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文档简介
清单04工艺流程题解题策略及答题规范
内容导览|知识·方法·能力清单
第一部分命题解码洞察命题意图,明确攻坚方向
第二部分方法建模构建思维框架,提炼通用解法
流程建模技法清单
技法01工艺流程题的分析模型
技法02工艺流程题的解题策略
第三部分思维引路示范思考过程,贯通方法应用
母题精讲思维解析变式应用
类型01语言描述的规范表达
类型02工艺流程的分析方法
第四部分分级实战分级强化训练,实现能力跃迁
化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来,并根据生产流程中有关的化学知
识步步设问,是无机框图的创新。它以现代工业生产为基础,与化工生产成本、产品提纯、环境保护等
相融合,考查物质的制备、检验、分离提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用,要求考生依据流
程图分析原理,紧扣信息,抓住关键、准确答题。这类试题具有较强的实用性和综合性,是高考化学命
题的常考题型。
流程建模
第一步:粗读题干明确生产目的、原料、杂质和目标产品的成分。
第二步:分析流程对照原料和产品,确定核心反应和核心辅料;依核心反应,明确流程主
线、支线和除杂任务。
第三步:解答设问结合设问进一步分析流程,运用化学语言进行规范作答。
技法清单
技法01工艺流程题的分析模型
1.主线法分析
(1)流程图一般三大部分:原料预处理、转化与分离阶段、获取最终产物阶段。
(2)流程中要分析“进”、“出”物质和仍然留在溶液中的离子等(否则可能漏掉副产品或干扰离子)。
(3)一般默认进入的物质过量,确保每一步目标元素利用率或转化率最高,产品产率最高,损失最小。
当然在某些特殊情况下要控制用量。
2.四线法分析
试剂线:分清各步加入试剂的作用,一般是为了除去杂质或进行目标元素及其化合物的转化等。
操作线:分离杂质和产品需要进行的分离、提纯操作等。
杂质线:分清各步去除杂质的种类,杂质的去除顺序、方法及条件等。
产品线:工艺流程主线,关注目标元素及其化合物在各步发生的反应或进行分离、提纯的操作方法,
实质是目标元素及其化合物的转化。
技法02工艺流程题的解题策略
1.审读试题三步骤
(1)读题干——明确原料成分和生产目的。
(2)读流程——分析明确流程转化原理和目的。
(3)读设问——明确所答问题,答什么。
2.破题关键
(1)看原料:明确化工生产或化学实验所需的材料。
(2)看目的:把握题干中的“制备”或“提纯”等关键词,确定化工生产或化学实验的目的。
(3)看箭头:进入的是投料(即反应物);出去的是生成物(包括主产物和副产物)。
(4)看三线:主线主产品;分支副产品;回头为循环。
(5)找信息:明确反应条件的控制和分离提纯方法。
(6)关注所加物质的可能作用:参与反应、提供反应氛围、满足定量要求。
3.破题方法
(1)首尾分析法:对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试题,首先对比分析流程图中
第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品),从对比分析中找出原料与产品之间的关系,弄清生产过程中原
料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺,然后再结合题设的问题,逐一推敲解答。
(2)分段分析法:对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工业流程题,用分
段分析法更容易找到解题的切入点。
(3)交叉分析法:有些化工生产选用多组原材料,先合成一种或几种中间产品,再用这一中间产品与部
分其他原材料生产所需的主流产品,这种题适合用交叉分析法。就是将提供的工业流程示意图结合常见化
合物的制取原理划分成几条生产流水线,然后上下交叉分析。
技法03工艺流程题的答题规范
1.沉淀的洗涤操作
(1)答题模板:沿玻璃棒向漏斗(过滤器)中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复实验2~3次
(2)实例:在测定Na2SO4和NaCl的混合物中Na2SO4的质量分数时,可以在混合物中加入过量BaCl2溶
2-
液,沉淀SO4,然后过滤、洗涤、烘干、称量得到BaSO4的质量,试问:怎样洗涤沉淀?
沿玻璃棒向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复实验2~3次
2.证明沉淀完全的操作
(1)答题模板:静置,取少量上层清液于试管中,加入××试剂(沉淀剂),若没有××沉淀产生,则证明××
沉淀完全
(2)实例:在测定Na2SO4和NaCl的混合物中Na2SO4的质量分数时,可以在混合物中加入过量BaCl2溶
2-2-
液,沉淀SO4,然后过滤、洗涤、烘干、称量得到BaSO4的质量,试问:怎样判断SO4是否沉淀完全?
2-
静置,取上层清液少许于试管中,继续加入BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则证明SO4沉淀完全
3.增大原料浸出率的措施
搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气液或固液接触面积
4.蒸发结晶的操作
(1)从NaCl溶液中获取NaCl固体
方法:蒸发结晶
①具体操作:加热蒸发,当析出大量NaCl晶体时,停止加热,利用余热蒸干
②(2)NaCl溶液中混有少量的KNO3溶液
方法:蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥
①具体操作:若将混合溶液加热蒸发一段时间,析出的固体主要是NaCl,母液中是KNO3和少量NaCl,
这样就②可以分离出大部分NaCl
(3)冷却结晶的操作:KNO3溶液中混有少量的NaCl溶液
方法:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
①具体操作:若将混合溶液加热蒸发后再降温,则析出的固体主要是KNO3,母液中是NaCl和少量
KNO②3,这样就可以分离出大部分KNO3
5.“目的或原因”类
目的或原因思考方向
若滤渣是所需的物质,洗涤的目的是除去晶体表面的可溶性杂质,得到
更纯净的沉淀物
沉淀(晶体)洗涤的目的
若滤液是所需的物质,洗涤的目的是洗涤过滤所得到的滤渣,把有用的
物质如目标产物尽可能洗出来
沉淀(晶体)冰水洗涤的目的既能洗去晶体表面的杂质离子,且能防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗
沉淀(晶体)用有机溶剂(酒既能洗去晶体表面的杂质离子,且能防止晶体在洗涤过程中的溶解损
精、丙酮等)洗涤的目的耗,此外又利用有机溶剂的挥发性,除去固体表面的水分,产品易干燥
防止××离子水解;防止××离子沉淀;确保××离子沉淀完全;防止××溶
控制溶液pH的目的
解等
温度过高××物质分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)或××物质挥发(如
温度不高于××℃的原因浓硝酸、浓盐酸)或××物质氧化(如Na2SO3等)或促进××物质水解(如
AlCl3等)
抑制××离子的水解(如加热蒸发AlCl3溶液时需在HCl气流中进行,加
蒸发、反应时的气体氛围
热MgCl2·6H2O得MgCl2时需在HCl气流中进行等)
加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利于生成物生成的方
加热的目的
向)移动
减小压强,使液体沸点降低,防止××物质受热分解(如H2O2、浓硝酸、
减压蒸馏(减压蒸发)的原因
NH4HCO3等)
减压过滤的目的加快过滤速度
减压烘干的目的降低产品的烘干温度,防止产品分解
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、
减压蒸发的原因
NH4HCO3)或失去结晶水(如题目要求制备结晶水合物产品)
防止过滤一种晶体或杂质的过程中,因降温而析出另一种晶体
要滤渣(产品):防止降温时析出杂质而影响产品纯度或减少产品溶解
趁热过滤的目的①损耗。如:NaCl(KNO3)
要滤液(产品):防止降温时析出产品(溶解度随温度增大而增大)而损
②耗。(除去溶解度小或难溶的杂质)
类型01语言描述的规范表达
母题精讲1.(2025·陕西、山西、青海、宁夏卷)一种综合回收电解锰工业废盐(主要成分为
2+、2+、+
MnMgNH4的硫酸盐)的工艺流程如下。
(4)“沉镁I”中,当pH为8.0~10.2时,生成碱式碳酸镁xMgCO3yMg(OH)2zH2O,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。
思维解析【答案】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
【解析】xMgCO3yMg(OH)2zH2O煅烧有CO2生成,可以得到疏松的轻质氧化镁,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;
变式应用1.(2025·河南卷)一种从预处理得到的贵金属合金粉[主要成分为Fe、Rh(铑)、Pt,含有
少量SiO2]中尽可能回收铑的工艺流程如下:
(6)“酸溶3”的目的是。
【答案】(6)除去滤渣中未反应的Zn及生成的Sn
4-
【详解】(6)由于“二次还原”过程中,为确保RhSnCl完全反应,加入的Zn需过量,过滤后剩余
35
Zn和生成物Rh、Sn存在于滤渣中,因此再向滤渣中加入浓盐酸的目的为:除去滤渣中未反应的Zn及生成
的Sn。
2.(2025·云南卷)从褐铁矿型金-银矿(含Au、Ag、Fe2O3、MnO2、CuO、SiO2等)中提取Au、Ag,并回
收其它有价金属的一种工艺如下:
(4)“沉铜”前,“滤液1”多次循环的目的为。
【答案】(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
【详解】(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1”多次循环的目的为: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。
类型02工艺流程的分析方法
母题精讲2.(2025·黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古卷)某工厂采用如下工艺回收废渣(含有ZnS、PbSO4、
FeS和CuCl)中的Zn、Pb元素。
2
已知:“氧化浸出”时,PbSO不发生变化,ZnS转变为ZnNH;
434
K①PbOH1014.8;
sp2
②酒石酸记作结构简式为。
(H2A)HOOCCHOH2COOH
③2
(2)“氧化浸出”时,过二硫酸根S2O8转变为(填离子符号)。
(3)“氧化浸出”时,浸出率随温度升高先增大后减小的原因为。
(4)“除铜”步骤中发生反应的离子方程式为。
(5)滤渣2中的金属元素为(填元素符号)。
(6)“浸铅”步骤,PbSO4和Na2A反应生成PbA。PbA产率随体系pH升高先增大的原因为,pH过高
可能生成(填化学式)。
(7)290℃“真空热解”生成2种气态氧化物,该反应的化学方程式为。
2-
思维解析【答案】(2)SO4
(3)温度升高,浸出速率增大,浸出率升高,温度过高时,NH3·H2O分解生成NH3逸出,且温度高时过二硫
酸铵分解,造成浸出率减小
2+2+
(4)Zn+[Cu(NH3)4]=[Zn(NH3)4]+Cu
(5)Fe
-2---2-
(6)pH值升高,OH浓度增大,平衡A+H2OHA+OH逆向移动,A离子浓度增大,平衡
2-2-
PbSO4(s)+APbA+SO4正向移动,PbA产率增大Pb(OH)2
290℃
(7)Pb(OOC-CHOH-CHOH-COO)========Pb+4CO↑+2H2O↑
真空热解
【第一步粗读题干】本工艺的目的是回收废渣(含有ZnS、PbSO4、FeS和CuCl)中的Zn、Pb元素。
【第二步分析流程】
【第三步解答设问】
2-
(2)“氧化浸出”时,过二硫酸根作氧化剂,过二硫酸根转变为SO4;
(3)“氧化浸出”时,温度升高,浸出速率增大,浸出率升高,温度过高时,NH3·H2O分解生成NH3逸出,
且温度高时过二硫酸铵分解,造成浸出率减小;
2+2+2+
(4)加入Zn发生置换反应,从[Cu(NH3)4]置换出Cu单质,离子方程式为:Zn+[Cu(NH3)4]=[Zn(NH3)4]+Cu;
(5)根据分析,滤渣1有Fe(OH)3和PbSO4,用H2A和Na2A浸铅后过滤,滤渣2含Fe元素的沉淀;
2-2-2---
(6)“浸铅”步骤发生PbSO4(s)+APbA+SO4,Na2A溶液中存在A+H2OHA+OH,pH值升高,
-2---2-2-2-
OH浓度增大,平衡A+H2OHA+OH逆向移动,A离子浓度增大,平衡PbSO4(s)+APbA+SO4正
-
向移动,PbA产率增大;pH过高时,OH浓度过大,会生成Pb(OH)2沉淀,造成PbA产率降低;
(7)290℃“真空热解”PbA即Pb(OOC-CHOH-CHOH-COO)生成Pb单质和2种气态氧化物为CO和H2O,
290℃
反应的化学方程式为:========2。
Pb(OOC-CHOH-CHOH-COO)真空热解Pb+4CO↑+2HO↑
变式应用1.(2025·江苏卷)ZnS可用于制备光学材料和回收砷。
(1)制备ZnS。由闪锌矿[含ZnS、FeS及少量硫化镉CdS等]制备ZnS的过程如下:
2427713
已知:Ksp(ZnS)1.610,Ksp(CdS)8.010,Ka1H2S1.010,Ka2H2S1.210。当离子浓
度小于1.0105molL1时,认为离子沉淀完全。
2
酸浸时通入O2可提高Zn浸出率的原因是。
、12
①通入H2S除镉。通过计算判断当溶液pH0cH2S0.01molL时,Cd是否沉淀完全(写
②出计算过程)。
沉锌前调节溶液的pH至4~5,加入的氧化物为(填化学式)。
Ⅲ
(3)回③收砷。用ZnS去除酸性废液中的三价砷[As()],并回收生成的As2S3沉淀。
Ⅲ
已知:溶液中As()主要以弱酸H3AsO3形式存在,As2S36H2O2H3AsO33H2S。
60℃时,按n(S):n(As)7:1向酸性废液中加入ZnS,砷回收率随反应时间的变化如图乙所示。
写出ZnS与H3AsO3反应生成As2S3的离子方程式:。
①反应4h后,砷回收率下降的原因有。
1
【答案②】(1)氧化S2生成S,促进酸浸反应正向进行否。pH0时,cH1molL
7132
KHSKHScHS1.0101.21010
cS2a12a222molL11.21022molL1
c2H12
27
2KspCdS8.01015151
2
cCd22molL6.6710molL1.010molL,则Cd未沉淀完全
cS1.210
ZnO
2
(3)2H3AsO33ZnS6HAs2S33Zn6H2O随着反应的进行,溶液pH增大,溶液中H2S浓度减
小,促进As2S36H2O2H3AsO33H2S平衡正向移动,As2S3重新溶解,砷回收率下降
、232
【分析】闪锌矿中含ZnS、FeS、CdS等,加入H2SO4O2酸浸后,ZnS、FeS、CdS分别转化为Zn、Fe、Cd,
硫元素转化为硫单质,经过除铁、除镉除去Fe3与Cd2,调pH、沉锌后获得ZnS,据此解答。
2
【详解】(1)酸浸时,若不通入O2,会发生反应:ZnSH2SO4ZnSO4H2S,通入O2可以氧化S
生成S,促进酸①浸反应正向进行,提高Zn2浸出率;
、1+1
通入H2S除镉,当溶液pH0cH2S0.01molL时,cH1molL,又因为
713
②Ka1H2S1.010,Ka2H2S1.210,
c(H+)c(HS-)c(H+)c(S2-)c2(H+)c(S2-)
Ka1H2SKa2H2S-=,则
c(H2S)c(HS)c(H2S)
11071.210130.01
cS2-=mol/L==1.21022mol/L,则此时
12
-27
2+Ksp(CdS)8.010-5
cCd==mol/L=6.610mol/L251
2--22,此时Cd的浓度大于1.010molL,离子沉淀不完
cS1.210
全。
由知,除镉时溶液酸性较强,故应在不引入新杂质的同时消耗溶液中的H,加入的氧化物为ZnO。
③(2)②晶胞掺杂过程中,应由半径相近的微粒进行替换,则区域A中,由Cl替换S2,区域B中,由Cu替
11
换Zn2;按照均摊法,区域B中含Zn2:3个、Cu:1个、S2:864个,
82
2311241,则区域B带负电。
(3)根据质量守恒、电荷守恒和题给信息“酸性废液”,ZnS与H3AsO3反应除了生成As2S3外还有锌离
2
子,写①出反应的离子方程式为:2H3AsO33ZnS6HAs2S33Zn6H2O。
随着反应的进行,溶液pH增大,溶液中H2S浓度减小,促进As2S36H2O2H3AsO33H2S平衡正向
②移动,As2S3重新溶解,砷回收率下降,所以反应4h后,砷回收率下降。
2.(2025·重庆卷)硒(Se)广泛应用于农业和生物医药等领域,一种利用H2Se热解制备高纯硒的流程如下:
已知H2Se的沸点为231K,回答下列问题:
(1)真空焙烧时生成的主要产物为Al2Se3,其中Se的化合价为,Al元素基态原子的电子排布式
为。
(2)氢化过程没有发生化合价的变化,Al元素转化为Al2O3·xH2O,则反应的化学方程式为。
(3)热解反应:H2SegSegH2gΔH0。冷凝时,将混合气体温度迅速降至500K得到固态硒。
Se由气态直接转变为固态的过程称为。迅速降温的目的;冷凝后尾气的
成分为(填化学式)。
(4)Se的含量可根据行业标准YS/T226.12-2009进行测定,测定过程中Se的化合价变化如下:
称取粗硒样品0.1000g,经过程将其溶解转化为弱酸H2SeO3,并消除测定过程中的干扰。在酸性介
-1
质中,先加入0.1000mol·LNa2①S2O3标准溶液40.00mL,在加入少量KI和淀粉溶液,继续用Na2S2O3
标准溶液滴定至蓝色消失为终点(原理为I22Na2S2O32NaINa2S4O6),又消耗8.00mL。过程中
Se(IV)与Na2S2O3反应的物质的量之比为1:4,且反应最快。过程的离子方程式为。该②样品
中Se的质量分数为。③
【答案】(1)21s22s22p63s23p1
(2)Al2Se3+x+3H2O=Al2O3·xH2O+3H2Se
(3)凝华减少H2Se生成,提高Se产率H2,H2Se
(4)4HH2SeO34I2I2Se3H2O94.8%
【分析】粗Se加入铝粉焙烧得到Al2Se3,通入水蒸气氢化得到H2Se,脱水后热解发生反应:
H2SegSegH2g,冷凝后得到精Se;
【详解】(1)Al是IIIA族元素,化合价为+3价,则Se化合价为-2价;铝的基态电子排布式为1s22s22p63s23p1;
(2)“氢化”过程是Al2Se3与水蒸气反应生成H2Seg,化学方程式为Al2Se3+x+3H2O=Al2O3·xH2O+3H2Se;
(3)从气态变为固态的过程为凝华;已知热解正向是吸热反应,降温时,为避免平衡逆向移动,需要迅速
冷凝Se蒸汽,故目的是减少H2Se生成,提高Se产率;尾气种含有H2以及少量的H2Se;
(4)反应是SeIV被KI还原为Se的过程,离子方程式为:4HH2SeO34I2I2Se3H2O;
第一次加入③40.00mL的Na2S2O3溶液和KI溶液,二者同时做还原剂,将H2SeO3还原为Se,第二次再加入
同浓度的Na2S2O3滴定上一步生成的碘单质,整个过程相当于48mL0.1mol/L的Na2S2O3溶液与H2SeO3反应,
Ⅳ1-3-3
根据已知条件Se(IV)与Na2S2O3反应的物质的量之比为1:4,则nSe=×48×10×0.1=1.2×10mol,样
4
1.2×10-3mol×79g/mol
品中Se的含量:×100%=94.8%。
0.1g
巩固提升
、、、
1.(2025·安徽卷)某含锶(Sr)废渣主要含有SrSO4SiO2CaCO3SrCO3和MgCO3等,一种提取该废渣
中锶的流程如下图所示。
-6.46-9.97
已知25℃时,KspSrSO4=10,KspBaSO4=10
回答下列问题:
(1)锶位于元素周期表第五周期第ⅡA族。基态原子价电子排布式为。
(2)“浸出液”中主要的金属离子有Sr2+、(填离子符号)。
(3)“盐浸”中SrSO4转化反应的离子方程式为;25℃时,向0.01molSrSO4粉末中加入
2
-1溶液,充分反应后,理论上溶液中2+2--1忽略溶
100mL0.11molLBaCl2cSrcSO4=molL(
液体积的变化)。
(4)其他条件相同时,盐浸2h,浸出温度对锶浸出率的影响如图1所示。随温度升高锶浸出率增大的原因
是。
(5)“浸出渣2”中主要含有SrSO4、(填化学式)。
(6)将窝穴体a(结构如图2所示)与K+形成的超分子加入“浸出液”中,能提取其中的Sr2+,原因是。
(7)由SrCl26H2O制备无水SrCl2的最优方法是(填标号)。
a.加热脱水b.在HCl气流中加热c.常温加压d.加热加压
【答案】(1)5s2
(2)Ca2、Mg2
228.97
(3)SrSO4s+BaaqBaSO4s+Sraq10
2
(4)升高温度,Ba与SrSO4有效碰撞次数增加,反应速率加快,所以锶浸出率增大;
(5)BaSO4、SiO2
(6)窝穴体a的空腔与Sr2更匹配,可通过分子间相互作用形成超分子,且Sr2+具有更多的空轨道,能够与
更多的N、O形成配位键,形成超分子后,结构更稳定
(7)a
、、、
【分析】含锶(Sr)废渣主要含有SrSO4SiO2CaCO3SrCO3和MgCO3等,加入稀盐酸酸浸,碳酸盐溶解
、
进入滤液,浸出渣1中含有SrSO4SiO2,加入BaCl2溶液,发生沉淀转化,
22
SrSO4s+BaaqBaSO4s+Sraq,得到SrCl2溶液,经过系列操作得到SrCl2·6H2O晶体;
【详解】(1)锶位于元素周期表第五周期第ⅡA族,基态原子价电子排布式为5s2;
(2)由分析可知,碳酸盐均能溶于盐酸,“浸出液”中主要的金属离子有Sr2+、Ca2、Mg2;
22
(3)由分析可知,“盐浸”中发生沉淀的转化,离子方程式:SrSO4s+BaaqBaSO4s+Sraq;
222-6.46
cSrcSr·cSO4KspSrSO410
该反应的平衡常数3.51,平衡常数很大,近似认为
K222-9.97=10
cBacBa·cSO4KspBaSO410
KBaSO
232sp47.97
SrSO4完全转化,溶液中剩余nBa110mol,则cSO4210mol/L,列三段式:
cBa
22
SrSO4sBaaqBaSO4sSraq
初始mol0.010.0110
,理论上溶液中
变化mol0.010.010.01
平衡mol0.0010.01
2
2+2-7.9718.97-1
cSrcSO4=10mol/L10mol/L10molL;
2
(4)随温度升高锶浸出率增大,原因是升高温度,Ba与SrSO4有效碰撞次数增加,反应速率加快,所以
锶浸出率增大;
(5)“盐浸”时发生沉淀的转化,生成了BaSO4,SiO2不参与反应,故浸出渣2”中主要含有SrSO4、BaSO4、
SiO2;
(6)窝穴体a与K+形成的超分子加入“浸出液”中,能提取其中的Sr2+,原因是窝穴体a的空腔与Sr2更匹
配,可通过分子间相互作用形成超分子,且Sr2+具有更多的空轨道,能够与更多的N、O形成配位键,形成
超分子后,结构更稳定;
()为强碱,则也是强碱,2不水解,排除,由平衡移动原理可知SrCl6HO制备
7CaOH2SrOH2Srb22
无水SrCl2的方法加压不利于脱水,排除c、d,故选a。
2.(2025·广东卷)我国是金属材料生产大国,绿色生产是必由之路。一种从多金属精矿中提取Fe、Cu、
Ni等并探究新型绿色冶铁方法的工艺如下。
已知:多金属精矿中主要含有Fe、Al、Cu、Ni、O等元素。
氢氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Cu(OH)2Ni(OH)2
39332016
Ksp298K2.8101.3102.2105.510
(1)“酸浸”中,提高浸取速率的措施有(写一条)。
(2)“高压加热”时,生成Fe2O3的离子方程式为:。
高压
___O___HO___FeO______H
2223
(3)“沉铝”时,pH最高可调至(溶液体积变化可忽略)。已知:“滤液1”中cCu20.022mol/L,
cNi20.042mol/L。
(4)“选择萃取”中,镍形成如图的配合物。镍易进入有机相的原因有_______。
A.镍与N、O形成配位键B.配位时Ni2被还原
C.配合物与水能形成分子间氢键D.烷基链具有疏水性
(6)“700℃加热”步骤中,混合气体中仅加少量H2,但借助工业合成氨的逆反应,可使Fe不断生成。该步
①骤发生反应的化学方程式为和。
FeO
“电解”时,23颗粒分散于溶液中,以Fe片、石墨棒为电极,在答.题.卡.虚.线.框.中,画出电解池示
②意图并做相应标注。
与传统高炉炼铁工艺相比,上述两种新型冶铁方法所体现“绿色化学”思想的共同点是
③(写一条)。
【答案】(1)搅拌、粉碎多金属精矿、提高酸浸温度等
高压
2++
(2)4Fe+O2+4H2O==加===热===2Fe2O3↓+8H
(3)5
(4)AD
催化剂700℃
(6)2NH3加热、加压N2+3H2Fe2O3+3H2=====2Fe+3H2O
没有污染物产生
2+2+2+3+
【分析】矿粉酸浸通入SO2酸浸,浸取液中含有Fe、Cu、Ni、Al等,调节pH=3.0,通入空气加热得
到Fe2O3,Fe2O3可以通过还原得到Fe单质,也可以用电解得到Fe单质,滤液1在常温下沉铝,滤液2选
择萃取得到含硫酸根的溶液和分别含Cu配合物和Ni配合物,最终得到产品NixCuyNz。
【详解】(1)“酸浸”中,提高浸取速率的措施有:搅拌、粉碎多金属精矿、提高酸浸温度等;
32+
(2)由于通入SO2“酸浸”,故浸取液中不含有Fe,“高压加热”时,Fe在酸性条件下被氧化为Fe2O3,离
高压
2++
子方程式为:4Fe+O2+4H2O========2Fe2O3↓+8H;
加热
2+2+2
(3)“沉铝”时,保证Cu和Ni不沉淀,Cu(OH)2的溶度积更小,cCu0.022mol/L,根据
2+2-2--20--9
Ksp=c(Cu)×c(OH)=0.022×c(OH)=2.2×10,得出c(OH)=10mol/L,pH=5;
(4)“选择萃取”中,镍形成如图的配合物。镍易进入有机相的原因有:
A、镍与N、O形成配位键,可以使镍进入有机相,A正确;
B、配体中提供孤对电子的O原子带一个单位负电,可以视作是得到一个电子的阴离
子,其余配体不带电,整个配合物不显电性,形成配合物后,中心离子还是Ni2+,Ni2+化合价不变,B错误;
C、配合物与水形成氢键,不能解释镍进入有机相,C错误;
D、烷基具有疏水性,可以使其进入有机相,D正确;
答案选AD;
催化剂
(6)氨气分解为N2和H2,H2还原Fe2O3得到Fe单质和水,化学方程式为:2NH3加热、加压N2+3H2、
①700℃
Fe2O3+3H2=====2Fe+3H2O;
电解Fe2O3颗粒得到Fe单质,在阴极发生还原反应,则Fe片为阴极,石墨做阳极,电解液为NaOH溶
②
液和Fe2O3颗粒,装置图如下:;
与传统高炉炼铁工艺相比,上述两种新型冶铁方法所体现“绿色化学”思想的共同点是没有污染性的CO
③气体产生。
3.(2025·贵州卷)某铜浮渣主要成分为Pb、PbS、CuS、SnS,分离和回收铅、锡、铜的工艺流程如图。
2
已知:
部分物质的密度如表:
①物质PbPbSCuSSnS
2
密度/gcm11.37.55.65.2
−3
PbCl在冷⋅水中溶解度很小,但易溶于热水;PbClClPbCl。
−2−
224
②25℃时,spFeOH,+。2=
−39−1.5
③回答下列问题�:3=2.8×1010≈0.03
(1)“分选”得到粗Pb的原因是。
(2)“浸出”时按一定比例加入FeCl和盐酸的混合溶液,控制温度为80℃,其中CuS、SnS被氧化为CuCl和
SnCl,则CuS被氧化的离子3方程式为;“浸出”时分离S的操作为2。2
(3)25℃时4,PbCl在2不同浓度HCl溶液中的溶解度曲线如图,当HClmolL时,PbCl溶解度最小的
−1
原因是2。�=1⋅2
(4)25℃时,“调pH”控制pH,则生成SnOHO的化学方程式为,此时溶液中Fe的最
3+
大值约为mol=L1.。52⋅�2�
−1
(5)“置换”后滤液中溶质的主⋅要成分为(填化学式),滤液进行“系列操作”后返回“浸出”操作循环利用
并达到原浸出率,则“系列操作”为。
【答案】(1)Pb的密度大于PbS、CuS、SnS
°2
3+80C2+2+
(2)Cu2S+4Fe2Cu+S+4Fe过滤
-1-2+-
(3)当(HCl)<1molL时,随着Cl浓度降低,沉淀溶解平衡PbCl2(s)Pb(aq)+2Cl(aq)正向移动,PbCl溶
解度增�大⋅⇌2
-1--2-
当(HCl)>1molL时,随着Cl浓度增大,络合平衡PbCl2+2Cl=[PbCl4]正向移动,PbCl溶解度增大
°
�⋅25C2
(4)SnCl4+(x+2)H2OSnO2xH2O+4HCl0.084
⋅↓
(5)FeCl2通入空气(或加入H2O)并补充HCl
【分析】该流程以含Pb、PbS、CuS、SnS2的铜浮渣为原料,通过“密度分选→浸出→冷却结晶→调pH→置
2
换”等步骤分离回收铅、锡、铜:先利用Pb与其他物质的密度差异分选得到粗Pb;剩余物料用FeCl3和盐酸
4+
混合液浸出,将CuS、SnS氧化为CuCl2、SnCl4并分离出S;浸出液冷却结晶得到PbCl2,调pH使Sn水解
2
为SnO2xH2O,再用Fe置换出Cu;最后滤液经处理循环回浸出工序,实现资源回收与循环利用。
【详解】⋅(1)由密度表可知,Pb的密度远大于PbS、CuS、SnS的密度,通过“分选”可将Pb与其他固体
分离;2
(2)CuS在80℃下被FeCl氧化,铜、硫元素分别转化为Cu2+、S单质,Fe3+被还原为Fe2+,结合得失电子
23°
3+80C2+2+
守恒及电荷、原子守恒得离子方程式为:Cu2S+4Fe2Cu+S+4Fe;S为固体,通过过滤分离;
2+--2-
(3)PbCl存在溶解平衡(PbCl2(s)Pb(aq)+2Cl(aq))和络合平衡(PbCl2+2Cl=[PbCl4]);
2-1-2+-
当(HCl)<1molL时,随着Cl浓度降⇌低,沉淀溶解平衡PbCl2(s)Pb(aq)+2Cl(aq)正向移动,PbCl溶解
�⋅⇌2
度增大;
-1--2-
当(HCl)>1molL时,随着Cl浓度增大,络合平衡PbCl2+2Cl=[PbCl4]正向移动,PbCl溶解度增大;
-1
所以�当(HCl)=1⋅molL时,PbCl溶解度最小;2
°
�⋅225C
(4)SnCl水解生成SnOHO,反应为:SnCl4+(x+2)H2OSnO2xH2O+4HCl;pH时,
42⋅�2⋅↓=1.5
--12.5-1,由3+3-,得:3+-1-1;
(OH)=10molLsp[Fe(OH)3]=c(Fe)c(OH)(Fe)−39m
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