资源描述
专题n工艺流程题【考情探究】化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图的创新。它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离或提纯等基木实验原理在化工生产中的实际应用，具有较强的实用性和综合性，是近几年高考化学试题的常考题型。化工流程型实验题通常以元素化合物知识为依托，以反应原理、实验操作为考查重点。重视实验技术在工业生产中的应用，意在引导考生关注化学的真实性和应用性，体现了能力立意和化学知识的应用，是今后高考命题的方向和热点，综合性强，但难度不大，能够很好地考查学生分析、解决问题的能力，培养实验技能。【高频考点】高频考点一陌生方程式的书写首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式，再根据反应前后元素化合价有无变化判断反应类型： 元素化合价无变化则为非氧化还原反应，遵循质量守恒定律。 元素化合价有变化则为氧化还原反应，除遵循质量守恒外，还要遵循得失电子守恒规律。最后根据题目要求写出化学方程式或离子方程式（需要遵循电荷守恒规律）即可。高频考点二操作及原因常见的操作思考角度表面处理用水洗除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法（打磨）加快反应速率，使反应更充分或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等加氧化剂氧化某物质，生成目标产物或除去某些离子分离、提纯过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馅等常规操作从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩一冷却结晶一过滤一洗涤、干燥(2) SiCh、FezCh、AI2O3 KSCN(3) 一元弱转化为H3BO3,促进析出(4) 2Mg2+3 CO32 +2H2O=Mg(OH)2 MgCO.4+2 HCOf(或2Mg2+2 CO32-+H2O=Mg(OH)2 MgCO.U+CO2t)溶浸高温焙烧【解析】(I)根据流程图知硼镁矿粉中加入硫酸铉溶液产生的气体为氨气，用碳酸氢铉溶液吸收，反应方程式为：NH3+NH4HCO3= (NH4)2C03o(2) 滤渣I为不与硫酸铉溶液反应的Fe2O3 AI2O3、SiO2;检验F/+,可选用的化学试剂为KSCN,(3) 由硼酸的离解方程式知，硼酸在水溶液中是通过与水分子的配位作用产生氢离子，而三价硼原子最多只能再形成一个配位键，且硼酸不能完全解离，所以硼酸为一元弱酸；在过滤2”前，将溶液pH调节至3.5,目的是将B(OH)-4转化为H3BO3,并促进H3BO3析出，(4) 沉镁过程中用碳酸铉溶液与Mg2+反应生成Mg(OH)2 MgCO3,沉镁过程的离子反应为：2Mg2+2HQ+3CO32-=Mg(OH)2MgCO31+2HCO3-；母液加热分解后生成硫酸铉溶液，可以返回“溶浸”工序循环使用；碱式碳酸镁不稳定，高温下可以分解，故由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是高温焙烧。题型二化学工艺流程与反应原理化工生产过程中的主要生产阶段涉及多种化学反应原理，试题中根据生产流程中的有关化学知识步步设问,只要明确实验目的，理解装置的作用以及工艺流程的原理，吸收题目新信息并能加以灵活运用。1. 温度、浓度、压强的控制术语功能升温加快反应速率或溶解速率；促进平衡向吸热方向移动；除杂，除去热不稳定白勺杂质,如NaHCOa、Ca(HCOs)2 KMnO，、I2、NH4CI等物质。使沸点相对较低的原料气化温度的控制降温防止某物质在高温时会溶解(或分解)；使化学平衡向着题目要求的方向移动(放热方向)；使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离;降低晶体的溶解度，减少损失.控温(用水防止某种物质温度过高时会分解或挥发；为了使某物质达到沸点挥发出来；使催化剂的活性，达到最好；防止副反应的发生；降温或减压可以浴或油减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求；如果题目中出现浴控了包括产物在内的各种物质的溶解度信息，则要根据它们的溶解度随温度升温）高而改变的情况，寻找合适的结晶分离方法（蒸发结晶或浓缩结晶）。增大反可加快反应速率O对气体分子数减少的反应，加压使平衡向生成物方向移应物浓动。但压强太大，动力消耗更多，设备要求更高，成本增加，故必须综合考虑；浓度、度、压强的加压加压一般是提高气体反应物浓度措施，在气体和固体、液体反应的体系中并不适宜；生产中常使廉价易得的原料适当过量，以提高另一原料的利用控制率。减压，减小压强,降低液体的沸点,防止（如浓HNO3、NH3.H2O、H2O2、NH4HCO3蒸馆等）物质分解；2. PH的控制术语功能(1)目的：调节pH值实质上是利用沉淀溶解平衡把某些离子转化成沉淀。(2)原则：不管是调高.还是调低，原则都是加过量的除杂剂而不引进新的杂质，这里分两种情况如果要得到滤液，可加固体沉淀剂消耗H*或0H,如除去含C+溶液中混有的Fe3+,控制溶可通过加入CuO、Cu(OH)2、Cu(OH)2CO3等；要得到滤渣，则需加入碱性溶液，如液的PH氨水或氢氧化钠溶液。调低PH值的原则与调高PH的原则相同。题目呈现方式：题中通常会以表格数据形式，或“己知信息”给出需求的“适宜PH范围”的信息;解题步骤：判断溶液呈酸(或碱)性;判断调高还是调低；选择合适的调节剂。3. 体系环境氛围及其它条件的控制术语功能蒸发或结晶时，加入相应的酸或碱，以抑制某些盐的水解；需要在酸性气流中干燥FeCh AICI3、MgCk等含水晶体，以防止水解。如从海水中提取镁，从MgCI2的溶液酸性、里结晶析出的是氯化镁结晶水合物，电解熔化氯化镁才能制得金属镁，要去除氯化镁晶碱性或体中的结晶水”需要在氯化氢气流中加热，否则燃烧所得的最后固体不是MgCh，而是熔某种点更高的MgO,具有相似情况的还有FeCI3 . AlCh等：营造还原性氛围：加热煮沸酸环境液后再冷却，其目的是排除酸溶液中的氧气，如用废铁制备绿矶晶体，需要把硫酸加热氛围煮沸后再加入，同时还不能加入过最，防止Fe?+被氧化：营造氧化性氛围：加入氧化剂进行氧化，如加入绿色氧化剂H2O2将Fe2+氧化转化为Fe-异。例2. (2020-新课标1【)某油脂厂废弃的油脂加氢镣催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镣制备硫酸裸晶体(NiSO4-7H2O)：NaOll溶液硫酸裸品体滤渣滤液滤渣废锐倦化剂稀H:SO4 HJL溶液、a()H溶液溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:金属离子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+开始沉淀时(c=0.01 molLT)的pH7.23.72.27.5沉淀完全时(c= 1.0x10-5 mol-L-1)的 pH8.74.73.29.0回答下列问题:(1) “碱浸中NaOH的两个作用分别是o为回收金属，用稀硫酸将“滤液调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程 。(2) “滤液”中含有的金属离子是。(3) “转化”中可替代HQ?的物质是。若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即NaOH溶液溶液滤治“滤液中可能含有的杂质离子为:(4) 利用上述表格数据，计算Ni(OH)2的Ksp=(列出计算式)。如果“转化后的溶液中Ni2+浓度为1.0 mol-L-,则“调pH”应控制的pH范围是。(5) 硫酸镣在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镣镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程。(6) 将分离出硫酸镣晶体后的母液收集、循环使用，其意义是【答案】(1)除去油脂、溶解铝及其氧化物AIO2+H+H2O=AI(OH)3l或A1(OH)a+H+=A1(OH)31+H2O(2) Ni2 Fe2 Fe3+ (3) 02或空气 Fe3+ (4) 0.01 x(107214)?05 x(10s7,4)3.26.2(5) 2Ni2+4-ClO-+4OH=2NiOOHl+Cr+H2O (6)提高镣回收率【解析】由工艺流程分析可得，向废镣催化剂中加入NaOH溶液进行碱浸，可除去油脂，并发生反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO24-3H2T 2Al2O3+4NaOH=4NaAlO2+2H2O 将 Al 及其氧化物溶解，得到的滤液含有NaA102,滤饼为Ni、Fe及其氧化物和少量其他不溶性杂质，加稀H2SO4酸浸后得到含有Ni2 Fe2Fe，+的滤液，Fe2+经H2O2氧化为Fe，-后，加入NaOH调节pH使Fe，+转化为Fe(OH)3沉淀除去，再控制pH浓缩结晶得到硫酸镣的晶体，据此分析解答问题。(1) 根据分析可知，向废镣催化剂中加入NaOH溶液进行碱浸，可除去油脂，并将AI及其叙化物溶解，滤液中含有NaAIO2(或NaAI(OH)4),加入稀硫酸可发生反应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“滤液”中含有的金属离子是Ni2 F户、Fe3+;(3) “转化”在H2O2的作用是将Fe?+氧化为F/L可用O2或空气替代；若将工艺流程改为先侦pH”后“转化，会使调pH过滤后的溶液中含有Fe?则滤液中可能含有转化生成的Fe，+；(4) 由上述表格可知,Ni2+完全沉淀时的 pH=8.7,此时 c(Ni2+)=1.0xl0-5molL-i, cCHl.OxlOmol L1,则C(OH)= = r=108714,则 Ni(OH)2 的 K、p =c(Ni2+).? (OH ) = 105 x(1087-4)或者当Ni2+开始沉淀时 pH=7.2,此时 c(Ni2+)=0.01mol L-, c(H+)=l .OxlO mol L1,则 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“转化”后的溶液中Ni?+浓度为l.OmolL1,为避免镣离K 0.01 x(107 2,4 V”,口八 Kw 10* z了沉淀，此时c(OH)=布)32L，则而可甘一即pH=6.2； F/+完全沉淀的pH为3.2,因此“调节pH”应控制的pH范围是3.26.2；(5) 由题干信息，硫酸镣在强碱中被NaClO氧化得到NiOOH沉淀，即反应中Ni2+被氧化为NiOOH沉淀,CIO-被还原为cr,则根据氧化还原得失电子守恒可得离子方程式为2Ni2+ClO-+4OH-=2NiOOHl+Cr+H2O；（6）分离出硫酸镣晶体后的母液中还含有Ni2+,可将其收集、循环使用，从而提高镣的回收率。【方法技巧】近几年高考化学工艺流程题属于热点体系。工艺流程题，顾名思议，就是将化工生产过程中的主要生产阶段与生产流程中有关的化学知识紧密联系起来。该类试题的答题关键是要明确实验目的，理解装置的作用以及工艺流程的原理，吸收题目新信息并且能加以灵活运用，在高考中就-定会大获全胜。化学工艺流程常涉及的化学反应原理有：沉淀溶解平衡的相关应用：沉淀的最小浓度控制；沉淀转化的条件。反应速率及化学平衡理论在实际生产中的应用：反应速率控制；化学平衡移动；化学平衡常数的应用；反应条件的控制。氧化还原反应的具体应用：强弱规律；守恒规律；选择规律。盐类水解的具体应用：水解规律；水解反应的控制（抑制或促进）。【变式探究】.2019新课标II立德粉ZnSBaSO4 （也称锌锂白），是一种常用白色颜料。回答下列问题：（1）利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时，刨的焰色为 （填标号）。A. 黄色 B.红色 C.紫色 D.绿色（2）以重晶石（BaSOD为原料，可按如下工艺生产立德粉:分离,干燥,立德粉-洗涤粉碎成品硫酸锌在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化卡贝，该过程的化学方程式为m夸斜而*还原料-顽90()1200C回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO?和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为. 在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差。其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的（填化学式）。 沉淀器中反应的离子方程式为O（3）成品中S2-的含量可以用“碘量法”测得。称取建样品，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，密闭，置暗处反应5 min,有单质硫析出。以淀粉为指示剂,过量的12用O.IOCXJmol LNazSzOj溶液滴定，反应式为I2+2S2O； =2I +S4O；-o测定时消耗Na2S2O3溶液体积VmL。终点颜色变化为，样品中S?-的含量为 （写出表达式）。【答案】(1)D(2) BaSO4+4C=BaS+4COtCO+H2O=CO2+H2 BaCO3 S2-+Ba2+Zn2+SO； = BaSO4ZnSl(3)浅蓝色至无色(25.00-V)x 0.1000x32Zxl (X)%nix WOO【解析】(1) 焰色反应不是化学变化，常用来检验金属元素存在，常见金属元素焰色：A,钠的焰色为黄色，故A错误；B.钙的焰色为红色，故B错误；C.钾的焰色为紫色，故C错误；D.钥的焰色为绿色，故D正确；故选D。(2) 注意焦炭过量生成CO,反应物为硫酸颈与焦炭，产物为BaS与CO,写出方程式BaSO4+4C=BaS+4COf： CO与水蒸气反应生成CO2与 压，写出方程式：CO+hhOCCh+Fh。根据信息臭鸡蛋味气体为硫化氢气体，由强酸制弱酸原理，还原料硫化钥与空气中水，二氧化碳反应生成了碳酸铀与硫化氢气体。硫化制与硫酸锌为可溶性强电解质，写成离子形式，产物硫酸根与硫化锌为沉淀，不可电离，写出离子方程式：S+Ba2+Zn2+ SO42=BaSO4-ZnSlo(3) 碘单质与硫离子的反应：S2+l2=S+2r；碘单质与淀粉混合为蓝色，用硫代硫酸钠滴定过量的12,故终点颜色变化为浅蓝色至无色；根据氧化还原反应得失电子数相等，利用关系式法解题；根据化合价升降相等列关系式，设硫离子物质的量为nmol：I22S2O32-1 mol1 mol 2 mol1 moln molnmol 0.1VxlO-3mol-x0.1Vxl03mol2n+ x0.1 Vx 103mol=25x0.1 Vx 10 3mol,得 n= (25- V) O.lxlOhnol22则样品中硫离子含量为:(25.00-2V)xOJOOOx32x100%ommx 1()0()题型三化学工艺流程与物质提纯物质提纯类化工流程题以物质的分离、提纯为基础，涉及蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶、蒸情、萃取、分液、重结晶、洗涤、干燥等基本操作，突出考查化学实验基本方法在物质分离、提纯中的作用。1.物质分离的常用方法看目的选方法分离难溶物质和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法过滤（热滤或抽滤）利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提纯分离物质，如用CC14或苯萃取漠水中的漠莘取和分液提纯溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl蒸发结晶提纯溶解度随温度变化较大的溶质，易水解的溶质或结晶水合物。如KNO3、FcCh、CuCb、CuSO4-5H2Os FcSO4-7H2O冷却结晶分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油蒸馄与分偕利用气体易液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离氨气与氮气、氢气冷却法2.获得产品阶段的主要操作洗涤（冰水、热水、有机溶剂）水洗：洗去晶体表面的杂质离子（适用于溶解度小的物质）冰水洗涤：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗（适用于高温溶解度大、低温溶解度小的物质）醇洗（常用于溶解度较大的物质）：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗（若对溶解度小的物质进行醇洗，则是为了洗去杂质离了，并使其尽快干燥）蒸发时的气体氛围抑制水解如从溶液中析出FeCb、AICI3、MgCb等溶质时，应在HCI的气流中加热，以防其水解蒸发浓缩、如K2Cr2O7和少量NaCl的混合溶液，若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析冷却结晶出的固体主要是K2Cr2O7,母液中是NaCl和少量KzCr。，这样就可分离出大部分K2Cr2O7；同样原理可除去KNO3中的少量NaCI蒸发结晶、趁热过滤如NaCl和少量K2Cr2O7的混合溶液，若将混合溶液蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl,母液中是K2Cr2O7和少量NaCl：同样原理可除去NaCl中的少量KNO.?例3、(2020江苏卷)实验室由炼钢污泥(简称铁泥，主要成份为铁的氧化物)制备软磁性材料a-Fe2O3o其主要实验流程如下：铁泥一酸浸|_还原|除杂I_H沉铁I(1) 酸浸：用一定浓度的H2so4溶液浸取铁泥中的铁元素。若其他条件不变，实验中采取下列措施能提高铁元素浸出率的有(填序号)。A. 适当升高酸浸温度B. 适当加快搅拌速度C. 适当缩短酸浸时间(2) 还原：向“酸浸后的滤液中加入过量铁粉，使Fe，+完全转化为Fe2+。“还原”过程中除生成Fe?+外，还会生成(填化学式)：检验Fe3,是否还原完全的实验操作是o(3) 除杂：向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液，使Ca2+转化为CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低、将会导致 CaF2沉淀不完全，其原因是Kp(C近)=5.3xl(y9, K,(HF)=6.3x10。(4) 沉铁：将提纯后的FeSO4溶液与氨水-NH4HCO3混合溶液反应，生成FeCCh沉淀。 生成FeCCh沉淀的离子方程式为“ 设计以FeSCUS氨水-NH4HCO3混合溶液为原料，制备FeCCh的实验方案：。(FeCOs沉淀需“洗涤完全”，Fe(OH)2开始沉淀的pH=6.5L【答案】(1) ABH2 (2)取少量清液，向其中滴加几滴KSCN溶液，观察溶液颜色是否呈血红色(3) pH偏低形成HF,导致溶液中F浓度减小，CaF?沉淀不完全(4) Fe2+ + HCO； + NH3 H2O = FeCO3 J +NH： + H2O 或Fe2+ + HCO； + NH3 = FeCO3 J +NH：在搅拌下向FeSO4溶液中缓慢加入氨水-NH4HCO3混合溶液，控制溶液pH不大于6.5；静置后过滤，所得沉淀用蒸馅水洗涤23次；取最后一次洗涤后的滤液，滴加盐酸酸化的BaCl：溶液，不出现白色沉淀【解析】铁泥的主要成份为铁的氧化物，铁泥用H2SO4溶液“酸浸得到相应硫酸盐溶液，向“酸浸后的滤液中加入过量铁粉将Fe3+还原为Fe2+；向“还原”后的滤液中加入NHF使Ca?+转化为CaF?沉淀而除去；然后进行沉铁生成FeCCh,将FeCO3沉淀经过系列操作制得aF3O3；据此分析作答。(1) 适当升高酸浸温度，加快酸浸速率，能提高铁元素的浸出率，A选；适当加快搅拌速率，增大铁泥与硫酸溶液的接触，加快酸浸速率，能提高铁元素的浸出率，B选；适当缩短酸浸时间，铁元素的浸出率会降低，C不选；(2) 为了提高铁元素的浸出率，“酸浸”过程中硫酸溶液要适当过量，故向“酸浸后的滤液中加入过鼠的铁粉发生的反应有：Fe+2Fe3+=3Fe2 Fe+2H+=Fe2+H2t, “还原”过程中除生成F/+外，还有H?生成；通常用KSCN溶液检验F/+,故检验Fe3+是否还原完全的实验操作是：取少量清液，向其中滴加凡滴KSCN溶液，观察溶液颜色是否呈血红色，若不呈血红色，则Fe3+还原完全，若溶液呈血红色，则Fe3+没有还原完全。(3) 向“还原”后的滤液中加入NHiF溶液，使Ca2-转化为CaF?沉淀，/CsP(CaF2)=c(Ca2+)-c2(F ),当Ca?-完全沉淀(某离子浓度小于lxlO-5mol/L表明该离子沉淀完全)时，溶液中c(F)至少为J5-3X1/ mol/L=753V lxl(r5xlO-2mol/L：若溶液的pH偏低，即溶液中H+浓度较大，H+与F形成弱酸HF,导致溶液中c(F)减小，CaF?沉淀不完全。(4) 将提纯后的FeSCh溶液与氨水NH4HCO3混合溶液反应生成FeCCh沉淀，生成FeCO.3的化学方程式为 FeSO4+NHvH2O+NH4HCO3=FeCO31+(NH4)2SO4+H2Or或 FeSO4+NH3+NH4HCO3=FeCO.U+(NH4)2SO4,离子方程式为 F/+ HCO3 +NH.vH2O=FeCO.4+ NH； +H2O (或 Fe2+ HCO5 +NH3=FeCO.4+ NH：)。根据题意Fc(OH)2开始沉淀的pH=6.5,为防止产生Fe(OH)2沉淀，所以将FeSCU溶液与氨水一NH4HCO3混合溶液反应制备FeCO3沉淀的过程中要控制溶液的pH不大于6.5； FeCCh沉淀需“洗涤完全”，所以设计的实验方案中要用盐酸酸化的BaCh溶液检验最后的洗涤液中不含SO：。提高原子利用率绿色化学（物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用）在空气中或在其他气体中进行的反应或操作要考虑02、HQ、C02或其他气体是否参与反应：或能否达到隔绝空气、防氧化、防水解、防潮解等目的控制溶液的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，降低对设备的要求洗涤晶体 水洗：通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质 冰水洗涤：能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗【举一反三】(202()山东卷)用软锭矿(主要成分为MnCh,含少量Fe3O4 A12O3)和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下:高纯碳酸铉已知：MnO2是一种两性氧化物；25C时相关物质的Kp见下表。物质Fe(OH)2Fe(OH)3A1(OH)3Mn(OH)2KsP1x10*31x10 祝 61x1()T2.31x10-27回答下列问题(1) 软镐矿预先粉碎的目的是.,MnO： hi BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为.(2) 保持BaS投料量不变，随MnO2与BaS投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而Ba(OH)2的量达到最大值后会减小，减小的原因是.(3)滤液I可循环使用，应当将其导入到.操作中(填操作单元的名称)。发 H2O24.9(4)净化时需先加入的试剂X为.(填化学式)。再使用氨水调溶液的pH,则pH的理论最小值为.(当溶液中某高子浓度c;, LOxlOmoi L-1时，可认为该离子沉淀完全)。(5) 碳化过程中发生反应的离子方程式为.【答案】(1)增大接触面积，充分反应，提高反应速率:MnO2 + BaS + H2O = Ba(OH)2 +MnO + S(2)过量的MnO2消耗了产生的Ba(OH)2(3)蒸(5) Mn2顷(0叩=Jlx 10了mol.L=10emol/L,所以 cCHiOmol/L, pH=4.9,即 pH 的理论最小值为 c(Al3+) V IxlO54.9；(5) 碳化过程Mn?+和碳酸氢根电离出的碳酸根结合生成碳酸镒沉淀，促进碳酸氢根的电离，产生的氢离子和一水合氨反应生成铉根和水，所以离子方程式为Mn2+HCO；+NH3.H2O=MnCO3l+NH：+H2O。【方法技巧】在解化工流程题无机物质的制备，常与物质分离与提纯联系在一起，制备的目标物质要容易分离出来，物质分离与提纯有多种方法，总的说有物理方法和化学方法两大类：物理方法有过滤、蒸发、蒸偏、分液、萃取、结晶、重结晶、渗析等；化学方法有沉淀法、热分解法、电解法、氧化还原法等；要根据目标物质的性质和特点来选择适宜的制备、分离方法。（6）写出“沉镒”的离子方程式。（7）层状镣钻住三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNi.rCoMnQ2,其中Ni、C。、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当户尸1/3时，z=。【答案】（1） SiO2 （不溶性硅酸盐） MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O（2）将Fe2+氧化为F5+（3）4.7（4）NiS和ZnS（5）F与H”结合形成弱电解质HF, MgF2Mg2+2r平衡向右移动（6）M/+2 HCChMnCChl+CChf+HQ（7）1/3【解析】（l）Si元素以SiCh或不溶性硅盐存在，SiO2与硫酸不反应，所以滤渣I中除了 S还有SiO2；在硫酸的溶浸过程中，二氧化镐和硫化镒发生了氧化还原反应，二氧化镐作氧化剂，硫化镒作还原剂，方程式为：MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2Oo + HCOj + NH3 -H20 = MnCO3 4 +NH； + H20【解析】软镒矿粉(主要成分为MnCh,含少量Fe3O4、AI2O3)加入硫化锲溶液进行反应，主要发生MnO2+BaS+H2O=Ba(OH)2+MnO+S,过滤得到Ba(OH)2溶液，经蒸发结晶、过滤、干燥得到氢氧化彻：滤渣用硫酸溶解，得到的滤液中主要金属阳离子有Mn2 Fe2 Fe3 Al3+,得到的滤渣为不溶于稀硫酸的硫磺；之后向滤液中加入合适的氧化剂将Fe2+转化为Fe-,然后加入氨水调节pH,使Fe*、AP+转化为沉淀除去，压滤得到的废渣为Fe(OH)3和A1(OH)3,此时滤液中的金属阳离子只有Mn2+,向滤液中加入碳酸氢铉、氨水，Mn?+和碳酸氢根电离出的碳酸根结合生成碳酸镒沉淀，过滤、洗涤、干燥得到高纯碳酸镒。(1) 软镒矿预先粉碎可以增大反应物的接触面积，使反应更充分，提高反应速率；MnO?与BaS反应转化为MnO, Mn元素的化合价由+4价降低为+2价，根据元素价态规律可知-2价的S元素应被氧化得到S单质，则MnO?与BaS的系数比应为1:1,根据后续流程可知产物还有Ba(OH)2,结合元素守恒可得化学方程式为：MnO2+BaS+H2O=Ba(OH)2+MnO+S；(2) 根据题目信息可知MnO?为两性氧化物，所以当MnCh过量时，会消耗反应产生的Ba(OH)2,从而使Ba(OH)2的量达到最大值或会减小；(3) 滤液I为结品后剩余的Ba(OH)2饱和溶液，所以可以导入到蒸发操作中循环使用；(4) 净化时更好的除去Fe元素需要将Fe2+氧化为F/L为了不引入新的杂质，旦不将Mn元素氧化，加入的试剂X可以是H2O2；根据表格数据可知,Fe(OHh和AKOH*为同种沉淀,而Al(OHh的凡卬稍大，所以当AH完全沉淀时，Fe3+也一定完全沉淀，当c(Al3+)=1.0xl0-mol/L时，c(OIP)=【变式探究】2019-新课标III高纯硫酸镭作为合成镣钻镒三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化镭粉与硫化镭矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题:H2SO4 MnO2 魂水 Na2S MnF2 NH4HCO3MnS矿MnO?粉浸T 调;HU铉滤渣I滤渣2滤渣3滤渣4H2SO4*MnCO3*MnSO4相关金属离子co（Mrt+）=O.l mol.L-q形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:金属离子Mn2+Fe2+Fe3+AF+Mg2+Zn2+Ni2+开始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9（1）“滤渣1”含有S和:写出“溶浸”中二氧化镐与硫化镭反应的化学方程式（2）“氧化”中添加适量的MnCh的作用是。（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为6之间。（4）“除杂1的目的是除去Zn2+和NP+, “滤渣3的主要成分是o（5）“除杂2”的目的是生成MgF?沉淀除去Mg若溶液酸度过高，M欧沉淀不完全，原因是（2）二氧化锭作为氧化剂，使得MnS反应完全，且将溶液中Fe?+氧化为Fe*。（3）由表中数据知pH在4.7时，Fe3+和AW沉淀完全，所以应该控制pH在4.76之间。（4）根据题干信息，加入Na2S除杂为了除去锌离了和镣离了，所以滤渣3是生成的沉淀ZnS和NiS。（5）由HF=i H+F知，酸度过大，F浓度减低，使得MgF2= Mg2+2F平衡向沉淀溶解方向移动，Mg?*沉淀不完全。（6）根据题干信息沉镐的过程是生成了 MnCOs沉淀，所以反应离子方程式为：ML+2HCO3-=MnC03|+C02t+H20o（7）根据化合物中各元素化合价代数和为。的规律得：l+2x+3y+4z=6,已知，x=y=l/3,带入计算得：z= 1 /3 o用特定有机试剂清洗晶体：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、有利于析出，减少损耗等洗涤沉淀的方法：往漏斗中加入蒸饷水至浸没沉淀，待水自然流卜,后，重殳以上操作23次高频考点三物质成分的确定 滤渣、滤液成分的确定要考虑样品中原料和杂质的成分在每一步骤中与每一种试剂反应的情况:(i )反应过程中哪些物质(离子)消失了？(ii)所加试剂是否过量或离子间发生化学反应，又产生了哪些新离子？要考虑这些离子间是否会发生反应？ 循环物质的确定在流程图上标注每一步物质后面反应步骤的生成物前面反应步骤的反应物从流程图上看:箭头回头容易分离循环物质确定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 副产品的判断首先是生成物，13, V2O5 xH2O转化为帆酸盐溶解，Al(0H)3转化为NaAKh,则滤渣的主要成分为Fe(OH)3；滤液中含机酸盐、偏铝酸钠，加入HC1调pH=8.5, NaAIOi转化为A1(OH)3沉淀而除去；最后向滤液中加入NHQ“沉机”得到NH4VO3o(1广酸浸氧化”需要加热，其原因是：升高温度，加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全)；(2) “酸浸氧化”中，钮矿粉中的Fe-Q与硫酸反应生成FcSO、Fe2(SO4)3和水，MnO?具有氧化性，Fe2+A有还原性，则V0+和VCP被氧化成VO；的同时还有F/+被氧化，反应的离子方程式为MnO2+2Fe2+4H+=Mn2+2Fe3+2H2O； V(T转化为VO；时，机元素的化合价由+3价升至+5价，ImolVO*失去2n】ol电子，MnO?被还原为MH, Mn元素的化合价由+4价降至+2价，ImolMnOz得到2mcl电子，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，V0-转化为VO；反应的离子方程式为VCT+MnO2+2H+= VO； +Mn2+H2O：(3) 根据分析，“中和沉淀中，帆水解并沉淀为VzOxHzO,随滤液可除去金属离子K+、Mg2 NaMn2+,以及部分的Fe3+、Al3+；(4) 根据分析，滤渣的主要成分是Fe(OH)3；(5广调pH”中有沉淀生成，是NaA102与HC1反应生成A1(OH)3沉淀，生成沉淀反应的化学方程式是NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)31 或 NaAl(OH)4+HCI= NaCl+AKOHE+H?。(6)“沉l中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NHQ,其原因是:增大NH离子浓度，利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全。【方法技巧】无机工业流程题能够以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题为指导思想，为近年来高考的必考题型。该类试题的解题思路为：明确整个流程及每一部分的目的-仔细分析每步反应发生的条件以及得到的产物的物理或化学性质一结合基础理论与实际问题思考-注意答题的模式与要点。基本方法和步骤为：从题干中获取有用信息，了解生产的产品。(2)然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。(3)分析流程中的每一步骤，从以下几个方面了解流程：反应物是什么；发生了什么反应；该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。【变式探究】2019.新课标I硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿(含M&B2O5HO、SiO?及少量Fe2O3. AI2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：(NHJJQ溶液滤渣111调pH=3.5 硼镁矿粉 f I鸾浸I 过滤l|T过滤H,BO3|调pH=6.5气体 f |性收| Mg(OH)2 . MgCO,-轻质氧化镁NHjHC()3溶液母液回答下列问题：(1) 在95 C“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收中反应的化学方程式为o(2) “滤渣1”的主要成分有o为检验“过滤1”后的滤液中是否含有F5+离了，可选用的化学试剂是o(3) 根据 H3BO3 的解离反应：H3BO3+H2O=H+B(OH)-4, Ka=5.81xl0T。，可判断 H3BO3 是酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5,目的是o(4) 在“沉镁”中生成Mg(OH)2MgCO3沉淀的离子方程式为,母液经加热后可返回工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是。【答案】(I) NH4HCO3+NH3= (NH4)2CO3
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