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六、工艺流程问题
【例1】　(2024，杭州上城区一模)二氧化碲(TeO2)是性能优良的声光晶体材料。以某工业废渣(主要含有TeO2，还有少量Cu、Ag)为原料制备纯净的TeO2的一种工艺流程如图所示。已知：TeO2微溶于水，能与NaOH发生反应。回答下列问题。
(1)“粉碎”的目的是________________________________________________________。
(2)类比CO2与NaOH的反应，写出“碱浸”时发生反应的化学方程式：______________
_____________________________。
(3)“沉碲”时，加入硫酸的作用为__________________________________________。
物质的提纯
增大反应物接触面积，加快反应速率，使反应更加充分
2NaOH＋
TeO2===Na2TeO3＋H2O
消耗NaOH，与Na2TeO3反应制得TeO2
1．(2024，杭州滨江区一模)锂辉矿是制备新能源汽车电池的重要原料。小滨和小江在实验室模拟提纯碳酸锂的实验流程如图所示，根据要求回答问题。
【查阅资料】
Ⅰ.锂辉矿主要成分为Li2CO3，含泥沙等杂质。
Ⅱ.Li2CO3(化学性质与Na2CO3类似)为无色晶体，微溶于水，在冷水中的溶解度比热水中大。
(1)已知X是一种酸溶液，请写出②中发生酸碱反应的化学方程式：_____________
_______________________________。
2NaOH＋
H2SO4===Na2SO4＋2H2O
(2)有以下三种温度的饱和Na2CO3溶液，③中你选择的是_______(填序号)。
A．0 ℃　　　　　　B．25 ℃　　　　　　C．80 ℃
(3)为了提高原料的利用率，小江认为可以通过蒸发滤液2回收其中的物质。在蒸发时，当出现_______________时(填现象)，停止加热即可收集。
C
较多固体
2．(2024，绍兴一模)实验室以软锰矿(主要含MnO2的矿石)为原料制备MnO2的流程如图1。
(1)“酸浸”时，为了使软锰矿反应更充分，可采取的措施有__________________(写一条)。
把软锰矿粉碎
氨气
(3)在空气中“煅烧”MnCO3会生成不同的锰氧化物，
各锰氧化物质量分数随煅烧温度的变化关系如图2所
示。根据图像分析，为了提高MnO2的产量，煅烧时
最高温度范围不要超过_____________。
(4)已知酒精灯外焰的最高温度可达600 ℃以上。称
取一定质量的MnO2与KClO3混合均匀，充分加热后
冷却，溶解、过滤、洗涤、烘干后称量，发现MnO2
质量减少。MnO2质量减少的主要原因是____________________________________
__________________。
450 ℃
温度高于450 ℃时，二氧化锰能够转
化成其他物质
【例2】　(2024，温州模拟)工业以软锰矿(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量杂质)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰(MnCO3)。其工业流程如图所示。
已知：MnO2＋SO2===MnSO4。
(1)“浸锰”过程将软锰矿先与稀H2SO4混合，再通过量SO2，其中Fe2O3与SO2反应的化学方程式为Fe2O3＋SO2＋H2SO4===2FeSO4＋H2O，该反应是经历以下两步反应实现的：
物质的制备
①Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O
②……
写出②的化学方程式：______________________________________________。
(2)“过滤Ⅰ”所得滤液中主要存在的两种金属阳离子为_______________(填离子符号)。
Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4
Mn2＋、Fe2＋
(3)“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6生成，温度对“浸锰”反应的影响如图所示。为减少MnS2O6的生成，“浸锰”的适宜温度是____________。
(4)加入NH4HCO3溶液后，生成MnCO3沉淀，同时还有气体生成，写出反应的化学方程式：___________________________________________________________。
90 ℃
MnSO4＋2NH4HCO3===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O＋(NH4)2SO4
3．氢能是全球最具发展潜力的清洁能源之一，某种煤制氢技术的主要流程如图，已知：水煤浆由煤(主要含碳)与水混合而成，经过气化器后转化为CO2和H2。
(1)煤在进入气化器之前，需先将其粉碎与水混合制成水煤浆，其目的是_________
______________________________________。
(2)重整器中加入CaO的作用是___________________________。
(3)煅烧炉中发生反应的化学方程式为_____________________________________。
增大反
应物接触面积，使反应更快、更充分
除去H2中的CO2和H2O
【例3】　(2024，温州模拟)“碳捕集与封存”是指将大型发电厂所产生的CO2收集起来，并用一定的方法储存以避免其排放到大气中的一种技术，被认为是未来大规模减少温室气体排放、减缓全球变暖最经济、可行的方法。某种新兴碳捕集技术的工艺流程如图所示。
(1)流程中①的化学方程式为_________________________________________。
(2)反应器中利用喷雾方式吸收二氧化碳的优点是___________________________________
_____________。
(3)该工艺流程中可以循环利用的物质有____________________(填化学式，写一种即可)。
“碳捕捉”相关工艺流程
Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH
增大反应物之间的接触面积，提高
吸收效率
NaOH(合理即可)
4．杭州亚运会上使用的甲醇(CH3OH)被称为“零碳”，是全球首次零碳甲醇的实践应用。这是将空气中的二氧化碳经“捕捉”后和电解水产生的氢气在一定条件下生成甲醇和水。生产甲醇的步骤如下：
(1)“捕捉”二氧化碳：常利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，过程如图：
①“反应、分离”中，分离混合物质的方法是__________。
②整个过程中，可以循环利用的物质是________________________。
(2)用捕捉到的二氧化碳和氢气混合，一定条件下可以反应生成甲醇和水，则生产1吨甲醇可消耗多少吨二氧化碳？
过滤
氧化钙和氢氧化钠
1．(2024，宁波镇海区模拟)高纯碳酸钙广泛应用于精密电子陶瓷、医药等生产领域。如图为模拟制备高纯碳酸钙的主要流程，已知该大理石中杂质是二氧化硅和氧化铁。下列有关说法错误的是( )
A．由“酸溶”可知，二氧化硅不溶于水和稀盐酸
B．“除杂”中，氨水只与溶液中的氯化铁反应
C．“转化”发生的主要反应是(NH4)2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NH4Cl
D．操作a为组合操作，包含过滤、洗涤、干燥
B
2．“化学链燃烧”是指燃料不直接与空气接触，而是以载氧体在两个反应器之间的循环来实现燃料较低温度下燃烧的过程。某“化学链燃烧”的过程如图所示：
D
3．空气是宝贵的自然资源，下图是以空气、天然气等为原料合成尿素[CO(NH2)2]的流程。下列说法不正确的是( )
A.从空气中分离出X和O2是分解反应
B．X和H2转化成NH3的过程中有元素化合价的改变
C．CH4在该流程中的主要作用是：利用CH4在O2中燃烧为转化提供能量，同时为合成提供原料
A
4．(2024，宁波模拟)目前世界上80%的原生铜是使用火法冶炼生产。以辉铜矿(主要成分为Cu2S)为原料，炼铜流程如图所示。下列有关叙述中错误的是( )
A．粉碎辉铜矿的目的是增大反应物之间的接触面积，使反应更充分
B．吹炼炉中反应只有铜元素的化合价发生变化
C．火法炼铜工艺的烟气制酸系统能减缓酸雨的形成
D．生活中常用铜丝作导线，利用的是铜丝的导电性
B
5．(2024，杭州西湖区一模)钨(W)是当代高科技新材料的重要组成部分。下图是一种生产钨的工业流程：
【查阅资料】①白钨矿的主要成分是钨酸钙(CaWO4)，还含有CaO、SiO2等。
②CaWO4＋2HCl===H2WO4↓＋CaCl2。
③钨酸(H2WO4)是难溶于水的黄色固体。
(1)操作1粉碎白钨矿的目的是_______________________________________________。
(2)根据图中信息推断SiO2具有的性质是___________________________。
(3)操作2后所得滤液中一定含有的溶质是_________________。(写出化学式)
增大反应物之间的接触面积，使反应更快更充分
难溶于水，不与酸反应
HCl、CaCl2
6．工业上常采用“天然苛化法”制取氢氧化钠，部分流程如下：
(1)生产工艺中可以回收再利用的物质是____________。
(2)由天然碱得到碳酸钠溶液时，将天然碱粉碎的目的____________________。
(3)制备氢氧化钠的化学方程式为：Na2CO3＋Ca(OH)2===2NaOH＋CaCO3↓。将530 kg溶质质量分数为20%的碳酸钠溶液与足量的石灰乳混合，反应生成的氢氧化钠的质量为多少？
碳酸钙
加快溶解速率
7．我国空间站中再生式环控生保技术降低了物资补给成本。再生式环控生保系统包括电解制氧、饮水收集与处理、二氧化碳等气体去除等子系统(如图甲所示)。
(1)在太空中进行电解制氧，将水电解成氧气和氢气后，还需要通过膜分离技术将气体与液体分离，气体与液体分离过程属于__________变化。
(2)电解制氧，即将水电解成氧气和氢气，该过程涉及的能量转化为_____________
___________。
物理
电能转化为
化学能
(3)航天员呼出的二氧化碳不仅是废气，而且对人体有害，可利用碱来吸收CO2。已知相同条件下，不同吸收剂吸收CO2的最大质量关系如图乙所示。
①若采用碱吸收方法，选用LiOH作吸收剂的原因
是__________________________________________
_____________________。
②相比于利用碱吸收的方法，再生式环控生保技术
的优点是____________________________________
___________________________________________。
(4)中国空间站首次采用了大面积可展收柔性太阳能电池翼，其发电效率达到了30%，单翼的发电功率可达9 kW，单翼每秒可接受的太阳能为___________J。
相同条件下，吸收剂质量相同时，LiOH吸收
的CO2质量较多
　　　　　实现空间站内二氧化碳的循环利用，保障空间站长期正常运转(合理即可)
30000
8．我国炼铜历史悠久，不少古籍中有古代劳动人民炼铜方法的记载。如：西汉《淮南万毕术》中记载了“曾青得铁则化为铜”这一“湿法炼铜”方法，南宋《大冶赋》中记载了“利用孔雀石和木炭置于炼铜炉煅烧”这一“火法炼铜”方法。图甲所示为以孔雀石[主要成分Cu2(OH)2CO3，杂质不参与反应]为主要原料模拟上述两种炼铜方法的流程。
物质 反应前质量/g 反应后质量/g
一氧化碳 0 14
二氧化碳 0 11
铜 0 64
(1)湿法炼铜：孔雀石与稀硫酸反应的化学方程式为：Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O。则“蓝色滤液”中的溶质是_________________
(填写化学式)，铁与“蓝色滤液”生成铜的反应属于_________(填化学反应的基本类型)反应。
(2)火法炼铜：若孔雀石煅烧后得到80 g氧化铜，将其与9 g木炭充分混合后隔绝空气高温加热，得到的生成物质量如表所示，则发生反应的化学方程式为________________________________________________。
CuSO4、H2SO4
置换
(3)现代，炼铜方法在不断发展，如“生物浸出法”炼铜。其中以黄铜矿(主要成分CuS)为原料得到CuSO4的机理如图乙所示，FeSO4的酸性溶液在T-f菌的帮助下，只需少量的O2可转化为Fe2(SO4)3，同时释放的能量还能供给T-f菌生长，如此循环。T-f菌在此过程中起到_________(填“催化”“氧化”或“还原”)作用。实验表明，温度较高或酸性过强时金属离子的浸出率均偏低，原因可能是_____________________
_______________________________________________。
催化
温度较高或酸性过强
时，微生物(T-f菌)的活性可能降低甚至失去活性
9．(2024，杭州滨江区一模)全球首个“二氧化碳充电宝”即二氧化碳＋飞轮储能示范项目在四川建成并将进入投运阶段。二氧化碳储能系统主要由二氧化碳高低压储罐、压缩机、加热器、蓄热器、膨胀机和发电机等结构组成。其工作原理可分为储能阶段和释能阶段(如图所示)。
①储能阶段：将富余的电能(如工业低谷电、废风电、废光电等)输入压缩机，压缩低压储罐中的气态CO2进入中间冷却器吸收压缩热(并将热量储存在蓄热器中)，形成液态CO2后储存在高压储罐中。
②释能阶段：利用蓄热器中的热量，将高压储罐中的液态CO2在加热器中升温转化成气态，高温高压的CO2驱动膨胀机做功、推动发电机发电，做功后的气态CO2再返回低压储罐，准备进入下一个循环。
(1)结合上述材料，下列说法正确的是_______。
A．CO2经过压缩机时温度降低
B．CO2经过膨胀机时发生升华
C．CO2经过冷却器时发生凝华
D．在加热器内二氧化碳由液态变为气态，从微观角度解释是因为分子之间空隙变大
D
(2)请结合材料，分析“二氧化碳充电宝”在释能阶段中能量转化的过程。
_____________________________________。
(3)该项目占地1800 m3，约为两个半足球场大小，储能规模功率可达103 kW。若每户家庭日常每天用10度电，请问该项目储能2小时，储存电能可供一户家庭使用_______天。该储能项目使用二氧化碳作为循环介质的优点是什么？请列举一点。________________________。
(4)请你从材料的特点、储存的要求等方面，说一说高压储罐与低压储罐设计上有什么不同。
__________________。
内能转化为机械能，再转化为电能
200
价格低廉，无污染
抗压性能不同

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