高三二轮复习无机化学工艺流程综合题突破2024年高考化学二轮专题复习课件

无机化学工艺流程综合题突破授课人：阳海斌第一课时高三二轮专题复习水平3-4

能结合生产和生活实际问题情境说明化学变化中能量转化、调控反应条件等的重要应用；

能运用化学原理和方法解释或解决生产、生活中与化学相关的一些实际问题；

能分析化学品生产和应用过程对社会和环境可能发生的影响，能提出降低其负面影响的建议。水平4-2

能分析评估物质转化过程对环境和资源利用的影响。【新课程标准学业质量水平要求】氧化后调pH除杂、控制温度等陌生反应产率计算研磨、煅烧、酸溶、碱溶、水溶等常用分离提纯方法一、认识工业流程题提高利用率（一）试题源于生产实际，问题情境真实。（二）试题内容丰富，既考查化学知识的掌握和应用，同时也考查迁移推理能力。（三）试题新颖，阅读量、思维含量较大，考查考生的信息提取、加工、处理、应用表达能力。化学工艺流程题的特点:二、高考如何考疑难突破·提升解题力工艺流程图结构图解:三、解题策略【考查角度一】一、原料预处理1、粉碎或研磨：增大固液（或固气或固固）接触面积，加快反应（溶解）速率，增大原料的转化率（或浸取率）。2、煅烧或灼烧：不易转化的物质转为容易提取的物质；其他矿转化为氧化物；除去有机物；除去热不稳定的杂质。3、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的溶解过程。4、碱溶：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、氢氧化铝、二氧化硅。[必备知识]原料预处理的常用方法【例题1】（2020•山东济宁二模，节选）一种以废旧锂离子电池的正极材料（主要含LiCoO2、Al、C等）为料制备CoC2O4•2H2O的流程如下：灼烧的主要目的是_______________________________________。除去正极材料中的C1、一种磁性材料的磨削废料（含镍质量分数约21%）主要成分是铁镍合金，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。由该废料制备纯度较高的氢氧化镍，工艺流程如下：

为了提高“酸溶”工序中原料的浸出效率，采取的措施不合理的有_______。A．搅拌 B．适当升高温度C．研磨矿石 D．用浓硫酸与浓硝酸D练一练2、（2020北京卷节选）MnO2是重要化工原料，由软锰矿制备的一种工艺流程如下：(1)溶出前，软锰矿需研磨。目的是

。增大接触面积，加快反应速率3、（2020江苏卷节选）实验室由炼钢污泥（简称铁泥，主要成份为铁的氧化物）制备软磁性材料α−Fe2O3。其主要实验流程如下：（1）酸浸。用一定浓度的H2SO4溶液浸取铁泥中的铁元素。若其他条件不变，实验中采取下列措施能提高铁元素浸出率的有_________（填序号）。a．适当升高酸浸温度

b．适当加快搅拌速度

c．适当缩短酸浸时间ab【考查角度二】二、

条件控制a、目的：使溶液中的弱碱金属阳离子形成氢氧化物完全沉淀下来而除去。b、需要的物质：含主要阳离子的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐c、原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，且不引入新杂质d、pH控制的范围：大于等于除去离子的完全沉淀值，小于主要离子的开始沉淀的pH1、调pH【例题2】钇(Y)元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的含钇矿石(Y2FeBe2Si2O10)，工业上通过如下生产流程可获得氧化钇。已知：①该流程中有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH见表

（3）为使Fe3＋沉淀完全，用氨水调节pH＝a时，a应控制在___________________范围内，3.7≤pH<6.01、某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：

（2）滤渣I的主要成分有

。沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2完全沉淀pH3．45．212．4Fe(OH)3、Al(OH)3

练一练2、（2019全国卷3节选）

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。回答下列问题：金属离子Mn2+Fe2+Fe3+Al3+Mg2+Zn2+Ni2+开始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9（2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________________________。（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。将Fe2+氧化为Fe3+4.7【考查角度二】二、

条件控制a、加热：加快反应速率或溶解速率；促进平衡向吸热方向移动；除杂，除去热不稳定的杂质，如NaHCO3

、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物质；或通过加热分解制备产品，使沸点相对较低或易升华的原料气化等。b、降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)；使化学平衡向着题目要求的方向移动（放热方向）；使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离；降低晶体的溶解度，减少损失。c、控温：（用水浴带温度计便于控温且受热均匀）防止某种物质温度过高时会分解或挥发；为了使某物质达到沸点挥发出来；使催化剂的活性达到最好；防止副反应的发生。d、降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。2、控制温度【例题3】电解精炼铜的阳极泥中主要含Ag、Au等贵重金属。以下是从精炼铜的阳极泥中回收银、金的流程图：

铜阳极泥氧化时，采用“低温焙烧”而不采用“高温焙烧”的原因是_____________________________________________________________________。高温焙烧时，生成的Ag2O又分解为Ag和O2教材必修2P88回归教材，重视基础。1、（2017年理综全国I卷，27题）Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下：练一练TiO2•xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示：分析40℃时TiO2•xH2O转化率最高的原因__________________________。温度/℃3035404550TiO2·xH2O转化率/%9295979388低于40℃，TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降。2、实验室用硫酸厂烧渣（主要成分为Fe2O3及少量FeS、SiO2等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾(FeSO4·7H2O)，过程如下：

在⑥中，将溶液Z控制到70～80℃的方法是____________；为什么需要控制温度到70～80℃

______________________________________________________。加热促进水解，温度过高不利于聚铁的形成（或者完全水解了），温度过低不利于形成胶体。水浴加热温度过高CaCl2.2H2O受热会失去结晶水。3、医用氯化钙可用于补钙、抗过敏和消炎等，以工业碳酸钙（含少量Na+、Al3+、Fe3+等杂质）生产医用二水合氯化钙工艺流程为：为什么蒸发结晶要保持在160℃：____________________________________________。【课后练习】1、工业级硝酸锶含硝酸钙、硝酸钡等杂质，提纯流程如下：已知：①“滤渣1”的成分为Ba(NO3)2、Sr(NO3)2；②铬酸（H2CrO4）为弱酸。（1）“酸浸”不能采用高温的原因是_____________________________________，（2）已知Cr(OH)3类似Al(OH)3，还原后溶液的pH不能大于8的原因可能是_______________________________________________________________________。避免Cr(OH)3在碱性溶液中发生反应Cr(OH)3＋OH-=CrO2-＋2H2O而溶解避免HNO3挥发和分解，减少环境污染2、菱锰矿的主要成分是MnCO3，还含有少量Fe、Al、Ca、Mg等元素。氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下：焙烧时温度对锰浸取率的影响如图所示。焙烧时适宜温度为__________；800℃以上锰的浸取率减小，可能原因是________________________________________________________________________。温度过高，NH4Cl分解导致与MnCO3的反应不彻底，使浸取率减小。500℃3、已知：①不同温度下PbCl2的溶解度如下表所示。

温度/℃

20

40

60

80 100

PbCl2溶解度/g

1.00 1.42 1.94 2.88 3.20②PbCl2为能溶于水的弱电解质，在含Cl-的溶液中存在平衡：PbCl2(aq)＋2Cl-(aq)

PbCl42-(aq)。操作a为加适量水稀释并冷却，该操作有利于滤液1中PbCl2的析出，其合理的解释为_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。稀释有利于PbCl2(aq)＋2Cl-(aq)

PbCl42-(aq)的平衡左移，使PbCl2物质的量增大；冷却使PbCl2的溶解度减少，有利于PbCl2的析出无机化学工艺流程综合题突破授课人：阳海斌第二课时高三二轮专题复习【考查角度三】三、陌生方程式的书写a、选择合适的氧化剂：不引入新的杂质，无污染等。b、离子方程式的书写（关注变价元素、找准目标产物）。c、氧化还原反应方程式的书写流程。

(1)首先根据题给材料中的信息确定氧化剂(或还原剂)与还原产物(或氧化产物)，结合已学知识根据加入的还原剂(或氧化剂)判断氧化产物(或还原产物);(2)根据得失电子守恒配平氧化还原反应;(3)根据电荷守恒和反应物的酸碱性，在方程式左边或右边补充H+、OH-或H2O等;(4)根据质量守恒配平反应方程式。2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O例1、高铁酸钾广泛应用于净水、电池工业等领域。工业上以钛白粉生产的副产品FeSO4制备高铁酸钾的生产流程如下：回答下列问题：（1）写出“氧化I”中，生成Fe3+的离子反应方程式

：

。

1、现欲利用以下工艺流程回收锂离子电池正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。“酸浸”的主要目的是将LiCoO2转化为CoSO4，写出该反应的化学方程式__________________________________________________；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是____________________________________。HCl会被氧化生成Cl2，污染环境2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O练一练2、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。回答下列问题金属离子Mn2+Fe2+Fe3+Al3+Mg2+Zn2+Ni2+开始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9（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_______________________________________________________。（6）写出“沉锰”的离子方程式________________________________________。MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2OMn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2OSiO2【考查角度四】四、物质的分离提纯1、化工生产过程中分离提纯、除杂

化工生产过程中分离提纯、除杂等环节，与高中化学基本实验的原理紧密联系，包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，或蒸馏、萃取、分液等基本实验操作及原理，并要熟悉所用到的相关仪器。2、常考分离提纯的操作(1)从滤液中提取一般晶体(溶解度随温度升高而增大)的方法：蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥。(2)从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法：蒸发浓缩、趁热过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥。(3)减压蒸发的原因：减压蒸发降低了蒸发温度,可以防止某物质分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)或失去结晶水(如题目要求制备结晶水合物产品)。(4)洗涤洗涤试剂适用范围目的蒸馏水冷水产物不溶于水除去固体表面吸附着的××杂质；可适当降低固体因为溶解而造成的损失。热水有特殊的物质其溶解度随着温度升高而下降除去固体表面吸附着的××杂质;可适当降低固体因为温度变化溶解而造成的损失。有机溶剂(酒精、丙酮等)固体易溶于水、难溶于有机溶剂减少固体溶解；利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分，产品易干燥。饱和溶液对纯度要求不高的产品减少固体溶解酸、碱溶液产物不溶于酸、碱除去固体表面吸附着的可溶于酸、碱的杂质；减少固体溶解。洗涤沉淀方法：向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2~3次。检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀洗涤干净，否则反之。(5)萃取与反萃取

①萃取：利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，将物质从一种溶剂提取到另一种溶剂，使溶质和溶剂分离的分离方法。如用CCl4萃取溴水中的Br2。

②反萃取：用反萃取剂使被萃取物从负载有机相返回水相的过程，为萃取的逆过程。(6)其他

①蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。

②减压蒸馏(减压蒸发)的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止受热分解、挥发。3、根据溶解度曲线判断结晶的方法(1)溶解度受温度影响较小的（如：NaCl）采取蒸发结晶的方法；(2)溶解度受温度影响较大的采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法；(3)带有结晶水的盐，一般采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法，特别应注意的是若从FeCl3溶液中结晶出FeCl3·6H2O晶体，应在HCl气氛中蒸发浓缩、冷却结晶。例题2

碘化亚铜（CuI）是阳极射线管覆盖物，不溶于水和乙醇。图是工业上由冰铜制取无水碘化亚铜的流程。③

步骤d用乙醇洗涤的优点是____________________________，检验沉淀是否洗涤干净的方法是

。洗去残余水分且可快速晾干蘸取最后一次洗涤液进行焰色反应，如果火焰无黄色则已洗净[解析]：步骤d用乙醇洗涤可以洗去固体表面的水，同时由于乙醇易挥发达到快速晾干的目的；洗涤液中含有钠离子、硫酸根离子，可以用焰色反应或酸化的氯化钡溶液检验沉淀是否洗涤干净。1、图是Na2SO4和Na2SO4·10H2O的溶解度曲线，则由Na2SO4溶液得到Na2SO4固体的操作是

→

→用乙醇洗涤→干燥。用乙醇洗涤而不用水洗的原因是

。蒸发结晶趁热过滤防止Na2SO4固体转化为Na2SO4·10H2O，并防止Na2SO4因溶于水而损耗练一练[解析]：由图像溶解度曲线变化可知，Na2SO4的溶解度在温度较高时，随温度升高而降低，而Na2SO4·10H2O的溶解度随温度升高而增大，欲得到Na2SO4晶体，应采取加热蒸发溶剂使Na2SO4结晶析出,并趁热过滤；因Na2SO4在乙醇中难于溶解，所以用乙醇洗涤既防止Na2SO4和水作用生成Na2SO4·10H2O，又能防止Na2SO4因溶于水而损耗。2、Al3+、Co2+萃取率与pH的关系如图。萃取分离钴、铝的实验操作：向萃取分液后的有机相中加稀硫酸调pH=3~4，分液可得CoSO4溶液，

，可得Al2(SO4)3溶液。继续向萃取分液后的有机相中加稀硫酸，调pH至0.5以下(或1以下)，然后分液[解析]：根据图像，当pH在0.5左右时，Al3+的萃取率急剧减小，因此继续向萃取分液后的有机相中加稀硫酸，调pH至0.5以下(或1以下，然后分液，可得Al2(SO4)3溶液。【考查角度五】五、化学计算2、Ksp计算(1)判断能否沉淀(2)判断能否沉淀完全(3)计算某一离子浓度(4)沉淀生成和沉淀完全时pH的计算1、产率、纯度、含量的计算例题3[2018·北京卷节选]磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下:取ag所得精制磷酸，加适量水稀释，以百里香酚酞作指示剂，用bmol·L-1NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4，消耗NaOH溶液cmL。精制磷酸中H3PO4的质量分数是

。(已知:H3PO4摩尔质量为98g·mol-1)

4.9bc/a%例题4Zn、Fe及其化合物在生产、生活中应用比较广泛。工业上利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量FeO和CuO等杂质)制取金属锌的工艺流程如下:(1)若净化后的溶液中Cu2+浓度为1×10-12

mol·L-1，则净化后溶液中Zn2+浓度为

[已知:室温下Ksp(ZnS)=1.6×10-24，

Ksp(CuS)=6.4×10-36]

0.25mol·L-11、[2019·江苏卷]实验室以工业废渣(主要含CaSO4·2H2O，还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3)为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体，其实验流程如下:练一练1.6×1042、氯氧化铋(BiOCl)常用于电子设备等领域，BiOCl难溶于水，它是BiCl3的水解产物。以含铋的废料(主要含铋的化合物，含少量铜、铅、锌的硫酸盐及Cu2S和Fe2O3等)为原料生产高纯度BiOCl的工艺流程如下:(5)测定产品的纯度：取mg充分洗涤并干燥后的产品,溶于稍过量的浓硝酸中，加水稀释到100.00mL，取20.00mL于烧杯中，用cmol·L-1的AgNO3标准溶液滴定至终点(用Na2CrO4作指示剂)，消耗AgNO3标准溶液V

mL，则产品中BiOCl的质量分数为

%(用含m、c、V的代数式表示)