资源简介

(共43张PPT)
专题一　工艺流程
一、原料预处理的方法及目的
1.粉碎或研磨：目的是增大固液(或固气或固固)接触面积，加快反应(溶解)速率，增大原料的转化率(或浸取率)。
2.煅烧或灼烧：目的是将不易转化的物质转化为容易提取的物质、其他矿转化为氧化物、除去有机物、除去热不稳定的杂质。
3.酸浸：目的是溶解金属、除去氧化物(膜)。
4.碱溶：目的是去油污、除去铝片氧化膜、溶解铝或二氧化硅。
5.加入氧化剂：将目标物质转化为易于被除去(沉淀)的离子。
6.煮沸：目的是除去溶解在溶液中的气体，如氧气。
二、控制反应条件的方法
1.温度的控制
(1)加热：加快反应速率或溶解速率；除杂，除去热不稳定的杂质，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物质；使沸点相对较低或易升华的原料汽化。但要注意避免反应物或生成物的过热分解。
(2)降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)；使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离；降低晶体的溶解度，减少损失。
(3)控温：用水浴(带温度计)便于控温且受热均匀，防止某种物质温度过高时会分解或挥发；为了使某物质达到沸点挥发出来；使催化剂的活性达到最好；防止副反应的发生。
(4)降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。
2.调节溶液的pH
(1)目的：使溶液中的金属离子形成氢氧化物沉淀而除去。
(2)常用的物质：含主要阳离子的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H＋反应，使pH增大的物质，如MgO、Mg(OH)2等。
(3)原理：加入的物质能与溶液中的H＋反应，降低了H＋的浓度，增大pH。
(4)pH的控制范围：大于除去离子完全沉淀的pH，小于主要离子开始沉淀的pH。
3.使用催化剂：目的是改变反应速率，但使用时必须注意其活性温度范围。
三、产品的分离提纯
1.从单一溶质溶液得到晶体：蒸发结晶(NaCl型)或蒸发浓缩至有晶体出现后，冷却结晶(KNO3型和含有结晶水的晶体)。
2.混合溶液(分离NaCl和KNO3)：蒸发溶剂至有晶体出现，趁热过滤(得NaCl型物质)，将滤液冷却结晶，过滤(得KNO3型物质)。常用流程模板：加热浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥。
3.沉淀洗涤
(1)目的：除去沉淀表面附着或内部包夹的可溶性离子。
(2)方法：向漏斗内加蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出，重复操作2~3次。
(3)误差分析：若沉淀不洗涤或洗涤不干净，则使沉淀的质量偏高。若沉淀洗涤次数过多，则会使部分沉淀溶解而使其质量偏低。
(4)沉淀洗涤干净的检验方法答题模板：取最后一次洗涤液，滴加……(试剂)，若没有……现象，证明沉淀已洗净。
(5)趁热过滤：减少结晶损失；提高晶体纯度。
(6)洗涤液的选择：蒸馏水洗涤(难溶的物质)，饱和溶液洗涤(防止晶体溶解而损耗)。
4.工业流程的常见操作：结晶、过滤、洗涤、干燥、灼烧、分液。
物质的制备(5年2考)
1.(2025·广州节选)碳酸钡(BaCO3)广泛用于制造光学玻璃、陶瓷、塘瓷、颜料等，工业上用重晶石(BaSO4)碳化法生产碳酸钡的流程如下：
(1)煅烧炉得到的副产品是_________(写化学式)。
(2)粗BaS中的杂质不参与反应，反应器中生成的Ba(OH)2和Ba(HS)2均进入溶液A在碳化塔中与CO2反应完全转化为BaCO3沉淀。
①BaS与H2O反应的化学方程式是_____________________________ ____________。
②如果参加反应的BaS质量是338 kg，理论上碳化塔中参加反应的CO2质量是________kg。
(3)结合上述工艺，设计吸收碳化塔产生的酸性气体H2S的合理方案：________________________________。
CaO
2BaS＋2H2O===Ba(OH)2＋Ba(HS)2
88
用副产品CaO制成石灰乳吸收
2.(2024·广州)碳酸锂(Li2CO3)广泛应用于电池、陶瓷和医药等领域。利用浓缩后的盐湖卤水(含有NaCl、LiCl、Li2SO4和MgCl2)制备Li2CO3的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)浓缩后的盐湖卤水中含有的金属阳离子除Li＋外，还有________ ________(填离子符号)。
(2)“除杂1”所得滤渣的主要成分除CaSO4外，还有_____________ (填化学式)。
(3)“除杂2”中加入Na2CO3溶液的目的是____________________。
(4)“滤液2”显______(填“酸”“中”或“碱”)性。
Na＋、
Mg2＋
Mg(OH)2
除去多余的氢氧化钙
碱
(5)结合如图所示的NaCl、LiCl和NaOH的溶
解度曲线分析：
①“调pH”至溶液显中性，“操作1”为
___________________。
②若未加盐酸“调pH”而直接进行“操作1”，
析出的NaCl固体中可能含有LiOH，原因是_________________________ __________________________。
蒸发结晶、趁热过滤
溶液中含LiOH，且0~100 ℃时LiOH溶解度比NaCl小
(6)“滤液3”一定是________(填化学式)的饱和溶液。
(7)“沉锂”时发生反应的化学方程式为________________________ _______________________。
NaCl
2LiCl＋Na2CO3=== Li2CO3↓＋2NaCl
3.(2025·泸州)碘单质(I2)微溶于水，广泛用于医药染料等方面。I2的一种制备方法如图所示。回答相关问题：
(1)“沉碘富集”反应的化学方程式为__________________________ __________，该反应的基本反应类型为______________。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　AgNO3＋KI===AgI↓＋KNO3
复分解反应
(2)“置换1”沉淀与铁粉反应的化学方程式为___________________ __________，反应后分离出“Ag和Fe”的操作名称是________，若用化学方法进一步提纯，得到纯净的Ag所需试剂是___________(填化学式)。
(3)“置换2”所剩“溶液2”中，含有的阴离子主要是____________　______。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Fe＋2AgI===FeI2＋2Ag　
过滤
H2SO4
N、
Cl－
4.(2025·成都)成都盛产蛇纹石，利用蛇纹石生产氢氧化镁的工艺如图。
【资料信息】
1.蛇纹石的主要成分为MgO和SiO2，含少量Fe2O3、Al2O3等。
2.SiO2难溶于水，不与稀硫酸反应。
3.部分金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下表。
(1)“粉碎”的目的是________________________________________ ________。
(2)“酸浸”后，滤液中阳离子有Mg2＋和_______________________ (填符号)，滤渣1的主要成分是___________。
(3)“碱洗”时，适宜的pH范围为__________________。
金属离子 Fe3＋ Al3＋ Mg2＋
开始沉淀的pH 2.3 3.5 9.4
沉淀完全的pH 3.2 4.6 12.4
　　　　　　　　　　增大反应物间的接触面积，使反应更快、更充分
H＋、Fe3＋、Al3＋
SiO2
4.6≤pH＜9.4
(4)“沉镁”的化学方程式为__________________________________ ____________。
(5)“洗涤”时，证明氢氧化镁已洗净的方法是_________________ __________________________________________________________________________。
　　　　　　　　　　　　　MgSO4＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋Na2SO4
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　取少量最后一次洗涤液于试管中，滴入无色酚酞溶液和氯化钡溶液，无明显变化，说明已洗净
物质的分离提纯(5年1考)
5.(2023·广州)制盐在我国有着悠久的历史。某盐湖水样品含有NaCl、Na2SO4及少量MgSO4和CaSO4，某小组从中获取NaCl和Na2SO4的主要过程如下：
(1)“除杂1”应依次加入的两种试剂是_________、____________，“除杂2”应加入的试剂是__________。[除杂限选试剂：HCl、HNO3、Na2CO3、Ca(OH)2]
Ca(OH)2
Na2CO3
HCl
(2)将“溶液A”在80 ℃蒸发浓缩，至有少量固体析出。
①该小组分析溶解度曲线，推测析出的少量固体是NaCl，但检验后却发现是Na2SO4。请作出合理解释：______________________________ ___________________________。
　　　　　　　　　　　　　　　溶液中硫酸钠的含量比氯化钠高，硫酸钠先达到饱和析出
②该小组停止蒸发浓缩，经____________、过滤得到大量Na2SO4固体及母液；将母液中的NaCl分离出来，操作是______________________ ___________________________________。
(3)设计由硫黄(单质硫)生产Na2SO4的转化路径，依次写出反应的化学方程式：____________________________________________________ ____________________________。(提示：常见＋4价硫的化合物可与O2化合为＋6价硫的化合物)
降温结晶
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　加热蒸发溶剂至有较多晶体析出，趁热过滤、洗涤、干燥
6.(2025·广州海珠区二模节选)我国制碱先驱侯德榜为纯碱和氮肥工业技术的发展作出了杰出贡献，某企业把海水的综合开发和利用与侯氏制碱法相结合，实现资源利用最大化。(提示：母液1中的镁元素以MgCl2的形式存在)
(1)海水制镁：①中反应的化学方程式为________________________ ____________________。
(2)海水制碱：吸氨碳化塔中发生反应的化学方程式为____________ ___________________________________。
(3)该流程中能循环利用的物质是_____
(填化学式)。
(4)请结合图2分析反应Ⅱ能进行的原因
______________________________________ _____________________________________。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ca(OH)2＋MgCl2===　Mg(OH)2↓＋CaCl2
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl
CO2
在四种物质中，碳酸氢钠的溶解度相对较小，在溶液中容易达到饱和首先结晶析出
回收利用(5年2考)
7.(2022·广州节选)二甲基亚砜(DMSO)工业废渣含NaNO3及少量有毒的NaNO2。以该废渣为原料制备农用KNO3，既实现资源回收利用又保护了环境。工艺流程如下：
(1)农用KNO3为农作物提供的营养元素有_________。
(2)步骤1的作用是除去NaNO2，NaNO2中氮元
素的化合价为_______。
(3)结合溶解度曲线分析，步骤3“加热蒸发”
时可控制只析出NaCl固体，原因是_____________ _____________________。
(4)步骤4的操作是____________、过滤。
K、N
＋3
　　　　　　　　　　　　　　　氯化钠的溶解
度受温度变化影响较小
降温结晶
(5)KCl用量的估算依据是______(填标号)。
A.KCl与NaNO3的粒子个数比为1∶1
B.KCl与NaNO3的质量比为1∶1
C.KCl与NaNO3在溶液中的质量分数之比为1∶1
A
8.(2021·广州)我国将力争在2060年前实现碳中和。CO2的捕捉是减少碳排放的措施之一。
(1)一种利用NaOH溶液捕捉回收CO2的过程如图所示。
①捕捉室中NaOH溶液常喷成雾状，优点是_____________________ ____________________________。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　增大反应物接触面积，使反应更快、更充分
②“反应、分离”环节发生的复分解反应是____________________ __________________________(写化学方程式)。
③“反应、分离”环节分离物质采用的方法是________。
④CO2用途广泛，写出一种用途：________________。
(2)CaO固体也可以捕捉回收CO2。研究表明
CaC2O4·H2O热分解制得的CaO疏松多孔，具有
良好的CO2捕捉性能。取1.46 g CaC2O4·H2O进
行加热，固体质量随温度变化如图。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Na2CO3＋Ca(OH)2　===CaCO3↓＋2NaOH
过滤
用于人工增雨
①写出400~600 ℃范围内分解反应的化学方程式：_____________ __________________________(CaC2O4·H2O的相对分子质量：146)。
②据图分析，CaO捕捉CO2的反应温度应________(填“高于”或“低于”)800 ℃。
CaC2O4
低于
9.(2025·广安)2025年，中国经济新动能澎湃发展，我国制造业向着高质量发展的航道稳健前行。制造业中的芯片用到的高纯度硅，可用石英砂(主要成分：SiO2，含少量Al2O3、Fe2O3及其他杂质)为原料制得，制备过程中还可以回收金属铝和铁。其工艺流程如图：
(1)Al2O3中铝元素的化合价为_______。
(2)在实验室中“操作1”的名称为________。
(3)“酸浸”步骤中发生的反应属于__________(填基本反应类型)反应。
(4)写出焦炭与SiO2在高温条件下反应生成Si和CO的化学方程式：_____________________________。
(5)该工艺流程中，可循环利用的物质是____________(填化学式)。
＋3
过滤
复分解
HCl、H2
10.(2025·天水)为减缓全球变暖趋势，我国力争在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。碳捕集是实现“碳中和”的措施之一，其工艺流程如图所示。
(1)NaOH溶液以喷淋方式加入，目的是________________________ ___________________，发生反应的化学方程式为___________________ _________________。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　增大反应物的接触面积，使反应更快、更充分
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2NaOH＋CO2===　Na2CO3＋H2O
(2)操作a为________。
(3)固体A的名称为__________；反应①属于________(填“放热”或“吸热”)反应。
(4)该流程中除了CaO外，还可循环利用的物质是____________(填化学式)。
(5)践行低碳行动的有效措施有____________________________(写一种)。
过滤
碳酸钙
放热
NaOH
绿色出行(答案合理即可)
课后练习
1.(2025·贵州)碳酸锂(Li2CO3)是制备新能源汽车电池的重要原料。利用锂辉石(成分为Li2O、Al2O3、SiO2)制备Li2CO3的流程如下。已知SiO2难溶于水，不与稀硫酸反应；Li2CO3＋CO2＋H2O===2LiHCO3。下列说法不正确的是(　 　)
A.操作1、2是过滤，滤渣1是SiO2
B.滤液1中的溶质含有Li2SO4、Al2(SO4)3、H2SO4
C.加热分解Li2CO3的温度比LiHCO3低
D.若把NaOH溶液换成LiOH溶液，获得的产品更多
C
2.(2025·烟台)某化学兴趣小组利用工业废镍材料(含有金属镍及少量Fe、Cu、Fe2O3)回收金属镍(Ni)，设计流程如图所示(部分产物略去)。回答下列问题：
【查阅资料】①“转化”过程中发生的反应：2FeSO4＋H2SO4＋H2O2===Fe2(SO4)3＋2H2O；
②“除铁”过程中，可以通过调节溶液pH，使溶液中的硫酸铁生成Fe(OH)3沉淀，而硫酸镍不生成沉淀。
(1)“酸浸”过程中Ni与稀硫酸反应的化学方程式是______________ ______________，此反应的基本反应类型是__________。酸浸后，滤渣的成分是________(填化学式)。
(2)“除铁”过程中，生成Fe(OH)3沉淀，该反应的化学方程式是__________________________________________。
(3)“置换”过程中，生成镍的化学方程式是____________________ _______。铁粉能置换出镍，说明铁的金属活动性比镍______。
Ni＋H2SO4===
NiSO4＋H2↑
置换反应
Cu
Fe2(SO4)3＋6NaOH===2Fe(OH)3↓＋3Na2SO4
Fe＋NiSO4===FeSO4
＋Ni
强
3.(2025·苏州)以闪锌矿[主要成分ZnS，少量FeS、CdS(硫化镉)]为原料制备硫酸锌的流程如下：
(1)“焙烧”时，金属硫化物(ZnS、FeS和CdS)与氧气反应均转化为金属氧化物和SO2。写出ZnS与O2高温反应的化学方程式：___________ ____________________。
2ZnS＋3O2
(2)①“酸浸”时发生反应的基本类型为______________。
②“酸浸”所得滤液中阳离子有Cd2＋、Fe2＋、Fe3＋和___________ (填离子符号)。
复分解反应
H＋、Zn2＋
①除铁所得“滤渣2”的用途有______________________________ ______________(写一种)。
②铁元素的化合价在反应Ⅰ和反应Ⅱ前后的变化情况分别为______(填标号)。
A.升高、降低 B.升高、不变
C.不变、降低 D.降低、升高
作炼铁原料(或作红色颜料，答案合理即可)
B
(4)“除镉过滤”前需先测定溶液中CdSO4的浓度，计算所需锌粉质量的理论值[m理论(Zn)]。如图所示的是实际参加反应锌的质量与理论值之比[]分别为1.2和1.0时，除镉率随时间的变化。
①金属活动性：Zn______(填“＞”或“＜”)Cd。
②除镉率接近100%时，＞1的原因是____________________________。
＞
溶液中的硫酸(或H＋)消耗Zn
4.(2025·深圳)铜具有重要战略价值。古代以黄铜矿(其主要成分为CuFeS2)为原料，运用火法炼铜工艺得到铜。现代在火法炼铜工艺的基础上发展出闪速炼铜工艺。
(1)“闪速炼铜”速率远快于“火法炼铜”，由此可知，________炼铜需要将黄铜矿颗粒粉末研磨得更细。
闪速
(2)火法炼铜中，持续向Cu2S中鼓入空气并维持高温状态，这说明反应是________(填“吸收”或“放出”)热量，反应的化学方程式为___________________________。
(3)反应生成的SO2可用于工业制造一种酸：__________(填化学式)；SO2可被石灰乳吸收，请说明其吸收效果优于石灰水的原因：________________________________________________________。
吸收
H2SO4
石灰乳中氢氧化钙的含量比石灰水高，能吸收更多的SO2
(4)火法炼铜中，炉渣FeSiO3是由2种物质化合生成的，沙子提供的物质是_______(填化学式)。
(5)对比火法炼铜，闪速炼铜的优势有________(多选，填标号)。
a.高温更少，节约能源　　　　b.原料更少，节省成本
c.无污染
SiO2
ab

展开更多......

收起↑