高考化学 二题型3　无机化工生产流程题.docx

题型3　无机化工生产流程题考向1　原料预处理【真题研磨】典例 (1)(2023·辽宁选择考节选)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)实现镍、钴、镁元素的回收用硫酸浸取镍钴矿时,提高浸取速率的方法为　适当增大硫酸浓度(或适当升高温度、将镍钴矿粉碎等)　(答出一条即可) (2)(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下:“酸浸”前废渣需粉碎处理,目的是　增大固液接触面积,加快酸浸速率,提高浸取效率　 (3)(2022·辽宁选择考节选)某工厂采用辉铋矿(主要成分为Bi2S3,含有FeS2、SiO2杂质)与软锰矿(主要成分为MnO2)联合焙烧法制备BiOCl和MnSO4,工艺流程如图:为提高焙烧效率,可采取的措施为　ab　 a.进一步粉碎矿石　　　b.鼓入适当过量的空气c.降低焙烧温度【审答思维】 题干划线部分关键信息解读关键信息答题思维提高浸取速率　增大　硫酸浓度可加快反应速率,将矿石　粉碎　来增大接触面积、适当升温,也可加快反应速率,从而提高浸取速率 粉碎将废渣粉碎处理,增大其与液体的接触面积,从而可以加快反应速率,提高浸取效率提高焙烧效率提高焙烧效率可以从加快反应速率的角度分析,如　增大接触面积　、　升温　、　增大反应物的浓度　等 　【失分警示】 (1)不能正确认识“浸取速率”的含义,从而在第(1)问中错答;(2)考虑问题不全面,只考虑粉碎能增大接触面积,忽略对浸取效率的影响;(3)不能将“提高效率”与加快反应速率联系在一起,第(3)问错选或漏选。

【考场技法】原料的预处理及目的1.研磨:将固体物质粉碎,增大固体与液体或气体间接触面积,加快反应速率,提高固体的利用率2.灼烧:除去可燃性杂质或使原料初步转化3.煅烧:改变结构,使一些物质能溶解,杂质在高温下氧化分解4.浸取(1)酸浸:溶解,除去氧化物(膜),调节pH促进沉淀、抑制水解2)碱浸:去油污,除去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅,调节pH促进沉淀、抑制水解3)水浸:与水反应或溶解5.搅拌:加快反应(溶解)速率,使反应充分进行,提高原料利用率 【多维演练】1.★★V有“工业味精”之称工业上提取钒的工艺有多种,一种从钒页岩(一种主要含Si、Fe、Al、V元素的矿石)中提取V的工艺流程如下:“焙烧”时可添加适量“盐对”NaCl—Na2SO4与钒页岩形成混合物,这样做的目的是　生成易溶的钠盐,提高钒的浸取率　 2.★★从某废旧电池正极材料[主要含钴酸锂(TiCoO2)及少量炭黑、有机黏合剂、铝、铁、锰等]制备Li2CO3、CoC2O4·2H2O的工艺流程如图:“高温煅烧”的目的是　除去炭黑、有机黏合剂　 3.★★氧化锌是一种白色粉末,可溶于酸、氢氧化钠溶液、氨水和氨水铵盐缓冲溶液中,它在橡胶、油漆涂料、化工、医疗及食品等行业有着广泛应用。

一种由含锌烟灰(含有ZnO、CuO、PbO、FeO、Fe2O3、MnO、MnO2、CdO等)制备氧化锌的工艺流程如图所示:已知:i)二价金属氧化物分别与氨络合,Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)能与氨络合生成[Fe(NH3)2]2+、[Mn(NH3)2]2+;ii)pH=11.6,Eh=0.70V时,Fe(Ⅱ)转化成FeOOH,Mn(Ⅱ)转化成α-MnO2氧化预处理”时,加入Ca(ClO)2溶液的目的为　将含锌烟灰中的铁(Ⅱ)和锰(Ⅱ)分别氧化为FeOOH和α-MnO2,避免其在浸出时溶解　 4.★★废钒催化剂的回收、提取和再利用具有显著的经济效益和环保效益从某种废钒催化剂(含SiO2、VOSO4、V2O3、Fe2O3、Al2O3、有机物等)中回收制备V2O5的工艺流程如图:(1)工业生产中的钒催化剂一般以疏松多孔的硅藻土为载体,该做法的优点是　增大催化剂与反应物的接触面积,加快反应速率　 (2)在空气中“焙烧”废钒催化剂的目的是　AB　(填选项字母) A.改变废钒催化剂的结构,便于后续“酸浸”B.除去废钒催化剂中的有机杂质C.使废钒催化剂中的杂质氧化,便于除去考向2　化工生产中反应条件的控制【真题研磨】典例 (1)(2022·山东等级考节选)工业上以氟磷灰石[Ca5F(PO4)3,含SiO2等杂质]为原料生产磷酸和石膏,工艺流程如图:回答下列问题:SO42-浓度(以SO3%计)在一定范围时,石膏存在形式与温度、H3PO4浓度(以P2O5%计)的关系如图甲所示。

酸解后,在所得100 ℃、P2O5%为45的混合体系中,石膏存在形式为　CaSO4·0.5H2O　(填化学式);洗涤时使用一定浓度的硫酸溶液而不使用水,原因是　减少CaSO4的溶解损失,提高产品石膏的产率　;一定温度下,石膏存在形式与溶液中P2O5%和SO3%的关系如图乙所示,下列条件能实现酸解所得石膏结晶转化的是　AD　(填标号) A.65℃、P2O5%=15、SO3%=15B.80℃、P2O5%=10、SO3%=20C.65℃、P2O5%=10、SO3%=30D.80℃、P2O5%=10、SO3%=10(2)(2024北京选择考节选)利用黄铜矿(主要成分为CuFeS2,含有SiO2等杂质)生产纯铜,流程示意图如下①(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CuSO4NH4)2SO4发生热分解的化学方程式是　(NH4)2SO4 2NH3↑+SO3↑+H2O　 ②矿石和过量(NH4)2SO4按一定比例混合,取相同质量,在不同温度下焙烧相同时间,测得:ⅰ.“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图;ⅱ.400 ℃和500 ℃时,固体B中所含铜、铁的主要物质如表。

温度/℃B中所含铜、铁的主要物质400Fe2O3、CuSO4、CuFeS2500Fe2(SO4)3、CuSO4、CuO(i)温度低于425 ℃,随焙烧温度升高,铜浸出率显著增大的原因是　温度低于425 ℃,随焙烧温度升高,(NH4)2SO4分解产生的SO3增多,可溶物CuSO4含量增加,故铜浸出率显著增加　 (ii)温度高于425 ℃,根据焙烧时可能发生的反应,解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是　温度高于425 ℃,随焙烧温度升高发生反应:4CuFeS2+17O2+2CuSO4 6CuO+2Fe2(SO4)3+4SO3,CuFeS2和CuSO4转化成难溶于水的CuO,铜浸出率降低　 (3)(2023·新课标全国卷节选)铬和钒具有广泛用途铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在,主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物,从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如图所示:已知:最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O72-存在,在碱性介质中以CrO42-存在①“除硅磷”步骤中,使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀,该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果若pH<9时,会导致　溶液的碱性减弱,促进PO43-、SiO32-水解,不利于硅、磷转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀　;pH>9时,会导致　溶液的碱性增强,Mg2+和NH4+转化为Mg(OH)2沉淀和NH3·H2O,并且“分离钒”步骤中稀硫酸用量增多　。

 ②“分离钒”步骤中,将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀,V2O5在pH<1时,溶解为VO2+或VO3+;在碱性条件下,溶解为VO3-或VO43-,上述性质说明V2O5具有　C　(填标号) A.酸性　　　B.碱性　　　C.两性【审答思维】 题干划线部分关键信息解读关键信息答题思维使用一定浓度的硫酸溶液而不使用水两液体的区别为硫酸溶液中SO42-的浓度大,可　减小CaSO4的溶解　 石膏结晶转化由图乙信息可知,65 ℃时,位于65 ℃线上方的晶体全部以CaSO4·0.5H2O形式存在,位于65 ℃线下方的晶体全部以CaSO4·2H2O形式存在;80 ℃时,位于80 ℃线上方的晶体全部以CaSO4·0.5H2O形式存在,位于80 ℃线下方的晶体全部以CaSO4·2H2O形式存在(NH4)2SO4分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4温度升高,(NH4)2SO4分解产生的　SO3　增多,使CuFeS2→CuSO4 固体B中所含铜、铁的主要物质400~500 ℃成分变化:CuFeS2、CuSO4→CuO、Fe2(SO4)3,CuSO4易溶于水,CuO不溶于水,故铜浸出率降低pH≈9以达到最好的除杂效果若溶液pH<9时,会导致　磷元素不能形成沉淀　;若溶液pH>9时,会导致　镁离子生成氢氧化镁沉淀　,导致产品中混有杂质,稀硫酸的用量也会增加 　【失分警示】 (1)不理解图乙的含义,从而在第(1)问中错选; (2)不能利用表中成分变化,判断出温度高于425 ℃时反应的化学方程式。

3)不能正确分析溶液pH对反应的影响,从而错答第(3)问考场技法】反应条件控制1.控制pH控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀调节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2.控制温度(1)控制低温的目的①防止某反应物及目标产物分解,如H2O2、AgNO3、HNO3(浓)等;②防止某反应物或目标产物挥发,如盐酸、醋酸、硝酸和氨水等;③抑制物质的水解,如Fe3+、Al3+、Cu2+、S2-;④反应放热,低温使反应正向移动;⑤避免副反应的发生:如乙醇的消去反应需迅速升温至170℃;⑥确保催化剂的催化活性,兼顾速率和转化率,追求经济效益;⑦沸点较高物质的液化收集:用冰水浴冷凝并收集SO3;⑧若转化率变化不大,高温下浪费能源2)加热的目的①加速某固体的溶解;②减少气体生成物的溶解并加速逸出;③一般加快反应速率;④使平衡向需要的方向移动;⑤趁热过滤,防止某物质降温时析出而损失或带入新杂质3)控制某温度范围的目的从温度过高或温度过低会导致的后果两方面作答3.控制压强(1)减压减压过滤,加快过滤速率;减压蒸馏,降低蒸馏温度,防止产品分解;减压蒸发,降低蒸发温度,防止物质分解或失去结晶水。

2)加压加快速率,平衡移动多维演练】1.★★从Ag/Cu合金触点废料中回收Cu、Ag、Sn等金属的工艺流程如图,请回答下列问题:(1)废料中加入一定量的浓盐酸,分多次加入过氧化氢搅拌,加热、煮沸、冷却、过滤操作中,加入过氧化氢的目的为　在酸性条件下将铜氧化为Cu2+,将Sn氧化为Sn4+　;逐量加入尿素,搅拌状态下加热到100 ℃,加尿素的目的是　作Sn(OH)4的沉淀剂　 (2)在强碱性介质中先用葡萄糖将Cu2+还原成Cu2O,再用肼将Cu2O还原成铜粉,肼与Cu2O反应的物质的量的比为　1∶2　,如图为制超细铜粉时温度与铜粉平均粒径的关系图,随着温度的升高,铜粉的平均粒径逐渐减小,但温度太高会使晶核的表面活性增强而发生聚沉,因此该反应合适的温度为　70　℃ 2.★★★一种以镍钴合金废料(含Co、Ni、Fe、Cu、Al、Zn、Cd及其氧化物)为原料提取Co、Ni的工艺流程如图所示回答下列问题:(1)“破碎”和“酸浸”工序也可通过电解法来实现,电解装置中的阳极材料应选择　镍钴合金废料　相对于“破碎”和“酸浸”,电解法的缺陷为　电解。