高考化学一轮复习 同步课件 第十二章　第54讲　无机化工流程题的解题策略(二)（基础版）

无机化工流程题的解题策略(二)第十二章

第54讲

1.了解萃取与反萃取法富集微量金属离子的应用。2.能根据元素的去向，综合运用相关化学反应原理分析化工流程中物质的转化、沉淀的生成与溶解等问题。复习目标课时精练考点一微量金属离子的富集措施——萃取与反萃取考点二物质的转化与元素的追踪内容索引微量金属离子的富集措施——萃取与反萃取考点一1.化工流程中萃取与反萃取路线图示2.从平衡移动的角度理解萃取与反萃取原理方法原理实例离子交换法一般是通过离子交换树脂让杂质离子与离子交换树脂中的离子进行等电荷交换，从而达到去除目的如氢型离子交换树脂(HR)可使水中的钙离子、镁离子等发生反应：2HR+M2+===MR2+2H+而除去有机萃取法一般是采用有机试剂萃取特定的金属离子，在进行分液操作后，再从有机试剂中将特定金属离子反萃取出来，从而达到分离除杂的目的如Cu2+(水相)+2RH(有机相)⥫⥬CuR2(有机相)+2H+(水相)

其他条件不变，水层初始pH在0.2~0.8范围内，随水层pH增大，有机层中Fe元素含量迅速增多的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

2.某工业矿渣中主要含有GeO2·Fe2O3及少量ZnO·Fe2O3、SiO2等物质，回收金属锗的工艺流程如图1所示。已知：①pH<2时，Ge(Ⅳ)的存在形式为Ge4+；pH>11时，Ge(Ⅳ)的存在形式

SiO2(2)设计简单方案证明“酸浸1”后溶液中只有Fe2+而没有Fe3+：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)“沉淀”时2<pH<5，含有锗元素的物质参与反应的离子方程式为

。

分别取等量“酸浸1”后的溶液于两支试管中，向其中一支试管中加入KSCN溶液，溶液不变红；向另一支试管中加入K3[Fe(CN)6]溶液，溶液中有蓝色沉淀生成(合理即可)Ca(OH)2+Ge4++H2O===CaGeO3+4H+(4)采取萃取操作可对溶液中的金属离子进行富集与分离，在一定温度、压强下，一种物质在两种互不相溶的溶剂A、B中的分配浓度之比是一个常数(分配系数k)，c(A)、c(B)分别表示溶

H2SO4

取”时，“一次萃取”后Ge的残留率比“二次萃取”后的

(填“高”或“低”)

%。82高24②萃取Ge的过程中，“一次萃取”与“三次萃取”的过程如图2所示。3.以某废催化剂(含Al2O336%、CoS20%、MoS220%、MgO8%等)为原料生产Co2O3的工艺路线如右：已知：氧化铝有α-Al2O3和γ-Al2O3两种晶型，α-Al2O3致密难溶于酸和碱。(1)焙烧前先将废催化剂研磨，其目的是

。(2)已知“焙烧除硫”后的产物有CoO、MoO3。写出Na2CO3溶液“浸取”过程反应的离子方程式：

。使焙烧反应更快更充分

(3)硫酸浸泡滤渣①的实验条件为硫酸浓度为12mol·L-1、液固比为3、反应温度为60℃。该条件下，铝、钴浸出率与时间关系如图。当浸泡时间小于180min时，铝、钴浸出率随着时间的推移均增加较快；180min后铝和钴的浸出率都提高不多，且钴浸出率高于铝浸出率。试解释180min后钴浸出率高于铝浸出率的原因：______

。时间的延长，有些γ-Al2O3转化为α-Al2O3(或滤渣中含有部分α-Al2O3)随浸泡(4)萃取剂对Al3+、Co2+的萃取率与pH的关系如图。萃取分离钴、铝的实验操作为向萃取分液后的有机相中加硫酸调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硫酸调pH=0.5(或1)以下，然后分液

萃取分离钴、铝的实验操作为向萃取分液后的有机相中加硫酸调pH=3~4，分液可得CoSO4溶液，根据图像，当pH<1，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硫酸调pH=0.5(或1)以下，然后分液，可得Al2(SO4)3溶液。(5)“滤液③”的主要成分是

(写化学式)，用途之一为______

。(NH4)2SO4作化肥(或其他合理答案)返回物质的转化与元素的追踪考点二1.元素追踪的思维流程通过对比原料及目标产品中的元素组成，先将元素分类为“产品元素”和“杂质元素”，再追踪原料中和目标产品中均存在的元素，即追踪“产品元素”。2.循环物质的确定3.副产品的判断1.[2025·山东，17(1)(2)(3)(5)]采用两段焙烧-水浸法从铁锰氧化矿(主要含Fe2O3、MnO2及Co、Cu、Ca、Si等元素的氧化物)分离提取Cu、Co、Mn等元素，工艺流程如右：已知：该工艺条件下，(NH4)2SO4低温分解生成NH4HSO4，高温则完全分解为气体；Fe2(SO4)3在650℃完全分解，其他金属硫酸盐分解温度均高于700℃。回答下列问题：(1)“低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。MnO2与NH4HSO4反应转化为MnSO4时有N2生成，该反应的化学方程式为_______________________________

。“高温焙烧”温度为650℃，“水浸”所得滤渣主要成分除SiO2外还含有

(填化学式)。3MnO2+3NH4HSO43MnSO4+N2↑+6H2O+NH3↑Fe2O3、CaSO4

“高温焙烧”时温度为650

℃，根据已知信息可知，Fe2(SO4)3可完全分解生成Fe2O3和SO3，“水浸”时Fe2O3不溶于水，CaSO4微溶于水，故所得滤渣主要成分除SiO2外还含有Fe2O3、CaSO4。(2)在(NH4)2SO4投料量不变的情况下，与两段焙烧工艺相比，直接“高温焙烧”，“水浸”时金属元素的浸出率

(填“增大”“减小”或“不变”)。减小

(NH4)2SO4在高温时完全分解为气体，故直接“高温焙烧”，金属氧化物转化为硫酸盐的量减小，则“水浸”时金属元素的浸出率减小。(3)HR萃取Cu2+的反应为：2HR(有机相)+Cu2+(水相)⥫⥬CuR2(有机相)+2H+(水相)。“反萃取”时加入的试剂为______(填化学式)。H2SO4

“反萃取”时应使萃取反应逆向进行，故应增大c(H+)，结合得到CuSO4溶液知，加入的试剂为H2SO4。(5)“沉锰”所得滤液并入“吸收”液中，经处理后所得产品导入________(填操作单元名称)循环利用。低温焙烧

“沉锰”时发生反应：MnSO4+2NH4HCO3===(NH4)2SO4+MnCO3↓+H2O+CO2↑，所得滤液主要含(NH4)2SO4，并入“吸收”液中，经处理后所得产品导入“低温焙烧”循环利用。2.[2025·河北，16(2)(3)(4)(5)(6)(7)]铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化为重铬酸钾，同时回收利用钾资源，可实现绿色化学的目标。流程如右：已知：铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2。回答下列问题：(2)煅烧工序中Fe(CrO2)2反应生成K2CrO4的化学方程式：____________________________________________________。(3)浸取工序中滤渣Ⅰ的主要成分：Fe2O3、H2SiO3、

、________(填化学式)。+7O2+16KOH8K2CrO4+2Fe2O3+8H2O4Fe(CrO2)2MgOAl(OH)3(4)酸化工序中需加压的原因：____________________________________。(5)滤液Ⅱ的主要成分：

(填化学式)。增大CO2的溶解度，保证酸化反应充分进行KHCO3(6)补全还原、分离工序中发生反应的化学方程式：Fe(CO)5+

+

===Cr(OH)3↓+

+

+

CO↑(7)滤渣Ⅱ可返回

工序。(填工序名称)K2CrO44H2OFe(OH)3↓2KOH5煅烧

铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2，与过量KOH在空气中煅烧，生成K2CrO4、Fe2O3、MgO、K[Al(OH)4]、K2SiO3；通入KHCO3-K2CO3/CO2浸取，生成Al(OH)3、H2SiO3，Fe2O3、MgO不反应，故滤渣Ⅰ为Al(OH)3、H2SiO3、Fe2O3、MgO，通过蒸发、分离出K2CrO4固体，滤液Ⅰ中含有K2CrO4；将K2CrO4加水溶解，并通入过量CO2酸化，将K2CrO4转化为K2Cr2O7，同时有副产物KHCO3生成，将K2Cr2O7与KHCO3分离，滤液Ⅱ的主要溶质为KHCO3；Fe(CO)5作还原剂，将滤液Ⅰ中剩余的K2CrO4还原为Cr(OH)3，化学方程式为Fe(CO)5+K2CrO4+4H2O===Cr(OH)3↓+Fe(OH)3↓+2KOH+5CO↑，Fe(CO)5自身转化为Fe(OH)3进入滤渣Ⅱ，滤渣Ⅱ含有Cr(OH)3和Fe(OH)3可返回煅烧工序，KOH进一步处理得K2CO3，循环使用，据此分析。返回精练高频考点提升关键能力课时精练答案1231.

答案1232.

答案1233.(1)适当加热搅拌(或将废盐固体粉碎等)

(2)6Mn(OH)2+O2===2Mn3O4+6H2O

10-2.15(3)O2(4)pH过大时，沉淀中MgCO3的比例降低，煅烧产生的CO2气体减少，故得不到疏松的轻质MgO(2)“浸出液1”中含有的金属离子主要是

。(3)“浸取2”步骤中，单质金转化为HAuCl4的化学方程式为__________________________________。123答案1.[2024·安徽，15(2)(3)(4)(5)(6)]精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离回收金和银的流程，如下图所示。Cu2+2Au+8HCl+3H2O2===2HAuCl4+6H2O(4)“浸取3”步骤中，“浸渣2”中的

(填化学式)转化为[Ag(S2O3)2]3-。(5)“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为

。“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为_________(填化学式)。(6)“还原”步骤中，被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为

。AgCl

Na2S2O33∶4123答案123答案123答案2.(2025·河北一模)氯化铊的化学式为TlCl，为白色结晶性粉末，微溶于冷水，不溶于乙醇，主要用作毛发脱除剂，也用于制造烟花、信号弹和照明弹等。从某含铊废料(主要成分为Tl2O3、Tl2O、PbO、ZnO、Fe2O3、FeO、SiO2等)中提取并制备TlCl的工艺流程如下。(1)NH4[TlCl4]中Tl的化合价为

；滤渣的主要成分为

。(2)“浸取”过程中提高浸取率的方法有____________________________________________________________________(任写两种)。123答案+3PbSO4和SiO2

升温、粉碎含铊废料、适当增大KMnO4和H2SO4混合液及NaCl溶液的浓度

123答案2.8≤pH<6.3123答案

(4)“还原、沉淀”过程中生成无污染气体，其发生反应的离子方程式为

。123答案

(5)“一系列操作”具体是指

。123答案过滤、乙醇洗涤、干燥

123答案(1)制备废盐溶液时，为加快废盐溶解，可采取的措施有

、

(写出两种)。123答案适当加热搅拌(或将废盐固体粉碎等)(2)“沉锰Ⅰ”中，写出形成的Mn(OH)2被氧化成Mn3O4的化学方程式：__________________________________。当Mg2+(c=10-0.6