剖析06 工艺流程中的“目的、作用、原因”分析-备战2025年高考【化学工艺流程】考点剖析与对点精练（全国通用）

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(1)沉淀水洗的目的：除去××杂质(可溶于水)。
(2)沉淀用乙醇洗涤的目的：a.减小固体的溶解损失；b.除去固体表面吸附的杂质；c.乙醇挥发带走水分，使固体快速干燥。
(3)冷凝回流的作用及目的：防止××蒸气逸出而脱离反应体系，提高××物质的转化率。
(4)控制溶液pH的目的：防止××离子水解；防止××离子沉淀；确保××离子沉淀完全；防止××物质溶解等。
(5)“趁热过滤”后，有时先向滤液中加入少量水，加热至沸腾，然后再“冷却结晶”出目标产物的原因：稀释溶液，防止降温过程中杂质析出，提高产品的纯度。
(6)加过量A试剂的原因：使B物质反应完全或提高B物质的转化率等。
(7)加入氧化性试剂的目的：使××(还原性)物质转化为××物质
(8)温度不高于××℃的原因：温度过低反应速率较慢，温度过高××物质(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)分解或××物质(如浓硝酸、浓盐酸)挥发或××物质(如Na2SO3等)氧化或促进××物质(如AlCl3等)水解。
(9)减压蒸馏(减压蒸发)的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止××物质(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)受热分解。
(10)蒸发、反应时的气体氛围：抑制××离子的水解(如蒸发AlCl3溶液得无水AlCl3时需在HCl气流中进行，加热MgCl2·6H2O得MgCl2时需在HCl气流中进行等)。
(11)配制某溶液时事先煮沸水的原因：除去溶解在水中的氧气，防止某物质被氧化。
(12)反应容器中和大气相通的玻璃管的作用：指示容器中压强大小，避免反应容器中压强过大。
(13)加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利于生成目标产物的方向)移动。
(14)用平衡移动原理解释某现象的原因：溶液中存在××平衡，该平衡是××(平衡反应的特点)，××(条件改变)使平衡向××方向移动，产生××现象。
(15)有机物制备装置中长导管(或冷凝管)的作用：冷凝回流、导气
(16)有机物分离过程中加无水氯化钙的作用：干燥(除水)
(17)固液加热型制气装置中恒压漏斗上的支管的作用：保证反应容器(一般为圆底烧瓶)内压强与恒压漏斗内压强相等(平衡压强)，使恒压漏斗内的液体顺利滴下。
(18)温度计的使用方法：蒸馏时温度计的液泡置于蒸馏烧瓶的支管口处，测定馏分的温度；制乙烯时温度计的液泡置于反应液液面以下(不能接触瓶底)，测定反应液的温度。
【例1】工业利用闪锌矿（主要成分ZnS，还含有FeS、CuFeS2、石英及F-、Cl-等杂质）富氧酸浸提取锌，同时实现环保除铁的工艺流程如图1：
已知：酸性条件下，亚铜离子易发生歧化反应。
回答下列问题：
(1)将闪锌矿粉碎成粉的目的是 。
(2)浸出步骤中，ZnS涉及到的离子反应方程式为 。
(3)结合反应原理，解释加热加压氧化流程中加压的目的 。
(4)“脱氯”环节中的离子方程式为 。
(5)“电积”时，F-、Cl-会腐蚀电极板，需提前除净。“脱氯”时，脱氯率随温度的变化如图2，60℃之前，脱氯率不断提高的原因可能为 。
【例2】铊是一种有毒有害的重金属元素，对人体有较大的危害。湿法炼锌工业废水中的主要阳离子有，需要处理回收金属元素达标后排放，可以采用以下不同方法处理废水：
已知：①氧化性强于，为两性氧化物，溶液时开始溶解，常温下相关离子开始沉淀和沉淀完全时的如表所示：
②萃取的反应原理为H++CH3CONR2+TlCl[CH3CONR2H]TlCl4
请回答下列问题：
(1)“反应”步骤中总反应的离子方程式为 。
(2)“滤渣”的主要成分是 (填化学式)，通常在“分步沉淀”时加入絮凝剂，其目的是 。
(3)请从化学平衡的角度解释“反萃取”过程中加入的原理和目的 。
【例3】FePO4是一种难溶于水、易溶于硫酸的白色固体，主要用于制造磷酸铁锂电池材料、催化剂及陶瓷等，以下为制备电池级超细磷酸铁的工艺流程图：
(1)在撞击流反应器中生成羟基磷酸铁结晶[Fe5(PO4)4(OH)3•2H2O]的化学反应方程式 。
(2)真空过滤器采用真空减压过滤目的为 。
(3)检验洗涤槽中洗涤是否完全的方法是 。
(4)撞击流反应器中反应温度对所得产品平均粒径的影响如图2所示，随着温度升高，产品粒径变化的原因为 。
【例4】硫酸在工农业生产和国防工业中有着广泛的应用，其中(不溶于水)是硫酸工业重要的催化剂，其废催化剂中含有、(易溶于水)和不溶性残渣，利用废弃催化剂回收的工业流程如下图所示，回答下面问题：
(1)滤液1的主要溶质是 (填化学式)，操作II中用到的玻璃仪器有 。
(2)理论上能还原 。
(3)写出混合液与反应的离子方程式 。
(4)一系列操作包括先用乙醇洗涤滤渣，再用乙醚洗涤，用乙醚洗涤的作用是 、 。(答两点作用)
(5)写出含溶液与过量氨水反应的离子方程式 。使用过量氨水有利于的析出，利用平衡移动原理进行解释： 。
1．镍氢电池是一种新型绿色电池，利用废旧镍氢电池的金属电极芯[主要成分为Ni(OH)2、C(OH)2及少量铁、铝的氧化物等]生产硫酸镍、碳酸钴的工艺流程如图。
已知：部分金属阳离子以氢氧化物的形式沉淀时溶液的pH见表：
回答下列问题：
(1)步骤①用稀硫酸浸取金属电极芯前，提高浸取率方法 (写两种)。
(2)沉淀A的主要成分 ，步骤②调pH的范围为 。
(3)将“母液1”的pH调至3~4，再加入NaClO，NaClO的作用是 。
(4)步骤④离子方程式 ，若用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液也能达到目的，从环保角度分析不采用盐酸的原因： 。
(5)步骤⑤中“母液3”与NaHCO3溶液反应的离子方程式为 。
2．NaClO2的漂白能力是漂白粉的4～5倍， NaClO2广泛用于造纸工业、污水处理等。工业上生产NaClO2的工艺流程如下：
(1)ClO2气体发生器中的反应为：2NaClO3＋SO2＋H2SO4===2ClO2＋2NaHSO4。实际工业生产中，可用硫黄、浓硫酸代替原料中的SO2，其原因为 (用化学方程式表示)。
(2)反应结束后，向ClO2发生器中通入一定量空气的目的： 。
(3)吸收器中生成NaClO2的离子反应方程式为 。
(5)联氨的性质类似于氨气，将联氨通入CuO浊液中，有关物质的转化如图所示。
①在转化过程中通入氧气发生反应后，溶液的pH将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。转化中当有1 ml N2H4参与反应时，需要消耗O2的物质的量为 。
②加入NaClO时发生的反应为：
Cu(NH3)42+＋2ClO－＋2OH－＝Cu(OH)2↓＋2N2H4↑＋2Cl－＋2H2O
该反应需在80℃以上进行，其目的除了加快反应速率外，还有 。
3．医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。以工业碳酸钙（含有少量Na＋、Al3＋、Fe3＋等杂质）生产医药级二水合氯化钙（CaCl2·2H2O的质量分数为97.0%~103.0%）的主要流程如下：
（1）除杂操作是加入氢氧化钙，调节溶液的pH为8.0~8.5，以除去溶液中的少量Al3＋、Fe3＋。检验Fe(OH)3是否沉淀完全的实验操作是 。
（2）酸化操作是加入盐酸，调节溶液的pH为4.0，其目的有：①将溶液中的少量Ca(OH)2转化为CaCl2；②防止Ca2＋在蒸发时水解；③ 。
（3）测定样品中Cl－含量的方法是：a.称取0.7500g样品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b.量取25.00mL待测液于锥形瓶中；c.用0.05000ml·L－1AgNO3溶液滴定至终点，消耗AgNO3溶液体积的平均值为20.39mL。
①上述测定过程中需用溶液润洗的仪器有： 。
②计算上述样品中CaCl2·2H2O的质量分数为： 。
③若用上述方法测定的样品中CaCl2·2H2O的质量分数偏高（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有： ； 。
4．钨是熔点最高的金属，在国民经济和国防军工领域具有重要用途。工业上用白钨矿(主要成分是CaWO4)生产金属钨粉的流程如图：
请根据上述流程回答以下问题：
(1)白钨矿与氢氧化钠反应的其中一个产物是可溶于水的钨酸钠，写出该化学反应方程式： 。
(2)溶液②为钨酸钠溶液，经离子交换后得到溶液③为钨酸铵溶液，该过程中加入氨水的作用是调节溶液的pH和 。
(3)溶液④为钨酸铵溶液，其经过蒸发结晶后得到仲钨酸铵[(NH4)10W12O41·5H2O]晶体，结晶过程中钨酸铵溶液没有完全蒸干，还得到溶液⑤，主要原因是 。
(4)溶液⑤进入“离子交换”中循环使用，其目的为 (填编号)。
A．转变为钨酸铵 B．回收硫酸铵 C．提升钨的收率 D．富集钨元素
(5)请写出仲钨酸铵煅烧分解的反应方程式： 。
5．稀土元素包括钪、钇和镧系共17种元素，是重要的战略资源，我国稀土资源丰富，其中铈(Ce)是稀土中丰度最高的元素，其在电子材料、催化剂等方面的应用非常广泛。现以氟碳铈矿(含CeFCO3、BaO、SiO2等)为原料制备氧化铈(CeO2)，并测定其纯度。其工艺流程如下：
已知：①Ce3＋在空气中易被氧化为Ce4＋。
②硫脲：一种有机物，结构简式为酸性条件下易被氧化为(SCN2H3)2；
③稀土离子易和SO形成复盐沉淀： Ce2(SO4)3＋Na2SO4＋nH2O=Ce2(SO4)3·Na2SO4·nH2O↓(复盐沉淀)；
回答下列问题：
(1)CeFCO3中Ce元素的化合价为 ，
(2)滤渣A的主要成分是 。
(3)加入硫脲的目的是将Ce4＋还原为Ce3＋，反应的化学方程式为 。
(4)步骤③加入盐酸后，通常还需加入H2O2，其主要目的为 。
(5)焙烧后加入稀硫酸浸出，稀土的浸出率和硫酸浓度、温度有关，如图所示，应选择的适宜条件为 ，硫酸浓度过大时，浸出率减小的原因是 。
(6)步骤④的离子方程式为 。
6．是一种重要的化学品，其合成方法不断发展。早期的制备方法如下：
(1)的电子式是 。
(2)Ⅰ为分解反应，产物除、外，还有一种红棕色气体。该反应的化学方程式是 。
(3)Ⅲ中生成，反应的化学方程式是 。
(4)减压能够降低蒸馏温度。请结合化学方程式说明Ⅴ中采用减压蒸馏的原因： 。
(5)工业上可用制备，其中一步是与、反应生成，该步反应的化学方程式是 。
7．黏土钒矿中，钒以价、价、价的化合物存在，还包括、和铝硅酸盐()等。采用以下流程可由黏土钒矿制备、和硫酸铝铵。
已知：ⅰ．有机酸性萃取剂HR的萃取原理为： ；rg表示有机溶液。
ⅱ．酸性溶液中，HR对价钒萃取能力强，而对价钒的萃取能力较弱。
ⅲ．HR能萃取而不能萃取。
(1)从黏土钒矿到浸出液的流程中，加快浸出速率的措施有 。
(2)滤渣的主要成分是 。
(3)浸出液中钒以价、价的形式存在，简述加入铁粉的原因： 。
(4)从平衡移动原理解释有机层中加入20%溶液的作用： 。
(5)和反应生成和的离子方程式是 。
8．三氧化二镍()是一种重要的电子元件材料和蓄电池材料。工业上利用含镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主)制取草酸镍()，再高温煅烧草酸镍制取。工艺流程图如下所示：
已知：ⅰ．草酸的钙、镁、镍盐以及、均难溶于水。
ⅱ．溶液中金属阳离子的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH(20℃)如下表：
请回答下列问题：
(1)中Ni的化合价为 ；操作a为 。
(2)①加入的作用是 。
②加入碳酸钠溶液调pH至4.0~5.0，其目的为 。
(3)滤渣C中的主要物质是 。
9．用软锰矿(主要成分MnO2，含有SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgCO3等杂质)制备MnSO4·H2O的流程如下:
已知：MnO2不溶于酸
回答下列问题：
(1)Mn基态原子价态电子的电子排布图 ；周期表位置
(2)焙烧时，MnO2和Fe2O3在纤维素作用下分别转化为MnO、Fe3O4，则纤维素的作用是 。酸浸时，浸出液的pH与锰的浸出率关系如下图所示：实际生产中，酸浸时控制硫酸的量不宜过多，使pH在2左右。请结合图示和制备硫酸锰的流程，说明硫酸的量不宜过多的原因： 。
10．高铁酸钾(K2FeO4)有强氧化性，是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，受热易分解，酸性环境中易变质。制备流程如图所示：
回答下列问题：
(1)K2FeO4中铁的化合价为 ，提纯K2FeO4的实验方法是 。
(2)铁屑需事先用Na2CO3溶液洗涤，目的是 。
(3)反应II的离子方程式为 。
(4)K2FeO4处理饮用水的原理是 。
(5)反应II中过量NaOH除了作为反应物外还有什么作用 。
(6)已知K2FeO4难溶于乙醇，可溶于水，故洗涤K2FeO4晶体时，先使用冷水洗涤，再使用乙醇洗涤，简述用乙醇洗涤K2FeO4晶体的操作 。
11．江西富含稀有金属铝，钼具有优异的物理化学性能，在冶金、农业、环保和航天等领域有着广泛应用。工业上以钼精矿(主要成分为，杂质有、、和等元素)制备四钼酸铵的流程如下：
请回答下列问题：
(1)气体A化学式为 ，气体B的分子空间构型是 ，基态氧原子的最外层轨道表示式为 。
(2)碱浸时把转化成，其离子方程式为 。
(3)工业上探究了碱浸中钼浸出率与蒸发温度的关系，如下图所示：
①依据图像，工业选择碱浸的温度范围是 。
②80℃以后，蒸发温度上升，钼浸出率迅速下降，主要原因为 。
(4)碱浸后的滤液中仍然有部分铜、锌和低价钼金属存在，净化时依次加入适量、溶液，其作用分别是 、 。
(5)酸沉时主要发生的离子方程式为 。
12．某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属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镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)：
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
回答下列问题：
(1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是 。为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式 。“滤液②”中含有的金属离子是 。
(2)“转化”中可替代H2O2的物质是___________。
A．酸性KMnO4溶液 B．O2 C．硝酸 D．新制氯水
(3)若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即
则“滤液③”中可能含有的杂质离子为 。
(6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是 。离子
开始沉淀的
2.7
6.4
1.4
沉淀完全的
3.7
8.0
2.8
金属阳离子
Fe2+
Fe3+
Al3+
Ni2+
C2+
开始沉淀时pH
6.3
1.5
3.4
6.2
7.15
完全沉淀时pH(金属阳离子浓度