高三化学二轮复习专题+化学工艺流程+课件

专题

化学工艺流程

高考工艺流程题命题特点主要考向：以过渡元素为载体，Mg、Al、Fe、Cu、Si等化合物为杂质。高频考点：原料预处理措施、目的；陌生方程式书写；生产条件的选择与优化；物质分离、提纯方法的选择、操作；物质成分分析。物质的转化与跟踪分析；化学反应原理分析应用及相关计算。总结核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制1．原料预处理的方法及目的命题点一化工流程中原料预处理与浸出渣的判断C处理方法目的煅烧或灼烧或焙烧除去可燃性杂质(碳、有机物)；氢氧化物、碳酸盐类分解为氧化物；金属单质、金属硫化物转变为金属氧化物和SO2固体原料粉碎或研磨或雾化减小颗粒直径增大反应物接触面积，增大浸取时的反应速率，提高浸取率(2022·全国甲卷)(2)为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有_______、_______将焙烧后的产物碾碎，增大接触面积、增大硫酸的浓度等(2021·湖南卷)

(2)为提高“水浸”效率，可采取的措施有_____(至少写两条)；适当升高温度，将独居石粉碎等（2020·新课标Ⅲ）某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物

（1）“碱浸”中NaOH的两个作用分别是______________________。除去油脂、溶解铝及其氧化物

(2023·全国乙卷，27)(1)硫酸溶矿时为提高溶矿速率，可采取的措施______。粉碎菱锰矿(或搅拌、适当升高温度等)(2022年河北卷)（2）黄铁矿研细的目的是_______。增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率（2021·山东卷）(1)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___。增大反应物接触面积，提高化学反应速率

（2020年新课标Ⅰ）（1）“酸浸氧化”需要加热，其原因是___________。加快酸浸和氧化反应速率（促进氧化完全）

水浸与水接触反应或溶解酸浸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去氧化物(膜)碱溶①除去金属表面的油污；②溶解铝、氧化铝等③调节pH促进水解，实现金属离子的沉淀(Al3＋、Fe3＋)盐浸①沉淀转化②把氧化物转化为盐浸出率:

固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少A.反应物：矿石粉碎、适当增大反应物浓度

B.反应条件：适当升高温度、搅拌、适当延长浸取时间、多次浸取等提高浸出率与铝性质相近的金属：Be、Zn、Ga、In等；（2021·全国乙卷真题）

(4)“水浸渣”在160℃“酸溶”最适合的酸是_______。“酸溶渣”的成分是_______、_______。

硫酸

SiO2CaSO4

主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。[2019·新课标Ⅲ]高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。（1）“滤渣1”含有S和_______________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式_________。（1）SiO2（不溶性硅酸盐）MnO2+MnS+2H2SO4==2MnSO4+S+2H2O2、原料处理阶段涉及的反应例．(2022·全国甲卷节选，26)硫酸锌(ZnSO4)是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下：

(1)菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为_______。（2022·北京卷）铵浸法由白云石[主要成分为CaMg(CO3)2，含Fe2O3，SiO2杂质]制备高纯度碳酸钙和氧化镁。(1)煅烧白云石的化学方程式为___________。（2021·全国乙卷）(1)“焙烧”中，TiO2、SiO2几乎不发生反应，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3转化为相应的硫酸盐，写出Al2O3转化为NH4Al(SO4)2的化学方程式_______。（2018·全国卷II）我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，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（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为_______________________。将Fe2+氧化为Fe3+可用：H2O2、O2、Cl2/ClO-/ClO2-/ClO3-、Br2/BrO3-、IO3-

、KMnO4/H+、MnO2、PbO2、HNO3、H2SO4(浓）等；H2O2优点：产物无污染且不引入新杂质

温度：反应温度不宜过高（H2O2受热易分解）

实际量需多于理论量（Fe3+、Cu2+、Ag+、MnO2等均可催化其分解）

若量不足：Fe2+无法除去

可代替物:O2或空气(环保角度)加入氧化剂(或还原剂)①转化为目标产物的价态；②除去杂质离子[如把Fe2＋氧化成Fe3＋，而后调溶液的pH，使其转化为Fe(OH)3沉淀除去]3.反应条件的控制及目的工业流程中关于pH的调节模型关键条件控制生成金属氢氧化物，以达到除去金属离子的目的（常见Al3+Fe3+）例、若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入

等物质来调节溶液的pHCuOCu(OH)2CuCO3

如从MgCl2溶液中洗出MgCl2。6H2O(4)向80～90℃的滤液①中分批加入适量KMnO4

溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MnO2，该步反应的离子方程式为_________________________。(5)滤液②中加入锌粉的目的是______________________。(2022·全国甲卷节选，26)(4)3Fe2＋＋MnO4-＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋(5)置换Cu2＋为Cu从而除去（2018·全国卷II）我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，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图所示：（2）滤渣1的主要成分除SiO2外还有___________；氧化除杂工序中ZnO的作用是____________，若不通入氧气，其后果是________________。

PbSO4

.调节溶液的pH

无法除去杂质Fe2+回答下列问题：(3)加入物质X调溶液pH＝5，最适宜使用的X是_______(填标号)。A．NH3·H2OB．Ca(OH)2

C．NaOH滤渣①的主要成分是_______、_______、_______。(2022·全国甲卷节选，26)硫酸锌可由菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下：B

Fe(OH)3

CaSO4

SiO2(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是________________由于在“脱硫”中，BaSO4只有少量转化为BaCO3，故滤渣中还存在BaSO4沉淀。

(2022全国乙卷26题)金属氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3Pb(OH)2开始沉淀的pH2.36.83.57.2完全沉淀的pH3.28.34.69.1一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表PbSO4、PbO2、PbO、PbBa、Fe、Al盐或氧化物PbCO3、PbO2、PbO、Pb，BaCO3、BaSO4、Ba、Fe、Al盐或氧化物Fe(OH)3、Al(OH)3、少量BaSO4。（2021·全国乙卷真题）

(2)“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_______。小结：

工业生产中溶液中Fe3＋、Fe2＋除去方法(1)原理：Fe3＋pH≥3.7、Fe2＋pH≥9.6完全生成氢氧化物沉淀(2)步骤：①除去溶液中的Fe3＋时，一般是加入能与酸反应的物质(但不能引入新的杂质)，跳PH使Fe3＋水解生成Fe(OH)3而除去。②除去溶液中的Fe2＋时，先加入H2O2(或其他氧化剂，但不引入新杂质)，然后调节溶液的pH至3～4，使Fe2＋转化为Fe3＋水解生成Fe(OH)3而除去。控制低温的目的加热的目的控制某温度范围的目的①防止某反应物及目标产物分解，如H2O2

、AgNO3、HNO3(浓)等；②防止某反应物或目标产物挥发，如盐酸、醋酸、硝酸和氨水等；③抑制物质的水解，如Fe3+、Al3+、Cu2+、S2-；④反应放热，低温使反应正向进行；⑤避免副反应的发生：如乙醇的消去反应需迅速升温至170℃；⑥确保催化剂的催化活性，兼顾速率和转化率，追求经济效益；⑦沸点较高物质的液化收集：用冰水浴冷凝并收集SO3；⑧若转化率变化不大，高温下浪费能源。①加速某固体的溶解；②减少气体生成物的溶解并加速逸出；③一般加快反应速率；④使平衡向需要的方向移动；⑤促使Fe(OH)3胶体和Al(OH)3胶体聚沉，便于过滤。从温度过高或温度过低会导致的后果两方面作答控温回归教材：合成氨为什么要将温度控制在400-500℃？温度过低，反应速率减慢；

温度过高，NH3的产率降低；

此温度范围有利于提高催化剂的活性。条件控制之——调温度认识角度梳理例．（2020山东）以菱镁矿（主要成分为MgCO3，含少量SiO2/Fe2O3和Al2O3）为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是：A．浸出镁的反应为B．浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行C．流程中可循环使用的物质有NH3、NH4ClD．分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同反馈练习

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下所示：(1)“矿渣”中除了S以外，还有___________(填化学式)；“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_______________________________________________________。SiO2温度过高苯容易挥发造成污染，温度过低矿渣的溶解速率慢，溶解度小。[主干构建·查缺补漏]1．化工流程中化学方程式的书写流程命题点二化工流程中方程式的书写与计算C2．化工流程中的有关计算(1)有关Ksp的计算常考形式有：①判断能否沉淀；②判断能否沉淀完全；③计算某一离子的浓度；

④沉淀生成和沉淀完全时pH的计算。①Qc＞Ksp：溶液过饱和，有沉淀析出②Qc＝Ksp：溶液饱和，处于平衡状态③Qc＜Ksp：溶液未饱和，无沉淀析出1.根据广义水解原理书写方程式

写出亚硫酰氯(SOCl2)在潮湿的空气中产生白雾的化学方程式：____________________________。＋H2O===SO2↑＋2HCl↑SOCl2

[2023·湖北，16(2)]SiCl4是生产多晶硅的副产物，遇水产生大量烟雾，用化学方程式表示其原因______________________________。SiCl4＋3H2O===H2SiO3＋4HClSiCl4+3H2O==H2SiO3+4HCl，PCl3+3H2O==H3PO3+3HCl。NCl3+3H2O==NH3+3HClOBCl3+3H2O=H3BO3+3HClSOCl2+2H2O=H2SO3+2HClSOCl2+H2O=SO2+2HCl

2.应用“平衡转化”思想书写方程式例3

沉钴工艺流程如图所示，请写出“沉钴”过程中的离子方程式：________________________________________。思路分析该反应的微观平衡移动过程如下：.[2021·重庆1月适应性测试]碳酸锶(SrCO3)是一种重要的工业原料，广泛用于生产锶铁氧体磁性材料。一种以菱锶矿(含80～90%SrCO3，少量MgCO3、CaCO3、BaCO3等)制备高纯碳酸锶的工艺流程如下：“沉锶”中反应的化学方程式为_______________________________________________。Sr(OH)2＋NH4HCO3===SrCO3↓＋H2O＋NH3·H2O1、向MgSO4溶液中加入(NH4)2CO3溶液生成Mg(OH)2·MgCO3：2、向MnF2溶液中加入NH4HCO3生成MnCO3：3、FeSO4溶液与氨水-NH4HCO3混合溶液反应，生成FeCO3沉淀4、CO2、NH3通入氯化钙溶液生成沉淀（碳化）3.复分解反应(2023·全国甲卷，26)BaTiO3是一种压电材料。以BaSO4为原料，采用下列路线可制备粉状BaTiO3。(2)“焙烧”后固体产物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”时主要反应的离子方程式为______________________。S2－＋Ca2＋===CaS↓(5)“沉淀”步骤中生成BaTiO(C2O4)2的化学方程式为BaCl2＋TiCl4＋2(NH4)2C2O4＋H2O===BaTiO(C2O4)2↓＋4NH4Cl＋2HClBaCl2晶体2.(2023·全国乙卷，27)LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如右：（1）硫酸溶矿主要反应的化学方程式为MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋H2O＋CO2↑1.[2022·江苏，17(3)①]在300℃时，密闭容器中NaHCO3溶液与铁粉反应，反应初期有FeCO3生成并放出H2，该反应的离子方程式为____________2.[2020·全国卷Ⅱ，26(3)]Cl2O为淡棕黄色气体，是次氯酸的酸酐，可由新制的HgO和Cl2反应来制备，该反应为歧化反应(氧化剂和还原剂为同一种物质的反应)。上述制备Cl2O的化学方程式为_________________________。2Cl2＋HgO===HgCl2＋Cl2O4新情景下氧化还原反应方程式的书写【2023乙卷】LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下：2Li2CO3+8MnO24LiMn2O4+2CO2↑+O2↑（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_____。【2023新课标卷】Na2Cr2O75电极反应方程式的书写(5)在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为_____________________________________。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断________。电解废液可在反应器中循环利用。MnO2↓＋2H＋

加水(2023·全国乙卷，27)1.[2023·北京，16(3)]近年研究发现，电催化CO2和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示。①电极b是电解池的______极。阳②电解过程中生成尿素的电极反应式是___________________________________＋7H2O③利用电化学原理，将CO2电催化还原为C2H4，阴极反应式为__________________________________________________________。2CO2＋12e－＋12H＋===C2H4＋4H2O、AgCl＋e－===Ag＋Cl－3.[2022·湖南，16(2)]一种脱除和利用水煤气中CO2方法的示意图如下：（2021·全国乙卷）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。金属离子Fe3+Al3+Mg2+Ca2+开始沉淀的PH2.23.59.512.4沉淀完全(c=10-5mol/L)的PH3.24.711.113.8(3)“母液①"中Mg2+浓度为_______mol/L。有关溶度积计算（2020·新课标Ⅲ）

加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质NiSO4·7H2O(4)利用上述表格数据，计算Ni(OH)2的Ksp=______________(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0mol·L−1，则“调pH”应控制的pH范围是___________。3.2~6.2

命题点三化工流程中物质的分离与提纯C加入沉淀剂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＋（5）“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是____________________F−与H+结合形成弱电解质HF，MgF2(s)

Mg2+(aq)+2F−(aq)平衡向右移动[2019·新课标Ⅲ](6)滤渣④与浓H2SO4反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是_______、_______。(6)CaSO4

MgSO4(2022·全国甲卷节选，26)例：苯甲酸的重结晶

已知苯甲酸在水中溶解度：25℃，0.17g；50℃，0.95g；95℃，6.8g课本原型：除去苯甲酸中不溶性杂质操作表述：将粗苯甲酸溶解在95℃的热水中制的饱和溶液，趁热过滤、冷却结晶再过滤。例、已知NaCl和KNO３在水中的溶解度曲线如图所示：将固体溶解于热水，加热浓缩，冷却结晶，过滤。重复操作。（1）如果在KNO３固体中含有少量的NaCl杂质，如何提纯硝酸钾？请简述实验操作。（2）如果在NaCl固体中含有少量的KNO３杂质，如何提纯氯化钠？请简述实验操作。将固体溶解于水，蒸发结晶，趁热过滤。重复操作。★建议补充讲解：冷却结晶与蒸发结晶（2020·新课标Ⅰ）（6）“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是___________。NaVO3增大NH4+离子浓度，利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全。将PbO粗品溶解在一定量的110

℃的35

%

NaOH溶液，充分溶解后，趁热过滤，冷却、结晶后再过滤（2016年北京高考）以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下：（3）PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO(s)+NaOH(aq)