考向09 工艺流程初探-备战2022年高考化学一轮复习考点微专题

考向09 工艺流程初探 【2021广东卷】对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝( )、钼( )、镍( )等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下： 已知：25℃时， 的 ， ； ； ；该工艺中， 时，溶液中 元素以 的形态存在。 (1)“焙烧”中，有 生成，其中 元素的化合价为_______。 (2)“沉铝”中，生成的沉淀 为_______。 (3)“沉钼”中， 为7.0。 ①生成 的离子方程式为_______。 ②若条件控制不当， 也会沉淀。为避免 中混入 沉淀，溶液中 _______(列出算式)时，应停止加入 溶液。 (4)①滤液Ⅲ中，主要存在的钠盐有 和 ， 为_______。 ②往滤液Ⅲ中添加适量 固体后，通入足量_______(填化学式)气体，再通入足量 ，可析出 。 (5)高纯 (砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示，图中所示致密保护膜为一种氧化物，可阻止 刻蚀液与下层 (砷化镓)反应。 ①该氧化物为_______。 ②已知： 和 同族， 和 同族。在 与上层 的反应中， 元素的化合价变为+5价，则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为_______。 【答案】+6 + = ↓ 【分析】 由题中信息可知，废催化剂与氢氧化钠一起焙烧后，铝和钼都发生了反应分别转化为偏铝酸钠和钼酸钠，经水浸、过滤，分离出含镍的固体滤渣，滤液I中加入过量的二氧化碳，偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀，过滤得到的沉淀X为氢氧化铝，滤液II中加入适量的氯化钡溶液沉钼后，过滤得到钼酸钡。 【解析】 （1）“焙烧”中，有 生成，其中Na和O的化合价为+1和-2，根据化合价的代数和为0可知， 元素的化合价为+6。 （2）“沉铝”中，偏铝酸钠转化为氢氧化铝，因此，生成的沉淀 为 。 （3）①滤液II中含有钼酸钠，加入氯化钡溶液后生成 沉淀，该反应的离子方程式为 + = ↓。 ②若开始生成 沉淀，则体系中恰好建立如下平衡： ，该反应的化学平衡常数为 。为避免 中混入 沉淀，必须满足 ，由于“沉钼”中 为7.0， ，所以溶液中 时，开始生成 沉淀， 因此， 时，应停止加入 溶液。 （4）①滤液I中加入过量的二氧化碳，偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀，同时生成碳酸氢钠，过滤得到的滤液II中含有碳酸氢钠和钼酸钠。滤液II中加入适量的氯化钡溶液沉钼后，因此，过滤得到的滤液Ⅲ中，主要存在的钠盐有 和 ，故 为 。 ②根据侯氏制碱法的原理可知，往滤液Ⅲ中添加适量 固体后，通入足量 ，再通入足量 ，可析出 。 （5）①由题中信息可知，致密的保护膜为一种氧化物，是由 与 反应生成的，联想到金属铝表面容易形成致密的氧化膜可知，该氧化物为 。 ②由 和 同族、 和 同族可知， 中显+3价（其最高价）、 显-3价。在 与上层 的反应中， 元素的化合价变为+5价，其化合价升高了8， 元素被氧化，则该反应的氧化剂为 ，还原剂为 。 中的O元素为-1价，其作为氧化剂时，O元素要被还原到-2价，每个 参加反应会使化合价降低2，根据氧化还原反应中元素化合价升高的总数值等于化合价降低的总数值可知，该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为 。 题型一　物质制备类化工流程题 1．核心反应——陌生方程式的书写 关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。 (1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律，①判断产物，②根据化合价升降相等配平。 (2)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。 2．原料的预处理 (1)溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸等。 水浸 与水接触反应或溶解 浸出 固体加水(酸)溶解得到离子 酸浸 在酸溶液中反应，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程 浸出率 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(更多转化) (2)灼烧、焙烧、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。 (3)审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。 3．常用的控制反应条件的方法 (1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点： ①能与H＋反应，使溶液pH增大； ②不引入新杂质。 例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。 (2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。 (3)趁热过滤。防止某物质降温时会析出。 (4)冰水洗涤。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。 题型二　提纯类化工流程题 1．明确常用的提纯方