高三二輪復習 專題11工藝流程題 （講）解析版

專題n工藝流程題【考情探究】化學工藝流程題是將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關的化學知識步步設問，是無機框圖的創(chuàng)新。它以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為基礎，與化工生產(chǎn)成本、產(chǎn)品提純、環(huán)境保護等相融合，考查物質(zhì)的制備、檢驗、分離或提純等基木實驗原理在化工生產(chǎn)中的實際應用，具有較強的實用性和綜合性，是近幾年高考化學試題的?？碱}型。化工流程型實驗題通常以元素化合物知識為依托，以反應原理、實驗操作為考查重點。重視實驗技術在工業(yè)生產(chǎn)中的應用，意在引導考生關注化學的真實性和應用性，體現(xiàn)了能力立意和化學知識的應用，是今后高考命題的方向和熱點，綜合性強，但難度不大，能夠很好地考查學生分析、解決問題的能力，培養(yǎng)實驗技能?！靖哳l考點】高頻考點一陌生方程式的書寫首先根據(jù)題給材料中的信息寫出部分反應物和生成物的化學式，再根據(jù)反應前后元素化合價有無變化判斷反應類型： 元素化合價無變化則為非氧化還原反應，遵循質(zhì)量守恒定律。 元素化合價有變化則為氧化還原反應，除遵循質(zhì)量守恒外，還要遵循得失電子守恒規(guī)律。最后根據(jù)題目要求寫出化學方程式或離子方程式（需要遵循電荷守恒規(guī)律）即可。高頻考點二操作及原因常見的操作思考角度表面處理用水洗除去表面可溶性雜質(zhì)，金屬晶體可用機械法（打磨）加快反應速率，使反應更充分或化學法除去表面氧化物、提高光潔度等加氧化劑氧化某物質(zhì)，生成目標產(chǎn)物或除去某些離子分離、提純過濾、蒸發(fā)、萃取、分液、蒸餡等常規(guī)操作從溶液中得到晶體的方法：蒸發(fā)濃縮一冷卻結(jié)晶一過濾一洗滌、干燥(2) SiCh、FezCh、AI2O3 KSCN(3) 一元弱轉(zhuǎn)化為H3BO3,促進析出(4) 2Mg2+3 CO32 +2H2O=Mg(OH)2 MgCO.4+2 HCOf(或2Mg2+2 CO32-+H2O=Mg(OH)2 MgCO.U+CO2t)溶浸高溫焙燒【解析】(I)根據(jù)流程圖知硼鎂礦粉中加入硫酸鉉溶液產(chǎn)生的氣體為氨氣，用碳酸氫鉉溶液吸收，反應方程式為：NH3+NH4HCO3= (NH4)2C03o(2) 濾渣I為不與硫酸鉉溶液反應的Fe2O3> AI2O3、SiO2;檢驗F/+,可選用的化學試劑為KSCN,(3) 由硼酸的離解方程式知，硼酸在水溶液中是通過與水分子的配位作用產(chǎn)生氫離子，而三價硼原子最多只能再形成一個配位鍵，且硼酸不能完全解離，所以硼酸為一元弱酸；在''過濾2”前，將溶液pH調(diào)節(jié)至3.5,目的是將B(OH)-4轉(zhuǎn)化為H3BO3,并促進H3BO3析出，(4) 沉鎂過程中用碳酸鉉溶液與Mg2+反應生成Mg(OH)2 MgCO3,沉鎂過程的離子反應為：2Mg2+2HQ+3CO32-=Mg(OH)2MgCO31+2HCO3-；母液加熱分解后生成硫酸鉉溶液，可以返回“溶浸”工序循環(huán)使用；堿式碳酸鎂不穩(wěn)定，高溫下可以分解，故由堿式碳酸鎂制備輕質(zhì)氧化鎂的方法是高溫焙燒。題型二化學工藝流程與反應原理化工生產(chǎn)過程中的主要生產(chǎn)階段涉及多種化學反應原理，試題中根據(jù)生產(chǎn)流程中的有關化學知識步步設問,只要明確實驗目的，理解裝置的作用以及工藝流程的原理，吸收題目新信息并能加以靈活運用。1. 溫度、濃度、壓強的控制術語功能升溫加快反應速率或溶解速率；促進平衡向吸熱方向移動；除雜，除去熱不穩(wěn)定白勺雜質(zhì),如NaHCOa、Ca(HCOs)2> KMnO，、I2、NH4CI等物質(zhì)。使沸點相對較低的原料氣化溫度的控制降溫防止某物質(zhì)在高溫時會溶解(或分解)；使化學平衡向著題目要求的方向移動(放熱方向)；使某個沸點較高的產(chǎn)物液化，使其與其他物質(zhì)分離;降低晶體的溶解度，減少損失.控溫(用水防止某種物質(zhì)溫度過高時會分解或揮發(fā)；為了使某物質(zhì)達到沸點揮發(fā)出來；使催化劑的活性，達到最好；防止副反應的發(fā)生；降溫或減壓可以浴或油減少能源成本，降低對設備的要求，達到綠色化學的要求；如果題目中出現(xiàn)浴控了包括產(chǎn)物在內(nèi)的各種物質(zhì)的溶解度信息，則要根據(jù)它們的溶解度隨溫度升溫）高而改變的情況，尋找合適的結(jié)晶分離方法（蒸發(fā)結(jié)晶或濃縮結(jié)晶）。增大反可加快反應速率O對氣體分子數(shù)減少的反應，加壓使平衡向生成物方向移應物濃動。但壓強太大，動力消耗更多，設備要求更高，成本增加，故必須綜合考慮；濃度、度、壓強的加壓加壓一般是提高氣體反應物濃度措施，在氣體和固體、液體反應的體系中并不適宜；生產(chǎn)中常使廉價易得的原料適當過量，以提高另一原料的利用控制率。減壓，減小壓強,降低液體的沸點,防止（如濃HNO3、NH3.H2O、H2O2、NH4HCO3蒸館等）物質(zhì)分解；2. PH的控制術語功能(1)目的：調(diào)節(jié)pH值實質(zhì)上是利用沉淀溶解平衡把某些離子轉(zhuǎn)化成沉淀。(2)原則：不管是調(diào)高.還是調(diào)低，原則都是加過量的除雜劑而不引進新的雜質(zhì)，這里分兩種情況如果要得到濾液，可加固體沉淀劑消耗H*或0H,如除去含C+溶液中混有的Fe3+,控制溶可通過加入CuO、Cu(OH)2、Cu(OH)2CO3等；要得到濾渣，則需加入堿性溶液，如液的PH氨水或氫氧化鈉溶液。調(diào)低PH值的原則與調(diào)高PH的原則相同。題目呈現(xiàn)方式：題中通常會以表格數(shù)據(jù)形式，或“己知信息”給出需求的“適宜PH范圍”的信息;解題步驟：判斷溶液呈酸(或堿)性;判斷調(diào)高還是調(diào)低；選擇合適的調(diào)節(jié)劑。3. 體系環(huán)境氛圍及其它條件的控制術語功能蒸發(fā)或結(jié)晶時，加入相應的酸或堿，以抑制某些鹽的水解；需要在酸性氣流中干燥FeCh> AICI3、MgCk等含水晶體，以防止水解。如從海水中提取鎂，從MgCI2的溶液酸性、里結(jié)晶析出的是氯化鎂結(jié)晶水合物，電解熔化氯化鎂才能制得金屬鎂，要去除氯化鎂晶堿性或體中的結(jié)晶水”需要在氯化氫氣流中加熱，否則燃燒所得的最后固體不是MgCh，而是熔某種點更高的MgO,具有相似情況的還有FeCI3 . AlCh等：營造還原性氛圍：加熱煮沸酸環(huán)境液后再冷卻，其目的是排除酸溶液中的氧氣，如用廢鐵制備綠磯晶體，需要把硫酸加熱氛圍煮沸后再加入，同時還不能加入過最，防止Fe?+被氧化：營造氧化性氛圍：加入氧化劑進行氧化，如加入綠色氧化劑H2O2將Fe2+氧化轉(zhuǎn)化為Fe-異。例2. (2020-新課標1【)某油脂廠廢棄的油脂加氫鐐催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物，還有少量其他不溶性物質(zhì)。采用如下工藝流程回收其中的鐐制備硫酸裸晶體(NiSO4-7H2O)：NaOll溶液硫酸裸品體濾渣濾液濾渣廢銳倦化劑稀H:SO4 HJL溶液、a()H溶液溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:金屬離子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+開始沉淀時(c=0.01 molLT)的pH7.23.72.27.5沉淀完全時(c= 1.0x10-5 mol-L-1)的 pH8.74.73.29.0回答下列問題:(1) “堿浸"中NaOH的兩個作用分別是o為回收金屬，用稀硫酸將“濾液"調(diào)為中性，生成沉淀。寫出該反應的離子方程 。(2) “濾液”中含有的金屬離子是。(3) “轉(zhuǎn)化”中可替代HQ?的物質(zhì)是。若工藝流程改為先“調(diào)pH”后“轉(zhuǎn)化”，即NaOH溶液溶液濾治“濾液"中可能含有的雜質(zhì)離子為:'(4) 利用上述表格數(shù)據(jù)，計算Ni(OH)2的Ksp=(列出計算式)。如果“轉(zhuǎn)化"后的溶液中Ni2+濃度為1.0 mol-L-',則“調(diào)pH”應控制的pH范圍是。(5) 硫酸鐐在強堿溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作鐐鎘電池正極材料的NiOOH。寫出該反應的離子方程。(6) 將分離出硫酸鐐晶體后的母液收集、循環(huán)使用，其意義是【答案】(1)除去油脂、溶解鋁及其氧化物AIO2+H+H2O=AI(OH)3l或A1(OH)a+H+=A1(OH)31+H2O(2) Ni2 Fe2 Fe3+ (3) 02或空氣 Fe3+ (4) 0.01 x(107214)?05 x(10s7,4)'3.26.2(5) 2Ni2+4-ClO-+4OH"=2NiOOHl+Cr+H2O (6)提高鐐回收率【解析】由工藝流程分析可得，向廢鐐催化劑中加入NaOH溶液進行堿浸，可除去油脂，并發(fā)生反應2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO24-3H2T> 2Al2O3+4NaOH=4NaAlO2+2H2O 將 Al 及其氧化物溶解，得到的濾液含有NaA102,濾餅為Ni、Fe及其氧化物和少量其他不溶性雜質(zhì)，加稀H2SO4酸浸后得到含有Ni2 Fe2Fe，+的濾液，F(xiàn)e2+經(jīng)H2O2氧化為Fe，-后，加入NaOH調(diào)節(jié)pH使Fe，+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去，再控制pH濃縮結(jié)晶得到硫酸鐐的晶體，據(jù)此分析解答問題。(1) 根據(jù)分析可知，向廢鐐催化劑中加入NaOH溶液進行堿浸，可除去油脂，并將AI及其敘化物溶解，濾液中含有NaAIO2(或NaAI(OH)4),加入稀硫酸可發(fā)生反應AIO2+H+H2O=A1(OH).U或Al(OH)4+H+=A1(OH)31+H2O；(2) 加入稀硫酸酸浸，Ni、Fe及其氧化物溶解，所以“濾液”中含有的金屬離子是Ni2 F戶、Fe3+;(3) “轉(zhuǎn)化”在H2O2的作用是將Fe?+氧化為F/L可用O2或空氣替代；若將工藝流程改為先偵pH”后“轉(zhuǎn)化"，會使調(diào)pH過濾后的溶液中含有Fe?'則濾液中可能含有轉(zhuǎn)化生成的Fe，+；(4) 由上述表格可知,Ni2+完全沉淀時的 pH=8.7,此時 c(Ni2+)=1.0xl0-5molL-i, cCHl.OxlOmol L1,則C(OH)= = r=108714,則 Ni(OH)2 的 K、p =c(Ni2+).? (OH ) = 10'5 x(1087-'4)'或者當Ni2+開始沉淀時 pH=7.2,此時 c(Ni2+)=0.01mol L-', c(H+)=l .OxlO mol L1,則 c(OH )=K一c(H-)10*1.0x107 2= 10"小Ni(OH)2的K、p=c(Ni2)/(OH)=0.01x(l(fm)L如果“轉(zhuǎn)化”后的溶液中Ni?+濃度為l.OmolL1,為避免鐐離K 0.01 x(107 2,4 V”,口八 Kw 10* z了沉淀，此時c(OH)=布)32"L，則""而可甘一'即pH=6.2； F/+完全沉淀的pH為3.2,因此“調(diào)節(jié)pH”應控制的pH范圍是3.26.2；(5) 由題干信息，硫酸鐐在強堿中被NaClO氧化得到NiOOH沉淀，即反應中Ni2+被氧化為NiOOH沉淀,CIO-被還原為cr,則根據(jù)氧化還原得失電子守恒可得離子方程式為2Ni2+ClO-+4OH-=2NiOOHl+Cr+H2O；（6）分離出硫酸鐐晶體后的母液中還含有Ni2+,可將其收集、循環(huán)使用，從而提高鐐的回收率?！痉椒记伞拷鼛啄旮呖蓟瘜W工藝流程題屬于熱點體系。工藝流程題，顧名思議，就是將化工生產(chǎn)過程中的主要生產(chǎn)階段與生產(chǎn)流程中有關的化學知識緊密聯(lián)系起來。該類試題的答題關鍵是要明確實驗目的，理解裝置的作用以及工藝流程的原理，吸收題目新信息并且能加以靈活運用，在高考中就-定會大獲全勝。化學工藝流程常涉及的化學反應原理有：沉淀溶解平衡的相關應用：沉淀的最小濃度控制；沉淀轉(zhuǎn)化的條件。反應速率及化學平衡理論在實際生產(chǎn)中的應用：反應速率控制；化學平衡移動；化學平衡常數(shù)的應用；反應條件的控制。氧化還原反應的具體應用：強弱規(guī)律；守恒規(guī)律；選擇規(guī)律。鹽類水解的具體應用：水解規(guī)律；水解反應的控制（抑制或促進）。【變式探究】.2019新課標II立德粉ZnSBaSO4 （也稱鋅鋰白），是一種常用白色顏料?；卮鹣铝袉栴}：（1）利用焰色反應的原理既可制作五彩繽紛的節(jié)日煙花，亦可定性鑒別某些金屬鹽。灼燒立德粉樣品時，刨的焰色為 （填標號）。A. 黃色 B.紅色 C.紫色 D.綠色（2）以重晶石（BaSOD為原料，可按如下工藝生產(chǎn)立德粉:分離,干燥,立德粉-洗滌粉碎成品硫酸鋅在回轉(zhuǎn)爐中重晶石被過量焦炭還原為可溶性硫化卡貝，該過程的化學方程式為m夸斜而*還原料-頑90()1200°C回轉(zhuǎn)爐尾氣中含有有毒氣體，生產(chǎn)上可通過水蒸氣變換反應將其轉(zhuǎn)化為CO?和一種清潔能源氣體，該反應的化學方程式為. 在潮濕空氣中長期放置的“還原料”，會逸出臭雞蛋氣味的氣體，且水溶性變差。其原因是“還原料”表面生成了難溶于水的（填化學式）。 沉淀器中反應的離子方程式為O（3）成品中S2-的含量可以用“碘量法”測得。稱取建樣品，置于碘量瓶中，移取25.00 mL0.1000mol L-1的h-KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密閉，置暗處反應5 min,有單質(zhì)硫析出。以淀粉為指示劑,過量的12用O.IOCXJmol LNazSzOj溶液滴定，反應式為I2+2S2O； =2I +S4O；-o測定時消耗Na2S2O3溶液體積VmL。終點顏色變化為，樣品中S?-的含量為 （寫出表達式）。【答案】(1)D(2) BaSO4+4C=BaS+4COtCO+H2O=CO2+H2 BaCO3 S2-+Ba2+Zn2+SO； = BaSO4ZnSl(3)淺藍色至無色(25.00-V)x 0.1000x32Zxl (X)%nix WOO【解析】(1) 焰色反應不是化學變化，常用來檢驗金屬元素存在，常見金屬元素焰色：A,鈉的焰色為黃色，故A錯誤；B.鈣的焰色為紅色，故B錯誤；C.鉀的焰色為紫色，故C錯誤；D.鑰的焰色為綠色，故D正確；故選D。(2) 注意焦炭過量生成CO,反應物為硫酸頸與焦炭，產(chǎn)物為BaS與CO,寫出方程式BaSO4+4C=BaS+4COf： CO與水蒸氣反應生成CO2與 壓，寫出方程式：CO+hhOCCh+Fh。根據(jù)信息臭雞蛋味氣體為硫化氫氣體，由強酸制弱酸原理，還原料硫化鑰與空氣中水，二氧化碳反應生成了碳酸鈾與硫化氫氣體。硫化制與硫酸鋅為可溶性強電解質(zhì)，寫成離子形式，產(chǎn)物硫酸根與硫化鋅為沉淀，不可電離，寫出離子方程式：S+Ba2+Zn2+ SO42=BaSO4-ZnSlo(3) 碘單質(zhì)與硫離子的反應：S2+l2=S+2r；碘單質(zhì)與淀粉混合為藍色，用硫代硫酸鈉滴定過量的12,故終點顏色變化為淺藍色至無色；根據(jù)氧化還原反應得失電子數(shù)相等，利用關系式法解題；根據(jù)化合價升降相等列關系式，設硫離子物質(zhì)的量為nmol：I22S2O32-1 mol1 mol 2 mol1 moln molnmol 0.1VxlO-3mol-x0.1Vxl03mol2n+ x0.1 Vx 10'3mol=25x0.1 Vx 10 3mol,得 n= (25- V) O.lxlO'hnol22則樣品中硫離子含量為:(25.00-2V)xOJOOOx32x100%ommx 1()0()題型三化學工藝流程與物質(zhì)提純物質(zhì)提純類化工流程題以物質(zhì)的分離、提純?yōu)榛A，涉及蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、冷卻結(jié)晶、蒸情、萃取、分液、重結(jié)晶、洗滌、干燥等基本操作，突出考查化學實驗基本方法在物質(zhì)分離、提純中的作用。1.物質(zhì)分離的常用方法看目的選方法分離難溶物質(zhì)和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過濾或者抽濾等方法過濾（熱濾或抽濾）利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提純分離物質(zhì)，如用CC14或苯萃取漠水中的漠莘取和分液提純?nèi)芙舛入S溫度變化不大的溶質(zhì)，如NaCl蒸發(fā)結(jié)晶提純?nèi)芙舛入S溫度變化較大的溶質(zhì)，易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物。如KNO3、FcCh、CuCb、CuSO4-5H2Os FcSO4-7H2O冷卻結(jié)晶分離沸點不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇和甘油蒸餛與分偕利用氣體易液化的特點分離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離氨氣與氮氣、氫氣冷卻法2.獲得產(chǎn)品階段的主要操作洗滌（冰水、熱水、有機溶劑）水洗：洗去晶體表面的雜質(zhì)離子（適用于溶解度小的物質(zhì)）冰水洗滌：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（適用于高溫溶解度大、低溫溶解度小的物質(zhì)）醇洗（常用于溶解度較大的物質(zhì)）：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（若對溶解度小的物質(zhì)進行醇洗，則是為了洗去雜質(zhì)離了，并使其盡快干燥）蒸發(fā)時的氣體氛圍抑制水解如從溶液中析出FeCb、AICI3、MgCb等溶質(zhì)時，應在HCI的氣流中加熱，以防其水解蒸發(fā)濃縮、如K2Cr2O7和少量NaCl的混合溶液，若將混合溶液加熱蒸發(fā)后再降溫，則析冷卻結(jié)晶出的固體主要是K2Cr2O7,母液中是NaCl和少量KzCr。，這樣就可分離出大部分K2Cr2O7；同樣原理可除去KNO3中的少量NaCI蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾如NaCl和少量K2Cr2O7的混合溶液，若將混合溶液蒸發(fā)一段時間，析出的固體主要是NaCl,母液中是K2Cr2O7和少量NaCl：同樣原理可除去NaCl中的少量KNO.?例3、(2020江蘇卷)實驗室由煉鋼污泥(簡稱鐵泥，主要成份為鐵的氧化物)制備軟磁性材料a-Fe2O3o其主要實驗流程如下：鐵泥一酸浸|_還原|除雜I_H沉鐵I(1) 酸浸：用一定濃度的H2so4溶液浸取鐵泥中的鐵元素。若其他條件不變，實驗中采取下列措施能提高鐵元素浸出率的有(填序號)。A. 適當升高酸浸溫度B. 適當加快攪拌速度C. 適當縮短酸浸時間(2) 還原：向“酸浸"后的濾液中加入過量鐵粉，使Fe，+完全轉(zhuǎn)化為Fe2+?！斑€原”過程中除生成Fe?+外，還會生成(填化學式)：檢驗Fe3,是否還原完全的實驗操作是o(3) 除雜：向“還原”后的濾液中加入NH4F溶液，使Ca2+轉(zhuǎn)化為CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低、將會導致 CaF2沉淀不完全，其原因是Kp(C近)=5.3xl(y9, K,(HF)=6.3x10。(4) 沉鐵：將提純后的FeSO4溶液與氨水-NH4HCO3混合溶液反應，生成FeCCh沉淀。 生成FeCCh沉淀的離子方程式為“ 設計以FeSCUS氨水-NH4HCO3混合溶液為原料，制備FeCCh的實驗方案：。(FeCOs沉淀需“洗滌完全”，F(xiàn)e(OH)2開始沉淀的pH=6.5L【答案】(1) ABH2 (2)取少量清液，向其中滴加幾滴KSCN溶液，觀察溶液顏色是否呈血紅色(3) pH偏低形成HF,導致溶液中F濃度減小，CaF?沉淀不完全(4) Fe2+ + HCO； + NH3 H2O = FeCO3 J +NH： + H2O 或Fe2+ + HCO； + NH3 = FeCO3 J +NH：在攪拌下向FeSO4溶液中緩慢加入氨水-NH4HCO3混合溶液，控制溶液pH不大于6.5；靜置后過濾，所得沉淀用蒸餡水洗滌23次；取最后一次洗滌后的濾液，滴加鹽酸酸化的BaCl：溶液，不出現(xiàn)白色沉淀【解析】鐵泥的主要成份為鐵的氧化物，鐵泥用H2SO4溶液“酸浸"得到相應硫酸鹽溶液，向“酸浸"后的濾液中加入過量鐵粉將Fe3+還原為Fe2+；向“還原”后的濾液中加入NHF使Ca?+轉(zhuǎn)化為CaF?沉淀而除去；然后進行"沉鐵''生成FeCCh,將FeCO3沉淀經(jīng)過系列操作制得aF3O3；據(jù)此分析作答。(1) 適當升高酸浸溫度，加快酸浸速率，能提高鐵元素的浸出率，A選；適當加快攪拌速率，增大鐵泥與硫酸溶液的接觸，加快酸浸速率，能提高鐵元素的浸出率，B選；適當縮短酸浸時間，鐵元素的浸出率會降低，C不選；(2) 為了提高鐵元素的浸出率，“酸浸”過程中硫酸溶液要適當過量，故向“酸浸"后的濾液中加入過鼠的鐵粉發(fā)生的反應有：Fe+2Fe3+=3Fe2 Fe+2H+=Fe2+H2t, “還原”過程中除生成F/+外，還有H?生成；通常用KSCN溶液檢驗F/+,故檢驗Fe3+是否還原完全的實驗操作是：取少量清液，向其中滴加凡滴KSCN溶液，觀察溶液顏色是否呈血紅色，若不呈血紅色，則Fe3+還原完全，若溶液呈血紅色，則Fe3+沒有還原完全。(3) 向“還原”后的濾液中加入NHiF溶液，使Ca2-轉(zhuǎn)化為CaF?沉淀，/CsP(CaF2)=c(Ca2+)-c2(F ),當Ca?-完全沉淀(某離子濃度小于lxlO-5mol/L表明該離子沉淀完全)時，溶液中c(F)至少為J5-3X1°/ mol/L=753V lxl(r5xlO-2mol/L：若溶液的pH偏低，即溶液中H+濃度較大，H+與F形成弱酸HF,導致溶液中c(F)減小，CaF?沉淀不完全。(4) 將提純后的FeSCh溶液與氨水NH4HCO3混合溶液反應生成FeCCh沉淀，生成FeCO.3的化學方程式為 FeSO4+NHvH2O+NH4HCO3=FeCO31+(NH4)2SO4+H2Or或 FeSO4+NH3+NH4HCO3=FeCO.U+(NH4)2SO4,離子方程式為 F/+ HCO3 +NH.vH2O=FeCO.4+ NH； +H2O (或 Fe2+ HCO5 +NH3=FeCO.4+ NH：)。根據(jù)題意Fc(OH)2開始沉淀的pH=6.5,為防止產(chǎn)生Fe(OH)2沉淀，所以將FeSCU溶液與氨水一NH4HCO3混合溶液反應制備FeCO3沉淀的過程中要控制溶液的pH不大于6.5； FeCCh沉淀需“洗滌完全”，所以設計的實驗方案中要用鹽酸酸化的BaCh溶液檢驗最后的洗滌液中不含SO：。提高原子利用率綠色化學（物質(zhì)的循環(huán)利用、廢物處理、原子利用率、能量的充分利用）在空氣中或在其他氣體中進行的反應或操作要考慮02、HQ、C02或其他氣體是否參與反應：或能否達到隔絕空氣、防氧化、防水解、防潮解等目的控制溶液的pH 調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，使金屬離子形成氫氧化物沉淀析出（或抑制水解） “酸作用”還可除去氧化物（膜） “堿作用”還可除去油污，除去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅等 特定的氧化還原反應需要的酸性條件（或堿性條件）控制溫度（常用水浴、冰浴或油?。?防止副反應的發(fā)生 使化學平衡移動；控制化學反應的方向 控制固體的溶解與結(jié)晶 控制反應速率；使催化劑達到最大活性 升溫：促進溶液中的氣體逸出，使某物質(zhì)達到沸點揮發(fā) 加熱煮沸：促進水解，聚沉后利于過濾分離 趁熱過濾：減少因降溫而析出的溶質(zhì)的量 降溫：防止物質(zhì)高溫分解或揮發(fā)：降溫（或減壓）可以減少能源成本，降低對設備的要求洗滌晶體 水洗：通常是為了除去晶體表面水溶性的雜質(zhì) 冰水洗滌：能洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，且防止晶體在洗滌過程中的溶解損耗【舉一反三】(202()山東卷)用軟錠礦(主要成分為MnCh,含少量Fe3O4> A12O3)和BaS制備高純MnCO3的工藝流程如下:高純碳酸鉉已知：MnO2是一種兩性氧化物；25C時相關物質(zhì)的Kp見下表。物質(zhì)Fe(OH)2Fe(OH)3A1(OH)3Mn(OH)2KsP1x10*31x10 祝 61x1()T2.31x10-27回答下列問題(1) 軟鎬礦預先粉碎的目的是.,MnO： hi BaS溶液反應轉(zhuǎn)化為MnO的化學方程式為.(2) 保持BaS投料量不變，隨MnO2與BaS投料比增大，S的量達到最大值后無明顯變化，而Ba(OH)2的量達到最大值后會減小，減小的原因是.(3)濾液I可循環(huán)使用，應當將其導入到.操作中(填操作單元的名稱)。發(fā) H2O24.9(4)凈化時需先加入的試劑X為.(填化學式)。再使用氨水調(diào)溶液的pH,則pH的理論最小值為.(當溶液中某高子濃度c;, LOxlOmoi L-1時，可認為該離子沉淀完全)。(5) 碳化過程中發(fā)生反應的離子方程式為.【答案】(1)增大接觸面積，充分反應，提高反應速率:MnO2 + BaS + H2O = Ba(OH)2 +MnO + S(2)過量的MnO2消耗了產(chǎn)生的Ba(OH)2(3)蒸(5) Mn2頃(0叩=Jlx 10了mol.L=10emol/L,所以 cCHiOmol/L, pH=4.9,即 pH 的理論最小值為 c(Al3+) V IxlO54.9；(5) 碳化過程Mn?+和碳酸氫根電離出的碳酸根結(jié)合生成碳酸鎰沉淀，促進碳酸氫根的電離，產(chǎn)生的氫離子和一水合氨反應生成鉉根和水，所以離子方程式為Mn2+HCO；+NH3.H2O=MnCO3l+NH：+H2O?！痉椒记伞吭诮饣ち鞒填}無機物質(zhì)的制備，常與物質(zhì)分離與提純聯(lián)系在一起，制備的目標物質(zhì)要容易分離出來，物質(zhì)分離與提純有多種方法，總的說有物理方法和化學方法兩大類：物理方法有過濾、蒸發(fā)、蒸偏、分液、萃取、結(jié)晶、重結(jié)晶、滲析等；化學方法有沉淀法、熱分解法、電解法、氧化還原法等；要根據(jù)目標物質(zhì)的性質(zhì)和特點來選擇適宜的制備、分離方法。（6）寫出“沉鎰”的離子方程式。（7）層狀鐐鉆住三元材料可作為鋰離子電池正極材料，其化學式為LiNi.rCoMnQ2,其中Ni、C。、Mn的化合價分別為+2、+3、+4。當戶尸1/3時，z=?！敬鸢浮浚?） SiO2 （不溶性硅酸鹽） MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O（2）將Fe2+氧化為F5+（3）4.7（4）NiS和ZnS（5）F與H”結(jié)合形成弱電解質(zhì)HF, MgF2Mg2+2r平衡向右移動（6）M/+2 HCChMnCChl+CChf+HQ（7）1/3【解析】（l）Si元素以SiCh或不溶性硅鹽存在，SiO2與硫酸不反應，所以濾渣I中除了 S還有SiO2；在硫酸的溶浸過程中，二氧化鎬和硫化鎰發(fā)生了氧化還原反應，二氧化鎬作氧化劑，硫化鎰作還原劑，方程式為：MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2Oo + HCOj + NH3 -H20 = MnCO3 4< +NH； + H20【解析】軟鎰礦粉(主要成分為MnCh,含少量Fe3O4、AI2O3)加入硫化鍥溶液進行反應，主要發(fā)生MnO2+BaS+H2O=Ba(OH)2+MnO+S,過濾得到Ba(OH)2溶液，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、干燥得到氫氧化徹：濾渣用硫酸溶解，得到的濾液中主要金屬陽離子有Mn2 Fe2 Fe3 Al3+,得到的濾渣為不溶于稀硫酸的硫磺；之后向濾液中加入合適的氧化劑將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe-",然后加入氨水調(diào)節(jié)pH,使Fe*、AP+轉(zhuǎn)化為沉淀除去，壓濾得到的廢渣為Fe(OH)3和A1(OH)3,此時濾液中的金屬陽離子只有Mn2+,向濾液中加入碳酸氫鉉、氨水，Mn?+和碳酸氫根電離出的碳酸根結(jié)合生成碳酸鎰沉淀，過濾、洗滌、干燥得到高純碳酸鎰。(1) 軟鎰礦預先粉碎可以增大反應物的接觸面積，使反應更充分，提高反應速率；MnO?與BaS反應轉(zhuǎn)化為MnO, Mn元素的化合價由+4價降低為+2價，根據(jù)元素價態(tài)規(guī)律可知-2價的S元素應被氧化得到S單質(zhì)，則MnO?與BaS的系數(shù)比應為1:1,根據(jù)后續(xù)流程可知產(chǎn)物還有Ba(OH)2,結(jié)合元素守恒可得化學方程式為：MnO2+BaS+H2O=Ba(OH)2+MnO+S；(2) 根據(jù)題目信息可知MnO?為兩性氧化物，所以當MnCh過量時，會消耗反應產(chǎn)生的Ba(OH)2,從而使Ba(OH)2的量達到最大值或會減小；(3) 濾液I為結(jié)品后剩余的Ba(OH)2飽和溶液，所以可以導入到蒸發(fā)操作中循環(huán)使用；(4) 凈化時更好的除去Fe元素需要將Fe2+氧化為F/L為了不引入新的雜質(zhì)，旦不將Mn元素氧化，加入的試劑X可以是H2O2；根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知,Fe(OHh和AKOH*為同種沉淀,而Al(OHh的凡卬稍大，所以當AH完全沉淀時，F(xiàn)e3+也一定完全沉淀，當c(Al3+)=1.0xl0-mol/L時，c(OIP)=【變式探究】2019-新課標III高純硫酸鐳作為合成鐐鉆鎰三元正極材料的原料，工業(yè)上可由天然二氧化鐳粉與硫化鐳礦（還含F(xiàn)e、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制備，工藝如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}:H2SO4 MnO2 魂水 Na2S MnF2 NH4HCO3MnS礦MnO?粉浸T 調(diào);HU鉉濾渣I濾渣2濾渣3濾渣4H2SO4*MnCO3*MnSO4相關金屬離子co（Mrt+）=O.l mol.L-q形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下:金屬離子Mn2+Fe2+Fe3+AF+Mg2+Zn2+Ni2+開始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9（1）“濾渣1”含有S和:寫出“溶浸”中二氧化鎬與硫化鐳反應的化學方程式（2）“氧化”中添加適量的MnCh的作用是。（3）“調(diào)pH”除鐵和鋁，溶液的pH范圍應調(diào)節(jié)為6之間。（4）“除雜1"的目的是除去Zn2+和NP+, “濾渣3"的主要成分是o（5）“除雜2”的目的是生成MgF?沉淀除去Mg"若溶液酸度過高，M歐沉淀不完全，原因是（2）二氧化錠作為氧化劑，使得MnS反應完全，且將溶液中Fe?+氧化為Fe*。（3）由表中數(shù)據(jù)知pH在4.7時，F(xiàn)e3+和AW沉淀完全，所以應該控制pH在4.76之間。（4）根據(jù)題干信息，加入Na2S除雜為了除去鋅離了和鐐離了，所以濾渣3是生成的沉淀ZnS和NiS。（5）由HF=i H+F知，酸度過大，F(xiàn)濃度減低，使得MgF2= Mg2+2F平衡向沉淀溶解方向移動，Mg?*沉淀不完全。（6）根據(jù)題干信息沉鎬的過程是生成了 MnCOs沉淀，所以反應離子方程式為：ML+2HCO3-=MnC03|+C02t+H20o（7）根據(jù)化合物中各元素化合價代數(shù)和為。的規(guī)律得：l+2x+3y+4z=6,已知，x=y=l/3,帶入計算得：z= 1 /3 o用特定有機試劑清洗晶體：洗去晶體表面的雜質(zhì)，降低晶體的溶解度、有利于析出，減少損耗等洗滌沉淀的方法：往漏斗中加入蒸餉水至浸沒沉淀，待水自然流卜,后，重殳以上操作23次高頻考點三物質(zhì)成分的確定 濾渣、濾液成分的確定要考慮樣品中原料和雜質(zhì)的成分在每一步驟中與每一種試劑反應的情況:(i )反應過程中哪些物質(zhì)(離子)消失了？(ii)所加試劑是否過量或離子間發(fā)生化學反應，又產(chǎn)生了哪些新離子？要考慮這些離子間是否會發(fā)生反應？ 循環(huán)物質(zhì)的確定在流程圖上標注每一步物質(zhì)后面反應步驟的生成物前面反應步驟的反應物從流程圖上看:箭頭回頭容易分離循環(huán)物質(zhì)確定在流程中加入的物質(zhì).在后續(xù)步驟中會產(chǎn)生可以循環(huán)利用的物質(zhì)(濾渣、濾液)可逆反應中有可以循環(huán)利用的物質(zhì) 副產(chǎn)品的判斷首先是生成物，<不是反應物副產(chǎn)品根據(jù)制備的目的判斷_判斷不是主產(chǎn)品從流程圖上看：i是支線產(chǎn)品常是對人類生產(chǎn)生-活有用的、無毒的、不污染環(huán)境的產(chǎn)品高頻考點四分離與提純操作物質(zhì)分離、提純的六種物理方法分離提純語言描述規(guī)范答題(i )溶液結(jié)晶答題規(guī)范從溶液中得到帶結(jié)晶水的晶體的規(guī)范是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。(訂)除雜答題規(guī)范在書寫某一步驟是為了除雜時，應該規(guī)范回答，"是為了除去XX雜質(zhì)”，“除雜”等一類萬能式的回答是不能得分的。高頻考點五化學計算計算公式(i )物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)(或純度)=盤儒抵儼1。%亡口 產(chǎn)品實際產(chǎn)量兩(11 )產(chǎn)叩產(chǎn)率=產(chǎn)品理論產(chǎn)量X1004，、巧H牛十 參加反應的原料量lnno/(III)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率一加入原料的總量xl°°%計算方法關系式法在多步反應中，若第一步反應的產(chǎn)物是下一步反應的反應物，可以根據(jù)化學方程式將某中間物質(zhì)作為“中介”，找出已知物質(zhì)和所求物質(zhì)之間量的關系，也可通過守恒關系直接確定原料與所給數(shù)據(jù)物質(zhì)之間的關系?！绢}型突破】題型一化學工藝流程與物質(zhì)制備物質(zhì)制備類化工流程題常以某種物質(zhì)(目標產(chǎn)物)的制備為基礎，涉及原料的預處理、物質(zhì)的制備原理、產(chǎn)品的分離及提純等具體步驟，兼顧考查元素及其化合物、化學基本概念和基本理論、化學實驗等知識。(1) 海水提漠(2)海水提碘：海帶中碘的提取(3)海水提鎂HCI氣流中A '無水MgC，解網(wǎng)(4) 海水提鹽與氯堿工業(yè)、鈉的制備電解熔融物|精虬也電解水溶液漂白液漂白粉(5) 從鋁土礦中獲得鋁流程I ：(6) 工業(yè)上制高純硅(7) 硫酸的工業(yè)生產(chǎn)囂5酬W跖吸收塔(HzSOi的生成)(8) 合成氨與硝酸工業(yè)N'Fhl 熱空氣|空氣水|I氛合成塔I -1基氧化爐| -吸收塔| |蒸骼塔|* |濃倆酸|例1. (2020-新課標I )鑰具有廣泛用途。黏土機礦中，鑰以+3、+4、+5價的化合物存在，還包括鉀、鎂NaOHNaOH的鋁硅酸鹽，以及SiO2、Fe3O4o采用以下工藝流程可由黏土機礦制備NH4VO3o礦一濾液濾渣粉t IMn().濾渣HC1NH4C1調(diào)pHpH =8.5波液J沉機|一NH4VO3濾渣濾液該工藝條件下，溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:金屬離子Fe3+Fe2+AbMn2+開始沉淀pH1.97.03.08.1完全沉淀pH3.29.04.710.1回答卜列問題：(1) “酸浸氧化''需要加熱，其原因是,(2) “酸浸氧化”中，VO和VCP+被氧化成VO；,同時還有離子被氧化。寫出VO+轉(zhuǎn)化為VO；反應的離子方程式o(3) “中和沉淀”中，機水解并沉淀為VQxH?。，隨濾液可除去金屬離子KL Mg2+、Na,以及部分的。(4) “沉淀轉(zhuǎn)溶”中，V2O5 xH20轉(zhuǎn)化為帆酸鹽溶解。濾渣的主要成分是(5廣調(diào)pH”中有沉淀生產(chǎn)，生成沉淀反應的化學方程式是。(6) “沉機”中析出NH4VO3晶體時，需要加入過量NHCI,其原因是?！敬鸢浮?1)加快酸浸和氧化反應速率(促進軾化完全)(2) Fc2+ VO+MnO2+2H+= VO； +Mn2+H2O(3) Mn2+ Fe3 Als+ (4) Fc(OH)3(5) NaAlO2+HCl+H2O=NaCI+Al(OH)3l或 NaAl(OH)4+HCl= NaCl+AI(OH)3l+H2O(6) 利用同離了效應，促進NH4VO3盡可能析出完全【解析】黏土機礦中，鑰以+3、+4、+5價的化合物存在，還包括鉀、鎂的鋁硅酸鹽，以及SiCh、Fe3O4,用30%H2SO4和MnOF'酸浸氧化"時VO+和VO?+被氧化成VO； , FesO,與硫酸反應生成的Fe*被氧化成Fe3+,SiO?此過程中不反應，濾液中含有VO；、K+、Mg2+、Al" Fe3 Mn2 SO；濾液中加入NaOH調(diào)節(jié)pH=3.03.1,機水解并沉淀為V2O5xH2O,根據(jù)表中提供的溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH,此過程中Fe3+部分轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，部分AP+轉(zhuǎn)化為A1(OH)3沉淀，濾液中含有K Na Mg2 Al3Fc3+、Mn2 SOj,濾餅中含 V2O5 XH2O. Fc(OH*、AI(OH)3,濾餅中加入 NaOH 使 pH>13, V2O5 xH2O轉(zhuǎn)化為帆酸鹽溶解，Al(0H)3轉(zhuǎn)化為NaAKh,則濾渣的主要成分為Fe(OH)3；濾液中含機酸鹽、偏鋁酸鈉，加入HC1調(diào)pH=8.5, NaAIOi轉(zhuǎn)化為A1(OH)3沉淀而除去；最后向濾液中加入NHQ“沉機”得到NH4VO3o(1廣酸浸氧化”需要加熱，其原因是：升高溫度，加快酸浸和氧化反應速率(促進氧化完全)；(2) “酸浸氧化”中，鈕礦粉中的Fe-Q與硫酸反應生成FcSO、Fe2(SO4)3和水，MnO?具有氧化性，F(xiàn)e2+A有還原性，則V0+和VCP被氧化成VO；的同時還有F/+被氧化，反應的離子方程式為MnO2+2Fe2+4H+=Mn2+2Fe3+2H2O； V(T轉(zhuǎn)化為VO；時，機元素的化合價由+3價升至+5價，ImolVO*失去2n】ol電子，MnO?被還原為MH, Mn元素的化合價由+4價降至+2價，ImolMnOz得到2mcl電子，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，V0-轉(zhuǎn)化為VO；反應的離子方程式為VCT+MnO2+2H+= VO； +Mn2+H2O：(3) 根據(jù)分析，“中和沉淀"中，帆水解并沉淀為VzOxHzO,隨濾液可除去金屬離子K+、Mg2 NaMn2+,以及部分的Fe3+、Al3+；(4) 根據(jù)分析，濾渣的主要成分是Fe(OH)3；(5廣調(diào)pH”中有沉淀生成，是NaA102與HC1反應生成A1(OH)3沉淀，生成沉淀反應的化學方程式是NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)31 或 NaAl(OH)4+HCI= NaCl+AKOHE+H?。(6)“沉®l''中析出NH4VO3晶體時，需要加入過量NHQ,其原因是:增大NH離子濃度，利用同離子效應，促進NH4VO3盡可能析出完全?！痉椒记伞繜o機工業(yè)流程題能夠以真實的工業(yè)生產(chǎn)過程為背景，體現(xiàn)能力立意的命題為指導思想，為近年來高考的必考題型。該類試題的解題思路為：明確整個流程及每一部分的目的-仔細分析每步反應發(fā)生的條件以及得到的產(chǎn)物的物理或化學性質(zhì)一結(jié)合基礎理論與實際問題思考-注意答題的模式與要點?；痉椒ê筒襟E為：從題干中獲取有用信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品。(2)然后整體瀏覽一下流程，基本辨別出預處理、反應、提純、分離等階段。(3)分析流程中的每一步驟，從以下幾個方面了解流程：反應物是什么；發(fā)生了什么反應；該反應造成了什么后果，對制造產(chǎn)品有什么作用?！咀兪教骄俊?019.新課標I硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料，廣泛應用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工藝。一種以硼鎂礦(含M&B2O5HO、SiO?及少量Fe2O3. AI2O3)為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如下：(NHJJQ溶液濾渣111調(diào)pH=3.5 硼鎂礦粉 f I鸞浸I 過濾l|T過濾H,BO3|調(diào)pH=6.5氣體 f |性收| Mg(OH)2 . MgCO,-輕質(zhì)氧化鎂NHjHC()3溶液母液回答下列問題：(1) 在95 °C“溶浸”硼鎂礦粉，產(chǎn)生的氣體在“吸收"中反應的化學方程式為o(2) “濾渣1”的主要成分有o為檢驗“過濾1”后的濾液中是否含有F5+離了，可選用的化學試劑是o(3) 根據(jù) H3BO3 的解離反應：H3BO3+H2O=H+B(OH)-4, Ka=5.81xl0T。，可判斷 H3BO3 是酸；在“過濾2”前，將溶液pH調(diào)節(jié)至3.5,目的是o(4) 在“沉鎂”中生成Mg(OH)2MgCO3沉淀的離子方程式為,母液經(jīng)加熱后可返回工序循環(huán)使用。由堿式碳酸鎂制備輕質(zhì)氧化鎂的方法是?！敬鸢浮?I) NH4HCO3+NH3= (NH4)2CO3