2025届高三化学二轮复习 无机化工流程解题策略 课件

制备型无机化工流程的解题策略 学习目标 1.学会运用“四线法”对化工流程进行分析； 2.通过高考真题分析，了解化工流程的核心考点并规范答题。 一、整体把握，建立解题模型 【2020全国Ⅰ卷】钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。 主线 内涵 产品线 需要关注陌生产品的获取过程，尤其是化合价变化，是在初期得到产品还是后期得到产品，是分离得到还是化学反应得到 试剂线 去除杂质和获取产品需要加入试剂，需要关注常见试剂的作用 杂质线 原料含有杂质，需要处理，需要关注杂质去除主线 操作线 分离杂质和产品需要进行分离提纯操作 [解题流程] ①：审题干→明目的【原料组成，目的，陌生物质性质等】 ②：审流程→理关系【杂质微粒的去向，目标微粒的变化】 ③：审设问→定答案【瞻前顾后，规范表述】 二、典例分析，模型应用 酸浸时Fe3O4会溶解，钾、镁的铝硅酸盐以离子形式存在，MnO2除氧化VO＋和VO2＋外还氧化Fe2＋ (1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是_____________________________。 加快酸浸和氧化反应速率 （促进氧化完全） （2)“酸浸氧化”中，和被氧化成 ，同时还有______离子 被氧化。写出转化为 反应的离子方程式___________________。 。 钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。 pH在3.0～3.1时，铁离子接近沉淀完全，少量铁离子随滤液②除去，Al3＋部分沉淀，大量铝离子随滤液②除去，K＋、Mg2＋、Na＋、Mn2＋随滤液②除去，滤饼②中含Fe(OH)3、Al(OH)3和钒的化合物 金属离子 开始沉淀 1.9 7.0 3.0 8.1 完全沉淀 3.2 9.0 4.7 10.1 （3） “中和沉淀”中，钒水解并沉淀为 ，随滤液②可除去 金属离子、、 、______，以及部分的____________。 和 在pH＞13的强碱性溶液中，V2O5·xH2O转化为钒酸盐而溶解，Al(OH)3转化为NaAl(OH)4而溶解，Fe(OH)3不溶，故滤渣③的主要成分是Fe(OH)3。滤液③中有钒酸盐和NaAl(OH)4 （4） “沉淀转溶”中， 转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要 成分是_________。 pH＝8.5时铝元素沉淀，故“调pH”时生成氢氧化铝沉淀，滤液④中含有钒酸盐 （5） “调 ”中有沉淀生成，生成沉淀反应的化学方程式是 ____________________________________________。 “沉钒”时要使NH4VO3尽可能析出完全，利用同离子效应，加入过量NH4Cl,增大NH4+浓度，提高钒元素的利用率。 三、明确命题角度，掌握答题方向 【例题1】用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为_（答出一条即可）。(2023辽宁高考节选) 【例题2】浸取是将矿物粉碎的目的是_______________ (2023海南高考节选) 【例题3】焙烧时气体与矿料逆流而行目的 。(2021山东高考节选) 将镍钴矿粉碎、适当升高温度、适当增大硫酸浓度，浸取时搅拌、延长浸取时间等。 增大固液的接触面积，加快反应速率，提高浸取率 增大气体与固体接触面积，加快反应速率，使反应充分进行。 【提高固体焙烧效率的方法：固体充分粉碎、适当升温、增加氧气的量、 气体与固体逆流焙烧等】； 【例题5】某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。(2020全国Ⅲ卷节选) (1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是 。 除去油脂，溶解铝及其氧化物 【例题4】草酸钴是制作氧化钴和金属钴的原料。一种利用含钴废料(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、碳及有机物等)制取CoC2O4 (1)“550℃焙烧”的目的是___________________ 除去碳和有机物 [归纳小结] 原料预处理的方法 1、焙烧可分为氧化焙烧(在空气)和还原焙烧(碳，氢气等)。 煅烧或灼烧：不易转化的物质转为容易提取的物质；其他矿转化为氧化物； 除去有机物；除去热不稳定的杂质。 2、酸浸：通常用酸溶解、去氧化物(膜)等，使得可溶性的离子进入溶液中； 抑制某些金属离子的水解。 用盐酸、硝酸酸溶时要注意控温，用硫酸酸溶时要关注Ca2+ 、Ag+会生 成微溶物CaSO4、Ag2SO4在滤渣中出现。 3、碱浸：碱溶常用NaOH溶液、Na2CO3溶液等。除去油污(酯)/碱煮；去铝片 氧化膜；溶解铝、二氧化硅；调节pH、促进水解(沉淀)。 4、盐浸：利用盐类的水解，起到类似酸和碱的效果； 【例题6】TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果 如下表所示： 温度/℃ 30 35 40 45 50 TiO2·xH2O转化率% 92 95 97 93 88 分析40 ℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因__________________ 低于40℃，TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加； 超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降 【例题7】实验室用硫酸厂烧渣（主要成分为Fe2O3及少量FeS、SiO2等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾(FeSO4·7H2O)，过程如下： (5)在⑥中，为什么需要控制温度到70～80℃ 。 温度过低，不利于形成胶体； 温度过高，促进Fe3+的水解会生成氢氧化铁沉淀。 [归纳小结] 条件控制----温度 1、控温：水浴(热水浴、冰水浴)、沙浴、油浴——受热均匀，便于控制温度。 温度太高——速率太快；物质可能分解、挥发、水解；催化剂可能失效； 某些离子水解，发生副反应等。 温度太低——速率可能太慢;催化剂活性不高;物质转化率、产率不高等 2、加热（煮沸除溶液中氧气）：加快反应(溶解)速率；促进平衡向吸热方向移动； 除去热稳定性差的物质或易升华的物质；防止胶体的形成。 3、降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解) ；使化学平衡向着题目要求的方 向移动（放热方向）；使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离； 降低晶体的溶解度，减少损失。 【例题8】工业上利用锌焙砂(主要含 <m></m> 、 <m></m> ，还含有少量 <m></m> 、 <m></m> 等)湿法制取金属锌的流程如图所示。 (1)净化Ⅰ加入 的目的是________________________________ (2)净化Ⅰ中的PH的范围为________________ 金属离子 Cu2+ 开始沉淀 1.9 7.0 8.0 7,2 完全沉淀 3.2 9.0 11.0 10.0 调节溶液的，将以氢氧化铁沉淀除去； 3.2≤＜7.2 【例题9】步骤③中选用足量的H2O2，理由是_________________________。 同时为了______________，溶液要保持pH小于0.5。 将Fe2＋全部氧化为Fe3＋； 不引入杂质 防止Fe3＋水解 [归纳小结] 条件控制----PH 提供酸性或碱性环境、促进或抑制某些离子转化或溶解、抑制或促进离子水解、产生沉淀便于分离等。 【例题10】高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题: (1)“滤渣1”含有S和　　　　　　　;  (2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是　　　　　　　　　　　　　　。  SiO2(不溶性硅酸盐) 将Fe2+全部氧化物Fe3+,防止引入杂质 【例题10】高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题: (3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为　_______　　　　之间。  “调PH”时加热的目的是______________ 金属离子 Mn2+ Fe2+ Fe3+ Al3+ Mg2+ Zn2+ Ni2+ 开始沉淀的pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9 沉淀完全的pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9 4.7≤＜6.2 防止胶体形成，促进Fe3+、Al3+完全沉淀； 【例题10】高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题: (4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+,“滤渣3”的主要成分是　 　　。  (5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (6)写出“沉锰”的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　。  NiS、ZnS F-与H+结合形成HF，使MgF2沉淀溶解平衡正移，Mg2+沉淀不完全 Mn2++2HCO3-=== MnCO3↓+CO2↑+H2O $$