2025届高考化学一轮复习 5.2.2工艺流程专题：物质线、元素线- 常见除杂 课件

核心反应：物质转化——常见物质的除杂 SiO2、硅酸盐 铝酸盐、Al2O3 Fe2O3、FeO、 Fe3O4 3、常见元素的除杂 × × 矿中一般都含有铝、铁、硅的氧化物或盐 除 硅 沉 铁 沉 铝 酸 溶 氧化调pH 调pH （1）常见物质的除杂与转化——除去硅、铝、铁的基本原理 1.酸浸除硅：以SiO2或者H2SiO3形式除去 2.pH值调节3左右,一般除去Fe3+;pH调节到5.2≤pH<8.3之间,除去Al3+ 3.Fe2+不适合用调节pH法除去，可氧化为Fe3+，再调节pH除去 SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O Al2O3 + 2OH- = AlO2- + H2O FeO、 Fe2O3为滤渣——碱浸除铁等常见金属元素 加NaOH溶解时,发生反应: 加Na2CO3高温熔融时,一般发生反应: SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2↑ Al2O3 +Na2CO3= 2NaAlO2 + CO2↑ ——碱浸提取铝元素、si元素 （1）常见物质的除杂与转化——除去硅、铝、铁的基本原理 （1）考铁必考变价：Fe2+与Zn2+等金属离子沉淀的pH相近，将会同时沉淀，导致除杂不彻底或产品产率降低 考铝常考两性：沉淀注意pH范围：开始沉淀→完全沉淀→开始溶解→完全溶解 （2）书写沉淀的总反应方程式：多从电离，水解，溶解平衡移动入手，判断产物 公众号：金陵化学备课 公众号：金陵化学备课 1．(2022全国甲卷26题)硫酸锌(ZnSO4)是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下： 本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表： 离子 Fe3+ Zn2+ Cu2+ Fe2+ Mg2+ Ksp 4.0×10-38 6.7×10-17 2.2×10-20 8.0×10-16 1.8×10-11 ZnO、SiO2 Ca、Mg、Fe、 Cu的氧化物 Zn2+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+ 目的：制备ZnSO4·7H2O Fe(OH)3 CaSO4 SiO2 Zn2+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Cu2+ (3)加入物质X调溶液pH=5，最适宜使用的X是 _______(填标号)。滤渣①的主要成分是 ________________。 A．NH3·H2O B．Ca(OH)2 C．NaOH 关键：除去杂质离子，且不引人新杂质，成本低，无污染。 (4)向80~90℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MnO2，该步反应的离子方程式为___________________________________________。 3Fe2++MnO4― +7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+ B +2价重金属M2+可用Na2S或MnS、FeS、ZnS或者NaHS等将其转化为更难溶的沉淀而除去. 目的是除去Pb、Cu、Co和Ni等元素。 活泼金属置换法: 【2022全国甲卷】滤液②中加入锌粉的目的是_________________。 碳酸氢盐沉淀法： 碳酸盐难溶于水+2价离子M2+常用NH4HCO3或(NH4)2CO3来除去。适用于铁、钴、镍、锰等元素的+2价离子（水解较弱） 硫化物沉淀法： 用活泼金属将M2+置换出来并过滤而除去 离子交换法: 氟化物沉淀法: Ca2+、Mg2+等可以通过氟化物沉淀CaF2↓、MgF2↓而除去 Zn+Cu2+=Zn2++Cu，除去Cu2+ 2.其他常见物质的除杂与转化方法 萃取与反萃取 常见的除杂方法 如Mn2+(Fe3+) 3.利用萃取与反萃取 除杂 萃取的操作步骤一般是首先将水溶液 ( 料液) 与有机溶剂( 或溶液) 充分混合， 然后利用两相的密度不同静置分相。分出的称为萃余液，有机相称为负载有机相， 被萃入到有机相中去的物质称为被萃取物( 起富集或分离作用) 。 被萃取物萃入有机相后，一般需要使其重新返回水相，此时把负载有机相与反萃剂( 一般为无机酸或碱的水溶液，也可以是纯水) 接触， 使被萃取物转入水相，这一过程相当于萃取的逆过程， 故称为反萃取。 分离Al3+、 Fe3+的一种方法----萃取和反萃取法 (1) Et2O+H+ ⇌ Et2OH+ 浓盐酸中,Et2O(乙醚)与H+形成阳离子: 水合Fe3+与Cl-形成配阴离子FeCl4- : (2) Fe3++4Cl- ⇌FeCl4- Et2OH+ 再与FeCl4-形成佯盐 (3)Et2OH+ + FeCl4- ⇌Et2OH+FeCl4- (不带电荷,疏水性,溶于乙醚) 分液,移去水层,Al3+分离出去; 加水,浓盐酸变”稀”,平衡(1)(2)(3)逆向移动,Et2OH+FeCl4- 释放出H+,Cl-,Fe3+重新水合进入水层,蒸馏,实现萃取剂的再生. 经过萃取和反萃取,Fe3+和Al3+实现分离 关键:调节H+、Cl-即盐酸的浓度! (3)通过中和、萃取、反萃取、沉淀等过程，可制备Cl―含量少的Ce2(CO3)3。 己知Ce3+能被有机萃取剂(简称HA)萃取，其萃取原理可表示为： Ce3+(水层)+3HA (有机层) Ce(A)3 (有机层)+ 3H+(水层) ①加氨水“中和”去除过量盐酸，使溶液接近中性。去除过量盐酸的目的是______。 1．(2022江苏卷16题)实验室以二氧化铈(CeO2)废渣为原料制备Cl―含量少的Ce2(CO3)3，其部分实验过程如下： 目的：Ce3+由水相→有机相→水相，去除Cl― 降低溶液中H+浓度， 提高Ce3+萃取率 ②反萃取的目的是将有机层Ce3+转移到水层。使Ce3+尽可能多地发生上述转移， 应选择的实验条件或采取的实验操作有________________________(填两项)。 酸性条件，多次萃取 已知Fe3+在浓盐酸中生成黄色配离子[FeCl4]-，该配离子在乙醚（Et2O，沸点34.6℃）中生成缔合物 。下列说法错误的是( ) 实验室分离Fe3+和Al3+的流程如下： 例1：2020山东选择题T8 A．萃取振荡时，分液漏斗下口应倾斜向下 B．分液时，应先将下层液体由分液漏斗下口放出 C．分液后水相为无色，说明已达到分离目的 D．蒸馏时选用直形冷凝管 X √ √ √ A H+,Cl-,水合Fe3+ 馏分易进入球形冷凝管的凹陷中,故一般用直形冷凝管 [FeCl4]-有机相 水相 萃取剂 水相 略向上,伴随着放气操作 有机相 萃取剂的再生 钴的氧化物常用于制取催化剂和颜料等。以含钴废料(含Co2O3和少量Fe、Al、Mn、Ca、Mg等的氧化物及活性炭)为原料制取钴的氧化物的流程如下。 已知：萃取时发生的反应为 小结：萃取与反萃取应用 富集金属离子 金属元素的分离提纯：Fe3+和Al3+实现分离 � 杂质线 常见杂质 地壳中元素含量排名：氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁 熟记常见硅、铝、铁、钙、镁的除杂方法 除杂方法 沉淀法 气化法：C、有机物、硫化物等在空气中煅烧产生气体而除去 离子交换法：离子交换树脂，等电荷交换，1个Ca2＋交换2个H＋ 有机萃取法：有机试剂萃取金属离子（以Cu2＋为例），可表示为Cu2+(水相)＋2RH(有机相)⥫=⥬ CuR(有机相)＋2H+(水相) 调pH 氟化法：NaF等氟化剂沉淀除Ca2＋、Mg2＋等 氧化还原沉淀法：金属置换；氧化或还原微粒成沉淀 其它盐沉淀法：将杂质转化为草酸盐或硫酸盐沉淀等 碳酸盐沉淀法：NH4HCO3等碳化剂沉淀金属离子为碳酸盐或碱式碳酸盐 硫化法：Na2S等硫化物去除某些重金属离子 $$