无机化学工艺流程

.

.. 无机化学工艺流程

主备人： 审核人：

1、无机化学工艺流程题的设计思路：

2、无机化学工艺流程题的一般解题步骤：

第一步：浏览全题，确定该流程的目的——由何原料获得何产物，对比原料和产物；

第二步：精读局部，明确反应原理——确定各步反应物、产物（正、逆向推断法结合），尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出。

第三步：针对问题再读图，明确要求——结合基础理论和实际问题，科学表述，规范书写。

3、无机化学工艺流程题中涉及的问题：

⑴原料的预处理

①溶解：对金属及其氧化物通常采用酸溶，如用硫酸、盐酸、硝酸等，有时也常用碱溶（如铝及氧化铝等物质）。（用酸或碱溶解盐主要是为了抑制盐水解）

浸出：固体加水(或酸)溶解得到离子；

浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少 ；

②研磨：增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分。

③灼烧、煅烧：使物质高温下分解，或高温氧化等。

⑵控制反应条件的方法

①pH的控制：调节溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。

②加热的目的：加快反应速率或促进化学平衡的移动。

③降温的目的：防止某物质在高温下会分解，或为使平衡向需要的方向移动。

④趁热过滤：防止某物质降温时会析出。

⑤冰水洗涤：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。

⑥利用有机溶剂（乙醇、乙醚等）洗涤：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度，使晶体快速干燥。

⑦结晶过程的一般操作：蒸发浓缩 → 冷却结晶 → 过滤 → 洗涤 → 干燥。

.

.. 例1、聚硅硫酸铁（PFSS）是新型无机高分子混凝剂，广泛应用于水的净化处理。PFSS化学组成可表示为：[Fe2(OH)n(SO4)3－n/2(SiO2)x]m，由钢渣合成PFSS主要工艺流程如下：

⑴酸浸时，采用100~140℃和2~3h，其目的是 。

⑵氧化时，需将溶液冷却到40℃以下，其目的是 。

⑶除Al3+时，先调节pH值到 （参见右表），得Fe(OH)3沉淀，

过滤除去滤液，再用硫酸溶解Fe(OH)3得硫酸铁溶液。

开始沉淀pH 沉淀完全pH

Al3+ 3.5

4.7

Fe3+ 1.9

3.2

⑷Na2SiO3溶液可由SiO2渣除杂后与35%的NaOH溶液反应 制备，该反应的离子方程式为

。

⑸水解聚合时，强力搅拌的目的是 ；检验透明橙红色液体中，其分散质直径在l~l00nm的简单方法是

。

例2、以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：

⑴反应I前需在FeSO4 溶液中加入 （填字母），以除去溶液中的Fe3＋。

A、锌粉

B、铁屑 C、KI溶液 D、H2

⑵反应I需控制反应温度低35℃，其目的是

。

⑶工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是：

。

⑷反应Ⅳ常被用于电解生产(NH4)2S2O8 (过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极

发生的电极反应可表示为： 。 .

.. 例3、硫化钠主要用于皮革、毛纺、高档纸张、染料等行业。生产硫化钠大多采用无水芒硝（Na2SO4）-炭粉还原法，其流程示意图如下：

无水芒硝过量炭粉煅烧碱浸精制气体稀碱液硫化钠晶体A

⑴上述流程中“碱浸”后，物质A必须经过 （填写操作名称）处理后，方可“煅烧”；若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO2，写出煅烧时发生的总的化学反应方程式为 。

⑵上述流程中采用稀碱液比用热水更好，理由是 。

⑶取硫化钠晶体（含少量NaOH）加入到硫酸铜溶液中，充分搅拌。若反应后测得溶液的pH＝4，则此时溶液中c( S2－)＝ 。（已知：常温时CuS、Cu(OH)2的Ksp分别为8.8×10－36、2.2×10－20）

⑷①皮革工业废水中的汞常用硫化钠除去，汞的去除率与溶液的pH和x（x代表硫化钠的实际用量与理论用量的比值）有关（如右下图所示）。为使除汞效果最佳，应控制的条件是 、 。

②某毛纺厂废水中含0.001 mol·L－1的硫化钠，与纸张漂白后废水（含0.002 mol·L－1

NaClO）按1:2的体积比混合，能同时较好处理两种废水，处理后的废水中所含的主要阴离子有

。

.

.. 例4、以硫酸工艺的尾气、氨水、石灰石、焦炭及碳酸氢铵和KCl为原料可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸氢铵等物质。合成路线如下：

二氧化硫尾气反应ⅠCaCO3空气CO2CaSO4反应Ⅱ焦炭硫化钙反应ⅣNH4HCO3NH3CaCO3K2SO4反应ⅤNH4ClKCl反应Ⅲ氨水(NH4)2SO3·H2OCO

⑴生产中，反应Ⅱ中往往需要向溶液中加入适量的对苯二酚等物质，其目的是

。

⑵下列有关说法正确的是 。

A．反应Ⅰ中需鼓入足量空气，以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙

B．反应Ⅲ中发生反应的化学方程式为：CaSO4+4C高温CaS +4CO↑

C．反应Ⅳ需控制在60～70℃，目的之一是减少碳酸氢铵的分解

D．反应Ⅴ中的副产物氯化铵可用作氮肥

⑶反应Ⅴ反应液用40%乙二醇溶液，温度控制在25℃，硫酸钾的产率超过90%，其原因是

。

⑷(NH4)2SO3可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为N2，试写出二氧化氮与亚硫

酸铵反应的化学方程式 。

.

.. 【无机化学工艺流程作业一】

1、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，其工艺流程为：

酸浸过滤硝酸成品锌废渣空气除杂I过滤除杂Ⅱ过滤Zn粉加热浓缩操作A过滤烘干

有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氢氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Zn(OH)2

开始沉淀的pH 3.3 1.5 6.5 4.2 5.4

沉淀完全的pH 5.2 3.7 9.7

6.7 8.0

⑴在“酸浸”步骤中，为提高锌的浸出速率，除通入空气“搅拌”外，还可采取的措施是

。

⑵上述工艺流程中多处涉及“过滤”，实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有

。

⑶在“除杂I”步骤中，需再加入适量H2O2溶液，H2O2与Fe2+反应的离子方程式为

。

为使Fe(OH)3 、Al(OH)3沉淀完全，而Zn(OH)2不沉淀，应控制溶液的pH范围为 。检验Fe3+是否沉淀完全的实验操作是

。

⑷加入Zn粉的作用是

。

“操作A”的名称是

。

2、酸性条件下，锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式。SnSO4是一种重要的硫酸盐，广泛应用于镀锡工业，其制备路线如下：

⑴SnCl2用盐酸而不用水直接溶解的原因是 ，加入Sn粉的作用是

。

⑵反应I生成的沉淀为SnO，写出该反应的化学方程式：

。 .

.. ⑶检验沉淀已经“漂洗”干净的方法： 。

⑷反应Ⅱ硫酸的作用之一是控制溶液的pH，若溶液中c(Sn2+)=1.0mol·L—1，则应控制溶液pH 。已知：Ksp[Sn(OH)2]=1.0×10—26。

⑸酸性条件下，SnSO4还可以用作双氧水去除剂，试写出发生反应的离子方程式：

。

3、CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3，还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]制取CoCl2·6H2O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；

②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

⑴写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式

。

⑵NaClO3的作用是 。

⑶加Na2CO3调pH至5.2所得沉淀为 。