原料的预处理-2025年高考化学工艺流程考点剖析与训练（解析版）

剖析02原料的预处理

知识讲解

1、固体原料粉碎或研磨、液体原料雾化

方法思考角度

将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快

反应速率或使反应更充分。

目的：提高原料转化率、利用率、浸取率，提高产品的产率等

固体原料粉碎或研磨、

液体原料雾化增大接触面积的方法：固体——粉碎、研磨；

液体——喷洒；

气体一用多孔分散器等

典型例题

【例1】（2024•广西玉林.一模）钻在新能源、新材料、航空航天、电器制造领域具有重要用途。某炼锌废渣

含有锌、铅、铜、铁、钻、锦的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钻的一种流程如下。

稀H2s。4H卢Na2S2OsNa咫NaClO

[|[调pH|

炼锌_____酸浮____►沉前—>[ml_>1沉岳*滤液

废渣-----~>

111

Mn

浸渣CuS02滤渣CO(OH)3

回答下列问题:

（1）“酸浸”前，需将废渣磨碎，其原因是

【答案】（1）增大固体与酸反应的接触面积，提高钻元素的浸出效率。

【例2】（2024•河北•模拟预测）NazCrzO’2HQ是一种重要的化工原料，可用于制革，印染等工业。

（1）以铝铁矿（主要成分为FeOCrQs，还含有MgO、A12O3,SiO2等）为原料制备NazCrQ?々凡。的工艺流程

如图。

①焙烧时将矿料磨碎且气体与矿料逆流而行，其目的是O

【答案】（1）增大接触面积，提高反应速率，使矿石充分反应

【例31（2024.贵州遵义.一模）选择性催化还原反应（SCR）被广泛用于燃煤电厂尾气的脱硝。为了回收废SCR

催化齐U（含V2°5、WO3>TiO?等）中的金属资源，某研究团队开发了如下工艺：

己知：

①WO3是酸性氧化物；TiOz是两性氧化物，不易在稀酸溶液中溶解。

②H2JO4晶体100。。开始升华，189SC分解，H2c2O4溶液具有一定的挥发性。

回答下列问题：

（1）为了提高“酸浸1”速率，对废SCR催化剂“预处理”的方法是（写一点即可）。

（2）“酸浸1"中浸取温度对机、鸨和钛浸出率的影响如图所示，90℃以后机的浸取率下降的可能原因是

70-

60-■一

151V

-O-W

iolTi

5560657075M）85909$100

温度十

（3）经检测，含机滤液中主要存在VC）2+,贝ij“酸浸1”中发生反应的离子方程式为

【答案】

⑴将废SCR催化剂粉碎

（2）温度升高，草酸挥发

⑶H2c2。4+丫2。5+4川=2丫02++2（：02T+3H2O

知识讲解

2、焙烧、灼烧、燃烧

方法思考角度

反应物与空气、氯气等氧化性气体或其他添加进去的物质（如硫酸）发生化学反应（所以

焙烧分为氧化焙烧、硫酸化焙烧和氯化焙烧等）。以气固反应为主，为避免物质融化反应

温度一般低于熔点，在500〜1500℃之间。使用专门的化工装置如沸腾炉、焙烧炉等。焙

烧的目的主要有：

①除去硫、碳单质；

焙烧

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，金属元素被氧化为高价态氧化物或高价态化合物；

④除去热不稳定的杂质（如碳酸盐沉淀）等。

工业上可以通过增加氧气的量、固体充分粉碎、逆流焙烧、适当升温等来提高焙烧效率。

物质在高温条件下发生脱水、分解、挥发等化学变化的过程。反应温度在1000℃左右，

灼烧使用的仪器比较多样如煤气灯、电炉等。灼烧海带、颜色反应、焰色试验、灼烧失重、灼

烧残渣等。

反应物受热分解或发生晶形转变，为避免融化温度低于熔点，但大多高于1200℃。如烟

煨烧烧石灰石、生产玻璃、打铁等，使用的化工设备如回转窑。燃烧的目的主要有：

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，如煨烧高岭土。

典型例题

【例1】(2024.浙江杭州.模拟预测)氧化铝(Y2O3)是一种重要的非线性光学材料。某团队设计了如下路线,

利用含铝矿石(其主要成分为CaF2、YF3及少量SiCh、MgF?)制备氧化铝：

浓H2s。4H2ONaHCO3

已知：①SiF4水解生成硅酸和氟硅酸(H2SiF6)；

回答下列问题：

(1)在焙烧时，能提高转化效率的措施有(写出两条)。

(2)将含钻矿石与浓硫酸在回转炉中焙烧，尾气中主要有和SiF4»

【答案】(1)升温、搅拌或粉碎等(2)HF

【例2】(2024.安徽阜阳•模拟预测)水合氧化铁(FeOOH)可用作净水剂和无机颜料等，利用硫铁矿烧渣(主

要含Fe2O3>Fe3O4及杂质SiCh等)制备FeOOH工艺流程如图所示：

滤渣滤液

回答下列问题：

⑴“还原焙烧”时，焦炭发生的总反应可表示为3C+2OL2CO+CC)2,焦炭的主要作用为

和;“酸浸”时，稀硫酸需过量10%并适当延长浸取时间，其目的是。

⑵“煨烧”时反应的化学方程式为

【答案】

(1)产生还原剂co或使铁的氧化物被还原燃烧产生热能提高烧渣中铁的浸取率

高温

(^2)4FeCC)3+02+2H2。;^4FeOOH+4CO

【例3】(2024•福建厦门•模拟预测)以硫铁矿(主要成分为FeSz,含少量Si°2)为原料制备FeSO,和软

磁性材料a-Fe2°3的工艺流程如下：

空气20%硫酸试剂X

硫铁矿T焙烧卜T酸溶卜T过滤H还原卜>……粗产品FeS(V7H2O

[1_1r_

so2滤渣|沉铁口...->a-Fe2SO3

回答下列问题：

(1)焙烧后得到的固体的主要成分为FeQs,则焙烧过程中发生反应的化学方程式为

(2)试剂X是(填化学式)。

(3)焙烧产生的SO?会污染环境，可用足量的浓氨水吸收，反应的离子方程式为o

【答案】

焙烧

(l)4FeS2+HO2=2Fe2O3+8SO2

⑵Fe

(3)SO2+2NH3H2O=2NH；+SO『+H2O

知识讲解

3、浸取

浸出率：是指固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少。

提高浸取率的措施：①将矿石研成粉末，提高接触面积;

②搅拌，使反应更加充分;

③当增大酸的浓度；

④加热；

⑤延长浸出时间

方法思考角度

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；

酸浸②去氧化物（膜）；

③抑制盐类的水解；

①除去金属表面的油污；

碱溶

②溶解两性化合物（AI2O3、ZnO等），溶解铝、二氧化硅等；

水浸与水接触反应或溶解，使原料变成离子进入溶液中；

醇浸提取有机物，常采用有机溶剂（乙醛，二氯甲烷等）浸取的方法提取有机物；

典型例题

【例1】（2024•安徽•一模）五氧化二钢广泛用于冶金、化工等行业，用作合金添加剂、生产硫酸或石油精炼

用的催化剂等。从废帆催化剂中（含有K2s。4、V2O5、V2O4、SiO?、Fe2O3、加2。3等）回收机，既能避免对

环境的污染，又能节约宝贵的资源。回收工艺流程如下：

已知：

①“酸浸”时，V2O5和V2O4先与稀硫酸反应分别生成VO；和VCP+。

②有机萃取剂萃取VO?+的能力比萃取VO：的能力强。

+

③溶液中VO；与VO；可相互转化：VO>H2OVO；+2H,且NH4VO3为沉淀。

（1）“酸浸”时，加快浸出速率的措施有（回答一条即可）；FeSO,参与反应的离子方程式为

(2)滤渣2的主要成分有；

【答案】

2++2+3+

(1)废催化剂粉碎，适当增大试剂浓度，适当升温等VO^+Fe+2H=VO+Fe+H2O

⑵Fe(OH)3、Al(OH)3

【例2】(2024•海南・高考真题)锦锌铁氧体(MnxZnL,Fe2()4)元件是电子线路中的基础组成部分。某实验室

利用废弃电子产品中的锦锌铁氧体制备Mn°2、ZnO和FeCzOaNH?。，可用于电池，催化剂等行业，其工

艺流程如下：

回答问题:

(1)氨浸的作用是将元素(填元素符号)有效转移到水溶液中。

(2)煮沸含有配合物的溶液B,产生混合气体，经冷凝后所得溶液可循环用于氨浸，该溶液是

【答案】⑴Zn(2)氨水

【例3】(2024•广西•模拟预测)某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钻的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该

废渣中提取钻的一种流程如下。

浸出渣铜渣铁渣滤液

已知：常温下，%(CoS)=1.8x10-22。回答下列问题：

⑴基态Co原子的价电子排布式为。

(2)“酸浸”步骤中，可提高含钻废渣浸出率的措施有(写出一种)。

(3)“浸出渣”的主要成分为(填化学式)。

【答案】⑴3d74s2⑵升温、粉碎矿物⑶PbSC)4、Cu

课后巩固

1.（2024.江苏扬州•模拟预测）铁红（Fe2O3）是一种用途广泛的颜料，用某烧渣（主要成分为FezCh,含少量SiO2）

制备铁红的流程如下：

空气炭桶康酸NH4HCO3溶液6

烧渣一*焙烧一*酸浸一・沉铁|一~七里曳J-F/Oj

滋渣浓液

（1）“焙烧”时，CO将Fe2O3还原为FeO,该过程中参加反应的还原剂与氧化剂的物质的量之比是。

（2）“酸浸”时，提高漫出率的措施有（写出一点即可），生成Fe2+的离子方程式为。

【答案】

（1）1：1

+2+

（2）搅拌、适当提高硫酸浓度、适当提高酸浸温度等FeO+2H=Fe+H2O

2、（2024•山东滨州•模拟预测）V2O5是接触法制硫酸的催化剂。工业上用车凡炉渣（主要含有VzC^FeO,还含

有少量Si。?、P2O5等杂质）制备VQ5的流程如图。

纯碱MgSC>4溶液（NH02SO4溶液

钮炉渣一»焙I烧--水浸一►除硅I、磷一沉I机一*NH4Vo34AV2。5

tII

空气浸出渣滤渣

回答下列问题:

（1）为加快钢炉渣的焙烧速率，可采取的措施有（写一条即可），“焙烧”的目的是将V2O3-FeO转化为可

溶性的NaVO3,写出该反应的化学方程式.

（2）“水浸”后，浸出渣的主要成分为（填化学式）。

剩余固体质量

（3）在焙烧NH4VO3的过程中，固体残留率（xlOO%）随温度变化的曲线如图。210℃时，剩余固

初始固体质量

体物质的化学式为;产生气体的空间结构为

0o

9o

8O

020040060077七

【答案】

高温

(1)将帆炉渣粉碎4FeO-V2O3+4Na2CO3+5O28NaVO3+2Fe2O3+4CO2

(2)Fe2O3

(3)HVO3三角锥形

3.(2024.江西赣州•模拟预测)高纯二硫化铝(MoS?)粉体被誉为“固体润滑剂之王”。一种利用铝精矿(主

要成分为MoS2,含少量MgO、Fe2O3,K2cO3等杂质)制备高纯MoS?的工艺流程如下：

铝精矿MOS2

酸性废气A水洗液氨浸渣

已知：Mo。,在温度高于650℃时易升华，不溶于水，能溶于氨水和强碱；在强碱溶液中MoC)3和许多金属

氧化物反应生成铝酸盐和多铝酸盐。

回答下列问题：

(1)“焙烧”过程中铝元素转化为铝焙砂(MOO3),写出发生反应的化学方程式为。避免产生的气体对

环境造成污染，可以在铜精矿中加入_____固体(填标号)。

A.NaOHB.CaOC.CaCO3

(2)工业上控制“焙烧”过程温度为600℃的原因是。

(3)“水洗”的目的是。

(4)“氨浸”过程中主要产物为不用氢氧化钠溶液进行浸取除防止引入Na+,还可能的原因

是。

(5)“转化”过程生成(NHJ2M0S4,发生反应的化学方程式为；可以循环利用的一种物质是(填

化学式)。

【答案】

(1)2MOS2+7O2==2MOO3+4SO2BC

(2)温度太低，反应速率慢，焙烧不充分；温度太高，MOO3因升华而损失

⑶除去水溶性的K£O3等杂质

(4)MOO3和MgO、Fe?O3等金属氧化物在氢氧化钠溶液中生成铝酸盐和多铝酸盐导致引入杂质

(5)(NH4)2MO4O13+16(NH4)2S=4(NH4)2MOS4+26NH3+13H2ONH3(或

【详解】(1)“焙烧”过程中铝元素转化为铝焙砂(MOC)3),该过程中M。元素化合价由+4升高至+6,S元素

化合价由-2升高至+4,02中O元素化合价由0降低至-2,根据化合价升降守恒及原子守恒可知反应方程式

焙烧

为2Mos2+7O2^^2MOO3+4SC>2；SO2气体有毒，为吸收SCh,可在铝精矿中加入碱性氧化物或者碱，

如加入CaO、CaCOs将SO2转化为CaSCU,不能加入NaOH固体，否则会因为碱性过强，在后续水洗过程

中损失铝元素，故答案为BC；

(2)“焙烧”过程温度为600℃,其原因是：温度太低，反应速率慢，焙烧不充分；而Mo。,在温度高于650℃

时易升华，温度太高，Mo。?因升华而损失；

(3)由上述分析可知，“水洗”的目的是除去水溶性的K2c等杂质；

(4)NaOH属于强碱，在强碱溶液中MoC>3和MgO、FeQ,等反应生成铝酸盐和多铝酸盐，会引入杂质，因

此“氨浸”过程中不用NaOH；

(5)“转化”过程中，(NHJzMo,C^转化为(NHJ2M0S4,该过程中无元素化合价变化，因此根据原子守恒

可知反应方程式为(NHjMoQis+16(NH4)2S=4(NH4)2MOS4+26NH3+13H2O,生成的NH3可在“氨浸”

中再次循环使用。

4.(2024・四川成都•模拟预测)菱镒矿主要成分为MnCO-SiO?、CaMgGiC”和少量FeCC>3,一种利用

该矿石制取高纯二氧化镐的工艺流程如图所示：

已知：常温下，H2c。3的Kal=4.5x10-7,勺=4.7X10R；Ksp(MnCC)3)=2.24xl0T。回答下列问题：

(1)“研磨”的目的是o

(2)“氯化焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为。

(3)分析下列图1、图2、图3,氯化镀焙烧菱锈矿的最佳条件是：焙烧温度为、氯化镂与铳矿

粉的质量之比为、焙烧时间为。

701---------1---------1---------1--------1-►50-----1-----1-----1-----1-----1-----1——►

4004505005506000.500.650.800.951.101.251.40

焙烧温度/℃m(NH4Cl):m(锦矿粉)

图1焙烧温度对锦浸出率的影响图2氯化铉用量对镒浸出率的影响

50----------1---------'---------'--------1―►

30456090120

焙烧时间/min

图3焙烧时间对锦浸出率的影响

(4)“浸出”后的浸渣的主要成分有铁的氧化物、CaMg(SiO3)2,(填化学式)。

(5)若“沉锦”后所得滤液中c(Mn2+)=l(T5moi.U、pH=6,此时溶液中c(HCO：)=mol•厂(保

留2位有效数字)。

(6)检验“沉镒”后得到的MnCO3沉淀洗涤干净的方法是

(7)氧化焙烧是在空气中进行，写出“氧化焙烧”反应的化学方程式：。

(8)请从流程经济效益角度出发，提出一个充分利用气体A和气体B的方案：

【答案】

(1)增大反应的接触面积，加快反应速率

iWj温

⑵M11CO3+2NH4clMnCb+CChT+2NH3T+H2O

(3)500℃1.1060min

(4)SiO2

(5)0.048

(6)取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加硝酸酸化的硝酸银溶液，若没有白色沉淀，说明沉淀洗涤干净

高温

(7)2MnCO3+O2^=2MnO2+2CO2

(8)将得到的氨气和二氧化碳用于制备沉镒所需的NH4HCO3

【详解】(1)“研磨”的目的是增大反应的接触面积，加快反应速率；

高温

(2)“氯化焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为MnCO3+2NH4Cl^MnCb+CO2个+2NH3T+H2O；

(3)由图1、图2、图3可知，氯化镂焙烧菱镒矿的最佳条件是：焙烧温度为500℃、氯化镂与镒矿粉的质

量之比为1.10、焙烧时间为60min；

(4)“浸出”后的浸渣的主要成分有铁的氧化物、CaMg(SiCh)2、SiO2；

2.24x1。-“

(5)当c(Mn2+)=10-5moi/L时,=2.24x10-6,由

S卜皿产)-10-5

c(H+)xc(CO；110^x2.24xl0-6….、

c卷cj)得'可求得《"CO；卜0.048W//L；

(6)“沉锦”后通过过滤、洗涤、干燥得到，检验沉淀已洗涤干净，主要是检验洗涤液中不含氯离子，其方

法是取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加硝酸酸化的硝酸银溶液，若没有白色沉淀，说明沉淀洗涤干净;

高温

(7)氧化焙烧是在空气中进行，写出“氧化焙烧”反应的化学方程式：2MnCO3+O2^2MnO2+2CO2；

(8)气体A和气体B是指C02和NE,可用于制备沉铸所需的NH4HCO3。

5.(2024•广东东莞•模拟预测)金属铭主要用于不锈钢、电镀和金属陶瓷等工业生产，工业上常用铝热法制

备金属铭。由铝铭铁矿(主要成分是FeCrz。，，含有少量的FeQ,、A12O3,SiO?等杂质)制备金属铭的工艺流

程如图。

纯碱、空气水CO2NH4C1铝粉、NaNO3

浸渣滤渣气体

⑴FeCr。中Fe的化合价为,“焙烧”前，将铝铭铁矿粉碎，其目的是.

⑵己知水浸取液中含有CrOj等离子，“焙烧”时，FeCrQ,和ALO3分别发生反应的化学方程式

为、。

(3)“浸渣”的主要成分为(填化学式，下同)，“滤渣”的主要成分为o

【答案】

(1)+2增大反应物的接触面积，加快焙烧反应速率，提高铝铭铁矿的利用率

高温_

(2)4FeCr2O4+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CC)2(合理即可)

高温.

A12O3+Na2CO3^2NaAlO2+CO2T

(3)FeQ3(l合理即可)H2SiO3,Al(OH)3

6.(2024・重庆模拟预测)锌烟灰是铅、锌及钢铁冶金过程中的一种中间产物，主要成分是ZnO、PbO、Fe.Q,

还含有少量的Mn、Cu、F等元素。现以锌烟灰为原料制备碱式碳酸锌［ZnCO3-2Zn(OH)2-H2。］的工艺流程如

图：

(NH4)2S2