2026届高三化学一轮重点专题12 无机工艺流程解题策略

重点专题12 无机工艺流程解题策略 【考点考向】无机工艺流程题以现代工业生产为基础，与化学反应原理、产品提纯、环境保护等相融合，具有考查知识面广、综合性强、思维容量大的特点。考点涉及元素及其化合物知识以及物质结构、元素周期律、氧化还原反应、化学用语、电解质溶液、化学平衡、电化学、实验操作等知识，而且更重要的是能突出考查考生的综合分析判断能力、逻辑推理能力，且这类试题陌生度高，文字量大，包含信息多，思维能力要求高。 【知识体系】 ★无机工艺流程命题框架 一、原理的预处理 二、核心化学反应及循环物质的确定 1、核心反应：热门试剂NH4HCO3 2、循环物质的确定 三、反应条件的控制 1、调控 2、调控温度 四、分离提纯的方法 五、工艺流程涉及的计算 ★平衡常数的计算 1、已知溶度积、溶液中某离子的浓度,求溶液中的另一种离子的浓度,如某温度下AgCl的Ksp=a, 在0.1 mol·L-1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体,达到平衡后,c(Ag+)=10a mol·L-1。 2．水解平衡常数与溶度积常数的关联 Fe3+(aq)+3H2O(aq)Fe(OH)3(s)+3H+(aq)Kh＝＝＝ 3、计算沉淀转化的平衡常数,如Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq), 平衡常数K=。 4、利用Ksp计算沉淀开始(或沉淀完全)的pH 以常温下向含少量Fe3+的0.1 mol·L-1 ZnSO4溶液中滴加NaOH溶液调节溶液pH, 以除去其中的Fe3+为例进行求算。已知常温下,Ksp[Zn(OH)2]=1×10-17,Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38 ①Zn2+开始产生沉淀时pH的计算 Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)·c2(OH-)=0.1·c2(OH-)=10-17,c(OH-)=10-8 mol·L-1,c(H+)==10-6 mol·L-1, pH=-lg c(H+)=-lg 10-6=6。 ②Fe3+沉淀完全时pH的计算[沉淀完全时c(Fe3+)=10-5 mol·L-1] Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=10-5·c3(OH-)=1×10-38,c(OH-)=1×10-11 mol·L-1,c(H+)==10-3 mol·L-1,pH=-lg c(H+)=-lg 10-3=3，因此控制pH的范围是3≤pH<6。 ★氧化还原(电化学)计算：利用得失电子守恒判断电子转移、物质间计量关系。 ★产率、纯度、含量计算：利用化学反应判断物质的计量关系，常见：气体法、沉淀法、滴定法等。 【强化练习】 1. (2024·安徽卷)精炼铜产生的铜阳极泥富含等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离提收金和银的流程，如下图所示。回答下列问题： (1）Cu位于元素周期表第_______周期第_______族。 (2）“浸出液1”中含有的金属离子主要是_______。 (3）“浸取2”步骤中，单质金转化为的化学方程式为 。 (4）“浸取3”步骤中，“浸渣2”中的_______(填化学式)转化为。 (5）“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为 。 “电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为_______(填化学式)。 (6）“还原”步骤中，被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为_______。 2. (2024·新课标卷)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下： 已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全()时的pH： 开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2 沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2 回答下列问题： (1)“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是_______；“滤渣1”中金属元素主要为_______。 (2)“过滤1”后的溶液中加入MnO2的作用是_______。取少量反应后的溶液，加入化学试剂_______检验_______，若出现蓝色沉淀，需补加MnO2。 (3)“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为_______、_______。 (4)“除钴液”中主要的盐有_______(写化学式)，残留的Co3+浓度为_______mol/L。 3. (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10-5mol·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。 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_____。 (3)假设“沉铜”得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10mol·L-1，向其中加入Na2S至Zn2+沉淀完全，此时溶液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1.0molMnO2，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_____。 4．（2023·新课标卷）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示： 已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O存在，在碱性介质中以CrO存在。回答下列问题： (1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为________(填化学式)。 (2)水浸渣中主要有SiO2和___________。 (3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是___________。 (4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致___________ ；pH>9时，会导致___________ 。 (5)“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1时，溶解为VO或VO3+在碱性条件下，溶解为VO或VO，上述性质说明V2O5具有___________(填标号)。 A．酸性           B．碱性          C．两性 (6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为___________ 。 5．（2023·湖北卷）是生产多晶硅的副产物。利用对废弃的锂电池正极材料进行氯化处理以回收Li、Co等金属，工艺路线如下：回答下列问题： (1)Co位于元素周期表第_______周期，第_______族。 (2)烧渣是LiCl、和的混合物，“500℃焙烧”后剩余的应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，用化学方程式表示其原因_______ 。 (3)鉴别洗净的“滤饼3”和固体Na2CO3常用方法的名称是_______ 。 (4)已知，若“沉钴过滤”的pH控制为10.0，则溶液中浓度为_______。“850℃煅烧”时的化学方程式为_______ 。 (5)导致比易水解的因素有_______(填标号)。 a．Si-Cl键极性更大    b．Si的原子半径更大 c．Si-Cl键键能更大      d．Si有更多的价层轨道 无机工艺流程答案 1. (2024·安徽卷) （1） 四 ⅠB （2）Cu2+ （3） （4）AgCl （5） （6）3：4 2. (2024·新课标卷) （1）增大固液接触面积，加快酸浸速率，提高浸取效率 Pb （2）将溶液中氧化为，以便在后续调pH时除去Fe元素 溶液 （3） （4）、 3. (2024·全国甲卷) (1)增大固体与酸反应的接触面积，提高钴元素的浸出效率 (2) (3) 不能 (4) (5) (6) (7)向滤液中滴加溶液，边加边搅拌，控制溶液的pH接近12但不大于12，静置后过滤、洗涤、干燥 4．（2023·新课标卷） (1)Na2CrO4 (2)Fe2O3 (3)Al(OH)3 (4) 导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理 导致镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀 (5)C (6)2Cr2O+3S2O+10H+=4Cr3++6SO+5H2O 5．（2023·湖北卷） (1) 4 Ⅷ (2) (3)焰色试验 (4) (5)abd 1 学科网（北京）股份有限公司 $$