专题12化学工艺流程-原卷版

专题12化学工艺流程【核心考点梳理】考点一、以物质制备为目的的化学工艺流程1．原料处理阶段的常见考查点(1)加快反应速率(2)溶解：通常用酸溶。如用稀硫酸、盐酸、浓硫酸等。(3)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解。2．分离提纯阶段的常见考查点(1)调pH除杂①控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如若要除去Al3＋、Mg2＋溶液中含有的Fe2＋，先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH。②调节pH所需的物质一般应满足两点：一能与H＋反应，使溶液pH增大；二不引入新杂质。例如，若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。(2)加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如侯氏制碱法中的NaHCO3；还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。(3)降温：防止某物质在高温时溶解(或分解)；使化学平衡向着题目要求的方向移动。3．获得产品阶段的常见考查点(1)洗涤(冰水、热水)：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗；乙醇洗涤既可洗去晶体表面的杂质，又可减少晶体溶解的损耗。(2)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的气流中加热，以防其水解。(3)蒸发浓缩、冷却结晶：如NaCl和K2Cr2O7混合溶液，若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主要是K2Cr2O7，这样就可分离出大部分K2Cr2O7；同样原理可除去KNO3中的少量NaCl。(4)蒸发结晶、趁热过滤：如NaCl和K2Cr2O7混合溶液，若将混合溶液蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl，同样原理可除去NaCl中的少量KNO3。考点二、以分离提纯为目的的化学工艺流程1.物质分离提纯的原则(1)不增：不引入新的杂质。(2)不减：不减少被提纯的物质。(3)易分离：被提纯物与杂质易于分离。(4)易复原：被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。2．常用的提纯方法水溶法除去可溶性杂质酸溶法除去碱性杂质碱溶法除去酸性杂质氧化剂或还原剂法除去还原性或氧化性杂质加热灼烧法除去受热易分解或易挥发的杂质调节溶液的pH法如除去酸性Cu2＋溶液中的Fe3＋等3．常用的分离方法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蒸发结晶提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl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氨气4．工艺流程题的解题思路工艺流程题实际上是考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能力。解此类题目的基本思路：(1)先粗读，从题干中获取有用信息，理清思路。先不必把每个环节的原理都搞清楚。(2)针对问题再精读，分析细节，根据问题去研究某一步或某一种物质。(3)要看清所问问题，不能答非所问，并注意语言表达的规范性。2.工艺流程题的解题方法(1)明确目的，提取有用信息。通过阅读题头，了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，进而明确生产目的——制备什么物质，找到制备物质时所需的原料及所含杂质，提取出所给的相关信息——化学反应方程式、物质的稳定性、物质的溶解性等。(2)分析流程，弄清各步作用。对比分析流程图中的第一种物质(原料)与最后一种物质(产品)，找出原料与产品之间的关系，联系问题有针对性地思考：原料转化为产品的过程中依次进行了什么反应？每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？杂质是否要除去，采用什么操作方法除去？(3)看清问题，准确规范作答。这一步很关键，历年的高考评卷分析都指出考生的简述能力比较差，特别是化学用语的表述与实际要求存在很大偏差。所以答题时要看清问题，不能答非所问，要注意语言表达的科学性和准确性，如分清是要求回答实验操作名称还是具体操作步骤。【点对点真题回顾】1.（2023·辽宁卷）某工厂采用如下工艺制备，已知焙烧后元素以价形式存在，下列说法错误的是A.“焙烧”中产生B.滤渣的主要成分为C.滤液①中元素的主要存在形式为D.淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用2.（2023·辽宁卷）16.某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液（含和)。实现镍、钴、镁元素的回收。已知：物质回答下列问题：（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，中过氧键的数目为_______。（3）“氧化”中，用石灰乳调节，被氧化为，该反应的离子方程式为_______(的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为、_______(填化学式)。（4）“氧化”中保持空气通入速率不变，(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。体积分数为_______时，(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大体积分数时，(Ⅱ)氧化速率减小的原因是_______。

（5）“沉钴镍”中得到的(Ⅱ)在空气中可被氧化成，该反应的化学方程式为_______。（6）“沉镁”中为使沉淀完全，需控制不低于_______(精确至0.1)。3.（2022·辽宁卷）某工厂采用辉铋矿(主要成分为，含有、杂质)与软锰矿(主要成分为)联合焙烧法制备和，工艺流程如下：已知：①焙烧时过量的分解为，转变为；②金属活动性：；③相关金属离子形成氢氧化物的范围如下：开始沉淀完全沉淀6.58.31.62.88.110.1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）在空气中单独焙烧生成，反应的化学方程式为___________。（3）“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出和；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）加入金属的目的是___________。4.（2021·辽宁卷）从钒铬锰矿渣(主要成分为、、)中提铬的一种工艺流程如下：已知：pH较大时，二价锰[](在空气中易被氧化.回答下列问题：（1）Cr元素位于元素周期表第_______周期_______族。（2）用溶液制备胶体的化学方程式为_______。（3）常温下，各种形态五价钒粒子总浓度的对数[]与pH关系如图1。已知钒铬锰矿渣硫酸浸液中，“沉钒”过程控制，则与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为_______(填化学式)。（4）某温度下，、的沉淀率与pH关系如图2。“沉铬”过程最佳pH为_______；在该条件下滤液B中_______【近似为，的近似为】。（5）“转化”过程中生成的离子方程式为_______。（6）“提纯”过程中的作用为_______。【点对点模拟仿真】1．（2023·辽宁抚顺·校联考二模）用废铁屑(主要成分为，含少量、油污、沙土)制备超顺磁性纳米(平均直径为)的流程如图：下列叙述中错误的是A．纳米属于胶体，能发生丁达尔效应B．预处理时，需要使用溶液，可将溶液进行适当升温C．步骤⑤发生反应的离子方程式为D．滤液B中加入氢氧化钠溶液时，可观察到有白色沉淀生成，迅速转为灰绿色，最后转化为红褐色2．（2023·辽宁阜新·校联考模拟预测）氯化磷酸三钠具有良好的灭菌、消毒、漂白作用，亦能除去墨迹、血迹、油迹和茶迹等多种污垢，广泛地用于医院、餐馆、食品加工行业。氯化磷酸三钠的熔点为67℃，常温下较稳定，受热易分解。在水溶液中可直接与钙、镁及重金属离子形成不溶性磷酸盐。某小组设计如图流程制备氯化磷酸三钠。下列叙述错误的是A．理论上制得的氯化磷酸三钠不超过B．“反应池1”中最少应加入磷酸溶液C．“系列操作”包括蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤和高温烘干D．氯化磷酸三钠因含而具有漂白、杀菌和消毒作用3．（2023·辽宁·朝阳市第一高级中学校联考二模）以辉锑矿(主要成分为，含少量、CuO、等)为原料制备锑白()的工艺流程如图所示。下列说法错误的是已知：浸出液中除含过量盐酸和之外，还含有、、等。A．该生产过程中，能实现循环利用的物质是B．滤渣1的主要成分是和SC．“除砷”时有生成，则该反应的化学方程式为：D．为了得到较多的锑白，操作时要将缓慢加入大量水中，还要加少量氨水4．（2023·辽宁沈阳·沈阳二中校考模拟预测）残渣油中含有大量的有机物，还含有少量金属元素Mo、V、Ni、Fe的硫化物，其中Mo、V的含量最高，回收价值最大。但因油的粘度较大，增大了回收的难度，工业生产中从残渣油里回收V、Mo的工艺流程如图所示。已知：①微溶于冷水、乙醉、乙醚，能溶于热水：②“除杂”步骤后的、以利离子的形式存在；③钒在不同、不同浓度下的存在形态如图，其中可简写成。回答下列问题：(1)已知和是同族相邻元素，写出Mo的外围电子轨道表示式。(2)脱油残渣空气焙烧的目的是。(3)“焙烧1”时生成的气体成分是。(4)用碳酸钠溶液除杂，调节值范围为。(5)“沉钒”时，发现随着温度升高，沉钒率反而下降，推测可能的原因是。(6)在“焙烧2”制备的操作中，若采取真空干燥焙烧，副产物经处理后可投入使用的流程步骤是；若在空气中焙烧，可生成一种无毒气体，该反应的化学方程式为。5．（2023·辽宁葫芦岛·统考二模）“同槽酸浸湿法冶炼工艺”可综合利用资源。由辉铜矿(Cu2S，含少量SiO2、Fe2O3等杂质)、软锰矿(MnO2，含少量SiO2、Fe2O3等杂质)制备硫酸锰和碱式碳酸铜工艺流程如图：已知：①MnO2有较强的氧化性，能将Cu+氧化成Cu2+；②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定，在热水溶液中会分解生成NH3；③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围(开始沉淀和完全沉淀的pH)：Fe3+：1.5～3.2；Mn2+：8.3～9.8；Cu2+：4.4~6.4。请回答下列问题：(1)Mn元素在元素周期表的位置，基态Cu原子价层电子排布式。(2)“同槽酸浸”浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等，该过程的主要反应离子方程式。(3)为提高锰浸出速率可以适当提高酸的温度和浓度，(“可以”、“不可以”)用浓盐酸代替稀硫酸，原因是。(结合化学方程式说明原因)(4)调节浸出液pH=4可使用的试剂。(填序号)A．CuOB．NaOHC．H2SO4(5)本工艺中可循环使用的物质是NH3，其能够和Cu2+形成[Cu(NH3)4]2+的原因。(6)“沉锰”反应离子方程式为。(7)用标准的BaCl2溶液测定样品中MnSO4•H2O质量分数时，发现样品纯度大于100%(测定过程中产生的误差可忽略)其可能原因有(任写一种)。6．（2023·辽宁沈阳·辽宁实验中学校考模拟预测）一种常用的三元锂电池正极材料采用了蕴含镍、钴、锰三种金属元素的三元聚合物，电解质为六氟磷酸锂，负极材料为石墨，电池中还含有少量的铁、铝、铜等元素，下面是回收利用该废旧三元锂电池的一种工艺流程．已知：该流程中，一些金属氢氧化物沉淀的pH如下表：金属离子开始沉淀的pH7.01.94.73.47.157.28.1沉淀完全的pH9.03.26.74.7(1)“放电处理”时，将废旧电池用导线连接惰性电极插入NaCl溶液，放电过程中阴极发生的电极反应方程式为。(2)浸出还原时选取反应温度为40℃左右的原因；“浸出还原”可以理解为先浸出再还原，还原过程主要还原Co3+，离子方程式为。(3)第一次调至pH约为7，滤渣1的主要成分是。(4)已知Co(OH)2、Ni(OH)2、Mn(OH)2三种物质的Ksp分别为1014.7、1014.6、1012.8，第二次调pH时，使构成三元材料的金属离子均完全沉淀(溶液中离子浓度≤105mol∙L1)，则pH至少应调至。(5)“含盐废液”回收利用可以制得一种晶体，俗称为。(6)某锂电池正极材料化学式式量为M，晶胞如图所示，已知阿伏加德罗常数为NA，晶胞参数分别bnm和cnm，则该材料的密度表达式为g∙cm3。7．（2023春·辽宁·高三校联考期中）五氧化二钒()广泛用于冶金、化工等行业。一种以含钒废料(含、MnO、、)为原料制备的流程如图。已知：难溶于水和碱，可溶于酸，灼烧可生成。(1)基态钒原子的价层电子排布式为，提高含钒废料的浸取率，可采取的措施为。(2)“滤液1”中除了含有过量的NaOH，还含有的溶质为(填化学式)。(3)“烘干灼烧”的目的是。(4)“沉锰”时需将温度控制在70℃左右，温度不能过高的原因为；“滤渣2”的主要成分是，写出生成的离子方程式：。(5)证明已洗涤干净的实验操作及现象为。(6)在煅烧生成的过程中无元素化合价变化，请写出反应的化学方程式：。8．（2023·辽宁·统考三模）锑白()在工业上有广泛的用途，用于油漆的着色和帆布、纸张、涂料等的阻燃剂。从铅锑冶炼废渣(主要成分是、，含有CuO、和等杂质)中制取锑白的一种工业流程如图所示。已知：①是两性氧化物

②“滤渣3”的成分是SbOCl回答下列问题：(1)“固体粉末X”和“Y溶液”最好分别是；。(2)将“含锑废渣”粉碎的目的是。(3)“稀释水解”主要反应的离子反应方程式为。(4)“酸洗”后检验沉淀是否洗净的试剂是。(5)用平衡移动原理说明“中和”操作加入少量“Y溶液”操作的作用。(6)在上述操作过程中多次用到过滤，该操作用到的玻璃仪器有(至少写两种)。9．（2023·辽宁·朝阳市第一高级中学校联考二模）硫酸亚锡()是应用于镀锡及铝合金表面处理的化学试剂。利用锡精矿(主要成分是，含少量、S、Cu、Pb、Fe)制备硫酸亚锡的流程如下：已知：①在酸性条件下，溶液中的可被氧化成；②常温下，相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表(开始沉淀的pH按金属离子浓度为0.01mol/L计算)：金属离子开始沉淀的pH7.52.14.71.70.3完全沉淀的pH953.56.73.71.3(1)滤渣X的化学式是。(2)焙烧2中发生反应的化学方程式是。(3)若氧化时不引入新的杂质，则足量的Y溶液与金属离子发生反应的离子方程式为。(4)利用表格数据，计算的；沉锡控制溶液pH的范围是；试剂Z可以是(填字母)。a.

b.

c.溶液

d.氨水(5)锡有多种同素异形体，其中白锡为四方晶系，晶胞参数a=b=0.5832nm，c=0.3181nm，灰锡为立方晶系，晶胞参数a=0.6489nm(如图)。在低温下，白锡转化为灰锡的现象常被称为锡疫。列式比较并说明发生“锡疫”时体积如何变化。10．（2023·辽宁阜新·校联考模拟预测）综合利用炼锌矿渣[主要含铁酸镓、铁酸锌，还含少量Fe及一些难溶于酸的物质]获得金属盐，并进一步利用镓盐制备具有优异光电性能的氮化镓()，部分工艺流程如图。已知：①在酸性条件下不稳定，易转化为；常温下，“浸出液”中金属离子的浓度、完全沉