工业流程问题

工业流程问题

【常规考点】 基本原理

三原则：

杂质处理原则：原料不纯→提纯除杂。

成本最优原则：省钱→步骤少，易操作（过量加入），原子经济，循环利用（热量、母液），杂质回收

环境保护原则：环保→三废处理，避免有毒有害

四主线：

试剂线：常见试剂作用

类别

常见试剂

−+−、ClO3MnO−（4 、NO3H）判断方法

目标物质价态变化或需要变

化

氧化剂

Cl2、S2−、空气、Fe3+、H2O2

等

2−−−SO2、SO3、S2O3、S2O24

还原剂

X− 、H2O2、Fe2+、金属等

酸 碱 其他

目标物质价态变化，或需要变

化 调节pH，酸溶，需要与酸反

应

调节pH，碱溶，需要与碱反

应

信息、调节pH，转化为沉淀

HCl、HNO3、H2SO4、CO2等 NaOH、Ca(OH)2、NH3等 氧化物、氟化物、硫化物等

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死磕系列——工业流程问题

杂质线：常见除杂方法

类别 常见套路 Fe3+、Cu2+ Ksp、常见沉淀pH SiO2、硅酸盐 原料中含SiO2、硅酸盐 Mg2+、Ca2+ 氟化物溶解性

Ni2+、CO2+、Ag+、Cu2+、Zn2+ 加入NH3/NH4Cl等

根据性质 易升华、沸点低、易分解等

操作线：常见操作方法 类别

预处理（酸浸、碱浸、某种

溶液浸）

灼烧、煅烧、焙烧 升华 研磨、粉碎 过滤 蒸发结晶 降温结晶 重结晶 水洗 冰水洗涤 醇洗 蒸馏 萃取 通入气体

常见目的 除去杂质 促分解促氧化

思路途径

与酸/碱/某溶液溶质反应 除去方法

调pH（可能涉及氧化） 碱溶除去、或转化为沉淀 转化为氟化物沉淀 形成络合物 加热、升华、蒸馏等

物质的热稳定性（有氧气存在，考虑高温氧化）

分离产品、防止堵塞 I2、信息 加快反应速率 提高浸取率 去除固体、取得固体 固液分离，可能会有抽滤

不保留母液，温度对目标物溶

获取产品

解度影响不大

保留母液，温度对目标物溶解

分离产品

度影响较大

对纯度要求较高，反复结晶 一次结晶达不到目的

洗去杂质离子 常见于过滤后 减少溶质损失 常见于溶解度信息

洗去杂质离子、减少产物损失 常见于信息

考的少，可能会有减压蒸馏的

分离沸点差异较大物质

过程

利用不同溶剂中溶解度差异 可以萃取不常见离子 排尽空气/通入反应气/搅拌/

常见于信息

促进氧化

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死磕系列——工业流程问题

产品线：核心反应的条件控制 反应条件选择 反应 物质分解、副反应 不利于反应进行 反应速率 催化剂变化、过于剧烈 速率慢 速率过慢 转化率低 向不利的方向移动 未达平衡转化率 可能达到平衡转化率 平衡 提纯 其他 高、浪费能源、考虑能源再利用 设备成本高 无法充分反应 效率低 过高 温度控制 过低 过高 过低 过快 流速控制 过慢 向不利的方向移动 考虑对溶解度的影响 压强控制 考虑对沸点等影响 效率低 物质性质发生变化，物质分解、挥发等 反应无法发生 提高其他物质转化率，本身转化率低 控制反应发生，影响物质氧化性/还原性 过浓 反应过快，引发危险 向不利的方向移动 不利于后续操作 影响目标物转化率 原料浪费，需考虑循环工艺 不利于回收利用 原料浪费，需考虑循环工艺 可能会有相应沉淀产生 可能加入碳酸盐、碳酸氢盐、氧化物等 浓度控制 过稀 速率太慢 过量 pH的控制 依具体反应而定

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死磕系列——工业流程问题

【常见考法及答题模板】

1. 减压蒸馏(减压蒸发)的原因：

减小压强，使液体沸点降低，防止(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)受热分解\\挥发 2. 检验溶液中离子是否沉淀完全的方法：

将溶液静置一段时间后，取上层清夜向其中滴入————（沉淀剂），若无沉淀生成，则离子沉淀完全 3. 洗涤沉淀的方法：

沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作2－3次 4. 检验沉淀是否洗涤干净的方法：

取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若————，则沉淀洗涤干净

5. 蒸发时的气体氛围：

抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl3溶液时为获得AlCl3需在HCl气流中，缓慢加热进行

6. 通入气体的原因

实验前通N2：

赶尽装置中的空气，防止O2、H2O等干扰实验(如：O2氧化某物质、H2O使某物质水解)

实验后通N2：

将产生的某气体全部赶入至后续某个装置，保证产生的气体被后续某个装置的溶液完全吸收——定量实验 实验中通N2：

稀释某种气体(纯ClO2易分解爆炸)或防止物质被氧化(如：生产白磷过程中在高纯N2保护下进行)

7. 事先煮沸溶液的原因：

除去溶解在溶液中的(如氧气)防止某物质被氧化 8. 产品进一步提纯的操作：

重结晶

9. 趁热过滤的原因即操作：

减少过滤时间、保持过滤温度，防止××杂质析出；操作：已预热的布氏漏斗趁热抽滤

10. 减压蒸发(小心烘干)：

常压蒸发温度过高，××易分解；或者减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止××分解 11. 苯甲酸的重结晶中粗苯甲酸全部溶解后，再加入少量蒸馏水的目的：

为了减少趁热过滤过程中损失苯甲酸，一般再加入少量蒸馏水 12. 循环利用的物质和可回收的物质

①循环利用目的：节能减排，“绿色化学”，降低成本等。 ②一定不会用于循环的物质：目标产物，杂质 ③可以用于循环的物质：辅助试剂、母液 ④可回收的物质：副产品(非目标产品)

箭头回指，未标明物质往往可能是循环利用产品

13. 终点判断模板：当滴入最后一滴_____标准溶液后，溶液变成_____色，且半分钟内

不恢复原来的颜色。

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死磕系列——工业流程问题

【常考题型归纳】

1. 问发生xx反应的离子/化学方程式____________

注意：是主要反应还是所有反应 方法：陌生方程式的配平

2. 问：加入xx的目的是______________

方法：从物质本身性质考虑，氧还？促进沉淀？促进水解？促进沉淀？

3. 问：某步骤需要，加入_________物质

方法：从加入前后 差异入手，是否有变价，是否有沉淀/气体生成，进而考虑产生如此差异的原因，此即需要加入物质的性质 4. 问：请设计xx的实验方案

方法：操作+现象+结论 注意：过量 适量

5. 问：如何防止反应过于剧烈

方法：缓慢分次加入，控制温度（水浴） 6. 问：最佳条件是____________

方法：产率/转化率/效率最高，同时考虑成本

7. 问：高于/低于 某温度/ph/浓度 产率/转化率低 原因是

方法：平衡+速率双维度考虑，是否有物质会分解/挥发/反应等 注意：转化率≠平衡转化率

8. 问：xxxxx的优点是_____________

方法：两方法比较，从产物 产率 环保 成本 操作 回收利用等方面综合考虑 9. 问：杂质离子是_______

方法：一考虑离子反应产物，二考虑反应物过量，三考虑酸碱性 10. 问：为什么不用xx，二用xxx

方法：xx和xxx比较 差异点，从氧还，沉淀，水解，稳定性，产物等方面考虑 a) 常考为啥不用HNO3，产物有氮氧化物 污染空气 b) 常考为啥不用浓HNO3，消耗多，成本高

c) 常考为啥不用HCl，易挥发，有还原性，可能被氧化 d) 常考为啥不用H2SO4，可能有硫酸盐沉淀

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