破解化工工藝題目中各類“實驗目的”

云南 李海春

破解化工工藝題目中各類“實驗目的”

云南 李海春

以工業(yè)生產(chǎn)流程圖為載體是近年來新興的一種題型，其核心是題干中提供的工業(yè)生產(chǎn)流程圖，圖中有不同物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)換關系，還輔助以文字信息，要求學生按要求回答相關問題?，F(xiàn)將其按化工工藝流程中預處理、除雜分離、提純得產(chǎn)品三部分所涉及的目的進行簡單分析整理、歸納、總結，希望對同學們的學習有所幫助。

一、考點整合

1．預處理部分涉及的目的

堿浸（堿洗）：使礦物與堿溶液反應，把Al、Si等元素形成離子進入溶液。如去油污，去氧化鋁膜，溶解鋁、二氧化硅等。

酸浸（酸洗）：使礦物與酸溶液反應，把可溶金屬離子進入溶液，通過過濾除去不溶物的過程。如溶解、除去金屬氧化物（膜）等。

水洗：通常是為了除去水溶性的雜質(zhì)，適用于不溶于水的固體物質(zhì)或液體物質(zhì)的洗滌。

水浸：與水反應或溶解于水中。

加入其他物質(zhì)：可能是使溶液中的某些物質(zhì)變成沉淀或氣體而除去等。

反應前通入氣體：一般是為了趕出裝置中的空氣，以防止空氣中的氧氣將某些物質(zhì)氧化，或防止空氣中的CO2與某些堿性物質(zhì)反應使其變質(zhì)，干擾實驗。

粉碎（研磨）或攪拌的目的：通常是增大反應物質(zhì)的接觸面積，加快反應速率，使反應更充分。

灼燒（焙燒或煅燒）：使物質(zhì)在高溫下氧化或分解。

2．除雜分離部分涉及的目的

加酸：調(diào)節(jié)pH抑制某些水解使溶液顯堿性的離子的水解，沉淀某些金屬離子。

加堿：調(diào)節(jié)pH促進某些水解使溶液顯堿性的離子的水解或抑制金屬陽離子的水解。

控制pH的目的：可從酸、堿性對反應的影響方面考慮。主要是防止“某離子”的水解，防止“某離子”的沉淀，確?！澳畴x子”完全沉淀，防止“某些物質(zhì)”的溶解等。調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應滿足兩點：①能與H＋（或OH－）反應，使溶液的pH增大（或減?。?；②不引入新雜質(zhì)。

控制加入量的目的：可從加入的物質(zhì)與反應體系中的其他物質(zhì)發(fā)生的反應方面考慮?？刂萍尤肓客ǔＪ菫榱朔乐拱l(fā)生反應消耗產(chǎn)物或生成其他物質(zhì)，從而影響產(chǎn)生的產(chǎn)率或純度。

加入其他物質(zhì)的目的：可能是使溶液中的某些物質(zhì)變成沉淀或氣體而除去等。

反應中通入氣體的目的：若通入的氣體能與裝置中的物質(zhì)發(fā)生反應，則一般為利用化學反應制取某種物質(zhì)；若通入的是稀有氣體，通常作保護氣，防止物質(zhì)被氧化或與其他物質(zhì)發(fā)生反應。

加熱的目的：加快反應率；或加速某固體的溶解；或使平衡向某個方向移動；或使某些物質(zhì)汽化或升華，防止堵塞導管。

水浴加熱的目的：使反應物受熱均勻。

加入沸石或碎瓷片的目的：防止液體暴沸。

降溫的目的：防止某物質(zhì)在高溫時分解、揮發(fā)、升華或使化學平衡向著實驗要求的方向移動。

趁熱過濾的目的：可從“過濾”和“趁熱”兩個方面考慮。過濾是為了得到產(chǎn)品或除去雜質(zhì)。在除雜時，有些產(chǎn)品在溫度低時會結晶析出，從而混在雜質(zhì)中，造成損失，故趁熱是為了防止產(chǎn)品結晶析出，因此趁熱過濾的目的可從兩方面回答：一是提高產(chǎn)品純度，二是減少產(chǎn)品在降溫時析出而損失。

冷凝的目的：一般是使氣體冷凝為液體，便于收集或除去氣體中的雜質(zhì)。

氣體與液體反應時采用氣、液逆流的目的：是增大反應物的接觸面積，使反應更充分。

3．提純得產(chǎn)品部分涉及的目的

反應后通入氣體的目的：一般是為了將反應生成的氣體從裝置中趕出，便于完全吸收，以減小實驗誤差。

分離、提純的目的：除去雜質(zhì)，提高所需物質(zhì)的純度。

冰水洗滌的目的：通常是為了洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。

有機物（乙醇、乙醚等）洗滌的目的：通常是為了減少晶體在洗滌過程中的溶解損失，并便于晶體的干燥。

蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥：從溶液中得到含結晶水的晶體。

重結晶的目的：使不純凈的物質(zhì)得到純化或使混合在一起的物質(zhì)彼此分離。

尾氣處理裝置：用于處理或吸收尾氣，防止污染環(huán)境。

安全瓶：防止因氣體的快速溶解或冷卻收縮而引發(fā)倒吸，從而出現(xiàn)安全事故，等等。

二、典例剖析

【典例1】（2014浙江28，有刪減）葡萄糖酸鈣是一種可促進骨骼生長的營養(yǎng)物質(zhì)。葡萄糖酸鈣可通過以下反應制得：

相關物質(zhì)的溶解性見下表：

物質(zhì)名稱葡萄糖酸鈣葡萄糖酸溴化鈣氯化鈣水中的溶解性可溶于冷水，易_溶于熱水可溶易溶易溶乙醇中的溶解性微溶微溶可溶可溶

實驗流程如下：

回答下列問題：

（2）第②步充分反應后CaCO3固體需有剩余，其目的是________________；本實驗中不宜用CaCl2替代CaCO3，理由是_______________________。

（3）第③步需趁熱過濾，其原因是___________________。

（4）第④步加入乙醇的作用是______________________。

（5）第⑥步中，下列洗滌劑最合適的是________。

A．冷水B．熱水

C．乙醇D．乙醇－水混合溶液

【答案】（2）提高葡萄糖的轉(zhuǎn)化率，便于后續(xù)分離 氯化鈣難以與葡萄糖酸直接反應得到葡萄糖酸鈣

（3）葡萄糖酸鈣冷卻后會結晶析出，如不趁熱過濾會損失產(chǎn)品

（4）可降低葡萄糖酸鈣在溶劑中的溶解度，有利于葡萄糖酸鈣析出

（5）D

【典例2】（2015新課標Ⅰ，27，有刪減）硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦（主要成分為Mg2B2O5· H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）為原料制備硼酸（H3BO3）的工藝流程如圖所示：

回答下列問題：

（1）為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有________（寫出兩條）。

（3）“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是________。然后在調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，目的是________。

【答案】（1）攪拌礦粉、升高溫度

（3）氧化溶液中的Fe2＋除去溶液中的Al3＋和Fe3＋

（作者單位：云南省富源縣第一中學）