专题六　主观题突破2　化工生产中物质转化条件的控制【闲鱼：金考教育教辅】

化工生产中物质转化条件的控制专题六主观题突破2汇报人：盘点核心知识PARTONE条件控制目的固体原料粉碎或研磨减小颗粒直径，增大反应物接触面积，增大浸取时的反应速率，提高浸取率煅烧或灼烧①除去硫、碳单质；②有机物转化、除去有机物；③高温下原料与空气中的氧气反应；④除去热不稳定的杂质等酸浸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、氧化铝等反应条件的控制条件控制目的加热①加快反应速率或溶解速率；②促进平衡向吸热反应方向移动；③除杂，除去热不稳定的杂质，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、NH4Cl等物质；④使沸点相对较低或易升华的原料气化；⑤煮沸时促进溶液中的气体(如氧气)挥发逸出等反应物用量或浓度①酸浸时提高酸的浓度可提高矿石中某金属元素的浸取率；②增大便宜、易得的反应物的浓度，可以提高其他物质的利用率，使反应充分进行；③增大物质浓度可以加快反应速率，使平衡发生移动等条件控制目的控温(常用水浴、冰浴或油浴)①控制反应速率(升温加快反应速率)、适宜的温度使催化剂的活性最大，防止副反应的发生；②控制化学反应进行的方向，使化学平衡移动；③升温：使溶液中的气体逸出，使易挥发物质挥发，使易分解的物质分解；煮沸：使气体逸出；促进水解，聚沉后利于过滤分离；④控制固体的溶解与结晶加入氧化剂(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]条件控制目的加入沉淀剂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+条件控制目的pH控制①使某种或几种金属离子转化为氢氧化物沉淀，而目标离子不生成沉淀，以达到分离的目的(常利用题给金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH信息，选择pH范围，使杂质离子以氢氧化物形式沉淀出来)；②“酸作用”还可以除去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解等；③“碱作用”还可以除去油污、除去铝片表面的氧化铝、溶解铝等；④金属离子的萃取率与溶液的pH密切相关；⑤调节溶液pH常用试剂：a.调节溶液呈酸性：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸(注意氧化性)、金属氧化物、酸性气体(二氧化硫)等。b.调节溶液呈碱性：氢氧化钠、氨水、碳酸钠、碳酸氢铵等【应用示例】1.一种从铜阳极泥(主要含有铜、银、金、少量的镍)中分离提取多种金属元素的工艺流程如下：“分铜”时，如果反应温度过高，会有明显的放出气体现象，原因是

。

温度过高，H2O2分解放出氧气物质开始沉淀pH沉淀完全pHFe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8若要除去Mn2+溶液中含有的Fe2+，应该怎样做？答案先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+，再调溶液的3.7≤pH<8.3。2.已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示：3.以软锰矿(主要成分为MnO2，含少量铁的氧化物)制备高纯MnCO3。流程如图：(1)酸溶还原时，MnO2发生反应的离子方程式为_____________________

。

MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O(2)在常温下，已知：Ksp[Mn(OH)2]=2×10-13、Ksp[Fe(OH)3]=1×10-39。工业上，当某离子浓度小于1×10-6mol·L-1时，认为该离子已除净。氧化后所得溶液中c(Mn2+)=0.2mol·L-1，为使溶液中Fe3+除净，调节pH的范围应为

。

3≤pH<8

特别提醒(1)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增大；②不引入新杂质。例如：若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。

(2)调节pH的试剂选取：①选取流程中出现的物质；②未学习过的物质且题目又无信息提示的一般不做考虑；③已学的常见酸、碱(如HNO3、HCl、H2SO4、NH3·H2O、NaOH等)。4.硒和碲在工业上有重要用途。在铜、镍、铅等电解工艺的阳极泥中硒、碲主要以硒化物、碲化物及单质状态存在。一种从阳极泥中提取Se和Te的工艺流程如下：已知：碲酸钠(Na2H4TeO6)难溶，碲酸(H6TeO6)可溶。工艺路线中可以循环利用的物质有

、

。

H2SO4NaOH精练高考真题PARTTWO12341.(2024·新课标卷，27)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如图：已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10-5mol·L-1)时的pH：

Fe3+Fe2+Co3+Co2+Zn2+开始沉淀的pH1.56.9—7.46.2沉淀完全的pH2.88.41.19.48.2回答下列问题：(1)“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是____________________________

；“滤渣1”中金属元素主要为

。

(2)“过滤1”后的溶液中加入MnO2的作用是________________________

。取少量反应后的溶液，加入化学试剂

检验

，若出现蓝色沉淀，需补加MnO2。

123增大固液接触面积，加快酸浸速率，提高浸取效率4Pb将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，以便在后续调pH时除去Fe元素K3[Fe(CN)6]溶液Fe2+(3)“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为____________________

、_________________________________

。

123

===3Co(OH)3↓+MnO2↓+5H+

4H+4123由题中信息可知，用硫酸处理含有Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物的废渣，得到含有Co2+、

4123将溶液中Co2+氧化为Co3+，在pH=5时Co3+形成Co(OH)3沉淀，而KMnO4则被还原为MnO2，

4(4)“除钴液”中主要的盐有

(写化学式)，残留的Co3+浓度为

mol·L-1。

123ZnSO4、K2SO410-16.74123

42.[2024·全国甲卷，26(1)(2)(4)(5)(6)]钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。123注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于10-5mol·L-1，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。4已知：①Ksp(CuS)=6.3×10-36，Ksp(ZnS)=2.5×10-22，Ksp(CoS)=4.0×10-21。②以氢氧化物形式沉淀时，lg[c(M)/(mol·L-1)]和溶液pH的关系如图所示。1234回答下列问题：(1)“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是__________________________

。

(2)“酸浸”步骤中，CoO发生反应的化学方程式是__________________

。

1234增大固体与酸的接触面积，加快“酸浸”速率CoO+H2SO4===CoSO4+H2O(4)“沉锰”步骤中，生成1.0molMnO2，产生H+的物质的量为

。1234.0mol

4(5)“沉淀”步骤中，用NaOH调pH=4，分离出的滤渣是

。

123Fe(OH)3

4(6)“沉钴”步骤中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入适量的NaClO氧化Co2+，其反应的离子方程式为

。1232Co2++5ClO-+5H2O===2Co(OH)3↓+Cl-+4HClO43.[2023·全国乙卷，27(3)]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：已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=4，此时c(Fe3+)=

mol·L-1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是

。12342.8×10-9Al3+123

认为Fe3+已经沉淀完全；同理，pH≈7，c(OH-)=1.0×10-7mol·L-1，c(Al3+)=1.3×10-12mol·L-1，c(Ni2+)=5.5×10-2mol·L-1，Al3+沉淀完全。44.[2022·全国乙卷，26(1)(2)]废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb，还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等，为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。1234123难溶电解质PbSO4PbCO3BaSO4BaCO3Ksp2.5×10-87.4×10-141.1×10-102.6×10-9一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表：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pH3.28.34.69.14一些难溶电解质的溶度积常数如下表：回答下列问题：(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为_____________________

，用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因：_____________________________________________________________________________________________________________________________________。123

4

(2)在“脱硫”中，加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________。1234

题型突破练PARTTHREE答案1234561.(1)b(2)排出设备中的空气，防止磁性纳米铁棒和NaBH4被氧化(3)0.53mol·L-1(4)吸附性还原性答案123452.

6答案1234563.

答案1234564.(1)适当提高酸浸温度、适当增加硫酸浓度等(答案合理即可)

(2)5.2≤pH<7.5(3)不能该反应的平衡常数K=2.5×10-6，转化程度小，不能实现转化答案1234565.(1)PdO(2)温度80℃，固液比4∶1(3)3≤pH<5答案123456.

6123456答案1.研究从太阳能电池的碲化镉吸收层(主要含CdTe、CdS)中回收碲具有重要的意义。某回收工艺的流程如下：123456答案(1)反应釜中，溶液的pH、温度(T)与生成沉淀的关系如图，图中区域分别表示铁的化合物稳定存在的区域。则制备FeOOH适宜的pH和温度分别为

(填字母)。

a.2，80℃

b.4，90℃c.5，160℃

d.6，25℃b123456答案(2)制备磁性纳米铁棒时，加入NaBH4前先通入N2的作用是____________

。排出设备中的空气，防止磁性纳米铁棒和NaBH4被氧化磁性纳米铁棒和NaBH4都容易被氧化，所以在加入NaBH4之前需通入N2排出反应容器中的空气。123456答案(3)常温下，若在含Cd2+、Te4+滤液中加入NaOH溶液调节pH为7，溶液中c(Cd2+)的最大值为

(已知：Ksp[Cd(OH)2]=5.3×10-15)。0.53mol·L-1

123456答案

吸附性还原性

123456答案

(1)“沉钒”过程中，一般要加入过量NH4Cl，其原因是______________________________________________________________________________

。

123456答案(2)沉钒过程中，沉钒率随溶液pH的变化如图所示。沉钒率随溶液pH的增加先升高后降低的原因可能是_____________________________________________________________________________________________________。

3.(2024·辽宁六校协作体高三模拟)LiMn2O4是一种锂离子电池的正极材料。用高锰酸钾废渣(主要成分为MnO2、Fe2O3、Al2O3、SiO2)和黄铁矿(主要成分为FeS2)制备LiMn2O4的工艺流程如下：已知：酸浸液主要含有Mn2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等金属阳离子。(1)保持温度、浸取时间不变，能提高锰元素浸出率的措施有_______________________________________________________________________________。适当增加硫酸浓度，将固体原料粉碎，加快搅拌速率(任答一条即可，其他合理答案也可)123456答案123456答案(2)除杂。加入H2O2的作用为

。

氧化剂，将Fe2+氧化为Fe3+(3)热解。在真空中加热分解MnSO4·H2O，测得固体的质量随温度变化如图所示。真空热解MnSO4·H2O制备Mn3O4，需控制的温度为大于

℃，原因为__________________________________________________________123456答案10003MnSO4·H2O~Mn3O4，

_______________________________________________________________(写出计算推理过程)。

4.(2024·辽宁省名校联盟高三联考)草酸钴可用于指示剂和催化剂的制备。用含钴废料(主要成分为Co，含有一定量的NiO、Al2O3、Fe、SiO2等)制备草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)的流程如下：123456答案已知：①草酸钴晶体难溶于水。②RH为有机物(难电离)，Mn+代表金属离子，Mn++nRHMRn+nH+。③流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：123456答案沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Ni(OH)2开始沉淀2.77.67.64.07.5完全沉淀3.79.69.25.28.0④滤液中Co元素以Co2+形式存在。(1)为提高浸出速率，除将含钴废料粉碎外，还可采取的措施有________

(写出两条)。

(2)加入氧化钴调节溶液的pH，调节的pH范围是_____________。

123456答案适当提高酸浸温度、适当增加硫酸浓度等(答案合理即可)5.2≤pH<7.5123456答案加入氧化钴，发生CoO+2H+===Co2++H2O，根据阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH可知，调节溶液的pH为5.2≤pH<7.5，使Fe3+和Al3+完全转化为沉淀Fe(OH)3、Al(OH)3，同时不能影响到镍和钴。

123456答案不能该反应的平衡常数K=2.5×10-6，转化程度小，不能实现转化12345答案

65.(2024·山东潍坊联考)钯催化剂(主要成分为Pd、α⁃Al2O3，还含少量铁、铜等)是石油化工中催化加氢和催化氧化等反应的重要催化剂。一种从废钯催化剂中回收