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2024届高三化学二轮复习 无机化学工艺流程专题课件
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这是一份2024届高三化学二轮复习 无机化学工艺流程专题课件，共23页。PPT课件主要包含了结构解读，全国甲卷，常见杂质除去方式，Al元素，Si元素，Mg元素，其他金属元素，以硫化物的形式除去，试剂线，常见试剂及其作用等内容，欢迎下载使用。
(2023•全国甲卷，26)BaTiO3是一种压电材料。以BaSO4为原料，采用下列路线可制备粉状BaTiO3。
二、掌握“四线”突破工艺流程题
1、杂质线——对比原料和所需产品的元素组成后，即可确定杂质元素。常见杂质及除杂方式如下：
调pH，转化为氢氧化物除去
水浸或酸浸后以SiO2形式除去碱浸转化为H2SiO3除去
使用NaF溶液，转化为氟化物沉淀除去
KMnO4、K2Cr2O7、Cl2、ClO2、NaClO3(KClO3)、HNO3、Fe3+、O2、H2O2
SO2、SO32-、S2-、I-、Fe2+、金属单质、H2O2
H2SO4、HCl、HNO3、显酸性的铵盐等
NaOH、KOH、NH3·H2O、显碱性的Na2CO3
CaO、MgO、NaF等
将块状固体粉碎或磨成粉末或将液体雾化，增大固液（或固气或固固）接触面积，加快反应速率或使反应更充分，增大原料的转化率（或浸取率）
除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物
使可溶性金属阳离子进入溶液，除去不溶物
酸溶时所加酸的量不能太多，原因：过多的会消耗后续调节pH所加的碱性试剂
加入氧化剂（或还原剂）
a.加入硫化钠，硫化铵、硫化亚铁等，生成硫化物沉淀b.加入可溶性碳酸盐（或碳酸氢盐），生成碳酸盐沉淀c.加入氟化钠，除去Ca2+、Mg2+
a.除去杂质离子（如先将Fe2+氧化成Fe3+，再调节pH，使其以Fe(OH)3沉淀除去）b.生成目标产物
常用试剂：稀盐酸、稀硫酸、Na2CO3、NaOH、氨水等
目的：a.确保金属离子完全转化为氢氧化物沉淀 b.防止某离子沉淀 c.抑制某离子水解 d.提高某金属离子的萃取率
防止反应速率太慢或促进沉淀的生成
a.防止某物质分解 b.防止某物质挥发c.防止某物质被氧化 d.减弱某物质的水解
①可能在流程的前半部分，更多的是后期才得到产品②生成产品的过程，可能发生氧化还原反应③涉及的分离提纯操作及方法要依据产品自身的性质选择④大部分产品是固体，故离不开结晶的相关操作
①浸取时原料中不参与的物质（如：SiO2）②浸取时原料中杂质转化的物质（如：CaSO4）③提纯过程中，原料中的杂质转化生成的物质④制备或提纯的目标产物
①后面反应步骤的生成物，是前面反应步骤加入的反应物②从流程图上看，箭头回头③容易分离的物质④可逆反应中可以循环利用的物质
重点突破一：原料的预处理
除去油脂、溶解铝及其氧化物
将镍元素、铁元素浸出到溶液中，与不溶物分离
草酸钴是制作氧化钴和金属钴的原料。一种利用含钴废料(主要成分为C2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、碳及有机物等)制取CC2O4的工艺流程如下：
(1)“550℃焙烧”的目的是 。
（2021·山东卷）(1)焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是___。
增大反应物接触面积，提高化学反应速率
（2020•山东济宁二模，节选）一种以废旧锂离子电池的正极材料（主要含LiCO2、Al、C等）为料制备CC2O4•2H2O的流程如下：灼烧的主要目的是_______________________________________。
(5)滤液②中加入锌粉的目的是________________________
置换Cu2＋为Cu从而除去
（2018·全国卷II）我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：
（2）滤渣1的主要成分除SiO2外还有___________；氧化除杂工序中ZnO的作用是____________，若不通入氧气，其后果是________________。
PbSO4 . 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe2+
某工厂采用辉铋矿(主要成分为Bi2S3，含有FeS2、SiO2杂质)与软锰矿(主要成分为MnO2)联合焙烧法制备BiOCl和MnSO4，工艺流程如下：
(1)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出Bi3＋和Mn2＋； ②__________________。(2)滤渣的主要成分为______(填化式)。
(3)加入金属Bi的目的是__________________。
（2019全国卷3节选） 高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（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：
（2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________________________。
重点突破三：循环物质的确定
4. 我国是最早发现并使用锌的国家，《天工开物》记载了炉甘石(ZnCO3)和木炭冶炼锌。现代工业上用氧化锌烟灰(主要成分为ZnO、含少量Pb、CuO和As2O3 )制取高纯锌的工艺流程如图所示。
(6)该流程中可以循环使用的物质是 (写化学式)。
NH3 (或NH3 · H2O)
【2018全国】（14分）我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 ml·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________；沉积锌后的电解液可返回_______工序继续使用。
Zn2++2e－=Zn
重点突破四：根据图像信息选择实验条件
【2019佛山一模线上】27.电解锰工艺过程会产生锰、镁复盐，其组成为(NH4)7MnMg2(SO4)6.5·21H2O。一种综合利用该复盐的工艺流程如图所示：
（3）“沉锰”过程中pH和温度对Mn2+和Mg2+沉淀率的影响如下图所示：
①由图可知，“沉锰”合适的条件为 。②Mg2+主要生成的是 沉淀（填“Mg(OH)2”和 “MgCO3”）。
pH=7.5 45℃
ZrO2是重要的耐温材料，可用作陶瓷遮光剂。天然锆英石(ZrSiO4)含有铁.铝、铜等金属元素的氧化物杂质，工业以锆英石为原料制备ZrO2的工艺流程如下：
已知：Fe(SCN)3难溶于MIBK; Zr(SCN)4在水中溶解度不大，易溶于MIBK。(2)氯化主反应：
ZrC14的产率随温度变化如图所示，由图可知氯化的最佳条件是 。
360℃ 1MPa
(2023•全国甲卷，26)BaTiO3是一种压电材料。以BaSO4为原料，采用下列路线可制备粉状BaTiO3。
二、掌握“四线”突破工艺流程题
1、杂质线——对比原料和所需产品的元素组成后，即可确定杂质元素。常见杂质及除杂方式如下：
调pH，转化为氢氧化物除去
水浸或酸浸后以SiO2形式除去碱浸转化为H2SiO3除去
使用NaF溶液，转化为氟化物沉淀除去
KMnO4、K2Cr2O7、Cl2、ClO2、NaClO3(KClO3)、HNO3、Fe3+、O2、H2O2
SO2、SO32-、S2-、I-、Fe2+、金属单质、H2O2
H2SO4、HCl、HNO3、显酸性的铵盐等
NaOH、KOH、NH3·H2O、显碱性的Na2CO3
CaO、MgO、NaF等
将块状固体粉碎或磨成粉末或将液体雾化，增大固液（或固气或固固）接触面积，加快反应速率或使反应更充分，增大原料的转化率（或浸取率）
除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物
使可溶性金属阳离子进入溶液，除去不溶物
酸溶时所加酸的量不能太多，原因：过多的会消耗后续调节pH所加的碱性试剂
加入氧化剂（或还原剂）
a.加入硫化钠，硫化铵、硫化亚铁等，生成硫化物沉淀b.加入可溶性碳酸盐（或碳酸氢盐），生成碳酸盐沉淀c.加入氟化钠，除去Ca2+、Mg2+
a.除去杂质离子（如先将Fe2+氧化成Fe3+，再调节pH，使其以Fe(OH)3沉淀除去）b.生成目标产物
常用试剂：稀盐酸、稀硫酸、Na2CO3、NaOH、氨水等
目的：a.确保金属离子完全转化为氢氧化物沉淀 b.防止某离子沉淀 c.抑制某离子水解 d.提高某金属离子的萃取率
防止反应速率太慢或促进沉淀的生成
a.防止某物质分解 b.防止某物质挥发c.防止某物质被氧化 d.减弱某物质的水解
①可能在流程的前半部分，更多的是后期才得到产品②生成产品的过程，可能发生氧化还原反应③涉及的分离提纯操作及方法要依据产品自身的性质选择④大部分产品是固体，故离不开结晶的相关操作
①浸取时原料中不参与的物质（如：SiO2）②浸取时原料中杂质转化的物质（如：CaSO4）③提纯过程中，原料中的杂质转化生成的物质④制备或提纯的目标产物
①后面反应步骤的生成物，是前面反应步骤加入的反应物②从流程图上看，箭头回头③容易分离的物质④可逆反应中可以循环利用的物质
重点突破一：原料的预处理
除去油脂、溶解铝及其氧化物
将镍元素、铁元素浸出到溶液中，与不溶物分离
草酸钴是制作氧化钴和金属钴的原料。一种利用含钴废料(主要成分为C2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、碳及有机物等)制取CC2O4的工艺流程如下：
(1)“550℃焙烧”的目的是 。
（2021·山东卷）(1)焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是___。
增大反应物接触面积，提高化学反应速率
（2020•山东济宁二模，节选）一种以废旧锂离子电池的正极材料（主要含LiCO2、Al、C等）为料制备CC2O4•2H2O的流程如下：灼烧的主要目的是_______________________________________。
(5)滤液②中加入锌粉的目的是________________________
置换Cu2＋为Cu从而除去
（2018·全国卷II）我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：
（2）滤渣1的主要成分除SiO2外还有___________；氧化除杂工序中ZnO的作用是____________，若不通入氧气，其后果是________________。
PbSO4 . 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe2+
某工厂采用辉铋矿(主要成分为Bi2S3，含有FeS2、SiO2杂质)与软锰矿(主要成分为MnO2)联合焙烧法制备BiOCl和MnSO4，工艺流程如下：
(1)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出Bi3＋和Mn2＋； ②__________________。(2)滤渣的主要成分为______(填化式)。
(3)加入金属Bi的目的是__________________。
（2019全国卷3节选） 高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（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：
（2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________________________。
重点突破三：循环物质的确定
4. 我国是最早发现并使用锌的国家，《天工开物》记载了炉甘石(ZnCO3)和木炭冶炼锌。现代工业上用氧化锌烟灰(主要成分为ZnO、含少量Pb、CuO和As2O3 )制取高纯锌的工艺流程如图所示。
(6)该流程中可以循环使用的物质是 (写化学式)。
NH3 (或NH3 · H2O)
【2018全国】（14分）我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 ml·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________；沉积锌后的电解液可返回_______工序继续使用。
Zn2++2e－=Zn
重点突破四：根据图像信息选择实验条件
【2019佛山一模线上】27.电解锰工艺过程会产生锰、镁复盐，其组成为(NH4)7MnMg2(SO4)6.5·21H2O。一种综合利用该复盐的工艺流程如图所示：
（3）“沉锰”过程中pH和温度对Mn2+和Mg2+沉淀率的影响如下图所示：
①由图可知，“沉锰”合适的条件为 。②Mg2+主要生成的是 沉淀（填“Mg(OH)2”和 “MgCO3”）。
pH=7.5 45℃
ZrO2是重要的耐温材料，可用作陶瓷遮光剂。天然锆英石(ZrSiO4)含有铁.铝、铜等金属元素的氧化物杂质，工业以锆英石为原料制备ZrO2的工艺流程如下：
已知：Fe(SCN)3难溶于MIBK; Zr(SCN)4在水中溶解度不大，易溶于MIBK。(2)氯化主反应：
ZrC14的产率随温度变化如图所示，由图可知氯化的最佳条件是 。
360℃ 1MPa
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