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化工工藝流程范文1
精細化工學科的發展演變,使現代分離技術趨于成熟,萃取這一化工分離技術得以在眾多領域普及應用,一方面促進了精細化工生產水平的提高,另一方面也完善了相關學科理論知識。在萃取過程中,萃取劑的作用不容忽視,萃取劑選擇及應用是否合理,決定了萃取工藝能否實現經濟性及合理性。因此,需要就化工工藝流程中萃取劑選擇及應用的原則進行探究,以保障萃取工藝質量水平。
1萃取的含義、關鍵及萃取劑選擇的基本原則
1.1萃取及萃取劑
萃取是根據化合物在不兼溶的兩種溶劑中表現出的分配系數或溶解度的差異,實現化合物由一種溶劑向另一種溶劑的轉移。在進行萃取操作時,萃取溶劑的選擇極為關鍵,其既制約影響萃取操作的進程,又決定了萃取產品質量水平高低及萃取工藝經濟性的表現[1]。此外,萃取過程所具備的特點及安全性大小也取決于萃取劑所具有的化學性質。因此,在萃取操作前,最為重要的一點是選擇萃取劑,使其可以與料液反應,并分離出兩個液相。
1.2萃取劑選擇的基本原則
要確?;すに囐|量水平,萃取環節中,在萃取劑的選擇上,應遵循以下幾點原則:(1)萃取劑要具備較好的選擇性。萃取劑在萃取中要對欲萃取溶質起到良好的溶解作用,對諸如稀釋劑等其他溶液組分要做到不溶或少溶,在溶液組分選擇上,萃取劑應具備明確的指向性;(2)萃取劑要具備較好的物理性質。這是基于萃取劑物理性質會給萃取操作施加影響;(3)萃取劑要具備較好的化學穩定性。萃取劑化學穩定性是否完好,直接關系到萃取操作過程的安全性,因此,應優選腐蝕性較小,聚合、分解反應較弱,抗氧化及熱穩定性較強的類型;(4)萃取劑在萃取速度上要有上佳表現,以提高化工工藝流程的經濟性;(5)萃取劑價格與效果并不一定成正比,在萃取劑價格選擇上,要力求經濟實用性;(6)萃取劑安全性要高,應具備無毒、無刺激性、閃點較高,不易燃、揮發性較弱等特點,為以防萃取事故發生,在確保萃取劑安全性基礎上,還要做好相關安全防護措施;(7)萃取劑要具備良好的反萃取性。在萃取條件有所改變時,萃取劑能夠實現將被萃取物質由有機相向水相轉化。此外,萃取劑還具備了原料來源較為豐富,制備較為簡易的特點,面對類型多樣的萃取劑,在進行選擇時要將各類影響要素通盤考慮,確保萃取劑選取的有效合理性。事實上,能夠全部具備以上所說的各種條件的萃取劑少之又少,在化工工藝流程中,要結合工藝特點和產品需求,把握流程的關鍵,在權衡利弊的基礎上,針對性地選擇相應的萃取劑。除了在化工工藝流程中應遵循以上原則,在涉及到萃取劑使用的非化工工藝中,也要按照這些原則來選擇萃取劑。下面結合業界正規溶液理論對溶液萃取劑具備的優勢及劣勢進行闡述,以進一步強調化工工藝流程中萃取劑的選擇及應用問題。正規溶液理論主要根據純物質性質對混合物性質進行簡明扼要的預測,得到相關研究人員的普遍關注和討論。但正規溶液理論更多地適用于非極性分子,涉及到極性分子時,往往產生較大的預測誤差,致使萃取工藝質量水平有所降低。基于這一情況,研究學者將正規溶液理論應用范圍加以擴展,在極性分子具有的無限稀釋活度系數的計算上加以應用,雖可獲取目標物質,但仍存在較大的局限性。
2萃取劑選擇的相關注意事項
作為化工分離的經典方法,萃取廣泛應用于化工生產及分離科學領域。萃取的本質其實就是借助萃取劑作用,實現物質親水性向疏水性轉化,由此達到最終的分離效果?;谳腿┑闹匾饔?,在萃取劑選擇上要注意以下事項:
2.1萃取劑在萃取容量上應具備較高水平
所謂萃取容量,指的是在理想條件下,萃取劑保留強保留分離物的總量,體現出萃取劑在單位濃度下的萃取能力。一般而言,萃取容量較高的萃取劑可以充分去除混合物雜質組分,最大限度保留目標物質。
2.2萃取劑與料液之間要具備密度差,且兩者互溶性要較弱
此處所說的料液更多地指的是水。兩者間的密度差,也就是指萃取劑要有較小的水溶性,較大的油溶性,萃取劑溶解度在水相中要小,相應地,在稀釋劑中要大[2]。滿足這一條件,萃取劑可以與水相更容易發生分層,產生更好的分離效果,從而避免乳化及第三相生成等萃取問題。例如,在4℃條件下,水密度可達13g/cm,而四氧化碳密度大小為1.5953g/cm。可以看到,四氧化碳和水在密度上具有較大差距,采用水溶性較小的四氧化碳來對目標物質加以萃取,能夠起到良好的萃取效果。
2.3萃取劑要具備必備的化學性質
萃取劑應具備的必備化學性質主要體現在化學及熱穩定性方面,具體表現為萃取劑粘度及腐蝕性較低、相對密度較小、沸點不高、熔點較低?;瘜W及熱穩定性較好,才能稱得上是性能優秀的萃取劑,也才能充分發揮出自身的分離功效。例如,在處理煤化工生產污水方面,由于污水中酚物質含量較高,要采用萃取劑對其含量加以降低,備選溶劑有二異丙基醚、重苯及重苯溶劑油、粗苯等[3]。雖然這些萃取劑都能達到90%以上的萃取效率,但二異丙基醚具有較高沸點,揮發性弱,且不易乳化。通過全面考慮,在酚污水處理上,二異丙基醚為最優萃取劑。
化工工藝流程范文2
關鍵詞:化工工藝;萃取劑;選擇
在化工生產中,不斷使用了很多的新興技術,其中精細化工就是出現的新興學科,而且得到了很大的發展。在化工分離技術方面萃取技術得到了很大的發展,這樣不僅僅可以提升精細化工的技術水平,同時也能更好的完善相關的技術理論,使其得到更好的應用。在化工生產中,萃取就是利用化合物在兩種不同的溶液中溶解度和分配系數不同,使化合物從一種溶液中轉移到另外一種溶液中。在萃取的過程中,萃取劑的作用是非常大的,而且它可以決定萃取工藝的操作,同時對合理性和經濟性也是有很大影響的。因此,在化工工藝中,為了保證萃取可以順利的完成,對萃取劑的選擇一定要特別的重視。
1 化工工藝流程簡介
化工工藝流程就是將原材料通過化學反應的方式來進行轉換,使之成為產品的過程。在化工工藝流程中,大致有三個步驟。第一步,要將原料和化學反應所需的規格狀態相符,先要對使用的原料進行處理,因為不同的原料在進行處理的時候使用的方法是不同的。對原料的處理要有明確的針對性,這樣才能更好的進行處理。第二步,要使處理過的原料在合適的壓力和溫度環境下進行化學反應,通過化學反應才能得到產品,在化學反應的過程中也是會有一定的轉化率的,也就是對原料的投入和產出是一定的比例的。在進行化學反應的時候,采用的方式是有很大的不同的,有些原料要進行氧化,有些原料則是要進行還原,采用何種反應方式要根據原料和得到的產品來決定。第三步,要對化學反應出的產物進行精制,將混合物中的雜質進行分離,得到目標產品。在生產的過程中每個生產的環節都是有相應的操作條件和特定的設備的,這是化學工藝中的特殊性。但是在化學生產中對材料的使用和方法的選擇或者是流程的組織都是有一定規律可以進行遵循的,這樣就使得化工工藝在使用的時候也是有一定的共性的?;瘜W工藝可以順利的進行,一定要使用到很多的專業知識,在生產中,對原料的選擇也是非常重要的,同時在化工工藝流程中,自動化生產也已經慢慢成為了發展的趨勢。
2 選擇萃取劑的基本原則
為了更好的進行化工工藝的操作,同時為了保證操作的質量,在生產中得到想要的產品,在進行萃取的時候,一定要選擇好萃取劑,在選擇萃取劑的時候一定要保證滿足以下條件。選擇的萃取劑要有良好的選擇性,在進行物質分離的時候可以更好的保證分離的系數,分離的系數越大萃取劑就越好。選擇的萃取劑要保證其具有良好的物力性質,同時要保證化學穩定性,只要這樣在進行萃取的時候才能更好的保證質量。選擇的萃取劑要保證良好的萃取速度,同時要保證物有所值,在選取萃取劑的時候,價格高的不一定效果就好。萃取劑在使用的時候一定要保證操作的安全,就是要保證萃取劑是沒有毒的,而且要保證沒有刺激,在使用的時候揮發效果要保證非常準。
萃取劑在使用的時候要做到有很強的反萃取能力,在使用萃取劑的時候一旦萃取的環境發生改變,萃取的物質也能非常容易從有機物質轉化為水,這樣就要求萃取劑的反向能力。萃取劑在萃取的過程中是非常重要的。萃取劑容易制備是保證萃取可以順利進行的前提條件,但是現在可以完全具備萃取條件的萃取劑是非常少的,因此在選擇萃取劑的時候一定要做到可以抓住關鍵的問題。要根據生產的實際需要和生產的條件來進行萃取劑的選擇,同時在進行選擇的時候,一定要確保選擇的正確性。萃取劑的選擇原則不僅僅可以適用于化工工藝中,在其他生產中也是可以得到應用的。為了更好的進行化工工藝流程中萃取劑的選擇,可以對正規溶液理論進行分析,對萃取劑的選擇進行更好的比較。正規溶液理論都是在一種很理想的情況下存在的,這種溶液都是經過很簡單的形式,,同時是直接從純物質中得到的,因此這種溶液在理論上是存在著很多問題的。但是正規溶液理論在使用范圍上也是非常廣的,在萃取劑的選擇上也是非常有特點的。為了更好選擇萃取劑,不管使用何種物質作為原料,一定要避免使用錯誤的萃取劑,導致錯誤的發生。
3 萃取劑選擇過程中應當注意的問題
萃取作為一種經典的化工分離方法,在分離科學及化工領域占有十分重要的地位。實際上,其本質是利用萃取劑將物質由親水性轉化成疏水性,最終達到分離的目的。從這一點考慮,我們就可以看出萃取劑的重要性。因此,在選擇萃取劑過程中我們除了要遵守以上基本原則外,還必須注意以下問題。
3.1 考慮萃取劑應有高的萃取容量。萃取容量就是在最優條件下,單位萃取劑的量能夠保留一個強保留分離物的總量,反映的是單位濃度的萃取劑對被萃取物質的萃取能力。通常情況下,容量高的萃取劑能夠從混合物中充分除去其他雜質,保留目標物質。因此,在選擇萃取劑過程中應當充分考慮到這一點。比如,用萃取方式處理酸化后的廢水能夠有效消脫除廢水中的有機物。環乙醇、環乙烷、苯等都是適合的萃取劑,應當選擇哪一種才能具有良好的萃取效果呢?為了在三者之間選擇萃取容量最高的萃取劑,本文用三種萃取劑分別對廢水進行了實驗驗證,我們可以看出對酸化廢水萃取效果較好的萃取劑是環己醇,COD,去除率幾乎達到60%,足見其具有其他溶液不可比擬的萃取能力。因此,選擇環己醇處理酸化后的廢水效果較好。
3.2 萃取劑與料液的互溶性要低,與料液有一定的密度差。在這里,料液主要是指水。萃取劑的水溶性要小、油溶性要大,即在水相中溶解度小,在稀釋劑中溶解度要大。這種條件下,萃取劑易與水相分層,不生成第三相、不發生乳化等現象。簡單地說,與水密度差極大的萃取劑,不容易與水相溶,分離效果更好。比如,四氧化碳的密度為1.595g/m3,水的密度為1g/m3 (4℃);經過數字對比后發現兩者密度相差較大,四氧化碳微溶于水。因此,利用四氧化碳萃取目標產物,不易與水相容可以選用。
3.3 保證萃取劑熔點低、沸點不宜太高、相對密度小、粘度低、腐蝕性低等具有這些化學性質的萃取劑通常具有良好的化學及熱穩定性,良好的化學及熱穩定性正是優秀萃取劑的必備條件。換言之,不具有這些優良化學性質的萃取劑應當發揮不了良好的分離效果。比如,煤化工污水含有較大比重的酚有害物質,需要進行利用萃取劑降低其含量。當前,煤化工溶劑有重苯溶劑油、重苯、粗笨、二異丙基醚等物質。這些萃取劑的萃取效率基本都高于90%,但由于二異丙基醚不易乳化、沸點較高不易揮發,其他物質不是宜乳化、易揮發,就是容易造成二次污染。綜合考慮后,二異丙基醚成為煤化工酚水處理的最佳萃取劑選擇。
4 結束語
在化工工藝流程中,萃取是非常重要的環節,在萃取中,萃取劑的選擇是至關重要的。選擇萃取劑的時候一定要做到非常的謹慎,只有這樣才能更好的選擇出萃取劑。為了保證化工工藝流程可以順利進行,要選擇具有化學及熱穩定性高、選擇性高、容量高、熔點低、相對密度小等優點的萃取劑,同時保證其具有良好的萃取速度和穩定的化學性能,以便得到充分的目標物質。
參考文獻
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2014年高考考試大綱(課程標準實驗版)化學及題型示例中新增的10道題,大都是涉及化學工藝流程的題型。它將化工生產過程中的主要生產階段即生產流程用框圖的形式表示出來,并根據生產流程中有關的化學知識步步設問,形成與化工生產緊密聯系的化工工藝試題。同時該類試題也是近幾年高考化學試題的熱點題型。
一、工藝流程設計題的特征
通過近兩年全國高考試題和2013年高考理科綜合中涉及工藝流程試題的分析(見圖表一):
可以總結出工業流程試題具備以下特征:一是試題情境具有真實性,它源于生產實際,以解決化學實際問題為線索進行設問。二是試題考查內容豐富,試題常涉及氧化還原反應的判斷、化學方程式、離子方程式、電極反應式的書寫、化學反應速率和化學平衡理論的應用、化學反應中的能量變化、與化學實驗相結合的實驗操作(如:常見儀器的名稱和使用、分離提純的基本操作、實驗數據的處理和誤差分析等),環境保護與綠色化學等方方面面的化學基礎知識;能較好考查考生對化學知識的掌握和應用情況,同時考查考生解決化工生產中的相關問題的遷移推理能力。三是突出能力考查:試題類型新穎,閱讀量、思維含量較大,考查考生的資料收集、處理能力;通過化工生產條件的選擇考查學生運用化學反應速率、化學平衡、水解平衡、沉淀平衡、電化學等理論解決實際問題的能力;通過確定產品的成分、產率等考查學生的計算能力;復雜的工業流程圖和陌生的操作名詞,有效的考查了學生的心理承受能力。
二、學生在工業流程試題省題中常見的錯誤
(一)思維存在局限性:如:片面追求原料的轉化率而忽視催化劑的催化活性等因素,片面追求反應速率而忽視反應的限度;片面追求生產的反應速率和原料的轉化率而忽視生產的實際可行性;忽視流程圖中的循環使用和循環操作;不能全面的分析、評價化工生產流程。
(二)基本概念的理解存在偏差:如:認為綠色化學就是治理污染。其實綠色化學是防治污染而不是治理污染。對一些的陌生的操作名詞不能理解。如:水相、有機相、酸浸等。
(三)面對復雜流程和一些陌生的名詞和表達方法產生畏難情緒,干擾解題思維。
(四)不能規范簡潔的語言回答問題,不能根據題中的信息準確的書寫化學反應、離子反應、電化學方程式等化學用語。
三、解答工藝流程設計題型的基本解題思路
(一)首先要明確試題的考查范圍和命題的意圖:工業流程設計試題由題頭、流程圖和問題三部分組成。在解答工藝流程試題時,學生首先應通過泛讀試題的題頭和問題兩部分,了解工藝生產的原材料和生產目的,問題部分涉及哪些化學知識的考查,帶著問題重點研讀流程圖形,弄清工藝流程中涉及的原料和目標產物的成分,流程中涉及的分離提純的操作有哪些等,根據已有的化學知識及試題中提供的信息分析有關操作的原理、物質的轉換關系等。
(二)克服陌生名詞帶來畏難情緒,抓住有效的信息樹立答題信心:在工藝流程的圖型中,熟悉和陌生的操作并存,已知物質和未知物質的考查并存;面對陌生的物質不要有畏難情緒,不要未戰先降。試題的考查對象不是陌生概念的本身,只要抓住流程圖中主干轉換關系,結合題目中的信息,將流程分解為若干部分;就能解決絕大部分問題。同時有的陌生名詞可以從字面理解(如:水相就是指水層、有機相就是指有機層)。對于無法理解的名詞,可以不理睬,將注意力放在這種操作之后的物質上。
(三)落實細節,規范答題。在明確題目的考查范圍和意圖后,結合有關化學原理和化學實驗操作,規范書寫化學反應方程式、離子方程式、電極反應式;對于有些問題,還可以從問題本身發現一些隱含的信息(如:綜合考慮經濟效益和綠色環保等)。
四、工藝流程設計典型例題分析
產品提純類工藝流程題:(2013新課標Ⅰ卷27)(15分)鋰離子電池的應用很廣,其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)、導電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時,該鋰離子電池負極發生的反應為6C+xLi++xe-=LixC6?,F欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源(部分條件未給出)。
回答下列問題:
(1)LiCoO2中,Co元素的化合價為_____。
(2)寫出“正極堿浸”中發生反應的離子方程式_____。
(3)“酸浸”一般在80℃下進行,寫出該步驟中發生的所有氧化還原反應的化學方程式____;可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺點是____。
(4)寫出“沉鈷”過程中發生反應的化學方程式____。
【解析:】本題以回收鋰電池正極材料中的某些金屬資源為背景,通過工藝流程框圖,考查考生結合流程分析元素化合物的化合價、離子方程式、化學方程式、電池反應方程式的書寫,工業流程中操作的原因分析等。(1)由化合價代數和為零求得Co元素的化合價為+2價;
化工工藝流程范文4
【關鍵詞】化學工藝流程圖題; 解題; 復習教學
縱觀福建?。ɡ砭C2009、2010、2011、2012、2013這幾年的第24題)和其它幾個省份近幾年的高考題都有化學工藝流程圖題。這類題目是近幾年高考化學部分新出的一種比較流行的題型,與早些年的高考題比較這種題目取代了以前的無機框圖題。這類題對學生來說綜合度高,涉及的知識面廣,陌生度高,閱讀量大,信息多,對學生的思維能力要求高,因此造成部分學生很怕該類題目。下面結合一些題例,談談對此類題目的求解及復習的一些看法。
1化學工藝流程圖題的結構特點
化學工藝流程圖題顧名思義就是將一些化工生產過程中的生產流程用框圖(或生產裝置)形式表示出來,并根據生產流程中與高中相關的化學知識進行分解設問,形成與化工生產緊密聯系的化工工藝流程圖題。
化學流程圖題有這幾個特點:一是這類試題一般源于實際的生產問題,以解決生產中與化學相關的實際問題作思路進行設置問題,使問題情境真實,考查學生理論聯系實際,學以致用的能力;二是試題所含內容豐富,涉及的化學基礎知識方方面面如中學階段所學的元素及其化合物知識以及物質結構、化學用語、元素周期律、氧化還原反應、化學平衡、電解質溶液、電化學、溶度計、PH計算、實驗操作等知識,能考查學生化學雙基知識的掌握情況和應用雙基知識解決化工生產中有關問題的遷移推理能力;三是試題新穎內容陌生,一般文字較多,閱讀量大,能考查學生的閱讀能力、分析判斷能力、邏輯推理能力和資料的收集處理能力。
化學工藝流程圖題的結構一般分材料信息、框圖和問題三部分。材料信息部分描述化工生產或化學實驗的目的,簡單介紹化工生產或化學實驗所需的材料;框圖部分則用流程圖形式把化學實驗中物質的制備和分離提純的流程表示出來,或將原料到產品的主要生產流程表示出來;問題部分主要以生產流程或化學實驗中所涉及的化學知識設置出一系列問題。
2化學工藝流程圖題的類型及??伎键c
現以2009-2012年福建省高考理綜卷化學部分第24題分析。2009福建理綜24題是以從鋁土礦(主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3、MgO等雜質)中提取Al2O3為背景知識設計流程,主要考查了流程的理解、幾種氧化物(Al2O3、SiO2、Fe2O3、MgO)的相關性質、檢驗Fe3+的方法、溶度積常數的運用等內容。2010福建理綜24題是以工業上用菱鋅礦(含少量的Fe2O3 、FeCO3 MgO、CaO等雜質)生產硫酸鋅為背景知識設計流程,主要考查了流程的分析、原料的處理(研磨)、氧化還原反應的配平、表格數據的分析、溶度積常數、結晶分離操作、守恒關系求質量分數等內容。2011福建理綜24題是以由鈦鐵礦(主要成分是FeTiO3)制備TiCl4為背景知識設計工藝流程,主要考查了題目信息的提取、流程的分析、膠體的知識、熱化學方程式的書寫及蓋斯定律的運用、綠色化學的理念、溶度積與化學平衡常數的綜合運用、表格數據的分析等內容。2012福建理綜24題與前幾年相比有所變化,題目設計分為兩部分,第一部分是考查電鍍的相關知識,第二部分是以酸浸法制取硫酸銅為背景知識設計工藝流程,但與前幾年相比流程簡化了,主要考查了流程的分析、氧化還原反應與離子方程式書寫的結合、化學平衡常數的相關知識等內容。
通過對2009-2013年福建省高考理綜化學部分及其它一些省市相關類型題目的分析,歸納以下化學工工藝流程圖題的類型和??伎键c:
2.1化學工藝流程圖題的類型。
2.1.1一種為以“從混合物中分離、提純某一物質”為目的的題目類型。這一類型的題目通常要求學生要能從題目中找出要得到的主要物質是什么,混有的雜質有哪些,分析當加入某一試劑后,能與什么物質發生反應,生成了什么產物,要用什么樣的方法才能將雜質除去。
2.1.2一種為以“利用某些物質制備另一物質”為目的題目類型。這一類型的題目通常要求學生要明確題目的目的是制什么物質,要能從題干或問題中獲取有用信息,了解產品的性質。
2.2化學工藝流程圖題的??伎键c。
2.2.1考查對原料(樣品)的處理:如對原料(樣品)研磨(或粉碎)、煅燒(或焙燒)過程的信息利用(加氧化劑、還原劑、改變結構等),溶解原料(或)樣品所需試劑的選擇及含義(酸浸、堿浸或水溶)、浸出率問題等;
2.2.2考查與反應相關條件的選擇與控制:如加快或減慢反應速率(反應條件溫度、濃度或催化劑對速率的影響)、反應溫度(低于、高于或介于某些溫度之間)的選擇、反應時間的選擇(保溫一段時間)、調節溶液pH的目的(促進水解、抑制水解、除過量試劑達到分離除雜等目的)、催化劑的選擇及探究等;
2.2.3考查元素化合物知識:如常見金屬單質(活潑、不活潑、特性)、酸(強酸、弱酸)、堿(強堿、弱堿)、鹽(溶解性、氧化性、還原性、穩定性)、氧化物(酸性、堿性、兩性)、物質特性等相關知識的考查。
2.2.4考查化學原理應用:如氧化還原原理(配平,物質的氧化性、還原性與價態、生產目的的關系,電子得失的相關問題)、水解原理(平衡的移動、相關現象的解釋)、電化學(原電池、電解)、沉淀溶解平衡(溶度積、沉淀的轉化)、飽和溶液與晶體的析出等;
2.2.5產品處理的考查:如結晶分離方法的選擇與操作( 蒸發結晶、冷卻結晶、趁熱過濾等);物質的循環利用的利與弊;副產品與循環利用的物質及它們的區別;定量計算及誤差分析;
2.2.6考查與環境相關的問題:如減少污染、“綠色化學”理念。
2.2.7考查與生產實際相結合的問題:如生產設備的簡易、生產工藝簡便可行、生產成本的控制等問題。
3化學工藝流程圖題的解題方法思路
通過對化學工藝流程圖題的特點結構、形式、類型及常考考點的分析,對化學工藝流種圖題的解題有以下的方法思路。
3.1對題目(包括材料信息、框圖、問題)進行全面的整體的閱讀。我要求學生在閱讀中首先要明確題目的目的,如是為了“從混合物中分離、提純某一物質”還是為了“利用某些物質制備另一物質”。其次,在明確目的前提下,從材料信息或問題中獲取有用的信息、關鍵的字眼,了解產品的性質,幫助解題。如果產品具有某些特性,則意味著要采取必要的措施來避免在生產過程中產生其他雜質。具體來說有可能會出現以下幾種情況:
3.1.1如果生產過程中的物質能與空氣中的成分發生作用的話,則要考慮在制備過程中將影響的物質如CO2、H2O等水除去,還要注意防止它們進入裝置中。
3.1.2如果產物是一種會水解的鹽,則要考慮水解的因素。如制備FeCl3、AlCl3等物質,蒸干其溶液得到Fe(OH)3、Al(OH)3,而如果再進一步灼燒的話得到它們的氧化物。再如類似于帶結晶水氯化鎂這樣的物質,在脫結晶水的過程中就要讓它在氯化氫氣體的氛圍中進行加熱脫水。
3.1.3如果在生產的過程中出現一些像NaHCO3、H2O2、KMnO4、Ca(HCO3)2等這些受熱易分解的物質或者產物,則要注意對溫度的控制。
3.1.4如果產物的性質具有較強氧化性或還原性,則要考慮與其發生氧化還原反應的物質的影響,如有Fe2+、SO32-等較強還原性離子產生或存在時,要考慮具較強氧化性物質的影響。
3.1.5如果有給出物質的溶解度,應注意選擇合適的結晶分離方法。如NH4NO3、KNO3等溶解度受溫度的影響比較大的物質,在蒸發過程中比較難析出來,要用冷卻法使它結晶。而有的物質溶解度受溫度的影響比較小,如NaCl、KCl等,還有少數物質的溶解度隨溫度的升高反而減小,如Ca(OH)2要使它們結晶析出時,則要用蒸發濃縮的方法。再如有些多種物質在一起時就要采用升溫冷卻結晶法,有的卻用蒸發濃縮結晶法,有的還要注意進行趁熱過濾。
3.2讀懂流程框圖,明確框圖中一些圖形步驟的含義。在化工流程圖中,箭頭指向的是投料(即反應物)、出去的是生成物(包括主產物和副產物)、箭頭方向有時還意味著物質的循環利用。在讀流程圖時除了從形式上去認識流程外,我讓學生從這幾個方面去了解流程:①參加反應的物質有哪些②這些物質都發生了怎樣的變化(反應)③該變化產生了什么樣的后果,該變化起到了什么作用。要充分認識到一點:流程中的一切反應或操作都是為獲得產品而服務的。
3.3注意結合化學反應原理進行分析?;瘜W工藝流程圖題還會涉及常見的化學反應原理,例如化學反應與能量變化、化學反應的方向和限度問題、電化學原理、水解原理、溶度積沉淀轉化的問題等等。如在許多的流程題中,經常會看到溫度、濃度、壓強等外界條件的出現,而不同的工藝流程對物質反應的外界條件有不同的要求,其所起的作用也不一樣,但卻是能否達到實驗目的的關鍵所在。對此類反應條件的分析我從以下幾個方面著手:①條件改變對反應速率有何影響?②條件改變對平衡轉化率有何影響?③條件改變對綜合生產效益有何影響?再如題目中也經常出現pH的相關數據,就要注意給合沉淀溶解平衡、溶度積及pH定義進行相關問題的分析求解。
3.4注意實際工業生產要求及環境保護。一個工業流程必須符合綠色化學理念,其中包括環境污染問題、原子的經濟性、節約能源(包括使用催化劑)、原料應該是可以再生的(或者可以循環使用)、工藝的安全性等內容。我在讓學生答題的時候,就從這幾個方面進行相應的分析。
3.5注意回答問題時的文字敘述。答題中規范科學的敘述也是學生必需掌握的一項基本功,也是考試中的一項要求。對于化學工藝流程圖題,我讓學生小結整理了以下幾種常見重要的文字敘述。
3.5.1從溶液中獲得晶體的敘述:蒸發濃縮-冷卻結晶-過濾-洗滌。
3.5.2沉淀洗滌的敘述:往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀,待水自然流下后,重復操作2-3次。
3.5.3在回答除雜步驟的問題時,應該注明“是為了除去(具體)雜質”,而不應只寫“除雜”這樣簡單的回答等。
4化學工藝流程圖題的復習思路
從化學工藝流程圖題的分析中可以看出,雖然給的問題陌生感較大、變化多端,但它的落腳點還是化學學科基礎知識、基本技能的綜合運用,因此在復習時還是應回歸對化學學科基礎知識、基本技能的掌握。為此,我在具體的復習中對一些方面進行了歸納總結。
4.1復習時注意使元素化合物知識形成網絡,同時歸納總結一些物質的特性。如歸納出重要的幾種連續反應、幾種重要的三角轉化關系、常見離子的檢驗等。
4.2注意化學反應原理的理解掌握,這些知識經常出現在化學工藝流程圖題中而且起著非常重要的作用。如電化學,氧化還原反應(氧化性還原性、配平、電子轉移的計算)、溶度積、水解平衡、化學反應速率、化學平衡等化學理論基礎知識及其綜合應用。
4.3注意幾種實驗操作的理解掌握。如化學工藝流程圖題經常出現的結晶問題、洗滌問題、除雜問題、沉淀是否完全問題等。
4.4整理積累相關的化工生產知識如氯堿工業、硫酸工業、合成氨工業、海水提鎂溴工業等,這有助于培養學生分析流程的能力。
4.5加強文字表述的訓練,等等。
總之,只要平時復習時教會學生善于歸納、總結,認真審題,善于從題目或問題中獲取信息來幫助自己解題,同時注意在平時的學習中要熟記以上的一些知識,同時文字表達時做到規范,我相信可以突破這個難關。
參考文獻
[1] 2009-2013年普通高等學校招生全國統一考試(理科綜合)(福建卷).
化工工藝流程范文5
首先,要盡量細化自己的產品生產工藝,從原材料采購開始直到產品出廠裝車,細化到不放過任何一個細節。這個階段可以利用“頭腦風暴”方法,集思廣益,最終形成公司高度細化的產品生產工藝流程圖。其次,在詳細的生產工藝流程圖完成后,針對不同的目的,進行不同的工藝流程的優化工作。針對于提高效率管理,生產廠長要結合公司實際,仔細研究各個生產環節,盡量合理安排各個工序之間的銜接,將生產中的關鍵路徑找出來,盡量減少不必要的重復性勞動,初步優化生產工序(將生產上認為不必要的生產工序以其他顏色標注備用)。
針對于提高技術和質量管理,技術經理要根據公司目前的生產質量狀況,找出生產重點控制工序(可依據曾經出現的質量事故、顧客的反饋、本公司出現的返工工序等),并按照重要程度分為A、B、C三級。結合生產經理已簡化后的生產工序,技術經理逐工序落實評價被生產經理刪除(被簡化)工序存在的必要性、合理性,以及其風險程度,經仔細商討后,形成公司的標準生產工序流程。根據公司的標準生產工序流程圖,每個工序生產需要的絕對最小時間等,生產經理再次優化,重新設置工序之間安排的合理性,包括工序的先后順序,并列關系等等。此時,切合公司實際特點的生產工序圖基本完成。
2結合本公司的實際設備情況,人員素質狀況,技術能力,合理安排資源的調配
在生產管理上,結合生產控制工序的重要程度要求,制定出重點工序需要的主要設備,主要人員的保證需求,根據工人的熟練程度來分配不同重要性的工序崗位。并考慮工人數量以及作業時間的配置,優化生產工序,做到所有可能的工序路徑都成為關鍵路徑。同時,公司技術部門根據每個工序的特點,編制各工序的生產工序作業指導書,并編制各步驟的質量檢查記錄表格,將常規檢驗項和特殊檢驗項的檢驗表格區分開來。在技術管理上,結合公司ISO9001的管理體系要求,并根據工序的重要程度,對于重點工序,將作業指導書升級匯編成為公司層面的程序文件,進行重點監控。
3新的生產工序逐步并入公司的生產管理
根據ISO9001質量管理體系要求,將新的生產工序逐步并入公司的生產管理流程中,進行試運行,半年后,根據運行的結果,重復上面的第一二進程,進行適當的生產工序的微調,以達到最佳的生產工序安排,勞動力配比,以及材料設備的配置。由于公司的生產環境不斷的在變化,人員的素質狀況也在不斷變化,所以公司的生產工序也需要適當的及時調整,根據筆者的調查研究,這個時間一般以半年調整一次為宜,調整過頻,公司各部門很難以適應這個變化,調整過緩,則可能造成公司的資源部分浪費,質量上可能得不到有效的保證。
4結束語
化工工藝流程范文6
[題目]“鹵塊”的主要成分為MgCl2(含Fe2+、Fe3+、Mn2+等雜質離子),若以它為原料,按如下工藝流程圖,即可制得“輕質氧化鎂”。
如果要求產品盡量不含雜質離子,而且成本較低。流程中所用試劑或pH控制可參考下列附表確定。
*Fe2+氫氧化物呈絮狀,不易從溶液中除去,所以常將它氧化成為Fe3+,生成沉淀Fe(OH)3而除去。
請填寫以下空白:
(1)在步驟②中加入的物質X,最佳選擇應是___,其作用是____。
(2)在步驟③中加入的物質Y應是_____,之所以要控制pH=9.8的目的是_____。
(3)在步驟⑤時發生反應的化學方程式是_______________。
[命題意圖]本題為1997年高考試測題,取材于輕質氧化鎂的生產工藝。此題的編制基于輕質氧化鎂有多種工業用途,作為橡膠增強劑是其重要應用之一。同時,還顯示出海水的綜合利用,因為鹵塊是海水制鹽的副產品。
試題給出了生產的工藝流程,意在讓學生初步感受到學習化學的學科價值―學以致用,學有所用,化學創造美好生活。試圖重點考查學生查閱和應用數據的能力,將經濟價值觀與化學反應的選擇結合在一起考查學生的評價決策能力。
題中給出的是一個合理的工藝流程,步驟亦不算復雜,所以按流程步驟順序思索,并不困難。關鍵是解題中要求學生能應用數據來判斷問題、解決問題,善于調取已形成的知識網絡,把在暫時硬水軟化中學到的知識遷移到輕質氧化鎂的生產里來。
[解題思路]本題涉及到較多文字、一個流程圖、兩張表格等,對于這種類型的題目,宜先看問題后看正文,帶著問題閱讀。針對題目給出的或平行或階梯形的信息,找出其中的聯系。
為除去Fe2+、Fe3+、Mn2+等離子,從表1可以看出,當加入燒堿控制在pH=9.8時即可達到目的。此時Mg2+也會因生成部分 Mg(OH)2 而進入沉淀中,但由于鹵塊價格低廉,這點不可避免的損失還是可以承受的,其結果是保證了產品的純度。
由表1注:Fe2+氫氧化物呈絮狀,不易從溶液中除去,常將它氧化成為Fe3+,生成沉淀Fe(OH)3而除去。所以加入的試劑X應該是一種氧化劑。為將Fe2+氧化成Fe3+,由表2可看出兩種氧化劑可以采用,即漂液和過氧化氫。多中選優,從表2中的價格可看出,前者比后者便宜得多,應選用漂液。
從氯化鎂制成氧化鎂,有兩條反應路線:
其一,燒堿路線:MgCl2 Mg(OH)2
MgO
其二,純堿路線:MgCl2 MgCO3 MgO
燒堿比純堿價格昂貴,生成的中間產物氫氧化鎂是膠狀沉淀會造成過濾困難,更重要的是反應過程中不能進行輕化處理,因而只能得重質氧化鎂。由此可見,燒堿路線應當摒棄。
純堿價格低,生成的中間產物碳酸鎂呈粗顆粒狀,易過濾。碳酸鎂在水中經一定時間的加熱會有部分因水解形成了二氧化碳:
MgCO3+H2O Mg(OH)2+CO2
由于二氧化碳的放出使沉淀變為多孔疏松,經灼燒分解得到的氧化鎂也多孔疏松、質輕。
[試題點評]
1.這是一道以流程形式呈現的實驗題,主題結合工業生產實際考查無機化合物(輕質氧化鎂)的轉化生成、分離、提純問題。涉及了金屬元素(Mg、Fe、Mn)及其化合物相互轉化的知識和信息加工、遷移能力,邏輯推理和逆向思維能力。
2.試題以選擇原料、評價生產方法來設問,突出了自學能力和評價能力的考查,展現了化工生產價值觀念的重要意義,從而促成學生將對化學反應的認識與社會生產相結合,考查了學生全方位聯系實際的創新精神。
3.工藝流程中所涉及的生產實際步驟并不復雜,關鍵是選取試劑要合理――既要達到產品質量要求,又要成本低廉,考查學生分析問題的能力。試題強調了生產中的經濟效益,立意指向化學學習的價值觀,這是一種對思維作較深刻的考查,也是適應市場經濟大背景下的對學生綜合能力的培養和測試。
4.試題中包含了一個生產目的,多種達到的生產途徑。要求學生通過分析和綜合、比較和認證,權衡利弊,多中選優,優化組合,進而選擇出解決問題的最佳方案。問題解決要求有較扎實的化學功底和較強的評判能力。
5.該試題屬于推理判斷題,判斷的側重點是選擇需要加入的試劑,而試劑的選擇不僅要考慮化學反應的需要,還要求考慮價格因素,這是本題的新穎獨特之處,因此對近十年來中學化學教學起到了較好的引領作用。本題能力要求屬于綜合應用層次,有較高難度,宜作高考化學第三輪復習訓練用。
[答案](1)漂液使Fe2+氧化成為Fe3+;(2)燒堿使除Mg2+以外的各種雜質金屬離子都生成氫氧化物沉淀,以便過濾除去。[或使雜質離子(Fe3+、Mn2+)沉淀完全又盡量減少Mg2+損失];(3)MgCO3+H2O Mg(OH)2+CO2
[使用記錄]
解題中步驟②誤選過氧化氫,考慮的是過氧化氫不會引入“雜質離子”。我們一起分析一下:在步驟⑤中,我們只需沉淀物,把濾液棄去,因而鈉離子和氯離子不會進入產物。
步驟③誤選為純堿,想到的是純堿比燒堿便宜得多。設想一下,如果將步驟③中的Y改成純堿,由于純堿的堿性明顯小于燒堿,要使pH升高到9.8必須加大純堿的用量,就會形成碳酸鹽沉淀,而表中無碳酸鹽溶解度資料,無法判斷除雜的效果,而且碳酸根離子用量增大,可導致生成碳酸鎂沉淀,所以加入氫氧化鈉為宜。
[拓展延伸]要解決一個物質的制備、合成等實際中的化學問題僅僅從一個方面去分析是遠遠不夠的,往往需要多角度思考:
1.成本角度:要考慮原料(藥品)來源、價格。
一般在其他條件相近的情況下,制取等量的物品或達到同樣的目的時,消耗的原料或藥品越少越好、原料越易得或來源越廣泛或價格越便宜的方案越好。
2.環保角度:要考慮化學反應的負面影響。
化學反應在造福人類的同時,也給人類生活及環境帶來一些不良影響,因此方案設計、問題分析中要有環保意識。制取等量的物品或達到同樣的目的時,發生的變化對環境產生的負面影響越小越好,其中從滿足綠色化學的角度看,不產生污染、原料能全部轉化為所需制備的產品的方案是最好的方案。
3.現實角度:要考慮反應條件實現的難易。
容易滿足的反應條件應是物質制備方案設計時要充分考慮的問題。
4.整體性角度:要考慮產品是否容易分離。
在確定制備方案時,要選用產品單一或產品易于分離的方案。
5.制備角度:要分清楚是實驗室制備還是工業制備。
實驗室制備通常只需要少量的物質,往往不過多地考慮原料的來源、制取的成本,重要考慮制取操作的簡便;工業制備需要制取大量的物質,則更多地考慮原料的來源和制取的成本。