新教材2024高考化学二轮专题复习专题11化学工艺流程课件

专题十一化学工艺流程真题研练·析考情核心突破·提能力模考精练·抓落实真题研练·析考情

回答下列问题：(1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为________(填化学式)。(2)水浸渣中主要有SiO2和________。(3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是________。(4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致_______________________；pH>9时，会导致____________________。Na2CrO4Fe2O3Al(OH)3不利于形成MgNH4PO4沉淀不能形成MgSiO3沉淀

C

已知：①金属Ga的化学性质和Al相似，Ga的熔点为29.8℃；②Et2O(乙醚)和NR3(三正辛胺)在上述流程中可作为配体；③相关物质的沸点：物质Ga(CH3)3Et2OCH3INR3沸点/℃55.734.642.4365.8回答下列问题：(1)晶体Ga(CH3)3的晶体类型是________；(2)“电解精炼”装置如图所示，电解池温度控制在40～45℃的原因是_____________________________________________________，阴极的电极反应式为________________________________________；分子晶体电解精炼温度需在镓的熔点以上

(3)“合成Ga(CH3)3(Et2O)”工序中的产物还包括MgI2和CH3MgI，写出该反应的化学方程式_______________________________________；(4)“残渣”经纯水处理，能产生可燃性气体，该气体主要成分是________；(5)下列说法错误的是________；A．流程中Et2O得到了循环利用B．流程中，“合成Ga2Mg5”至“工序X”需在无水无氧的条件下进行C．“工序X”的作用是解配Ga(CH3)3(NR3)，并蒸出Ga(CH3)3D．用核磁共振氢谱不能区分Ga(CH3)3和CH3IGa2Mg5＋8CH3I＋2Et2O===2Ga(CH3)3(Et2O)＋3MgI2＋2CH3MgICH4D(6)直接分解Ga(CH3)3(Et2O)不能制备超纯Ga(CH3)3，而本流程采用“配体交换”工艺制备超纯Ga(CH3)3的理由是_______________________________________________________________；(7)比较分子中的C—Ga—C键角大小：Ga(CH3)3________Ga(CH3)3(Et2O)(填“＞”“＜”或“＝”)，其原因？。

>Ga(CH3)3中Ga为sp2杂化，Ga(CH3)3(Et2O)中Ga为sp3杂化

3．[2022·湖北卷]全球对锂资源的需求不断增长，“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后，得到浓缩卤水(含有Na＋、Li＋、Cl－和少量Mg2＋、Ca2＋)，并设计了以下流程通过制备碳酸锂来提取锂。25℃时相关物质的参数如下：LiOH的溶解度：12.4g/100gH2O化合物Mg(OH)2Ca(OH)2CaCO3Li2CO3Ksp5.6×10－125.5×10－62.8×10－92.5×10－2回答下列问题：(1)“沉淀1”为________。(2)向“滤液1”中加入适量固体Li2CO3的目的是__________________________________________。(3)为提高Li2CO3的析出量和纯度，“操作A”依次为________、________、洗涤。Mg(OH)2将Ca2＋转化成CaCO3沉淀除去，同时不引入新杂质蒸发浓缩趁热过滤(4)有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备Li2CO3。查阅资料后，发现文献对常温下的Li2CO3有不同的描述：①是白色固体；②尚未从溶液中分离出来。为探究LiHCO3的性质，将饱和LiCl溶液与饱和NaHCO3溶液等体积混合，起初无明显变化，随后溶液变浑浊并伴有气泡冒出，最终生成白色沉淀。上述现象说明，在该实验条件下LiHCO3________(填“稳定”或“不稳定”)，有关反应的离子方程式为________________________________________________。(5)他们结合(4)的探究结果，拟将原流程中向“滤液2”加入Na2CO3改为通入CO2。这一改动能否达到相同的效果，作出你的判断并给出理由？不稳定

能达到相同效果，因为改为通入过量的CO2，则LiOH转化为LiHCO3，结合(4)的探究结果，LiHCO3也会很快分解产生Li2CO3，所以这一改动能达到相同的效果

4．[2022·广东卷]稀土(RE)包括镧、钇等元素，是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理，一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下：已知：月桂酸(C11H23COOH)熔点为44℃；月桂酸和(C11H23COO)3RE均难溶于水。该工艺条件下，稀土离子保持＋3价不变；(C11H23COO)2Mg的Ksp＝1.8×10－8，Al(OH)3开始溶解时的pH为8.8；有关金属离子沉淀的相关pH见下表。离子SMg2＋Fe3＋Al3＋RE3＋开始沉淀时的pH8.81.53.66.2～7.4沉淀完全时的pH/3.24.7/

Fe2＋4.7≤pH＜6.2Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓4.0×10－4(4)①“加热搅拌”有利于加快RE3＋溶出、提高产率，其原因是_______________________。②“操作X”的过程为：先________，再固液分离。(5)该工艺中，可再生循环利用的物质有________(写化学式)。(6)稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂Pt3Y。①还原YCl3和PtCl4熔融盐制备Pt3Y时，生成1molPt3Y转移________mol电子。②Pt3Y/C用作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化O2的还原，发生的电极反应为________________________。加热搅拌可加快反应速率冷却结晶MgSO415O2＋4e－＋2H2O===4OH－

考情分析题型考点预测以工艺流程图为载体的无机综合题原料的预处理及实验条件的选择化学工艺流程题一般是陌生复杂的情境，多以工业流程图的形式呈现，主要考查元素及其化合物性质、化学反应原理及基本实验操作，常会涉及定量计算。需要关注以下几个方面：(1)常见工业生产都会涉及除杂和分离等环节，特别常用的是通过调节溶液的pH达到除杂或分离的目的，注意元素化合物的转化和实验基本操作的结合，常涉及除杂及离子的检验等。(2)对于产品的提取问题(由溶液到固体主要经历蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥、保存等)这也是流程图题中的新变化。物质成分的判断及循环利用化学(离子)方程式的书写分离、提纯的实验操作、成分检验选用试剂、操作的目的或原因电化学的简单考查实验方案的设计及评价转化率的分析判断Ksp的计算及应用物质含量的测定核心突破·提能力考点1化工流程中原料预处理及反应条件的控制核

心

梳

理1.原料预处理的方法及目的处理方法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除去受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)碱溶①除去金属表面的油污；②溶解铝、氧化铝等加热①加快反应速率或溶解速率；②促进平衡向吸热反应方向移动；③除杂，除去受热不稳定的杂质，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、NH4Cl等物质；④使沸点相对较低或易升华的原料气化；⑤煮沸时促进溶液中的气体(如氧气)挥发逸出等2.反应条件的控制及目的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]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

(1)为提高“水浸”效率，可采取的措施有________________________(至少写两条)；(2)加入絮凝剂的目的是________________________________________________；解析：(1)为提高“水浸”效率，可采取搅拌、适当升高温度、研碎等措施。(2)Fe(OH)3和Al(OH)3是胶状沉淀，不能完全被过滤掉，故加入絮·凝剂强化沉降Fe(OH)3和Al(OH)3。搅拌、适当升高温度(合理即可)

练1钯催化剂(主要成分为Pd、α­Al2O3，还含少量铁、铜等元素)在使用过程中，Pd易被氧化为难溶于酸的PdO而失活。一种从废钯催化剂中回收海绵钯的工艺流程如图。(1)“还原ⅰ”加入甲酸的目的是还原________(填化学式)。PdO(2)“酸浸”过程：①从绿色化学要求出发，酸浸液应选择________(填标号)。A．王水(浓硝酸和浓盐酸按体积比1∶3混合)B．盐酸和Cl2C．盐酸和H2O2②温度、固液比对浸取率的影响如图，则“酸浸”的最佳条件为____________________________________。C温度控制在75℃～80℃，固液比为4∶1解析：(1)钯催化剂在使用过程中，

Pd易被氧化为难溶于酸的

PdO而失活，“还原ⅰ”加入甲酸的目的是还原

PdO。(2)①王水有很强的氧化性和挥发性，且王水不稳定，容易分解得到氯气，氯气有毒，所以从绿色化学要求出发，酸浸液应选择盐酸和H2O2，故选C。②从图中可以看出，当温度在75℃～80℃时，浸取率最大，能达到98%～99%，固液比为4∶1时，浸取率也最大，能达到98%，故“酸浸”的最佳条件为温度控制在75℃～80℃，固液比为4∶1。考点2化工流程中物质的分离与提纯核

心

梳

理1.化工生产过程中分离、提纯、除杂化工生产过程中分离、提纯、除杂等环节，与高中化学基本实验的操作紧密联系，包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥、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、提纯的方法及操作(1)从溶液中获取晶体的方法及实验操作①溶解度受温度影响较小的(如NaCl)采取蒸发结晶的方法，实验过程为：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来)、洗涤、干燥。②溶解度受温度影响较大、带有结晶水的盐或可水解的盐，采取冷却结晶的方法，实验过程为：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)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可溶性粒子，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可溶性粒子，可适当降低固体因为温度变化溶解而造成的损失有机溶剂(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(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H

2O2、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)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：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。(5)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的气流中加热，以防其水解。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。

典

题

精

研考向

化工流程中物质的分离与提纯例2磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3，为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。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)“水浸”后“滤液”的pH约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6，依次析出的金属离子是_________________。(2)“水浸渣”在160℃“酸溶”，最适合的酸是________。“酸溶渣”的成分是________、________。(3)将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得________，循环利用。金属离子Fe3＋Al3＋Mg2＋Ca2＋开始沉淀的pH2.23.59.512.4沉淀完全(c＝1.0×10－5mol·L－1)的pH3.24.711.113.8Fe3＋、Al3＋、Mg2＋硫酸SiO2CaSO4(NH4)2SO4解析：(1)结合相关金属离子开始沉淀以及沉淀完全时的pH可知，加氨水调节pH至11.6的过程中，Fe3＋、Al3＋、Mg2＋依次沉淀。(2)由于常见的盐酸和硝酸均具有挥发性，且水浸渣需在160℃酸溶，因此最适宜的酸为硫酸。由于SiO2不溶于硫酸，焙烧过程中得到的CaSO4难溶于水，故酸溶渣的成分为SiO2、CaSO4。(3)结合图示流程可知，母液①中含有氨水、硫酸铵，母液②中含有硫酸，二者混合后再吸收尾气NH3，经处理得到(NH4)2SO4。方法规律循环物质的确定练2工业上常采用堆浸—反萃取—电积法从锌矿(主要成分为ZnS，含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质)中获得锌，其流程如图所示。已知：①“堆浸”时金属硫化物均转化为硫酸盐；②pH较高时，氢氧化氧铁为胶状沉淀；③在我国，富矿少、贫矿多，品位低于5%的矿山属于贫矿。回答下列问题：

充分萃取，提高Zn2＋的萃取率、以提高Zn2＋的利用率分液H2SO4

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考点3化工流程中方程式的书写与计算核

心

梳

理1.化工流程中化学方程式的书写思路获取信息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确定类型类型1元素化合价无变化则为非氧化还原反应，遵循质量守恒定律类型2元素化合价有变化则为氧化还原反应，除遵循质量守恒外，还要遵循得失电子守恒规律规范作答最后根据题目要求写出化学方程式或离子方程式(需要遵循电荷守恒规律)即可

典

题

精

研考向

化工流程中方程式的书写与计算例3用软锰矿(主要成分为MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下：已知：MnO2是一种两性氧化物；25℃时相关物质的Ksp见下表。物质Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2Ksp1×10－16.31×10－38.61×10－32.31×10－12.7回答下列问题：(1)软锰矿预先粉碎的目的是__________________________________，MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为___________________________________________________________。(2)净化时需先加入的试剂X为________(填化学式)，再使用氨水调溶液的pH，则pH的理论最小值为________(当溶液中某离子浓度c≤1.0×10－5mol·L－1时，可认为该离子沉淀完全)。(3)碳化过程中发生反应的离子方程式为___________________________________________________________。增大接触面积，充分反应，提高反应速率MnO2＋BaS＋H2O===Ba(OH)2＋MnO＋SH2O24.9

练3某废钒渣(主要成分为V2O3，含有少量Al2O3、CaO)为原料生产V2O5的工艺流程如图：已知：钒酸(H3VO4)是强酸，NH4VO3难溶于水；＋5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如表。pH4～66～88～1010～12主要离子

V2O5＋

H2C2O4＋4H＋===2VO2＋＋2CO2↑＋3H2O

模考精练·抓落实1．LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下：已知：Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10－33，Ksp[Ni(OH)2]＝5.5×10－16。回答下列问题：(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为____________________________。为提高溶矿速率，可采取的措施________(举1例)。(2)加入少量MnO2的作用是________________。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是_____________________________________。MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋H2O＋CO2↑粉碎菱锰矿将Fe2＋氧化为Fe3＋Fe3＋可以催化H2O2分解(3)溶矿反应完成后，反应器中溶液pH＝4，此时c(Fe3＋)＝________mol·L－1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是________。(4)加入少量BaS溶液除去Ni2＋，生成的沉淀有_________。(5)在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为_________________________________________________________。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断________。电解废液可在反应器中循环利用。(6)煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是_________________________________________________。2.8×10－9Al3＋BaSO4、NiS

加水

解析：根据题给的流程，将菱锰矿置于反应器中，加入硫酸和MnO2，可将固体溶解为离子，将杂质中的Fe、Ni、Al等元素物质也转化为其离子形式，同时，加入的MnO2可以将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋；随后将溶液pH调至约等于7，此时，根据已知条件给出的三种氢氧化物的溶度积可知，可以将溶液中的Al3＋沉淀出来；随后加入BaS，可以将溶液中的Ni2＋沉淀，得到相应的滤渣；后溶液中含有大量的Mn2＋，将此溶液置于电解槽中电解，得到MnO2，将MnO2与碳酸锂共同煅烧得到最终产物LiMn2O4。(1)菱锰矿中主要含有MnCO3，加入硫酸后可以与其反应，硫酸溶矿主要反应的化学方程式为：MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋H2O＋CO2↑；为提高溶矿速率，可以将菱锰矿粉碎。(2)根据分析，加入MnO2的作用是将酸溶后溶液中含有的Fe2＋氧化为Fe3＋，但不宜使用H2O2氧化Fe2＋，因为Mn2＋和氧化后生成的Fe3＋可以催化H2O2分解，原料利用率低。

2．以银锰精矿(主要含Ag2S、MnS、FeS2)和氧化锰矿(主要含MnO2)为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。已知：酸性条件下，MnO2的氧化性强于Fe3＋。(1)“浸锰”过程是在H2SO4溶液中使矿石中的锰元素浸出，同时去除FeS2，有利于后续银的浸出；矿石中的银以Ag2S的形式残留于浸锰渣中。①“浸锰”过程中，发生反应MnS＋2H＋===Mn2＋＋H2S↑，则可推断：Ksp(MnS)______(填“>”或“<”)Ksp(Ag2S)。②在H2SO4溶液中，银锰精矿中的FeS2和氧化锰矿中的MnO2发生反应，则浸锰液中主要的金属阳离子有__________。>Fe3＋、Mn2＋(2)“浸银”时，使用过量FeCl3、HCl和CaCl2的混合液作为浸出剂，将Ag2S中的银以[AgCl2]－形式浸出。①将“浸银”反应的离子方程式补充完整：②结合平衡移动原理，解释浸出剂中Cl－、H＋的作用：__________________________________________________________。2Fe3＋＋Ag2S＋4Cl－⇌2Fe2＋＋2[AgCl2]－＋SCl－与Ag2S电离出的Ag＋结合生成[AgCl2]－，使平衡正向移动，提高Ag2S的浸出率；H＋可抑制Fe3＋水解，防止生成Fe(OH)3沉淀(3)“沉银”过程中需要过量的铁粉作为还原剂。①该步反应的离子方程式有______________________________________________。②一定温度下，Ag的沉淀率随反应时间的变化如图所示。解释t分钟后Ag的沉淀率逐渐减小的原因：________________________。(4)结合“浸锰”过程，从两种矿石中各物质利用的角度，分析联合提取银和锰的优势：________________________________________。2[AgCl2]－＋Fe===Fe2＋＋2Ag＋4Cl－、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋Fe2＋被氧气氧化为Fe3＋，Fe3＋把Ag氧化为Ag＋可将两种矿石中的锰元素同时提取到浸锰液中，得到MnSO4，同时将银元素和锰元素分离开；生成的Fe3＋还可以用于浸银，节约氧化剂解析：(1)①“浸锰”过程中，矿石中的银以Ag2S的形式残留于浸锰渣中，MnS发生反应MnS＋2H＋===Mn2＋＋H2S↑，硫化锰溶于强酸而硫化银不溶于强酸，则可推断：Ksp(MnS)>Ksp(Ag2S)；②根据信息，在H2SO4溶液中二氧化锰可将Fe2＋氧化为Fe3＋，自身被还原为Mn2＋，则浸锰液中主要的金属阳离子有Fe3＋、Mn2＋。(2)①Ag2S中S元素化合价升高，Fe元素化合价降低，根据得失电子守恒、元素守恒，该离子方程式为2Fe3＋＋Ag2S＋4Cl－⇌2Fe2＋＋2[AgCl2]－＋S；②Cl－与Ag2S电离出的Ag＋结合生成[AgCl2]－，使平衡正向移动，提高Ag2S的浸出率；H＋可抑制Fe3＋水解，防止生成Fe(OH)3沉淀。(3)①铁粉可将[AgCl2]－还原为单质银，过量的铁粉还可以与铁离子发生反应，因此离子方程式为2[AgCl2]－＋Fe===Fe2＋＋2Ag＋4Cl－、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；②溶液中生成的Fe2＋会被空气中的氧气缓慢氧化为Fe3＋，Fe3＋把部分Ag氧化为Ag＋，因此tmin后银的沉淀率逐渐降低。(4)联合提取银和锰的优势在于“浸锰”过程可将两种矿石中的锰元素同时提取到浸锰液中，将银元素和锰元素分离开，利用MnO2的氧化性将FeS2中的Fe2＋氧化为Fe3＋，同时生成的Fe3＋还可以用于浸银，节约氧化剂，同时得到MnSO4。3．铈可用作优良的环保材料，现以氟碳铈矿(CeFCO3，含Fe2O3、FeO等杂质)为原料制备