2026届高三化学一轮复习课件：无机化工流程题解题策略

无机化工流程题解题策略 1.提升应用物质的转化及条件控制、分离提纯操作等相关知识解决实际问题的水平。2.培养将分析和解决问题的过程及成果用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达并做出解释的能力。 复习目标 类型一　流程图中物质的处理、转化与跟踪 1.原料的预处理 (1)水浸:溶解、过滤,分离溶解性不同的物质。 (2)酸浸:原料中的碱性氧化物、两性化合物、不溶性碱类、部分不溶性盐类、部分金属等进入溶液。注意酸的性质以及对后续操作的影响,如用硫酸溶液浸取,若体系中存在Ba2+、Ca2+等会形成相应的沉淀,过滤除去,但因CaSO4微溶,可能会进行二次除杂(除尽Ca2+)。 类型一　流程图中物质的处理、转化与跟踪 知识梳理 (3)碱浸:原料中的酸性氧化物、两性化合物、部分金属或Si等溶解进入溶液;油污一般也在碱浸环节被除去。 (4)盐浸:调节pH沉淀或者直接沉淀某些离子,发生氧化还原反应除去杂质或得到某些物质。如分离Fe3+和Cu2+时加入碱式碳酸铜调节溶液pH使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀。 (5)高温焙烧、煅烧等:改变物质的结构,使提取更加容易;使一些杂质被氧化、热稳定性差的物质分解而被除去。如将硫化物等转化为金属氧化物,便于提取,注意反应后“S”的存在形式。 (6)提高浸取效率的措施:升温、搅拌、粉碎、适当提高酸或碱的浓度、适当加入过量的酸或者碱等。 类型一　流程图中物质的处理、转化与跟踪 知识梳理 2.物质成分的跟踪与确定 (1)滤渣的确定 (2)循环物质的确定 类型一　流程图中物质的处理、转化与跟踪 知识梳理 1.下图废铁屑为原料制备聚合硫酸铁(PFS)的一种工艺流程如下图: 粉碎过筛的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　,  酸浸时最合适的酸是　　　　。  选取细小颗粒,增大反应物接触面积,提高酸浸反应速率 H2SO4 类型一　流程图中物质的处理、转化与跟踪 知能通关 2.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。采用由黏土钒矿制备NH4VO3的工艺流程如下图: 回答下列问题: (1)“酸浸氧化”需要加热,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)“酸浸氧化”中,VO+和VO2+被氧化成V,同时还有　　　　离子被氧化。  加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全) Fe2+ 类型一　流程图中物质的处理、转化与跟踪 知能通关 3.磁选后的炼铁高钛炉渣,主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源,通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。 该工艺条件下,有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表: 金属离子 Fe3+ Al3+ Mg2+ Ca2+ 开始沉淀的pH 2.2 3.5 9.5 12.4 沉淀完全(c=1.0×10-5 mol·L-1)的pH 3.2 4.7 11.1 13.8 类型一　流程图中物质的处理、转化与跟踪 知能通关 回答下列问题: (1)“水浸”后“滤液”的pH约为2.0,在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6,依次析出的金属离子是　　　　。  (2)“水浸渣”在160 ℃“酸溶”,最适合的酸是　　　　　　。“酸溶渣”的成分是　　　　　　　、　　　　　　。  (3)将“母液①”和“母液②”混合,吸收尾气,经处理得　 　　　,循环利用。  Fe3+、Al3+、Mg2+ 硫酸 SiO2 CaSO4 (NH4)2SO4 类型一　流程图中物质的处理、转化与跟踪 知能通关 4.锰常用于制造合金锰钢。某化工厂以软锰矿(主要成分是MnO2,含有SiO2、Fe2O3、CaO等少量杂质)为主要原料制取金属锰的工艺流程如图1所示。 (1)“浸锰”步骤中往往有副产物MnS2O6 生成,温度对“浸锰”反应的影响如 图2所示。为减少MnS2O6的生成, “浸锰”的适宜温度是　　　　, “滤渣 Ⅰ”的成分是　　 　　(填化学式)。 该步骤中可以再加入MnSO4以促进“滤渣 Ⅰ”析出,结合平衡移动原理分析其原因: 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　。 90 ℃ SiO2、CaSO4 类型一　流程图中物质的处理、转化与跟踪 知能通关 (2)“滤液 Ⅰ”中需要先加入MnO2充分反应后再调pH,写出加入MnO2时发生反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O 类型一　流程图中物质的处理、转化与跟踪 知能通关 5.一种以闪锌矿(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如下图 (1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　。  (2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有　　　　。  PbSO4 类型一　流程图中物质的处理、转化与跟踪 知能通关 类型二　流程中的分离、提纯操作 1.分离提纯的常用操作 过滤 分离难溶物和可溶物,根据特殊需要采用趁热过滤等方法 萃取和分液 利用物质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同分离、提纯物质 蒸发结晶 提取溶解度随温度变化不大的物质,如NaCl 蒸发浓缩冷却结晶 提取溶解度随温度变化较大的物质、易水解的物质或结晶水合物,如KNO3、FeCl3、CuSO4·5H2O 蒸馏和分馏 分离沸点不同(一般相差30 ℃及以上)且互溶的液体混合物 冷却法 利用气体易液化的特点分离气体,如合成氨工业采用冷却法将氨气分离 反萃取 相当于萃取的逆过程,此方法中一定要明确“目标物”在水层还是在有机层 类型二　流程中的分离、提纯操作 知识梳理 2.沉淀的洗涤 操作 答题指导 洗涤晶体 洗涤试剂 适用范围 目的 蒸馏水 冷水 产物不溶于水 除去固体表面吸附着的××杂质;可适当降低固体因为溶解而造成的损失 热水 特殊的物质溶解度随着温度升高而下降 有机溶剂(酒精、丙酮等) 固体易溶于水、难溶于有机溶剂 减少固体溶解;利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分,产品易干燥 饱和溶液 对纯度要求不高的产品 减少固体溶解 酸、碱溶液 产物不溶于酸、碱 除去固体表面吸附着的可溶于酸、碱的杂质;减少固体溶解 洗涤沉淀方法 向过滤器中加入洗涤剂至浸没沉淀,待洗涤剂自然流下后,重复以上操作2~3次 类型二　流程中的分离、提纯操作 知识梳理 1.(浙江卷)某兴趣小组用铬铁矿[Fe(CrO2)2]制备K2Cr2O7晶体,流程如图: 类型二　流程中的分离、提纯操作 知能通关 相关物质的溶解度随温度变化如下图。 请回答下列问题: (1)下列说法正确的是　　　　(填字母)。  A.步骤Ⅱ,低温可提高浸取率 B.步骤Ⅱ,过滤可除去NaFeO2水解产生的Fe(OH)3 C.步骤Ⅲ,酸化的目的主要是使Na2CrO4转变为Na2Cr2O7 D.步骤Ⅳ,所得滤渣的主要成分是Na2SO4和Na2CO3 BC 类型二　流程中的分离、提纯操作 知能通关 (2)步骤Ⅴ,重结晶前,为了得到杂质较少的K2Cr2O7粗产品,从下列选项中选出合理的操作(操作不能重复使用)并排序:溶解KCl→(　　　　)→(　　　　)→(　　　　)→(　　　　)→重结晶。  a.50 ℃蒸发溶剂 b.100 ℃蒸发溶剂 c.抽滤 d.冷却至室温 e.蒸发至溶液出现晶膜,停止加热 f.蒸发至溶液中出现大量晶体,停止加热 a e d c 类型二　流程中的分离、提纯操作 知能通关 2.(2022·湖北卷)某兴趣小组取盐湖水进行浓缩和初 步除杂后,得到浓缩卤水(含有Na+、Li+、Cl-和少 量Mg2+、Ca2+),并设计了以下流程通 过制备碳酸锂来提取锂。 25 ℃时相关物质的参数如下: LiOH的溶解度:12.4 g/100 g H2O 化合物 Ksp Mg(OH)2 5.6×10-12 Ca(OH)2 5.5×10-6 CaCO3 2.8×10-9 Li2CO3 2.5×10-2 类型二　流程中的分离、提纯操作 知能通关 回答下列问题: (1)“沉淀1”为　　　　。  (2)向“滤液1”中加入适量固体Li2CO3的目的是 　　　 　　　　　　　　　　　　　。  (3)为提高Li2CO3的析出量和纯度,“操作A”依次为　　　　、　　　　、洗涤。  Mg(OH)2 将Ca2+转化成CaCO3沉淀除去,同时不引入新杂质 蒸发浓缩 趁热过滤 类型二　流程中的分离、提纯操作 知能通关 类型三　流程中的条件控制 1.改变温度 ①改变反应速率;②改变物质的溶解度(注意气体溶解度随温度升高而减小);③防止物质分解或挥发(H2O2、NH3·H2O、铵盐、硝酸等易分解,有机溶剂、气体等易挥发);④促进或抑制平衡移动(例如水解平衡);⑤催化剂的活性在某温度下达到最好;⑥防止副反应发生。 类型三　流程中的条件控制 知识梳理 2.改变压强 ①减压蒸馏,降低温度,防止物质分解;②改变气体溶解度;③促进或抑制平衡移动;④真空防氧化(也可充入氩气、氮气等保护气)。 3.调节溶液的pH 调节溶液pH是工业流程中常用的条件控制方法,调控的主要目标是生成产品或除去杂质。 类型三　流程中的条件控制 知识梳理 1.辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示: (1)“回收S”过程中温度控制在50~60 ℃之间,不宜过高或过低的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　。  (2)“保温除铁”过程中,加入CuO的目的是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　;  “蒸发浓缩、冷却结晶”过程中,要用HNO3溶液调节溶液的pH,其理由是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  温度高苯容易挥发,温度低溶解速率小 调节溶液的pH,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀 抑制Cu2+的水解 类型三　流程中的条件控制 知能通关 2.Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料, 可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、 SiO2等杂质)来制备,工艺流程如图: (1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果 如下图所示。由图可知,当铁的净 出率为70%时,所采用的实验条件为 　　　　　　　　　　　　　　。  100 ℃、2 h,90 ℃、5 h 类型三　流程中的条件控制 知能通关 (2)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: 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 温度/ ℃ 30 35 40 45 50 TiO2·xH2O转化率% 92 95 97 93 88 类型三　流程中的条件控制 知能通关 3.从钒铬锰矿渣(主要成分为V2O5、Cr2O3、MnO)中提铬的一种工艺流程如图: 已知:pH较大时,二价锰[Mn(Ⅱ)](在空气中易被氧化)。回答下列问题: (1)常温下,各种形态五价钒粒子总浓度的对数[lg c总(V)]与pH关系如图1。已知钒铬锰矿渣硫酸浸液中c总(V)=0.01 mol·L-1,“沉钒”过程控制pH=3.0,则与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为　　　　(填化学式)。  H3V2 类型三　流程中的条件控制 知能通关 (2)某温度下,Cr(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)的沉淀率与pH关 系如图2。“沉铬”过程最佳pH为　　　　　;  (3)“提纯”过程中Na2S2O3的作用为 　 　　　　　　　　　　　　　　　。  6.0 防止pH较大时,二价锰[Mn(Ⅱ)]被空气中氧气氧化转化为MnO2附在Cr(OH)3的表面,使产物不纯 类型三　流程中的条件控制 知能通关 体验真题 感悟高考 1.(2024·全国甲卷)钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。 注:加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于10-5 mol·L-1,其他金属离子不沉淀,即认为完全分离。 已知:①Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp(ZnS)=2.5×10-22,Ksp(CoS)=4.0×10-21。 体验真题 感悟高考 31 ②以氢氧化物形式沉淀时,lg[c(M)/(mol·L-1)]和溶液pH的关系如图所示。 回答下列问题: (1)“酸浸”前,需将废渣磨碎,其目的是　　　　　　　　　。 (2)“酸浸”步骤中,CoO发生反应的化学方程式是 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  加快“酸浸”速率 CoO+H2SO4===CoSO4+H2O 体验真题 感悟高考 (3)假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10 mol·L-1,向其中加入Na2S至Zn2+沉淀完全,此时溶液中c(Co2+)=　　　　 mol·L-1,据此判断能否实现Zn2+和Co2+的完全分离　　　　(填“能”或“不能”)。  (4)“沉锰”步骤中,生成1.0 mol MnO2,产生H+的物质的量为　　　　　　。  (5)“沉淀”步骤中,用NaOH调pH=4,分离出的滤渣是　　　　　　。  (6)“沉钴”步骤中,控制溶液pH=5.0~5.5,加入适量的NaClO氧化Co2+,其反应的离子方程式为　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (7)根据题中给出的信息,从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  1.6×10-4 不能 4.0 mol Fe(OH)3 2Co2++ClO-+5H2O===2Co(OH)3↓+Cl-+4H+ 用NaOH调节滤液pH为8.2~12,将析出的沉淀过滤、洗涤、干燥 体验真题 感悟高考 2.(2024·黑吉辽卷)中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐,某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的Au颗粒被FeS2、FeAsS包裹),以提高金的浸出率并冶炼金,工艺流程如下: 体验真题 感悟高考 回答下列问题: (1)北宋时期我国就有多处矿场利用细菌氧化形成的天然“胆水”冶炼铜,“胆水”的主要溶质为　　　　　　(填化学式)。  (2)“细菌氧化”中,FeS2发生反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　。  (3)“沉铁砷”时需加碱调节pH,生成　　　　　　　　(填化学式)胶体起絮凝作用,促进了含As微粒的沉降。  CuSO4 4FeS2+15O2+2H2O===4Fe3++8S+4H+ Fe(OH)3 体验真题 感悟高考 (4)“焙烧氧化”也可提高“浸金”效率,相比“焙烧氧化”,“细菌氧化”的优势为 　　　　(填标号)。  A.无需控温 B.可减少有害气体产生 C.设备无需耐高温 D.不产生废液废渣 (5)“真金不怕火炼”表明Au难被O2氧化,“浸金”中NaCN的作用为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。 (6)“沉金”中Zn的作用为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 　。 (7)滤液②经H2SO4酸化,[Zn(CN)4]2-转化为ZnSO4和HCN的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。 用碱中和HCN可生成　　　　(填溶质化学式)溶液,从而实现循环利用。  BC 与Au+结合形成[Au(CN)2]-,提高Au的还原性 作还原剂,将浸出液中的[Au(CN)2]-还原为Au Na2[Zn(CN)4]+2H2SO4===Na2SO4+ZnSO4+4HCN NaCN 体验真题 感悟高考 c(S)增大,使平衡Ca2+(aq)+S(aq)CaSO4(s)正向移动,促进CaSO4析出 2ZnS+3O22ZnO+2SO2 已知:4Fe(CrO2)2+10Na2CO3+7O28Na2CrO4+4NaFeO2+10CO2、2H++2CrCr2+H2O。 $$