内容正文:
考点五 反应条件的控制
及物质的转化与确定
1
真题领航
1
1
核心再悟
2
内
容
索
引
精准演练
3
真题领航
01
3
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二轮专题复习
回答下列问题:
(1)制备废盐溶液时,为加快废盐溶解,可采取的措施有______________、______________。(写出两种)
搅拌
适当升温
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(2)“沉锰Ⅰ”中,写出形成的Mn(OH)2被氧化成Mn3O4的化学方程式:________________________________________________。
6Mn(OH)2+O2===2Mn3O4+6H2O
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(3)“沉锰Ⅱ”中,过量的(NH4)2S2O8经加热水解去除,最终产物是NH4HSO4和__________(填化学式)。
解析:(NH4)2S2O8加热水解生成H2O2和NH4HSO4,H2O2不稳定,分解生成O2。
O2
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(4)“沉镁Ⅰ”中,当pH为8.0~10.2时,生成碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O],煅烧得到疏松的轻质MgO。pH过大时,不能得到轻质MgO的原因是____________________________________________
_______________________________________________________________。
解析:根据MgCO3和Mg(OH)2的Ksp可知,Mg(OH)2更难溶,当pH较大时,溶液中c(OH-)较大,主要生成Mg(OH)2,煅烧时没有CO2气体生成,不能得到疏松的轻质MgO。
pH过大,沉淀为Mg(OH)2,不能分解产生CO2,不能得到疏松的轻质MgO
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2.(2025·河北卷)铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化为重铬酸钾,同时回收利用钾资源,可实现绿色化学的目标。流程如下:
已知:铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2。
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Al(OH)3
回答下列问题:
(1)浸取工序中滤渣Ⅰ的主要成分:Fe2O3、H2SiO3、__________、__________(填化学式)。
MgO
(2)酸化工序中需加压的原因:______________________________________。
解析:通入过量CO2的目的是提供酸性环境,使K2CrO4转化为K2Cr2O7,加压的目的是增大CO2的溶解度,使更多的CO2溶解在溶液中,从而保证酸化反应充分进行,提高酸化反应速率和K2CrO4的转化率。
增大CO2的溶解度,保证酸化反应充分进行
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(3)滤液Ⅱ的主要成分:________(填化学式)。
(4)滤渣Ⅱ可返回________工序(填工序名称)。
解析:滤渣Ⅱ的主要成分是Cr(OH)3、Fe(OH)3,可返回煅烧工序,以提高Cr的利用率。
KHCO3
煅烧
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核心再悟
02
13
1.反应条件的控制
条件控制 目的
研磨、雾化
煅烧或灼烧
酸浸
将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴,增大反应物的接触面积,增大反应速率或提高原料利用率
①除去硫、碳、有机化合物等热稳定性差的杂质;②高温下原料与空气中的氧气反应
①溶解转变成可溶物进入溶液中,以达到与难溶物分离的目的;②去除氧化物(膜)
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条件控制 目的
碱溶
反应物用
量或浓度
①除去金属表面的油污;②溶解铝、氧化铝等
①酸浸时提高酸的浓度可提高某些金属元素的浸取率;
②增大价廉、易得的反应物的浓度,可以提高其他物质的利用率;
③增大物质浓度可以增大反应速率,使平衡发生移动等
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条件控制 目的
控温(常用水浴、冰浴或油浴)
加热:①增大反应速率或溶解速率;②促进平衡向吸热反应方向移动;③除去热稳定性差的杂质,如NaHCO3、NH4Cl 等物质;④煮沸时促进溶液中气体(如氧气)的挥发等
降温:①防止某物质在高温时溶解或分解;②使化学平衡向放热反应方向移动;③使某种沸点较高的产物液化,与其他物质分离等;④降低某些晶体的溶解度,减少损失等
控温:①结晶获得所需物质;②防止某物质(如H2O2、浓硝酸、铵盐等)温度过高时分解或挥发;③使某物质达到沸点挥发出来;④使催化剂的活性达到最高;⑤防止副反应的发生等
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条件控制 目的
加入氧化
剂(或还原剂)
加入沉淀剂
pH 控制
①转化为目标产物的价态;②除去杂质离子[如将Fe2+氧化成Fe3+,而后调节溶液的pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3 沉淀除去]
①生成硫化物沉淀(如加入硫化钠、硫化铵、硫化亚铁等);②加入可溶性碳酸盐,生成碳酸盐沉淀;③加入氟化钠,除去Ca2+、Mg2+
①使某些金属离子转化为沉淀,而目标离子不生成沉淀,以达到分离的目的;②创造氧化还原反应所需要的酸性或碱性环境;③提高或降低某金属离子的萃取率
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2.物质的转化与确定
物质分析 思考角度
滤渣、滤液的成分
副产品
循环物质
①反应过程中哪些物质(离子)消失了?
②所加试剂是否过量或离子间发生化学反应又产生了哪些新离子?要考虑这些离子间是否会发生反应
①根据制备目的分析,不是主产品
②从流程图上看,是支线产品,对生产、生活有用,无毒无害,不污染环境等
①从流程图上看,一般箭头回头对应的物质
②前面工序反应中的反应物,后面工序反应中的生成物
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精准演练
03
1.(2025·忻州一模)磷酸铁(FePO4)是制备磷酸铁锂电池的材料之一。以菱铁矿(主要成分为FeCO3,含少量CaCO3、SiO2等杂质)和农药盐渣(主要成分为Na3PO4、Na2SO3等)制备电池级磷酸铁的工艺流程如下。
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回答下列问题:
(1)将菱铁矿粉碎的目的是________________________________________;
浸渣的主要成分是_______________(填化学式)。
解析:将菱铁矿粉碎,可增大其与稀硫酸的接触面积,从而加快浸出速率;SiO2不溶于硫酸,CaCO3与稀硫酸反应有CaSO4生成,故浸渣的主要成分是SiO2、CaSO4。
增大反应物的接触面积,加快浸出速率
SiO2、CaSO4
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(2)“氧化1”时反应的离子方程式为_________________________________;
在实际操作中H2O2的用量约为理论量的1.2倍,其原因可能是______________________;“氧化2”的目的是减少____________(填化学式)气体的排放。
H2O2+2Fe2++2H+==2Fe3++2H2O
H2O2在Fe3+催化下分解
SO2
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(3)“沉铁”中如果体系酸性过强,会导致FePO4产量降低,原因是________________________________________________________________________________________________________________________________。
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2.(2025·长沙二模)V2O5广泛用于冶金、化工等行业,主要用于冶炼钒铁。以钒矿石为原料制备V2O5的工艺如下:
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回答下列问题:
(1)钒的浸出率与焙烧温度、硫酸加入量的关系如下图所示。指出适宜的工艺条件为_________________________________________________________ ______________。若在得到多钒酸铵后,使用冰水洗涤多钒酸铵的目的是_______________________________________________________________。
温度:820 ℃(800~830 ℃之间均可);硫酸加入量:6%(6%~6.5%之间均可)
降低多钒酸铵的溶解度,减少溶解损失
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解析:结合题图分析可知,适宜的工艺条件为温度:820 ℃(800~830 ℃之间均可),硫酸加入量:6%(6%~6.5%之间均可),此时钒的浸出率最高;洗涤多钒酸铵时要用冰水洗涤,目的是降低多钒酸铵的溶解度,减少溶解损失。
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(2)流程中可循环使用的物质有___________________________________。
NH3(或氨水)、有机溶剂P204
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3.(2025·佛山二模)一种以硼镁矿(含B2O3、MgO、SiO2及少量铁、铝氧化物等)为原料生产高纯硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如图1所示。
已知:①硼酸微溶于冷水,但在热水中溶解度较大;②常温下,硼酸溶液呈弱酸性。
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(1)“溶浸”时选择100 ℃微沸条件下进行,原因是________________________________________________。
增大反应速率,促进氨逸出,防止H3BO3析出
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(2)“吸收”时发生反应的化学方程式为__________________________________________________。
解析:“吸收”时发生反应的化学方程式为CO2+2NH3+H2O===(NH4)2CO3。
(3)“母液”加热后可返回“________”工序循环利用。
解析:“母液”中含有(NH4)2SO4,加热后可返回“溶浸”工序循环利用。
CO2+2NH3+H2O===(NH4)2CO3
溶浸
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(4)“热过滤”后“调pH”的试剂为__________(填化学式)。溶液pH对硼酸结晶率及纯度的影响如图2所示,根据图2判断合适的pH范围是________。
H2SO4
2~3
解析:根据题图2可判断合适的pH范围是2~3,此时硼酸结晶率及纯度较高。
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