资源简介

(共70张PPT)
[学习目标]
1.熟悉化工流程图的表示形式以及分析工艺流程图的方法。
2.掌握工业生产中常见的化学术语,如碱洗、酸溶、酸浸等。
3.掌握陌生化学方程式的书写方法,掌握氧化还原反应的基本规律及其应用等。
4.掌握原料预处理、制备过程中控制反应条件的目的和方法以及物质除杂、物质回收利用的常见方法。
5.掌握相关计算:利用化学方程式计算、氧化还原滴定计算、pH计算、各种常数的计算等。
1.原料预处理的六种常用方法
方法 目的
研磨、
雾化 减小固体的颗粒度或将液体雾化,增大反应物的接触面积,加快反应速率或使反应更加充分
水浸 与水接触反应或溶解
酸浸 与酸接触反应或溶解,使可溶性离子进入溶液,不溶物通过过滤除去
碱浸 除去油污,溶解酸性氧化物、铝及其氧化物
醇浸 提取有机物,常采用有机溶剂(乙醚,二氯甲烷等)浸取的方法提取有机物
焙(灼)烧 除去可燃性杂质或使原料初步转化,如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质
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
2.化工流程中的条件控制
(1)温度的控制
升温 ①加快反应速率或溶解速率;②促进平衡向吸热方向移动;③除杂,除去热不稳定的杂质;④使沸点相对较低的原料气化
降温 ①防止某物质在高温时会溶解(或分解);② 使化学平衡向着题目要求的方向移动(放热方向);③使某个沸点较高的产物液化,使其与其他物质分离;④降低晶体的溶解度,减少损失
控温
(用水
浴或油
浴控
温) ①防止某种物质温度过高时会分解或挥发;②为了使某物质达到沸点挥发出来;③使催化剂的活性达到最好;④防止副反应的发生;⑤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;⑥如果题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息,则要根据它们的溶解度随温度升高而改变的情况,寻找合适的结晶分离方法 ( 蒸发结晶或浓缩结晶)
(2)pH的控制
①控制一定的pH,以提供反应所需环境。反应环境的不同会导致反应产物的差异。如在酸性环境中KMnO4的还原产物一般为Mn2+,中性(或弱酸性)环境中KMnO4的还原产物一般为MnO2。
②控制一定的pH,以改变元素的存在形式。如铝元素在强酸性条件下以Al3+形式存在,当体系的pH增大,铝元素将以Al(OH)3甚至[Al(OH)4]-的形式存在。
③控制一定的pH,使金属阳离子形成氢氧化物沉淀。
(3)反应物用量或浓度的控制
①酸浸时为了提高矿石中某金属元素的浸取率,可以适当提高酸的浓度。
②对有多种反应物的体系,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。如工业制硫酸过程中,通入过量的O2以提高SO2的转化率。
③增大物质浓度可以加快反应速率,使平衡发生移动,应结合具体问题进行具体分析。
1.(2025·江西赣州市期中联考)硫化镉(CdS)是一种新型半导体材料,一种以镉铜渣(主要成分是Cd、Cu,还含少量Fe等)为原料合成CdS的路线(部分条件和产物省略)如下:
回答下列问题:
(1)提高“浸取”速率时宜采取的措施主要有　　 (填标号)。
A.粉碎镉铜渣 B.增大压强
C.适当降温 D.适当增大硫酸浓度
AD　
(2)“除铁”中加入MnO2的作用是 　　　。
(3)制备硫化镉时,在氩气氛围中进行,这样操作的目的是　　　　　　　　　　。
氧化Fe2+
避免氧气氧化硫、镉等
解析　(1)粉碎镉铜渣,增大接触面积可加快“浸取”速率,A正确;反应无气体参加,增大压强对“浸取”速率无影响,B错误;适当降温会降低“浸取”速率,C错误;适当增大硫酸浓度,可加快“浸取”速率,D正确。(2)由流程可知,浸取液含亚铁离子,加入二氧化锰作氧化剂氧化亚铁离子。(3)硫、镉都易被空气中的氧气氧化,在氩气中反应,避免硫、镉被氧化而产生杂质。
2.(2025·四川巴中一模节选)我国每年约产100万吨钒磁铁矿尾渣(主要成分NaVSi2O6、Fe2O3及少量MnO等物质),其中V、Fe、Mn具有很高的回收利用价值。
已知:该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
金属离子 开始沉淀pH 完全沉淀pH
Fe3+ 2.3 4.1
Mn2+ 8.8 10.4
回答下列问题:
(1)钒的浸出率与NaOH的浓度及液固比关系如下图所示,则所选择的最佳浸出条件为　　　　　　 　　　　、　　　 　　　　　　　。
　液固比6∶1　
NaOH浓度100 g·L-1
(2)“滤渣2”是　　　　　　　　　　“调pH”范围为　　　　　　　　　　。
CaSO4、CaSiO3
4.1~8.8
解析　(1)从钒的浸出率和节省原料考虑,最佳浸出条件为NaOH浓度100 g·L-1、液固比6∶1,再增加氢氧化钠浓度、液固比,钒的浸出率增加不大。(2)钒磁铁矿尾渣(主要成分NaVSi2O6、Fe2O3及少量MnO等物质),加碱和CaO,通入空气氧化,碱浸,NaVSi2O6转化为可溶性的钒酸钠和CaSiO3沉淀,Fe2O3及MnO不溶于碱溶液,过滤,将滤液加热浓缩,加入硫酸铵生成钒酸铵沉淀,煅烧得到V2O5;滤渣1中主要成分为Fe2O3、MnO、CaSiO3,加入硫酸酸浸,得到滤渣2为CaSO4、CaSiO3(H2SiO3也可);“调pH”使Fe3+沉淀完全,而Mn2+不沉淀,根据表格中数据可知范围为4.1~8.8。
1.物质分离的8种常用方法
看目的 选方法
分离难溶物质和易溶物,根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法 过滤(热滤或抽滤)
利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提纯分离物质,如用CCl4或苯萃取溴水中的溴 萃取和分液
将目标产物从有机相转入水相的萃取操作称为反萃取,为萃取的逆过程 反萃取
看目的 选方法
提纯溶解度随温度变化不大的溶质,如NaCl 蒸发结晶
提纯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 冷却结晶
分离沸点不同且互溶的液体混合物,如分离乙醇和甘油 蒸馏与分馏
利用气体易液化的特点分离气体,如合成氨工业采用冷却法分离氨气与N2、H2 冷却法
利用离子交换树脂与溶剂中的离子发生交换,进行分离。树脂可以反复使用 离子交换
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 减压蒸发
2.常用的物质分离、提纯方法
(1)水溶法:除去可溶性杂质。
(2)酸溶法:除去碱性杂质。
(3)碱溶法:除去酸性杂质。
(4)氧化剂或还原剂法:除去还原性或氧化性杂质。
(5)加热灼烧法:除去受热易分解或易挥发的杂质。
(6)调节溶液的pH法:如除去酸性溶液中的Fe3+等。
3.固体物质的洗涤
洗涤试剂 适用范围 目的
蒸馏水 冷水 产物不溶于水 除去固体表面吸附着的××杂质,可适当降低固体因为溶解而造成的损失
热水 有特殊的物质其溶解度随着温度升高而下降 除去固体表面吸附着的××杂质,可适当降低固体因为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 除去固体表面吸附着的可溶于酸、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:向过滤器中加入洗涤试剂至浸没沉淀,待洗涤试剂自然流下后,重复以上操作2~3次
检验沉淀是否洗涤干净的方法:取少量最后一次的洗涤液于试管中,向其中滴入××试剂,若未出现特征反应现象,则沉淀洗涤干净
1.(2025·河南周口市高三期末节选)钕铁硼磁铁因其超强的磁性被誉为“永磁之王”。工业上从废旧钕铁硼合金废料(含Nd、Fe、B等)中回收、制取氧化钕的流程如图所示:
已知:①Nd稳定的化合价为+3;金属钕的活动
性较强,能与酸发生置换反应。
②硼不与稀硫酸反应。
(1)沉淀1的主要成分是　　　 (填化学式)。
B　
(2)向溶液1中加入NaH2PO4进行“沉钕”,写出该反应的离子方程式________________　
。
(3)判断Nd2(CO3)3·xH2O已洗涤干净的实验操作及现象是 _______________________
_______________________________________________________________________
_______________ 。
(4)写出煅烧生成Nd2O3的化学方程式:　　 　　　 。
===Nd(H2PO4)3↓
取最后一次洗涤液于试管中,用稀盐酸酸化,无明显现象,再滴入几滴BaCl2溶液,如果没有白色沉淀产生,证明已洗涤干净　
2.(2025·河南新乡一模)2017年,TiO首次在系外行星的大气层中被检测到,证实在星际介质中存在双原子分子TiO。Ti2O3在光热肿瘤治疗和电催化固氮方面有着广泛的应用。以钛铁矿(主要成分为FeTiO3,含少量FeO、Al2O3、SiO2等)为原料制备TiO、Ti2O3的工艺流程如图所示。回答下列问题:
已知:TiOSO4易水解生成TiO(OH)2沉淀。
(1)“滤液1”中的溶质有　　　 　　　(填化学式)。
(2)“酸浸”中,硫酸和FeTiO3反应生成TiOSO4的化学方程式为________________
　 。
NaOH、Na[Al(OH)4]、Na2SiO3
FeTiO3+2H2SO4
===FeSO4+TiOSO4+2H2O
(3)绿矾、TiOSO4的溶解度曲线如图所示。“操作X”是　　　　 　　。_________“滤液2”可循环用于　 　工序,实现资源利用。
(4)在“操作X”后得到的母液中滴加Y溶液,产生蓝色沉淀KFe[Fe(CN)6],说明母液中还含有Fe2+,产生蓝色沉淀的离子方程式为_______________________　　　　　　　　　　
　 　。
(5)制备Ti2O3的反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为　　　　　　。
　　　3∶1
蒸发浓缩、降温结晶、过
滤、洗涤
酸浸
K++Fe2++[Fe(CN)6]3-
===KFe[Fe(CN)6]↓
硫酸,可循环用于“酸浸”工序。(4)用K3[Fe(CN)6]溶液检验亚铁离子,生成KFe[Fe(CN)6]蓝色沉淀,离子方程式为:K++Fe2++[Fe(CN)6]3- ===KFe[Fe(CN)6]↓。(5)1 600 ℃制备Ti2O3时发生反应3TiO2+Ti1 600 ℃2Ti2O3,二氧化钛是氧化剂,钛是还原剂,氧化剂、还原剂的物质的量之比为3∶1。
化工流程题中“叙述性问题”规范作答方法突破
[归纳总结]
目的或原因 答题模板
沉淀用乙醇洗涤的目的 a.减小固体的溶解度;b.除去固体表面吸附的杂质;c.乙醇挥发带走水分,使固体快速干燥
加过量A试剂的原因 使B物质反应完全(或提高B物质的转化率)等
配制某溶液前先煮沸水 除去溶解在水中的氧气,防止××物质被氧化
反应容器中和大气相通的玻璃管的作用 指示容器中压强大小,避免反应容器中压强过大
(4)化工流程中pH有关计算(25 ℃)
①开始沉淀:根据氢氧化物的Ksp以及开始沉淀时金属阳离子的初始浓度,计算溶液中c(OH-),再求得溶液的pH;
②完全沉淀:金属阳离子沉淀完全时的离子浓度为10-5 mol·L-1,根据Ksp可计算金属阳离子沉淀完全时溶液中的c(OH-),进而求得pH。
2.利用“碘量法”进行物质含量测定
(1)直接碘量法:直接碘量法是用碘滴定液直接滴定还原性物质的方法。在滴定过程中,I2被还原为I-。
指示剂 ①淀粉,淀粉遇碘显蓝色,反应极为灵敏。化学计量点稍后,溶液中有过量的碘,碘与淀粉结合显蓝色而指示终点到达;
②碘自身的颜色指示终点,化学计量点后,溶液中稍过量的碘显黄色而指示终点。
适用
对象
(2)间接碘量法
分类
指示剂 淀粉,淀粉指示剂应在近终点时加入,因为当溶液中有大量碘存在时,碘易吸附在淀粉表面,影响终点的正确判断
1.(2026·湖南长沙开学考节选)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物,还有少量其他不溶性物质。采用如图工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O):
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
金属离子 Ni2+ Al3+ Fe3+ Fe2+
开始沉淀时(c=0.01 mol·L-1)的pH 7.2 3.7 2.2 7.5
沉淀完全时(c=1.0×10-5 mol·L-1)的pH 8.7 4.7 3.2 9.0
利用上述表格数据,计算Ni(OH)2的Ksp=　　　　 　　　　(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0 mol·L-1,则“调pH”应控制的pH范围是　　　　　　　。
　3.2~6.2
0.01×(107.2-14)2[或10-5×(108.7-14)2]
2.(2025·江西萍乡一模节选)硫化锌(ZnS)是一种重要的化工原料,难溶于水,可由炼锌的废渣锌灰(含ZnO及少量Fe、Cu、Pb等金属的氧化物)制取,某学习小组在实验室模拟制备ZnS的流程如下:
回答下列问题:
“沉锌”过程为向除铜后的滤液中加入CH3COOH和CH3COONa组成的缓冲溶液调节pH,然后通入H2S发生反应:Zn2+(aq)+H2S(aq) ZnS(s)-+2H+(aq)。“沉锌”后溶液中部分微粒浓度见下表:
微粒 H2S CH3COOH CH3COO-
浓度/mol·L-1 0.10 0.05 0.10
“沉锌”后溶液的pH=　　　,c(Zn2+)=　　 　 mol·L-1。
已知:常温下,Ksp(ZnS)=2.5×10-22,Ka1(H2S)=1.0×10-7,Ka2(H2S)=1.0×10-14,Ka(CH3COOH)=2.0×10-5。
　2.5×10-10
5
利用关系式法解题思维流程
[归纳总结]
回答下列问题:
(1)制备废盐溶液时,为加快废盐溶解,可采取的措施有　　　 　、　　 　　。(写出两种)
(2)“沉锰Ⅰ”中,写出形成的Mn(OH)2被氧化成Mn3O4的化学方程式__________________　　 　　　　
　 。当Mg2+(c=10-0.68mol·L-1)将要开始沉淀时,溶液中剩余Mn2+浓度为　　　　　　mol·L-1。
(3)“沉锰Ⅱ”中,过量的(NH4)2S2O8经加热水解去除,最终产物是NH4HSO4和________　　　　　　(填化学式)。
适当加热
搅拌
===2Mn3O4+6H2O
6Mn(OH)2+O2
10-2.15　
O2
(4)“沉镁Ⅰ”中,当pH为8.0~10.2时,生成碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O],煅烧得到疏松的轻质MgO。pH过大时,不能得到轻质MgO的原因是______________________
　 。
(5)“沉镁Ⅱ”中,加H3PO4至pH=8.0时,Mg2+沉淀完全;若加至pH=4.0时沉淀完全溶解,据图分析,写出沉淀溶解的离子方程式____________________　　　　　　　　
　 。
(6)“结晶”中,产物X的化学式为　　　　　　。
(7)“焙烧”中,Mn元素发生了　　　　　　(填“氧化”或“还原”)反应。
pH过大时,沉淀中MgCO3的比例降低,煅烧产生的CO2气体减少,故得不到疏松的轻质MgO
MgNH4PO4·6H2O+
(NH4)2SO4　
还原
2.(2025·河南卷)一种从预处理得到的贵金属合金粉[主要成分为Fe、Rh(铑)、Pt,含有少量SiO2]中尽可能回收铑的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)“酸溶1”的目的是　　　　。
(2)已知“酸溶2”中Rh转化为H3[RhCl6],则生成该物质的化学方程式为_______________　　　 　 　
__________________________;“滤渣”的主要成分是　　　(填化学式)。
除Fe
Rh+6HCl+3HNO3
===H3[RhCl6]+3NO2↑+3H2O
SiO2
(3)“沉铑”中得到的沉淀经“灼烧”后分解成铑单质,但夹杂少量Rh2O3和RhCl3,则“高温还原”中发生反应的化学方程式为 　 。
(4)若“活化还原”在室温下进行,SnCl2初始浓度为1.0×10-4mol·L-1,为避免生成Sn(OH)2沉淀,溶液适宜的pH为　　　　(填标号)[已知Sn(OH)2的Ksp=5.5×10-28]。
A.2.0　　　B.4.0　　　C.6.0
(5)“活化还原”中,SnCl2必须过量,其与Rh(Ⅲ)反应可生成[Rh(SnCl3)5]4-,提升了Rh的还原速率,该配离子中Rh的化合价为　　　;反应中同时生成[SnCl6]2-,Rh(Ⅲ)以[RhCl6]3-计,则理论上SnCl2和Rh(Ⅲ)反应的物质的量之比为　　　　。
(6)“酸溶3”的目的是　 。
A
+1
6∶1
将Rh与Zn、Sn分离
解析　
(1)由上述流程分析可知,“酸溶1”的目的是除去贵金属合金粉中的Fe。(2)已知“酸溶2”中Rh被氧化为H3[RhCl6],王水中浓HNO3被还原为NO2,结合原子守恒及得失电子守恒可知,该反应的化学方程式为Rh+6HCl+3HNO3 ===H3[RhCl6]+3NO2↑+3H2O。由上述流程分析可知,“滤渣”的主要成分是SiO2。
[夯基固本练]
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1.(2025·四川成都二模)热化学吸附储能技术是一种最新的热能存储技术,介质材料MgSO4·7H2O能量密度适宜,成本低廉。从苦土中(主要含有MgO,还含有少量硅、铁、铝、锰、钙的氧化物)中提取MgSO4·7H2O的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)“酸浸”时,为保证浸取充分,应维持体系pH=1,同时可以　　　 　　　(填一项合理措施)。
适当升温
(2)已知:在25 ℃下,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33。“调pH”时应完全沉淀Fe3+和Al3+,使其浓度小于1.0×10-5 mol·L-1,应调节pH>　　　　(保留两位小数)。用MgO而不用CaO调节pH的优点是__________________ (写一条)。
(3)“氧化”主要包含:①除铁:将Fe2+转化为　　　　　　　　　(写化学式)而除去;②除锰(Mn2+):　　　　　　　 　　(写离子方程式)。该步骤中应严格控制NaClO的用量,否则Mn元素可能会因　　　　　　 　而无法完全除去。
1
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4.67
不引入过多新杂质
Fe(OH)3
Mn2++ClO-+H2O ===MnO2↓+2H++Cl-　
被氧化到更高价态
(4)CaSO4·2H2O和MgSO4的溶解度(g/100 g水)随温度变化数据如下:
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0 ℃ 10 ℃ 20 ℃ 30 ℃ 40 ℃ 65 ℃ 75 ℃
CaSO4·2H2O 0.223 0.244 0.255 0.264 0.265 0.244 0.234
MgSO4 22 28.2 33.7 38.9 44.5 54.6 55.8
滤液中含CaSO4·2H2O和MgSO4质量比为1∶120,则“除钙”的具体操作是　　 　。
加热浓缩,趁热过滤
解析　向苦土中加硫酸溶液进行酸浸,酸浸液中存在H+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Mn2+、Ca2+等,SiO2不溶与酸,加MgO调pH沉淀Fe3+、Al3+,加NaClO将Fe2+氧化为Fe(OH)3除去,Mn2+氧化为MnO2除去,然后再通过MgSO4、CaSO4的溶解度差异分离Mg2+、Ca2+。
(1)“酸浸”时,为保证浸取充分,可以适当升温[或不断搅拌或适当延长浸取时间或将废渣研磨粉碎]等。
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2.(2025·东三省三校二模)据报道,采用硫酸溶液同槽浸出锰结核矿(主要成分MnO2)和锌精矿(主要成分ZnS)提取锰和锌的工艺方法获得成功。该工艺流程图如下:
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4
回答下列问题:
(1)已知硫化锌比重较大,容易沉积在浸出槽底部,为了提高浸出率,需要增大搅拌速度和搅拌强度,此外还可以通过__________________________　　　　
　 的方法来提高浸出率。下图为锌、锰离子浸出效率随温度变化的图像,浸取的温度应选择　　　　 　为宜。
粉碎矿石、增大硫酸浓度、提高浸取温度、延长浸取时间等
90~95 ℃
(2)步骤①中,二氧化锰和硫化锌同槽酸浸时反应速率很慢,若
在酸溶液中加入少量的FeSO4则能明显加快反应速率,发生反
应的离子方程式为2Fe2++MnO2+4H+ ===2Fe3++Mn2++2H2O
和　　　　 　,FeSO4在该反应中的作
用为　　　 　　。
(3)研究发现,步骤①中两种矿物同槽酸浸4小时后,锰和锌的浸出率只有约80%,在实际工艺中,需将浸渣E用四氯乙烷处理后再做二次酸浸,四氯乙烷的作用是　　　 　。
(4)操作2的具体步骤是　　　　 　,过滤,洗涤,干燥。
(5)步骤④沉淀锰的离子反应方程式为　　　 　　。
1
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3
4
ZnS+2Fe3+ ===2Fe2++Zn2++S
FeSO4做催化剂
破坏包裹在锌精矿表面的硫膜
蒸发浓缩、冷却结晶
(6)步骤⑤中的产物在不同温度下分解可得到锰的不同氧化物。530 ℃至1 000 ℃时,可得一种固体纯净物,根据下图数据计算其化学式为　　　　　。
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3
4
Mn2O3
解析　锌精矿(主要成分为ZnS)与锰结核矿(主要成分为MnO2)加入硫酸酸浸后,过滤,得到的滤液中含有锰离子和锌离子(说明+4价锰被还原为+2价,-2价硫被氧化为硫酸根离子);用有机物进行萃取后,进入水相的是硫酸锰,通入氨气和二氧化碳,生成碳酸锰沉淀,碳酸锰氧化加热得到二氧化锰;硫酸锌在有机相中,进行反萃取后,硫酸锌进入水相中,通过蒸发浓缩、冷却结晶,过滤,洗涤,干燥,得到ZnSO4·7H2O。(1)为了提高浸出率,还可以通过粉碎矿石、增大硫酸浓度、提高浸取温度,延长浸取时间等方法来提高浸出率;从锌、锰离子浸出率与溶液温度的关系图中可知,当温度为90~95 ℃,锌、锰离子浸出率相对来讲都比较高,继续升高温度,浸出率提升不大,耗费更多能源。
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3.(2025·河北秦皇岛一模)铈(Ce)是地球上镧系元素中含量最丰富的稀土金属,可用于制备玻璃添加剂,汽车尾气净化催化剂等。工业上利用某种含铈矿石(主要成分为CeFCO3,还含少量BaO、SiO2等)制取金属铈的一种工艺流程如图。回答下列问题:
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3
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已知:①Ksp[Ce(OH)3]=1.0×10-20;
②硫酸体系中,Ce4+在(HA)2中的溶解度
大于其在水中的溶解度,Ce3+与之相反。
(1)焙烧时常采用逆流操作,即空气从焙烧炉下部通入,矿石从焙烧炉上部加入,这样操作的目的是　　　　　　　　　　 。
增大接触面积,提高反应速率
(2)滤渣的主要成分是SiO2和　　　　　　(填化学式),写出一条该物质在医疗上的应用:　 。
(3)步骤Ⅲ的操作名称是　　　　　　。
(4)步骤Ⅳ中发生反应的离子方程式为　　　 　　　,该步骤通常控制温度为40~50 ℃的原因是　　　 　　　　　　　　　。
(5)步骤Ⅳ后,向水层中加入NaOH溶液来调节溶液的pH,pH大于　　　　　时,Ce3+完全生成Ce(OH)3沉淀。已知当溶液中某离子浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时,可认为该离子沉淀完全。
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BaSO4
钡餐
分液
2Ce4++H2O2 ===2Ce3++O2↑+2H+
利于加快酸浸速率,防止双氧水分解
9　
(6)加热CeCl3·6H2O制备无水CeCl3时,HCl的作用是　　 。下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入钙冶炼Ce的方法相似的是　　　　(填字母)。
A.高炉炼铁
B.电解熔融NaCl制钠
C.利用铝热反应制锰
D.氧化汞分解制汞
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抑制CeCl3水解
AC
解析　铈矿石(主要成分为CeFCO3,还含少量BaO、SiO2等)焙烧将+3价铈氧化为+4价,同时生成二氧化碳,加入稀硫酸生成硫酸钡,滤渣为硫酸钡和SiO2,加入(HA)2萃取Ce4+,分离出有机层,加入稀硫酸进行反萃取,加入H2O2,将Ce4+转化为Ce3+进入水层,加入NaOH生成Ce(OH)3沉淀,再转化为CeCl3·6H2O,在HCl气氛下(抑制CeCl3水解)加热生成CeCl3,加入钙发生氧化还原反应冶炼出单质铈。
(4)步骤Ⅳ加入H2O2,将Ce4+转化为Ce3+进入水层,发生反应的离子方程式为2Ce4++H2O2 ===2Ce3++O2↑+2H+;过氧化氢受热易分解,反应时控制温度为40~50 ℃之间既有利于加快酸浸速率,又防止温度过高导致双氧水分解。
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4.(2025·河南五市联考一模)航空航天领域,锰被用于制造高温金属和钛合金。工业上以含锰矿石(主要成分为MnCO3,还含有铁、钴、铜等的碳酸盐杂质)为原料生产金属锰的工艺流程如下:
25 ℃时,部分物质的溶度积常数如下表所示。

物质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Mn(OH)2 MnS CoS
Ksp 4.9×10-17 2.8×10-39 2.0×10-20 2.0×10-13 2.5×10-10 4.0×10-21
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回答下列问题:
(1)“浸取”前,含锰矿石研磨的目的是　　 　　　。
(2)“氧化”步骤发生反应的离子方程式为　　 　　　。
(3)先“氧化”,后加氨水调节溶液pH,两步操作不可以调换的原因是_______________
______________________________________________________________________ 　
。
(4)当溶液中某组分浓度c≤1.0×10-5 mol·L-1时,可认为已除尽。“除杂3”步骤所得溶液中c(Mn2+)=2.5 mol·L-1,则其pS[pS=-lg c(S2-)]的范围是　　　　　　　　。(已知lg 2≈0.3)
提高浸取速率
MnO2+4H++2Fe2+ ===2Fe3++Mn2++2H2O
Mn2+、Fe2+、Co2+、Cu2+的Ksp相近,Fe3+的Ksp远小于Fe2+、Co2+、Cu2+,首先将Fe2+氧化为Fe3+,再加入氨水调pH沉淀Fe3+,从而完全沉淀Fe3+　
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(5)电解废液中还含有少量Mn2+,向其中加入饱和NH4HCO3溶液,有沉淀和气体生成,该反应的离子方程式为　　　　　　　 　　　。
解析　(1)用硫酸浸取含锰矿石时,可采用将矿石粉碎、适当提高硫酸浓度、适当提高温度等方式提高浸取速率,因此“浸取”前,含锰矿石研磨的目的是提高浸取速率。(2)氧化过程中,MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,自身被还原为Mn2+,离子方程式为MnO2+4H++2Fe2+ ===2Fe3++Mn2++2H2O。(3)锰、铁、钴、铜等的碳酸盐杂质与稀硫酸反应生成Mn2+、Fe2+、Co2+、Cu2+,Mn2+、Fe2+、Cu2+的Ksp相近,很难通过沉淀方法分离,而Fe3+的Ksp远小于Fe2+、Co2+、Cu2+,因此应首先将Fe2+氧化为Fe3+,再加入氨水调pH沉淀Fe3+,从而分离Fe。
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