剖析03 反应条件的控制——pH、温度-备战2025年高考【化学工艺流程】考点剖析+对点精练（全国通用）

剖析03 反应条件的控制——pH、温度 1、控制溶液的pH 条件控制 思考角度 pH控制 (1)调节溶液的酸碱性，使金属离子形成氢氧化物沉淀析出，以达到除去金属离子的目的； ①原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了H+的浓度，使溶液pH值增大； ②pH控制的范围：杂质离子完全沉淀时pH值~主要离子开始沉淀时pH (注意两端取值) ③需要的物质：含主要阳离子(不引入新杂质即可)的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，使pH增大的物质，如MgO、Mg(OH)2、MgCO3等类型的物质； ④实例1：除去CuSO4溶液中少量Fe3+，可向溶液中加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、CuCO3，调节pH至3~4，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。Fe3+溶液中存在水解平衡：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，加入CuO后，溶液中H+浓度降低，平衡正向移动，Fe(OH)3越聚越多，最终形成沉淀。 a．加入CuO的作用：调节溶液的pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3 b．加热的目的：促进Fe3＋水解 实例2：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示： 物质 开始沉淀 沉淀完全 Fe(OH)3 2.7 3.7 Fe(OH)2 7.6 9.6 Mn(OH)2 8.3 9.8 若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋：先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH至3.7~8.3。 实例3：Mg2+ (Fe3+)：MgO、Mg(OH) 2、MgCO3 (2)抑制盐类水解； 像盐酸盐、硝酸盐溶液，通过结晶方法制备晶体或加热脱水结晶水合物制备相对应的无水盐时，由于水解生成的盐酸或硝酸挥发，促使了金属离子水解(水解反应为吸热反应)导致产品不纯 如：由MgCl2·6H2O制无水MgCl2要在HCl气流中加热，否则： MgCl2·6H2OMg(OH)2＋2HCl↑＋4H2O (3)促进盐类水解生成沉淀，有利于过滤分离 (4)“酸作用”还可除去氧化物(膜) (5)“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等 (6)特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件) 【注意】调节pH的试剂选取： ①选取流程中出现的物质； ②未学习过的物质且题目又无信息提示的一般不做考虑； ③已学的常见酸碱(NaOH、Na2CO3、HCl、H2SO4、NH3·H2O、HNO3)。 【例1】实验室用发光二极管(LED)的生产废料(主要成分为难溶于水的GaN，含少量In、Mg金属)制备Ga2O3，过程如下。已知：Ga与In为同族元素，In难溶于NaOH溶液。 (1)①基态镓(Ga)原子的价电子排布式为 。 ②Ⅰ中GaN反应生成[Ga(OH)4]-的离子方程式为 。 ③Ⅰ使用装置如图(加热及夹持装置省略)，吸收液可用 。(填标号) a．水    b．浓盐酸    c．稀硫酸    d．四氯化碳 (2)①Ⅱ需用到的玻璃仪器有烧杯、 和 。 ②“沉淀1”含金属元素 。(填元素符号) (3)①Ⅲ加硫酸调节溶液pH的目的是 。 ②按下列操作顺序测定溶液pH，不规范的是 。(填标号) a．用镊子夹取湿润的pH试纸 b．将pH试纸置于干燥清净的玻璃片上 c．用滴管吸取少量待测液，滴在pH试纸中央 d．观察试纸颜色变化，并与标准比色卡比较 【例2】是一种绿色易溶于水的晶体，广泛应用于化学镀镍、生产电池、医药工业、催化行业以及印染工业等行业中，由一种废料(主要成分是铁镍合金，还含有铜、镁、硅的氧化物)为原料制取的步骤如下图： 已知：镍能溶于稀酸但溶解不完全，通常表现为＋2价。 物质 电离常数 物质 溶度积常数 物质 溶度积常数 CuS NiS (1)Ni在元素周期表中的位置 。 (2)“溶解”时加入溶液的目的是 ，可代替的物质是 ，滤渣的主要成分是 。 (3)“除铁”时生成黄钠铁矾沉淀，写出其离子方程式 。 (4)理论上，除铜后，溶液中 mol/L[计算时取0.1mol/L，结果保留两位有效数字]。 (5)除镁过程中，调节溶液pH呈中性的原因是 。 (6)“系列操作”包括 。 【例3】镉( Cd)在合金、电池等方面具有重要应用。某铜镉渣中主要含有Cd、CdO，还含有Cu、Zn、Pb、Fe、CuO和SiO2等杂质，从铜镉渣中回收Cd的某种工艺流程如图所示。 已知：①Ksp[CaSO4] =9.1 ×10-6 Ksp[PbSO4]=1.6×10-8 ②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示： 离子 Zn2+ Cd2+ Fe2+ Pb2+ Cu2+ Fe3+ 开始沉淀时(c=0.01 mol · L-1)的pH 8.2 7.8 7.5 6.7 5.2 2.2 完全沉淀时(c=1.0 ×10-5mol·L-1)的pH 9.7 9.3 9.0 8.5 6.7 3.2 回答下列问题： (1)将铜镉渣先“浆化”再“酸浸”的目的是 。 (2)“酸浸”时，保持温度和pH均不宜过高的原因是 ；“压滤 ”所得滤渣I的主要成分是 ( 填化学式)； “酸浸”后滤液中还含有微量的Pb2+，其微量存在的主要原因是 。 (3)“除铁”时，加入的石灰乳调节溶液pH的范围是 ， 若石灰乳加过量，缺陷是 。 (4)将“置换”出来的海绵镉在空气中堆放进行“自然氧化” ，再用硫酸进行“酸溶”，“置换净化”处理是将残余的微量的Cu2+和Pb2+进行深度脱除，以提高阴极镉产品的纯度，“置换净化”所发生的离子反应方程式为 。 2、控制温度(常用水浴、冰浴或油浴) 条件控制 思考角度 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(一般是有利于生成物生成的方向)；如：促进水解生成沉淀。 ③除杂，除去热不稳定的杂质，如：H2O2、氨水、铵盐(NH4Cl)、硝酸盐、NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4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； 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，使其结晶析出，减少损失等； ⑤降温可以减少能源成本，降低对设备的要求； 控制温度在一定范围(综合考虑) 温度过低：反应速率过慢或溶解速率小 温度过高：①催化剂逐渐失活，化学反应速率急剧下降 ②物质分解，如：NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、浓HNO3等 ③物质会挥发，如：浓硝酸、浓盐酸、醋酸、液溴、乙醇等 ④物质氧化，如：Na2SO3等 ⑤物质升华，如：I2 升华 控制温度(常用水浴、冰浴或油浴) ①防止副反应的发生； ②使化学平衡移动；控制化学反应的方向； ③控制固体的溶解与结晶； ④控制反应速率；使催化剂达到最大活性； ⑤升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发； ⑥加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离； ⑦趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量； ⑧降温：防止物质高温分解或挥发；降温(或减压)可以减少能源成本，降低对设备的要求； 【例1】某工厂的固体废渣中主要含Cu和CuO，还含有少量和等。利用该固体废渣制取的部分工艺流程如图所示： (1)Cu与稀硝酸反应的离子方程式为 。 (2)酸溶时，反应温度不宜超过70℃，其主要原因是 ，若保持反应温度为70℃，欲加快反应速率可采取的措施为 。 (3)过滤后所得废渣的主要成分的化学式为 。 (4)由溶液制晶体的操作方法是：蒸发浓缩、 、过滤、冰水洗涤、低温烘干。 【例2】某煤化工厂废水含有大量有机物、氨氮、氰化物、悬浮颗粒等有害物质。处理流程如图所示。 离子 开始沉淀pH 完全沉淀pH Fe2+ 6.3 8.3 Fe3+ 2.7 3.7 (1)萃取塔中经过 (填写操作名称)可将含酚有机层分离出来。 (2)蒸氨塔中需要连续加入碱液并保持较高温度。请从化学平衡角度解释回答下列问题。 ①写出蒸氨塔中主要的化学平衡的离子方程式： 。 ②加入碱液以及保持较高温度的原因： 。 (3)缺氧池中含有及CN-，其中CN-(C为+2价)可被回流硝化液中的氧化为无毒气体。请预测CN-反应后的产物为 和 。请分析由蒸氨塔到缺氧池工序酸化的目的： 。 【例3】硫酸铁铵是一种重要铁盐，为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁氨，具体流程如下： (1)步骤①中洗去废铁屑表面的油污，可以选用的试剂是 。 A．热的稀硫酸            B．热水            C．热的碳酸钠溶液 (2)步骤②需要加热的目的是 。 (3)步骤②温度保持80～95℃，采用的合适加热方式是 。 1．工业上用粗铜电解精炼所产生的阳极泥[主要含硒化亚铜(Cu2Se)和碲化亚铜(Cu2Te)]为原料，进行综合回收利用的某种工艺流程如图： 已知：①TeO2是两性氧化物，微溶于水；②25℃时，Ksp(FeS)=6.0×10-18。 (1)“烧结”时的固体产物主要为Na2SeO3、Na2TeO3和Cu2O，该过程中Cu2Te反应的化学方程式为 。 (2)利用浸取渣制取硫酸铜溶液时，试剂X最好选用 。 a．SO2 b．Cl2      c．H2O2      d．Fe2(SO4)3 用稀硫酸调节pH的范围为4.5~5.0，pH过大或过小都将导致碲的回收率偏低，原因是 。 2．三草酸合铁(Ⅲ)酸钾，翠绿色晶体，可溶于水，难溶于乙醇，110℃开始失去结晶水，230℃时分解，有光敏性。某小组采用如下实验流程制备。 已知：①为黄色固体； ②酸性越强，氧化性越强； ③与开始反应速率较慢，一段时间后反应速率明显加快。 请回答下列问题： (1)下列说法不正确的是___________。 A．步骤Ⅰ所得滤液中含有硫酸 B．步骤Ⅰ和步骤Ⅱ中加热煮沸都是为了加快反应速率 C．步骤Ⅳ加入适量无水乙醇有利于的析出 D．步骤Ⅳ得到的晶体需在明亮通风处干燥，不可高温烘干 (2)步骤Ⅱ的悬浊液中棕色物质的化学式是 。 (3)步骤Ⅱ~Ⅲ可在如图所示的装置中完成，仪器A的名称是 ；步骤Ⅲ需调节溶液pH为4左右，若pH值过低，产品中会混有，产生该副产物的原因： 。 3．某工厂的固体废渣中主要含Cu和CuO，还含有少量Cu2O和SiO2等。利用该固体废渣制取Cu(NO3)2的部分工艺流程如图所示： (1)Cu与稀硝酸反应的化学方程式为 。 (2)酸溶时，反应温度不宜超过70℃，其主要原因是 ，若保持反应温度为70℃，欲加快反应速率可采取的措施为 。 (3)过滤后所得废渣的主要成分的化学式为 。 (4)由Cu(NO3)2溶液制Cu(NO3)2晶体的操作方法是：蒸发浓缩、 、过滤、冰水洗涤、低温烘干。 4．以软锰矿粉末（主要成分MnO2，还含有Al2O3、Fe2O3等杂质）为原料制MnSO4·H2O的工艺流程如下： 已知：pH＞3.3后溶液不存在Fe3+，pH＞5.0后溶液不存在Al3+，pH＞8后Mn2+开始沉淀。 （1）保持其他条件不变，在不同温度下对含软锰矿粉进行酸浸，锰浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳温度与时间分别为 ℃、 min。 （2）“酸浸”时，会将Fe2+氧化至Fe3+，所发生的反应离子方程式为 。 （3）酸浸时要加入硫酸，硫酸浓度不能过大或者过小。当硫酸浓度过小时，酸浸会有红褐色残渣出现，原因是 。 （4）MnSO4在水中的溶解度与温度关系如图。由MnCO3获得较纯净的MnSO4•H2O晶体的方法是：将MnCO3溶于 ，控制温度为 以上结晶，得到MnSO4•H2O晶体，洗涤、烘干。 5．锗及其化合物可应用于航空航天测控、光纤通信等领域。一种从硅—锗合金废料中制取高纯的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)为了加快“水浸”的速率可采取的措施有 (写两条)。 (2)“焙烧”时硅发生反应的化学方程式为 。 (3)“滤渣”的主要成分为 (填化学式)，“中和”生成的化学方程式为 。 (4)实验中磷酸的用量在90～140时，随着磷酸的用量增加，锗的回收率逐渐提高，当磷酸用量为125时，排放液中含磷粒子总浓度为，请判断该排放液是否超标？ (填“超标”或“不超标”)。[《中华人民共和国国家标准一污水综合排放标准GB8978-1996》一级标准，排放液中磷酸盐(以P计)的含量不超过0.5] (5)“水解”操作时保持较低温度有利于提高产率，其最可能的原因是 。 6．镍钴锰酸锂材料是近年来开发的一类新型锂离子电池正极材料，具有容量高、循环稳定性好、成本适中等优点，这类材料可以同时有效克服钴酸锂材料成本过高、磷酸铁锂容量低等问题，工业上由废旧的钴酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂、锰酸锂电池正极材料(还含有铝箔、炭黑、有机黏合剂等)，经过一系列工艺流程制备镍钴锰酸锂材料，该材料可用于三元锂电池的制备，实现电池的回收再利用，工艺流程如图所示： 已知：①粉碎灼烧后产物的主要成分是Li2O、NiO、Co2O3、MnO、Fe2O3、Al2O3。 ②萃取剂对Fe3+选择性很高，且生成的物质很稳定，有机相中的Fe3+很难被反萃取。 ③25°C时Ksp(Li2CO3)=1.6×10-3。 ④已知Li2CO3的溶解度如表所示： 温度/℃ 0 20 80 S(Li2CO3)/g 1.54 1.33 0.85 回答下列问题： (1)正极材料在“灼烧”前先粉碎的目的是 。 (2)“碱浸”时涉及反应的离子方程式是 ；“酸浸”时加入H2O2的作用是 。 (3)“酸浸”时保持其他条件相同，测得不同温度下钴的浸出率如图所示。60℃时浸出率达到最大，可能的原因是 。 (4)上述工艺流程中采用萃取法净化除去了Fe3+，若采用沉淀法除去铁元素，结合下表，最佳的pH范围是 。 Fe3+ Al3+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Mn2+ 开始沉淀时pH 1.5 3.4 6.3 6.6 6.7 7.8 完全沉淀时pH 3.5 4.7 8.3 9.2 9.5 10.4 (5)若滤液2中c(Li+)=4mol·L-1，加入等体积的Na2CO3后，Li+的沉降率达到90%，计算滤液3中c()= 。mol·L-1。 (6)流程中用“热水洗涤”的原因是 。 7．医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等，以工业碳酸钙(含少量、、等杂质)生产医药级二水合氯化钙的质量分数为97.0%～103.0%)的主要流程如下： 已知 氢氧化物 开始沉淀时的pH 2.3 4.0 开始溶解时的pH 7.8 完全沉淀时的pH 3.7 5.2 完全溶解时的pH 10.8 (1)与盐酸反应的离子方程式 。 (2)“除杂”操作是加入氢氧化钙，调节溶液的pH范围为 ，目的是除去溶液中的少量、。 (3)过滤时需要用的玻璃仪器有 。 (4)“酸化”操作是加入盐酸，调节溶液的pH约为4.0，其目的有：①防止氢氧化钙吸收空气中的二氧化碳；②防止在蒸发时水解；③ 。 (5)蒸发结晶要保持在160℃的原因是 。 8．含钒碳质金矿是一种含金和的矿物，杂质主要为、、等。一种从含钒碳质金矿中提取金和钒的工艺流程如下： 已知：萃取剂P507(用HR表示)的萃取平衡可表示为。 回答下列问题： (1)“氯化焙烧”时将矿料粉碎的目的是 。 (2)“氯化焙烧”时生成的可将金元素、锌元素转化为氯化物。部分反应的与温度的关系及焙烧温度与金的挥发率和酸浸时钒的浸出率如图所示。 ①结合图像分析，焙烧的最佳温度为 ，原因为a．金的挥发率和钒的浸出率均较高，b． 。 ②氯化烟气的主要成分为(沸点)、(沸点)和 (填化学式)，对烟气降温，主要得到、混合物，对混合物进行 (填操作名称)可进一步提取金。 (3)室温下，随着pH和浓度的变化，五价钒微粒的区位优势图如下图所示。“调pH”时，调节pH至1~2的目的是 。 (4)下列有利于沉钒过程的两种操作为 (填序号)。 a．延长沉钒时间   b．将溶液调至强碱性 c．高温沉钒   d．增大溶液的浓度 (5)固体煅烧得到的化学方程式为 。 ( 8 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 剖析03 反应条件的控制——pH、温度 1、控制溶液的pH 条件控制 思考角度 pH控制 (1)调节溶液的酸碱性，使金属离子形成氢氧化物沉淀析出，以达到除去金属离子的目的； ①原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了H+的浓度，使溶液pH值增大； ②pH控制的范围：杂质离子完全沉淀时pH值~主要离子开始沉淀时pH (注意两端取值) ③需要的物质：含主要阳离子(不引入新杂质即可)的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，使pH增大的物质，如MgO、Mg(OH)2、MgCO3等类型的物质； ④实例1：除去CuSO4溶液中少量Fe3+，可向溶液中加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、CuCO3，调节pH至3~4，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。Fe3+溶液中存在水解平衡：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，加入CuO后，溶液中H+浓度降低，平衡正向移动，Fe(OH)3越聚越多，最终形成沉淀。 a．加入CuO的作用：调节溶液的pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3 b．加热的目的：促进Fe3＋水解 实例2：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示： 物质 开始沉淀 沉淀完全 Fe(OH)3 2.7 3.7 Fe(OH)2 7.6 9.6 Mn(OH)2 8.3 9.8 若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋：先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH至3.7~8.3。 实例3：Mg2+ (Fe3+)：MgO、Mg(OH) 2、MgCO3 (2)抑制盐类水解； 像盐酸盐、硝酸盐溶液，通过结晶方法制备晶体或加热脱水结晶水合物制备相对应的无水盐时，由于水解生成的盐酸或硝酸挥发，促使了金属离子水解(水解反应为吸热反应)导致产品不纯 如：由MgCl2·6H2O制无水MgCl2要在HCl气流中加热，否则： MgCl2·6H2OMg(OH)2＋2HCl↑＋4H2O (3)促进盐类水解生成沉淀，有利于过滤分离 (4)“酸作用”还可除去氧化物(膜) (5)“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等 (6)特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件) 【注意】调节pH的试剂选取： ①选取流程中出现的物质； ②未学习过的物质且题目又无信息提示的一般不做考虑； ③已学的常见酸碱(NaOH、Na2CO3、HCl、H2SO4、NH3·H2O、HNO3)。 【例1】实验室用发光二极管(LED)的生产废料(主要成分为难溶于水的GaN，含少量In、Mg金属)制备Ga2O3，过程如下。已知：Ga与In为同族元素，In难溶于NaOH溶液。 (1)①基态镓(Ga)原子的价电子排布式为 。 ②Ⅰ中GaN反应生成[Ga(OH)4]-的离子方程式为 。 ③Ⅰ使用装置如图(加热及夹持装置省略)，吸收液可用 。(填标号) a．水    b．浓盐酸    c．稀硫酸    d．四氯化碳 (2)①Ⅱ需用到的玻璃仪器有烧杯、 和 。 ②“沉淀1”含金属元素 。(填元素符号) (3)①Ⅲ加硫酸调节溶液pH的目的是 。 ②按下列操作顺序测定溶液pH，不规范的是 。(填标号) a．用镊子夹取湿润的pH试纸 b．将pH试纸置于干燥清净的玻璃片上 c．用滴管吸取少量待测液，滴在pH试纸中央 d．观察试纸颜色变化，并与标准比色卡比较 【答案】 (1)4s24p1 ac (2)玻璃棒 漏斗 (3)将转化为沉淀 ac 【例2】是一种绿色易溶于水的晶体，广泛应用于化学镀镍、生产电池、医药工业、催化行业以及印染工业等行业中，由一种废料(主要成分是铁镍合金，还含有铜、镁、硅的氧化物)为原料制取的步骤如下图： 已知：镍能溶于稀酸但溶解不完全，通常表现为＋2价。 物质 电离常数 物质 溶度积常数 物质 溶度积常数 CuS NiS (1)Ni在元素周期表中的位置 。 (2)“溶解”时加入溶液的目的是 ，可代替的物质是 ，滤渣的主要成分是 。 (3)“除铁”时生成黄钠铁矾沉淀，写出其离子方程式 。 (4)理论上，除铜后，溶液中 mol/L[计算时取0.1mol/L，结果保留两位有效数字]。 (5)除镁过程中，调节溶液pH呈中性的原因是 。 (6)“系列操作”包括 。 【答案】 (1)第4周期第Ⅷ族 (2)将氧化为，将镍元素完全转化成 或者空气 (3) (4) (5)酸性环境下，与结合成HF，或小浓度，不利于沉淀 (6)适量硫酸溶解   蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，干燥 【例3】镉( Cd)在合金、电池等方面具有重要应用。某铜镉渣中主要含有Cd、CdO，还含有Cu、Zn、Pb、Fe、CuO和SiO2等杂质，从铜镉渣中回收Cd的某种工艺流程如图所示。 已知：①Ksp[CaSO4] =9.1 ×10-6 Ksp[PbSO4]=1.6×10-8 ②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示： 离子 Zn2+ Cd2+ Fe2+ Pb2+ Cu2+ Fe3+ 开始沉淀时(c=0.01 mol · L-1)的pH 8.2 7.8 7.5 6.7 5.2 2.2 完全沉淀时(c=1.0 ×10-5mol·L-1)的pH 9.7 9.3 9.0 8.5 6.7 3.2 回答下列问题： (1)将铜镉渣先“浆化”再“酸浸”的目的是 。 (2)“酸浸”时，保持温度和pH均不宜过高的原因是 ；“压滤 ”所得滤渣I的主要成分是 ( 填化学式)； “酸浸”后滤液中还含有微量的Pb2+，其微量存在的主要原因是 。 (3)“除铁”时，加入的石灰乳调节溶液pH的范围是 ， 若石灰乳加过量，缺陷是 。 (4)将“置换”出来的海绵镉在空气中堆放进行“自然氧化” ，再用硫酸进行“酸溶”，“置换净化”处理是将残余的微量的Cu2+和Pb2+进行深度脱除，以提高阴极镉产品的纯度，“置换净化”所发生的离子反应方程式为 。 【答案】 (1)增大接触面积，提高酸浸速率和浸出率 (2)抑制Cd2+水解 Cu、SiO2和PbSO4 PbSO4的Ksp不足够小或硫酸的浓度不够大，使溶液中仍有微量Pb2+存在 (3)3.2<pH<5.2 或3.2~5.2 Cd(OH)2进入滤渣II而损失 (4)Cd+Cu2+= Cu+Cd2+、 Cd+Pb2+= Pb+Cd2+ 2、控制温度(常用水浴、冰浴或油浴) 条件控制 思考角度 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(一般是有利于生成物生成的方向)；如：促进水解生成沉淀。 ③除杂，除去热不稳定的杂质，如：H2O2、氨水、铵盐(NH4Cl)、硝酸盐、NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4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； 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，使其结晶析出，减少损失等； ⑤降温可以减少能源成本，降低对设备的要求； 控制温度在一定范围(综合考虑) 温度过低：反应速率过慢或溶解速率小 温度过高：①催化剂逐渐失活，化学反应速率急剧下降 ②物质分解，如：NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、浓HNO3等 ③物质会挥发，如：浓硝酸、浓盐酸、醋酸、液溴、乙醇等 ④物质氧化，如：Na2SO3等 ⑤物质升华，如：I2 升华 控制温度(常用水浴、冰浴或油浴) ①防止副反应的发生； ②使化学平衡移动；控制化学反应的方向； ③控制固体的溶解与结晶； ④控制反应速率；使催化剂达到最大活性； ⑤升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发； ⑥加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离； ⑦趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量； ⑧降温：防止物质高温分解或挥发；降温(或减压)可以减少能源成本，降低对设备的要求； 【例1】某工厂的固体废渣中主要含Cu和CuO，还含有少量和等。利用该固体废渣制取的部分工艺流程如图所示： (1)Cu与稀硝酸反应的离子方程式为 。 (2)酸溶时，反应温度不宜超过70℃，其主要原因是 ，若保持反应温度为70℃，欲加快反应速率可采取的措施为 。 (3)过滤后所得废渣的主要成分的化学式为 。 (4)由溶液制晶体的操作方法是：蒸发浓缩、 、过滤、冰水洗涤、低温烘干。 【答案】 (1)3Cu+8H++2= 3Cu2++2NO↑+4H2O (2)防止温度过高HNO3分解或者挥发 搅拌、将固体废渣粉碎、适当提高硝酸的浓度 (3)SiO2 (4)蒸发浓缩、冷却结晶 【例2】某煤化工厂废水含有大量有机物、氨氮、氰化物、悬浮颗粒等有害物质。处理流程如图所示。 离子 开始沉淀pH 完全沉淀pH Fe2+ 6.3 8.3 Fe3+ 2.7 3.7 (1)萃取塔中经过 (填写操作名称)可将含酚有机层分离出来。 (2)蒸氨塔中需要连续加入碱液并保持较高温度。请从化学平衡角度解释回答下列问题。 ①写出蒸氨塔中主要的化学平衡的离子方程式： 。 ②加入碱液以及保持较高温度的原因： 。 (3)缺氧池中含有及CN-，其中CN-(C为+2价)可被回流硝化液中的氧化为无毒气体。请预测CN-反应后的产物为 和 。请分析由蒸氨塔到缺氧池工序酸化的目的： 。 【答案】 (1)萃取、分液 (2)+OH-NH3∙H2ONH3+H2O 连续加入碱液，促进平衡正向移动，生成更多的氨气；保持较高的温度，降低氨气的溶解度，有利于氨气的逸出 (3)N2 CO2 营造酸性环境，增强的氧化能力，有利于将CN-氧化为无毒气体 【例3】硫酸铁铵是一种重要铁盐，为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁氨，具体流程如下： (1)步骤①中洗去废铁屑表面的油污，可以选用的试剂是 。 A．热的稀硫酸            B．热水            C．热的碳酸钠溶液 (2)步骤②需要加热的目的是 。 (3)步骤②温度保持80～95℃，采用的合适加热方式是 。 【答案】(1)C (2)加快反应速率 (3)热水浴或水浴加热 1．工业上用粗铜电解精炼所产生的阳极泥[主要含硒化亚铜(Cu2Se)和碲化亚铜(Cu2Te)]为原料，进行综合回收利用的某种工艺流程如图： 已知：①TeO2是两性氧化物，微溶于水；②25℃时，Ksp(FeS)=6.0×10-18。 (1)“烧结”时的固体产物主要为Na2SeO3、Na2TeO3和Cu2O，该过程中Cu2Te反应的化学方程式为 。 (2)利用浸取渣制取硫酸铜溶液时，试剂X最好选用 。 a．SO2 b．Cl2      c．H2O2      d．Fe2(SO4)3 用稀硫酸调节pH的范围为4.5~5.0，pH过大或过小都将导致碲的回收率偏低，原因是 。 【答案】 (1)2Cu2Te+2Na2CO3+3O22Cu2O+2Na2TeO3+2CO2 (2)c TeO2是两性氧化物，溶液过酸或者过碱都会碲元素反应而损失 2．三草酸合铁(Ⅲ)酸钾，翠绿色晶体，可溶于水，难溶于乙醇，110℃开始失去结晶水，230℃时分解，有光敏性。某小组采用如下实验流程制备。 已知：①为黄色固体； ②酸性越强，氧化性越强； ③与开始反应速率较慢，一段时间后反应速率明显加快。 请回答下列问题： (1)下列说法不正确的是___________。 A．步骤Ⅰ所得滤液中含有硫酸 B．步骤Ⅰ和步骤Ⅱ中加热煮沸都是为了加快反应速率 C．步骤Ⅳ加入适量无水乙醇有利于的析出 D．步骤Ⅳ得到的晶体需在明亮通风处干燥，不可高温烘干 (2)步骤Ⅱ的悬浊液中棕色物质的化学式是 。 (3)步骤Ⅱ~Ⅲ可在如图所示的装置中完成，仪器A的名称是 ；步骤Ⅲ需调节溶液pH为4左右，若pH值过低，产品中会混有，产生该副产物的原因： 。 【答案】 (1)BD (2)Fe(OH)3 (3)三颈烧瓶 pH值越低，Fe3+氧化性越强，H2C2O4有还原性，Fe3+氧化H2C2O4生成FeC2O4·2H2O和CO2 3．某工厂的固体废渣中主要含Cu和CuO，还含有少量Cu2O和SiO2等。利用该固体废渣制取Cu(NO3)2的部分工艺流程如图所示： (1)Cu与稀硝酸反应的化学方程式为 。 (2)酸溶时，反应温度不宜超过70℃，其主要原因是 ，若保持反应温度为70℃，欲加快反应速率可采取的措施为 。 (3)过滤后所得废渣的主要成分的化学式为 。 (4)由Cu(NO3)2溶液制Cu(NO3)2晶体的操作方法是：蒸发浓缩、 、过滤、冰水洗涤、低温烘干。 【答案】 (1)3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O (2)温度过高时硝酸会分解 将固体渣粉碎或适当增大硝酸浓度 (3)SiO2 (4)冷却结晶 【详解】（1）Cu与稀硝酸反应生成Cu(NO3)2、NO和H2O，该反应的化学方程式为：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O； （2）硝酸不稳定，加热会发生分解，所以酸溶时，反应温度不宜超过70℃，其主要原因是：温度过高时硝酸会分解；若保持反应温度为70℃，欲加快反应速率可采取的措施有：将固体渣粉碎或适当增大硝酸浓度或搅拌等； （3）由分析可知，过滤后所得废渣的主要成分为二氧化硅，其化学式是SiO2； （4）由Cu(NO3)2溶液制Cu(NO3)2晶体的操作方法是：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温烘干。 4．以软锰矿粉末（主要成分MnO2，还含有Al2O3、Fe2O3等杂质）为原料制MnSO4·H2O的工艺流程如下： 已知：pH＞3.3后溶液不存在Fe3+，pH＞5.0后溶液不存在Al3+，pH＞8后Mn2+开始沉淀。 （1）保持其他条件不变，在不同温度下对含软锰矿粉进行酸浸，锰浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳温度与时间分别为 ℃、 min。 （2）“酸浸”时，会将Fe2+氧化至Fe3+，所发生的反应离子方程式为 。 （3）酸浸时要加入硫酸，硫酸浓度不能过大或者过小。当硫酸浓度过小时，酸浸会有红褐色残渣出现，原因是 。 （4）MnSO4在水中的溶解度与温度关系如图。由MnCO3获得较纯净的MnSO4•H2O晶体的方法是：将MnCO3溶于 ，控制温度为 以上结晶，得到MnSO4•H2O晶体，洗涤、烘干。 【答案】70℃ 120min 生成的Fe3+水解得到Fe(OH)3沉淀 2Fe2+＋MnO2＋4H+＝2Fe3+＋Mn2+＋2H2O 适量的稀硫酸 90℃ 【详解】(1)根据图象可知，时间在120min时，温度在70℃和90℃时浸出率达到90%，则最佳温度为70℃，时间为120min； (2)“酸浸”时，二氧化锰在酸性条件下将Fe2+氧化至Fe3+，则离子方程式为2Fe2+＋MnO2＋4H+＝2Fe3+＋Mn2+＋2H2O； (3)当硫酸浓度过小时，溶液中的铁离子生成氢氧化铁沉淀； (4)用碳酸锰制取MnSO4•H2O，将MnCO3溶于适量的稀硫酸，根据图象控制温度在90℃以上。 5．锗及其化合物可应用于航空航天测控、光纤通信等领域。一种从硅—锗合金废料中制取高纯的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)为了加快“水浸”的速率可采取的措施有 (写两条)。 (2)“焙烧”时硅发生反应的化学方程式为 。 (3)“滤渣”的主要成分为 (填化学式)，“中和”生成的化学方程式为 。 (4)实验中磷酸的用量在90～140时，随着磷酸的用量增加，锗的回收率逐渐提高，当磷酸用量为125时，排放液中含磷粒子总浓度为，请判断该排放液是否超标？ (填“超标”或“不超标”)。[《中华人民共和国国家标准一污水综合排放标准GB8978-1996》一级标准，排放液中磷酸盐(以P计)的含量不超过0.5] (5)“水解”操作时保持较低温度有利于提高产率，其最可能的原因是 。 【答案】 (1)将“焙烧”后的合金废料粉碎、搅拌 (2)(或) (3) (4)不超标 (5)的水解是一个放热反应，降温有利于平衡正向移动，使反应物的平衡转化率更高 6．镍钴锰酸锂材料是近年来开发的一类新型锂离子电池正极材料，具有容量高、循环稳定性好、成本适中等优点，这类材料可以同时有效克服钴酸锂材料成本过高、磷酸铁锂容量低等问题，工业上由废旧的钴酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂、锰酸锂电池正极材料(还含有铝箔、炭黑、有机黏合剂等)，经过一系列工艺流程制备镍钴锰酸锂材料，该材料可用于三元锂电池的制备，实现电池的回收再利用，工艺流程如图所示： 已知：①粉碎灼烧后产物的主要成分是Li2O、NiO、Co2O3、MnO、Fe2O3、Al2O3。 ②萃取剂对Fe3+选择性很高，且生成的物质很稳定，有机相中的Fe3+很难被反萃取。 ③25°C时Ksp(Li2CO3)=1.6×10-3。 ④已知Li2CO3的溶解度如表所示： 温度/℃ 0 20 80 S(Li2CO3)/g 1.54 1.33 0.85 回答下列问题： (1)正极材料在“灼烧”前先粉碎的目的是 。 (2)“碱浸”时涉及反应的离子方程式是 ；“酸浸”时加入H2O2的作用是 。 (3)“酸浸”时保持其他条件相同，测得不同温度下钴的浸出率如图所示。60℃时浸出率达到最大，可能的原因是 。 (4)上述工艺流程中采用萃取法净化除去了Fe3+，若采用沉淀法除去铁元素，结合下表，最佳的pH范围是 。 Fe3+ Al3+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Mn2+ 开始沉淀时pH 1.5 3.4 6.3 6.6 6.7 7.8 完全沉淀时pH 3.5 4.7 8.3 9.2 9.5 10.4 (5)若滤液2中c(Li+)=4mol·L-1，加入等体积的Na2CO3后，Li+的沉降率达到90%，计算滤液3中c()= 。mol·L-1。 (6)流程中用“热水洗涤”的原因是 。 【答案】 (1)增大固体与相应反应物的接触面积，使反应更充分 (2)Al2O3+2OH-=2+H2O 把+3价钴还原为+2价 (3)温度低于60℃时，酸浸反应速率较慢；温度高于60℃时，H2O2分解反应速率较快 (4)3.5≤pH<6.6 (5)0.04 (6)Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li2CO3的溶解 【详解】（1）粉碎的目的是增大固体与相应反应物的接触面积，使反应更充分。 （2）根据流程可知粉碎灼烧后含有能和碱反应的A12O3，所以“碱浸”的目的是除去氧化物中的A12O3，对应的化学反应方程式是Al2O3+2OH-=2+H2O。 结合流程可知钴元素价态在氧化物中是+3价，而最后得到+2价，中间不涉及其他还原反应，故此过程中加入H2O2的作用是把+3价钴还原为+2价。 （3）60℃时浸出率达到最大，可能的原因要从高于60℃和低于60℃两个方面来解释，温度低于60℃时，酸浸反应速率较慢；温度高于60℃时，H2O2分解反应速率较快，故60℃时浸出率达到最大。 （4）根据流程信息，需保证Fe3+沉淀完全，而Co2+、 Ni2+、Mn2+均未开始沉淀，故最佳的pH范围是3.5≤pH<6.6。 （5）设滤液2的体积为VL，Li+的沉降率达到90%时剩余的Li+的物质的量为n=，此时溶液中c(Li+)=0.2mol/L，由Ksp(Li2CO3)=1.6×10-3可计算出此时滤液3中c()=0.04mol/L。 （6）流程中用“热水洗涤”的原因是Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li2CO3的溶解。 7．医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等，以工业碳酸钙(含少量、、等杂质)生产医药级二水合氯化钙的质量分数为97.0%～103.0%)的主要流程如下： 已知 氢氧化物 开始沉淀时的pH 2.3 4.0 开始溶解时的pH 7.8 完全沉淀时的pH 3.7 5.2 完全溶解时的pH 10.8 (1)与盐酸反应的离子方程式 。 (2)“除杂”操作是加入氢氧化钙，调节溶液的pH范围为 ，目的是除去溶液中的少量、。 (3)过滤时需要用的玻璃仪器有 。 (4)“酸化”操作是加入盐酸，调节溶液的pH约为4.0，其目的有：①防止氢氧化钙吸收空气中的二氧化碳；②防止在蒸发时水解；③ 。 (5)蒸发结晶要保持在160℃的原因是 。 【答案】 (1)CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O (2)5.2≤PH<7.8 (3)玻璃棒、烧杯、普通漏斗 (4)将溶液中少量的Ca(OH)2转化为CaCl2 (5)温度太高，CaCl2•2H2O会失水 8．含钒碳质金矿是一种含金和的矿物，杂质主要为、、等。一种从含钒碳质金矿中提取金和钒的工艺流程如下： 已知：萃取剂P507(用HR表示)的萃取平衡可表示为。 回答下列问题： (1)“氯化焙烧”时将矿料粉碎的目的是 。 (2)“氯化焙烧”时生成的可将金元素、锌元素转化为氯化物。部分反应的与温度的关系及焙烧温度与金的挥发率和酸浸时钒的浸出率如图所示。 ①结合图像分析，焙烧的最佳温度为 ，原因为a．金的挥发率和钒的浸出率均较高，b． 。 ②氯化烟气的主要成分为(沸点)、(沸点)和 (填化学式)，对烟气降温，主要得到、混合物，对混合物进行 (填操作名称)可进一步提取金。 (3)室温下，随着pH和浓度的变化，五价钒微粒的区位优势图如下图所示。“调pH”时，调节pH至1~2的目的是 。 (4)下列有利于沉钒过程的两种操作为 (填序号)。 a．延长沉钒时间   b．将溶液调至强碱性 c．高温沉钒   d．增大溶液的浓度 (5)固体煅烧得到的化学方程式为 。 【答案】 (1)增大反应物的接触面积，使反应更充分且能加快反应速率 (2) 反应①的，可生成氯气和，促进氯化反应的发生以及金和钒的分离 、、 蒸馏 (3)将转化为，利于被P507萃取，同时增大浓度，提高萃取率 (4)ad (5) 【详解】（1）“氯化焙烧”时将矿料粉碎的目的是增大反应物的接触面积，使反应更充分且能加快反应速率。 （2）①结合图像分析，焙烧的最佳温度为，原因为a．金的挥发率和钒的浸出率均较高，b．反应①的，可生成氯气和，促进氯化反应的发生以及金和钒的分离。 ②含钒碳质金矿杂质主要为、、等，氯化烟气的主要成分为(沸点)、(沸点)和、、。 （3）随着pH和浓度的变化，五价钒微粒的区位优势图如图所示,则“调pH”时，调节pH至1~2可将转化为，利于被P507萃取，同时增大浓度，提高萃取率。 （4）a．延长沉钒时间使与充分反应，利于沉钒过程； b．将溶液调至强碱性，与OH-生成NH3·H2O，不利于沉钒过程； c．高温条件易挥发出NH3，不利于沉钒过程； d．增大溶液的浓度，使充分转化为钒酸铵，利于沉钒过程； 故选ad。 （5）固体煅烧得到、NH3和H2O，化学方程式为。 ( 8 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$