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一轮复习化工流程突破三调pH谁主沉 [复制链接]

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导读:过去的二零一九年,号主学习了关于综合实验的理论,对高考中物质反应的实验过程与装置、物质的性质、制备原理及分离操作等重点综合能力的考查一一分析与突破,独家上线了《综合实验专题复习》(相关链接在下方,请对号入座),耗时两个多月,可谓是一场精彩绝伦的盛宴!

一年后的今天,也是已入深秋之时,也许是不忘初心,也许是求知的力量,也许是……我们开启《化学工艺流程专题复习》逆袭之作,真可谓是“千呼万唤始出来”,美好的生活从这一刻开始!

本专题共十个部分。其中包括原料处理、条件控制、物质分离、计算守恒等情境大探秘,没方法的累是不招人可伶的。反之,运用方法得当,方可得工艺之道。

你知道为什么要调节pH吗?通过加入什么样的试剂来实现pH的变化呢?调节pH的目的是一定是除去杂质吗?pH范围的选择标准是什么?越大还是越小?没有搞明白的你赶紧喊上小伙伴来看看吧!!

说明:例题中均为试题节选,为了保证试题的完整性,请读者参照,可快速有效地进入例题核心讲解学习,优化您的学习体验过程。

实验专题

考情梳理,回归教材

综合实验复习(一)

2

以过滤为始,抓细节

综合实验复习(二)

序号

主题

原创

3

探萃取、觅分液……

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4

以气体为始,析……

张师傅

5

观有机制备之风……

张师傅

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材料

复合材料,凤凰展翅

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文化

化学传统文化

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化学工艺专题突破系列之

重方法明细流程

知去向回归元素

一、调节pH的原理及目的

经过对pH的控制,常常能够达到以下重要目的。

、使溶液中的金属阳离子形成氢氧化物完全沉淀下来而除去(或抑制水解)

2、使溶液中的SiO32-或AlO2-形成沉淀而除去。

3、使原料中的目标元素形成沉淀,进而提取或进一步转化成目标产物(即获得产品)。

二、如何调节pH

需要的物质一般为含主要阳离子的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐,即能与H+反应,使pH增大的物质。(注:一般不增加新的杂质离子)如果溶液中含硅酸根或偏铝酸根,则所加物质使与OH-反应。

三、化工生产中Fe3+、Fe2+的除杂方法

注意事项

①若直接调节溶液的pH,待Fe2+沉淀完全,Cu2+也已沉淀完全,不能除去Fe2+,不可行。

②先将Fe2+氧化成Fe3+,再调溶液的pH为3.7≤pH4.4,此时Fe3+沉淀完全,Cu2+未沉淀,过滤除去Fe(OH)3沉淀。

③加入的氧化剂可以是双氧水或氯气等,注意不能引入新的杂质。

④调节溶液pH的物质,要消耗氢离子,但不能引入新杂质,可为CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3。

四、pH调节范围的控制的策略性考查

、对电离平衡移动的影响

硼镁矿粉经过(NH4)2SO4弱酸性溶液的浸取,Fe2O3、Al2O3和SiO2形成滤渣,而滤液中主要含有镁元素和硼元素。经过调节pH≈3.5,形成了固液混合物,对其进行“过滤2”可得到产品硼酸和含镁滤液(此溶液经“沉镁”等操作得到轻质氧化镁),结合H3BO3的解离平衡得出调节pH≈3.5的目的是将硼元素转化为硼酸,促进硼酸析出。

产品硼酸的溶解度如何?这次的pH调节对于产品硼酸的直接生成起到重要的作用。

一元弱 转化为H3BO3,促进析出

2、生成金属氢氧化物,以达到除去金属离子的目的

制取醋酸镍的工艺流程为将含镍废料粉碎后加入H2SO4和少量HNO3进行酸浸,过滤后得到主要含Ni2+、Al3+、Fe3+(还可能含少量Fe2+、Ca2+)的溶液和主要含SiO2、CaSO4的滤渣,弃去滤渣,向滤液中加入H2O2将可能含有的Fe2+氧化为Fe3+,调节溶液pH为5.0≤pH<6.7,使Al3+、Fe3+转化为氢氧化物沉淀,再通过过滤除去,向过滤所得的滤液中加入NH4F除去滤液中的Ca2+,过滤后向滤液2中加入Na2CO3使Ni2+沉淀为NiCO3,过滤后向NiCO3中加入醋酸得到醋酸镍,再进一步蒸发、结晶、洗涤得到醋酸镍产品。

加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+再进入调节pH操作,这一氧化步骤如果略去则会产生这样的后果?

5.0≤pH<6.7

3、提供环境,维持离子稳定存在形式或离子相互转化

钒炉渣主要含有FeO·V2O3、Al2O3、CuO,进行碱浸,氧化铝溶解形成偏铝酸盐,过滤后滤液含有偏铝酸盐,通入二氧化碳得到氢氧化铝沉淀,经过加热分解可得到氧化铝,滤渣经过空气中焙烧,再用足量的硫酸溶解,溶液中含有铜离子、铁离子,调节pH到8,铜离子、铁离子沉淀完全,过滤得滤渣2应为氢氧化铜和氢氧化铁,同时由于溶液中存在平衡VO2++H2OVO3-+2H+,酸过量会抑制生成NH4VO3,所以要调节溶液的pH,过滤得溶液2中主要含钒元素以VO2+和VO3-的形式存在,再加入硫酸铵转化为NH4VO3,NH4VO3加热得到V2O5,V2O5发生铝热反应得到V。

Fe3+、Cu2+VO2+转化为VO3-

五、锦上添花——透过pH调节看钴、镍和铁化合物的性质

()根据表中的数据知道,当pH等于0的时候,收率高,镍离子的含量最小,除镍效果最好。(2)Co(OH)2中的+2价钴易被氧化到+3价,发生反应的化学方程式为4Co(OH)2+O2+2H2O===4Co(OH)3。(3)加入的双氧水把Fe2+氧化为Fe3+,发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O。(4)加入的纯碱和酸反应,让Fe3+形成沉淀而除去。(5)Co2+是弱碱阳离子,发生水解显酸性,加入盐酸可以防止Co2+水解。

()0

(2)4Co(OH)2+O2+2H2O===4Co(OH)3

(3)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O

(4)使得Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去

(5)防止Co2+水解

解决工艺流程题的几点建议:

、了解流程的目的是基础

俗话说,“千里之行始于足下”。想要拿下流程全貌,必须先确定该流程的目的,由何原料获得何产物(副产物)。认真对比原料和产物,预知操作目的及注意的细节。

2、总览流程图,调用附加信息

化整为零的思想可以降低解题时的疲劳和压力,尽管在答题可能会遇到前一问回答不了的情况,但是并不一定会影响回答后面的问题,所以对于“一叶障目”,你应做到心中有数,从而有效地弱化“慌不择路”。这需要你了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息,并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用。

3、合理思考方可抽丝剥茧

解析流程图并思考从原料到产品依次进行了什么反应?利用了什么原理(氧化还原?溶解度?溶液中的平衡?)。每一步操作进行到什么程度最佳?每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物?杂质或副产物是怎样除去的?

4、重视基础理论

流程只是一个载体,考查的落脚点是元素及其化合物的性质,如铝及其化合物、铁及其化合物等,基本化学理论,如化学平衡、电化学等,实验操作如:过滤、分液、蒸发、萃取等。综合性强,知识的涉及面广,要求有较好的基础知识和知识的运用能力。

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