(化学)工艺流程大题

化学大题第二题的位置，有很多创新展开方向。导图中列出了很多新思考的点，帮助大家拓展思路。

工 艺 流 程

• 核心化学反应
  • 反应条件控制
    • 温度
      • 特定温度
        • 发生副反应，如乙烯，乙醇（乙醚）
        • 固体溶解结晶
      • 升温
        • 催化剂失活
        • 反应物高温分解或挥发 H2O2(分解)，氨水，铵盐，氨气，HNO3(分解)，NaHCO3 盐酸(挥发)，醋酸，草酸，含结晶水物质，
        • 促进气体逸出（溶解度下降），物质达到沸点挥发
        • 趁热过滤:减少因降温而析出溶质量
        • 促进水解
      • 降温
        • 防止物质高温挥发或分解
        • 放热反应，平衡向正方向移动
        • 减少能源成本，设备要求
    • 调pH
      • 抑制/促进水解(有提示易水解) 例:保存碳酸铵加浓氨水
      • 沉淀（沉淀剂不引入杂质为原则） 例:除去Cu²中Fe³可加入氧化铜，氢氧化铜，碱式碳酸铜
      • 特定氧还要的酸碱性条件
      • 注意:①当沉淀物质不溶于氨水时可直接加过量氨水 ②广泛试纸整数pH/题目规定写整数！
    • 气体流速
      • 反应速率慢:流速越大，气体和催化剂接触时间越短，转化率越小
      • 反应速率快:流速越大，压强越大，转化率越高
      • 若物质浓度高易爆，要及时控制流速
    • 压强 (压缩机)
      • 减压蒸馏:减小压强，使液体沸点降低，防止xx受热分解
      • 气:①增大气体浓度②加快反应速率
      • 减压过滤:内外要有压强差(如水龙头抽气泵造成) 装置放在减压系统里没有用
      • 真空 作用
        • 降低沸点
        • 隔绝空气，如氟化铍热还原法
    • 加入物质
      • 萃取 降低某物溶解度
        • 四乙xx无直接参加反应，但提高了反应速率 原因:四乙xx提高氯化苄在水中溶解度，使反应物充分接触
      • 沉淀:如FeSO4＋S²(除杂) ①加氢氧化钾不加氢氧化钠:高铁酸钾比高铁酸钠溶解度大 ②析出NaS2O4晶体时加入氯化钠固体作用:增大Na+浓度，促进析出
      • 调节pH
      • 氧化还原:MnO4,NaNO2酸性条件强氧化性 注意铜铁锰离子会催化过氧化氢分解 （无法确定价态：将V(III)氧化（VI））
        • 防止被氧化:如含Ti3+溶液中加铝
      • 提供反应物:硫酸铵焙烧分解提供反应所需硫酸
• 产品分离提纯
  • 方法
    • 过滤
      • 常压过滤(普通漏斗)
      • 减压过滤(抽滤)
    • 萃取与反萃取
      • 索氏提取器:使用溶剂量少，可连续萃取
    • 蒸馏
    • 冷凝分离:使xx变成固体或液体，便于分离 (冰水浴)(2018Ⅲ)
    • 溶质结晶
      • 类型
        • 蒸发浓缩，冷却结晶:溶解度对温度变化小 例:KNO3(NaCl)
        • 蒸发浓缩，趁热过滤 NaCl(KNO3)
        • 蒸发结晶:溶解度随温度变化大
        • 降温结晶:如硫酸亚铁铵
        • ①若易水解要在HCl气流中或与SOCl2共热 AlCl3,MgCl2,CuCl2 ②若高温易分解不能用蒸发 胶状沉淀不易过滤可以煮沸聚沉再过滤 ④如果易被氧化要隔绝空气（Fe2＋）
        • 过滤→洗涤→ 干燥→重结晶 （晶体提纯）
      • 晶体洗涤目的
        • 冰水:洗去晶体表面杂质，并减少晶体在洗涤过程中的损耗
        • 酒精:①(再次)洗去晶体表面杂质，降低晶体溶解度，使晶体快速干燥 ②(首次)降低晶体溶解度，促进晶体析出
        • 特殊溶剂:洗去晶体表面杂质，降低晶体溶解度，有利于析出，减少损耗，提高利用率
      • 趁热过滤 目的
        • 留滤液:防止温度降低时xx结晶析出
        • 留沉淀:防止溶液温度降低，xx结晶析出时夹裹了部分yy杂质 （一般有表格给一些晶体结晶温度）
  • 循环利用物质
    • 流程中需要和生成的(出去与进入箭头)
    • 找构成循环圈的
    • 找可逆反应
    • 找母液(再次精制)
• 原料预处理
  • 原料
    • 废弃物
    • 化工物质
    • 矿物
      • 用氧化物形式:活泼金属氧化物→不活泼金属氧化物→二氧化硅→水
  • 杂质
    • Mg,Ca:常以氟化物沉淀
    • 碱性氧化物:常以氢氧化物沉淀 氧化铁氧化铝等不与弱酸弱碱反应(硫酸铵)
    • 酸性氧化物:SiO2＋碱→SiO3²→加酸→H2SiO3↓ 直接加酸→是啥还是啥
    • 两性氧化物:通CO2和加氨水会有白色沉淀
    • 硫化物:Fe2S2＋酸→H2S↑ 如:滴硫酸并水浴加热去除 PbS焙烧→SO2 CuSO4＋H2S→Cu2S↓＋H2SO4
    • NaHS过量加入酸中可能产生H2S
    • 例
  • 方法
    • 研磨粉碎
      • 目的:增大反应物接触面积， 加快反应速率，使反应更充分 (生成固体，覆盖在xx表面，阻止反应继续)
      • 增大接触面积方法 (加快反应速率)
        • 气体:多孔分散器，多孔泡球 （增大气体与液体接触面积，加快气体溶解）
        • 液体:喷洒雾化（同上）
        • 固体:研磨粉碎，搅拌 添加乳化剂，分批加入
        • 生成物覆盖在反应物表面阻止反应进行， 可用玻璃棒加速搅拌
      • 用矿炸而不用矿粉原因:降低生产成本，综合利用资源
    • 浸取
      • 酸浸
        • HCl:挥发性 酸雾:①卤代烃:刺激，易溶于水，挥发 ②二氧化硫＋水蒸气 ③三氧化硫被水吸收高温下（浓硫酸吸收）
        • H2SO4:滤渣可能有钡钙铅沉淀 (难挥发性强酸，但酒精灯加热时可挥发) (一定要酸入水！隐含)
        • 硝酸:强氧化性
        • 作用:除氧化膜（氧化铝）
      • 碱浸
        • 溶解
          • 两性氧化物:锌铍铝 NaAlO2，Na2BeO
          • 酸性氧化物:SO2、SiO2(SiO3²)
        • 除油污:热的纯碱如铁屑
      • 水浸:分离水溶性与非水溶性物质
      • 醇浸:提取有机物
      • 增大浸出率办法:①升温②将xx研磨粉碎或搅拌③增大xx浓度 例:通入高温水蒸气目的:①升高温度②充分混合
    • 高温烧 (灼烧焙烧煅烧)
      • 固体分解
      • 反应
        • 氧气
        • 碳:CO2(恰好)；CO(C过量) (作用:作还原剂，提供热量)
          • 如SiO2→Si；Fe2O3→Fe
        • 其他物质:AlCa(SiO4)2+NH4HSO4 =NH3+CaSO4+CaSiO3
      • 提高 氧化 速率
        • ①在回转窑进行富氧焙烧，助燃风气量为煤气量2－3倍
        • 焙烧过程，向焙烧物料加辅助剂，增加物料疏松度和透气性
        • 窑体进行分段控温
        • 不能将调控料层厚度为窑体2/3高度 （迁移高炉炼铁一层碳一层铁）
    • 加热煮沸
      • 加快固体溶解，如脱硫时用煤油（溶剂）升温脱硫率上升
      • 排除溶液中溶解气体
• 废弃物处理
  • 发生意外
    • 氢气不纯
    • 氢气氯气混合爆炸
    • 吸入有毒气体
  • 去除
    • 氢氧化钠溶液吸收
    • 点燃
• 过氧化氢分解: ①高温 ②催化剂铁锰铜离子
• xx为什么比理论用量更多: 确保完全沉淀/反应
• 冷却后将坩埚放入干燥器 防止冷却吸水
• 宝藏男孩氧化钙 ①硫酸钙沉淀②与水放热 ③吸收SO2CO2④调pH
• 冰水浴
• 防水解？防潮解？防氧化？
• 如何判断完全:连续两次高温 灼烧冷却后质量差小于0.1g
• 不能过大或过小，如沉铁时 过小，不足抑制水解胶体 (颗粒小沉淀速率慢难过滤) 过大，氨水沉铁时消耗过多
• ①直接加热(易燃)②水浴加热 (易控温，受热均匀，产生气流平稳) ③油浴(高于100)
• 某工艺流程优点:工艺清洁、原料价格低廉、 设备要求低、副产物可用于xx、流程短、 无废气废渣排放、废水可回收利用、