还剩52页未读，
继续阅读
所属成套资源：2024届高三化学二轮复习课件
成套系列资料，整套一键下载
2024届高三化学二轮复习 专题十一 化学工艺流程 课件
展开
这是一份2024届高三化学二轮复习 专题十一 化学工艺流程 课件，共60页。PPT课件主要包含了Na2CrO4，Fe2O3，AlOH3，分子晶体，CH4，MgOH2，蒸发浓缩，趁热过滤，不稳定，Fe2＋等内容，欢迎下载使用。
回答下列问题：(1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为________(填化学式)。(2)水浸渣中主要有SiO2和________。(3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是________。(4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致_______________________；pH>9时，会导致____________________。
不利于形成MgNH4PO4沉淀
不能形成MgSiO3沉淀
已知：①金属Ga的化学性质和Al相似，Ga的熔点为29.8 ℃；②Et2O(乙醚)和NR3(三正辛胺)在上述流程中可作为配体；③相关物质的沸点：
回答下列问题：(1)晶体Ga(CH3)3的晶体类型是________；(2)“电解精炼”装置如图所示，电解池温度控制在40～45 ℃的原因是_____________________________________________________，阴极的电极反应式为________________________________________；
电解精炼温度需在镓的熔点以上
(3)“合成Ga(CH3)3(Et2O)”工序中的产物还包括MgI2和CH3MgI，写出该反应的化学方程式_______________________________________；(4)“残渣”经纯水处理，能产生可燃性气体，该气体主要成分是________；(5)下列说法错误的是________；A．流程中Et2O得到了循环利用B．流程中，“合成Ga2Mg5”至“工序X”需在无水无氧的条件下进行C．“工序X”的作用是解配Ga(CH3)3(NR3)，并蒸出Ga(CH3)3D．用核磁共振氢谱不能区分Ga(CH3)3和CH3I
Ga2Mg5＋8CH3I＋2Et2O===2Ga(CH3)3(Et2O)＋3MgI2＋2CH3MgI
(6)直接分解Ga(CH3)3(Et2O)不能制备超纯Ga(CH3)3，而本流程采用“配体交换”工艺制备超纯Ga(CH3)3的理由是_______________________________________________________________；(7)比较分子中的C—Ga—C键角大小：Ga(CH3)3________ Ga(CH3)3(Et2O)(填“＞”“＜”或“＝”)，其原因？。
Ga(CH3)3中Ga为sp2杂化，Ga(CH3)3(Et2O)中Ga为sp3杂化
3．[2022·湖北卷]全球对锂资源的需求不断增长，“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后，得到浓缩卤水(含有Na＋、Li＋、Cl－和少量Mg2＋、Ca2＋)，并设计了以下流程通过制备碳酸锂来提取锂。
25 ℃时相关物质的参数如下：LiOH的溶解度：12.4 g/100 gH2O
回答下列问题：(1)“沉淀1”为________。(2)向“滤液1”中加入适量固体Li2CO3的目的是__________________________________________。(3)为提高Li2CO3的析出量和纯度，“操作A”依次为________、________、洗涤。
将Ca2＋转化成CaCO3沉淀除去，同时不引入新杂质
(4)有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备Li2CO3。查阅资料后，发现文献对常温下的Li2CO3有不同的描述：①是白色固体；②尚未从溶液中分离出来。为探究LiHCO3的性质，将饱和LiCl溶液与饱和NaHCO3溶液等体积混合，起初无明显变化，随后溶液变浑浊并伴有气泡冒出，最终生成白色沉淀。上述现象说明，在该实验条件下LiHCO3________(填“稳定”或“不稳定”)，有关反应的离子方程式为________________________________________________。(5)他们结合(4)的探究结果，拟将原流程中向“滤液2”加入Na2CO3改为通入CO2。这一改动能否达到相同的效果，作出你的判断并给出理由？
能达到相同效果，因为改为通入过量的CO2，则LiOH转化为LiHCO3，结合(4)的探究结果，LiHCO3也会很快分解产生Li2CO3，所以这一改动能达到相同的效果
4．[2022·广东卷]稀土(RE)包括镧、钇等元素，是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理，一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下：
已知：月桂酸(C11H23COOH)熔点为44℃；月桂酸和(C11H23COO)3RE均难溶于水。该工艺条件下，稀土离子保持＋3价不变；(C11H23COO)2Mg的Ksp＝1.8×10－8，Al(OH)3开始溶解时的pH为8.8；有关金属离子沉淀的相关pH见下表。
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
(4)①“加热搅拌”有利于加快RE3＋溶出、提高产率，其原因是_______________________。②“操作X”的过程为：先________，再固液分离。(5)该工艺中，可再生循环利用的物质有________(写化学式)。(6)稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂Pt3Y。①还原YCl3和PtCl4熔融盐制备Pt3Y时，生成1 ml Pt3Y转移________ml电子。②Pt3Y/C用作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化O2的还原，发生的电极反应为________________________。
加热搅拌可加快反应速率
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
考点1 化工流程中原料预处理及反应条件的控制核 心 梳 理1.原料预处理的方法及目的
2.反应条件的控制及目的
(1)为提高“水浸”效率，可采取的措施有________________________(至少写两条)；(2)加入絮凝剂的目的是________________________________________________；
解析：(1)为提高“水浸”效率，可采取搅拌、适当升高温度、研碎等措施。(2)Fe(OH)3和Al(OH)3是胶状沉淀，不能完全被过滤掉，故加入絮·凝剂强化沉降Fe(OH)3和Al(OH)3。
搅拌、适当升高温度(合理即可)
练1 钯催化剂(主要成分为Pd、αAl2O3，还含少量铁、铜等元素)在使用过程中，Pd易被氧化为难溶于酸的PdO而失活。一种从废钯催化剂中回收海绵钯的工艺流程如图。(1)“还原ⅰ”加入甲酸的目的是还原________(填化学式)。
(2)“酸浸”过程：①从绿色化学要求出发，酸浸液应选择________(填标号)。A．王水(浓硝酸和浓盐酸按体积比1∶3混合)B．盐酸和Cl2C．盐酸和H2O2②温度、固液比对浸取率的影响如图，则“酸浸”的最佳条件为____________________________________。
温度控制在75℃～80℃，固液比为4∶1
解析：(1)钯催化剂在使用过程中， Pd 易被氧化为难溶于酸的 PdO 而失活，“还原ⅰ”加入甲酸的目的是还原 PdO。(2)①王水有很强的氧化性和挥发性，且王水不稳定，容易分解得到氯气，氯气有毒，所以从绿色化学要求出发，酸浸液应选择盐酸和H2O2，故选C。②从图中可以看出，当温度在75℃～80℃时，浸取率最大，能达到98%～99%，固液比为4∶1时，浸取率也最大，能达到98%，故“酸浸”的最佳条件为温度控制在75℃～80℃，固液比为4∶1。
考点2 化工流程中物质的分离与提纯核 心 梳 理1.化工生产过程中分离、提纯、除杂化工生产过程中分离、提纯、除杂等环节，与高中化学基本实验的操作紧密联系，包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥、蒸馏、萃取、分液等基本实验操作及原理，并要熟悉所用到的相关仪器。2．常考分离、提纯的方法及操作(1)从溶液中获取晶体的方法及实验操作①溶解度受温度影响较小的(如NaCl)采取蒸发结晶的方法，实验过程为：蒸发浓缩、趁热过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥。②溶解度受温度影响较大、带有结晶水的盐或可水解的盐，采取冷却结晶的方法，实验过程为：蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥。
(3)减压蒸发的原因：减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止某物质分解(如H 2O2、浓硝酸、NH4HCO3)或失去结晶水(如题目要求制备结晶水合物产品)。(4)萃取与反萃取①萃取：利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。如用CCl4萃取溴水中的Br2。②反萃取：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。(5)其他①蒸发时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。②减压蒸馏的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止受热分解、氧化等。
典 题 精 研考向 化工流程中物质的分离与提纯例2 磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3，为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。
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：回答下列问题：(1)“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_________________。(2)“水浸渣”在160 ℃“酸溶”，最适合的酸是________。“酸溶渣”的成分是________、________。(3)将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得________，循环利用。
Fe3＋、Al3＋、Mg2＋
解析：(1)结合相关金属离子开始沉淀以及沉淀完全时的pH可知，加氨水调节pH至11.6的过程中，Fe3＋、Al3＋、Mg2＋依次沉淀。(2)由于常见的盐酸和硝酸均具有挥发性，且水浸渣需在160 ℃酸溶，因此最适宜的酸为硫酸。由于SiO2不溶于硫酸，焙烧过程中得到的CaSO4难溶于水，故酸溶渣的成分为SiO2、CaSO4。(3)结合图示流程可知，母液①中含有氨水、硫酸铵，母液②中含有硫酸，二者混合后再吸收尾气NH3，经处理得到(NH4)2SO4。
方法规律循环物质的确定
练2 工业上常采用堆浸—反萃取—电积法从锌矿(主要成分为ZnS，含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质)中获得锌，其流程如图所示。已知：①“堆浸”时金属硫化物均转化为硫酸盐；②pH较高时，氢氧化氧铁为胶状沉淀；③在我国，富矿少、贫矿多，品位低于5%的矿山属于贫矿。回答下列问题：
充分萃取，提高Zn2＋的萃取率、以提高Zn2＋的利用率
考点3 化工流程中方程式的书写与计算核 心 梳 理1.化工流程中化学方程式的书写思路
典 题 精 研考向 化工流程中方程式的书写与计算例3 用软锰矿(主要成分为MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下：已知：MnO2是一种两性氧化物；25 ℃时相关物质的Ksp见下表。
回答下列问题：(1)软锰矿预先粉碎的目的是__________________________________，MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为___________________________________________________________。(2)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________(当溶液中某离子浓度c≤1.0×10－5 ml·L－1时，可认为该离子沉淀完全)。(3)碳化过程中发生反应的离子方程式为___________________________________________________________。
增大接触面积，充分反应，提高反应速率
MnO2＋BaS＋H2O===Ba(OH)2＋MnO＋S
练3 某废钒渣(主要成分为V2O3，含有少量Al2O3、CaO)为原料生产V2O5的工艺流程如图：已知：钒酸(H3VO4)是强酸，NH4VO3难溶于水；＋5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如表。
V2O5＋ H2C2O4＋4H＋===2VO2＋＋2CO2↑＋3H2O
1．LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下：已知：Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10－33，Ksp[Ni(OH)2]＝5.5×10－16。
回答下列问题：(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为____________________________。为提高溶矿速率，可采取的措施________(举1例)。(2)加入少量MnO2的作用是________________。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是_____________________________________。
MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋H2O＋CO2↑
将Fe2＋氧化为Fe3＋
Fe3＋可以催化H2O2分解
(3)溶矿反应完成后，反应器中溶液pH＝4，此时c(Fe3＋)＝________ ml·L－1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是________。(4)加入少量BaS溶液除去Ni2＋，生成的沉淀有_________。(5)在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为_________________________________________________________。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断________。电解废液可在反应器中循环利用。(6)煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是_________________________________________________。
解析：根据题给的流程，将菱锰矿置于反应器中，加入硫酸和MnO2，可将固体溶解为离子，将杂质中的Fe、Ni、Al等元素物质也转化为其离子形式，同时，加入的MnO2可以将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋；随后将溶液pH调至约等于7，此时，根据已知条件给出的三种氢氧化物的溶度积可知，可以将溶液中的Al3＋沉淀出来；随后加入BaS，可以将溶液中的Ni2＋沉淀，得到相应的滤渣；后溶液中含有大量的Mn2＋，将此溶液置于电解槽中电解，得到MnO2，将MnO2与碳酸锂共同煅烧得到最终产物LiMn2O4。(1)菱锰矿中主要含有MnCO3，加入硫酸后可以与其反应，硫酸溶矿主要反应的化学方程式为：MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋H2O＋CO2↑；为提高溶矿速率，可以将菱锰矿粉碎。(2)根据分析，加入MnO2的作用是将酸溶后溶液中含有的Fe2＋氧化为Fe3＋，但不宜使用H2O2氧化Fe2＋，因为Mn2＋和氧化后生成的Fe3＋可以催化H2O2分解，原料利用率低。
2．以银锰精矿(主要含Ag2S、MnS、FeS2)和氧化锰矿(主要含MnO2)为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。已知：酸性条件下，MnO2的氧化性强于Fe3＋。
(1)“浸锰”过程是在H2SO4溶液中使矿石中的锰元素浸出，同时去除FeS2，有利于后续银的浸出；矿石中的银以Ag2S的形式残留于浸锰渣中。①“浸锰”过程中，发生反应MnS＋2H＋===Mn2＋＋H2S↑，则可推断：Ksp(MnS)______(填“>”或“<”)Ksp(Ag2S)。②在H2SO4溶液中，银锰精矿中的FeS2和氧化锰矿中的MnO2发生反应，则浸锰液中主要的金属阳离子有__________。
(2)“浸银”时，使用过量FeCl3、HCl和CaCl2的混合液作为浸出剂，将Ag2S中的银以[AgCl2]－形式浸出。①将“浸银”反应的离子方程式补充完整：②结合平衡移动原理，解释浸出剂中Cl－、H＋的作用：__________________________________________________________。
2Fe3＋＋Ag2S＋4Cl－⇌2Fe2＋＋2[AgCl2]－＋S
Cl－与Ag2S电离出的Ag＋结合生成[AgCl2]－，使平衡正向移动，提高Ag2S的浸出率；H＋可抑制Fe3＋水解，防止生成Fe(OH)3沉淀
(3)“沉银”过程中需要过量的铁粉作为还原剂。①该步反应的离子方程式有______________________________________________。②一定温度下，Ag的沉淀率随反应时间的变化如图所示。解释t分钟后Ag的沉淀率逐渐减小的原因：________________________。(4)结合“浸锰”过程，从两种矿石中各物质利用的角度，分析联合提取银和锰的优势：________________________________________。
2[AgCl2]－＋Fe===Fe2＋＋2Ag＋4Cl－、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
Fe2＋被氧气氧化为Fe3＋，Fe3＋把Ag氧化为Ag＋
可将两种矿石中的锰元素同时提取到浸锰液中，得到MnSO4，同时将银元素和锰元素分离开；生成的Fe3＋还可以用于浸银，节约氧化剂
解析：(1)①“浸锰”过程中，矿石中的银以Ag2S的形式残留于浸锰渣中，MnS发生反应MnS＋2H＋===Mn2＋＋H2S↑，硫化锰溶于强酸而硫化银不溶于强酸，则可推断：Ksp(MnS)>Ksp(Ag2S)；②根据信息，在H2SO4溶液中二氧化锰可将Fe2＋氧化为Fe3＋，自身被还原为Mn2＋，则浸锰液中主要的金属阳离子有Fe3＋、Mn2＋。(2)①Ag2S中S元素化合价升高，Fe元素化合价降低，根据得失电子守恒、元素守恒，该离子方程式为2Fe3＋＋Ag2S＋4Cl－⇌2Fe2＋＋2[AgCl2]－＋S；②Cl－与Ag2S电离出的Ag＋结合生成[AgCl2]－，使平衡正向移动，提高Ag2S的浸出率；H＋可抑制Fe3＋水解，防止生成Fe(OH)3沉淀。(3)①铁粉可将[AgCl2]－还原为单质银，过量的铁粉还可以与铁离子发生反应，因此离子方程式为2[AgCl2]－＋Fe===Fe2＋＋2Ag＋4Cl－、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；②溶液中生成的Fe2＋会被空气中的氧气缓慢氧化为Fe3＋，Fe3＋把部分Ag氧化为Ag＋，因此t min后银的沉淀率逐渐降低。(4)联合提取银和锰的优势在于“浸锰”过程可将两种矿石中的锰元素同时提取到浸锰液中，将银元素和锰元素分离开，利用MnO2的氧化性将FeS2中的Fe2＋氧化为Fe3＋，同时生成的Fe3＋还可以用于浸银，节约氧化剂，同时得到MnSO4。
3．铈可用作优良的环保材料，现以氟碳铈矿(CeFCO3，含Fe2O3、FeO等杂质)为原料制备铈，其工艺流程如图所示：已知：①滤渣Ⅰ主要成分是难溶于水的Ce(BF4)3；Ksp[Fe(OH)3]＝8×10－38；②Ksp[Ce(OH)3]＝1×10－22；③lg 2＝0.3。
回答下列问题：(1)粉碎“焙烧”时，氧化数据如表所示：在对流空气氧化炉中可大大缩短氧化时间的原因是_____________________________。(2)用盐酸和H3BO3提取Ce元素时，体现盐酸的性质有________，“滤渣Ⅰ”用饱和KCl溶液溶解时发生复分解反应，则“滤渣Ⅱ”主要成分为________(化学式)。
增大了气体与固体粉末间的接触面积
(3)“滤液Ⅰ”中c(Ce3＋)＝0.1 ml·L－1，用氨水调pH的范围是________，“滤液Ⅱ”中加入NH4HCO3反应的离子方程式为____________________________________，若Ce2(CO3)3经充分焙烧质量减少5.8 t，则获得CeO2的质量为________t。(4)用过量铝粉还原CeO2即可得Ce，反应的化学方程式为__________________________，铝粉必须过量的原因？
使CeO2全部转化为Ce；铝与氧气反应，放出大量的热，营造高温环境
4．钌(Ru)为稀有元素，广泛应用于电子、航空航天、化工等领域。某含钌的废渣主要成分为Ru、Pb、SiO2、Bi2O3，一种从中回收Ru制RuCl3的工艺流程如下：
(1)“氧化碱浸”时，两种氧化剂在不同温度下对钌浸出率和渣率分别如图1、图2所示，则适宜选择的氧化剂为________；最佳反应温度为________。
Bi2O3＋2NaOH===2NaBiO2＋H2O
(5)RuCl3在有机合成中有重要应用，其参与某有机物合成的路线如下图3所示(HAc代表乙酸，Ph代表苯基)，则下列说法正确的是________。A．RuCl3为催化剂B．H2O2作还原剂C．HAc为中间产物D．主要生成物为
(4)由(2)分析可知，气体X为氯气，氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，经进一步处理得到的次氯酸钠溶液可以循环利用，则Y为氢氧化钠溶液；(5)由图可知，Ru(Ac)3为反应的催化剂，醋酸、过氧化氢、CH3CH===CHPh为反应物， 和水是生成物，反应中过氧化氢中氧元素化合价降低被还原，为反应的氧化剂，故选D。
回答下列问题：(1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为________(填化学式)。(2)水浸渣中主要有SiO2和________。(3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是________。(4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致_______________________；pH>9时，会导致____________________。
不利于形成MgNH4PO4沉淀
不能形成MgSiO3沉淀
已知：①金属Ga的化学性质和Al相似，Ga的熔点为29.8 ℃；②Et2O(乙醚)和NR3(三正辛胺)在上述流程中可作为配体；③相关物质的沸点：
回答下列问题：(1)晶体Ga(CH3)3的晶体类型是________；(2)“电解精炼”装置如图所示，电解池温度控制在40～45 ℃的原因是_____________________________________________________，阴极的电极反应式为________________________________________；
电解精炼温度需在镓的熔点以上
(3)“合成Ga(CH3)3(Et2O)”工序中的产物还包括MgI2和CH3MgI，写出该反应的化学方程式_______________________________________；(4)“残渣”经纯水处理，能产生可燃性气体，该气体主要成分是________；(5)下列说法错误的是________；A．流程中Et2O得到了循环利用B．流程中，“合成Ga2Mg5”至“工序X”需在无水无氧的条件下进行C．“工序X”的作用是解配Ga(CH3)3(NR3)，并蒸出Ga(CH3)3D．用核磁共振氢谱不能区分Ga(CH3)3和CH3I
Ga2Mg5＋8CH3I＋2Et2O===2Ga(CH3)3(Et2O)＋3MgI2＋2CH3MgI
(6)直接分解Ga(CH3)3(Et2O)不能制备超纯Ga(CH3)3，而本流程采用“配体交换”工艺制备超纯Ga(CH3)3的理由是_______________________________________________________________；(7)比较分子中的C—Ga—C键角大小：Ga(CH3)3________ Ga(CH3)3(Et2O)(填“＞”“＜”或“＝”)，其原因？。
Ga(CH3)3中Ga为sp2杂化，Ga(CH3)3(Et2O)中Ga为sp3杂化
3．[2022·湖北卷]全球对锂资源的需求不断增长，“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后，得到浓缩卤水(含有Na＋、Li＋、Cl－和少量Mg2＋、Ca2＋)，并设计了以下流程通过制备碳酸锂来提取锂。
25 ℃时相关物质的参数如下：LiOH的溶解度：12.4 g/100 gH2O
回答下列问题：(1)“沉淀1”为________。(2)向“滤液1”中加入适量固体Li2CO3的目的是__________________________________________。(3)为提高Li2CO3的析出量和纯度，“操作A”依次为________、________、洗涤。
将Ca2＋转化成CaCO3沉淀除去，同时不引入新杂质
(4)有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备Li2CO3。查阅资料后，发现文献对常温下的Li2CO3有不同的描述：①是白色固体；②尚未从溶液中分离出来。为探究LiHCO3的性质，将饱和LiCl溶液与饱和NaHCO3溶液等体积混合，起初无明显变化，随后溶液变浑浊并伴有气泡冒出，最终生成白色沉淀。上述现象说明，在该实验条件下LiHCO3________(填“稳定”或“不稳定”)，有关反应的离子方程式为________________________________________________。(5)他们结合(4)的探究结果，拟将原流程中向“滤液2”加入Na2CO3改为通入CO2。这一改动能否达到相同的效果，作出你的判断并给出理由？
能达到相同效果，因为改为通入过量的CO2，则LiOH转化为LiHCO3，结合(4)的探究结果，LiHCO3也会很快分解产生Li2CO3，所以这一改动能达到相同的效果
4．[2022·广东卷]稀土(RE)包括镧、钇等元素，是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理，一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下：
已知：月桂酸(C11H23COOH)熔点为44℃；月桂酸和(C11H23COO)3RE均难溶于水。该工艺条件下，稀土离子保持＋3价不变；(C11H23COO)2Mg的Ksp＝1.8×10－8，Al(OH)3开始溶解时的pH为8.8；有关金属离子沉淀的相关pH见下表。
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
(4)①“加热搅拌”有利于加快RE3＋溶出、提高产率，其原因是_______________________。②“操作X”的过程为：先________，再固液分离。(5)该工艺中，可再生循环利用的物质有________(写化学式)。(6)稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂Pt3Y。①还原YCl3和PtCl4熔融盐制备Pt3Y时，生成1 ml Pt3Y转移________ml电子。②Pt3Y/C用作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化O2的还原，发生的电极反应为________________________。
加热搅拌可加快反应速率
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
考点1 化工流程中原料预处理及反应条件的控制核 心 梳 理1.原料预处理的方法及目的
2.反应条件的控制及目的
(1)为提高“水浸”效率，可采取的措施有________________________(至少写两条)；(2)加入絮凝剂的目的是________________________________________________；
解析：(1)为提高“水浸”效率，可采取搅拌、适当升高温度、研碎等措施。(2)Fe(OH)3和Al(OH)3是胶状沉淀，不能完全被过滤掉，故加入絮·凝剂强化沉降Fe(OH)3和Al(OH)3。
搅拌、适当升高温度(合理即可)
练1 钯催化剂(主要成分为Pd、αAl2O3，还含少量铁、铜等元素)在使用过程中，Pd易被氧化为难溶于酸的PdO而失活。一种从废钯催化剂中回收海绵钯的工艺流程如图。(1)“还原ⅰ”加入甲酸的目的是还原________(填化学式)。
(2)“酸浸”过程：①从绿色化学要求出发，酸浸液应选择________(填标号)。A．王水(浓硝酸和浓盐酸按体积比1∶3混合)B．盐酸和Cl2C．盐酸和H2O2②温度、固液比对浸取率的影响如图，则“酸浸”的最佳条件为____________________________________。
温度控制在75℃～80℃，固液比为4∶1
解析：(1)钯催化剂在使用过程中， Pd 易被氧化为难溶于酸的 PdO 而失活，“还原ⅰ”加入甲酸的目的是还原 PdO。(2)①王水有很强的氧化性和挥发性，且王水不稳定，容易分解得到氯气，氯气有毒，所以从绿色化学要求出发，酸浸液应选择盐酸和H2O2，故选C。②从图中可以看出，当温度在75℃～80℃时，浸取率最大，能达到98%～99%，固液比为4∶1时，浸取率也最大，能达到98%，故“酸浸”的最佳条件为温度控制在75℃～80℃，固液比为4∶1。
考点2 化工流程中物质的分离与提纯核 心 梳 理1.化工生产过程中分离、提纯、除杂化工生产过程中分离、提纯、除杂等环节，与高中化学基本实验的操作紧密联系，包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥、蒸馏、萃取、分液等基本实验操作及原理，并要熟悉所用到的相关仪器。2．常考分离、提纯的方法及操作(1)从溶液中获取晶体的方法及实验操作①溶解度受温度影响较小的(如NaCl)采取蒸发结晶的方法，实验过程为：蒸发浓缩、趁热过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥。②溶解度受温度影响较大、带有结晶水的盐或可水解的盐，采取冷却结晶的方法，实验过程为：蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥。
(3)减压蒸发的原因：减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止某物质分解(如H 2O2、浓硝酸、NH4HCO3)或失去结晶水(如题目要求制备结晶水合物产品)。(4)萃取与反萃取①萃取：利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。如用CCl4萃取溴水中的Br2。②反萃取：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。(5)其他①蒸发时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。②减压蒸馏的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止受热分解、氧化等。
典 题 精 研考向 化工流程中物质的分离与提纯例2 磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3，为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。
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：回答下列问题：(1)“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_________________。(2)“水浸渣”在160 ℃“酸溶”，最适合的酸是________。“酸溶渣”的成分是________、________。(3)将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得________，循环利用。
Fe3＋、Al3＋、Mg2＋
解析：(1)结合相关金属离子开始沉淀以及沉淀完全时的pH可知，加氨水调节pH至11.6的过程中，Fe3＋、Al3＋、Mg2＋依次沉淀。(2)由于常见的盐酸和硝酸均具有挥发性，且水浸渣需在160 ℃酸溶，因此最适宜的酸为硫酸。由于SiO2不溶于硫酸，焙烧过程中得到的CaSO4难溶于水，故酸溶渣的成分为SiO2、CaSO4。(3)结合图示流程可知，母液①中含有氨水、硫酸铵，母液②中含有硫酸，二者混合后再吸收尾气NH3，经处理得到(NH4)2SO4。
方法规律循环物质的确定
练2 工业上常采用堆浸—反萃取—电积法从锌矿(主要成分为ZnS，含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质)中获得锌，其流程如图所示。已知：①“堆浸”时金属硫化物均转化为硫酸盐；②pH较高时，氢氧化氧铁为胶状沉淀；③在我国，富矿少、贫矿多，品位低于5%的矿山属于贫矿。回答下列问题：
充分萃取，提高Zn2＋的萃取率、以提高Zn2＋的利用率
考点3 化工流程中方程式的书写与计算核 心 梳 理1.化工流程中化学方程式的书写思路
典 题 精 研考向 化工流程中方程式的书写与计算例3 用软锰矿(主要成分为MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下：已知：MnO2是一种两性氧化物；25 ℃时相关物质的Ksp见下表。
回答下列问题：(1)软锰矿预先粉碎的目的是__________________________________，MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为___________________________________________________________。(2)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________(当溶液中某离子浓度c≤1.0×10－5 ml·L－1时，可认为该离子沉淀完全)。(3)碳化过程中发生反应的离子方程式为___________________________________________________________。
增大接触面积，充分反应，提高反应速率
MnO2＋BaS＋H2O===Ba(OH)2＋MnO＋S
练3 某废钒渣(主要成分为V2O3，含有少量Al2O3、CaO)为原料生产V2O5的工艺流程如图：已知：钒酸(H3VO4)是强酸，NH4VO3难溶于水；＋5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如表。
V2O5＋ H2C2O4＋4H＋===2VO2＋＋2CO2↑＋3H2O
1．LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下：已知：Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10－33，Ksp[Ni(OH)2]＝5.5×10－16。
回答下列问题：(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为____________________________。为提高溶矿速率，可采取的措施________(举1例)。(2)加入少量MnO2的作用是________________。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是_____________________________________。
MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋H2O＋CO2↑
将Fe2＋氧化为Fe3＋
Fe3＋可以催化H2O2分解
(3)溶矿反应完成后，反应器中溶液pH＝4，此时c(Fe3＋)＝________ ml·L－1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是________。(4)加入少量BaS溶液除去Ni2＋，生成的沉淀有_________。(5)在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为_________________________________________________________。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断________。电解废液可在反应器中循环利用。(6)煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是_________________________________________________。
解析：根据题给的流程，将菱锰矿置于反应器中，加入硫酸和MnO2，可将固体溶解为离子，将杂质中的Fe、Ni、Al等元素物质也转化为其离子形式，同时，加入的MnO2可以将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋；随后将溶液pH调至约等于7，此时，根据已知条件给出的三种氢氧化物的溶度积可知，可以将溶液中的Al3＋沉淀出来；随后加入BaS，可以将溶液中的Ni2＋沉淀，得到相应的滤渣；后溶液中含有大量的Mn2＋，将此溶液置于电解槽中电解，得到MnO2，将MnO2与碳酸锂共同煅烧得到最终产物LiMn2O4。(1)菱锰矿中主要含有MnCO3，加入硫酸后可以与其反应，硫酸溶矿主要反应的化学方程式为：MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋H2O＋CO2↑；为提高溶矿速率，可以将菱锰矿粉碎。(2)根据分析，加入MnO2的作用是将酸溶后溶液中含有的Fe2＋氧化为Fe3＋，但不宜使用H2O2氧化Fe2＋，因为Mn2＋和氧化后生成的Fe3＋可以催化H2O2分解，原料利用率低。
2．以银锰精矿(主要含Ag2S、MnS、FeS2)和氧化锰矿(主要含MnO2)为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。已知：酸性条件下，MnO2的氧化性强于Fe3＋。
(1)“浸锰”过程是在H2SO4溶液中使矿石中的锰元素浸出，同时去除FeS2，有利于后续银的浸出；矿石中的银以Ag2S的形式残留于浸锰渣中。①“浸锰”过程中，发生反应MnS＋2H＋===Mn2＋＋H2S↑，则可推断：Ksp(MnS)______(填“>”或“<”)Ksp(Ag2S)。②在H2SO4溶液中，银锰精矿中的FeS2和氧化锰矿中的MnO2发生反应，则浸锰液中主要的金属阳离子有__________。
(2)“浸银”时，使用过量FeCl3、HCl和CaCl2的混合液作为浸出剂，将Ag2S中的银以[AgCl2]－形式浸出。①将“浸银”反应的离子方程式补充完整：②结合平衡移动原理，解释浸出剂中Cl－、H＋的作用：__________________________________________________________。
2Fe3＋＋Ag2S＋4Cl－⇌2Fe2＋＋2[AgCl2]－＋S
Cl－与Ag2S电离出的Ag＋结合生成[AgCl2]－，使平衡正向移动，提高Ag2S的浸出率；H＋可抑制Fe3＋水解，防止生成Fe(OH)3沉淀
(3)“沉银”过程中需要过量的铁粉作为还原剂。①该步反应的离子方程式有______________________________________________。②一定温度下，Ag的沉淀率随反应时间的变化如图所示。解释t分钟后Ag的沉淀率逐渐减小的原因：________________________。(4)结合“浸锰”过程，从两种矿石中各物质利用的角度，分析联合提取银和锰的优势：________________________________________。
2[AgCl2]－＋Fe===Fe2＋＋2Ag＋4Cl－、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
Fe2＋被氧气氧化为Fe3＋，Fe3＋把Ag氧化为Ag＋
可将两种矿石中的锰元素同时提取到浸锰液中，得到MnSO4，同时将银元素和锰元素分离开；生成的Fe3＋还可以用于浸银，节约氧化剂
解析：(1)①“浸锰”过程中，矿石中的银以Ag2S的形式残留于浸锰渣中，MnS发生反应MnS＋2H＋===Mn2＋＋H2S↑，硫化锰溶于强酸而硫化银不溶于强酸，则可推断：Ksp(MnS)>Ksp(Ag2S)；②根据信息，在H2SO4溶液中二氧化锰可将Fe2＋氧化为Fe3＋，自身被还原为Mn2＋，则浸锰液中主要的金属阳离子有Fe3＋、Mn2＋。(2)①Ag2S中S元素化合价升高，Fe元素化合价降低，根据得失电子守恒、元素守恒，该离子方程式为2Fe3＋＋Ag2S＋4Cl－⇌2Fe2＋＋2[AgCl2]－＋S；②Cl－与Ag2S电离出的Ag＋结合生成[AgCl2]－，使平衡正向移动，提高Ag2S的浸出率；H＋可抑制Fe3＋水解，防止生成Fe(OH)3沉淀。(3)①铁粉可将[AgCl2]－还原为单质银，过量的铁粉还可以与铁离子发生反应，因此离子方程式为2[AgCl2]－＋Fe===Fe2＋＋2Ag＋4Cl－、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；②溶液中生成的Fe2＋会被空气中的氧气缓慢氧化为Fe3＋，Fe3＋把部分Ag氧化为Ag＋，因此t min后银的沉淀率逐渐降低。(4)联合提取银和锰的优势在于“浸锰”过程可将两种矿石中的锰元素同时提取到浸锰液中，将银元素和锰元素分离开，利用MnO2的氧化性将FeS2中的Fe2＋氧化为Fe3＋，同时生成的Fe3＋还可以用于浸银，节约氧化剂，同时得到MnSO4。
3．铈可用作优良的环保材料，现以氟碳铈矿(CeFCO3，含Fe2O3、FeO等杂质)为原料制备铈，其工艺流程如图所示：已知：①滤渣Ⅰ主要成分是难溶于水的Ce(BF4)3；Ksp[Fe(OH)3]＝8×10－38；②Ksp[Ce(OH)3]＝1×10－22；③lg 2＝0.3。
回答下列问题：(1)粉碎“焙烧”时，氧化数据如表所示：在对流空气氧化炉中可大大缩短氧化时间的原因是_____________________________。(2)用盐酸和H3BO3提取Ce元素时，体现盐酸的性质有________，“滤渣Ⅰ”用饱和KCl溶液溶解时发生复分解反应，则“滤渣Ⅱ”主要成分为________(化学式)。
增大了气体与固体粉末间的接触面积
(3)“滤液Ⅰ”中c(Ce3＋)＝0.1 ml·L－1，用氨水调pH的范围是________，“滤液Ⅱ”中加入NH4HCO3反应的离子方程式为____________________________________，若Ce2(CO3)3经充分焙烧质量减少5.8 t，则获得CeO2的质量为________t。(4)用过量铝粉还原CeO2即可得Ce，反应的化学方程式为__________________________，铝粉必须过量的原因？
使CeO2全部转化为Ce；铝与氧气反应，放出大量的热，营造高温环境
4．钌(Ru)为稀有元素，广泛应用于电子、航空航天、化工等领域。某含钌的废渣主要成分为Ru、Pb、SiO2、Bi2O3，一种从中回收Ru制RuCl3的工艺流程如下：
(1)“氧化碱浸”时，两种氧化剂在不同温度下对钌浸出率和渣率分别如图1、图2所示，则适宜选择的氧化剂为________；最佳反应温度为________。
Bi2O3＋2NaOH===2NaBiO2＋H2O
(5)RuCl3在有机合成中有重要应用，其参与某有机物合成的路线如下图3所示(HAc代表乙酸，Ph代表苯基)，则下列说法正确的是________。A．RuCl3为催化剂B．H2O2作还原剂C．HAc为中间产物D．主要生成物为
(4)由(2)分析可知，气体X为氯气，氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，经进一步处理得到的次氯酸钠溶液可以循环利用，则Y为氢氧化钠溶液；(5)由图可知，Ru(Ac)3为反应的催化剂，醋酸、过氧化氢、CH3CH===CHPh为反应物， 和水是生成物，反应中过氧化氢中氧元素化合价降低被还原，为反应的氧化剂，故选D。
相关课件
2023届高三化学二轮复习 专题1-工艺流程提分微专题-2 课件： 这是一份2023届高三化学二轮复习 专题1-工艺流程提分微专题-2 课件，共26页。PPT课件主要包含了原料预处理，高温反应，考题讲练，除去碳和有机物，①过滤，抽滤减压过滤，减压蒸馏，加快过滤的速度，②蒸发，③蒸馏或分馏等内容，欢迎下载使用。
2023届高三化学二轮复习 专题1-工艺流程提分微专题-4 课件： 这是一份2023届高三化学二轮复习 专题1-工艺流程提分微专题-4 课件，共15页。PPT课件主要包含了直接得分，考题讲练，核心反应，分离提纯，Fe3O4，预处理，化学反应，物理过程，信息方程式书写，影响化学反应的因素等内容，欢迎下载使用。
2023届高三化学二轮复习 专题1-工艺流程提分微专题-3 课件： 这是一份2023届高三化学二轮复习 专题1-工艺流程提分微专题-3 课件，共17页。PPT课件主要包含了反应原理的应用，NaOH，当堂训练，平衡左移浸出率下降，工艺流程的评价，衡水七调考，SbCl5，能耗低或“减排等”等内容，欢迎下载使用。
