2021-2022年高考化學二輪復習工藝流程題《原料的預處理》

1、二輪復習工藝流程專項專題2原理的預處理一對原料進行預處理的常用方法及其作用1研磨、粉碎、霧化：將塊狀或粒狀的物質(zhì)磨成粉末或?qū)⒁后w分散成微小液滴，增大反應物接觸面，以加快反應速率或使反應更充分，增大原料的轉(zhuǎn)化率（或浸取率） 【習題】鈷酸鋰（LiCoO2）電池是一種應用廣泛的新型電源，電池中含有少量的鋁、鐵、碳等單質(zhì)。實驗室嘗試對廢舊鈷酸鋰電池回收再利用。實驗過程如下：廢舊電池初步處理為粉末狀的目的是_。【答案】增大接觸面積，加快反應速率，提高浸出率 【解析】廢舊電池初步處理為粉末狀的目的是：增大接觸面積，加快反應速率，提高浸出率；【習題】連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)是印染工業(yè)的一種常用原料，連

2、二亞硫酸鈉又稱保險粉，可溶于水，但不溶于甲醇，其固體受熱、遇水都會發(fā)生反應放出大量的熱，甚至引起燃燒，工業(yè)制備流程如下：向液鋅中鼓入M氣體，使液態(tài)鋅霧化，目的是_?！敬鸢浮吭龃箐\反應的表面枳，加快化學反應速率【解析】向液鋅中鼓入M氣體，使液態(tài)鋅霧化，目的是減小鋅的顆粒，使單質(zhì)鋅的表面積增大，以增大其與反應物的接觸面積，加快反應速率。2焙燒：物料與空氣、氯氣或添加劑發(fā)生化學反應，以固氣反應為主，溫度低于熔點，在5001500之間，如沸騰爐、焙燒爐等?？梢酝ㄟ^增加氧氣的量、固體充分粉碎、逆流焙燒、適當升溫等來提高焙燒效率?！玖曨}】氯化銨焙燒菱錳礦制備高純度碳酸錳的工藝流程如下： 已知：菱錳礦石主要

3、成分是，還含有少量Fe、Al、Ca、Mg等元素； 回答下列問題： （1）“焙燒”時發(fā)生的主要化學反應方程式為_。 （2）分析下列圖1、圖2、圖3，氯化銨焙燒菱鎂礦的最佳條件是： 焙燒溫度_，氯化銨與菱鎂礦粉的質(zhì)量之比為_，焙燒時間為_.【答案】（1）MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3+CO2+H2O （2）500 1.10 60min 【解析】（1）“焙燒”時發(fā)生的主要化學反應方程式為：MnCO3+2NH4Cl MnCl2+2NH3+CO2+H2O；（2）根據(jù)圖示錳浸出率比較高，焙燒菱鎂礦的最佳條件是：焙燒溫度500；氯化銨與菱鎂礦粉的質(zhì)量比為1.10；焙燒時間為60min?！玖曨}】

4、以高硫鋁土礦(主要成分為Al2O3、Fe2O3、少量FeS2和金屬硫酸鹽)為原料，生產(chǎn)氧化鋁并獲得Fe3O4的部分工藝流程如圖所示。（1）焙燒過程均會產(chǎn)生SO2，用NaOH溶液吸收過量SO2的離子方程式為_。（2）添加1%和不添加的礦粉焙燒，其硫去除率隨溫度變化曲線如圖所示。已知：多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于；。不添加CaO的礦粉在低于500焙燒時，去除的硫元素主要來源于_(填化學式)。700焙燒時，添加1%CaO的礦粉硫去除率比不添加CaO的礦粉硫去除率低，其主要原因是_。【答案】（1） （2）FeS2 （3）硫元素轉(zhuǎn)化為CaSO4而留在礦粉中 【解析】（1）二氧化硫是酸性氧化物，少量二氧

5、化硫與NaOH溶液反應可生成Na2SO3，過量二氧化硫與NaOH溶液反應可生成NaHSO3，離子方程式為。（2）高硫鋁土礦的成分中含F(xiàn)eS2和金屬硫酸鹽，而已知多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于，如果不添加CaO的礦粉在低于500焙燒，則去除的硫元素主要來源為FeS2，具體的反應原理為。添加的CaO吸收生成，易被空氣中的氧氣氧化為，根據(jù)“多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于”，可知時可能未分解或未完全分解而留在礦粉中，從而導致添加1%的礦粉硫去除率比不添加的礦粉硫去除率低，故答案為硫元素轉(zhuǎn)化為而留在礦粉中。3煅燒：物料受熱分解或發(fā)生晶形轉(zhuǎn)變，溫度低于熔點高于 1200。如鍛煉石灰石、生產(chǎn)玻璃、打鐵等，設(shè)

6、備如回轉(zhuǎn)窯等?！玖曨}】以白云石（主要成分為CaCO3和MgCO3）為原料制備氧化鎂和輕質(zhì)碳酸鈣的一種工藝流程如下：（1）白云石高溫煅燒所得固體產(chǎn)物的主要成分為_（填化學式）。（2）煅燒所得固體的活性與其中CaO含量及固體疏松程度有關(guān)。其他條件相同時，將不同溫度下的煅燒所得固體樣品加入酸化的酚酞溶液中，引起溶液變色所需時間不同，由此可知煅燒所得固體的活性差異。溶液變色的時間與各樣品煅燒溫度的關(guān)系如圖所示。當溫度高于950 時，煅燒所得固體易板結(jié)，活性降低；當溫度低于950 時，活性降低的原因為_。將不同溫度下的煅燒所得固體樣品加入水中，也可測量其活性，則此時需測量的數(shù)據(jù)為相同時間后_與樣品煅燒溫

7、度之間的關(guān)系?！敬鸢浮浚?）CaO、MgO （2）煅燒溫度較低，CaCO3未完全分解，CaO的含量偏低 溫度 【解析】（1）高溫煅燒白云石得到CaO和MgO；（2）煅燒溫度較低，CaCO3未完全分解，CaO的含量偏低，所以活性降低；氧化鈣和水反應放熱，氧化鈣含量越高與樣品與水反應放出的熱量越多，所以也可將不同溫度下的煅燒所得固體樣品加入水中，測量的相同時間后反應液的溫度與樣品煅燒溫度之間的關(guān)系，來判斷樣品的活性。4灼燒：物質(zhì)在高溫條件下發(fā)生脫水、分解、揮發(fā)等化學變化的過程。 1000左右，如煤氣燈、電爐等，灼燒海帶、顏色反應、灼燒失重、灼燒殘渣等。【習題】碳、硫的含量影響鋼鐵性能。某興趣小組用

8、如下流程對鋼樣進行探究。（1）鋼樣中硫元素以FeS形式存在，F(xiàn)eS在足量氧氣中灼燒，生成的固體產(chǎn)物中Fe、O兩種元素的質(zhì)量比為21：8，則該固體產(chǎn)物的化學式為_。（2）檢驗鋼樣灼燒生成氣體中的CO2，需要的試劑是_ (填字母）。a.酸性KMnO4溶液 b.澄清石灰水 c.飽和小蘇打溶液 d.濃H2SO4（3）取10.00 g鋼樣在足量氧氣中充分灼燒，將生成的氣體用足量1的H2O2溶液充分吸收，再用0.1000 mol·L-1NaOH溶液滴定吸收液至終點，消耗NaOH溶液20.00mL；另取10.00g鋼樣在足量氧氣中充分灼燒，將生成的氣體通過盛有足量堿石灰的U型管（如下圖），堿石灰增

9、重0.614 g。【答案】（1）Fe3O4 （2）ab 【解析】（1） 生成的固體產(chǎn)物中Fe、O兩種元素的質(zhì)量比為21：8，則Fe、O兩種元素的物質(zhì)的量之比為：=，則該固體產(chǎn)物的化學式為Fe3O4；（2）鋼樣灼燒生成氣體中含有CO2和SO2，二氧化硫也能夠使澄清石灰水變渾濁，因此需要用酸性KMnO4溶液反應除去二氧化硫后再用澄清石灰水檢驗。5浸取及浸出率：向固體中加入適當溶劑或溶液，使其中可溶性的物質(zhì)溶解，包括水浸取、酸溶、堿溶、醇溶等。浸出率是指固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少（工業(yè)上往往為了追求更多轉(zhuǎn)化）。提高浸取率的措施：將礦石研成粉末，提高接觸面積；攪拌，使反應更加充分；當增大酸的

10、濃度；加熱；延長浸出時間【習題】氯氧化鉍(BiOC1) 常用于電子設(shè)備等領(lǐng)域，BiOCl 難溶于水，它是BiCl3的水解產(chǎn)物。以鉍的廢料(主要含鉍的化合物，含少量銅、鉛、鋅的硫酸鹽及Cu2S和Fe2O3等)為原料生產(chǎn)高純度BiOCl的工藝流程如圖：（1）提高“酸浸”反應速率的措施有適當增加硫酸的濃度、_(答出一點即可)。（4）“浸鉍”中，鉍的浸出率與溫度關(guān)系如圖所示：在高于40左右時“鉍浸出率”開始下降，其主要因素可能是_。【答案】（1）適當升高溫度 （4）HCl揮發(fā)加快，Bi3+水解程度增大 【解析】（1）提高“酸浸”反應速率的措施有適當增加硫酸的濃度、適當升高溫度或進行攪拌等；（4）在“浸

11、鉍”中，鉍的浸出率與溫度，根據(jù)圖示可知：在溫度接近40時Bi的浸出率最高，此后溫度升高，浸出率反而降低，主要是由于溫度升高，HCl揮發(fā)加快，且溫度升高使Bi3+水解程度也增大，最終導致鉍的浸出率隨溫度的升高而降低。6酸浸：溶浸是利用浸取劑使需要的元素從固體原料中盡可能地進入溶液中。常見的溶浸包括水浸、酸浸、堿浸、鹽浸、醇浸等。在酸性溶液中使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去的過程。以具體的工藝操作為背景，重點考查加入酸浸的試劑選擇、酸浸時發(fā)生的反應（必要時引入濾液、濾渣成分的分析）。在作答時，需結(jié)合元素化合物性質(zhì)及反應類型，從生產(chǎn)需求上分析酸浸時的反應原理，從而選擇合適的酸試劑發(fā)生必要

12、的反應過程，以達到預處理的目的?！玖曨}】聚硅酸鐵是目前無機高分子絮凝劑研究的熱點，一種用鋼管廠的廢鐵渣(主要成分Fe3O4，含少量碳及二氧化硅)為原料制備的流程如下：（1）廢鐵渣進行“粉碎”的目的是_。 （2）“酸浸”需適宜的酸濃度、液固比、酸浸溫度、氧流量等，其中酸浸溫度對鐵浸取率的影響如圖所示。加熱條件下酸浸時，F(xiàn)e3O4與硫酸反應的化學方程式為_。 酸浸時，通入O2的目的是_。 當酸浸溫度超過100 時，鐵浸取率反而減小，其原因是_。 【答案】（1）增大接觸面積，提高反應速率，提高鐵元素浸取率 （2）Fe3O4+4H2SO4FeSO4+Fe2(SO

13、4)3+4H2O 將FeSO4氧化為Fe2(SO4)3 溫度超過100，加快Fe3+水解生成Fe(OH)3，導致Fe3+濃度降低【解析】（1）對廢鐵渣進行粉碎的目的是：減小顆粒直徑，增大浸取時的反應速率和提高鐵浸取率；（2）加熱條件下酸浸時，F(xiàn)e3O4與硫酸反應生成硫酸鐵和硫酸亞鐵，方程式為：Fe3O4+4H2SO4FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O；酸浸時有亞鐵離子生成，通入氧氣能將亞鐵離子氧化為鐵離子，發(fā)生反應的離子方程式為4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O；鐵離子在水溶液中存在水解，溫度升高有利于水解反應的進行，溫度超過100明顯加快了Fe3+水解反應的速率，導致Fe3+濃度降低。7堿浸：去油污，除去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅（加堿量不宜過多）【習題】錫酸鈉可用于制造陶瓷電容器的基體、顏料和催化劑。以錫銻渣(主要含Sn、Sb、As、Pb的氧化物)為原料，制備錫酸鈉的工