高考化学工艺流程为主流的无机综合题解题.pdf

23高考化学工艺流程为主流的无机综合题1.（2022全国甲卷）硫酸锌（Zn SOQ是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备。杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fex Cu等的化合物。菱锌矿 h2s o4焙烧浸取调 pH=5 过滤夜 虑菱锌矿的主要成分为Zn CCh，其制备流程如下：KMn O4I氧化滤液过滤一滤渣Zn粉HFZn SO4-7H2O滤渣滤渣滤渣本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表:2Fe3+Zn2+Cu2+Fe2+Mg2+4P4.0 x 10-386.7x 10-172.2x 10-208.0 x 10-16l.8x l 0-ii回答下列问题：将烬菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为 Zn CO?Zn +CO?t(2)为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有将焙烧后的产物碾碎，增大接触面积 增大硫酸的浓度等、解析 由题干信息，菱锌矿的主要成分为Z11CO3,杂质为Si。？以及Ca、Mg、Fe、Cu 等的化合物，结合流程图分析，菱锌矿焙烧，主要发生反应：ZnCO3旦之ZnO+COz t,再加入H2sO酸浸，得到含Zd卜、Ca2 Mg2 Fe2 Fe3 C的溶液，加入物质 X调节pH=5,结合表格数据，过滤得到滤渣为Fe(OH)3、CaSO4.SiO2,滤液中 主要含有Zn2+、Cu2+Mg2 Ca2 Fe2,再向滤液中加入KM11O4溶液氧化Fe?,过滤得到滤渣为Fe(OH)3和M11O2,滤液中加入锌粉，发生反应Zn+CJi=Zr?+Cu,过滤后得到滤渣为Cu,再向滤液中加入HF脱钙镁，过滤得到滤渣为 CaF2 MgF2,滤液为ZnSO4溶液，经一系列处理得到ZnSO%。，据此分析解答。焙烧时，生成ZnO的反应为Z11CO3遭逐ZnO+CXhT。(2)可采用将焙烧后的产物 碾碎，增大接触面积、增大硫酸的浓度等方式提高锌的浸取率。(3)加入物质X调溶液pH=5,最适宜使用的X是 B(填标号)。A.NH3 H2。B.Ca(OH)2 C.Na OH滤渣的主要成分是Fe(OH)3、Ca SO，、SiO2 p(4)向80 90 的滤液中分批加入适量KM11O4溶液充分反应后过滤，滤渣中有Mu。2，该步反应的离子方程式为3Fe2+Mn O4+7H2O=3Fe(OH)3 I+Mn O2 I+5H+_o(5)滤液中加入锌粉的目的是一 置换CW+为Cu从而除去 0(6)滤渣与浓H2s。4反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是Ca SO4、MgSO4 o解析(3)NH3H2。易分解产生N%污染空气，且经济成本较高，故A不适宜;Ca(OH)2不会引入新的杂质，且成本较低，故B适宜；Na OH会引入杂质Na+,且成本较高，C不适宜；当沉淀完全时(离子浓度小于10-5mo l-f 结合表格(p计算各离子完全沉淀时的pH,pHV5的只有Fe3十，故滤渣中有Fe(OH)3,又因为Ca SOj是微溶物，SiOz不溶于酸，故滤渣的主要成分是Fe(OH)3Ca SO4 SiO2o(4)向8090 C的滤液中加入KMn O4溶液，可氧化Fe?十,得到Fe(OH)3和Mn O2的滤渣，反应的离子方程式为3Fe2+Mn O；+7H2O-3Fe(OH)3 I+Mn O2 I+5H(5)滤液中加入锌粉，发生反应Zn+Cu2+=Z n2+Cu,故加入锌粉的目的为置换C/卜为Cu从而除去。(6)滤渣为Ca F2 MgF2,与浓硫酸反应可得到HF,同时得到的副产物为Ca SO4 MgSO4o2.（2022全国乙卷）废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbS04、PbO2x PbO和Pb,还 有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等，为了保护环境、充分利用铅资源，通过 下图流程实现铅的回收。Na2CO3 HAc、H2O2 NaOH沉铅*PbO滤液 滤渣 滤液一些难溶电解质的溶度积常数如下表：难溶电解质 PbSO4 PbCO3 Ba SO4 Ba CO32.5x 10-87.4x 10-14x l 0-io2.6X10-9一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表:金属氢氧化物Fe(OH)3Fe(0H)2A1(OH)3Pb(OH)2开始沉淀的pH2.36.83.57.2完全沉淀的pH3.28.34.69.1回答下列问题:在“脱硫”中PbSCU转化反应的离子方程式为PbSO4(s)+CO5-(a q)=PbCO3(s)+SO 卜(a q),用沉淀溶解平衡原理解释选择g83的原因：_,-c(S0)反应PbSO4(s)+CO1(叫)PbCOs(s)+SO；-(叫)的平衡常数K=D厂二c(CCV)c(Pb2+)c(SO：-)c(Pb2+)c(CO?-)Kp(PbSOjKsP(PbCO3)3.4X10510 PbSO4 可以比较彻底的转化为PbCO3 解析 向铅膏中加入碳酸钠溶液进行脱硫便于后续的酸浸，硫酸铅转化为碳酸铅,过滤,向所得固体中加入醋酸、过氧化氢进行酸浸，过氧化氢可将溶液中的亚铁离子氧化为铁 离子，酸浸后溶液的pH约为4.9,依据金属氢氧化物沉淀时的pH可知，滤渣主要成 分为氢氧化铝、氢氧化铁，过滤后，向滤液中加入氢氧化钠溶液进行沉铅，得到氢氧化 铅沉淀，滤液中的金属阳离子主要为钠离子和领离子，氢氧化铅再进行处理得到PbO。(1)“脱硫”中，碳酸钠溶液与硫酸铅反应生成碳酸铅和硫酸钠，反应的离子方程式为 PbSO4(s)+COf(aq)=PbCO3(s)+SOj(aq),Jlsp(PbCO3)=7.4X I O14,/fsp(PbSO4)=2.5X10-8,反应 PbSO4(s)+CO(aq)PbCO3(s)+SO7(aq)的平衡常数=甘|赛，c(Pb24)c(sor)Ksp(PbSO4)2.5X10-8 3mL-=c(Pb2+)c(CC)=Ksp(PbCO3)=7.4X10-143,4x 10 10 说月反应可以转 化的比较彻底，且转化后生成的碳酸铅可由酸浸进入溶液中，减少铅的损失。(2)在“脱硫”中，力口入Na 2C()3不能使铅膏中Ba SCU完全转化，原因是反应 Ba SO4(s)+CO3-(a q)Ba CO?+SO：(a q)的平衡常数K=c(s o t)(CO 卜)c(Ba2+)c(SO：)Kp(Ba SO4).-;-:=-=0.0410,zc(Ba-+)c(CO；-)(p(Ba CO3)反应正向进行的程度有限解析(2)反应Ba SO4(s)+COi(a q)Ba CCh+SO厂(a q)的平衡常数K=c(SO)c(Ba?+)-c(SOT)反卬(Ba SO)L1X1()t 5c(CQ-)=c(Ba)c(COg)=K、p(Ba CO3)=2.6X 10=0041()说明该反应正向进行的程度有限，因此加入碳酸钠不能使铅膏中的Ba SO4完全转 化。在“酸浸”中，除加入醋酸(HAc),还要加入H2O2。(i)能被HQ,氧化的离子是 Fe2+；(五)七。2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2,其化学方程式为Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O._/(iii)H2()2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，HQ,的作用是作还原剂 0(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9,滤渣的主要成分是 Fe(OH)3、A1(OH)3。“沉铅”的滤液中，金属离子有 Ba 2+、Na+0解析（3）（i）过氧化氢有氧化性，亚铁离子有还原性，会被过氧化氢氧化为铁离 子。（ii）过氧化氢促进金属Pb在醋酸溶液中转化为Pb（Ac）2,过氧化氢与Pb、HAc发生氧化还原反应生成Pb（Ac）2和H2O,依据得失电子守恒和原子守恒可知,反应的化学方程式为Pb+WOz+ZHAc-Pb（Ac b+2H2O。（m）过氧化氢也能使 Pb。?转化为Pb（Ac b，铅元素化合价由+4价降低到+2价，PbCh是氧化剂，则 过氧化氢是还原剂。（4）酸浸后溶液的pH约为4.9,依据金属氢氧化物沉淀时的 pH可知，滤渣的主要成分为氢氧化铝、氢氧化铁。（5）加入碳酸钠不能使铅膏中 的Ba SO4完全转化，铁离子、铝离子转化为了氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，铅转 化为了氢氧化铅，最终转化为了氧化铅，因此沉铅的滤液中，金属离子有Ba2 和加入碳酸钠、氢氧化钠时引入的Na i3.（2021 全国甲卷）碘（紫黑色固体，微溶于水）及其化合物广泛用于医药、染料等 方面。回答下列问题：（1）12的一种制备方法如下图所示：净化除氯后 含海水AgNO3富集悬浊液Fe 粉 Cl2!T转化一氧化沉淀加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为2AgI+Fe=2Ag+Fe2+21-_/生成的沉淀与硝酸反应，生成AgN03后可循环使用。通入Ch的过程中，若氧化产物只有一种，反应的化学方程式为Fei?+CI2 I2+FeCb._/若反应物用量比(C12)/(Fel 2)=1.5时，氧化产物为 FeCb;当(C12)/(Fel 2)L5后，单质碘的收率会降低，原因是 12被进一步氧化，解析（1）由流程分析可知，加入Fe粉进行转化反应的离子方程式是2Agl+Fe=2Ag+Fe2+2；生成的沉淀为 Ag,Ag 与 HNO3 反应生成 AgNO3,AgNO3 可以循环使用。由于还原性：Fe2，故通入CL的过程中，若氧化产物只有 一种，该产物应是L，此时反应的化学方程式是FeI2+CI2=l 2+FeCI2；若；黑=1.5,正好将Fe?+氧化为Fe3+,反应的化学方程式是2FeL+3CI2=2FeCI3+2I2；当：（默）1.5后,单质酎的收率会降低，说明Cb可 以进一步将12氧化为高价态的碘的化合物。以Na Q为原料制备b的方法是：先向Na Q溶液中加入计量的Na HSCh,生 成碘化物；再向混合溶液中加入Na l Ch溶液，反应得到必 上述制备b的总反应 的离子方程式为 21。；+5HS0：=12+5SO+&0+3H+(3)KI溶液和Cu SC)4溶液混合可生成Cu i沉淀和匕 若生成1 mo l 6消耗的KI 至少为 4 mo L I2在KI溶液中可发生反应：I2+I-Ifo实验室中使用 过量的KI与Cu SO溶液反应后，过滤，滤液经水蒸气蒸储可制得高纯碘。反应 中加入过量KI的原因是 防止单质碘所出 o解析(2)Na IO3具有氧化性，Na HSOj具有还原性，二者发生氧化还原反应生成 Na i 和 Na 2s o4，反应的离子方程式是 IO3_+3HSO3=3SOT+3H卜；Na i 和Na IO3在酸性条件下，继续发生氧化还原反应生成12,反应的离子方程式是 51+IOJ+6H+=3I2+3H2O,故制备12的总反应的离子方程式是2103+5HSOJ=I2+5SOf+H2 O+3H，(3)由题给信息可推断出Cu SO和KI发生反 应的化学方程式是2Cu SO4+4KI=2Cu I I+l2+2K2SO4,故若生成1 mo l 12,消耗的KI至少为4 mo l；b的生成增大了 k在水中的溶解度，反应中加入过量 的KI可以防止单质碘析出。4.(2021 全国乙卷)磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有八。2、SiO2s AI2O3、MgO、Ca O以及少量的FezCh。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。高钛 炉渣(NH4)2SO4热水 氨水酸酸溶渣热水母液该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表:金属离子Fe3+AP+Mg2+Ca2+开始沉淀的pH2.23.59.512.4沉淀完全(c=l.Ox l O-5 mo l-L-1)的pH3.24.711.113.8回答下列问题:“焙烧”中,TiO2x Si。?几乎不发生反应,A12O3x MgO、Ca O、Fe2（）3转化为相应的硫酸盐。写出AI2O3转化为NH4AKSOD2的化学方程式:吉：日AI2O3+4(NH4)2SO42NH4A1(SO4)2+6NH3 t+3H2O t 解析“焙烧”中,AI2O3和(NH/SO反应生成NHjAHSOM同时放出NH3,反应的化学方程式为 AI2O3+4(NH4)2SO4逋建2NH4AI(SO4)2+6NH3 t+3H2O t o(2)“水浸”后“滤液”的pH约为2.0,在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6,依次析出的金属离子是Fe3+、AF+、Mg2+0“母液”中MF+浓度为1.0 x 10-6 mo l L-L(4)“水浸渣”在160 C“酸溶”，最适合的酸是 硫酸。“酸溶渣”的成分是 SiO2、Ca SO4。“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，TiO2+水解析出TiCHzO沉淀，该反,A应的离子方程式是 Ti(y+Q+1)H20-TiOz x H?。I+2H+o将“母液”和“母液”混合，吸收尾气，经处理得(NHQ2SO4,循环利用。解析(2)由题表中Fe3+、Al3 Mg完全沉淀时的pH分别为3.2、4.7、1L1可知，用 氨水逐步调节pH至11.6的过程中，依次析出的金属离子是Fe3晨Al3 Mg2(3)依 据Mg?，完全沉淀时的pH=lLl,可知此时c(OH-)=l()3molLT,此时c(Mg2)=0 t mol-L-1,则/Mg(OH)2=Mg2+)c2(oH-)=l()T08,用氨水逐步调节 pH 至 11.6 时，c(OH)=1024 molf1,则 c(Mg2)=&P1*，鬻)叽moI LL(4)水浸 C I UH)渣”在160 c“酸溶”，为了尽可能减少酸溶液的挥发而造成不必要的损失且保证TiOz 可以完全溶解，故最好选择硫酸；SiO2不溶于硫酸，“焙烧”生成CaSOj固体，故“酸 溶”后所得“酸溶渣”的成分为SiO2、CaSO4。由题意知，Tic)?水解生成TQxHzO 沉淀，该反应的离子方程式为丁22 1+a+1)%0=仝=如。2二%0 1+2十。(6)母液 的主要成分为硫酸铉和氨水，母液的主要成分为硫酸，混合后吸收尾气NH3,经处 理可得到(NH)2sOj,循环利用。考情预测：预测2023年高考仍会以元素化合物知识为载体，围绕原料的预处理,考查影响速率的因素；围绕经济原则考查循环利用；围绕产品纯度考查物质的 分离提纯（调pH、结晶、过滤、洗涤）；围绕核心反应或副反应考查物质变化及 定量关系；陌生方程式的书写与含量计算是化工流程题的重要组成部分，也是 学生失分较多的能力点，复习时应加以重视！智能提升智能点一流程图中物质的处理、转化与跟踪L原料的预处理方法目的解题指导粉碎、研磨将块状或颗粒状的物质磨成 粉末增大反应物接触面枳，以加快反应速率 或使反应更充分，也是提高“浸出率”的方法之一浸取水浸与水接触反血溶解加热、搅拌、适当提高酸(或碱)浓度，可 以加快浸出速率；增加浸出时间可使样品充 分溶解，可提高浸出率(2)酸溶时所加酸的量不能太多过量的酸多消耗后续调节pH所加的碱性 试齐1如果实验过程有硫化物，酸过量会形成有 毒气体硫化氢酸浸与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入 溶液，不溶物通过过滤 除去碱浸除去油污，溶解酸性氧 化物、铝及其氧化物灼烧（焙烧）1.除去可燃性杂质2使原料初步转化除去硫、仙:单质使有机物转化或除去有机物局）温卜原料与空气中氧气反观等使一些杂质在高温下氧化、分解，如城烧凌岭土微练1铁红（FezOs）常用于油漆、油墨及橡胶工业。工业上以一定质量的硫铁 矿烧渣（主要成分为Fe2（）3、Fe3O4,另含少量难溶杂质）为主要原料制备铁红的一种工艺流程如下:硫酸 氨水nh4hco3硫铁犷 烧渣已知：某些过渡元素（如Cu、Fe、Ag等）的离子能与NH3、H20 x OH-、SCN-等 形成可溶性配合物。工业常将硫铁矿烧渣经过粉碎后再进行“酸浸”，其目的是（2）“酸浸”时加入的硫酸不宜过量太多的原因是答案（1）增大反应物接触面积，加快反应速率，提高烧渣浸出率过量酸会增加沉淀过程中氨水的用量2.物质成分的跟踪与确定滤渣的确定浸取时原料中不 提纯过程中，原料参与反应的物质-1._-.r中杂质转化生成的(如SQ等)1滤渣，的物质如Fe(OH)j浸取时原料中杂J确定I制备或提纯的 质转化生成的物质 目标物质(2)副产品的确定首先是生成物，不是反应物 一根据制备的目 的判断不是主产品副产品 判断从流程图上看：是支线产品常是对人类生产 生活有用的、无 毒的、不污染环 境的产品(3)循环物质的确定后面反应步骤的生成物 一前面反应步骤_ 的反应物从流程图上看：箭头回头 一容易分阳一环质定 循物确在流程图上标注每一步物质在流程中加入的物质,在后续步骤中会产生 可以循环利用的物质(滤渣、滤液)可逆反应中有可以循 环利用的物质微练2(2021 广东卷改编)对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(A1)、铝(Mo)、镁(Ni)等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下:发催化Na OH(s)过最c o?750七 焙烧水浸 过滤一滤液I-沉铝 过滤一滤液11含Ni固体X a Al AsBa Mo OJs)滤液III适量Ba C)溶液1|沉钥 上过滤二已知:25时,H2c。3的Ka l=4.5X10-7,心=4.7X 10-”；s p(Ba Mo O4)=3.5X W8；该工艺中，pH6.0时，溶液中Mo元素以Mo O?的形态存在。“水浸”中，形成的Ni(正三价)固体为(2)“沉铝”中，生成的沉淀X为(3)“沉铝”中，pH为7.0,生成的含Mo固体为 o(4)滤液III中，主要存在的钠盐有Na Cl和Y,往滤液III中添加适量Na Cl固体后,通入足量氨气，再通入足量CO?,可析出Y,Y是答案(1)案 2O3(2)A1(OH)3(3)Ba Mo O4(4)Na HCO3 智能点二流程中的操作及条件控制1.物质的分离与提纯操作目的答题指导过滤固体与液体的分离；要分清楚需要的物质在滤液中还是在滤渣中。滤渣 是难溶的物质，如SiC）2、PbSO4s难溶的金属氢氧化物和碳酸盐等萃取 与分液选用合适的萃取剂（如四氯化碳、金属萃取剂），萃取后，静置、分液一 将分液漏斗玻璃塞的凹槽与分液漏斗口的小孔对准。下层液体从卜口 放出，上层液体从上口倒出加入氧化剂（或还原剂）转化为目标产物的价态除去杂质离子（如把Fe2+氧化成Fe3+,而后调溶液的pH,使其转化为Fe（0H）3沉淀除去）加入 沉淀剂生成硫化物沉淀（如加入硫化钠、硫化筱、硫化亚铁等）加入可溶性碳酸盐，生成碳酸盐沉淀加入氟化钠，除去Ca 2+、Mg2+洗涤 晶体洗涤试剂适用范围目的蒸储水冷水产物不溶于水除去固体表面吸附着的X X杂质；可 适当降低固体因为溶解而造成的损失热水有特殊的物质其溶解 度随着温度升段）而卜 降除去固体表面吸附着的X X杂质；可 适当降彳氐固体因为温度变化溶解而造 成的损失有机溶剂（酒精、内酮等）固体易溶于水、难溶 十有机溶剂减少固体溶解；利用有机溶剂的挥发 性除去固体表面的水分，产品易干燥洗涤 晶体饱和溶液对纯度要求不高的产品减少固体溶解酸、碱溶液产物不溶十酸、碱除去固体表面吸附着的可溶于酸、碱的杂质；减少固体溶解洗涤沉淀方法：向过滤器中加入蒸储水至浸没沉淀，待水自然流卜后，重 复以上操作2 3次微练3（2021 浙江1月选考）某兴趣小组用铝铁矿Fe（CK）2）2制备KzCn O7晶体,流程如下：铭铁矿熔融Na2co$（应量）高温氧 水浸取过 硫酸（适 蒸发结晶、化、冷却滤、洗涤量）酸化过滤、洗涤i ii ii n已知：4Fe(CrO2)2+10Na2CO3+7O2=8Na2CrO4+4Na FeO2+10CO2x 2H+2CrO Cr2O7-+H20相关物质的溶解度随温度变化如下图。请回答下列问题：(1)下列说法正确的是BC(填字母)。a.步骤n,低温可提高浸取率B.步骤n,过滤可除去Na FeC)2水解产生的Fe(0H)3C.步骤III,酸化的目的主要是使Na zCrCU转变为Na zCrzO?D.步骤IV,所得滤渣的主要成分是Na 2s。4和Na 2c O3解析(1)A.根据溶解度随温度变化的关系，Na zCrO在低温时溶解度小，低温不 能提高其浸取率，A错误；B.Na FeC2水解反应为：Na FeO2+2H2O=Na OH+Fe(OH)3,因此过滤可除去Na FeCh水解生成的Fe(OH)3,B正确；C.加硫酸酸化 时发生的主要反应为：2H+2CrO Cr2Ot+H2O,C正确；D.步骤III中，酸化时会使过量的Na 2c。3反应生成Na 2s Oj,因此步骤IV中所得滤渣的主要成 分是Na 2s O4,D错误。(2)步骤V,重结晶前，为了得到杂质较少的KzCn O,粗产品，从下列选项中选 出合理的操作(操作不能重复使用)并排序：溶解 KCl-(a)-(e)-(d)-(c)一重结晶。a.5O 蒸发溶剂b.100 蒸发溶剂c.抽滤d.冷却至室温e.蒸发至溶液出现晶膜，停止加热蒸发至溶液中出现大量晶体，停止加热解析（2）蒸发溶剂时应选择50 C而不是100 C,因为50 C时K2Cr2O7的溶解 度小于Na zCn Ch和KCI的溶解度，有利于Na zCn O7转化为K2Cr2O7,在蒸发 至出现晶膜时停止加热后，应冷却至室温，然后抽滤，操作的正操顺序为a edc。2.常见的流程中的条件控制条件控制答题指导控制溶 液的pH调节溶液的酸碱性，使金属离子形成氢氧化物沉淀析出（或 抑制水解）“酸作用”还可除去氧化物（膜）“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧 化硅等特定的氧化还原反应需要的酸性条件（或碱性条件）控制温度（常用水浴、冰水 浴或油浴）防止副反应的发生使化学平衡移动；控制化学反应的方向控制固体的溶解与结晶控制反应速率；使催化剂达到最大活性升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量降温：防止物质高温分解或挥发；降温（或减压）可以减少能源 成本，降低对设备的要求微练4（2020全国卷I）钢具有广泛用途。黏土钢矿中，钢以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及Si。?、Fe3O4o采用以下工艺流程可由黏土钢矿制备NH4Vo3。浸化 酸氧夜 二招D 虑Q30%H9SO4NHNO,f uMn O,滤渣滤液滤渣滤渣滤液该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:金属高十Fe3+Fe2+AR+Mn2+开始沉淀pH1.97.03.08.1完全沉淀pH3.29.04.710.1回答下列问题：(1)“酸浸氧化”需要加热,其原因是加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全)。(2)酸浸氧化中，V0+和VO?+被氧化成V0；,同时还有上二离子被氧化。写出VO+转化为VO寸反应的离子方程式VO+MnC2+2H+=V(V+M*+H2。(3)“调pH”中有沉淀生成，生成沉淀反应的化学方程式是Na Al(OH)4+HC1=A1(OH)3 I+Na Cl+H20。(4)“沉钢”中析出NH4VCh晶体时，需要加入过量NH。，其原因是利用同离子效应，促进NH4V。3尽可能析出完全解析(1)“酸浸氧化”中温度较低时，酸浸和氧化反应速率较慢。为了加快酸浸 和氧化反应速率，需要加热。(2)从原料看，“酸浸氧化”中四氧化三铁溶于稀硫 酸，发生反应Fe3O4+4H2s O=FeSO+Fe2(SO4)3+4H2O,加入的二氧化钵除 氧化VO+和VO?外，还氧化Fe2+。VO+转化为VOi反应的离子方程式为VO+Mn O2+2Hb=VO2+Mn2+H2Oo(3)pH=8.5 时铝元素沉淀，故“调 pH”时生成氢氧化铝沉淀，反应的化学方程式为Na AI(OH)4+HCI=AI(OH)3 I+Na Cl+H2Oo(4)“沉钮”时要使NH4V。3尽可能析出完全，利用同离子效应，加入过量NH4CI可达到此目的o【创新微点】1.反萃取原理反萃取是利用反萃取剂使被萃取物从负载有机相返回水相的过程，为萃取的 逆过程。反萃取剂主要起破坏有机相中被萃组分结构的作用，使被萃组分生 成易溶于水的化合物，或生成既不溶于水也不溶于有机相的沉淀。经过反萃 取及所得反萃液经过进一步处理后，便得到被分离物的成品。反萃后经洗涤 不含或少含萃合物的有机相称再生有机相，继续循环使用。微练5(2022衡阳联考)二氧化铀(CeO2)是重要的稀土氧化物。以氟碳铀矿(主 要含CeFC()3)为原料制备Ce()2的一种工艺流程如下：氟碳钵矿02化烧 C氧焙3 S2H2to酸浸萃取硫酸萃取剂氟洗液 H2o2NaClO有机层NaOH 一|水层;Ce)四避|，化卜Ce(OH)4里迎CeO2 已知：CeO2具有较强的氧化性，难溶于一般的酸或碱。F 一能和很多金属离子形成较为稳定的配合物，如C/+能与F-结合成CeF3+,人+也能与尸一结合成人1琮-；它的这种性质有利于酸浸步骤，却不利于后续的沉 淀步骤。C5+能被萃取剂TBP萃取，而Ce、不能。回答下列问题：(l)TBP是一种有机萃取剂，“萃取”时存在反应CeF3+TBP CeTBP4+F-,氟洗液中添加A+的作用是AF+能与F-结合成AI底-，使萃取平衡正向移动。(2)“反萃取”步骤中发生反应的离子方程式为2CeTBP4+H2O2 2Ce3+O2 t+2H+2TBP2.陌生图像中条件的选择与控制条件控制是化学生产和实验中的重要手段，通过控制条件使反应向着实际需 要的方向进行和转化，实现物质间的分离和提纯，通过图像选择合适条件是 工艺流程题的常见出题形式，在选择复合条件时，注意综合坐标的含义，以 及该条件与分离、提纯或制备的关系。微练6(1磨3+的萃取率与溶液的pH和接触时间之间的关系如图，据此分析,萃取的最佳条件为萃取率萃取率pH=1.7下萃取60 min3()6()90120150(min)接触时间0.5 1.01.51.7(pH)反应pH环境“电解”工艺制锌时Zn 2+利用率较低，废液中有大量的Zn 2+残留。某化工厂 拟采用改变酸锌比净化废液的方式来提高原料的利用率，降低成本。下图是工 业生产中不同酸锌比时净化液利用率对电解时直流电耗能影响关系图。根据下 图分析，该工厂净化废液时的最佳酸锌比为填写序号)。直流电耗能“kW-h)净化液利用率/%314031203080 306()3040302030002980864208642777776666克流电耗能/(kW h)净化液利用率/%5：1 6：1 7：1 8：19：1 1()：1酸锌比A.5：1B.6：1C.7：1D.10：1:题型突破【题型建模】化工流程题中的“流程分析”结 构 图 解分离提纯的基本方法：结晶,过滤.萃取,蒸脩 产品纯度测定，计算产率 从原料与产品对比分析保 印什么元素，除去什么杂质.引入什么成分？从原料中元素价态与产品 保忸元素价态分析.前后价 态是否一致，升高还是降低?流 程 框 图（2021 湖南卷）Ce2（CO3）3可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居 石中，铀（Ce）主要以CePCU形式存在，还含有Si。2、A12O3,Fe2O3.Ca F2 等物质。以独居石为原料制备Ce2（CO3）3H2（q_L艺流程如下：MgOFcC13 调pH=5 NH4HCO3浓H2soi H2O 溶液 絮凝剂 溶液独工 jL F i i居T焙烧I水浸|耳除磷|聚沉|U沉钵卜1石 I 酸性废气 滤渣I 滤渣n 滤渣in 滤液Ce2（CO3）3-nH2O-问 题 设 计(1)铀的某种核素含有58个质子和80个中子，该核素的符号为；(2)为提高“水浸”效率，可采取的措施有(至少写两条)；(3)滤渣III的主要成分是(填化学式)；(4)加入絮凝剂的目的是；(5)“沉铺”过程中，生成Ce2(CO3)3，H2O的离子方程式为,常温下加入的NH4HCO3溶液呈(填“酸性”“碱性”或“中性”)(已 知：NH3 H2O的瓯=1.75x 10-5,H2c O3的兄1=4.4x 10-7,=4.7x 10-n)；(6)滤渣H的主要成分为FePO在高温条件下，Li2c。3、葡萄糖(C6Hl2。6)和 FePC4可制备电极材料LiFePO同时生成CO和H2。，该反应的化学方程式为1.挖掘题干信息，分析原材料，确定主要成分及所含杂质。解2.原材料预处理，通过酸浸和碱浸等手段，完成初步分离。题3.分析核心反应，通过氧化、中和及离子交换等手段完成主要物质到产 建物的转化。模4.产品的分离与提纯及含量测定，通过沉淀、结晶及城烧等手段，得到 粗品，通过滴定等定量过程，完成含量测定。标 准 答 案曦Ce(2)搅拌、适当升高温度(合理即可)(3)AI(OH)3(4)促进AI(OHh胶体聚沉，便于分离(5)2Ce3+6HC0f+(n-3)H2O-Ce2(CO3)3 77H2O I+3CO2 t 碱性(6)6FePO4+3Li2c O3+C6Hi2O6=6LiFePO4+9C0 t+6H2O t【分点突破】微题型1以工业废料及矿物为原料通过分离、提纯制备物质类工艺流程题（主）精练1（2022辽宁卷）某工厂采用辉钠矿（主要成分为Bi2s3,含有FeS?、SiO2杂 质）与软镒矿（主要成分为Mn Oz）联合焙烧法制备BiOCl和Mn S（）4,工艺流程如下:空气 辉锡矿软钻矿焙烧（过量）液盐酸 金属Bi滤液滤泄气体A（Mn SO,溶液）滤液（Mn Cl2.Fed2溶液）已知：焙烧时过量的Mn()2分解为乂口2。3,FeS2转变为Fe2()3；金属活动性：Fe(H)BiCu；相关金属离子形成氢氧化物的pH范围如下：开始沉淀pH完全沉淀pHFe2+6.58.3Fe3+1.62.8Mn2+8.110.1回答下列问题：(1)为提高焙烧效率，可采取的措施为a ba.进一步粉碎矿石b.鼓入适当过量的空气c.降低焙烧温度(2)Bi2s3在空气中单独焙烧生成BizOs，反应的化学方程式为2Bi2s3+90)叁理=2Bi。+6SO)解析 联合焙烧：由已知信息和第(2)问题干可知，发生转化：Bi2s3-Bi2O3+SO2、FeS2-Fe2O3+SO2 Mn O2-Mn2O3+Mn SO4,故联合焙烧后得到 Bi2O3.Fe2O3 Mn2O3 M11SO4 和 SiO2;水浸：Mn SO4进入滤液，滤渣为 BizCh、Fe2O3 M112O3和SiOz；酸浸：加入过量浓盐酸后，BizCh和FezCh发生转化：Bi2O3-Bi3 Fe2O3-Fe3,因M112O3有氧化性，会与浓盐酸发生氧化还原 反应：Mn2O3+6H+2Cr=2Mn2+C12 t+3H2O,气体 A 为 Cb，滤渣主要 为不溶于浓盐酸的SiO2,滤液中金属离子为由3+、Fe3 Mn2+；第(4)(5)问转化:由已知信息知，Fe的金属活动性强于Bi,且调pH=2.6时Mn2T和Fe?+进入 滤液，可知加入金属Bi的目的是将Fe3十还原为Fe?十。(l)a.联合焙烧时，进一步粉碎矿石，可以增大矿石与空气的接触面积，能够提高 焙烧效率，选项a符合题意；b.鼓入适当过量的空气有利于矿石充分反应，选项 b符合题意；c.降低焙烧温度，反应速率减慢，不利于提高焙烧效率，选项c不 符合题意。(2)Bi2s3在空气中单独焙烧生成Bi2O3,根据原子守恒可知还应生成 SO2,结合得失电子守恒，反应的化学方程式为2Bi2S3+9O2=2Bi2O3+6SO2；(3)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：充分浸出Bi3+和Mn 2+;抑制金属离子水解_(4)滤渣的主要成分为SiO2(填化学式)。(5)生成气体A的离子方程式为Mn2O3+6H+2C1-2Mn2+Cl 2 t+3H2O o(6)加入金属Bi的目的是 将Fe3+转化为Fe2+o(3)加入浓盐酸后，溶液中含有的离子主要为的3+、Fe3MW、h+、c r,而酸浸后取滤液进行转化，故要防止金属离子水解生成沉淀，进入滤渣，造成制得的BiOCl产率偏低；(4)滤渣主要为不溶于浓盐酸的SiO2,答案为SiCh;(5)因Mn2O3有氧化性,会与浓盐酸发生氧化还原反应：Mn2O3+6H+2CF2Mn2+CI2 t+3%0；(6)由已知信息知，调pH=2.6时，Fe3.会水解生成Fe(OH)3沉淀，但Fe?+还没开始沉淀，故要将Fe3转化为Fe?1在调pH后获得含FeCI2的滤液,为了不引入新的杂质，加入Bi作还原剂。精练2(2022沈阳质监)镁及其化合物在工业上应用广泛，工业上用红土银矿 主要成分为Mg3Si2O5(OH)4、Fe2MgO4.NiO、FeO、Fe?。为原料，采用硫酸 钱焙烧法选择性提取银并回收副产物黄钱铁帆化学式可表示为(NH4)xFe/SO4)z(OH)w,摩尔质量为480 g mo l 一 口的工艺流程如图所示：NiSOQ|Ni(OH)2 卜 NHj MgO(NHJ2s o i 浆屈1n l.砺a 工 J2H=7 8 0士乎一研磨一焙烧一二；小一除铁一沉铿-样 I 浸泡 I I兔曷I浸黄铁砌血液IMgSOt-7H2O 已知：2 Mg3Si2O,OH)4+9(NH4)2SO4=3(NH4)2Mg2(SO4)3+12NH3 t+4SiO2+10H2O t焯烧2Fe2Mge)4+15(NH4)2SO4B=(NH4)2Mg2(SO4)3+I6NH3 f+4(NH4)3Fe(SO4)3+8H2O t常温下，NiSO4易溶于水，NiOOH不溶于水(1)除铁时加入的H2O2的用量高于理论用量的原因是过氧化氢不稳定，受热易分解；过氧化氢在Fe3+催化下分解(写两条)。(2)经分析矿样中大部分铁仍以氧化物形式存在于浸渣中，只有部分FeO在 空气中焙烧时与(NHMSCU反应生成Fe2(SC)4)3，该反应的化学方程式为4FeO+02+6(NH4)2SO4=2Fe2(SO4)3+12NH3 t+6H2O t_o“浸渣”的主要成分除含有铁元素的化合物外还有填化学式)。解析(2)由题意知，FeO在空气中焙烧时与。2、(NH4)2SC)4反应生成Fe2(SO4)3 NH3和H2O。由矿样的成分和流程图知，“浸渣”中还有SiO2。若残留在浸出液中的铁完全转化为黄镀铁钢除去，“除铁”时通入NH3调节 溶液pH的范围是2.3 2.7 0该工艺条件下，Ni2+生成Ni(OH)2沉淀，Fe3+生成Fe(OH)3或黄钱铁帆沉淀，开 始沉淀和沉淀完全时的pH如表：沉淀物Ni(OH)2Fe(OH)3黄钱铁钢开始沉淀时的pH7.12.71.3沉淀完全(c=1x 10-5 mo l-L T)时的pH9.23.72.3解析(3)要使残留在浸出液中的铁完全转化为黄钱铁矶除去，Fe3 Ni?十不能生 成氢氧化物沉淀，则应调节的pH范围为2.32.7。(4)“沉镇”时pH调为9.0,滤液中Ni2+浓度约为 2.5x 10-5或-4.6 ml.L-1(10-42.5)o(5)由所得滤液获得稳定的Mgs。4-7HQ的操作依次是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。解析(4)由银离子沉淀完全时的pH为9.2知，ALSp Ni(OH)2=c(Ni2+)r2(OH)=105X(104V=10U，6 贝1J当 pH 为 9.0 即 c(OH)=105 mo lLT 时，c(Ni2+)(p Ni(OH)2J 10一”6=吗 小u-、=it、2 mo l-L i=10&6 mo l-L l OXl O 5 mo l-L1=C(OH)CIO)2.5X10 5 mo l-Lo(6)对黄钱铁帆进行热分解实验。其结果如图所示，则黄镂铁钢的化学式为NH4Fe3(SO4)2(OH)6o(已知：黄钱铁机在300 c前分解释放的物质为H2。,300575。之间只有NH3和H2O放出，此时残留固体只存在Fe、0、S三种元素,670。以上得到的是纯净的红棕色粉末)加处SI泰暴解析(6)已知(NH4)x Fej.(SO4Mo HI摩尔质量为480 g mo l1,可设进行热分解实 验的(NH4)x Fep(SO4):(OH)”,为1 mo L即480 g,根据元素守恒知，670 c以上得 到的纯净的红棕色粉末为FezOj，由图可知，其物质的量为就=11。1,则尸1.5义2=3；由已知信息可知，固体质量由400 g减少为240 g时，减少的 为SO3的质量，其物质的量为80鬻舄=2 mo L则Z=2；由化合物