大单元四 第十二章 第59讲 无机化工流程题的解题策略-2025年高考化学大一轮复习（人教版）【配套PPT课件】

这是一份大单元四 第十二章 第59讲 无机化工流程题的解题策略-2025年高考化学大一轮复习（人教版）【配套PPT课件】，共51页。PPT课件主要包含了增大接触面积提，冷却结晶，冷却结，过滤洗涤，重结晶，NaHCO3，适当升，信息的提取与加工，课时精练，FeOH3等内容，欢迎下载使用。
1.提升应用物质的转化及条件控制、分离提纯操作等相关知识解决实际问题的能力。2.树立“绿色化学”的观念，形成资源综合利用、物能充分利用的意识。
1.常考无机化工流程的呈现形式
2.读图要领(1)箭头：进入的是投料(反应物)，出去的是含产品中元素的物质(流程方向)、副产物或杂质(支线方向)。(2)三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。
3.流程图中主要环节的分析(1)原料的预处理①溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸等。
②灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解。③审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。(2)核心反应——陌生方程式的书写①氧化还原反应：熟练应用氧化还原反应规律判断产物，并根据化合价升降相等配平。②非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。
(3)常用的分离方法①过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。②萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。③蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。④冷却结晶：提取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、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。⑤蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。⑥冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的NH3。
1.向铬铁矿(FeCr2O4)中通入O2进行焙烧，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是______________________________________。2.将催化剂负载在玻璃棉上而不直接平铺在玻璃管中，目的是______________________________________________。3.[2020·北京，18(1)①]酸、过量铁屑对软锰矿(MnO2)进行溶出前需研磨。目的是____________________________________。
一、调控化学反应速率提高效率
增大反应物接触面积，提高化学反应速率
高催化效果，加快反应速率
增大反应物接触面积，加快溶出速率
4.向金属Bi中加入稀HNO3酸浸，过程中分次加入稀HNO3可降低反应剧烈程度，其原理是________________________________________________________________。
减少稀HNO3的用量，降低反应剧烈程度，使HNO3充分反应防止挥发
强调分次加入对反应的影响：①控制用量，防止过量发生副反应；②降低反应剧烈程度；③防止放热反应温度过高，造成副反应的发生，以及物质的挥发、分解。
5.[2021·河北，14(4)②]向含NH4Cl的滤液中加入NaCl粉末，存在NaCl(s)＋NH4Cl(aq)―→NaCl(aq)＋NH4Cl(s)过程。为使NH4Cl沉淀充分析出并分离，根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线，需采用的操作__________、_______、洗涤、干燥。
二、结晶与分离提纯操作应用
由曲线NH4Cl的溶解度随升温而增大，NaCl的溶解度随升温变化不明显，使NH4Cl沉淀充分析出，采用冷却结晶析出NH4Cl→过滤→洗涤→干燥。
6.[2019·全国卷Ⅰ，27(4)]由硫酸铁与硫酸铵的混合溶液，通过__________________________________操作，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。7.[2019·全国卷Ⅲ，27(5)改编]过滤得到乙酰水杨酸结晶粗品，该固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体，采用的“纯化”方法为_________。
8.[2021·湖南，15(1)]以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠，并测定产品中少量碳酸氢钠的含量，过程如下：
已知：(i)当温度超过35 ℃时，NH4HCO3开始分解。
(ii)相关盐在不同温度下的溶解度表(g/100 g H2O)
晶体A的化学式为___________，晶体A能够析出的原因是__________________________________________________。
在30～35 ℃时NaHCO3
的溶解度最小(答案合理即可)
三、沉淀金属离子和除杂条件分析
9.[2021·全国乙卷，26(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。
“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______________________。
Fe3＋、Al3＋、Mg2＋
10.[2020·北京，18(2)]由硫酸浸出的Mn2＋溶出液(含Mn2＋、Fe2＋、Al3＋、Fe3＋、H＋等)经纯化得Mn2＋纯化液。已知：MnO2的氧化性与溶液pH有关。金属离子沉淀的pH如下表：
纯化时先加入MnO2，后加入NH3·H2O，调溶液pH≈5，说明试剂加入顺序及调节pH的原因：___________________________________________________________________________________________________。
先加MnO2，可利用溶液的酸性将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，再加NH3·H2O调溶液pH≈5，将Fe3＋和Al3＋沉淀除去
四、温度控制分析11.TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示：
分析40 ℃时，TiO2·xH2O转化率最高的原因：_________________________________________________________________________________________________________________。
低于40 ℃ TiO2·xH2O转化反应速率随温度的升高而增加；超过40 ℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化率下降
12.[2021·福建，11(1)(2)(5)]四钼酸铵是钼深加工的重要中间产品，具有广泛的用途。一种以钼精矿(主要含MS2，还有Cu、Fe的化合物及SiO2等)为原料制备四钼酸铵的工艺流程如图所示。
回答下列问题：(1)“焙烧”产生的气体用________吸收后可制取氮肥。
“焙烧”产生的气体为SO2，用氨水吸收后可制取氮肥。
(2)“浸出”时，MO3转化为　 　 。提高单位时间内钼浸出率的措施有________________________________________________________(任写两种)。温度对90 min内钼浸出率的影响如图所示。当浸出温度超过80 ℃后，钼的浸出率反而降低，主要原因是温度升高使水大量蒸发，导致_____________________________。
温、搅拌、增加Na2CO3用量、增大Na2CO3浓度等
Na2MO4晶体析出，混入浸渣
(5)“沉淀”时，加入NH4NO3的目的是______________________________________。
13.[2022·湖南，17(3)(4)]以钛渣(主要成分为TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如右：
已知“降温收尘”后，粗TiCl4中含有的几种物质的沸点：
回答下列问题：(3)“除钒”过程中的化学方程式为________________________________；“除硅、铝”过程中，分离TiCl4中含Si、Al杂质的方法是________。
3VOCl3＋Al===3VOCl2＋AlCl3
“降温收尘”后钒元素主要以VOCl3形式存在，加入Al得到VOCl2渣，根据得失电子守恒和元素守恒配平化学方程式为3VOCl3＋Al===3VOCl2＋AlCl3；AlCl3、SiCl4与TiCl4沸点差异较大，“除硅、铝”过程中可采用蒸馏的方法分离AlCl3、SiCl4。
(4)“除钒”和“除硅、铝”的顺序_________(填“能”或“不能”)交换，理由是___________________________________________________________________________。
若先“除硅、铝”再“除钒”，“除钒”时需要加入Al，又引入Al杂质
1.利用某钴矿石(主要成分为C2O3)制取C(OH)2粗品及其他工业产品的工艺流程如图1所示。
已知：浸出液中含有的阳离子主要有H＋、Cu2＋、C2＋、Fe2＋、Mg2＋。回答下列问题：(1)钴矿石浸出时加入Na2SO3的目的为_____________________。
(2)溶液中lg c(X)(X表示Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋、C2＋、Mg2＋、Ca2＋)与pH的变化关系如图2所示(离子浓度小于10－5 ml·L－1时可认为已除尽)，在萃取余液中通入空气的目的是_____________________________________，用熟石灰调pH至3.2，过滤1所得滤渣的主要成分为__________，萃取和反萃取的目的是___________。
氧化浸出液中的Fe2＋，便于调pH除去
(3)用氧化镁调滤液1的pH为9.1时，得到的氢氧化钴粗品中含有的主要杂质为_________________，多次洗涤可提高粗产品中钴含量。“过滤2”后所得滤液直接排放会造成水体污染，须进行处理，用熟石灰调节pH使c(Mg2＋)≤10－5 ml·L－1，则Ksp[Mg(OH)2]＝_________。
CaSO4、MgSO4
2.锰常用于制造合金锰钢。某化工厂以软锰矿(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3、CaO等少量杂质)为主要原料制取金属锰的工艺流程如图1所示。
(1)“浸锰”步骤中往往有副产物MnS2O6生成，温度对“浸锰”反应的影响如图2所示。为减少MnS2O6的生成，“浸锰”的适宜温度是________，“滤渣Ⅰ”的成分是_______________(填化学式)。该步骤中可以再加入MnSO4以促进“滤渣Ⅰ”析出，结合平衡移动原理分析其原因：_____________________________________________________________________________。
(2)“滤液Ⅰ”中需要先加入MnO2充分反应后再调pH，写出加入MnO2时发生反应的离子方程式：___________________________________________。(3)“滤液Ⅱ”中加入MnF2的目的是除去溶液中的Ca2＋，已知25 ℃时，Ksp(CaF2)＝3.2×10－11，则常温下CaF2在纯水中的溶解度为___________g。
MnO2＋2Fe2＋＋
4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O
常温下CaF2溶解在纯水中，则溶液中2c(Ca2＋)＝c(F－)，由Ksp(CaF2)＝c(Ca2＋)·c2(F－)可知，Ksp(CaF2)＝4c3(Ca2＋)＝3.2×10－11，解得c(Ca2＋)＝2×10－4 ml·L－1，则饱和CaF2溶液中c(CaF2)＝c(Ca2＋)＝2×10－4 ml·L－1，则常温下CaF2在纯水中的溶解度为1.56×10－3 g。
3.(2023·全国甲卷，26)BaTiO3是一种压电材料。以BaSO4为原料，采用右列路线可制备粉状BaTiO3。回答下列问题：(1)“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是_________________________。
(2)“焙烧”后固体产物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”时主要反应的离子方程式为______________________。
做还原剂，将BaSO4还原
S2－＋Ca2＋===CaS↓
(3)“酸化”步骤应选用的酸是_____(填标号)。a.稀硫酸 b.浓硫酸c.盐酸 d.磷酸
由流程和题中信息可知，BaSO4与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到CO、BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS；烧渣经水浸取后过滤，滤渣中含碳粉和CaS，滤液中有BaCl2和BaS；滤液经酸化后浓缩结晶得到BaCl2晶体，溶于水后，加入TiCl4和(NH4)2C2O4将钡离子充
分沉淀得到BaTiO(C2O4)2；BaTiO(C2O4)2经热分解得到BaTiO3。浸取后滤液中主要为BaCl2和BaS，为不引入杂质，“酸化”步骤应选用盐酸。
(4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？_______，其原因是____________________________________________________________________。(5)“沉淀”步骤中生成BaTiO(C2O4)2的化学方程式为____________________________________________________________________。
CaS也会与盐酸反应生成有毒气体和可溶于水的CaCl2，影响产品纯度
BaCl2＋TiCl4＋2(NH4)2C2O4＋H2O
===BaTiO(C2O4)2↓＋4NH4Cl＋2HCl
4.[2022·辽宁，16(1)(2)(3)(4)(5)(6)]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，工艺流程如右：已知：①焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3，FeS2转变为Fe2O3；②金属活动性：Fe>(H)>Bi>Cu；
③相关金属离子形成氢氧化物的pH范围如下：
回答下列问题：(1)为提高焙烧效率，可采取的措施为_____。a.进一步粉碎矿石b.鼓入适当过量的空气c.降低焙烧温度
联合焙烧时，进一步粉碎矿石，可以增大矿石与空气的接触面积，能够提高焙烧效率，选项a符合题意；鼓入适当过量的空气有利于矿石充分反应，选项b符合题意；降低焙烧温度，反应速率减慢，不利于提高焙烧效率，选项c不符合题意。
(2)Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3，反应的化学方程式为____________________________。(3)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出Bi3＋和Mn2＋；②___________________。(4)滤渣的主要成分为_________(填化学式)。
(5)生成气体A的离子方程式为____________________________________________。(6)加入金属Bi的目的是___________________。
＋2Cl－===2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O
将Fe3＋转化为Fe2＋
由已知信息③知，调pH＝2.6时，Fe3＋会水解生成Fe(OH)3沉淀，但Fe2＋还没开始沉淀，故要将Fe3＋转化为Fe2＋，在调pH后获得含FeCl2的滤液，为了不引入新的杂质，加入Bi作还原剂。
5.以固体废锌催化剂(主要成分为ZnO及少量Fe2O3、CuO、MnO、SiO2)为原料制备锌的工艺流程如图。已知：①“浸取”时，ZnO、CuO转化为[Zn(NH3)4]2＋、[Cu(NH3)4]2＋进入溶液；②25 ℃时，Ksp(CuS )＝6.4×10－36，Ksp(ZnS )＝1.6×10－24；
(1)为提高锌浸出率，采取的措施是____________________；“浸取”温度为30 ℃时，锌浸出率可达90.6%，继续升温浸出率反而下降，其原因为_______________________________________________。(2)“操作a”的名称为_______。
(3)“深度除锰”是在碱性条件下将残留的Mn2＋转化为MnO2，离子方程式为______________________________________________________。
NH3挥发，使生成的[Zn(NH3)4]2＋减少
Mn2＋＋2NH3·H2O＋H2O2===MnO2↓＋
[Zn(NH3)4]2＋＋S2－===ZnS↓＋4NH3
废锌催化剂主要成分为ZnO及少量Fe2O3、CuO、MnO、SiO2，加入过量NH3-NH4Cl溶液，生成[Zn(NH3)4]2＋、[Cu(NH3)4]2＋，同时生成Fe(OH)3、Mn(OH)2等，SiO2不溶解，过滤一起除去，再向滤液中加入H2O2溶液，进行深度除锰，反应的离子方程式为Mn2＋＋2NH3·H2O＋H2O2===
MnO2↓＋2　　 ＋2H2O，再加入(NH4)2S，进行深度除铜，反应的离子方程式为[Cu(NH3)4]2＋＋S2－===CuS↓＋4NH3，过滤，除去MnO2和CuS，向滤液中加入萃取剂，使锌进入有机萃取剂中，分液后，再向有机萃取剂中加入硫酸进行反萃取，得到硫酸锌溶液，然后进行电解，得到锌。
当(NH4)2S加入量≥100%时，锌的回收率下降的可能原因是[Zn(NH3)4]2＋与S2－结合生成了硫化锌，离子方程式为[Zn(NH3)4]2＋＋S2－===ZnS↓ ＋4NH3 ，该反应的平衡常数为K＝
②“深度除铜”时(NH4)2S加入量最好应选_____(填字母)。A.100% B.110% C.120% D.130%
当(NH4)2S加入量为120%时，铜锌比约为2.0×10－6，达到深度除铜标准，继续加大(NH4)2S加入量会导致锌的回收率下降且不经济，故选C。
(5)测定反萃取水相中Zn2＋的浓度：量取20.00 mL反萃取水相于锥形瓶中，用0.010 0 ml·L－1 EDTA(乙二胺四乙酸钠Na2H2Y)标准溶液滴定至终点(Zn2＋＋H2Y2－===ZnY2－＋2H＋)。重复实验三次，平均消耗标准溶液22.30 mL。则反萃取水相中Zn2＋的浓度为______________(保留两位小数)。
0.01 ml·L－1