以加入NaF形成MgF2、CaF2沉淀；除去Mn2＋中的Mg2＋，可加入MnF2，利用沉淀转化除去。

(3) 硫化法。如Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋、Hg2＋可通过Na2S、H2S等形成CuS、ZnS、FeS、HgS沉淀除去；也可以用一些Ksp较大的硫化物。FeS、MnS等通过沉淀转化使某些硫化物转化为更难溶的硫化物。

(4) 氧化还原沉淀法。可用单质进行置换或加入氧化剂(还原剂)使某些微粒转化为沉淀。如可用Zn置换Cu2＋，用高锰酸钾除去Fe2＋。

(5) 碳酸盐沉淀法。加入Na2CO3、NaHCO3、NH4HCO3、NH4HCO3－NH3·H2O、NH3(先)＋CO2(后)等使金属离子形成沉淀。

相关离子方程式如下：

类型 离子方程式

Na2CO3沉Zn2＋

NH4HCO3沉Co2＋

NH4HCO3－NH3·H2O沉Mn2＋

NH3＋CO2沉Ca2＋

HCO沉M2＋(M2＋===Ca2＋、Mn2＋、Co2＋、Ni2＋、Fe2＋)

生成碱式碳酸盐沉淀(锌盐、铜盐等)

2. 气化法

有机物或C在空气中煅烧能生成CO2气体除去。

3. 萃取法

原理：Cu2＋(水相)＋2RH(有机相)CuR2(有机相)＋2H＋(水相)，萃取后加入强酸，使平衡左移，反萃取得到Cu2＋。

4. 离子交换法

依据等电荷交换原则，如1个Ca2＋交换出2个H＋。

 过滤常考问题

1. 如何检验离子是否沉淀完全

方法：                                                                  。

2. 洗涤的目的

(1) 若滤渣是所需的物质，洗涤的目的是                                                        。

(2) 若滤液是所需的物质，洗涤的目的是                                                        。

3. 洗涤沉淀的方法：                                                                         。

4. 常用洗涤方法及目的

(1) 水洗。目的：                          。

(2) 冰水洗涤。目的：(i)                          ；(ii)                            。

(3) 乙醇、丙酮等有机溶剂洗涤。目的：

(i)                          ；(ii)                           ；(iii)                                。

(4) 可用稀硫酸洗涤BaSO4沉淀。目的：减小沉淀的溶解。

5. 如何判断沉淀是否洗涤干净

方法：                                                                                       。

通常检验洗涤滤液中是否含有SO、Cl－、Fe3＋，具体操作如下：

(1) SO：                                                                           。

(2) Cl－：                                                                                       。

(3) Fe3＋：取少许最后一次的洗涤滤液，滴入KSCN溶液，若不出现血红色，则已洗涤干净。