剖析09 化学工艺流程的评价-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09 化学工艺流程的评价 1、评价的思考方向 （1）流程反应前期：原材料价格及易得程度。 （2）流程反应中期：流程操作难易，能耗高低，是否有污染生成。 （3）流程反应后期：产率、纯度高低。 2、评价的内容 （1）是否绿色环境的评价； ①高能：反应中能耗过高，常见有电解，高温等操作会使得能耗变高（加热不属于高能耗）。 ②污染：流程中有污染物生成，如NOX、Cl2等。 （2）对步骤和转化率、利用率、产物纯度的评价； ①减损：某操作使流程中损失(浪费)减少。如用冰水或乙醇洗涤产物，减少产物的损失。 ②增产：或者某操作使产品总量增加。如提纯粗盐后，NaCl质量反而高于本来的质量。 （3）对装置和原理的评价； ①原子利用率：指提高原子利用率，反应物是否尽可能多的转化为生成物。 ②经济性：指工业生产中要符合经济效益，原材料成本尽可能降低。 （4）定性实验的误差评价。 （5）试剂循环：反应中的副产物能够再次投入使用，达到试剂的循环。 3、问题与讨论 （1）原理(是否有副反应发生，是否具备形成原电池条件，是否要考虑盐溶液的水解，溶剂有无影响等)。 （2）条件：温度、催化剂、反应物的蒸发、生成物的蒸发。 （3）装置：冷凝收集产物，回流提高反应物的转化率，干燥，防堵，倒吸，尾气处理。 （4）药品：浓度及浓度的变化(如浓H2SO4反应变稀后不具有强氧化性，浓盐酸与MnO2反应变稀后不再反应，浓HNO3与Cu反应过程中，由于HNO3的变稀，生成产物由NO2由变为NO)；药品是否变质(如Na2SO3在空气中易被部分氧化成Na2SO4)。 （5）用量：增加一种反应物的量，会使另一种反应物的转化率增加(如2SO2+O2==2SO3，工业上常采用适当增加O2的量来提高SO2的转化率)、减少生成物的量对反应速率，平衡移动的影响。 （6）操作(先后顺序)。 （7）引起误差的原因：条件的影响，原因的影响，副反应的影响(共存物质之间的反应和继续反应)。 （8）工业生产主要考虑：反应物(易得与廉价)，反应条件(设备、成本、转化率)，产物(循环利用、副产物、环保等)。 【例1】胆矾(CuSO4·5H2O)是一种重要化工原料，某研究小组以生锈的工业铜屑废料[主要成分是Cu，含有少量的油污、Fe3O4、CuO、Cu2(OH)2CO3]为原料制备胆矾，其简易工艺流程如下： 已知：常温下，，；，。 依据所学知识回答下列问题： (2)“溶解、氧化”时利用稀硫酸和，与直接用浓硫酸相比优点是 (写出两点)。 【例2】Pd/是常见的汽车尾气催化剂。一种从废Pd/纳米催化剂（主要成分及含量：Pd 0.3%，- 92.8%，其他杂质6.9%）中回收金属Pd的工艺流程如下： 已知：-能与酸反应，-不与酸反应，“沉淀”得到。 回答下列问题： (4)“粗Pd”溶解时，可用稀替代，但缺点是 。 【例3】钛酸钡()可以作为防火涂料的添加剂，可提高涂层的防火性能和抗化学腐蚀性。以钛渣(主要成分是，含少量、、等)为原料制备钛酸钡的流程如下： 已知：①草酸钡难溶于水；②常温下，几种离子沉淀的如下表所示。 金属离子 开始沉淀/ 1.5 6.3 0.5 完全沉淀/ 2.8 8.3 2.5 注：。 回答下列问题： (5)“氧化焙烧”发生反应的化学方程式为 。工业上，还可以直接将在1500℃、无氧环境下反应24h制备，该方法的缺点是 。 1．红土镍矿具有资源丰富、采矿成本低的特点，其开发利用成为研究热点。以红土镍矿(主要含有、FeO、NiO、MgO、等)为原料制备的工艺流程如下图所示。回答下列问题： (1)用量对铁去除率和镍损失率的影响如图所示，为保持较高除铁率同时减小镍损失，确定的浓度为 。 (2)已知黄钠铁矾的成分为，则“除铁”时发生反应的化学方程式为 ；用除铁的优点是沉淀速率快、形成大颗粒固体易过滤，不会造成溶液中其它离子损失，对比除铁，采用中和水解法除铁存在的主要缺点是 。 2．锆及其化合物作为新材料，具有相当重要的意义。氧氯化锆(ZrOCl2)是制备锆系列材料的一种重要中间产品，用锆英砂(主要成分ZrSiO4)制备水合氧氯化锆有多种方法，目前使用较多的是“一碱一酸法”，其主要流程如图： 已知：①Na2ZrO3在强碱性的介质中不溶解或水解；硅酸和原硅酸(H4SiO4)都具有吸附性。 回答下列问题： (5)操作M包括 、过滤、洗涤、干燥；上述工艺若不加改进，锆的损失会比较大，为了减少锆的损失，应该改进的措施是 。 3．铬及其化合物在工业生产中应用广泛。某铬铁矿的主要成分为，另外还含有FeO、、MgO等杂质。一种液相氧化法制备的工艺路线如图： 回答下列问题： (1)铬铁矿磨成铬铁矿粉参与反应的目的是 。 (2)“加压碱浸”中，发生的主要反应为转化为铬酸钠，其化学方程式为 ，滤渣的主要成分为 。 (3)“加碱转化”中，所加入的碱为，目的是 。 (4)“固液分离”中，三种不同分离方式所需时间如图，则最佳的分离方式为 。 (5)在“溶解还原”过程中，有生成，发生反应的离子方程式为 。 (6)从循环利用的角度，提出该工艺流程的改进建议 。 4．CIGS靶材是一种主要含铜、镓(Ga)、铟(In)、硒(Se)的合金，由于其良好的电学传导和光学透明性能，被广泛运用在薄膜太阳能电池领域。实验室设计从废弃CIGS中回收稀散金属铟和镓的氯化物(性质类似于AlCl3)的流程图，回答下列问题： 已知：I.“溶解”步骤所得溶液中含有Cu2+、In3+、Ga3+和H2SeO3。 (1)“溶解”过程中生成Ga3+的离子方程式为 和2Ga+6H+=2Ga3++3H2↑；利用王水也能溶解CIGS，试分析以王水代替HCl和H2O2的缺点是 (答出一点即可)。 5．一种由粗铋(Bi：97.88%，Pb：1.69%，Cu：0.427%，其他不与硝酸反应的难溶性物质：0.003%)制备高纯铋的氧化物的工艺流程如图所示。 已知：滤液1的主要成分为，还含有少量的、。 回答下列问题： (1)将粗铋熔化后水淬成颗粒状的目的为 。 (2)操作a的名称为 。 (3)加入碳酸铵溶液调pH时应对溶液进行适当加热的原因为 ，加热时温度不宜过高的原因为 。 (6)流程图中所示“产品”也可以通过直接煅烧硝酸氧铋制得，该方案的缺点是 。 6．碱式氧化镍为镍氢电池的正极材料。黄钠铁矾的化学式为被用做净水剂。用含镍废渣（主要成分为、，还含有少量的、等杂质）为主要原料联合制取碱式氧化镍和黄钠铁矾的工艺流程如图所示。 已知：部分金属硫化物的溶度积常数；；，回答下列问题： (1)Fe元素在周期表的位置 。 (2)“酸浸”后所得废渣的主要成分为 （填“化学式”）；除铜步骤的离子方程式为 。 (3)“氧化”时，若用稀硝酸代替过氧化氢氧化，从反应产物的角度分析，稀硝酸代替过氧化氢的缺点是 。 7．磷酸二氢钾（KH2PO4）在工业、农业、医药及食品等行业均有广泛的应用，有报道一种湿法磷酸萃取制备磷酸二氢钾的工艺流程如下图所示（部分流程步骤已省略）： 已知萃取的主要反应原理：KCl+H3PO4KH2PO4+HCl；HCl+E(表示有机萃取剂)HCl•E； 请回答下列问题： (1)在实验室实现流程图中操作X需要的主要玻璃仪器是 ；流程图中物质A是 ； (2)副产品B的化学式是 ；一系列操作Y，具体包括 、洗涤、干燥； (3)评价该工艺的优点 （任写两点）； 8．硫酸铁（PFS）是一种新型高效的无机高分子絮凝剂，广泛用于水的处理。用铁的氧化物为原料来制取聚合硫酸铁，为控制水解时Fe3+的浓度，防止生成氢氧化铁沉淀，原料中的Fe3+必须先还原为Fe2+。实验步骤如下： （1）用98%的硫酸配制28%的硫酸，所需的玻璃仪器除量筒外，还有 。 (a) 容量瓶                (b) 烧杯                    (c) 烧瓶 （2）步骤II取样分析溶液中的Fe2+、Fe3+的含量，目的是 。 (a) 控制溶液中Fe2+与Fe3+含量比             (b) 确定下一步还原所需铁的量 (c) 确定氧化Fe2+所需NaClO3的量             (d) 确保铁的氧化物酸溶完全 （3）用NaClO3氧化时反应方程式如下：6FeSO4 + NaClO3 + 3H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + NaCl + 3H2O，若改用HNO3氧化，则反应方程式如下6FeSO4 + 2HNO3 + 3H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + NO↑ + 4H2O，已知1mol HNO3价格0.16元、1mol NaClO3价格0.45元，评价用HNO3代替NaClO3作氧化剂的得弊，利是 ，弊是 。聚合硫酸铁溶液中SO42¯与Fe3+物质的量之比不是3:2。根据下列供选择的试剂和基本操作，测定聚合硫酸铁产品溶液中SO42¯与Fe3+物质的量之比。 9．我国科学家研究和开发的锰氧化物分子筛(@MS)材料，可大大提升分子筛对含酚废水的处理能力。工业上可由二氧化锰粉末与硫化锰矿(含Fe，Al，Mg，Ni，Zn，Si等元素的硫化物或氧化物以及C和少量有机物)和4A级分子筛为原料制备该材料。 ．高纯制备 注：滤渣1中无。 附：①一些相关物质的 物质 MnS NiS ZnS ②相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH 金属离子 开始沉淀 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9 沉淀完全 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9 ．流程评价 (6)有同学认为此流程不适宜大规模工业生产，请从物质利用角度谈谈你的看法。 10．葡萄糖酸锌(化学式为)，是一种优良的人体补锌剂，常温下为白色晶体，溶于冷水，极易溶于热水和沸水。某兴趣小组利用废旧锰锌干电池中的锌皮(含、Fe、)和葡萄糖酸钙(化学式为)为原料，设计了以下流程来制备葡萄糖酸锌。 已知： ①在酸性溶液中会转化为和 ②该条件下，溶液中金属离子的相关参数如下： 氢氧化物 开始沉淀的pH 完全沉淀的pH 2.7 3.7 8.3 9.8 7.6 9.6 8.0 11.1 回答下列问题： (1)“沉淀1”为 ，酸浸时除去部分锰元素发生的离子反应方程式为 。 (2)氧化“滤液1”的目的是 。 (3)操作A依次为 、 、过滤、洗涤、干燥。 (4)生产中也可用与葡萄糖酸钙反应制补锌剂其化学反应方程式为 ，趁热过滤后将滤液冷却至室温，再加入少量乙醇的作用是 。 (5)另有同学分析后认为将、与乙醇混合后加入中，充分反应过滤也能得到葡萄糖酸锌，请你对此做出评价 。 11．汽车废弃催化剂中含有Pt，还含有少量的Fe2O3、MgO、Al2O3、SiO2。一种从汽车废弃催化剂中回收铂的流程如下： 有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表： 金属离子 Al3+ Mg2+ Fe3+ 开始沉淀的pH 3.5 9.5 2.2 沉淀完全(c=1.0× 10-5mol/L)的pH 4.7 11.1 3.2 回答下列问题： (1)长期使用的催化剂，表面会覆盖积碳和有机物，粉碎废弃催化剂后，需进行预处理操作A，操作A的名称为 。 (2)酸浸工序中Pt溶于王水生成NO和氯铂酸(H2PtCl6)，该反应的化学方程式为 。有同学提议，将王水换成盐酸和过氧化氢的混合溶液，其优点是 。 12．硫酸锰可用于电池、催化剂等行业，是一种重要的化工原料。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)为原料制备硫酸锰的工艺流程如图。 已知：25℃时，此实验条件下Mn2+开始沉淀的pH为7.54，金属离子在水溶液中的平衡浓度与pH的关系如图所示。 回答下列问题： (1)已知：“混合焙烧”后烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO。处理高硫锰矿时，若直接用H2SO4浸出，不经“混合焙烧”，其缺点为 。 (2)“氧化“时，发生反应的离子方程式为 。 (3)“中和除杂“时，生成沉淀的主要成分为 。(填化学式) 13．利用硝酸、过氧化氢对废弃锂电池中的正极材料LiMn2O4进行处理，回收Li、Mn元素，工艺流程如下： 回答下列问题： (1)通过仪器分析可知LiMn2O4晶体中锰元素由、构成，它们的个数比为 。 (2)为了提高“酸浸”的效率，可采取的方法有 (答出2条)。“滤液1”的主要溶质有LiNO3、，写出“酸浸”时发生反应的离子方程式 。 (3)在“酸浸”时，若用盐酸替代硝酸，可能产生的不良影响是 ，请评价若流程中缺少“加热浓缩”步骤后工艺的优缺点 (优点和缺点各写一条)。 (4)“沉锂”试剂不选用的原因可能是 (写出一条)。 14．高锰酸钾在化工生产和环境保护等领域应用十分广泛。以软锰矿(主要成分是MnO2，含有Fe2O3和SiO2等杂质)为原料制备高锰酸钾的工艺流程如图： 回答下列问题： (1)基态Mn原子的价电子轨道表示式为 。 (2)“焙烧”中有K2MnO4生成，该步骤主要反应的化学方程式为 。 (3)若“焙烧”时未加入KClO3，“水浸”后所得溶液中也含有K2MnO4，原因可能是 。 (4)“水浸”时需要加热，其目的是 。 (5)“滤渣2”含有MnO2和 ，“歧化”过程中主要反应的离子方程式为 。 (6)KMnO4可通过电解K2MnO4溶液的方法直接制得，相比“歧化法”，电解法的优点是 。 15．铬是高熔点、耐腐蚀金属，常被用于制作不锈钢和镀铬。工业上常利用铬铁矿(主要成分是，还含有MgO、、、等杂质)通过下列两种方法来制备铬。 方法一：焦炭还原法 方法二：流程如下 已知： ⅰ.固体X的主要成分是、MgO； ⅱ.； ⅲ. 回答下列问题： (1)铬铁矿焙烧时的化学方程式为 (填化学式)。固体Y的主要成分是 。 (2)“废液”可以适当处理再利用。流程中可以循环再利用的物质是 (填化学式)。 (3)与方法二相比，方法一的缺点是 。 (4)高温还原的化学方程式为 。 ( 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09 化学工艺流程的评价 1、评价的思考方向 （1）流程反应前期：原材料价格及易得程度。 （2）流程反应中期：流程操作难易，能耗高低，是否有污染生成。 （3）流程反应后期：产率、纯度高低。 2、评价的内容 （1）是否绿色环境的评价； ①高能：反应中能耗过高，常见有电解，高温等操作会使得能耗变高（加热不属于高能耗）。 ②污染：流程中有污染物生成，如NOX、Cl2等。 （2）对步骤和转化率、利用率、产物纯度的评价； ①减损：某操作使流程中损失(浪费)减少。如用冰水或乙醇洗涤产物，减少产物的损失。 ②增产：或者某操作使产品总量增加。如提纯粗盐后，NaCl质量反而高于本来的质量。 （3）对装置和原理的评价； ①原子利用率：指提高原子利用率，反应物是否尽可能多的转化为生成物。 ②经济性：指工业生产中要符合经济效益，原材料成本尽可能降低。 （4）定性实验的误差评价。 （5）试剂循环：反应中的副产物能够再次投入使用，达到试剂的循环。 3、问题与讨论 （1）原理(是否有副反应发生，是否具备形成原电池条件，是否要考虑盐溶液的水解，溶剂有无影响等)。 （2）条件：温度、催化剂、反应物的蒸发、生成物的蒸发。 （3）装置：冷凝收集产物，回流提高反应物的转化率，干燥，防堵，倒吸，尾气处理。 （4）药品：浓度及浓度的变化(如浓H2SO4反应变稀后不具有强氧化性，浓盐酸与MnO2反应变稀后不再反应，浓HNO3与Cu反应过程中，由于HNO3的变稀，生成产物由NO2由变为NO)；药品是否变质(如Na2SO3在空气中易被部分氧化成Na2SO4)。 （5）用量：增加一种反应物的量，会使另一种反应物的转化率增加(如2SO2+O2==2SO3，工业上常采用适当增加O2的量来提高SO2的转化率)、减少生成物的量对反应速率，平衡移动的影响。 （6）操作(先后顺序)。 （7）引起误差的原因：条件的影响，原因的影响，副反应的影响(共存物质之间的反应和继续反应)。 （8）工业生产主要考虑：反应物(易得与廉价)，反应条件(设备、成本、转化率)，产物(循环利用、副产物、环保等)。 【例1】胆矾(CuSO4·5H2O)是一种重要化工原料，某研究小组以生锈的工业铜屑废料[主要成分是Cu，含有少量的油污、Fe3O4、CuO、Cu2(OH)2CO3]为原料制备胆矾，其简易工艺流程如下： 已知：常温下，，；，。 依据所学知识回答下列问题： (2)“溶解、氧化”时利用稀硫酸和，与直接用浓硫酸相比优点是 (写出两点)。 【答案】(2)不产生气体污染物，硫酸用量小(或无须加热，操作较为安全，对设备的腐蚀性小等合理答案) 【详解】（2）“溶解、氧化”时利用稀硫酸和H2O2，将亚铁离子转化为铁离子，浓硫酸与亚铁离子反应生成铁离子和二氧化硫，则与直接用浓硫酸相比优点是不产生污染性气体，且硫酸用量小，故答案为：不产生污染性气体，且硫酸用量小(或无须加热，操作较为安全，对设备的腐蚀性小等合理答案)； 【例2】Pd/是常见的汽车尾气催化剂。一种从废Pd/纳米催化剂（主要成分及含量：Pd 0.3%，- 92.8%，其他杂质6.9%）中回收金属Pd的工艺流程如下： 已知：-能与酸反应，-不与酸反应，“沉淀”得到。 回答下列问题： (4)“粗Pd”溶解时，可用稀替代，但缺点是 。 【答案】(4)用硝酸作氧化剂会生成氮氧化物，对环境产生较大污染 【详解】（4）“粗Pd”溶解时，可用稀HNO3替代NaClO3，但缺点是使用硝酸作氧化剂会生成氮氧化物，对环境产生较大污染； 【例3】钛酸钡()可以作为防火涂料的添加剂，可提高涂层的防火性能和抗化学腐蚀性。以钛渣(主要成分是，含少量、、等)为原料制备钛酸钡的流程如下： 已知：①草酸钡难溶于水；②常温下，几种离子沉淀的如下表所示。 金属离子 开始沉淀/ 1.5 6.3 0.5 完全沉淀/ 2.8 8.3 2.5 注：。 回答下列问题： (5)“氧化焙烧”发生反应的化学方程式为 。工业上，还可以直接将在1500℃、无氧环境下反应24h制备，该方法的缺点是 。 【答案】(5) 能耗高、产生污染空气 【详解】（5）空气中氧气具有氧化性，“氧化焙烧”中氧气将碳氧化为二氧化碳，同时生成水、，发生反应的化学方程式为。工业上，还可以直接将在1500℃、无氧环境下反应24h制备，此方法需要高温且反应时间长、草酸分解会生成CO，故该方法的缺点能耗高、产生污染空气。 1．红土镍矿具有资源丰富、采矿成本低的特点，其开发利用成为研究热点。以红土镍矿(主要含有、FeO、NiO、MgO、等)为原料制备的工艺流程如下图所示。回答下列问题： (1)用量对铁去除率和镍损失率的影响如图所示，为保持较高除铁率同时减小镍损失，确定的浓度为 。 (2)已知黄钠铁矾的成分为，则“除铁”时发生反应的化学方程式为 ；用除铁的优点是沉淀速率快、形成大颗粒固体易过滤，不会造成溶液中其它离子损失，对比除铁，采用中和水解法除铁存在的主要缺点是 。 【答案】 (1)4 (2) 易水解生成胶体，沉淀速率慢，难过滤，且易吸附溶液中的，降低镍的回收率 【详解】（1）通过观察图像可知的用量为时，虽然铁去除率高，但镍损失率也很高，为保持较高除铁率同时减小镍损失，确定的用量为。 （2）沉铁时投入的与反应生成，根据原子守恒可知也会参加反应，产物中还会生成，此反应的化学方程式为。中和水解法是通过调节pH形成沉淀，但是调节过程中易形成胶体，难过滤，且胶体具有吸附性，易吸附溶液中的金属阳离子，降低镍的回收率。 2．锆及其化合物作为新材料，具有相当重要的意义。氧氯化锆(ZrOCl2)是制备锆系列材料的一种重要中间产品，用锆英砂(主要成分ZrSiO4)制备水合氧氯化锆有多种方法，目前使用较多的是“一碱一酸法”，其主要流程如图： 已知：①Na2ZrO3在强碱性的介质中不溶解或水解；硅酸和原硅酸(H4SiO4)都具有吸附性。 回答下列问题： (5)操作M包括 、过滤、洗涤、干燥；上述工艺若不加改进，锆的损失会比较大，为了减少锆的损失，应该改进的措施是 。 【答案】(5)蒸发浓缩、冷却结晶 将滤渣洗涤，并将洗涤液并入酸液中，重复操作M 【详解】（5）酸化压滤得到ZrOCl2溶液，从溶液中得到ZrOCl2，其操作M包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；上述工艺锆的损失会比较大，主要是在洗涤滤渣的过程中有锆的损失，为了减少锆的损失，应将滤渣洗涤，并将洗涤液并入酸液中，重复操作M；故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；将滤渣洗涤，并将洗涤液并入酸液中，重复操作M。 3．铬及其化合物在工业生产中应用广泛。某铬铁矿的主要成分为，另外还含有FeO、、MgO等杂质。一种液相氧化法制备的工艺路线如图： 回答下列问题： (1)铬铁矿磨成铬铁矿粉参与反应的目的是 。 (2)“加压碱浸”中，发生的主要反应为转化为铬酸钠，其化学方程式为 ，滤渣的主要成分为 。 (3)“加碱转化”中，所加入的碱为，目的是 。 (4)“固液分离”中，三种不同分离方式所需时间如图，则最佳的分离方式为 。 (5)在“溶解还原”过程中，有生成，发生反应的离子方程式为 。 (6)从循环利用的角度，提出该工艺流程的改进建议 。 【答案】 (1)增大表面积，加快反应速率，提高铬铁矿的利用率 (2)2Cr2O3＋8NaOH＋3O2=4Na2CrO4＋4H2O Fe2O3(或Fe3O4)、MgO、 (3)铬酸钠转化为铬酸钡沉淀，而偏铝酸钠不参与反应，实现铬铝分离 (4)保温沉降 (5)CH3OH＋2BaCrO4＋10H＋=CO2＋2Cr3＋＋7H2O＋2Ba2＋ (6)滤液2中含有大量碱液，处理后，重新进入加压碱浸环节 【详解】（1）铬铁矿磨成铬铁矿粉参与反应的目的是增大表面积，加快反应速率，提高铬铁矿的利用率，故答案为：增大表面积，加快反应速率，提高铬铁矿的利用率； （2）“加压碱浸”中，Cr2O3与氧气、氢氧化钠溶液反应生成铬酸钠和水，其反应的化学方程式为2Cr2O3＋8NaOH＋3O2=4Na2CrO4＋4H2O，滤渣的主要成分为Fe2O3(或Fe3O4)、MgO，故答案为：2Cr2O3＋8NaOH＋3O2=4Na2CrO4＋4H2O；Fe2O3(或Fe3O4)、MgO； （3）“加碱转化”中，所加入的碱为Ba(OH)2的目的是铬酸钠转化为铬酸钡沉淀，而偏铝酸钠不参与反应，实现铬铝分离，故答案为：铬酸钠转化为铬酸钡沉淀，而偏铝酸钠不参与反应，实现铬铝分离； （4）由于保温沉降所用的时间最短，则“固液分离”中，最佳的分离方式为保温沉降，故答案为：保温沉降； （5）在“溶解还原”过程中，铬酸钡与盐酸和甲醇反应生成铬离子和CO2，其反应的离子方程式为CH3OH＋2BaCrO4＋10H＋=CO2＋2Cr3＋＋7H2O＋2Ba2＋，故答案为：CH3OH＋2BaCrO4＋10H＋=CO2＋2Cr3＋＋7H2O＋2Ba2＋； （6）从循环利用的角度，该工艺流程可将滤液2在“加压碱浸”过程中循环利用，故答案为：滤液2中含有大量碱液，处理后，重新进入加压碱浸环节。 4．CIGS靶材是一种主要含铜、镓(Ga)、铟(In)、硒(Se)的合金，由于其良好的电学传导和光学透明性能，被广泛运用在薄膜太阳能电池领域。实验室设计从废弃CIGS中回收稀散金属铟和镓的氯化物(性质类似于AlCl3)的流程图，回答下列问题： 已知：I.“溶解”步骤所得溶液中含有Cu2+、In3+、Ga3+和H2SeO3。 (1)“溶解”过程中生成Ga3+的离子方程式为 和2Ga+6H+=2Ga3++3H2↑；利用王水也能溶解CIGS，试分析以王水代替HCl和H2O2的缺点是 (答出一点即可)。 【答案】(1)2Ga＋3H2O2＋6H＋=2Ga3＋＋6H2O 生成的氮氧化合物导致污染 【分析】（1）“溶解”过程中生成Ga3＋，Ga被H2O2氧化成Ga3＋，离子方程式为2Ga＋3H2O2＋6H＋=2Ga3＋＋6H2O，Ga与盐酸反应生成GaCl3和H2，离子方程式为2Ga+6H+=2Ga3++3H2↑；王水是浓盐酸和浓硝酸混合物，氧化过程生成氮氧化合物，氮氧化合物污染环境；故答案为2Ga＋3H2O2＋6H＋=2Ga3＋＋6H2O；生成的氮氧化合物导致污染； 5．一种由粗铋(Bi：97.88%，Pb：1.69%，Cu：0.427%，其他不与硝酸反应的难溶性物质：0.003%)制备高纯铋的氧化物的工艺流程如图所示。 已知：滤液1的主要成分为，还含有少量的、。 回答下列问题： (1)将粗铋熔化后水淬成颗粒状的目的为 。 (2)操作a的名称为 。 (3)加入碳酸铵溶液调pH时应对溶液进行适当加热的原因为 ，加热时温度不宜过高的原因为 。 (6)流程图中所示“产品”也可以通过直接煅烧硝酸氧铋制得，该方案的缺点是 。 【答案】 (1)增大接触面积，提高溶解速率，利于粗铋和硝酸反应 (2)过滤 (3)促进水解 防止碳酸铵在温度过高时分解 (6)煅烧时会产生氮的氧化物等污染性气体，污染环境 【详解】（1）将粗铋熔化后水淬成颗粒状的目的为增大接触面积，提高溶解速率，利于粗铋和硝酸反应； （2）操作a后得到滤渣和滤液，则操作a的名称为过滤； （3）加入碳酸铵溶液调pH时应对溶液进行适当加热的原因为促进水解，加热时温度不宜过高的原因为防止碳酸铵在温度过高时分解； （6）直接煅烧硝酸氧铋会产生氮的氧化物等污染性气体，污染环境。 6．碱式氧化镍为镍氢电池的正极材料。黄钠铁矾的化学式为被用做净水剂。用含镍废渣（主要成分为、，还含有少量的、等杂质）为主要原料联合制取碱式氧化镍和黄钠铁矾的工艺流程如图所示。 已知：部分金属硫化物的溶度积常数；；，回答下列问题： (1)Fe元素在周期表的位置 。 (2)“酸浸”后所得废渣的主要成分为 （填“化学式”）；除铜步骤的离子方程式为 。 (3)“氧化”时，若用稀硝酸代替过氧化氢氧化，从反应产物的角度分析，稀硝酸代替过氧化氢的缺点是 。 【答案】 (1)第四周期第Ⅷ族 (2) (3)稀硝酸被还原为NO污染环境 【详解】（1）Fe在周期表中的位置是：第四周期第Ⅷ族； （2）酸浸时不溶于稀硫酸为滤渣；酸性滤液中加入，将形成沉淀过滤除去，离子方程式：； （3）“氧化”时，若用稀硝酸代替过氧化氢氧化，稀硝酸被还原为NO污染环境； 7．磷酸二氢钾（KH2PO4）在工业、农业、医药及食品等行业均有广泛的应用，有报道一种湿法磷酸萃取制备磷酸二氢钾的工艺流程如下图所示（部分流程步骤已省略）： 已知萃取的主要反应原理：KCl+H3PO4KH2PO4+HCl；HCl+E(表示有机萃取剂)HCl•E； 请回答下列问题： (1)在实验室实现流程图中操作X需要的主要玻璃仪器是 ；流程图中物质A是 ； (2)副产品B的化学式是 ；一系列操作Y，具体包括 、洗涤、干燥； (3)评价该工艺的优点 （任写两点）； 【答案】 (1)分液漏斗 有机萃取剂 (2)NH4Cl 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 (3)操作简便、流程短、提高物质循环利用率、成本低、无三废污染、产品纯度高、副产物可利用等 【详解】（1）操作X分离有机相和水相，则是分液，分液的主要仪器是分液漏斗，物质A是有机萃取剂。 （2）副产品B的化学式是NH4Cl；一系列操作Y目的是从NH4Cl溶液中回收NH4Cl，具体操作包括：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。 （3）从流程图可以看出该工艺的一些优点有：操作简便、流程短、提高物质循环利用率、成本低、无三废污染、产品纯度高、副产物可利用等。 8．硫酸铁（PFS）是一种新型高效的无机高分子絮凝剂，广泛用于水的处理。用铁的氧化物为原料来制取聚合硫酸铁，为控制水解时Fe3+的浓度，防止生成氢氧化铁沉淀，原料中的Fe3+必须先还原为Fe2+。实验步骤如下： （1）用98%的硫酸配制28%的硫酸，所需的玻璃仪器除量筒外，还有 。 (a) 容量瓶                (b) 烧杯                    (c) 烧瓶 （2）步骤II取样分析溶液中的Fe2+、Fe3+的含量，目的是 。 (a) 控制溶液中Fe2+与Fe3+含量比             (b) 确定下一步还原所需铁的量 (c) 确定氧化Fe2+所需NaClO3的量             (d) 确保铁的氧化物酸溶完全 （3）用NaClO3氧化时反应方程式如下：6FeSO4 + NaClO3 + 3H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + NaCl + 3H2O，若改用HNO3氧化，则反应方程式如下6FeSO4 + 2HNO3 + 3H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + NO↑ + 4H2O，已知1mol HNO3价格0.16元、1mol NaClO3价格0.45元，评价用HNO3代替NaClO3作氧化剂的得弊，利是 ，弊是 。聚合硫酸铁溶液中SO42¯与Fe3+物质的量之比不是3:2。根据下列供选择的试剂和基本操作，测定聚合硫酸铁产品溶液中SO42¯与Fe3+物质的量之比。 【答案】b b、c 原料成本较低 产生气体对大气有污染 【详解】(1)配制一定量质量分数硫酸溶液需要的仪器有：胶头滴管、量筒、玻璃棒、烧杯，故选b； (2)因为控制水解时Fe3+的浓度，防止生成氢氧化铁沉淀，原料中的Fe3+必须先还原为Fe2+，所以确定下一步还原所需铁的量，然后Fe2+再被氧化Fe3+，需要确定氧化Fe2+所需NaClO3的量，故答案为bc； (3)从环保和成本方面考虑，利是原料成本较低，弊是产生气体对大气有污染； 9．我国科学家研究和开发的锰氧化物分子筛(@MS)材料，可大大提升分子筛对含酚废水的处理能力。工业上可由二氧化锰粉末与硫化锰矿(含Fe，Al，Mg，Ni，Zn，Si等元素的硫化物或氧化物以及C和少量有机物)和4A级分子筛为原料制备该材料。 ．高纯制备 注：滤渣1中无。 附：①一些相关物质的 物质 MnS NiS ZnS ②相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH 金属离子 开始沉淀 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9 沉淀完全 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9 ．流程评价 (6)有同学认为此流程不适宜大规模工业生产，请从物质利用角度谈谈你的看法。 【答案】(6)①大规模生产，过程中会产生二氧化硫而污染环境同时生成NiS和ZnS难以分离，回收利用价值低；②除杂1也会造成部分MnS沉淀造成物质利用率低下； 【详解】（6）①大规模生产，过程中会产生二氧化硫而污染环境同时生成NiS和ZnS难以分离，回收利用价值低；②除杂1也会造成部分MnS沉淀造成物质利用率低下； 10．葡萄糖酸锌(化学式为)，是一种优良的人体补锌剂，常温下为白色晶体，溶于冷水，极易溶于热水和沸水。某兴趣小组利用废旧锰锌干电池中的锌皮(含、Fe、)和葡萄糖酸钙(化学式为)为原料，设计了以下流程来制备葡萄糖酸锌。 已知： ①在酸性溶液中会转化为和 ②该条件下，溶液中金属离子的相关参数如下： 氢氧化物 开始沉淀的pH 完全沉淀的pH 2.7 3.7 8.3 9.8 7.6 9.6 8.0 11.1 回答下列问题： (1)“沉淀1”为 ，酸浸时除去部分锰元素发生的离子反应方程式为 。 (2)氧化“滤液1”的目的是 。 (3)操作A依次为 、 、过滤、洗涤、干燥。 (4)生产中也可用与葡萄糖酸钙反应制补锌剂其化学反应方程式为 ，趁热过滤后将滤液冷却至室温，再加入少量乙醇的作用是 。 (5)另有同学分析后认为将、与乙醇混合后加入中，充分反应过滤也能得到葡萄糖酸锌，请你对此做出评价 。 【答案】 (1)(或答二氧化锰) (2)将溶液中的氧化为沉淀除去；将溶液中的氧化为 (3)蒸发浓缩 冷却结晶 (4) 降低葡萄糖酸锌的溶解度 (5)该同学也能制得葡萄糖酸锌，但产品可能不纯 【详解】（1）由分析可知，“沉淀1”为(或答二氧化锰)；酸浸时除去部分锰元素发生的反应为和氢离子发生自身的氧化还原反应生成二氧化锰沉淀和锰离子，离子反应方程式为； （2）氧化“滤液1”的目的是将溶液中的氧化为沉淀除去；将溶液中的氧化为； （3）操作A为生成葡萄糖酸钙的操作，依次为蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥。 （4）与葡萄糖酸钙反应制补锌剂，两者发生复分解反应生成硫酸钙沉淀和葡萄糖酸锌，化学反应方程式为；趁热过滤后将滤液冷却至室温，再加入少量乙醇的作用是降低葡萄糖酸锌的溶解度，利于其析出； （5）、与乙醇混合后加入中，充分反应，发生复分解反应也会生成葡萄糖酸锌，但是产品可能不纯。 11．汽车废弃催化剂中含有Pt，还含有少量的Fe2O3、MgO、Al2O3、SiO2。一种从汽车废弃催化剂中回收铂的流程如下： 有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表： 金属离子 Al3+ Mg2+ Fe3+ 开始沉淀的pH 3.5 9.5 2.2 沉淀完全(c=1.0× 10-5mol/L)的pH 4.7 11.1 3.2 回答下列问题： (1)长期使用的催化剂，表面会覆盖积碳和有机物，粉碎废弃催化剂后，需进行预处理操作A，操作A的名称为 。 (2)酸浸工序中Pt溶于王水生成NO和氯铂酸(H2PtCl6)，该反应的化学方程式为 。有同学提议，将王水换成盐酸和过氧化氢的混合溶液，其优点是 。 【答案】 (1)焙烧 (2)3Pt + 4HNO3+ 18HCl=3H2PtCl6+ 4NO↑+ 8H2O 避免生成氮的氧化物，污染空气 【详解】（1）由分析可知，操作A为废弃催化剂粉碎后，在空气中焙烧除去催化剂表面覆盖的积碳和有机物，故答案为：焙烧； （2）由题意可知，铂与王水反应生成氯铂酸、一氧化氮和水，反应的化学方程式为3Pt + 4HNO3+ 18HCl=3H2PtCl6+ 4NO↑+ 8H2O，若将王水换成盐酸和过氧化氢的混合溶液，铂被氧化为氯铂酸时，不会生成有毒的一氧化氮，可以避免污染空气，故答案为：3Pt + 4HNO3+ 18HCl=3H2PtCl6+ 4NO↑+ 8H2O；避免生成氮的氧化物，污染空气； 12．硫酸锰可用于电池、催化剂等行业，是一种重要的化工原料。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)为原料制备硫酸锰的工艺流程如图。 已知：25℃时，此实验条件下Mn2+开始沉淀的pH为7.54，金属离子在水溶液中的平衡浓度与pH的关系如图所示。 回答下列问题： (1)已知：“混合焙烧”后烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO。处理高硫锰矿时，若直接用H2SO4浸出，不经“混合焙烧”，其缺点为 。 (2)“氧化“时，发生反应的离子方程式为 。 (3)“中和除杂“时，生成沉淀的主要成分为 。(填化学式) 【答案】 (1)产生硫化氢等气体，污染环境 (2)MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O (3)Fe(OH)3、Al(OH)3 【详解】（1）高锰矿含有FeS，传统工艺处理高硫锰矿时，不经“混合焙烧”，而是直接用H2SO4浸出，产生硫化氢等气体，污染环境； 故答案为：产生硫化氢等气体，污染环境； （2）氧化时用二氧化锰氧化亚铁离子，离子方程式为：MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O， 故答案为：MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O； （3）“中和除杂”时，铁离子与铝离子与加入的碳酸根离子之间发生双水解反应得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀； 故答案为：Fe(OH)3、Al(OH)3； 13．利用硝酸、过氧化氢对废弃锂电池中的正极材料LiMn2O4进行处理，回收Li、Mn元素，工艺流程如下： 回答下列问题： (1)通过仪器分析可知LiMn2O4晶体中锰元素由、构成，它们的个数比为 。 (2)为了提高“酸浸”的效率，可采取的方法有 (答出2条)。“滤液1”的主要溶质有LiNO3、，写出“酸浸”时发生反应的离子方程式 。 (3)在“酸浸”时，若用盐酸替代硝酸，可能产生的不良影响是 ，请评价若流程中缺少“加热浓缩”步骤后工艺的优缺点 (优点和缺点各写一条)。 (4)“沉锂”试剂不选用的原因可能是 (写出一条)。 【答案】 (1)1∶1 (2)粉碎LiMn2O4粗品、适当提高温度、适当提高硝酸浓度、加速搅拌等 2LiMn2O4+10H++3H2O2=3O2+ 2Li++4+8H2O (3)反应生成Cl2，污染环境 优点：减少能源消耗；缺点：硝酸不能循环利用，浪费原料 (4)碱性比碳酸钠碱性弱，无法调pH到12 【详解】（1）根据化合价的代数和为0，得到锰元素平均价态为+3.5价，则、的个数比为1∶1； （2）为了提高“酸浸”的效率，可采取的方法有：粉碎LiMn2O4粗品、适当提高温度、适当提高硝酸浓度、加速搅拌等；因为“滤液1”的主要溶质有LiNO3、，则“酸浸”时发生反应的离子方程式：2LiMn2O4+10H++3H2O2=3O2+ 2Li++4+8H2O； （3）用盐酸代替HNO3，则反应生成Cl2，污染环境；若流程中缺少“加热浓缩”步骤后工艺的优点：减少能源消耗；缺点：硝酸不能循环利用，浪费原料； （4）“沉锂”试剂不选用的原因可能是，碱性比碳酸钠碱性弱，无法调pH到12；， 14．高锰酸钾在化工生产和环境保护等领域应用十分广泛。以软锰矿(主要成分是MnO2，含有Fe2O3和SiO2等杂质)为原料制备高锰酸钾的工艺流程如图： 回答下列问题： (1)基态Mn原子的价电子轨道表示式为 。 (2)“焙烧”中有K2MnO4生成，该步骤主要反应的化学方程式为 。 (3)若“焙烧”时未加入KClO3，“水浸”后所得溶液中也含有K2MnO4，原因可能是 。 (4)“水浸”时需要加热，其目的是 。 (5)“滤渣2”含有MnO2和 ，“歧化”过程中主要反应的离子方程式为 。 (6)KMnO4可通过电解K2MnO4溶液的方法直接制得，相比“歧化法”，电解法的优点是 。 【答案】 (1)   (2) (3)焙烧时，空气中的也能将氧化为 (4)加快水浸的速率 (5) (6)产品纯度较高 【详解】（1）基态Mn原子的价电子排布为：，轨道表示式为  ； （2）软锰矿(主要成分是，含有和等杂质)，加入和，焙烧，将氧化为，反应的方程式为：； （3）焙烧过程中加入，作为氧化剂，将氧化为，若不加入，焙烧时空气中的氧气也能将其氧化； （4）“水浸”时需要加热，可以加快水浸的速率； （5）向滤液中通入足量的，发生歧化反应：，生成沉淀，过滤，滤渣为和；发生歧化反应离子方程式为：； （6）歧化法得到的含有等杂质，而电解法得到的产品纯度较高； 15．铬是高熔点、耐腐蚀金属，常被用于制作不锈钢和镀铬。工业上常利用铬铁矿(主要成分是，还含有MgO、、、等杂质)通过下列两种方法来制备铬。 方法一：焦炭还原法 方法二：流程如下 已知： ⅰ.固体X的主要成分是、MgO； ⅱ.； ⅲ. 回答下列问题： (1)铬铁矿焙烧时的化学方程式为 (填化学式)。固体Y的主要成分是 。 (2)“废液”可以适当处理再利用。流程中可以循环再利用的物质是 (填化学式)。 (3)与方法二相比，方法一的缺点是 。 (4)高温还原的化学方程式为 。 【答案】 (1) (2) (3)金属铬的纯度低，产生有毒的CO (4) 【详解】（1）结合已知i知，焙烧时通入O2，将中+2价Fe、+3价Cr分别氧化为+3 价Fe、+6价 Cr，根据得失电子守恒、原子守恒配平可得反应的化学方程式为，焙烧时，碳酸钠和氧化铝反应生成Na[Al(OH)4]，SiO2与碳酸钠反应生成硅酸钠，“浸取”时Na[Al(OH)4]、硅酸钠进入浸取液中，后续通入CO2时分别转化为Al(OH)3，硅酸沉淀，故固体Y的主要成分是； （2）由分析知，废液的主要成分为硫酸钠和氯化钠，进行适当处理后可用得到，故流程中可以循环再利用的物质是； （3）由方法一的化学方程式可知，反应过程中生成有毒的CO，且制备的 Cr中含 Fe、C等杂质； （4）NH4Cl高温还原时，NH4Cl中价N被氧化生成N2，中+6价Cr 被还原为Cr2O3中+3价Cr， NH4Cl高温还原时的化学方程式为； ( 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 $$