填空题研究2　化工生产中物质转化条件的控制

填空题研究2化工生产中物质转化条件的控制01.研真题

明确考向02.固主干

夯实必备03.题型练

提升考能内容索引01.研真题明确考向【真题】(2025·北京卷节选)随着铅酸电池广泛应用，需要回收废旧电池材料，实现资源的再利用。回收过程中主要物质的转化关系示意图如下。①将PbSO4等物质转化为Pb2+的过程中，步骤Ⅰ加入NaOH溶液的目的是_____________________________________。②步骤Ⅱ、Ⅲ中H2O2和K2S2O8作用分别是____________________________________。使硫酸铅转化为氢氧化铅，便于后续的溶解H2O2的作用为还原剂，K2S2O8的作用为氧化剂解析：

废旧铅酸电池通过预处理得到PbSO4、PbO、PbO2；加入NaOH，使PbSO4转化为Pb(OH)2，过滤得到Pb(OH)2、PbO、PbO2；若加入H2O2，在酸性条件下生成含Pb2+溶液，电解后生成Pb；若加入K2S2O8，在碱性条件下可生成PbO2。①加入NaOH，使PbSO4转化为Pb(OH)2，过滤得到Pb(OH)2、PbO、PbO2，其目的是使硫酸铅转化为氢氧化铅，便于后续的溶解；②加入H2O2，在酸性条件下生成含Pb2+溶液，说明PbO2被H2O2还原，故H2O2的作用为还原剂；加入K2S2O8，在碱性条件下可生成PbO2，说明Pb(OH)2、PbO被K2S2O8氧化，故K2S2O8的作用为氧化剂。【高考动向】反应条件的控制是工艺流程中不可缺少的一环，是化工生产和实验中的重要手段，通过控制反应条件使反应向着实际需要的方向进行和转化，实现原料利用的最大化、成本的最低化等。02.固主干夯实必备主干知识1.反应条件的控制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，提高原料利用率煅烧或灼烧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氧气反应；④除去热稳定性差的杂质等酸浸①难溶物溶解转变成可溶物进入溶液中，以达到与其他难溶物分离的目的；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，除去热稳定性差的杂质，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些金属元素的浸取率；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；④煮沸，使气体逸出；⑤促进水解，胶体聚沉后利于过滤分离；⑥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]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+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的形式沉淀出来)；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pH使其减小，用稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸(注意氧化性)、酸性气体(二氧化硫)等，b.调节溶液pH使其增大，用氢氧化钠、氨水、金属氧化物、碳酸钠、碳酸氢铵等2.可循环物质的判断(1)流程图中回头箭头指向的物质。(2)生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶后的母液)，可能是前面某一步反应的相关物质。①从流程需要加入的物质去找先观察流程中需要加入的物质，再研究后面的流程中有没有生成此物质。②从能构成可逆反应的物质去找可逆反应的反应物不能完全转化，应该回收再利用。③从过滤后的母液中寻找析出晶体经过过滤后的溶液称为母液，母液是该晶体溶质的饱和溶液，应该循环再利用。03.题型练提升考能再练真题1．(2025·甘肃卷节选)研究人员设计了一种从铜冶炼烟尘(主要含S、As2O3及Cu、Zn、Pb的硫酸盐)中高效回收砷、铜、锌和铅的绿色工艺，部分流程如下：已知：As2O3熔点314℃，沸点460℃。分解温度：CuO1100℃，CuSO4560℃，ZnSO4680℃，PbSO4高于1000℃。Ksp(PbSO4)＝1.8×10－8(1)设计焙烧温度为600℃，理由为____________________________。使硫酸铜受热分解，并分离出As2O3解析：设计焙烧温度为600℃，使硫酸铜受热分解，且600℃高于As2O3的沸点，能使As2O3固体转化为As2O3蒸气与其余成分分离。(3)酸浸的目的为_______________________________。

分离硫酸铅，得到纯净的硫酸铜溶液解析：酸浸时，硫酸铅不溶于硫酸，氧化铜与硫酸反应转化成硫酸铜，过滤分离，浸出渣为硫酸铅，浸出液主要为硫酸铜，故酸浸的目的为分离硫酸铅，得到纯净的硫酸铜溶液。2．(2025·云南卷节选)从褐铁矿型金-银矿(含Au、Ag、Fe2O3、MnO2、CuO、SiO2等)中提取Au、Ag，并回收其他有价金属的一种工艺如下图。已知：①金-银矿中Cu、Mn元素的含量分别为0.19%、2.35%；②25℃时，Mn(OH)2的Ksp为1.9×10－13。(4)“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解析：“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含量得到提升，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。(6)25℃“沉铁”后，调节“滤液4”的pH至8.0，无Mn(OH)2析出，则c(Mn2+)≤________mol·L－1。0.19

3．(2024·河北卷节选)V2O5是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取V2O5的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如下。已知：ⅰ.石煤是一种含V2O3的矿物，杂质为大量Al2O3和少量CaO等；苛化泥的主要成分为CaCO3、NaOH、Na2CO3等。ⅱ.高温下，苛化泥的主要成分可与Al2O3反应生成偏铝酸盐(四羟基合铝酸盐)；室温下，偏钒酸钙[Ca(VO3)2]和偏铝酸钙(四羟基合铝酸钙)均难溶于水。回答下列问题：(3)在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙，发生反应的离子方程式为_____________________________________________；CO2加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为_______________________________________________________________；浸取后低浓度的滤液①进入__________(填工序名称)，可实现钒元素的充分利用。

离子交换

(4)洗脱工序中洗脱液的主要成分为________(填化学式)。NaCl

(5)下列不利于沉钒过程的两种操作为________(填标号)。a．延长沉钒时间b．将溶液调至碱性c．搅拌d．降低NH4Cl溶液的浓度bd解析：将溶液调至碱性，NH4Cl会转变成NH3·H2O，从而影响沉钒；降低NH4Cl的浓度会使沉钒不完全，也会影响沉钒。4．(2024·新课标卷节选)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所示。已知：溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10－5

mol·L－1)时的pH。金属离子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(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Fe2+氧化为Fe3+铁氰化钾溶液Fe2+解析：加入MnO2的作用是将滤液中的Fe2+氧化为Fe3+，便于后续加入ZnO调pH＝4时，Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀。为了检验滤液中Fe2+是否完全被氧化为Fe3+，可取少量反应后的溶液，加入铁氰化钾溶液，若出现蓝色沉淀，说明溶液中还存在Fe2+，需补加MnO2。题型预测5.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的工艺流程如图所示。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________________。H2SO4、NaOH解析：流程中既为生成物又为反应物的物质可作为循环利用的物质，则工艺路线中可以循环利用的物质有H2SO4和NaOH。6．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图所示。试回答在“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有______________________________________________(写两条即可)。适当增大硫酸浓度、升高温度、边加硫酸边搅拌(任写两条)7．稀土是一种不可再生的战略性资源，被广泛应用于电子信息、国防军工等多个领域。一种从废弃阴极射线管(CRT)荧光粉中提取稀土元素钇(Y)的工艺流程如图所示。已知：废弃CRT荧光粉的化学组成如表所示(某些不参与反应的杂质未列出)。试回答步骤Ⅰ中进行原料预处理的目的为__________________________________________。成分含量/%Y2O3ZnOAl2O3PbO2MgO预处理前24.2841.827.811.670.19预处理后68.515.424.335.430.50除去ZnO和Al2O3；富集金属元素钇解析：由已知表格中预处理前和预处理后的成分含量变化可得，预处理的目的为除去ZnO和Al2O3，同时富集金属元素钇。8．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图所示。回答下列问题。(1)反应釜中，溶液的pH、温度(T)与生成铁的化合物的关系如图，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________(填标号)。a．2，80℃ b．4，90℃c．5，160℃ d．6，25℃b(2)制备磁性纳米铁棒时，加入NaBH4前先通入N2的作用是________________________________________________________。排出反应容器中的空气，防止磁性纳米铁棒和NaBH4被氧化解析：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。(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+)最大为____________{已知：Ksp[Cd(OH)2]＝5.3×10－15}。0.53mol·L－1

吸附性还原性

9．以辉铜矿(主要成分为Cu2S，含少量SiO2)为原料制备草酸铜(CuC2O4)的流程如图所示。回答下列问题。(1)滤渣中含有单质S和________(填化学式)，写出“浸取”时反应的化学方程式：_____________________________________。SiO2Cu2S＋4FeCl3===2CuCl2＋4FeCl2＋S解析：加入FeCl3溶液浸取，Fe