《化学工艺流程中的条件控制》2020.4.16
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化工流程中之条件的控制
一、关于PH的控制1、硼镁泥是硼镁矿生产硼砂晶体(Na2B4O7·10H2O)时的废渣，其主要成分是MgO，还含有Na2B4O7、CaO、Fe2O3、FeO、MnO、SiO2等杂质。
以硼镁泥为原料制取MgSO4·7H2O的工艺流程如下：回答下列问题：(3)加入MgO的目的是__________________。
2、已知氧化锌烟尘主要成分为ZnO，还含有PbO、Ag2O、CuO、CdO、GeO2、MnO、FeO等。
从烟尘中回收锗锌的工艺流程如下：回答下列问题。
(2) 锌粉的作用有：除去铜、镉等杂质、______。
3、三氧化二镍(Ni2O3)是一种重要的电子元件材料和蓄电池材料。
工业上利用含镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主)制取草酸镍(NiC2O4·2H2O)，再高温煅烧草酸镍制取三氧化二镍。
已知草酸的钙、镁、镍盐均难溶于水。
工艺流程图如图所示：请回答下列问题：加入碳酸钠溶液调pH至4.0～5.0，其目的为。
4、某冶金厂的炉渣中主要成分为CuO、Cu、Ag、Bi、Pb，还含有少量的SiO2和Au，从炉渣中回收有价金属的一种工艺流程如下。
回答下列问题：(2)加入NaOH溶液的目的是调节滤液的pH，水解时通入水蒸气的目的是。
(4)氨浸实验时，需要在常温下进行的原因是5、B a(N O3)2常用于军事上生产绿色信号弹、曳光弹等。
某生产BaCO3的化工厂生产排出大量的钡泥(主要含有BaCO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等，该厂利用钡泥制取B a(N O3)2晶体(不含结晶水)，部分工艺流程如下：已知：pH=3.2时，可使Fe3+沉淀完全反应I6、我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：相关金属离子[c0(M n+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：后果是________________。
工艺流程中条件的控制
● 【习题】以白云石（主要成分为CaCO3和MgCO3）为原料制备氧化镁和轻 质碳酸钙的一种工艺流程如下：
● （1）白云石高温煅烧所得固体产物的主要成分为 ____C_a_O_、__M__gO______________（填化学式）。
原料的预处理
●4．灼烧：物质在高温条件下发生脱水、分解、挥发等化学变化的过程。 1000℃ 左右，如煤气灯、电炉等，灼烧海带、颜色反应、灼烧失重、灼烧残渣等。
● 【习题】碳、硫的含量影响钢铁性能。某兴趣小组用如下流程对钢样进行探究。
● （1）钢样中硫元素以FeS形式存在，FeS在足量氧气中灼烧，生成的固体产物中 Fe、O两种元素的质量比为21：8，则该固体产物的化学式为___F_e_3_O_4 ______。
Байду номын сангаас 原料的预处理
● 5．浸取及浸出率：向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解， 包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等。浸出率是指固体溶解后，离子在溶液中 的含量的多少（工业上往往为了追求更多转化）。
工艺流程中条件的控制
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原料的预处理
● 1．研磨、粉碎、雾化：将块状或粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小 液滴，增大反应物接触面，以加快反应速率或使反应更充分，增大原料的 转化率（或浸取率）
● 【习题】钴酸锂（LiCoO2）电池是一种应用广泛的新型电源，电池中含有 少量的铝、铁、碳等单质。实验室尝试对废旧钴酸锂电池回收再利用。实 验过程如下：
作 用 是 _ _把_S_n_O_氧_化。为SnO32—
控温
● 1．升高温度 ● （1）加快反应速率或溶解速率； ● （2）促进平衡向吸热方向（一般是有利于生成物生成的方向）移动； ● （3）除去受热不稳定的杂质，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、NH4Cl
● （1）白云石高温煅烧所得固体产物的主要成分为 ____C_a_O_、__M__gO______________（填化学式）。
原料的预处理
●4．灼烧：物质在高温条件下发生脱水、分解、挥发等化学变化的过程。 1000℃ 左右，如煤气灯、电炉等，灼烧海带、颜色反应、灼烧失重、灼烧残渣等。
● 【习题】碳、硫的含量影响钢铁性能。某兴趣小组用如下流程对钢样进行探究。
● （1）钢样中硫元素以FeS形式存在，FeS在足量氧气中灼烧，生成的固体产物中 Fe、O两种元素的质量比为21：8，则该固体产物的化学式为___F_e_3_O_4 ______。
Байду номын сангаас 原料的预处理
● 5．浸取及浸出率：向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解， 包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等。浸出率是指固体溶解后，离子在溶液中 的含量的多少（工业上往往为了追求更多转化）。
工艺流程中条件的控制
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原料的预处理
● 1．研磨、粉碎、雾化：将块状或粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小 液滴，增大反应物接触面，以加快反应速率或使反应更充分，增大原料的 转化率（或浸取率）
● 【习题】钴酸锂（LiCoO2）电池是一种应用广泛的新型电源，电池中含有 少量的铝、铁、碳等单质。实验室尝试对废旧钴酸锂电池回收再利用。实 验过程如下：
作 用 是 _ _把_S_n_O_氧_化。为SnO32—
控温
● 1．升高温度 ● （1）加快反应速率或溶解速率； ● （2）促进平衡向吸热方向（一般是有利于生成物生成的方向）移动； ● （3）除去受热不稳定的杂质，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、NH4Cl
化学技术使用中的常见实验条件控制方法
化学技术使用中的常见实验条件控制方法化学技术是现代社会不可或缺的一部分，它在工业生产、医药领域和日常生活中都有广泛的应用。
在化学实验过程中，实验条件的控制是保证实验结果准确可靠的重要因素之一。
本文将介绍化学技术使用中常见的实验条件控制方法，并探讨它们的作用。
一、温度控制温度是化学反应速率和平衡的重要影响因素之一。
在化学实验中，通常会通过控制反应体系的温度来控制反应速率和产物选择性。
有三种常见的温度控制方法：恒温槽、外加热和冷却装置。
恒温槽是一种常见的温度控制设备，通过控制槽内液体的温度来实现对反应体系温度的控制。
在实验中，我们可以将反应混合物放入恒温槽中，并将槽内温度设定为所需的反应温度。
这样可以确保反应在稳定的温度下进行，从而提高反应的可控性。
另一种常见的温度控制方法是外加热。
在一些实验中，反应速率较慢，需要升高反应体系的温度才能使反应正常进行。
这时，可以通过在反应容器外部施加热源来提高反应的温度。
但需要注意的是，外加热要控制好温度和加热速度，避免过快或过慢导致实验结果的偏差。
冷却装置常用于需要低温条件下进行的实验。
例如，某些化合物在较低温度下反应会产生更高的产物选择性。
在这种情况下，可以使用冷却装置将反应体系保持在低温条件下。
一般情况下，冷却装置通过冷却剂来降低反应体系的温度，如乙二醇、氮气等。
二、压力控制压力是一些气体相反应的重要影响因素之一。
在一些实验中，需要对反应体系的压力进行控制，以调节反应速率和提高产率。
常见的压力控制方法有减压和增压。
减压常用于需要降低反应速率或去除产物的实验中。
通过将系统的压力降低，可以使气体相反应速率变慢。
减压可以使用真空泵或减压阀来实现，具体的操作需要根据实验要求决定。
增压常用于一些气相反应中，通过增加反应系统的压力，可以提高反应速率和产物选择性。
增压可以使用气缸和压缩机等设备来实现，但需要注意保证系统的密封性和安全性。
三、pH值控制pH值是表示溶液酸碱性强弱的指标。
《化学工艺流程中的条件控制》汇总.
13
1、“除镍”步骤中，加氨水调pH的意图是_。 使Co、Fe完全沉淀，Ni转变成[Ni(NH3)6]2+与沉淀分离。 2、“酸溶”步骤中，加盐酸调pH的目的是___
使沉淀溶解，转变成离子。 3、“除铁”步骤中，加双氧水的目的是_____
加纯碱的目的是____________。 将Fe2+氧化成Fe3+，调pH>3.7，使Fe3+沉淀完全。 4、“除铁”后，又用盐酸调pH的作用是_________。
加快Fe与H2SO4反应的速率; 防止溶液中的FeSO4 析出 步骤3：向滤液中加入一定量(NH4)2SO4固体。 步骤4：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤、冰水洗涤、干燥，得到硫
酸亚铁铵晶体。 防止(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O晶体溶解损失
10
演练2：2011年江苏高考题19、(1)
❖ 高氯酸按（NH4ClO4）是复合火箭推进剂的重要成 分，实验室可通过下列反应制取：NaClO4 (aq) + NH4Cl(aq) 90℃ NH4ClO4 (aq)+NaCl(aq) 若 NH4Cl 用氨气和浓盐酸代替，上述反应不需要外界供热就 能进行，其原因是_____________________。 NH3与HCl反应放出热量
_______________________________________
温度过低，反应速率减慢；
温度过高，NH3的产率降低； 此温度范围有利于提高催化剂的活性。
7
控制温度目的：
1、物理问题：温度改变溶解度,影响是否沉淀； 反应物是否挥发。
2、化学反应平衡（可逆反应 ） ： 温度改变平衡移动方向,影响转化率。
已知：pH>11 时Zn(OH)2 能溶于NaOH溶液。 实验中可选用的试剂：
1、“除镍”步骤中，加氨水调pH的意图是_。 使Co、Fe完全沉淀，Ni转变成[Ni(NH3)6]2+与沉淀分离。 2、“酸溶”步骤中，加盐酸调pH的目的是___
使沉淀溶解，转变成离子。 3、“除铁”步骤中，加双氧水的目的是_____
加纯碱的目的是____________。 将Fe2+氧化成Fe3+，调pH>3.7，使Fe3+沉淀完全。 4、“除铁”后，又用盐酸调pH的作用是_________。
加快Fe与H2SO4反应的速率; 防止溶液中的FeSO4 析出 步骤3：向滤液中加入一定量(NH4)2SO4固体。 步骤4：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤、冰水洗涤、干燥，得到硫
酸亚铁铵晶体。 防止(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O晶体溶解损失
10
演练2：2011年江苏高考题19、(1)
❖ 高氯酸按（NH4ClO4）是复合火箭推进剂的重要成 分，实验室可通过下列反应制取：NaClO4 (aq) + NH4Cl(aq) 90℃ NH4ClO4 (aq)+NaCl(aq) 若 NH4Cl 用氨气和浓盐酸代替，上述反应不需要外界供热就 能进行，其原因是_____________________。 NH3与HCl反应放出热量
_______________________________________
温度过低，反应速率减慢；
温度过高，NH3的产率降低； 此温度范围有利于提高催化剂的活性。
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控制温度目的：
1、物理问题：温度改变溶解度,影响是否沉淀； 反应物是否挥发。
2、化学反应平衡（可逆反应 ） ： 温度改变平衡移动方向,影响转化率。
已知：pH>11 时Zn(OH)2 能溶于NaOH溶液。 实验中可选用的试剂：
化学工艺流程中的条件控制ppt课件
化学工艺流程中的条件控制
.
1
化学工艺流程中的条件控制
pH控制
温度、压强、及 投料比……的控 制
介质的选择
原料
产品
除杂净化
分离提纯
原料
核心化学反应
所需产品
原料的循环利用
排放物 无害化处理
.
2
情境一：合成氨的条件控制(反应原理
课本P52)
•温已度过知低：，N反2(应g)速+3率H减2(慢g)；
2NH3(g) ，
×
HCl(aq)
△
• 7、④Fe2O3判断该过F程eC能l3(否aq实) 现(无水Fe)Cl3
×
• 9 、A 判断离子方程式正误( )
用KIO3 氧化酸性溶液中的KI： 5I－+IO3－+3H2O =3I2+6OH－
• 2防0、止M(节g、选A)l镁被铝空合气金氧化(M。g17Al12 )是一种潜在
• 加步水快骤浴F2加e：与热向H，盛2反S有O应4洁反至净应基铁的本屑速不的率再烧冒杯出中气加泡入为稀止H。2S趁O4热溶过液，
防滤止。溶液中的FeSO4 析出
• 防步止骤(3N：H向4)2滤SO液4·中Fe加SO入4·一6H定2O量晶(N体H溶4)2解SO损4固失体。 • 步骤4：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤、冰水洗涤、干
的贮氢材料，可在氩.气保护下，将Mg、Al 14
三、介质选择
• 1、最常用的介质是什么？ • 当然是空气和水
• 2、为何不在空气中进行？
– 空气可能带来的隐患：O2氧化、H2O水解 – 所选介质气体有什么好处：比如在HCl气流中加热
FeCl3晶体可以得到无水FeCl3， 是因为HCl可以抑制 水解并带走水汽。
.
1
化学工艺流程中的条件控制
pH控制
温度、压强、及 投料比……的控 制
介质的选择
原料
产品
除杂净化
分离提纯
原料
核心化学反应
所需产品
原料的循环利用
排放物 无害化处理
.
2
情境一：合成氨的条件控制(反应原理
课本P52)
•温已度过知低：，N反2(应g)速+3率H减2(慢g)；
2NH3(g) ，
×
HCl(aq)
△
• 7、④Fe2O3判断该过F程eC能l3(否aq实) 现(无水Fe)Cl3
×
• 9 、A 判断离子方程式正误( )
用KIO3 氧化酸性溶液中的KI： 5I－+IO3－+3H2O =3I2+6OH－
• 2防0、止M(节g、选A)l镁被铝空合气金氧化(M。g17Al12 )是一种潜在
• 加步水快骤浴F2加e：与热向H，盛2反S有O应4洁反至净应基铁的本屑速不的率再烧冒杯出中气加泡入为稀止H。2S趁O4热溶过液，
防滤止。溶液中的FeSO4 析出
• 防步止骤(3N：H向4)2滤SO液4·中Fe加SO入4·一6H定2O量晶(N体H溶4)2解SO损4固失体。 • 步骤4：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤、冰水洗涤、干
的贮氢材料，可在氩.气保护下，将Mg、Al 14
三、介质选择
• 1、最常用的介质是什么？ • 当然是空气和水
• 2、为何不在空气中进行？
– 空气可能带来的隐患：O2氧化、H2O水解 – 所选介质气体有什么好处：比如在HCl气流中加热
FeCl3晶体可以得到无水FeCl3， 是因为HCl可以抑制 水解并带走水汽。
化学工艺流程
化学工艺流程化学工艺流程是指在化学工业生产中，按照一定的工艺路线和操作步骤，将原料通过一系列化学反应和物理过程，转化成所需的目标产品的过程。
化学工艺流程的设计和优化对于提高生产效率、降低能耗、减少环境污染具有重要意义。
下面将介绍化学工艺流程的基本步骤和相关要点。
首先，化学工艺流程的第一步是原料准备。
原料的选择和准备对于后续的反应过程至关重要。
在这一步中，需要对原料进行严格的筛选和检验，确保其质量和纯度符合生产要求。
同时，还需要根据反应方程式计算原料的配比和用量，确保反应能够顺利进行。
接下来是反应过程。
在反应过程中，原料经过一系列化学变化，最终转化成目标产品。
这一步需要严格控制反应条件，包括温度、压力、反应时间等参数。
同时，还需要考虑反应过程中可能产生的副产物和不良反应，采取相应的措施进行控制和处理。
随后是产品分离和纯化。
在反应结束后，通常会得到含有目标产品的混合物。
这时需要通过物理或化学方法对混合物进行分离和纯化，得到高纯度的目标产品。
这一步通常包括蒸馏、结晶、萃取等操作，需要根据产品性质和生产规模选择合适的分离方法。
最后是产品收集和包装。
经过分离和纯化后的产品需要进行收集和包装，以便储存和运输。
在这一步中，需要对产品进行质量检验，确保产品符合相关标准和规定。
同时，还需要选择合适的包装材料和方式，保证产品在运输和储存过程中不受污染和损坏。
综上所述，化学工艺流程是一个复杂而精细的过程，需要对原料、反应、分离和产品进行全面的考虑和规划。
只有通过合理的工艺设计和严格的操作控制，才能实现高效、低能耗、环保的生产目标。
希望本文介绍的内容能对化学工艺流程的理解和应用有所帮助。
《化学工艺流程中的条件控制》教学案(吴县中学 毕晓昀)
高三化学总复习微型专题《化学工艺流程中的条件控制》教学案吴县中学 毕晓昀 2012年10月情境一：《化学反应原理》P52 工业合成氨已知：N 2(g)+3H 2(g) 2NH 3(g) ，△H<0。
工业合成氨温度一般控制在400～500℃，原因是：__________________________________________________________________。
演练1、(2012南京市高三学情调研测试 19 节选)实验室用硫酸铵、硫酸和铁屑制备硫酸亚铁铵晶体(NH 4)2SO 4·FeSO 4·6H 2O 的方法如下： 步骤1：依次用热的碳酸钠溶液．．．．．．．、蒸馏水洗涤废铁屑。
(使用热的碳酸钠溶液是为了洗去铁屑表面的______________________。
)步骤2：向盛有洁净铁屑的烧杯中加入稀H 2SO 4溶液，水浴加热．．．．，反应至基本不再冒出气泡为止。
趁．热过滤．．．。
(水浴加热的目的是：_____________________________； 趁热过滤的目的是_________________________________________________。
)步骤3：向滤液中加入一定量(NH 4)2SO 4固体。
步骤4：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤、冰水洗涤．．．．、干燥，得到硫酸亚铁铵晶体。
(冰水洗演练2、(2011江苏高考 19 节选)高氯酸按（NH 4ClO 4）是复合火箭推进剂的重要成分，实验室可通过下列反应制取：NaClO 4 (aq)+NH 4Cl(aq)℃90NH 4ClO 4 (aq)+NaCl(aq)。
若 NH 4Cl 用氨气和浓盐酸代替，上述反应不需要外界供热就能进行，其原因是：___________________________________。
情境二：(2012无锡零模 16 节选)用金属钴板（含少量Fe 、Ni ）制备氯化钴的工艺流程如下：金属钴与盐酸反应极慢，需加入催化剂硝酸才可能进行实际生产。
例谈“化学工艺流程”题中化学反应条件控制
例谈“化学工艺流程”题中化学反应条件控制作者：严仕军来源：《课程教育研究·学法教法研究》2019年第16期【摘要】近几年，以现代化工生产为背景的“化学工艺流程”题已成为理综化学试卷的主流题型，“化学工艺流程”题中涉及很多的化学反应，这些化学反应都需要在一定条件下进行，因此，化学反应条件的控制是决定生产效益高低和产品是否纯净的关键环节。
下面是结合高考复习备考和高考真题的研究，反思总结得出的“化学工艺流程”中化学反应条件的控制之pH控制的几种情况，通过典型例子对反应条件控制之pH控制的原理、方法及作用进行简单的分析，力求突破“化学工艺流程”题中pH控制的瓶颈，提高学生的化学工程素养和“化学工艺流程”题的得分。
【关键词】工艺流程;化学反应;条件控制;Ph【中图分类号】G632.41 ;;;;;;【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2019）16-0267-02一、促使某些离子水解形成氢氧化物而被除去根据不同金属阳离子完全沉淀的pH数据，改变溶液的pH使之处于某范围内，使杂质金属离子沉淀，并确保所需要的金属离子依旧存留在溶液中。
这一点，在2015年新课标全国II 卷第26题第（4）问中有很好的体现：由于Fe2+沉降时要求的溶液pH较高，或与一些其他离子沉淀pH范围重叠，一般是加入H2O2、酸性高锰酸钾溶液、氯水等氧化剂将其氧化成易沉降的Fe3+。
例题1：（2015年新课标全国卷Ⅱ第26题第（4）问）酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。
该电池放电过程产生MnOOH。
回收处理该废电池可得到多种化工原料。
有关数据如表所示：回答下列问题：（4）用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解，铁变为〖CD#2〗，加碱调节至pH为〖CD#2〗时，铁刚好沉淀完全（离子浓度小于1×10-5mol·L-1时，即可认为该离子沉淀完全），继续加碱至pH为〖CD#2〗时，锌开始沉淀（假定Zn2+浓度为0.1mol·L-1）。
化学工艺流程及控制
应器、分离技术等。
化学工艺流程的发展趋势
绿色化
随着环保意识的提高，绿色化学 工艺流程成为发展趋势，旨在减 少环境污染和资源浪费。
智能化
利用信息技术和自动化技术实现 化学工艺流程的智能化控制，提 高生产效率和安全性。
高效化
通过新型反应技术和分离技术的 研发和应用，实现化学工艺流程 的高效化，降低能耗和物耗。
03 危险品管理
对危险化学品进行严格管理， 确保储存、运输和使用过程中 的安全。
0 个人防护 4提供适当的个人防护装备，如
化学防护眼镜、化学防护服和 化学防护手套等。
化工生产环保要求
废弃物处理
对产生的废弃物进行分类 、回收和处理，以减少对 环境的影响。
减少排放
通过改进工艺和技术，降 低生产过程中的污染物排 放。
描述化学反应的快慢，通 常用单位时间内反应物浓 度的减少或生成物浓度的 增加来表示。
反应速率常数
反应速率与反应物浓度的 关系，是描述反应速率快 慢的重要参数。
活化能
引发化学反应所需的最低 能量，是决定反应速率的 重要因素。
化学反应热力学
焓变
化学反应过程中能量的变化，通常用焓变 表示。
熵变
物质混乱度或无序度的变化，通常用熵变 表示。
节能减排
推广节能技术和设备，降 低能源消耗和碳排放。
环境监测
建立环境监测系统，对排 放的污染物进行实时监测 和记录。
三废处理与利用
废气处理
采用各种过滤、吸附、燃烧等 方法处理废气，减少对大气环
境的污染。
废水处理
通过物理、化学和生物方法处 理废水，确保达到排放标准。
废渣处理
对产生的废渣进行分类、回收 和处理，以减少对土地资源的 占用。
化学工艺流程的发展趋势
绿色化
随着环保意识的提高，绿色化学 工艺流程成为发展趋势，旨在减 少环境污染和资源浪费。
智能化
利用信息技术和自动化技术实现 化学工艺流程的智能化控制，提 高生产效率和安全性。
高效化
通过新型反应技术和分离技术的 研发和应用，实现化学工艺流程 的高效化，降低能耗和物耗。
03 危险品管理
对危险化学品进行严格管理， 确保储存、运输和使用过程中 的安全。
0 个人防护 4提供适当的个人防护装备，如
化学防护眼镜、化学防护服和 化学防护手套等。
化工生产环保要求
废弃物处理
对产生的废弃物进行分类 、回收和处理，以减少对 环境的影响。
减少排放
通过改进工艺和技术，降 低生产过程中的污染物排 放。
描述化学反应的快慢，通 常用单位时间内反应物浓 度的减少或生成物浓度的 增加来表示。
反应速率常数
反应速率与反应物浓度的 关系，是描述反应速率快 慢的重要参数。
活化能
引发化学反应所需的最低 能量，是决定反应速率的 重要因素。
化学反应热力学
焓变
化学反应过程中能量的变化，通常用焓变 表示。
熵变
物质混乱度或无序度的变化，通常用熵变 表示。
节能减排
推广节能技术和设备，降 低能源消耗和碳排放。
环境监测
建立环境监测系统，对排 放的污染物进行实时监测 和记录。
三废处理与利用
废气处理
采用各种过滤、吸附、燃烧等 方法处理废气，减少对大气环
境的污染。
废水处理
通过物理、化学和生物方法处 理废水，确保达到排放标准。
废渣处理
对产生的废渣进行分类、回收 和处理，以减少对土地资源的 占用。
高三化学 化工流程中反应条件的控制与目的
热练(五)化工流程中反应条件的控制与目的1．(1)一种由菱镁矿(主要成分MgCO3、CaCO3、FeCO3、SiO2)制备高纯氢氧化镁的工艺如图：若要得到高纯Mg(OH)2，需对“沉镁”步骤所得的固体进行洗涤，检验固体已洗净的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)碱式氧化镍(NiOOH)可用作镍氢电池的正极材料。
以含镍(Ni2＋)废液为原料生产NiOOH的一种工艺流程如图：则加入Na2CO3溶液时，确认Ni2＋已经完全沉淀的实验方法是____________________________ _______________________________________________________________________________。
答案(1)取最后一次洗涤滤液，加入硝酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则已洗净(其他合理答案也可)(2)静置，在上层清液中继续滴加1～2滴Na2CO3溶液，无沉淀生成解析(1)加入MgSO4使CaCl2转化为CaSO4除去，再通入NH3，使Mg2＋形成沉淀，过滤即可得氢氧化镁，滤液为NH4Cl和少量(NH4)2SO4溶液，可循环利用。
(2)确认Ni2＋已经完全沉淀，即溶液中无Ni2＋的实验方法是静置，在上层清液中继续滴加1～2滴Na2CO3溶液，无沉淀生成。
2．以粉煤灰(主要成分为Al2O3、SiO2，还含少量Fe2O3等)为原料制取氧化铝的部分工艺流程如图：(1)“酸浸”过程发生的主要反应的离子方程式是________________________________。
“酸浸”在恒容密闭反应釜中进行，温度不宜过高的原因是_______________________。
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（4）H2O2 将粗磷酸中的有机碳氧化为 CO2 脱除，同时自身也会发生分解。相同投 料比、相同反应时间，不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80℃后脱除率变化
的原因：__8_0___℃__后___，___H_2_O_2_分__。解速率大，浓度显著降低
12
练习 1、（2017 全国Ⅰ卷）Li4Ti5O12 和 LiFePO4 都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主 要成分为 FeTiO3，还含有少量 MgO、SiO2 等杂质）来制备，工艺流程如下：
验条件为
。
（3）TiO2•xH2O 沉淀与双氧水、氨水反应 40min 所 得实验结果如下表所示：
温度/℃
30 35 40 45
50
TiO2•xH2O 转化率/%
92 95 97 93 88
分析 40℃时 TiO2•xH2O 转化率最高的原因
。
5
近年高考回顾
4、（2018 全国Ⅰ卷）焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用
入的试剂分别为
、
。
4
近年高考回顾
3、（2017 全国Ⅰ卷）Li4Ti5O12 和 LiFePO4 都是锂离子电池的电极材料，可利用钛 铁矿（主要成分为 FeTiO3，还含有少量 MgO、SiO2 等杂质）来制备，工艺流 程如下：
回答下列问题：
（1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。
由图可知，当铁的浸出率为 70%时，所采用的实
回答下列问题： （1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当Байду номын сангаас的
浸出率为 70%时，所采用的实验条件为100℃、2h或90℃、。 5h
（3）TiO2•xH2O 沉淀与双氧水、氨水反应 40min 所得实验结果如下 表所示：
温度/℃
30
35
40
45
50
TiO2•xH2O 转化率/%
92
95
97
93
88
分析 40℃时 TiO2•xH2O 转化率最高的原因
。
低于40℃，TiO2•xH2O转化反应速率随温度升高而增加，超过40℃，双氧水 13 分解与氨气逸出导致TiO2•xH2O转化反应速率下降
练习 2．（2019 届江西省红色七校高三第一次联考）工业上利用废镍催化剂(主要成分为 Ni，还含有一定量的 Zn、 Fe、SiO2、CaO 等)制备草酸镍晶体的流程如下：
回答下列问题： (1)在 95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为 ______________________ (3)根据 H3BO3 的解离反应：H3BO3+H2O H++B(OH)4−，Ka=5.81×10−10，可判
断 H3BO3 是 _____酸； 在 “过 滤 2”前， 将溶 液 pH 调节 至 3.5， 目 的是 ______________________________________________
7
一、温度控制
水浴加热
用什么方法？ 反应自身放热
温 度 控 制 控制在
什么范围？
趁热过滤
减压蒸发
冰水冷却…… /真空脱水
加热？冷却？具体范围？
充分利用图、表、数据信息
为什么？
温度太低可能导致…… 温度过高可能导致……
8
温度控制不当可能产生的不良后果
❖ 温度过低可能导致：❖ 温度过高可能导致：
1. 速率过慢
1. 速率过快
2. 吸热反应产率降低 2. 放热反应产率降低
3. 溶解度减小
3. 溶解度增大
4. 出现副反应、副产 4. 出现副反应、副产品
品
5. 能耗大、生产成本高
5. ……
6. 反应物挥发、分解如：
NH3·H2O H2O2 NH4HCO3
7. Al3+ Fe3+ 等水解 9
什么样的温度才是合适的？
10
辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜 矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如下所示：
(2)“回收 S”过程中温度控制在 50～60 ℃之间，不宜过高或过低
的原因是___温___度__高___苯__容___易__挥__发_。，温度低溶解速率小
11
（2018 江苏）磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下：
回答下列问题：
（3）“净化除杂”需先加 H2O2 溶液，作用是
5，目的是
。
。然后在调节溶液的 pH 约为
3
近年高考回顾
2、（2016 全国Ⅰ卷）NaClO2 是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等， 其一种生产工艺如下：
回答下列问题：
（3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去 Mg2+和 Ca2+，要加
化学工艺流程中的条件控制
电白一中高三化学备课组
2020.4.16
1
化学工艺流程中的条件控制
pH控制
温度、压强、及投 料比……的控制
介质的选择
原料
产品
除杂净化
分离提纯
原料
核心化学反应
所需产品
原料的循环利用
排放物 无害化处理
2
近年高考回顾
1、（2015 全国Ⅰ卷）硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为 Mg2B2O5•H2O 和 Fe3O4，还有少量 Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3 和 SiO2 等）为原 料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如图所示：
（2）除铁时，控制不同的条件可以得到不同的滤渣 II。已知滤渣 II 的成分与温度、pH 的关系如图所示：
①若控制温度 40℃、pH=8，则滤渣 II 的主要成分为___F_e__O__O__H_(填化学式)。
②若控制温度 80℃、pH=2，可得到黄铁矾钠[Na2Fe6(SO4)4 (OH)12]沉淀(图中阴影部分)，写出生成黄铁矾钠的离
情境一：合成氨的条件控制
❖ 已知：N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ，△H<0。
❖ 工业合成氨温度一般控制在400～500℃，原因是
_______________________________________
温度过低，反应速率减慢；
温度过高，NH3的产率降低； 此温度范围有利于提高催化剂的活性。
广泛。回答下列问题： （2）利用烟道气中的 SO2 生产 Na2S2O5 的工艺为：
①pH=4.1 时，Ⅰ中为__________溶液（写化学式）。
6
5、(2019 年高考化学全国 I 卷 )硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用 于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿(含 Mg2B2O5·H2O、SiO2 及少量 Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：
的原因：__8_0___℃__后___，___H_2_O_2_分__。解速率大，浓度显著降低
12
练习 1、（2017 全国Ⅰ卷）Li4Ti5O12 和 LiFePO4 都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主 要成分为 FeTiO3，还含有少量 MgO、SiO2 等杂质）来制备，工艺流程如下：
验条件为
。
（3）TiO2•xH2O 沉淀与双氧水、氨水反应 40min 所 得实验结果如下表所示：
温度/℃
30 35 40 45
50
TiO2•xH2O 转化率/%
92 95 97 93 88
分析 40℃时 TiO2•xH2O 转化率最高的原因
。
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近年高考回顾
4、（2018 全国Ⅰ卷）焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用
入的试剂分别为
、
。
4
近年高考回顾
3、（2017 全国Ⅰ卷）Li4Ti5O12 和 LiFePO4 都是锂离子电池的电极材料，可利用钛 铁矿（主要成分为 FeTiO3，还含有少量 MgO、SiO2 等杂质）来制备，工艺流 程如下：
回答下列问题：
（1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。
由图可知，当铁的浸出率为 70%时，所采用的实
回答下列问题： （1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当Байду номын сангаас的
浸出率为 70%时，所采用的实验条件为100℃、2h或90℃、。 5h
（3）TiO2•xH2O 沉淀与双氧水、氨水反应 40min 所得实验结果如下 表所示：
温度/℃
30
35
40
45
50
TiO2•xH2O 转化率/%
92
95
97
93
88
分析 40℃时 TiO2•xH2O 转化率最高的原因
。
低于40℃，TiO2•xH2O转化反应速率随温度升高而增加，超过40℃，双氧水 13 分解与氨气逸出导致TiO2•xH2O转化反应速率下降
练习 2．（2019 届江西省红色七校高三第一次联考）工业上利用废镍催化剂(主要成分为 Ni，还含有一定量的 Zn、 Fe、SiO2、CaO 等)制备草酸镍晶体的流程如下：
回答下列问题： (1)在 95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为 ______________________ (3)根据 H3BO3 的解离反应：H3BO3+H2O H++B(OH)4−，Ka=5.81×10−10，可判
断 H3BO3 是 _____酸； 在 “过 滤 2”前， 将溶 液 pH 调节 至 3.5， 目 的是 ______________________________________________
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一、温度控制
水浴加热
用什么方法？ 反应自身放热
温 度 控 制 控制在
什么范围？
趁热过滤
减压蒸发
冰水冷却…… /真空脱水
加热？冷却？具体范围？
充分利用图、表、数据信息
为什么？
温度太低可能导致…… 温度过高可能导致……
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温度控制不当可能产生的不良后果
❖ 温度过低可能导致：❖ 温度过高可能导致：
1. 速率过慢
1. 速率过快
2. 吸热反应产率降低 2. 放热反应产率降低
3. 溶解度减小
3. 溶解度增大
4. 出现副反应、副产 4. 出现副反应、副产品
品
5. 能耗大、生产成本高
5. ……
6. 反应物挥发、分解如：
NH3·H2O H2O2 NH4HCO3
7. Al3+ Fe3+ 等水解 9
什么样的温度才是合适的？
10
辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜 矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如下所示：
(2)“回收 S”过程中温度控制在 50～60 ℃之间，不宜过高或过低
的原因是___温___度__高___苯__容___易__挥__发_。，温度低溶解速率小
11
（2018 江苏）磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下：
回答下列问题：
（3）“净化除杂”需先加 H2O2 溶液，作用是
5，目的是
。
。然后在调节溶液的 pH 约为
3
近年高考回顾
2、（2016 全国Ⅰ卷）NaClO2 是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等， 其一种生产工艺如下：
回答下列问题：
（3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去 Mg2+和 Ca2+，要加
化学工艺流程中的条件控制
电白一中高三化学备课组
2020.4.16
1
化学工艺流程中的条件控制
pH控制
温度、压强、及投 料比……的控制
介质的选择
原料
产品
除杂净化
分离提纯
原料
核心化学反应
所需产品
原料的循环利用
排放物 无害化处理
2
近年高考回顾
1、（2015 全国Ⅰ卷）硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为 Mg2B2O5•H2O 和 Fe3O4，还有少量 Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3 和 SiO2 等）为原 料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如图所示：
（2）除铁时，控制不同的条件可以得到不同的滤渣 II。已知滤渣 II 的成分与温度、pH 的关系如图所示：
①若控制温度 40℃、pH=8，则滤渣 II 的主要成分为___F_e__O__O__H_(填化学式)。
②若控制温度 80℃、pH=2，可得到黄铁矾钠[Na2Fe6(SO4)4 (OH)12]沉淀(图中阴影部分)，写出生成黄铁矾钠的离
情境一：合成氨的条件控制
❖ 已知：N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ，△H<0。
❖ 工业合成氨温度一般控制在400～500℃，原因是
_______________________________________
温度过低，反应速率减慢；
温度过高，NH3的产率降低； 此温度范围有利于提高催化剂的活性。
广泛。回答下列问题： （2）利用烟道气中的 SO2 生产 Na2S2O5 的工艺为：
①pH=4.1 时，Ⅰ中为__________溶液（写化学式）。
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5、(2019 年高考化学全国 I 卷 )硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用 于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿(含 Mg2B2O5·H2O、SiO2 及少量 Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：