2023高考化學(xué)工藝流程解題方法

2023高考化學(xué)

化學(xué)工藝流程

原料的循環(huán)利用

化學(xué)工藝流程

一局考回眸一

考向1化學(xué)工藝流程

L（2022?湖南卷）鋁電解廠煙氣凈化的一種簡單流程如圖。下列說法錯誤的是（C）

過量Na2cO3NaA102

（黑）卡/卡異甲^震亮

A.不宜用陶瓷作吸U3液

B.采用溶液噴淋法可提高吸收塔內(nèi)煙氣吸收效率

C.合成槽中產(chǎn)物主要有NasAlFe和CO2

D.濾液可回收進入吸收塔循環(huán)利用

2.（雙選）（2022?山東卷）高壓氫還原法可直接從溶液中提取金屬粉。以硫化銅精

礦（含Zn、Fe元素的雜質(zhì)）為主要原料制備Cu粉的工藝流程如圖，可能用到的數(shù)據(jù)見

下表。硫酸溶液，

高壓（）2高壓H2

NH3

唯堂1T康卜中飛倜一|過濾―苗原口過濾I-Cu

精礦-----pH-------,

固體XL*金屬M

Fe(OH)3CU(OH)2Zn(OH)2

開始沉淀pH1.94.26.2

沉淀完全pH3.26.78.2

下列說法錯誤的是(BD)

A.固體X主要成分是Fe(0H)3和S；金屬M為Zn

B.浸取時，增大。2壓強可促進金屬離子浸出

C.中和調(diào)pH的范圍為3.2?4.2

D.還原時，增大溶液酸度有利于Cu的生成

3.（2021?湖南卷）一種工業(yè)制備無水氯化鎂的工藝流程如下:

WKxST氯氣

海水…一苦鹵水-一沉鎂一一般燒一》氯化―一無水MgCh

_______________________5ft

下列說法錯誤的是（D）

A.物質(zhì)X常選用生石灰

B.工業(yè)上常用電解熔融MgCk制備金屬鎂

、E3

C“氯化”過程中發(fā)生的反應(yīng)為MgO+C+C12星駕MgCk+CO

D.“燃燒”后的產(chǎn)物中加稀鹽酸，將所得溶液加熱蒸發(fā)也可得到無水Mg。?

4.(2021?山東卷)工業(yè)上以SO?和純堿為原料制備無水NaHS03的主要流程如

圖，下列說法錯誤的是(B)

?氣流干燥

NaHSO3

A.吸收過程中有氣體生成

B.結(jié)晶后母液中含有NaHC()3

C.氣流干燥濕料時溫度不宜過高

D.中和后溶液中含Na2SC)3和NaHCC)3

5.（2022?全國甲卷）硫酸鋅（ZnSO。是制備各種含鋅材料的原料，在防腐、電

鍍、醫(yī)學(xué)上有諸多應(yīng)用。硫酸鋅可由菱鋅礦制備，菱鋅礦的主要成分為Z11CO3,雜

質(zhì)為Si。2以及Ca、Mg、FexCu等的化合物。其制備流程如圖：

KMnO4

濾液①氧化濾液②

^過濾

濾渣①濾渣②

HFZn粉

濾渣④濾渣③

本題中所涉及離子的氫氧化物溶度積常數(shù)如下表:

離子Fe3+Zn2+Cu2+Fe2+Mg2+

KSQ4.0X10—386.7X10772.2X10-208.0X10—161.8X10—11

回答下列問題：焙燒

(1)菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學(xué)方程式為ZnCO3^=Zn0+CO2：。

(2)為提高鋅的浸取效果，可采取的措施有適當(dāng)升溫、將焙燒后的產(chǎn)物碾碎

(或增大硫酸的濃度)°

(3)加入物質(zhì)X調(diào)溶液pH=5,最適宜使用的X是」(填標號)。

A.NH3H2。B.Ca(OH)2C.NaOH

濾渣①的主要成分是Fe(OH)3、CaSO4xSiO2。

(4)向80?90。。的濾液①中分批加入適量KMnCU溶液充分反應(yīng)后過濾，濾渣②

2+._.80?90℃,

中有MnC)2,該步反應(yīng)的離子方程式為31c+M11O4+7H2。一"3Fe(OH)3I

+M11O2I+5H+。

(5)濾液②中加入鋅粉的目的是將CW+置換出來，除去Cu。

(6)濾渣④與濃硫酸反應(yīng)可以釋放HF并循環(huán)利用，同時得到的副產(chǎn)物是

CaSO4vMgSO40

【解析】(3)NH3?H2。易分解產(chǎn)生NHa污染空氣，且生成NH；引入雜質(zhì)，A錯

誤；選Ca(OH)2還可以除去硫酸根離子，生成CaS04,不會引入新的雜質(zhì)，且成本

較低，B正確；NaOH會引入雜質(zhì)Na,且成本較高，C錯誤；當(dāng)沉淀完全時(離子濃

度小于10一5mol/L),結(jié)合表格數(shù)據(jù)計算各離子完全沉淀時pHV5的只有F4+,故濾

渣①中有Fe(OH)3,又因CaSO4是微溶物，SiO2不溶于酸，故濾渣①的主要成分是

Fe(OH)3vCaSO4vSiO2o(4)向80?90℃濾液①中加入KMnCL,溶液可氧化Fe?+,得

到Fe(OH)3和Mn02o(6)濾渣④為CaF2xMgF2,與濃硫酸反應(yīng)可得到HF,同時得

到的副產(chǎn)物為CaSO」、MgSO4o

6.（2022?全國乙卷）廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSCU、PbO2xPbO和Pb。

還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等。為了保護環(huán)境、充分利用鉛資源，通過如圖

流程實現(xiàn)鉛的回收。

Na2cO3HAc、H2O2NaOH

鉛膏一脫硫一酸浸—沉鉛一APbO

濾液濾渣濾液

一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如下表:

難溶電解質(zhì)

PbSO4PbCO3BaSO4BaCO3

(p2.5X10—87.4X10T41.1X10—1。2.6X10—9

一定條件下，一些金屬氫氧化物沉淀時的pH如下表:

金屬氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2A1(OH)3Pb(OH)2

開始沉淀的pH2.36.83.57.2

完全沉淀的pH3.28.34.69.1

回答下列問題：

⑴在“脫硫”中PbSO,轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為PbSO4(s)+CO/(aq)

PbCOKs)+SO；(aq),用沉淀溶解平衡原理解釋選擇Na2cO3的原因：

反應(yīng)PbSO4⑸+CO歹(aq)PbCO?⑸+SO7(aq)的平衡常數(shù)K=嚕舄?=

c(Pb2+)c(SO4-)Ksn(PbSO)2.5X10、.一、…一―一

&Pb?+)?c(COT)=Ksp(PbCC)43)=7.4X10-產(chǎn)34X10>10s,說月PbS04可以比較徹底

的轉(zhuǎn)化為PbCO3

(2)在“脫硫”中，加入Na2c。3不能使鉛膏中BaSCU完全轉(zhuǎn)化，原因是

反應(yīng)BaSO4(s)+COf(aq)BaCO3(s)+SOf(aq)的平衡常數(shù)K=喘興=

______________________________________________________________________________cg5)

c(Ba2+)c(SOr)AT(BaSO)1.1X1010、3_〃工口—

“R產(chǎn)匕誠苴sn汗管4=弓Axin亍七°.04《10s，說明該反應(yīng)正向進仃的程度

c(oa}'C(CC)3)XSp(h>aCO3)2.0X1(J

較小，因此加入碳酸鈉不能使鉛膏中的BaSO」完全轉(zhuǎn)化。

(3)在“酸浸”中,除加入醋酸(HAc),還要加入H2O2。

①能被HQ,氧化的離子是Fe2+。

②H2O2促進了金屬Pb在醋酸中轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2，其化學(xué)方程式為

Pb+H2O2+2HAe=Pb(Ac}+2H2O。

③H2O2也能使PbO2轉(zhuǎn)化為Pb(Ac%,H2O2的作用是作還原劑。

(4)“酸浸”后溶液的pH約為4.9,濾渣的主要成分是Fe(OHbA1(OH)3。

(5)“沉鉛”的濾液中，金屬離子有Ba2+、Na+。

【解析】（3）①過氧化氫有氧化性，亞鐵離子有還原性，會被過氧化氫氧化。

②過氧化氫促進金屬Pb在醋酸溶液中轉(zhuǎn)化為Pb（Ac%,過氧化氫與Pb、HAc發(fā)生氧

化還原反應(yīng)生成Pb（Ac%和H2O;③過氧化氫也能使Pb。2轉(zhuǎn)化為Pb（Ac%,鉛元素化

合價由+4降低到+2,Pb。2是氧化劑，則過氧化氫是還原劑。（4）酸浸后溶液的pH

約為4.9,依據(jù)金屬氫氧化物沉淀時的pH可知，濾渣主要成分為氫氧化鋁、氫氧化

鐵。（5）依據(jù)分析可知，加入碳酸鈉不能使鉛膏中的BaSCU完全轉(zhuǎn)化，鐵離子、鋁

離子轉(zhuǎn)化為了氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，鉛轉(zhuǎn)化為了氫氧化鉛、最終變?yōu)榱搜趸U，

因此沉鉛的濾液中，金屬離子有Ba2+和加入碳酸鈉、氫氧化鈉時引入的Na+。

7?（2022?廣東卷）稀土（RE）包括鐲、鈕等元素，是高科技發(fā)展的關(guān)鍵支撐。我國

南方特有的稀土礦可用離子交換法處理，一種從該類礦（含鐵、鋁等元素）中提取稀

土的工藝如下：*八

酸化Mgs。4溶液濾渣月桂酸鈉

礦物三H浸取液fi髓座叫濾液,

RE03溶液一卵區(qū)一|加熱攪拌|一濾餅T過濾2

~~~~，55七I

月桂酸鹽酸濾液2

已知：月桂酸(CuH23coOH)熔點為44℃；月桂酸和(C“H23coObRE均難溶于

水。該工藝條件下，稀土離子保持+3價不變；(CuH23coC^Mg的Ksp=1.8X10-8,

Al(OH)3開始溶解時的pH為8.8；有關(guān)金屬昌子沉淀相關(guān)pH見下表。

離子Mg2+Fe3+AP+RE3+

開始沉淀時的pH8.81.53.66.2?7.4

沉淀完全時的pH/3.24.7/

(1)“氧化調(diào)pH”中，化合價有變化的金屬離子是Fe2+。

(2)“過濾1”前，用NaOH溶液調(diào)pH至4.7WpHV6.2的范圍內(nèi),該過程中

AP+發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為AP++3OH-=A1(OH)3IO

(3)“過濾2”后，濾餅中檢測不到Mg元素，濾液2中Mg2+濃度為2.7g/L。為盡

可能多地提取RE3+,可提高月桂酸鈉的加入量，但應(yīng)確?！斑^濾2”前的溶液中

c(，H八C00-)低于4.0X10-4mol/L(保留兩位有效數(shù)字)。

(4)①“加熱攪拌”有利于加快RE3+溶出、提高產(chǎn)率，其原因是加熱攪拌可

加快反應(yīng)速率，攪拌增加溶劑與溶質(zhì)的接觸面積，使溶出更徹底，提高產(chǎn)率。

②“操作X”的過程為先冷卻結(jié)晶，再固液分離。

(5)該工藝中，可再生循環(huán)利用的物質(zhì)有MgSO4(寫化學(xué)式)。

(6)稀土元素鈕(Y)可用于制備高活性的合金類催化劑PtsY。

①還原YCb和PtC14熔融鹽制備PtsY時，生成1molP&Y轉(zhuǎn)移15mol電子。

②Pt3Y/C用作氫氧燃料電池電極材料時，能在堿性溶液中高效催化。2的還原，

發(fā)生的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-。

【解析】(1)“氧化調(diào)pH”中，F(xiàn)e?+不穩(wěn)定,易被氧化生成Fe3+0(2)“過濾1”

前，用NaOH溶液調(diào)pH使Fe3+、A「+完全轉(zhuǎn)化為沉淀，該過程中A產(chǎn)發(fā)生反應(yīng)的離

子方程式為AF++3OH--Al(OH)3l;RE'+不能轉(zhuǎn)化為沉淀，所以調(diào)節(jié)溶液pH至

27Q

4.7WpHV6.2的范圍內(nèi)。(3)濾液2中Mg?+濃度為2.7g/L,c(Mg2+)=^mol/L=硒

mol/L,為盡可能多地提取RE",可提高月桂酸鈉的加入量，但應(yīng)確?！斑^濾2”前

的曲協(xié)由9o「ccr何不，區(qū)畫面薊面_48X10—8一

的浴液中aC“H23coO)低于飛c(Mg2+)—c/9mol/L—

V80

4.0XIO-4mol/Lo(4)②月桂酸(C“H23coOH)熔點為44℃,月桂酸和(C“H23coO^RE

均難溶于水，所以“操作X”的過程為先冷卻結(jié)晶，再固液分離，從而得到RECh

溶液和月桂酸。(5)濾液2中含有硫酸鎂，浸取時需要加入硫酸鎂，則該工藝中，可

再生循環(huán)利用的物質(zhì)有MgS04。⑹①YCI3中Y元素化合價為+3,Pte、中Pt為+4價，

PtsY中Y、Pt均為0價，還原YCI3和PtC」熔融鹽制備PtsY時，生成1molPtsY轉(zhuǎn)移電

子的物質(zhì)的量為1molX[(+4-0)X3+(+3-0)Xl]=15mol；②堿性氫氧燃料電池

中，正極上。2得電子和水反應(yīng)生成OH-。

8.(2021?廣東卷)對廢催化劑進行回收可有效利用金屬資源。某廢催化劑主要含

鋁(A1)、鋁(Mo)、鐐(Ni)等元素的氧化物，一種回收利用工藝的部分流程如下：

NaOH(s)過量CO2適量BaCh溶液

----——7~————-———?BaMoO4(s)

廢催化劑一扇黑一醯f濾液I-一濾液n--

一濾液田

含Ni固體X―??AlAs

-711

已知：25℃時，H2c。3的Kai=4.5X10,A：a2=4.7X10-；Arsp(BaMoO4)=3.5

-8

X10；^sp(BaCO3)=2.6X10一)該工藝中，pH>6.0時，溶液中Mo元素以MoOT的

形態(tài)存在。

(1)“焙燒”中，有Na2MoO4生成，其中M。元素的化合價為

(2)“沉鋁”中，生成的沉淀X為A1(OH)3。

⑶“沉鋁”中，pH為7.0。

①生成BaMoO4的離子方程式為+MoO『=BaMoO4I。

②若條件控制不當(dāng)，BaCO.a也會沉淀。為避免BaMoO4中混入BaCCb沉淀，溶

1X10-7x2.6X10-9

液中c(HCO；):c(MoO1)=4.7X1OFX3.5X1OT(列出算式)時,應(yīng)停止加

入BaCl2溶液。

(4)①濾液III中，主要存在的鈉鹽有Na。和Y,Y為NaHCQ3。

②往濾液HI中添加適量NaCl固體后，通入足量NH3(填化學(xué)式)氣體,再

通入足量CO?,可析出Y。

（5）高純AlAs（神化鋁）可用于芯片制造。芯片制造中的一種刻蝕過程如圖所示,

圖中所示致密保護膜為一種氧化物，可阻止H2O2刻蝕液與下層GaAs（神化錢）反應(yīng)。

刻蝕液

光刻掩膜］光刻掩膜

/?、——-——/\GaAs

AlAs

I--GaAs

致密保護膜

/\\/----------\GaAs

GaAs

①該氧化物為Al2o3o

②已知：Ga和Al同族，As和N同族。在H2。?與上層GaAs的反應(yīng)中，As元素的

化合價變?yōu)?5,則該反應(yīng)的氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為4：1o

【解析】根據(jù)流程圖可知，廢催化劑與氫氧化鈉一起焙燒，A1轉(zhuǎn)化為NaA102,

Mo轉(zhuǎn)化為NazMoOj,經(jīng)水浸、過濾可得到含鎂固體和NaAlO?、NazMoC^溶液，往

溶液中通入過量的CO2可得到A1(OH)3沉淀和Na2Mo04溶液；往NazMoC^溶液中加

入BaCk溶液生成BaMoO4沉淀。(1)根據(jù)化合物化合價代數(shù)和為零可計算出Mo元

+

素的化合價為+6。(3)②HCO；+BaMoO4MoOT+BaCO3+H,K=

c(H+)c(MoOr)=c(H+)"CO；)c(MoOT)c(Ba2+)=Ka2Ks/BaMg)火流缶

2+

c(HC07)-c(HC07)c(CODc(Ba)-^sp(BaCO3)，為越先

BaMoO,中混入BaCO?沉淀，必須滿足‘但上)W必｝；，黑。一),“沉鑰”

C(HCC)3)K$p(BaCC)3)

中，pH為7.0,c(H+)=lXIO-7mol/L,所以溶液中嘿曾〈=若覽界%踞時,

C(HL5)1入1UAASp(fc)aCU3)

7

TT必人一一?eu-2-IXWXA：sp(BaCO3)

開始生成BaCCh沉淀，因此c(HCO3)：c(MoO；)==,皿3c、=

人a2.人sp3aIV!。U4)

1Xio'X26XI?！?

47乂1行11乂？“ir?8時,應(yīng)停止加入BaCb溶液。(5)②H2O2中O顯一1價，還原

4./A1UX3.2)A1U

產(chǎn)物為H2O,GaAs中As顯一3價，反應(yīng)后As元素的化合價變?yōu)?5,根據(jù)得失電子

守恒配平得4H2O2?GaAs。

9.（2021?全國甲卷）碘（紫黑色固體，微溶于水）及其化合物廣泛用于醫(yī)藥、染料

等方面?；卮鹣铝袉栴}：

（1）幼的一種制備方法如圖所示：

AgNOsFe粉Cl2

嚼翳FT富集i懸濁液—I轉(zhuǎn)化T氧化Tk

沉淀

①加入Fe粉進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為Fe+2AgI=Fe2++2Ag+2「，

生成的沉淀與硝酸反應(yīng)，生成硝酸銀后可循環(huán)使用。

②通入。2的過程中，若氧化產(chǎn)物只有一種，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fek+C12==

I2+FeCl2；若反應(yīng)物用量比嘿興=1.5時，氧化產(chǎn)物為FeCh、匕；當(dāng)囑^>1.5

---------〃(Fe12)----------"(Feb)

后，單質(zhì)碘的回收率會降低，原因是過量的氯氣繼續(xù)氧化打一導(dǎo)致碘的回收率降低.

(2)以NalO)為原料制備E的方法是先向Nai。,溶液中加入計量的NaHSOa,生

成碘化物；再向混合溶液中加入NalCh溶液，反應(yīng)得到L上述制備b的總反應(yīng)的離

+

子方程式為210；+5HSO；=5SOf+3H+H20+12o

(3)KI溶液和CuSO4溶液混合可生成Cui沉淀和12,若生成Imol12,消耗的KI

至少為上—moloI2在KI溶液中可發(fā)生反應(yīng)：E+I-I；o實驗室中使用過量的

KI與CuSO4溶液反應(yīng)后，過濾，濾液經(jīng)水蒸氣蒸播可制得高純碘。反應(yīng)中加入過量

KI的原因是保證所有的Cu?+充分還原為Cui,I一濃度增大，可逆反應(yīng)七十廠

平衡正向移動，促進h溶解，防止單質(zhì)碘析出o

【解析】凈化除氯后的海水，加入硝酸銀進行富集，生成含有Agl的懸濁液，

繼續(xù)加入鐵粉，發(fā)生反應(yīng)Fe+2Agi=F/+2Ag+2「，過濾析出的Ag,向Feb中

加入過量Cl2,具體生成物與氯氣的通入量有關(guān)。(1)①加入鐵粉，發(fā)生置換反應(yīng)：

2+

Fe+2AgI=Fe+2Ag+2r,生成的沉淀為Ag,與硝酸反應(yīng)生成硝酸銀，可以在富

集操作中循環(huán)使用；②還原性：「＞Fe2+,化學(xué)方程式為Ck+2「=2C「+l2,當(dāng)氯

氣過量時，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fel2+302-2FeCh+212,此時氯氣與L的比值為

1.5,氧化產(chǎn)物為FeCh、幅當(dāng)比值大于L5時，氯氣會繼續(xù)氧化b導(dǎo)致碘的回收率

降低。(2)適量的NaHSO,將碘酸鈉還原成「反應(yīng)的離子方程式為IO7+3HSO；=

r+3SOf+3H+,再向混合溶液中加入NalCh溶液，10；與「在酸性條件下可發(fā)生氧

化還原反應(yīng)生成L反應(yīng)的離子方程式為10；+5「+6H+=3l2+3H2。，由此可知碘

h

離子為中間產(chǎn)物，消去碘離子可得總反應(yīng)2IO7+5HSO_7=5SOr+3H+H2O+l2o

⑶KI溶液和C11SO4溶液反應(yīng)離子方程式為2cli2++4「=2CUII+k,若生產(chǎn)ImolI2

至少需要4molKI,已知k在KI溶液中可發(fā)生反應(yīng)：b+廠IL加入過量的KI,

可以保證所有的Ci1充分還原為Cui,「與k結(jié)合生成可逆反應(yīng)平衡右移，減少

h的揮發(fā)。

10.(2021?全國乙卷)磁選后的煉鐵高鈦爐渣，主要成分有TiO2、SiO2xA12O3X

MgOxCaO以及少量的Fez。?。為節(jié)約和充分利用資源，通過如下工藝流程回收鈦、

鋁、鎂等。

(NH4)2so4熱水氨水

高鈦

爐渣

酸酸溶渣熱水母液②

該工藝條件下，有關(guān)金屬離子開始沉淀和沉淀完全的pH見下表:

金屬離子開始沉淀的pH沉淀完全(。=LOX10-5mol/L)的pH

Fe3+2.23.2

AP+3.54.7

Mg2+9.511.1

Ca2+12.413.8

回答下列I可題：

(1)“焙燒”中,TiO2xSi。?幾乎不發(fā)生反應(yīng),A12O3XMgOxCaOxFez。?轉(zhuǎn)化

為相應(yīng)的硫酸鹽。寫出AI2O3轉(zhuǎn)化為NH4Al(SOJ的化學(xué)方程式：

AI2O3+4(NH4)2SO4^=2NH4A1(SO4)2+3H2O+6NH31

o

(2)“水浸”后“濾液”的pH約為2.0,在“分步沉淀”時用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至

11.6,依次析出的金屬離子是Fe3+、A13+、Mg2+。

(3)計算“母液①”中M(+濃度為1.0X10-6mol/L。

(4)“水浸渣”在160℃“酸溶”，最適合的酸是硫酸?！八崛茉钡某煞?/p>

是二氧化硅、硫酸鈣。

(5)“酸溶”后，將溶液適當(dāng)稀釋并加熱，TiO2+水解析出TiC^xH?。沉淀，該

反應(yīng)的離子方程式是TiO2++(x+1汨2?！?「02二匕0I+2H+。

(6)將“母液①”和“母液②”混合，吸收尾氣，經(jīng)處理得硫酸核循環(huán)利

用。

【解析】高鈦爐渣，主要成分有T。、SiO2vAI2O3、MgO、CaO以及少量的

FezO?加入硫酸錢焙燒，TiO2xRO?幾乎不發(fā)生反應(yīng),A12O3XMgO、CaO、Fe2(力轉(zhuǎn)

化為相應(yīng)的硫酸鹽，水浸后的濾液中含有NH：、Al3\Mg2\Fe3\S07，加氨水

調(diào)節(jié)pH,分步沉淀獲得不同的氫氧化物，水浸渣為CaSCLrTi()2和SiC)2,加酸后二

氧化硅和硫酸鈣不反應(yīng)，為酸溶渣，溶液中含有TQ2+,稀釋后水解析出TiO2xH2Oo

悟燒

(1)“焙燒”中，&2。3轉(zhuǎn)化為NHJAKSO),化學(xué)方程式為AbQa+歙NHGSC^

2NH4A1(SO4)2+3H20+6NH3to(2)“水浸”后“濾液”的pH約為2.0,用氨水逐步

32+

調(diào)節(jié)pH至11.6,依次析出F，+、Al\MgO(3)母液①的pH為11.6,故c(H+)=

10-116mol/L,c(OH-)=^=10-24mol/L,設(shè)母液①中鎂離子濃度為x,依據(jù)圖表數(shù)

29

據(jù)可知，pH為H.1時,鎂離子濃度為LOX107moi/L,^sp[Mg(OH)2]=10-moVLX

29524-246

10-mol/LX1.0X10-mol/L=x-10"mol/LX10mol/L,解得x=LOX10_mol/Lo

(4)“水浸渣”在160℃“酸溶”，故應(yīng)使用難揮發(fā)、高沸點的硫酸；結(jié)合流程，酸

溶渣的成分為二氧化硅和硫酸鈣。(5)依據(jù)提示，TiO2+水解過程的離子方程式為

2+

TiO+(x+1)H2O=^=TiO2xH2OI+2H\(6)依據(jù)(1)可知，反應(yīng)尾氣為氨氣，“母

液①”含有大量的鏤根離子，“母液②”含有大量的硫酸根離子，混合并吸收尾氣后

獲得硫酸鐵，進而循環(huán)利用。

-?？记把匾?/p>

1.（2022?茂名二模）對廢催化劑進行回收可有效利用金屬資源，某含銀廢催化劑

主要含Ag、a—AkO3（a—AI2O3為載體，不溶于硝酸）及少量MgO、SiO2xK2Ox

Fe2O3^,一種回收制備高純銀粉工藝的部分流程如下?；卮鹣铝袉栴}：

稀硝酸NaCl氨水

(1)銀與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式是3Ag+NO；+4H+=3Ag++NA'+2比0,

廢渣的主要成分是a—AI2O3、Si。？，酸浸時，硝酸加入量及反應(yīng)溫度對銀

浸取率的影響如圖，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)分析，該工藝宜選用硝酸的加入量和溫度是

1.6Lx80℃0

00

00-

9595

樹

90一

展90;

85

嶇85

/-

80>80

24612_

15O

.8609000

硝酸加入量/L反應(yīng)溫度/七

(2)“還原”中有無毒氣體生成，氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比是4：1,

“溶解”得到的溶解液里Ag元素以[Ag(NH3)21+存在，若用H2O2代替N2H4舊2。完成

還原過程，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是2[Ag(NH3)2「+H2O2+2H2O=2AgI+O2t+

2NH：+2NH3H2O.

(3)粗銀中銀的質(zhì)量分數(shù)訕的測定：取冽g粗銀樣品用硝酸溶解，以鐵錢砒

[NH4Fe(SO4)2T2H2。]為指示劑，用cmol/L的KSCN標準溶液滴定，消耗標準溶液/

mLo已知：①AgSCN是白色沉淀，Ksp(AgSCN)=2.0X10-叫②濃硝酸可氧化

AgSCN。滴定終點的現(xiàn)象是溶液變?yōu)榧t色，且半分鐘內(nèi)不褪色，叫噌^若

測得口＞100%，可能的原因是硝酸濃度過高氧化AgSCN,KSCN標準液消耗過多。

【解析】(2)“還原”中有無毒氣體生成，所以水合肺被氧化成氮氣，銀氨溶

液被還原為銀，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比是4：1。(3)滴定操作中，錐形瓶中

是硝酸銀和鐵鐵磯指示劑，滴定管中是KSCN標準溶液，當(dāng)全部轉(zhuǎn)化成AgSCN后,

再滴入半滴KSCN,錐形瓶中出現(xiàn)紅色且30秒不褪色；根據(jù)守恒關(guān)系：Ag+?SCN)

粗銀中銀的質(zhì)量分數(shù)為甯若測得w>100%,根據(jù)已知信息，可能的原因是硝

酸濃度過高氧化AgSCN,KSCN標準液消耗過多。

2.（2022?安徽馬鞍山二模）超細碳酸鍋是重要的無機化工產(chǎn)品。利用銀渣（主要

成分S6O4,含少量CaCO3、Fe2O3xAl2O3xMgC（）3等雜質(zhì)）制備超細碳酸鋸的工藝

如下：NaOH

稀鹽酸NaOH95?100P

pH=7.5pH=12

已知：①“高溫煨燒”過程中發(fā)生的主要反應(yīng)為SrS0」+4C回退蟹SrS+

4COt;

②Sr(OH)2、Ca(OH)2在不同溫度下的溶解度如表所示(g/100niLH20)：

溫度/c02040608090100

氫氧化鈣0.190.170.140.120.090.080.07

氫氧化錮0.911.773.958.4220.2044.5091.20

回答下列問題：

(1)“粉碎”的目的是增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高原料的利用率。

(2)“酸浸”過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為SrS+ZHCl-SrCk+H2sT。

(3)“除鐵鋁”過程中溫度控制在75。。左右，適宜的加熱方式為

水浴加熱。

(4)“操作I”為趁熱過濾。

(5)①寫出“沉鋸”的離子方程式：SG+HCOf+NH3H2O=SrCO3I

②反應(yīng)溫度對鐮轉(zhuǎn)化率的影響如圖，溫度高于60℃時，“鐮轉(zhuǎn)化率”降低的原

因為溫度高于60°C時，NH4HCO3分解。

00

95

90

85

80

75

70

65

60

55

4050607080

溫度化

③從平衡移動的角度分析“沉鋪”過程中控制pH110的原因：當(dāng)pH乙10時,

有利于HCO；向電離方向移動，溶液中COT濃度增大，有利于SrCQ，沉淀的生成。

【解析】（2）鐮渣主要成分為SrSO4，煨燒后生成SrS,由流程可知，“酸浸”

過程中加入鹽酸，主要反應(yīng)為SrS和鹽酸生成SrCb和H?S。（4）由流程可知，“操作

I”為過濾分離，得到含有氫氧化銀溶液并除去了鈣鎂的氫氧化物沉淀，結(jié)合已知②

的溶解度可知，“操作I”為趁熱過濾。（5）①“沉銀”過程中加入氨水、碳酸氫鐵

反應(yīng)生成了碳酸鋸沉淀，則反應(yīng)離子方程式為S*++HCO；+NH3H2O=SrCO3I+

NH；+H2OO②碳酸氫倍不穩(wěn)定，受熱易分解，溫度高于60°C時，鋪轉(zhuǎn)化率降低的

原因為NH4HCO3分解，導(dǎo)致碳酸氫鐵濃度降低。

-能力提升一

能力1化學(xué)工藝流程題的命題特點

1.流程圖的結(jié)構(gòu)特點

例如：由碳酸鎰礦（主要成分M11CO3,還含有FeC03、MnO2xAl2O3xSQ等）中

提取金屬鎰的一種流程如下：

循環(huán)利用

2.步驟分析

步驟分析高頻設(shè)問解題指導(dǎo)

①將礦石粉碎；②適當(dāng)加熱；③充分攪拌；④適當(dāng)提高

浸取液的濃度；⑤適當(dāng)延長浸取時間等

分析“浸出率”圖表，解釋“浸出率”高低變化的原因

址gj/又H

原料處理

率”（“浸出率”升高一般是反應(yīng)溫度升高，反應(yīng)速率

加快；但當(dāng)“浸出率”達到最大值后，溫度升高

“浸出率”反而下降，一般是反應(yīng)試劑的分解或揮發(fā)）。

選擇達到較高“浸出率”的時間及溫度

步驟分析高頻設(shè)問解題指導(dǎo)

①高溫下硫化物與空氣中氧氣反應(yīng)（如：Fes2與氧

焙燒氣生成氧化鐵和二氧化硫）；②除去硫、碳單質(zhì)；

原料處理③除去有機物等

常用堿性溶液吸收（如：SO2用Na2cO3或NaOH溶

酸性氣體的吸收

液吸收）

步驟分析高頻設(shè)問解題指導(dǎo)

除去雜質(zhì)

加氧化劑，轉(zhuǎn)變金屬離子的價態(tài)（如:Fe2+-Fe3+）

的方法

調(diào)溶液pH常用氫氧化鈉、碳酸鈉、金屬氧化物、酸性氣

調(diào)節(jié)溶液體（如：一氧化硫）、稀鹽酸或稀硫酸等。常利用題給金屬

的pH離子沉淀的pH信息，使特定金屬離子以氫氧化物沉

控制條件淀出來

跟蹤物質(zhì)，分析每個步驟中可能發(fā)生的反應(yīng)，書寫化學(xué)

（或離子）方程式

物質(zhì)轉(zhuǎn)化

濾渣、濾液中物質(zhì)的判斷,書與物質(zhì)的化學(xué)式或電

的分析

子式，分析物質(zhì)中的化學(xué)鍵

確定循環(huán)物質(zhì)

步驟分析高頻設(shè)問解題指導(dǎo)

用乙醇等有機溶劑洗滌晶體的目的：可以除

過濾、蒸發(fā)結(jié)晶、

去晶體表面可溶性的雜質(zhì)和水分，減少洗滌

物質(zhì)分離晶體的洗滌、分液

過程中晶體的溶解損耗，乙醇的易揮發(fā)性有

與萃取

利于晶體的干燥

化學(xué)計算浸出率計算、產(chǎn)率計算、計算等簡單計算

能力2常見化工操作及目的

1.常見操作及目的

常見操作目的

將塊狀或顆粒狀物質(zhì)磨成粉末，增大反應(yīng)物接觸面積，使反應(yīng)更

研磨

充分以加快反應(yīng)速率

使固體在高溫下分解或改變結(jié)構(gòu)、使雜質(zhì)高溫氧化、分解等（煨燒

灼燒（煨燒）

石灰石、高嶺土、硫鐵礦）

向固體中加入適當(dāng)溶劑或溶液，使其中可溶性的物質(zhì)溶解，包括

浸取

水浸、酸浸、堿浸等

加過量試劑使某物質(zhì)完全轉(zhuǎn)化（或增大某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率）

常見操作目的

①轉(zhuǎn)變某種金屬離子的份態(tài),再通過調(diào)節(jié)溶液pH使金屬離子

以氫氧化物沉淀出來,以達到除去雜質(zhì)的目的

2+3+

加氧化劑[如：Fe---Fe---Fe（OH）31]

②為生成目標產(chǎn)物的價態(tài)而加入氧化劑（如在堿性條件下，加入過氧

化氫把C產(chǎn)氧化成CrOf）

判斷能否加其他

要考慮是否引入雜質(zhì)（或影響產(chǎn)物的純度）等

物質(zhì)

物質(zhì)分離過濾、蒸發(fā)、萃取、分液、蒸僧等常規(guī)操作

常見操作目的

在空氣中或在其他氣體要考慮。2、H20XCO2或其他氣體是否參與反應(yīng)；能否達到

中進行的反應(yīng)或操作隔絕空氣，防止氧化、水解、潮解等目的

取最后一次洗滌濾液少量，檢驗其中是否還有某種離子存

判斷沉淀是否洗滌干凈

在等

①水洗：通常是為了除去晶體表面水溶性的雜質(zhì)

②冰水洗滌：洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，減少晶體在洗滌

洗滌晶體過程中的溶解損耗

③用特定有機試齊IJ（如乙醇）清洗晶體：洗去晶體表面的雜質(zhì)

降低晶體的溶解度、減少損耗，可快速干燥等

綠色化學(xué)（物質(zhì)的循環(huán)利用、廢物處理、原子利用率、能量

提高原子利用率

的充分利用）

2.規(guī)范答題

設(shè)問角度規(guī)范答題

固體原料進行“粉

減小顆粒直徑，增大浸取時的反應(yīng)速率，提高浸取率

碎”的目的

①利用氧化還原反應(yīng)、沉淀反應(yīng)等來除去雜質(zhì)、生成產(chǎn)物

②要分析每一步驟中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，跟蹤反應(yīng)前后物質(zhì)的

物質(zhì)的轉(zhuǎn)化

變化，寫出化學(xué)（或離子）方程式

③確定循環(huán)物質(zhì)

設(shè)問角度規(guī)范答題

常見的沉淀劑：

①生成硫化物沉淀（如：硫化鈉、硫化鐵、硫化亞鐵等）

沉淀與②加入可溶性碳酸鹽（或碳酸的酸式鹽），生成碳酸鹽沉淀

過濾③加入氟化鈉，除去鈣離子c主意：溶液的酸性不能太大，否則會降低廣

的濃度）

過濾：沉淀后的過濾是為了分離物質(zhì)，要跟蹤濾渣和濾液中各有什么物質(zhì)

如何洗滌向過濾器中加入蒸t留水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作2?

;幾證3次

檢驗沉淀取最后一次洗滌濾液，滴加試劑（如：硝酸酸化的AgNO?溶液檢驗（匚

是否洗滌鹽酸酸化的BaCb溶液檢驗SO『），若無沉淀產(chǎn)生，則證明已洗滌干凈，

干凈反之則未洗滌干凈

能力3物質(zhì)轉(zhuǎn)化與跟蹤

1.物質(zhì)的跟蹤

原料到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化：比對原料與產(chǎn)品，確定要除去什么元素，引進什么元素。

［沉淀成分的判斷］

舉例濾渣成分

以電石渣［主要成分為Ca(OH)2和(laCOs］為原料制

過量的反備KC103的流程如圖:

HOCLKC1CaC03、Ca(0H)2

應(yīng)物j2J

電石渣一,打漿H氯化H過濾轉(zhuǎn)化—……—*KCIO3固體

濾渣

舉例濾渣成分

蛇紋石是一種富鎂硅酸鹽礦物的總稱，工業(yè)上由

蛇紋石(主要成分MgO、FeO和Fe2C)3、Al2O3x

原料中不

Si。。制取堿式碳酸鎂產(chǎn)品的流程如下：濾渣a為

參與反應(yīng)

lit*H縣、八缶

士里一制比的a力？》SiO

費In2AMg(HCOJ,-堿式碳酸鎂2

fHC1溶液」｝ya(OH)2C06,日熱解

的物質(zhì)2

濾渣a沉淀物A沉淀物B

舉例濾渣成分

某粉煤灰經(jīng)預(yù)處理后含C%。、SiO2xA12O3XFeO

原料中不化合物，一種綜合利用工藝設(shè)計的流程如下。

已知：UUU2

參與反應(yīng)C2O+2H+——C+C++H2O濾渣I為

拈酸旦？2CaCO,NaCH溶滿SiOxCu

的物質(zhì)及_1J**'---2

生成物粉煤灰T酸浸丁溶液T氧化，水產(chǎn)上沉淀T堿溶片溶液曾懺Al(0H)3

L濾渣IL母液L濾渣uL母液

物質(zhì)X

舉例濾渣成分

工業(yè)上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁、氧化鐵等)生

產(chǎn)堿式硫酸鐵［Fe(0H)S04,堿式硫酸鐵易溶于水］

的工藝流程如圖：

雜質(zhì)轉(zhuǎn)化A1(OH)3

的物質(zhì)過量廢鐵屑NaHCO,NaNO,H2so4調(diào)節(jié)pH

稀硫酸—反應(yīng)I—攪拌/過濾f反應(yīng)nfFe3+f堿式硫酸鐵

1t

濾渣NO

［對所加試劑的要求］

試劑目的追問

酸不能加過多，否則會造成后續(xù)調(diào)溶液酸堿性

硫酸酸溶

時多加入堿

鹽酸不能加過多，否則會與后續(xù)KMnCU等氧化

鹽酸酸溶

劑反應(yīng)，生成有毒氣體CH

堿溶（溶解Al、AI2O3

堿液堿溶不能加過多，否則會造成后續(xù)多加入酸

等物質(zhì)）

還原齊（還原MnC）2、

so溫度不宜過高，溫度越高SO2溶解度越小

2Fe3+等）

試劑目的追問

還原劑（還原MnC）2、

Na2sO3實際用量高于理論量：部分Na2s。3被空氣氧化

Fe3+等）

Zn置換溶液中的CW+鋅粉過量目的是將溶液中的CM+除凈

NHFXpH太小Ca2+、Mg2+去除率降低原因：溶液中的

4除去Ca2+、Mg2+

NaFF一生成HF使溶液中的F-濃度降低

除重金屬離子pH太小CW+去除率降低原因：溶液中的S2一生成

NaS

2（如Cu2+）HS-、H2s使溶液中的S2-濃度降低

［條件的控制］

（1）控制溶液的pH

①使某種或幾種金屬離子轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，而目標離子不生成沉淀，以達

到分離的目的（常利用題給金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH信息，選擇pH范圍，

使雜質(zhì)離子以氫氧化物沉淀出來）。

②“酸作用”還可除去氧化物（膜卜抑制某些金屬離子的水解等。

③“堿作用”還可除去油污、除去鋁片表面的氧化膜、溶解鋁等。

④金屬離子的萃取率與溶液的pH密切相關(guān)。

⑤調(diào)節(jié)溶液pH常用試劑

a.調(diào)節(jié)溶液呈酸性：稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸（注意氧化性）、金屬氧化物、酸

性氣體（二氧化硫）等。

b.調(diào)節(jié)溶液呈堿性：氫氧化鈉、氨水、碳酸鈉、碳酸氫鐵等。

例1以軟鎰礦(主要成分為MnOz，含少量鐵的氧化物)制備高純MnC03。流程

稀硫酸、FeSO4MnO2MnCO3NH4HCO3

(1)酸溶還原時，MnO,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnO2+2Fe2++4H+?

23+

Mn++2Fe+2H2O。

39

(2)在常溫下，已知：Ksp[Mn(OH)2]=2><IO-N^sp[Fe(OH)3]=1X10-o工業(yè)

上，當(dāng)某離子濃度小于IX10-6moi/L時，認為該離子已除凈。氧化后所得溶液中

c(Mn2+)=0.2mol/L,為使溶液中Fe3+除凈，調(diào)節(jié)pH的范圍應(yīng)為3WpH<8。

【解析】⑴酸溶還原時，MnO2將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身被還原為二

價鎰離子。(2)當(dāng)Fe,-除凈，(?(0丁)=。消X10-"

mol/L,則pH=3；當(dāng)銃離子開始沉淀，c(OH-戶］'%：弁：￡"==

10~6moI/L,pH=8o

（2）控制溫度（常用水浴、冰浴或油?。?/p>

①控制反應(yīng)速率（升溫加快反應(yīng)速率）、適宜的溫度使催化劑的活性最大、防止

副反應(yīng)的發(fā)生。

②控制化學(xué)反應(yīng)進行的方向，使化學(xué)平衡移動。