2026届高三化学二轮复习专项训练 专题13 工艺流程综合题

专题13工艺流程综合题 (一)、核心考点清单 1、化工生产流覆图： 原料 预处理 核心化学反应 产品的分离与提纯 目标产物 2、流程图中主要环节的分析 a.原料的预处理 (1)溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸等。 水浸 与水接触发生反应或溶解 浸出 固体加水（酸）溶解得到离子 酸浸 在酸溶液中反应，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去 浸出率 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少 (2)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分 解。 b.核心反应一陌生方程式的书写 关注箭头的指向：箭头指入一反应物，箭头指出→生成物。 (①)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律判断产物，并根据化合价升降相等配平。 (2)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。 3、常见化工生产 (①)从铝土矿中获得铝 流程I: 铝土矿 ①过量盐酸 SiO2 Fe(OH) (Fe2O3 过滤 A1Cl3、FeCl3 ②过量NaOH溶液 NaAlO, SiO2) HCI溶液 过滤 NaCl NaOH溶液 NaHCO3、NaCI溶液 ③通入过量C02 A电解 A,AI(OH) 过滤 流程I: 铝土矿 a过量 Fe2O3 H2SiO NaOH溶液 (Fe,O 过滤 NaA1O2、Na,SiO3 b.过量盐酸 AICl SiO2) NaOH溶液 过滤 NaCl HCI溶液 NH,C、NaCI溶液 c过量氨水 个电解AO合AoD 过滤 2)工业上制高纯硅 石英砂a焦炭粗硅b.C 四氯化硅 热 cH纯硅 高温 高温 (3)硫酸的工业生产 气S附净 (02 接触室 黄铁矿 (S)3生成) 吸收塔(H2S():的生成) (4)合成氨与硝酸工业 N2、H 热空气 空气水 氨合成塔→氨氧化炉→吸收塔 →蒸馏塔→浓硝酸 (⑤)海水提溴 海水餐餐苦 硫酸酸化含B,的海水 氯气置换 热空气含Br,的空气 吹出 液溴冷凝分离溴蒸气蒸馏 水混合粉瓷吸收液 SO2吸收 (⑥)海水提碘：海带中碘的提取 海带 灼烧 残渣 海带灰 浸泡 过滤 苯 含碘离子溶液 含碘水溶液取含碘苯溶液 蒸馏 单质碘 (7)海水提镁 溶液 海水（含NaClCa(OH 和MgSO,) Mg(OH) 盐酸.MgC2 沉淀 溶液 MeC:OH,CHC学流中无水MgC马毫警M图 (⑧)海水提盐与氯碱工业、钠的制备 电解熔融物 钠 粗盐 精制稍盐 烧碱 漂白液 电解水溶液 氯气 漂白粉 氢气 盐酸 2 4、工艺流覆中的常见专业术语 术语 释义 研磨 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反 (雾化) 应速率或使反应更充分 灼烧 使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石、高 (煅烧) 岭土、硫铁矿 向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、 浸取 碱溶、醇溶等 浸出率 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少 酸浸 在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程 水浸 与水接触反应或溶解 过滤 固体与液体的分离 滴定 定量测定，可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定 蒸发结晶 蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出 蒸发浓缩 蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度 水洗 用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等 酸作用 溶解、去氧化物（膜）、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等 碱作用 去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节H、促进水解（沉淀） (二)、高频易错点 1、制备过程中控制反应条件的6种常用方法 常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物 质一般应满足两点：①能与H反应，使溶液pH变大； 调节溶液的pH ②不引入新杂质。例如若要除去Cu2+中混有的Fe3+,可加入 CuO、Cu(OH)2或Cu2(OD2CO,等物质来调节溶液的pH,不 可加入NaOH溶液、氨水等 控制温度 改变温度，影响应速率或使平衡向需要的方向移动 控制压强 改变速率，影响平衡 使用合适的催化剂 加快反应速率（降低反应速率），减少达到平衡所需要的时 (或负催化剂) 间 趁热过滤 防止某物质降温时析出 洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解 冰水洗涤 损耗 2.常用的提纯方法 提纯方法 适用范围/原理 (1) 水溶法 除去可溶性杂质 (2) 酸溶法 除去碱性杂质 (3) 碱溶法 除去酸性杂质 (4) 氧化剂或还原剂法 除去还原性或氧化性杂质 (5) 加热灼烧法 除去受热易分解或易挥发的杂质 (6) 调节溶液的pH法 除去易水解金属离子（如酸性溶液中Fe3+) 3。常用的分离方法 (1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。 (2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CC14或苯 萃取溴水中的溴。 (3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。 (4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如O3、 FeCl3、CuCl2、CuSO45H2O、FeSO47H20等。 (⑤)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。 (6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中 的氨气。 疑点解析：类型一物质制备类化工流程题 例如.工业上以铬铁矿FeCr2O4,含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠 个Na2Cr202H2O)的工艺流程如图。回答下列问题： 铬铁矿 母液 纯碱 H2SO H,SO 焙 浸 酸 蒸发 冷却 烧 取■ 和 化 结品 结晶 滤渣 滤渣 副产品 Na2 Cr2O2·2H0 (I)焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时 4 气体与矿料逆流而行，目的是 (2)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶性组分 浓度c≤1.0×105molL1时，可认为己除尽。 Cr2O Cro SiO -2 Fe3+Al3+ 0 -3 IAI(OH) -5 998 2.43.04.5 9.310.2 14 pH 中和时pH的理论范围为 酸化的目的是 ;Fe元素在 (填操作单元的名称)过程中除去。 (3)蒸发结晶时，过度蒸发将导致 ;冷却结晶所得母液中，除Na2Cr2O7 外，可在上述流程中循环利用的物质还有 答案(1)增大反应物接触面积，提高化学反应速率(2)4.5≤pH≤9.3使2CO?+ H20C2O?十20H平衡正向移动，提高Na2C20,的产率浸取(3)所得溶液中含有大 量Na2S0410H20H2S04 解析(1)焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是利用热量使O2向上流动，增大固体与气体的 接触面积，提高化学反应速率。 (2)中和时调节溶液pH目的是将A1O2、SO?转化为沉淀过滤除去，由图可知，当溶液 pH≥4.5时，A13+除尽，当溶液pH>9.3时，HSiO3会再溶解生成SiO},因此中和时pH的 理论范围为4.5≤pH≤9.3：将A1元素和Si元素除去后，溶液中Cr元素主要以C20?和 Cr0?形式存在，溶液中存在平衡：2CO?十H20 C2O?+2OH,降低溶液pH,可提 高Na2C2O,的产率；Fe元素在“浸取”操作中除去。 类型二物质分离、提纯类化工流程题 例如.MnO2是重要的化工原料，由软锰矿制备MnO2的一种工艺流程如图： 软锰矿一研暗 过量位滤县s90过量铁用一Mm溶出液一领花Mm2纯化液一电家血O: 溶出(20℃) 资料：①软锰矿的主要成分为MnO2,主要杂质有Al,O3和Si02。 ②金属离子开始沉淀和完全沉淀时的pH: Fe3+ A3+ Mn2 Fe2 开始沉淀时 1.5 3.4 5.8 6.3 完全沉淀时 2.8 4.7 7.8 8.3 ③该工艺条件下，MO2与HS04不反应。 (1)溶出 ①溶出前，软锰矿需研磨。目的是 ②溶出时，Fe的氧化过程及得到Mn*的主要途径如图所示。 MnO2Mn2+ Fe- Fe2+ i.步骤Ⅱ是从软锰矿中溶出M*的主要反应，反应的离子方程式是 ii.若Fe2+全部来自于反应Fe+2H=Fe2++H2↑，完全溶出Mn2+所需Fe与MnO2的物质 的量比值为2。而实际比值(0.9)小于2，原因是 (2)纯化 己知：MnO2的氧化性与溶液pH有关.纯化时先加入MnO2,后加入NH3HO,调溶液pH≈5， 说明试剂加入顺序及调节pH的原因： (3)电解 Mn2+纯化液经电解得MnO2。生成MnO2的电极反应式是 (4)产品纯度测定 向ag产品中依次加入足量bgNa2C2O4和足量稀HSO4,加热至充分反应，再用c mol-L1 MnO4溶液滴定剩余Na2CzO4至终点，消耗KMnO4溶液的体积为dL(已知：MnO2及MnO4 均被还原为Mn2+。相对分子质量：MnO2:86.94、NazC204:134.0)。 产品纯度为 (用质量分数表示)。 答案(1)①增大反应速率，提高浸出率 ②i.MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H20i.二氧化锰能够氧化单质铁为Fe2+ (2MnO2的氧化性随酸性的减弱逐渐减弱；除去溶液中的Fe3+、A13+(3)Mn+一2e+ 2H20=Mn02↓+4H(4 b-335cd0×86.94×100% 134a 解析(1)②1根据反应途径可知，二氧化锰与亚铁离子反应生成二价锰离子和铁离子，则反 应的离子方程式为MnO2+4H+2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H20。 ii根据反应方程式可知，F2+与MnO2的物质的量比值为2，实际反应时，二氧化锰能够氧 化单质铁为Fe2+,故实际比值(0.9)小于2。 (2)MO2的氧化性与溶液pH有关，且随酸性的减弱，氧化性逐渐减弱，溶液显酸性时，二 氧化锰的氧化性较强，故纯化时先加入MO2,后加入NHH2O,调溶液pH≈5，除去溶液 中的AI3+、Fe3+。 (3)电解时，溶液呈酸性，M+失电子，与水反应生成二氧化锰和氢离子，则电极反应式为 Mm2+-2e+2H0=MmO2↓+4H。 6 (4)根据题意可知，部分草酸钠与二氧化锰发生氧化还原反应，剩余部分再与高锰酸钾反应： 5Na2C2O4+2KMnO4+8HS04=K2S04+2MnSO4+10C02↑+8H20+5Na2SO4,则与二氧 化锰反应的苹酸钠的物质的量为，bg_cmolL1XdLx5;根据反应：Mn0:十 134gmol厂1 2 Na2C204十2H2S04=Na2S04+MnS04+2C02↑+2H20,则MnO2)=0Na2C20),产品纯 度为 bg c molLiXdLx5 134.0gmol1 2 ×86.94g1mol1 100%-6-335cd0X86.94×100%。 ag 134a 归纳总结： 化学工艺流程题的分析方法 主线分析“原料→中间转化物质→目标产物” (1)反应与物质的转化：分析每一步操作的目的及所发生的化学反应，跟踪物质转化的形式。 尤其要注意原料中的杂质在流程中是如何被除去的。滤渣、滤液成分的确定：反应过程中哪 些物质（离子）发生了变化？产生了哪些新离子？这些离子间是否能发生化学反应？所加试 剂是否过量？ (2)循环物质的确定 在流程图上标注每一 ”步物质 后面反应步骤的生成物 循 环 在流程中加入的物质， 前面反应步骤的反应物 物 在后续步骤中会产生 从流程图上看：箭头回头 的 可以循环利用的物质 容易分离 确 (滤渣、滤液) 定 可逆反应中有可以循 环利用的物质 (3)副产品的判断 首先是生成物， 从流程图上看是支 不是反应物 副产品 线产品 的判断 通常是对人类生产生 根据制备的目的 活有用的、无毒的、 判断不是主产品 不污染环境的产品 ★高考真题（2025新高考) 1.(2025·云南·高考真题)从褐铁矿型金-银矿（含Au、Ag、Fe0,、MnO2、Cu0、Si0, 等)中提取Au、Ag,并回收其它有价金属的一种工艺如下： HSOa、Na2SO3 铁粉 MnO2 NaOH NHHCO 金银矿一→还原酸浸 滤液1沉铜 滤液3 氧化 沉铁 滤液4 沉锰 →滤液5 滤渣1 Cu MnCO 铜氨硫代硫酸盐溶液一→浸金银滤液2…→A、Ag Fe2O3 滤渣2 已知：①金-银矿中Cu、Mn元素的含量分别为0.19%、2.35%。 ②25℃时，Mn(OH)2的Kp为1.9x1013。 回答下列问题： (1)基态Cu原子的价层电子排布式为 (2)“还原酸浸”时，MO,反应的离子方程式为 (3)“浸金银”时，Au溶解涉及的主要反应如下： ①Au+5S,O+[Cu(NH,)4]=[Au(S,0)2]'+[Cu(S,O,)2]+4NH ②4[Cu(S,0),]+16NH,+0,+2H,0=4[Cu(NH),]+40H+12S,0 上述过程中的催化剂为 (4)“沉铜”前，“滤液1”多次循环的目的为 (5)根据“还原酸浸”“氧化”，推断Fe、C2+、MnO,的氧化性由强到弱的顺序为 (6)25℃“沉铁”后，调节“滤液4"的p至8.0，无Mn(OH),析出，则c(Mn2+)≤ol.L1。 (7)一种锑锰(MSb)合金的立方晶胞结构如图。 ●Mn ①该晶胞中，每个Sb周围与它最近且相等距离的Mn有个。 ②Na为阿伏加德罗常数的值，晶胞边长为anm,则晶体的密度为_gcm3(列出计算 式即可)。 8 【答案】(1)3d04s (2)Mn02+SO?+2H+=Mm2++S0?+H,0 [cu(N,了” (4)大幅度降低硫酸和亚硫酸钠的消耗成本，同时减少废水产生量及处理成本，并通过持续 去除杂质提高金银的富含度 (5)MnO,>Fe+>C2+ (6)0.19 122+55×3 (7)12 Na×a3x1021 【分析】由流程可知，矿石经"还原酸浸”，Fe,O,、MnO2被还原为Fe2+和Mn2+,CuO与酸 反应生成可溶解的Cu2+,Au、Ag、SiO2不溶进入“滤渣1”；“沉铜"时，Cu2+被铁粉还原为 Cu:“氧化时"Fe2+被氧化为Fe+:“沉铁"时，Fe+转化为沉淀，后转化为氧化铁：“沉锰”时， Mn+沉淀为碳酸锰。“浸金银"时，Au、Ag被混合液浸出，后提炼出Au、Ag。 【详解】(1)Cu为29号元素，基态Cu原子的核外电子排布符合洪物规则的特例，其价电 子数为11，其价层电子排布式为3d4s。 (2)“还原酸浸"时，MnO,被亚硫酸钠还原为Mn2+,该反应的离子方程式为 MnO2+S0+2H*=Mm2++S0+H,0。 (3)“浸金银”时，Au溶解涉及的主要反应如下： ①Au+5S,O+[Cu(NH,)4]=[Au(S,0)2]+[Cu(s,O,)]+4NH ②4[Cu(S,0),]+16NH+02+2H,0=4[Cu(NH)4+40H+12S,0 分析以上两反应可知，「Cu(NH,),参与了反应①，但在反应②又重新生成，其质量和性 质在反应前后没发生变化，因此，上述过程中的催化剂为[Cu(NH)]。 (4)“还原酸浸”所得“滤液1”中含有一定浓度的未反应的硫酸和亚硫酸钠，多次循环利用“滤 液1”对矿石进行“还原酸浸”可以充分利用其中的有效成分，大大减少了原料的浪费，从而有 效降低成本；其次，持续地将杂质元素溶解并带出矿石体系，可以使矿石中的金银的相对品 位得到提升，为后续提纯工序创造更好的条件：第三，还可以减少废水的排放量和处理成本： 第四，可以回收更多的有价值的溶解成分。综上所述，“沉铜”前，“滤液”多次循环的目的 9 为：大幅度降低硫酸和亚硫酸钠的消耗成本，同时减少废水产生量及处理成本，并通过持续 去除杂质提高金银的富含度。 (5)“还原酸浸”时，FeO,和CuO可以被硫酸溶解转化为Fe+和Cu2+,亚硫酸钠将Fe+还 原为Fe2+,而Cu2+并未被还原，因此，Fe3+的氧化性强于Cu2+;“氧化"时，Fe2+被MnO,氧 化为Fe+,因此，MnO2的氧化性强于Fe+。综上所述，根据“还原酸浸"“氧化”，推断 Fe、Cu+、MnO,的氧化性由强到弱的顺序为MnO,>Fe3+>Cu2+。 (6)25℃"沉铁”后，调节“滤液4"的pH至8.0，此时c(OH)=106molL,无Mm(OH),析 出.根据(O,的K,为1910，期c)=2109-019mL. (7)由晶胞结构可知，该晶胞为面心立方，Sb位于晶胞的顶点，其与邻近的3个面的面 心上的M距离最近且距离相等，每个项点参与形成8个晶胞，而每个面心参与形成2个晶 ,因此，该品胞中，每个5b周围与它最近且相等距离的Mn有，2个 ②由晶胞结构和均摊法可知，该晶胞中平均占有1个Sb和3个M,因此，该晶胞的质量 为122+55x3 N g,该晶胞的体积为(anm)=a3×l02cm3,晶体的密度为 (122+55×3)g122+55×3 V×a'xl0cmW×a×10gcam3。 2.(2025·上海高考真题)工业从低品位锗矿中提取精锗，使用分步升温的方法： NaH,PO,H,O 氧化焙烧 低品位锗矿 Ge0真空还原 多步反应 Geo 21000-1200°C Ge 600700°C (1)验证矿石中的锗元素可使用的方法为 A.原子发射光谱法B.红外光谱法C.X射线衍射 (2)GeO既能和强酸反应，也能与强碱反应，由此推测GeO是 氧化物。 己知矿中含有H,O、煤焦油、As,O,等杂质，相关物质的熔、沸点如下表所示： H,0 煤焦油 AS,O3 GeO GeO2 熔点 0℃ 2030℃ 312℃ 710℃升华 1100C 10专题13工艺流程综合题 (一)、核心考点清单 1、化工生产流程图： 原料 预处理 核心化学反应 产品的分离与提纯 目标产物 2、流程图中主要环节的分析 a.原料的预处理 (①1)溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸等。 水浸 与水接触发生反应或溶解 浸出 固体加水（酸）溶解得到离子 酸浸 在酸溶液中反应，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去 浸出率 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少 (②)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分 解。 b.核心反应—陌生方程式的书写 关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。 (1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律判断产物，并根据化合价升降相等配平。 (②)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。 3、常见化工生产 (①)从铝土矿中获得铝 流程I: 铝土矿 ①过量盐酸 SiO2 -Fe(OH)s (Fe03 过滤 A1Cl3、FeCl3 ②过量NaOH溶液 NaA1O2 SiO2) HCI溶液 过滤 NaCl NaOH溶液 NaHCOs、NaCI溶液 ③通入过量C02 电解 AN,O合AIOH △ 过滤 流程Ⅱ： 铝土矿 a过量 Fe2Os H2SiOs NaOH溶液 (Fe,O 过滤 NaAlO2、Na SiO3 b.过量盐酸 AlCla SiO,) NaOH溶液 过滤 NaCl HCI溶液 NH,Cl、NaCI溶液 c过量氨水 电解ALO合AO 过滤 (2)工业上制高纯硅 石英砂 a焦炭高温粗硅 b.C2加热四氯化硅一℃.H2高温纯硅 (3)硫酸的工业生产 授烧造气S气体 接触室 黄铁矿 的净化 (S()3生成)→吸收塔(H2SO4的生成) (④)合成氨与硝酸工业 N2、H 热空气 空气水 氨合成塔 →氨氧化炉 吸收塔 蒸馏塔 →浓硝酸 (⑤海水提溴 海水整岳固 硫酸酸化 氯气置换 含Br2的海水 热空气含B,的空气 吹出出 液澳冷基分幽澳接气、蒸雄误水混合价吸收液 S02吸收 (O海水提碘：海带中碘的提取 海带内烧 海带灰 浸泡 残渣 过滤 苯 含碘离子溶液 含碘水溶液 含碘苯溶液 蒸馏 蒸取) 单质碘 (7)海水提镁 溶液 海水（含NaCI Ca(OH) 和MgSO) Mg(OH) 盐酸 MgCl2 沉淀 溶液 MeC,6HOHC汽流中无木MsC警-Mg (⑧)海水提盐与氯碱工业、钠的制备 电解熔融物 钠 粗盐 精制 精盐 烧碱 漂白液 电解水溶液 氯气 漂白粉 氢气 盐酸 4、 工艺流程中的常见专业术语 术语 释义 研磨 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反 (雾化) 应速率或使反应更充分 灼烧 使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石、高 (煅烧) 岭土、硫铁矿 向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、 浸取 碱溶、醇溶等 浸出率 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少 酸浸 在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程 水浸 与水接触反应或溶解 过滤 固体与液体的分离 滴定 定量测定，可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定 蒸发结晶 蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出 蒸发浓缩 蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度 水洗 用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等 酸作用 溶解、去氧化物（膜）、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等 碱作用 去油污，去铝片氧化膜， 溶解铝、二氧化硅，调节H、促进水解（沉淀） (二)、高频易错点 1、制备过程中控制反应条件的6种常用方法 常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物 质一般应满足两点：①能与H+反应，使溶液pH变大； 调节溶液的pH ②不引入新杂质。例如若要除去Cu2+中混有的Fe3+,可加入 CuO、Cu(OHD2或C2(OH2CO3等物质来调节溶液的pH,不 可加入NaOH溶液、氨水等 控制温度 改变温度，影响应速率或使平衡向需要的方向移动 控制压强 改变速率，影响平衡 使用合适的催化剂 加快反应速率（降低反应速率），减少达到平衡所需要的时 (或负催化剂) 间 趁热过滤 防止某物质降温时析出 冰水洗涤 洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解 3 损耗 2.常用的提纯方法 提纯方法 适用范围/原理 (1) 水溶法 除去可溶性杂质 (2) 酸溶法 除去碱性杂质 (3) 碱溶法 除去酸性杂质 (4) 氧化剂或还原剂法 除去还原性或氧化性杂质 (5) 加热灼烧法 除去受热易分解或易挥发的杂质 (6) 调节溶液的pH法 除去易水解金属离子（如酸性溶液中Fe3+) 3.常用的分离方法 (1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。 (2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCL4或苯 萃取溴水中的溴。 (3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaC1。 (4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如O3、 FeCl3、CuCl2、CuSO45HO、FeSO47H2O等。 (⑤)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。 (⑥冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中 的氨气。 疑点解析：类型一物质制备类化工流程题 例如.工业上以铬铁矿FeCr2O4,含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠Na2CrO, 2H2O)的工艺流程如图。回答下列问题： 铬铁矿 母液 纯碱 HO HSO HSO 02 浸 中 酸 蒸发 冷却 烧 取i 化 结晶 结晶 滤渣 滤渣 副产品 NazCr2O2·2HO (I)焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时 气体与矿料逆流而行，目的是 (2)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶性组分 浓度c≤1.0×10一5molL-1时，可认为已除尽。 0 Cr2O CrO (1-T.low)31 -1 Sio 2 [AI(OH] 4 50 2.43.04.5 9.310.2 14 PH 中和时pH的理论范围为 酸化的目的是 ;Fe元素在 (填操作单元的名称)过程中除去。 (3)蒸发结晶时，过度蒸发将导致 ;冷却结晶所得母液中，除Na2Cr2O, 外，可在上述流程中循环利用的物质还有 答案(1)增大反应物接触面积，提高化学反应速率(2)4.5≤pH≤9.3使2CrO2-4+H2O 2O2一7+2OH-平衡正向移动，提高N2Cr2O,的产率浸取(3)所得溶液中含有大量 Na2SO410H2O H2S04 解析()焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是利用热量使O2向上流动，增大固体与气体的 接触面积，提高化学反应速率。 (2)中和时调节溶液pH目的是将A1O一2、SiO2一3转化为沉淀过滤除去，由图可知，当溶 液pH≥4.5时，A13+除尽，当溶液pH>9.3时，H2SiO3会再溶解生成SiO2-3,因此中和时 pH的理论范围为4.5≤pH≤9.3：将Al元素和Si元素除去后，溶液中Cr元素主要以C2O2-7 和CrO2-4形式存在，溶液中存在平衡：2CrO2一4+H2O2O2一7+2OH一，降低溶液 pH,可提高Na2Cr2O,的产率：Fe元素在“浸取”操作中除去。 类型二物质分离、提纯类化工流程题 例如.O2是重要的化工原料，由软锰矿制备MnO2的一种工艺流程如图： 软锰矿-一→1s1do5(研磨) 过量较浓H2SO4,过量铁屑溶出020℃口Mn2 +溶出液--→\s\do5(纯化)Mn2+纯化液--→s\do5(电解)MnO2 资料：①软锰矿的主要成分为MnO2,主要杂质有Al2O3和SiO2。 ②金属离子开始沉淀和完全沉淀时的pH: Fe3+ A13+ Mn2+ Fe2+ 开始沉淀时 1.5 3.4 5.8 6.3 完全沉淀时 2.8 4.7 7.8 8.3 ③该工艺条件下，MnO2与H2SO4不反应。 (1)溶出 ①溶出前，软锰矿需研磨。目的是 ②溶出时，Fe的氧化过程及得到Mn2+的主要途径如图所示。 MnO,Mn2+ →Fe2+ ,Fe3+ i.步骤Ⅱ是从软锰矿中溶出Mn2+的主要反应，反应的离子方程式是 ii.若Fe2+全部来自于反应e+2H+-Fe2++H2↑，完全溶出Mn2+所需Fe与MnO2的物 质的量比值为2。而实际比值(0.9小于2，原因是 (2)纯化 已知：MmO2的氧化性与溶液pH有关。纯化时先加入MnO2,后加入NH3H2O,调溶液pH ≈5，说明试剂加入顺序及调节pH的原因： (3)电解 Mn2+纯化液经电解得MnO2。生成MnO2的电极反应式是 (4)产品纯度测定 向ag产品中依次加入足量bgNa2C2O4和足量稀H2SO4,加热至充分反应，再用c mol L-1 KMnO4溶液滴定剩余Na2C2O4至终点，消耗KMnO4溶液的体积为dL(已知：MnO2及 MnO-4均被还原为Mn2+。相对分子质量：MnO2:86.94、Na2C2O4:134.0) 产品纯度为 (用质量分数表示)。 答案(1)①增大反应速率，提高浸出率 ②i.MnO2+4H++2Fe2+-Mn2++2Fe3++2H20i.二氧化锰能够氧化单质铁为Fe2+ (2)MnO2的氧化性随酸性的减弱逐渐减弱；除去溶液中的Fe3+、A13+(3Mn2+一2e-十 2H,0=MnO2↓+4H+(4)八rc)(avs4\a1\co1(b-335cd))×86.94134a×100% 解析(1)②根据反应途径可知，二氧化锰与亚铁离子反应生成二价锰离子和铁离子，则反 应的离子方程式为MnO2+4H++2Fe2+—Mn2++2Fe3++2H20。 iⅱ根据反应方程式可知，F2+与MnO2的物质的量比值为2，实际反应时，二氧化锰能够氧 化单质铁为Fe2+,故实际比值(0.9)小于2。 (2)M○2的氧化性与溶液pH有关，且随酸性的减弱，氧化性逐渐减弱，溶液显酸性时，二 氧化锰的氧化性较强，故纯化时先加入nO2,后加入NH3H2O,调溶液pH≈5，除去溶液 中的A13+、Fe3+。 (3)电解时，溶液呈酸性，M2+失电子，水反应生成二氧化锰和氢离子，则电极反应式为 Mn2+-2e-+2H20—MnO2↓+4H+。 (④)根据题意可知，部分草酸钠与二氧化锰发生氧化还原反应，剩余部分再与高锰酸钾反应： 5Na2C2O4+2KMmO4+8H2SO4一K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O+5Na2SO4,则与二氧 化锰反应的草酸钠的物质的量为bg134g·mol-1一cmol·L-1×dL2×5:根据反应： MnO2+Na2C20+2H2SO-Na2SO+MnSO+2CO2 +2H2O,n(MnO2)=n(Na2C2O), 6 产品纯度为 Arcc mol-L-1×dL2)×5)ag×100%=\rc1)(avs4a1\co1(b-335cd))×86.94134a×100%。 归纳总结：化学工艺流程题的分析方法 主线分析“原料→中间转化物质→目标产物” (1)反应与物质的转化：分析每一步操作的目的及所发生的化学反应，跟踪物质转化的形式。 尤其要注意原料中的杂质在流程中是如何被除去的。滤渣、滤液成分的确定：反应过程中哪 些物质（离子）发生了变化？产生了哪些新离子？这些离子间是否能发生化学反应？所加试 剂是否过量？ (②)循环物质的确定 在流程图上标注每一 广步物质 后面反应步骤的生成物 循 环 在流程中加入的物质， 前面反应步骤的反应物 在后续步骤中会产生 从流程图上看：箭头回头 的 可以循环利用的物质 容易分离口 (滤渣、滤液) 定 可逆反应中有可以循 环利用的物质 (3)副产品的判断 首先是生成物， 从流程图上看是支 不是反应物 副产品 线产品 的判断 通常是对人类生产生 根据制备的目的 判断不是主产品 ,活有用的、无毒的、 不污染环境的产品 ★高考真题(2025新高考) 1.(2025·云南·高考真题)从褐铁矿型金-银矿（含Au、Ag、Fe,0,、Mn02、CuO、Si0, 等)中提取Au、Ag,并回收其它有价金属的一种工艺如下： H2SO4、Na2SO 铁粉 MnO2 NaOH NH.HCO 金银矿还原酸浸 滤液1 沉铜 逃波3氧化→沉铁逃波4沉锰 →滤液5 滤渣1 Cu MnCO 铜氨硫代硫酸盐溶液一→浸金银滤液2， …-→Au、Ag Fe2O3 滤渣2 已知：①金-银矿中Cu、Mn元素的含量分别为0.19%、2.35%。 7 ②25℃时，Mn0H,的Kp为1.9×10-13。 回答下列问题： (1)基态Cu原子的价层电子排布式为 (2)"还原酸浸"时，MnO,反应的离子方程式为」 (3)“浸金银”时，Au溶解涉及的主要反应如下： Au+5S.Oj-+[Cu(NH,).]-[Au(S.O,)]-+[Cu(S.O,),]+4NH, ②4[Cu(S,0),]+16NH,+0,+2H,0=4[Cu(NH]+40H+12S,03 上述过程中的催化剂为 (4)沉铜”前，“滤液1”多次循环的目的为 (5)根据"还原酸浸"氧化”，推断Fe+、Cu2+、MnO,的氧化性由强到弱的顺序为 (6)25℃“沉铁"后，调节“滤液4"的pH至8.0，无Mn(0H,析出，则cMm2+)≤ mol.L (7)一种锑锰(Mn,Sb)合金的立方晶胞结构如图。 ●Mn ①该晶胞中，每个Sb周围与它最近且相等距离的Mn有个。 ②Na为阿伏加德罗常数的值，晶胞边长为anm,则晶体的密度为 g·cm3(列出计算 式即可)。 2.(2025·上海·高考真题)工业从低品位锗矿中提取精锗，使用分步升温的方法： NaH,PO,HO 氧化焙烧 真空还原 多步反应 低品位锗矿 Ge 600-700°C 21000-1200C (1)验证矿石中的锗元素可使用的方法为」 d A.原子发射光谱法B.红外光谱法C,X射线衍射 (2)G0既能和强酸反应，也能与强碱反应，由此推测Ge0是 氧化物。 已知矿中含有H,0、煤焦油、As,O,等杂质，相关物质的熔、沸点如下表所示： H,O 煤焦油 As2O3 Ge0 GeO, 熔点 0℃ 20~30℃ 312℃ 710℃升华 1100℃ 沸点 100℃ 70~80℃ 465℃ (3)使用分段升温的原因是 (4)下图为在不同温度下，使用不同浓度的NaH,P02·H,0真空还原时，Ge元素的萃出率， 图可知真空还原采用的最佳温度及浓度为」 100% ●1000C ◆1100°C +1200C 90% 0%2.50%5%7.50%10%12.50%NaH,P02H,0浓度 A.1000℃，2.5%B.1000℃，5.0% C.1100℃，2.5% D.1200℃，2.5% (5)真空还原阶段用NaH,P02H,0除GeO2,产物还有Ge0,Na,P,0,H,P0,等生成，写出该 阶段的化学方程式」 采用滴定法测定样品中G元素含量的方法如下： (以下实验过程根据回忆所得信息结合文献资料重新整合所得，仅供参考) 准确称取mg含锗矿石粉末，置于圆底烧瓶中。加入(20mL)浓盐酸和FeCl,溶液，加热至微 沸（溶解）冷却后，加入(0.5gLH,P0,,搅拌至溶液变为无色。将溶液转移至锥形瓶，用稀 盐酸(1：1)冲洗烧瓶并入锥形瓶中。 加入(5mL)磷酸(H,P04),冷却溶液至10℃以下（冰水浴），用橡胶塞密封锥形瓶。向锥形瓶 中加入1mL10%淀粉溶液作为指示剂。用cmol/LKIO,标准溶液滴定至滴定终点。 9 记录消耗的KIO,体积为VmL。 Ge+4FeCl,GeCl,+4FeCl, GeCl +LiH,PO,+H,O GeCl,+LiH,PO,+2HCI() 3GeCL,+KI0,+6HC1=3GeCL,+KI+3H,0(主反应) 5KI+KI0,+6HC1=3L,+6KC1+3H,0(终点反应) 仪器a ● (6)装置a名称为 A.锥形瓶 B.恒压滴液漏斗 C.球形冷凝管 D.滴定管 (7)滴定终点时，颜色由 变为 半分钟不褪色30s。 (8)滴定时为什么要用橡胶塞塞紧锥形瓶 ？(真空还原) (9)已知M(Ge)=73gmol,求mg样品（個体）中Ge元素的质量分数【纯度】 (用c、 V、m表示)。 (10)滴定结果纯度偏大，可能的原因是 A.未用KIO3标准溶液润洗滴定管 B.未用HC1将样品从冷凝管中洗入锥形瓶（仪器a) C.滴定结束后，在滴定管尖嘴处出现气泡 D,在常温下滴定（未保持在10℃以下滴定） 3.(2025·湖南·高考真题)一种从深海多金属结核[主要含Mn02、Fe0(OH以Si02,有 少量的Co,O,、Al,0,、NO、Cu0]中分离获得金属资源和电池级镍钴锰混合溶液 10