2025届高考化学一轮复习 5.1.1工艺流程专题：工艺流程预处理 课件

5.1.1 工艺流程之预处理 原料预处理的具体目的是什么？ 采取哪种方式进行原料预处理？ 试题中是怎样考查的？ (一)原料预处理阶段 物质转化 与分离阶段 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。如何回收其中的镍制备硫酸镍晶体（NiSO4·7H2O）。 Ni2+ Fe2+ Fe3+ 开始沉淀PH 6.9 7 2.7 完全沉淀PH 8.9 8.3 3.7 已知：部分金属离子沉淀PH值 问题1：对废弃催化剂如何进行预处理？ 问题2：碱浸后进行什么操作？ 废镍催化剂 Ni、Al、Fe及其氧化物 碱浸 NaOH溶液 1.原料预处理 为什么要预处理？ 有哪些预处理方式？ 如何提高处理效果？ 初步除去部分杂质，改变物质结构 粉碎、搅拌、研磨、适当升高温度、适当提高浓度、适当延长时间等。 不得用催化剂 酸浸 碱浸 氨浸 灼烧 煅烧 滤液 滤饼 Na+、AlO2- 预处理 真题出处及设问简述 粉碎（研磨） 2020山东T16 （1）软锰矿预先粉碎的目的是___________。 2022 河北T15 （2）黄铁矿研细的目的是___________。 2021浙江T30 （1）将铬铁矿粉粉碎有利于加快高温氧化的速率，其理由是____________。 焙烧（熔融） 2022 全国甲卷T26 （1）菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为______________。 2021 山东T17 （1）焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是______。 2022 辽宁T17 （2）Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3，反应的化学方程式为______________。 【解题策略】 1.粉碎、研磨目的： 2.灼烧、焙烧、煅烧目的： （一）原料的预处理 增加固体的表面积，增大溶浸( 或浸出)阶段的速率——指向反应速率、原料转化率。 除去可燃性杂质(碳、有机物)；氢氧化物、碳酸盐类分解为氧化物；金属单质、金属硫化物转变为金属氧化物——指向物质转化，为浸取转化为离子做准备。 注意：灼烧、焙烧、煅烧三者不同 溶浸 真题出处及设问简述 酸浸 2022山东卷T17 （1）酸解时有HF产生。氢氟酸与SiO2反应生成二元强酸H2SiF6，离子方程式为___________。 2019 全国III卷T26 硫酸溶浸 （1）写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式__________。 2018 全国Ⅱ卷 T26 （2）（稀硫酸溶浸）滤渣1的主要成分除 SiO2 外还有___________。 2021 湖北卷T27 （2）"酸浸氧化"发生的主要氧化还原反应的化学反应方程式为___________。 碱浸 2020 全国III卷T26 油脂加氢镍催化剂 （1）“碱浸”中NaOH的两个作用分别是___________。 盐浸 2022全国乙卷T26 （1）在”脱硫“中PbSO4转化反应的离子方程式为_________。 5 年真题涉及的预处理（溶浸）统计表 酸浸：在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程。①除硅元素 ② 使物料中的金属氧化物转化为相应的盐③用酸抑制该盐的水解。④用盐酸、硝酸酸溶时要注意控温，用硫酸酸溶时要关注Pb2+ 、Ca2+ 、Ag+会生成PbSO4、 CaSO4、Ag2SO4在滤渣中出现等)。 ⑤提高物质的氧化性 碱溶常用NaOH溶液、氨水、Na2CO3溶液等，与碱接触反应或溶解。 ①除去油污(酯)/碱煮；②溶解铝及其化合物、二氧化硅等；要注意两性物质如Al、Zn、Cr等元素反应后的存在形式。③氨水浸取：生成络合物④调节pH、促进水解(沉淀) 盐浸主要是①用盐溶液氧化物料中的还原性金属( 如 FeCl3 溶液氧化铜、铁， 用 NaClO 溶液氧化银等) 或者②用盐把物料中的难溶盐转化为易溶盐［如 Na2CO3 将白钨矿( CaWO4) 的 W 元素转化成 Na2WO4］。 （一）原料的预处理 二氧化硅在碱性条件下也可转化为铝硅酸钠沉淀 提高浸出率的方法 增大接触面积；延长接触时间；适当增大浓度；适当升温、加压；搅拌等 重温经典 (2022年全国甲卷) (2)为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有_____、_____。 (2022年辽宁卷) (1)为提高焙烧效率，可采取的措施为___________。 a．进一步粉碎矿石 b．鼓入适当过量的空气 c．降低焙烧温度 (2)Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3，反应的化学方程式为 ___________________________________。 将焙烧后的产物碾碎，增大接触面积、增大硫酸的浓度等 增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率 (2022年河北卷) (2)黄铁矿研细的目的是_______。 (2021年山东卷) (1)焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是_______________________。 增大反应物接触面积，提高化学反应速率 (1)ab (2)2Bi2S3+9O2=2Bi2O3+6SO2 焙 烧 合理利用工厂烟灰，变废为宝，对保护环境具有重要意义。以某钢铁厂烟灰(主要成分为ZnO，并含少量的CuO、MnO2、Fe2O3等)为原料制备氧化锌的工艺流程如下： (1)“浸取”工序中加入过量氨水的目的： MnO2 Fe2O3 重温经典 浸 取 ZnO+2NH3·H2O+2NH4+ =[Zn(NH3)4]2++3H2O     ①使ZnO、CuO溶解，转化为[Zn(NH3)4]2+和[Cu(NH3)4]2+配离子； (2019•新课标Ⅰ)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下： (1)在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_____________________________。 (2)“滤渣1”的主要成分有________________________，为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离子，可选用的化学试剂是_________。 NH4HCO3+NH3== (NH4)2CO3 重温经典 盐 浸 Mg2B2O5·H2O SiO2 少量Fe2O3、Al2O3 利用盐类水解产生的H+ Fe2O3、Al2O3、SiO2 MnO2 Fe3O4 Al2O3 (2020年山东卷) MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为 。 重温经典 盐 浸 重要考点——铵盐的作用 （2022·山东卷）以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2，Fe2O3和A12O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：已知浸出时产生的废渣中有SiO2，Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是 浸出镁的反应为MgO+2NH4Cl=MgCl2+2NH3↑+H2O 浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行 C. 流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl D. 分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同 SiO2 Fe(OH)3 Al(OH)3 考调控 盐 浸 （2021·江苏卷）实验室以工业废渣（主要含CaSO4·2H2O，还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3）为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体，其实验流程如下： （2）将氨水和NH4HCO3溶液混合，可制得(NH4)2CO3溶液，其离子方程式为 ；浸取废渣时，向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是 。 CO32-+NH4++H2O = HCO3-+NH3·H2O， 加入适量浓氨水，水解平衡逆向移动，溶液中CO32-的浓度增大，反应CaSO4(s)+CO32-(aq)= CaCO3(s)+SO42-(aq)正向移动，促进CaSO4的转化。 铵根离子没反应 盐 浸 9．(2022北京卷19题)铵浸法由白云石[主要成分为CaMg(CO3)2，含Fe2O3，SiO2杂质]制备高纯度碳酸钙和氧化镁。其流程如下： 物质 Ca(OH)2 Mg(OH)2 CaCO3 MgCO3 Ksp 5.5×10-6 1.8×10-12 2.8×10-9 3.5×10-8 CaMg(CO3)2 Fe2O3 SiO2 CaO MgO Fe2O3 SiO2 MgO Mg(OH)2 Fe2O3 SiO2 MgSO4 CaCl2 NH3·H2O SiO2、Fe2O3 目的 杂质 MgCO3 MgO 分析物质转化： 1.NH4Cl浸出时发生的反应为 . 2.沉钙反应的离子方程式为 . Ca2+ + 2NH3 + CO2 + H2O= CaCO3↓ + 2NH4+ CaO+2NH4Cl=2NH3↑+CaCl2+H2O 盐 浸 (2)根据下表数据分析： n(NH4Cl)：n(CaO) CaO浸出率/% MgO浸出率/% w(CaCO3)理论值/% w(CaCO3)实测值/% 2.1：1 98.4 1.1 99.7 - 2.2：1 98.8 1.5 99.2 99.5 2.3：1 98.9 1.8 98.8 99.5 2.4：1 99.1 6.0 95.6 97.6 ①CaO浸出率远高于MgO浸出率的原因为___________。 物质 Ca(OH)2 Mg(OH)2 CaCO3 MgCO3 Ksp 5.5×10-6 1.8×10-12 2.8×10-9 3.5×10-8 ②“浸镁”过程中，取固体 B 与一定浓度的(NH4)2SO4 溶液混合，充分反应后 MgO 的浸出率低于60 %。加热蒸馏，MgO的浸出率随馏出液体积增大而增大，最终可达98.9 %。从化学平衡的角度解释浸出率增大的原因是 。 Ksp[Ca(OH)2]≫Ksp[Mg(OH)2]，在一定量NH4Cl溶液中，CaO先浸出。 原理分析： ③如何NH4Cl才能使得“浸镁”不成功，(NH4)2SO4“浸镁”成功 盐（如NH4Cl）浸出： 1.NH4+与哪些金属、金属氧化物、氢氧化物反应？ CaO、…… MgO、…… 2.铵盐浸出时，加热对反应有什么影响？如CaO+2NH4Cl=2NH3↑+CaCl2+H2O 速率、平衡移动提高浸出率 3.CaO、MgO混合物，如何控制只浸出Ca2+ 重要考点——铵盐的作用 （2022·山东卷）以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2，Fe2O3和A12O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：已知浸出时产生的废渣中有SiO2，Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是 浸出镁的反应为MgO+2NH4Cl=MgCl2+2NH3↑+H2O 浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行 C. 流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl D. 分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同 SiO2 Fe(OH)3 Al(OH)3 模型建构 （2022·河北模拟）合理利用工厂烟灰，变废为宝，对保护环境具有重要意义。以某钢铁厂烟灰(主要成分为ZnO，并含少量的CuO、MnO2、Fe2O3等)为原料制备氧化锌的工艺流程如下： (1)“浸取”工序中加入过量氨水的目的：①使ZnO、CuO溶解，转化为[Zn(NH3)4]2+和[Cu(NH3)4]2+配离子；② 。 ZnO+2NH3·H2O+2NH4+ =[Zn(NH3)4]2++3H2O     MnO2 Fe2O3 模型建构 增大溶液pH， 将 HCO3-转化为CO32- （2021·江苏卷）实验室以工业废渣（主要含CaSO4·2H2O，还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3）为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体，其实验流程如下： （2）将氨水和NH4HCO3溶液混合，可制得(NH4)2CO3溶液，其离子方程式为 ；浸取废渣时，向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是 。 CO32-+NH4++H2O = HCO3-+NH3·H2O， 加入适量浓氨水，水解平衡逆向移动，溶液中CO32-的浓度增大，反应CaSO4(s)+CO32-(aq)= CaCO3(s)+SO42-(aq)正向移动，促进CaSO4的转化。 铵根离子没反应 模型建构 浸 取——知识小结 1.稀硫酸与浓硫酸 2.过量试剂对下一步的影响 浸取 溶解固体，转化为易溶物 措施 搅拌 粉碎矿石 适当升温 适当增加溶剂浓度 适当加入过量溶剂 目的 名称 水浸 酸浸 碱浸 盐浸 过滤除去难溶于水的杂质 碱性氧化物等与酸反应 热碱除油污 溶解酸性氧化物 利用盐类的水解调节pH 沉淀某些离子 发生氧化还原反应等 相当于酸浸或碱浸 $$