13.微专题：如何判断循环物质 专项训练-2026届高三化学二轮专题

微专题 13 ：判断循环物质，理解工艺流程 无机化工流程题主要考查物质的制备和物质成分的探究，涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、对条件的控制选择等。理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力。本专题我们训练如何准确判断循环物质，通过专题训练提升我们对流程图的分析能力，因为判断循环物质的前提是理解工艺流程原理。思维建模如下： 1．由碳酸锰矿(主要成分 MnCO3，还含有 FeCO3 、MnO2 、Al2O3 、SiO2等)中提取金属锰的一种流程如下： 以石墨为电极电解除铁、铝后的溶液获得单质锰。电解废液中可循环利用的溶质是______ 2．锌锰电池在生活巾应用广泛。工业上利用锌焙砂（主要含 ZnO、 ZnFe2O4 ，还含有少量 FeO 、CuO 等杂质）制取金属锌的工艺流程如下： 本流程中可以循环利用的物质有________和__________ 3．沉淀碳酸钙主要用于食品、医药等行业。以精选石灰石( 含有少量MgCO3 、FeCO3 杂质) 为原料制备沉淀碳酸钙的工艺流程如下： 流程中可以循环利用的物质有气体Ⅰ（化学式为_________）、气体Ⅱ（化学式为_________）和_____________ ( 填化学式) 。 4．利用铝热炼镁还原渣[Al、Ca(AlO2)2 、Al2O3 、MgO 及少量不能被碱液溶出的尖晶石型铝的化合物等]制取 Al(OH)3 的工艺流程如下： (2) “溶出”时，在适当条件下，铝及其大部分含铝化合物以 NaAlO2 溶出。 “碳分”时，溶 液与过量 CO2 反应的离子方程式为______________________________________________ (4) “过滤 2”的母液经再生处理可返回“溶出”工序循环使用，再生的方法是____________ 5．大力发展电动汽车，可以有效控制空气污染． 目前机动车常使用的电池有铅蓄电池、锂电池等．由方铅矿(PbS) 制备铅蓄电池电极材料(PbO2 ) 的方法如下： 滤液 X 是一种可循环使用的物质，其溶质主要是 ______________ ( 填化学式) ，若 X 中 残留的SO4 (2)- 过多，循环使用时可能出现的问题是 __________________________________ 6．以食盐为原料进行生产并综合利用的某些过程如下图所示： 若向分离出 NaHCO3 晶体后的母液中加入过量生石灰，则可获得一种可以循环使用的物质，其化学式是__________ 7．KMnO4 是一种重要的消毒剂，俗名灰锰氧。某工厂以废旧的锌锰干电池为原料制备高锰酸钾的流程如下（各部分产物已省略）： 滤渣 1 灼烧的目的是____________________ ；可循环利用的物质是________（填化学式） 8．四氧化三锰（Mn3O4）广泛应用于生产软磁材料、催化材料制备领域。一种以低品位锰矿（含 MnCO3 、Mn2O3 、MnOOH 及少量 Fe2O3 、Al2O3 、SiO2）为原料生产 Mn3O4 的工艺流程如图： 已知：(NH4)2SO4NH3 ↑+NH4HSO4 “母液”溶质的主要成分是 ，循环利用该物质的方案是_______________ 学科网（北京）股份有限公司 9．以含锂电解铝废渣(主要成分为 LiF 、AlF3 、NaF，少量 CaO 等)为原料，生产碳酸锂的工艺流程如下：(已知：常温下，LiOH 可溶于水，Li2CO3 微溶于水) (3)40℃下进行碱解反应，得到粗碳酸锂与氢氧化铝的混合滤渣，生成氢氧化铝的离子方程式为____________________________________________________________________ (4)苛化过程中加入的氧化钙将不溶性的碳酸锂转化成氢氧化锂溶液。整个工艺流程中可以循环利用的物质有________________________ 10．中南大学郑雅杰等 3 位老师提出“以含砷废水沉淀还原法制备 As2O3”，有较高的实际应用价值。某工厂含砷废水含有 H3AsO3 、H2SO4、 Fe2(SO4)3 、Bi2(SO4)3 等，利用该废水提取 As2O3 的流程如图所示。 (2)沉淀中的成分，除了 Bi(OH)3 沉淀外，还有_________________________ (3)A 可以循环利用，A 的化学式为________________________ 学科网（北京）股份有限公司 1.【答案】H2SO4（硫酸）【解析】用硫酸溶解，SiO2 不与硫酸反应，MnCO3 、FeCO3、 Al2O3 与硫酸反应得到 MnSO4 、FeSO4 、Al2(SO4)3，而滤液里锰元素只以 Mn2+ 的形式存在，且滤渣Ⅰ中也无 MnO2 ，过滤除去二氧化硅等不溶物，滤渣Ⅰ为 SiO2 等不溶物。向滤液中加入过氧化氢将 Fe2+离子氧化为 Fe3+离子，再加入氨水调节溶液 pH 使 Fe3+ 、Al3+转化为 Fe(OH)3 、Al(OH)3 沉淀，过滤分离，滤液中含有 MnSO4 、NH4SO4 等，滤渣Ⅱ为 Fe(OH)3 、Al(OH)3，对滤液电解得到 Mn，电解发生的反应为：2 MnSO4+2H2O 电解2Mn+O2 ↑+2H2SO4 ，硫酸可在该工艺流程中可循环利用。 2.【答案】Zn（锌）、H2SO4（硫酸）【解析】通过制取锌的流程图可以知道，电解硫酸锌溶液可以得到锌、氧气和硫酸，锌可以循环利，还有稀硫酸溶液可以用于酸浸。 3.【答案】CO2 NH3 NH4Cl 【解析】依据流程图可知，气体Ⅰ是 CO2（煅烧石灰石生成），气体Ⅱ是 NH3（NH4+转化生成），产生的滤液是氯化铵。 4.【答案】AlO2-＋CO2＋2H2O===Al(OH)3 ↓+HCO3- 在不断搅拌下加入适量的生石灰[或熟石灰，答 NaOH 暂不扣分]，然后过滤去渣 【解析】“过滤 2”的母液中含 NaHCO3 ，碳酸氢钠转化为碳酸钠，再进入“溶出”工序循环使用。再生处理：在不断搅拌下加入适量的生石灰[或熟石灰，答 NaOH 暂不扣分]，然后过滤去渣，可返回“溶出”工序循环使用。 5.【答案】 HNO3 浸出时部分铅离子生成硫酸铅随浸出渣排出，降低硫酸铅的产率 6.【答案】NH3 【解析】向分离出 NaHCO3 晶体后的母液中加入过量生石灰，发生的反应有 H2O+CaO=Ca(OH)2 、Ca(OH)2+2NH4Cl=2NH3 ↑+2H2O+CaCl2 ，最终产物为氯化钙、氨气，其中氨气可再利用。 7.【答案】除去碳粉 MnO2 【解析】废旧锌锰电池的成分已给出，水浸后分成了滤液和滤渣，则操作 I 是过滤，得到的是氯化锌和氯化铵溶液，沉淀中有碳粉和二氧化锰，灼烧滤渣 I 的过程中，碳转变为二氧化碳逸出，烧渣再与氯酸钾、氢氧化钾熔融条件下反应， 得到锰酸钾，通入足量的二氧化碳后，+6 价的锰发生歧化反应，一部分变成+4 价的二氧化锰沉淀，一部分变成+7 价的高锰酸钾，则操作 2 仍然是过滤。灼烧的目的是除去混合物中的碳粉，最后经操作 2 过滤后可以得到 MnO2，这些 MnO2 可以循环利用。 8.【答案】 (NH4)2SO4 加热到 213~308℃分解生成氨气和 NH4HSO4，分别循环到沉锰和溶浸中，或加 H2SO4 生成 NH4HSO4 循环到溶浸中。 【解析】锰矿粉(含 MnCO3 、Mn2O3 、MnOOH 及少量 Fe2O3 、Al2O3 、SiO2)加 NH4HSO4 、H2O2 溶浸，MnCO3 、Mn2O3 、MnOOH 转化为 Mn2+ ，Fe2O3 、Al2O3 转化为Fe2+ 、Al3+ ，SiO2 不溶而成滤渣 1；加入 Mn(OH)2 调 pH=5，此时 Fe3+ 、Al3+转化为 Fe(OH)3 、Al(OH)3，成为滤渣 2 的成分；加入氨水沉锰，此时锰转化为 Mn(OH)2、 Mn2(OH)2SO4 ，通空气氧化，70℃水浴加热，即得 Mn3O4 。 由以上分析知，“母液”溶质的主要成分是(NH4)2SO4 ，循环利用该物质的方案是加热到 213~308℃分解生成氨气和 NH4HSO4 ，分别循环到沉锰和溶浸中，或加 H2SO4 生成 NH4HSO4 循环到溶浸中。注意在很多反应中，H2O2 通常作氧化剂，表现出强氧化性，但本题 H2O2 作还原剂。 9.【答案】2Al3＋＋3CO32-＋3H2O=2Al(OH)3 ↓+3CO2 ↑ CO2 【解析】LiF 、AlF3 、NaF 、 CaO 与浓硫酸生成硫酸锂，硫酸铝，硫酸钠，硫酸钙，氟化氢和水，而硫酸锂，硫酸铝，硫酸钠都是可溶性的盐，硫酸钙是微溶物，当作沉淀处理，故滤渣是 CaSO4，碱解时加入碳酸钠，滤液中有铝离子，发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体，离子方程式是：2Al3＋＋3CO32-＋3H2O=2Al(OH)3 ↓+3CO2 ↑,碱解时生成二氧化碳，碳化时需要通入二氧化碳，循环利用的物质是二氧化碳。 10.【答案】 Fe(OH)3 CuSO4 (2)根据含砷废水的成分 H3AsO3 、H2SO4、 Fe2(SO4)3 、Bi2(SO4)3 等，根据元素守恒，除了得到 Bi(OH)3 沉淀外，还有 Fe(OH)3 沉淀。 (3)Cu3(SO3)2·2H2O 氧化可以得到 CuSO4，在流程中可以循环利用。 $