高考化学一轮复习 同步课件 第十二章　第53讲　无机化工流程题的解题策略(一)（基础版）

无机化工流程题的解题策略(一)第十二章

第53讲

1.提升应用物质的转化及条件控制、分离提纯操作等相关知识解决实际问题的能力。2.树立“绿色化学”的观念，形成资源综合利用、物能充分利用的意识。复习目标1.常考无机化工流程的呈现形式2.读图要领(1)箭头：进入的是投料(反应物)，出去的是含产品中元素的物质(流程方向)、副产物或杂质(支线方向)。(2)三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。3.流程图中主要环节的分析(1)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，使可溶性离子进入溶液，不溶物通过过滤除去浸出率固体中可溶性物质溶入浸出液中的百分率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。③审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。(2)核心反应——陌生方程式的书写①氧化还原反应：熟练应用氧化还原反应规律判断产物，并根据化合价升降相等原则配平。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KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O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体系混合气体中的NH3。一、调控化学反应速率提高效率1.向铬铁矿(FeCr2O4)中通入O2进行焙烧，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是

。2.将催化剂负载在玻璃棉上而不直接平铺在玻璃管中，目的是_________

。增大反应物接触面积，提高化学反应速率面积，提高催化效果，加快反应速率增大接触

强调分次加入对反应的影响：①控制用量，防止过量发生副反应；②降低反应剧烈程度；③防止放热反应温度过高，造成副反应的发生，以及物质的挥发、分解。3.向金属Bi中加入稀HNO3酸浸，过程中分次加入稀HNO3可降低反应剧烈程度，其原理是_______________________________________________________________________________________。

控制稀HNO3的用量，防止放热反应温度过高，降低反应剧烈程度，使HNO3充分反应，防止挥发4.[2024·新课标卷，27(1)(2)]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下：(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

。增大固液接触面积，加快酸浸速率，提高浸取效率Pb(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。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+

5.[2024·北京，18(1)(2)]利用黄铜矿(主要成分为CuFeS2，含有SiO2等杂质)生产纯铜，流程示意图如右。(1)矿石在焙烧前需粉碎，其作用是_______________________

。(2)(NH4)2SO4的作用是利用其分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4。(NH4)2SO4发生热分解的化学方程式是______________________

。增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分(NH4)2SO4

2NH3↑+SO3↑+H2O

(NH4)2SO4不稳定，易分解，产物中有NH3和SO3，发生热分解的化学方程式为(NH4)2SO4

2NH3↑+SO3↑+H2O。二、结晶与分离提纯操作应用6.由硫酸铁与硫酸铵的混合溶液，通过_____________________________操作，经干燥得到硫酸铁铵晶体[NH4Fe(SO4)2·12H2O]样品。7.过滤得到乙酰水杨酸结晶粗品，该固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体，采用的“纯化”方法为

。加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤重结晶8.以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠，并测定产品中少量碳酸氢钠的含量，过程如右：已知：(i)当温度超过35℃时，NH4HCO3开始分解。(ii)相关盐在不同温度下的溶解度(g/100gH2O)如表所示：温度/℃0102030405060NaCl35.735.836.036.336.637.037.3NH4HCO311.915.821.027.0

NaHCO36.98.29.611.112.714.516.4NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.2晶体A的化学式为

，晶体A能够析出的原因是________________

。NaHCO3在30~35℃时NaHCO3的溶解度最小(答案合理即可)9.碘化镍(NiI2)在二维形式上具有“多铁性”，某小组以废镍催化剂(主要成分是Ni，含少量Zn、Fe、CaO、SiO2等杂质)为原料制备碘化镍的流程如右：(1)滤渣1的成分是CaSO4、

(填化学式)。滤渣2经过洗涤、干燥、

(填操作名称)可制铁红。SiO2灼烧

SiO2不溶于硫酸，CaSO4微溶于水，所以滤渣1的成分是CaSO4、SiO2。“除铁”时，加入NaClO溶液将Fe2+氧化为Fe(OH)3除去，故滤渣2是Fe(OH)3，经过洗涤、干燥、灼烧可制铁红。(2)“萃取”中，萃取剂的密度小于1g·cm-3，若在实验室中分离萃取液，具体操作是__________________________________________________________________________________________________。

取下分液漏斗塞子，旋开活塞，放出下层液体，待下层液体刚好放完，立即关闭活塞，从上口倒出萃取液

“萃取”中，萃取剂的密度小于1

g·cm-3，萃取液在上层，若在实验室中分离萃取液，具体操作是取下分液漏斗塞子，旋开活塞，放出下层液体，待下层液体刚好放完，立即关闭活塞，从上口倒出萃取液。三、温度控制与归因分析10.(2025·上海，四节选)工业从低品位锗矿中提取精锗，使用分步升温的方法：锗矿中含有H2O、煤焦油、As2O3等杂质，相关物质的熔沸点如表所示：物质H2O煤焦油As2O3GeOGeO2熔点0℃20~30℃312℃710℃升华1100℃沸点100℃70~80℃465℃

(3)使用分步升温的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。物质H2O煤焦油As2O3GeOGeO2熔点0℃20~30℃312℃710℃升华1100℃沸点100℃70~80℃465℃

氧化焙烧阶段：选择600~700℃可以将煤焦油等杂质尽可能除去的同时将Ge元素转化为GeO2，便于后续得到纯净的GeO气体；真空还原阶段：选择1000~1200℃能将GeO2转化为较纯净的GeO气体升华蒸出，以便得到高纯度的Ge(4)如图为在不同温度下，使用不同浓度的NaH2PO2·H2O真空还原时，Ge元素的萃出率变化，真空还原采用的最佳温度及浓度为

。A.1000℃，2.5% B.1000℃，5.0%C.1100℃，2.5% D.1200℃，2.5%C

1

100

℃、NaH2PO2·H2O浓度为2.5%时，Ge元素的萃出率已经较高，再升高温度或增大浓度，Ge元素的萃出率变化不大，故采用的最佳温度及浓度为1

100

℃、2.5%。11.[2025·安徽，15(2)(4)(5)]某含锶(Sr)废渣主要含有SrSO4、SiO2、CaCO3、SrCO3和MgCO3等，一种提取该废渣中锶的流程如下所示。已知25℃时，Ksp(SrSO4)=10-6.46，Ksp(BaSO4)=10-9.97。回答下列问题：(2)“浸出液”中主要的金属离子有Sr2+、

(填离子符号)。Ca2+、Mg2+

稀盐酸“酸浸”时，该废渣中的碳酸盐溶解，故“浸出液”中的金属离子除Sr2+外，还有Ca2+、Mg2+。(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甲所示。随温度升高锶浸出率增大的原因是_____________________________

。

温度升高，SrSO4溶解度增大，反应速率加快(5)“浸出渣2”中主要含有SrSO4、

(填化学式)。SiO2、BaSO4

“酸浸”“盐浸”两个操作中，SiO2均不能被浸出，“盐浸”时生成BaSO4，故“浸出渣2”中包括SrSO4、SiO2、BaSO4。12.[2022·福建，11(3)]以某电厂的粉煤灰为原料(主要含SiO2、Al2O3和CaO等)提铝的部分工艺流程如右：“沉铝”时，体系中三种物质的溶解度曲线如右图所示，加入K2SO4沉铝的目的是_______________________________________________，“沉铝”的最佳方案为_____

。使更多的铝元素转化为晶体析出，同时保证晶体纯度加热溶解再冷却结晶

根据“沉铝”体系中低温下KAl(SO4)2·12H2O溶解度最小，更容易析出，加入K2SO4沉铝的目的是使更多的铝元素转化为KAl(SO4)2·12H2O析出，同时保证晶体纯度；KAl(SO4)2·12H2O溶解度受温度影响较大，“沉铝”的最佳方案为加热溶解再冷却结晶。13.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，工艺流程如图：(1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为

。100℃、2h，90℃、5h(2)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转化反应速率下降四、调pH或加沉淀剂沉淀金属离子问题14.[2025·湖北，16(3)(4)(5)(6)]氟化钠是一种用途广泛的氟化试剂，通过以下两种工艺制备：Ⅰ.Ⅱ.已知：室温下，TiO2是难溶酸性氧化物，CaTiO3的溶解度极低。20℃时，NaF的溶解度为4.06g/100g水，温度对其溶解度影响不大。回答下列问题：(3)工艺Ⅰ中研磨引起的固相反应为CaF2+2NaOH===Ca(OH)2+2NaF。分析沉淀的成分，测得反应的转化率为78%。水浸分离，NaF的产率仅为8%。①工艺Ⅰ的固相反应

(填“正向”或“逆向”)进行程度大。

工艺Ⅰ中研磨引发的固相反应为CaF2+2NaOH===Ca(OH)2+2NaF，水浸后得到滤液Ⅰ主要是NaF、Ca(OH)2溶液，经过系列操作得到NaF固体；对比两种工艺流程，工艺Ⅱ中添加TiO2粉末，由题目可知，生成的CaTiO3的溶解度极低，使得Ca2+不转化为Ca(OH)2，提高了NaF的产率，据此解答。转化率为78%，说明固相反应主要向生成Ca(OH)2和NaF的方向进行，即正向进行程度大。正向②分析以上产率变化，推测溶解度S(CaF2)__(填“>”或“<”)S[Ca(OH)2]。

<(4)工艺Ⅱ水浸后NaF的产率可达81%，写出工艺Ⅱ的总化学反应方程式：

。

根据工艺Ⅱ的流程，CaF2、TiO2与NaOH反应生成难溶的CaTiO3、NaF和H2O，化学方程式为CaF2+TiO2+2NaOH===CaTiO3+2NaF+H2O。CaF2+TiO2+2NaOH===CaTiO3+2NaF+H2O(5)从滤液Ⅱ获取NaF晶体的操作为

(填标号)。a.蒸发至大量晶体析出，趁热过滤b.蒸发至有晶膜出现后冷却结晶，过滤

NaF溶解度受温度影响小(题干说明)，故蒸发至大量晶体析出，趁热过滤即可得到NaF晶体，故选a；冷却结晶无法析出更多晶体，故不选b。a(6)研磨能够促进固相反应的原因可能有

(填标号)。a.增大反应物间的接触面积b.破坏反应物的化学键c.降低反应的活化能d.研钵表面跟反应物更好接触ab

研磨将固体颗粒粉碎，减小粒径，从而增大反应物间的接触面积，使反应更易发生，a选；研磨过程中的机械力可能导致晶体结构缺陷或局部化学键断裂，产生活性位点，使反应更易发生，b选；活化能是反应固有的能量屏障，研磨主要通过增加接触和产生结构缺陷来提高反应速率，一般不直接降低活化能，c不选；研钵仅作为研磨工具，其表面不参与反应，因此与反应物接触更好并不能促进反应，d不选。15.利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多种化工试剂，以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程，回答下列问题：已知：①浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Mg2+、Ca2+等。②沉淀Ⅰ中只含有两种沉淀。沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2开始沉淀2.77.67.64.07.7完全沉淀3.79.69.25.29.8③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：(1)浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式为________________

。

(2)加入NaClO3的作用是__________________________________________________________。(3)加入Na2CO3调pH至5.2，目的是

；萃取剂层含锰元素，则沉淀Ⅱ的主要成分为

(填化学式)。

将Fe2+氧化为Fe3+，便于后面调节pH时生成Fe(OH)3沉淀而除去使Fe3+和Al3+沉淀完全CaF2、MgF2沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2开始沉淀2.77.67.64.07.7完全沉淀3.79.69.25.29.8

根据工艺流程图，结合表格中提供的数据可知，加Na2CO3调pH至5.2，目的是使Fe3+和Al3+沉淀完全。滤液Ⅰ中含有的金属阳离子为Co2+、Mn2+、Mg2+、Ca2+等，萃取剂层含锰元素、产品含钴元素，结合流程图中向滤液Ⅰ中加入了NaF溶液，知沉淀Ⅱ的主要成分为MgF2、CaF2。精练高频考点提升关键能力课时精练答案1231.(1)温度高苯容易挥发，温度低溶解速率小(2)调节溶液的pH，促进Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀抑制Cu2+水解2.

答案1233.

1.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图所示：123答案

苯是有机溶剂，易挥发，所以温度高苯容易挥发，而温度低溶解速率小，因此“回收S”过程中温度控制在50~60

℃之间，不宜过高或过低。(1)“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

。温度高苯容易挥发，温度低溶解速率小123答案(2)“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是___________________________________________；“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由是

。调节溶液的pH，促进Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀抑制Cu2+水解123答案

加Fe置换，然后过滤，得到的固体物质是Cu和Fe，Cu和Fe与硝酸反应生成Cu(NO3)2和Fe(NO3)3，Fe3+水解：Fe3++3H2O⥫⥬Fe(OH)3+3H+，加入CuO的目的是调节pH，促进Fe3+水解，生成氢氧化铁沉淀；Cu(NO3)2溶液中Cu2+发生水解：Cu2++2H2O⥫⥬Cu(OH)2+2H+，加入硝酸，抑制Cu2+水解。123答案2.锰常用于制造合金锰钢。某化工厂以软锰矿(主要成分是MnO2