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专题二十　化学工艺流程
[考试要点]　1.掌握化工流程中条件的控制。　2.掌握化工流程中方程式的书写。　3.掌握化工流程中物质的分离和提纯。　4.掌握化工流程中的有关计算。
考点一
流程中原料的预处理、反应条件的控制
原料的预处理与反应条件的控制
条件控制 目的
固体原料
粉碎或研磨 减小颗粒直径，增大反应物接触面积，增大浸取时的反应速率，提高浸取率
煅烧或
灼烧 ①除去硫、碳单质；②有机物转化、除去有机物；③高温下原料与空气中氧气反应；④除去热不稳定的杂质等
酸浸 ①溶解转变成可溶物进入溶液中，以达到与难溶物分离的目的；②去氧化物(膜)
条件控制 目的
碱溶 ①除去金属表面的油污；②溶解铝、氧化铝等
加热
条件控制 目的
反应物用
量或浓度 ①酸浸时提高酸的浓度可提高矿石中某金属元素的浸取率；②增大便宜、易得的反应物的浓度，可以提高其他物质的利用率，使反应充分进行；③增大物质浓度可以加快反应速率，使平衡发生移动等
降温 ①防止某物质在高温时溶解(或分解)；②使化学平衡向着题目要求的方向(放热反应方向)移动；③使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离等；④降低某些晶体的溶解度，减少损失等
条件控制 目的
控温 ①结晶获得所需物质；②防止某种物质(如H2O2、草酸、浓硝酸、铵盐等)温度过高时会分解或挥发；③使某物质达到沸点挥发出来；④使催化剂的活性达到最好；⑤防止副反应的发生等
加入氧化剂
(或还原剂) ①转化为目标产物的价态；②除去杂质离子[如把Fe2+氧化成Fe3+，而后调溶液的pH，使其转化为Fe(OH)3沉淀除去]
条件控制 目的
加入沉淀剂 ①生成硫化物沉淀(如加入硫化钠、硫化铵、硫化亚铁等)；②加入可溶性碳酸盐，生成碳酸盐沉淀；③加入氟化钠，除去Ca2+、Mg2+
pH控制 ①生成金属氢氧化物，以达到除去金属离子的目的；②抑制盐类水解；③促进盐类水解生成沉淀，有利于过滤分离
(2022·辽宁卷，16改编)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：
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：
开始沉淀pH 完全沉淀pH
Fe2+ 6.5 8.3
Fe3+ 1.6 2.8
Mn2+ 8.1 10.1
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
(2)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出Bi3+和Mn2+；②__________________________________________________。
(3)滤渣的主要成分为________(填化学式)。
(4)加入金属Bi的目的是_______________________________。
解析：联合焙烧生成Fe2O3、Mn2O3、Bi2O3，水浸除去溶于水的MnSO4等，沉淀中加入浓盐酸生成FeCl3、MnCl2、BiCl3和Cl2，滤渣为SiO2，同时盐酸过量抑制金属离子水解。加入金属Bi，根据滤液中含有FeCl2，故加Bi的目的是将Fe3+还原为Fe2+。
答案：(1)ab　(2)抑制金属离子水解
(3)SiO2　(4)将Fe3+转化为Fe2+
1．亚氯酸钠(NaClO2)具有强氧化性，受热易分解，可作为漂白剂、食品消毒剂等。以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下：
(1)提高“反应1”反应速率的措施有_______________________(填一条即可)。母液中溶质的主要成分是__________(填化学式)。
(2)采取“减压蒸发”而不使用“常压蒸发”，原因是_________。
(3)“反应2”中使用H2O2而不使用其他物质的原因是___________。
解析：(1)对于气体和液体的反应，为提高反应速率，可适当升高反应温度，增大吸收液浓度，增大SO2与吸收液的接触面积等；NaClO3与SO2反应生成ClO2和Na2SO4，所以母液中溶质的主要成分是Na2SO4。(2)减压蒸发在较低温度下进行，防止常压蒸发温度过高，造成亚氯酸钠分解。(3)用H2O2作为还原剂，产物为水和氧气，且多余的H2O2可分解为氧气和水，不引入其他杂质。
答案：(1)适当升高反应温度(或增大吸收液浓度等)　Na2SO4　(2)减压蒸发在较低温度下进行，防止亚氯酸钠分解　(3)用H2O2作还原剂，产物为水和氧气，不引入其他杂质
2．研究从太阳能电池的碲化镉吸收层(主要含CdTe、CdS)中回收碲具有重要的意义。某回收工艺的流程如下：
回答下列问题：
(1)反应釜中，溶液的pH、温度(T)与生成沉淀的关系如图，图中区域分别表示铁的化合物稳定存在的区域。则制备FeOOH适宜的pH和温度分别为________(填字母)。
a．2，80 ℃　　　　　　　 b．4，90 ℃
c．5，160 ℃ d．6，25 ℃
考点二
流程中方程式的书写
1．书写思路
首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式，再根据反应前后元素化合价有无变化判断反应类型：
(1)元素化合价无变化则为非氧化还原反应，遵循质量守恒定律；
(2)元素化合价有变化则为氧化还原反应，既遵循质量守恒定律，又遵循得失电子守恒规律。
2．流程中陌生的氧化还原反应的书写流程
(1)首先根据题给材料中的信息确定氧化剂(或还原剂)与还原产物(或氧化产物)，结合已学知识根据加入的还原剂(或氧化剂)判断氧化产物(或还原产物)。
(2)根据得失电子守恒配平氧化还原反应。
(3)根据电荷守恒和反应物的酸碱性，在方程式左边或右边补充H＋、OH－或H2O等。
(4)根据质量守恒配平反应方程式。
1．(2024·黑、吉、辽，16)中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐，某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的Au颗粒被FeS2、FeAsS包裹)，以提高金的浸出率并冶炼金，工艺流程如下：
回答下列问题：
(2)“细菌氧化”中，FeS2发生反应的离子方程式为____________。
(7)滤液②经H2SO4酸化，[Zn(CN)4]2-转化为ZnSO4和HCN的化学方程式为___________。
用碱中和HCN可生成________(填溶质化学式)溶液，从而实现循环利用。
2．(2022·湖南卷，17节选)钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。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下：
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：
(2)TiO2与C、Cl2，在600 ℃的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表：
物质 TiCl4 VOCl3 SiCl4 AlCl3
沸点/℃ 136 127 57.6 178
物质 TiCl4 CO CO2 Cl2
分压/
MPa 4.59×
10-2 1.84×
10-2 3.70×
10-2 5.98×
10-9
①该温度下，TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为____________________________________________；
②随着温度升高，尾气中CO的含量升高，原因是______________。
(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_______________。
(3)“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。
1．湿法炼锌综合回收系统产出的萃余液中含有Na2SO4、ZnSO4、H2SO4，还含有Mn2+、Co2+、Ni2+、Cd2+、Fe2+、Al3+等，一种将萃余液中有价离子分步分离、富集回收的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)“沉锌”时有气体生成，则生成碱式碳酸锌的离子方程式为__________。
(2)“沉锌”时，所得滤液经硫酸酸化后，用惰性电极电解可制备Na2S2O8，从而实现原料的循环利用，该电解过程中总反应的化学方程式为_______________________________________________。
2．镉(Cd)可用于制作某些光电子组件。一种以镉废渣(含CdO及少量ZnO、CuO、MnO、FeO杂质)为原料制备镉的工艺流程如图所示：
(1)溶解时，CdO参与反应的离子方程式为
___________________________________________________。
(2)调pH，加入石灰乳是为了除铜，写出除铜的离子方程式：_______________________________________。
(3)“氧化”是为了除铁、除锰，KMnO4的还原产物是MnO2，该步骤中除铁、除锰的离子方程式为_______________________________。
(4)置换生成海绵镉的离子方程式为____________________。
(5)“熔炼”时，将海绵镉(含Cd和Zn)与NaOH溶液混合反应，反应的化学方程式是_________________________________________。
解析：工艺流程分析：
考点三
流程中物质的分离与提纯
1．化工生产过程中的分离与提纯
化工生产过程中分离、提纯等环节，与高中化学基本实验原理紧密联系，包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，或蒸馏、萃取、分液等基本实验操作及原理，并要熟悉所用到的相关仪器。
2．常考分离、提纯的操作
(1)从滤液中提取一般晶体(溶解度随温度升高而增大)的方法：蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥。
(2)从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法：蒸发浓缩、趁热过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出)、洗涤、干燥。
(3)减压蒸发的原因：减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止某物质分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)或失去结晶水(如题目要求制备结晶水合物产品)。
(4)洗涤：
洗涤试剂 适用范围 目的
蒸馏水 冷水 产物不溶于水 除去固体表面吸附的××杂质，可适当降低固体因溶解而造成的损失
热水 物质的溶解度随着温度升高而减小 除去固体表面吸附的××杂质，可适当降低固体因温度变化溶解而造成的损失
洗涤试剂 适用范围 目的
有机溶剂(酒精、丙酮等) 固体易溶于水、难溶于有机溶剂 减少固体溶解；利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分，产品易干燥
饱和溶液 对纯度要求不高的产品 减少固体溶解
酸、碱
溶液 产物不溶于酸、碱 除去固体表面吸附的可溶于酸、碱的杂质；减少固体溶解
洗涤试剂 适用范围 目的
洗涤沉淀的方法：向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次
检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀已洗涤干净
(5)萃取与反萃取：
①萃取：利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。如用CCl4萃取溴水中的Br2。
②反萃取：利用反萃取剂使被萃取物从负载有机相返回水相的过程，为萃取的逆过程。
(6)其他：
①蒸发时的气体氛围抑制水解，如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气氛中加热，以防止其水解。
②减压蒸馏的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止受热分解、氧化等。
3．根据溶解度曲线判断结晶的方法
(1)溶解度受温度影响较小的(如NaCl)采取蒸发结晶的方法。
(2)溶解度受温度影响较大的采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法。
(3)带有结晶水的盐，一般采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法。
本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表：
回答下列问题：
(1)加入物质X调溶液pH＝5，最适宜使用的X是________(填标号)。
A．NH3·H2O　　　　　 B．Ca(OH)2
C．NaOH
滤渣①的主要成分是______、________、________。
离子 Fe3+ Zn2+ Cu2+ Fe2+ Mg2+
Ksp 4.0×
10-38 6.7×
10-17 2.2×
10-20 8.0×
10-16 1.8×
10-11
解析：
②反萃取的目的是将有机层Ce3+转移到水层。使Ce3+尽可能多地发生上述转移，应选择的实验条件或采取的实验操作有__________________________(填两项)。
③与“反萃取”得到的水溶液比较，过滤Ce2(CO3)3溶液的滤液中，物质的量减小的离子有______________(填化学式)。
(3)①“中和”时去除过量盐酸的目的是降低溶液中氢离子的浓度，促进Ce3+的萃取平衡正向移动，提高Ce3+的萃取率。②根据萃取原理可知，应选择的实验条件或采取的实验操作有适当提高稀硝酸的浓度、多次萃取。③“反萃取”得到的水溶液中含有浓度较大的Ce3+和H＋，过滤后溶液中Ce3+、H＋浓度减小。
答案：(1)2CeO2＋H2O2＋6H＋===2Ce3+＋O2↑＋4H2O　(2)B　(3)①降低溶液中氢离子的浓度，促进Ce3+的萃取平衡正向移动，提高Ce3+的萃取率　②适当提高稀硝酸浓度、多次萃取　③Ce3+、H＋
回答下列问题：
(1)步骤1中Na2CO3的主要作用是________________。
(2)步骤2中趁热过滤的目的是________________________。
(3)步骤3中，加入(NH4)2SO4固体后，要得到摩尔盐晶体，需经过的实验操作包括：加热蒸发、________、
________、洗涤和干燥。
(4)步骤3中制得的晶体过滤后用无水乙醇洗涤的目的是______________。
解析：(1)碳酸钠水解显碱性，油脂在碱性条件下能水解。(2)如果不趁热过滤就会有FeSO4·7H2O析出。(3)温度低时，硫酸亚铁铵的溶解度小，易结晶析出，所以加热蒸发后需要冷却结晶、过滤、洗涤和干燥。(4)用无水乙醇洗涤可以减少产品在洗涤过程中的溶解损失，同时乙醇易挥发，可带走产品表面的少量水。
答案：(1)洗去铁屑表面的油污
(2)防止FeSO4结晶，减少FeSO4的损失
(3)冷却结晶　过滤
(4)减少摩尔盐的损失，加速水分挥发
2．废弃锌锰干电池中锰粉的主要成分是MnO2、MnO(OH)、碳粉、NH4Cl、ZnCl2和Zn(NH3)2Cl2等，某兴趣小组利用锰粉制备KMnO4晶体并回收ZnCl2和NH4Cl。流程如下：
相关物质在20 ℃时的溶解度(g/100 g水) ZnCl2和NH4Cl在水中的溶解度随温度变化曲线
KMnO4 6.34
K2CO3 111
KHCO3 33.7
KCl 34
K2SO4 11.1
CH3COOK 217
(3)步骤Ⅷ，从下列选项中选出合理的操作(操作不能重复使用)并排序：________→乙醚洗涤→滤纸吸干。
a．80 ℃蒸发溶剂；b.100 ℃蒸发溶剂；c.抽滤；d.冷却至室温；e.蒸发至溶液出现晶膜，停止加热；f.蒸发至溶液中出现较多晶体，停止加热。
(4)步骤Ⅳ中：
①通入CO2的量不宜过少或过多，理由是__________________。
②当溶液紫红色逐渐加深后，取滤纸片，________________(补全操作)，观察颜色变化，控制CO2的流量。
③为提高产品的纯度，结合表中数据，可替代CO2的酸为__________(填“盐酸”“硫酸”或“醋酸”)。
解析：(1)ZnCl2和NH4Cl易水解，步骤Ⅶ中，加入过量盐酸可以抑制ZnCl2和NH4Cl水解，氯离子浓度增大，可以降低NH4Cl的溶解度。(2)步骤Ⅰ，抽滤、洗涤得到的滤液应从吸滤瓶的上口倒出，A错误；KOH能与陶瓷中的SiO2反应，所以熔融不能在瓷坩埚中进行，B错误；步骤Ⅵ，为防止滤纸被腐蚀，可用玻璃纤维代替滤纸进行抽滤，C正确；NH4Cl加热易分解为氨气和氯化氢，而升华是物理变化，D错误。(3)氯化铵在100 ℃开始分解，所以蒸发氯化铵溶液温度要低于100 ℃，步骤Ⅷ为80 ℃蒸发溶剂→蒸发至溶液中出现较多晶体，停止加热→冷却至室温→抽滤→乙醚洗涤→滤纸吸干，得到NH4Cl晶体。(4)①通入CO2的量过少，3K2MnO4＋2CO2===2KMnO4＋MnO2↓＋2K2CO3反应不完全，KMnO4产率降低；通
考点四
工艺流程中的曲线分析
工艺流程题中图像题分析方法
(1)识图——三看
一看轴——横、纵坐标所表示的化学含义(x轴和y轴表示的意义)(特别是双纵坐标)，寻找x、y轴之间的关系，因为这是理解题意和进行正确思维的前提；
二看点——曲线中的特殊点(顶点、始点、终点、拐点、交叉点)；
三看线——曲线的走势(变化趋势是上升、下降、波动等变化)。
(2)析图
分析图中为什么会出现这些特殊点，曲线为什么有这样的变化趋势和走向，分析曲线变化的因果关系；通过联想，把课本内的有关化学概念、原理、规律等与图中的曲线和相关点建立联系。
(3)用图
将相关的化学知识与图中曲线紧密结合，在头脑中构建新的曲线——知识体系，然后运用新的曲线——知识体系揭示问题的实质，解决实际问题。
1．(2023·辽宁卷，16节选)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)，实现镍、钴、镁元素的回收。
已知：
回答下列问题：
(1)用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为________(答出一条即可)。
(2)“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5)，1 mol H2SO5中过氧键的数目为________。
物质 Fe(OH)3 Co(OH)2 Ni(OH)2 Mg(OH)2
Ksp 10-37.4 10-14.7 10-14.7 10-10.8
(3)“氧化”中保持空气通入速率不变，Mn(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。SO2体积分数为________时，Mn(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大SO2体积分数时，Mn(Ⅱ)氧化速率减小的原因是_________________。
(4)“沉镁”中为使Mg2+沉淀完全(25 ℃)，需控制pH不低于________(精确至0.1)。
解析：(1)用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法可以是将镍钴矿粉碎、浸取时搅拌、适当增大硫酸浓度等。(2)H2SO5可以看成是H2O2中一个氢原子被磺基—SO3H取代的产物，即H—O—O—SO3H，故分子中有一个过氧键，1 mol H2SO5中过氧键的数目为6.02×1023。
答案：(1)将镍钴矿粉碎(或浸取时搅拌，适当增大硫酸浓度等)
(2)6.02×1023　(3)9.0%　SO2具有还原性，也能还原H2SO5　(4)11.1
一定温度下，石膏存在形式与溶液中P2O5%和SO3%的关系如图乙所示，下列条件能实现酸解所得石膏结晶转化的是________(填标号)。
A．65 ℃、P2O5%＝15、SO3%＝15
B．80 ℃、P2O5%＝10、SO3%＝20
C．65 ℃、P2O5%＝10、SO3%＝30
D．80 ℃、P2O5%＝10、SO3%＝10
解析：根据图中的坐标信息，酸解后，在所得100 ℃、P2O5%为45的混合体系中，石膏存在形式为CaSO4·0.5H2O；CaSO4在硫酸中的溶解度小于在水中的，因此，洗涤时使用一定浓度的硫酸溶液而不使用水的原因是：减少CaSO4的溶解损失，提高产品石膏的产率；洗涤液X中含有硫酸，其具有回收利用的价值，由于酸解时使用的也是硫酸，因此，回收利用洗涤液X的操作单元是：酸解。由图甲信息可知，温度越低，越有利于实现酸解所得石膏结晶的转化，由图乙信息可知，相当于65 ℃、80 ℃两个条件下两个图像的合并，因此应分别考虑两个温度下的情况；
A．65 ℃时，P2O5%＝15、SO3%＝15，存在形式为CaSO4·2H2O，A符合题意；B.80 ℃时，P2O5%＝10、SO3%＝20，由图乙信息可知，该点坐标位于80 ℃线上方晶体全部以CaSO4·0.5H2O形式存在，故不能实现晶体的完全转化， B不符合题意；C.65 ℃时，P2O5%＝10、SO3%＝30，由图乙信息可知，该点坐标位于65 ℃线上方，晶体全部以CaSO4·0.5H2O形式存在，故不能实现晶体转化，C不符合题意；D.80 ℃时，P2O5%＝10、SO3%＝10，由图乙信息可知，该点坐标位于80 ℃线下方，晶体全部以CaSO4·2H2O形式存在，故能实现晶体的完全转化，D符合题意；综上所述，能实现酸解所得石膏结晶转化的是AD。
答案：CaSO4·0.5H2O　减少CaSO4的溶解损失，提高产品石膏的产率　酸解　AD
1．SO2是硫酸工业尾气的主要成分。以硫酸工业的尾气为原料制备硫酸钾和硫酸锰晶体(MnSO4·H2O)的工艺流程如图所示。
回答下列问题：
(1)如图所示是几种盐的溶解度曲线。反应Ⅲ中，向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液后，进行蒸发浓缩、________、洗涤、干燥等操作即得K2SO4产品。
(2)检验硫酸钾样品中是否含有氯化物杂质的实验操作是_____________。
2．某废旧锂电池正极主要由LiFePO4、铝箔、炭黑等组成，Fe、Li、P具有极高的回收价值，具体流程如下：
(1)综合考虑铁和磷沉淀率，最佳pH为________________________。
(2)结合平衡移动原理，解释过程③中pH增大，铁和磷沉淀率增大的原因：__________________________________________________。
(3)当pH>2.5后，随pH增加，磷沉淀率出现了减小的趋势，解释其原因：______________________
________________。
大题突破系列02
化学工流程综合
(2024·新课标卷，27)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下：
已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10-5 mol·L-1)时的pH：
回答下列问题：
(1)“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是
________________。
“滤渣1”中金属元素主要为________。
Fe3+ Fe2+ Co3+ Co2+ Zn2+
开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2
(2)“过滤1”后的溶液中加入MnO2的作用是
____________________________________。
取少量反应后的溶液，加入化学试剂______________________检验____________，若出现蓝色沉淀，需补加MnO2。
(3)“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程
式为___________________、_____________
_________。
(4)“除钴液”中主要的盐有______________
_______(写化学式)，
残留的Co3+浓度为________ mol·L-1。
化学工艺流程大题解题方略
(1)图解工艺流程
(2)解题方法思路
①首尾对比：对比分析原料与目标产物之间的关系，比较物质变化和主要元素化合价的变化。
②主元素跟踪：跟踪主要物质(元素)的转化形式和转化方法，即原料→中间转化物质→目标产物。
③除杂分析：分析原料中的“杂质”转化除去过程，分析每一步的目的以及反应产物、反应过程。
④综合判断：根据题干信息、流程信息、题中设问信息审题、解题(读完题再做题)。
(3)无机化学工艺流程的九大设问角度
①原料预处理的方法及反应。
②加入试剂的判断及加入试剂的作用。
③陌生化学(离子)方程式的书写。
④分离、提纯的仪器、操作及操作目的。
⑤滤渣、滤液成分的判断。
⑥实验条件的选择，温度或pH调节。
⑦图表、图像分析。
⑧物质循环利用。
⑨定量分析与计算。
镍酸锂(LiNiO2)具有比容量高、污染小，且与电解液匹配性好等优点，被认为是一种具有较好发展前景的锂离子电池材料。一种以铁镍铜合金废料为原料生产LiNiO2的工艺流程如图。
已知：①Ksp[Ni(OH)2]＝2×10-15，Ksp[Fe(OH)3]＝4×10-38，Ksp[Cu(OH)2]＝5×10-20，Ksp(CuS)＝1.0×10-36，Ksp(NiS)＝1.0×10-21，Ksp(FeS)＝6.3×10-18；lg 2＝0.3。
金属阳离子 Fe3+ Fe2+ Cu2+ Ni2+
开始沉淀的pH 2.2 5.8 4.2 6.7
沉淀完全(c＝1.0×
10-5 mol·L-1)的pH x 8.8 7.7 9.3
(2)“氧化”是将“酸溶”后溶液中的少量Fe2+氧化，适当升高温度会加快“氧化”速率，但温度高于60 ℃时，“氧化”速率会降低，其原因为_________________。
(3)“除铁”后滤渣的主要成分为________(写化学式)，表格中的x＝____________。
(4)“沉铜”时，加入的试剂X可能为________(填字母)。
a．NaOH溶液　　　　 b．H2S气体
c．Na2S溶液 d．FeS
(5)“沉镍”析出NiCO3沉淀，则滤液中的溶质主要为______(填化学式)；在空气中“煅烧”的化学方程式为______________________。
(6)若1.0 t铁镍铜合金废料(含镍质量分数为59.0%)经过上述流程制得0.88 t LiNiO2，则LiNiO2的产率为________%(结果保留3位有效数字)。
解析：图解剖析
(1)分析题给信息可知，稀硝酸与合金反应产生NO，能溶解铜的物质是稀硝酸或生成的Fe3+，稀硫酸不与金属反应产生H2，故尾气的主要成分为NO。
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______________。
(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
(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________。
(6)“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的nCO2∶nCO＝________。
解析：流程梳理
1．(2023·湖北卷，16)SiCl4是生产多晶硅的副产物。利用SiCl4对废弃的锂电池正极材料LiCoO2进行氯化处理以回收Li、Co等金属，工艺路线如下：
模块融合
(二)　物质结构与化学工艺流程
回答下列问题：
(1)Co位于元素周期表第________周期，第________族。
(2)烧渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物，“500 ℃焙烧”后剩余的SiCl4应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，用化学方程式表示其原因__________________________________。
(3)鉴别洗净的“滤饼3”和固体Na2CO3常用方法的名称是________________。
(4)已知Ksp[Co(OH)2]＝5.9×10-15，若“沉钴过滤”的pH控制为10.0，则溶液中Co2+浓度为________mol·L-1。“850 ℃煅烧”时的化学方程式为_____________________________。
(5)导致SiCl4比CCl4易水解的因素有______(填标号)。
a．Si—Cl键极性更大　b．Si的原子半径更大
c．Si—Cl键键能更大 d．Si有更多的价层轨道
解析：流程梳理
2．钕铁硼(NdFeB)磁铁因其超强的磁性被誉为“永磁之王”。已知某钕铁硼废料中主要成分为Nd、Fe、Co、Al、Mn等金属单质，还含有不溶于水和盐酸的硼、硅酸盐及硫化物。以下为一种利用钕铁硼废料制取Nd2O3和Co2O3的工艺流程：
①钕的活动性较强，能与酸发生置换反应，其稳定的化合价为＋3价；
②某些金属氢氧化物沉淀完全时的pH如下表所示：
沉淀 Al(OH)3 Fe(OH)3 Co(OH)2 Fe(OH)2 Mn(OH)2 Nd(OH)3
沉淀
完全
的pH 5.2 3.2 9.4 9.5 10.1 8.5
(5)“萃取”时发生反应：Co2+＋n(HA)2 CoA2·(n－1)(HA)2＋2H＋，则试剂3为____________，设计萃取、反萃取的目的是______________。
(6)某钴的一种氧化物也是一种磁性材料，其晶胞结构如图甲所示，俯视图如图乙所示。
①以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图甲中原子A的坐标为(0，0，0)，B为(0.69，0.31，0)，则C原子的坐标为_____________________。
②若阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体密度为________________g/cm3(列出计算式)。
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1．钼(Mo)是一种重要的过渡金属元素，在电子行业有可能取代石墨烯，其化合物钼酸钠晶体(Na2MoO4·10H2O)可用于制造金属缓蚀剂。由钼精矿(主要成分MoS2，含有少量不反应杂质)制备钼及钼酸钠晶体的工艺流程如图：
课时作业
训练(二十)　化学工艺流程
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(1)焙烧时，下列措施有利于使钼精矿充分反应的是________(填字母)。
a．适当增大空气的用量
b．增大钼精矿的量
c．将矿石粉碎
(2)已知焙烧产物为MoO3，“碱浸”过程中反应的离子方程式为_________________________。
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(3)已知钼酸钠的溶解度曲线如图所示，要获得钼酸钠晶体Na2MoO4·10H2O，则操作2为________、________、过滤、洗涤、烘干。
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CO2↑。(3)由题图分析可得，温度高于10 ℃，便不再析出Na2MoO4·10H2O晶体，所以在蒸发浓缩后，应选择在10 ℃以下结晶。
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2．随着新能源汽车的不断推广，近几年动力电池迎来退役潮。大量淘汰的LiFePO4电池(LFP)若得不到正确的处理，必然会带来严重的环境污染及能源浪费。有一种从废旧磷酸铁锂正极片(含LiFePO4、铝箔等)中回收金属和电池再生技术工艺流程如下(已知：Li2CO3在水中的溶解度随温度升高而降低)。
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(1)在“碱浸”时，为加快浸出速率，可采取的措施为_________________________________(任写一条即可)。
(2)“氧化浸出”时生成了难溶的FePO4，该反应的离子方程式为_____________________________，为了保证“氧化浸出”的效率，严格控制了反应的温度，减少H2O2分解的同时保证反应速率，但是实际生产中用H2O2氧化的效率还是较低，可能的原因是______________。
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(3)已知不同浓度的硫酸对元素Li、Fe的“氧化浸出”效率如图所示。c(H2SO4)的范围应控制在________(填字母)。
A.0.1～0.2　　　　　　
B．0.3～0.4
C．0.6～0.7
D．0.9～1.0
(4)“一系列操作”具体包括________
____、_____________、洗涤、干燥。

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(3)“氧化浸出”加入硫酸目的是分离铁元素成为滤渣，得到含Li的滤液，则Li的浸出率较高，Fe的浸出率较低，由图知c(H2SO4)的范围应控制在0.3 mol·L-1～0.4 mol·L-1。(4)已知：Li2CO3在水中的溶解度随温度升高而降低，“一系列操作”具体包括蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥。
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答案：(1)适当地提高浸出温度；使用电动搅拌器；适当提高氢氧化钠的浓度；将废旧LFP正极材料粉碎(任写一条即可)
(2)2LiFePO4＋H2O2＋2H＋===2Li＋＋2FePO4＋2H2O　生成的Fe3+催化H2O2的分解　(3)B　(4)蒸发浓缩　趁热过滤
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3．V2O5是硫酸生产中的催化剂，某种含钒工业下脚料主要成分是V2O3，其中含铝、硅、铜、锰等的氧化物及油脂等杂质，一种以该下脚料为原料生产V2O5的工艺流程如下：
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氢氧化物 Mn(OH)2 Cu(OH)2 Al(OH)3
Ksp 4.00×10-14 2.20×10-20 1.90×10-33
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解析：流程分析：
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4．NaBiO3(铋酸钠，浅黄色不溶于冷水的固体)是分析化学常用试剂。工业上以辉铋矿粉(主要成分是Bi2S3，含少量SiO2、Cu2S、FeS2等杂质)为原料制备铋酸钠的流程如下：
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实验 操作 现象
Ⅰ 取少量NaBiO3粉末于试管中，加入浓盐酸，振荡；用镊子夹一块湿润的淀粉-KI试纸放置在试管口上方 浅黄色固体溶解，产生黄绿色气体，试纸变蓝
Ⅱ 在稀硫酸酸化的MnSO4溶液中加入NaBiO3粉末，振荡 无色溶液变为紫红色溶液
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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：
回答下列问题：
(1)“碱浸”的目的是______________________________________；
为提高“酸浸”浸出率，可采取的措施有___________________(任写两条)。
金属离子 开始沉淀的pH 完全沉淀的pH
Fe3+ 1.9 3.2
Al3+ 3.0 4.7
Fe2+ 7.0 9.0
Ni2+ 7.1 9.2
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(2)“转化”过程中加入H2O2的目的是___________________(用离子方程式表示)；
Fe2+的转化率随温度的变化如图，温度高于40 ℃，Fe2+转化率急速降低的原因可能是__________________________。
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6．绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐的新工艺，该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料，不产生废弃物，实现了Cr-Fe-Al-Mg的深度利用和Na＋内循环。工艺流程如下：
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回答下列问题：
(1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是______(填元素符号)。
(2)工序①的名称为________。
(3)滤渣Ⅰ的主要成分是________________(填化学式)。
(4)工序③中发生反应的离子方程式为________________。
(5)物质V可代替高温连续氧化工序中的NaOH，此时发生的主要反应的化学方程式为_____________________
_______，可代替NaOH的化学试剂
还有__________(填化学式)。
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解析：通过起始物质和各工序产生的物质，再结合加入的物质逐一分析可得各步反应的实质。
(1)Fe(CrO2)2中Cr、Fe的化合价分别为＋3、＋2，高温连续氧化工序中被O2分别氧化为＋6、＋3。
(2)工序①的操作加入水，然后过滤得到滤渣Ⅰ和介稳态相，说明工序①为溶解或水浸。
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