化工流程题中反应条件的控制

吴俊财

化工生产流程中，对加入试剂的量和反应条件的控制是非常严格的，所有的反应都是在一定条件下进行的．温度、浓度、用量、酸碱性等都是需要控制的变量，不同的条件下会有不同的结果．

１ 控制温度

温度控制贯穿整个化工流程，不管是原料的处理还是反应物质的浸取，或是杂质的去除、物质的结晶，都需要控制一定的温度．

例１ 二氧化铈（CeO２）具有较强的氧化性，是一种应用非常广泛的稀土氧化物．以氟碳铈矿（主要含CeFCO３、BaO 等）为原料制备CeO２ 的一种工艺流程如图１所示．

“酸浸”时，铈的浸出率与温度、c（H＋ ）的关系如图２所示，应选择的最适宜的条件为____（填标号）．

“酸浸”不用盐酸的理由是____（任写两点）．

分析 由图可知，温度为８５ ℃、c （H＋ ）为２.５molL－１时，铈的浸出率最高．“酸浸”步骤中，用硫酸浸取，BaO 与硫酸反应生成BaSO４ 沉淀，若用盐酸替代硫酸，CeO２ 具有较强的氧化性会被盐酸还原为Ce３＋ ，生成有毒的Cl２ 会污染环境，且盐酸不能除去杂质Ba２＋ ．

控制溫度主要从以下几个方面考虑：１）加快化学反应速率或使催化剂的活性最大;２）从平衡移动角度使化学平衡向某方向移动;３）促进水解，有利于物质的聚沉;４）控制物质的溶解或结晶;５）防止物质的分解或挥发．

２ 控制溶液的pH

调节溶液的pH 可以促进物质的溶解、分离除杂、促进沉淀的生成等．

例２ 采用废铁屑还原软锰矿（软锰矿主要成分是MnO２，还含有Fe２O３、MgO、SiO２ 和NiCO３ 杂质）来制备Mn的工艺流程如图３所示．

已知：① Ksp（MnS）＝２.６×１０－１０，Ksp（NiS）＝２.０×１０－２１．

② 生成氢氧化物的pH 如表１所示．

（１）加入MnO２ 的目的是_____．

控制试剂的加入量可从以下几个方面考虑：

１）使反应完全进行，增大转化率或产率;

２）氧化某物质，使其转化为容易沉淀的离子;３）要考虑加入的试剂是否会引入新的杂质;４）要考虑绿色化学（循环利用、废物处理、原子利用率等）．

总之，分析化工流程中反应条件的控制，首先要深刻理解题目的含义，再选择最佳的温度、时间或浓度，至于溶液的pH 范围要根据题给条件确定或通过计算得出，加入的试剂要考虑便于后续过程的提纯．