2024版大二輪化學（新高考）：專題六主觀題突破2化工生產(chǎn)中物質(zhì)轉化條件的控制

主觀題突破2.化工生產(chǎn)中物質(zhì)轉化條件的控制核心精講011.反應條件的控制條件控制目的固體原料粉碎或研磨減小顆粒直徑，增大反應物接觸面積，增大浸取時的反應速率，提高浸取率煅燒或灼燒①除去硫、碳單質(zhì)；②有機物轉化、除去有機物；③高溫下原料與空氣中氧氣反應；④除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)等酸浸①溶解轉變成可溶物進入溶液中，以達到與難溶物分離的目的；②去氧化物(膜)堿溶①除去金屬表面的油污；②溶解鋁、氧化鋁等條件控制目的加熱①加快反應速率或溶解速率；②促進平衡向吸熱反應方向移動；③除雜，除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、NH4Cl等物質(zhì)；④使沸點相對較低或易升華的原料氣化；⑤煮沸時促進溶液中的氣體(如氧氣)揮發(fā)逸出等反應物用量或濃度①酸浸時提高酸的濃度可提高礦石中某金屬元素的浸取率；②增大便宜、易得的反應物的濃度，可以提高其他物質(zhì)的利用率，使反應充分進行；③增大物質(zhì)濃度可以加快反應速率，使平衡發(fā)生移動等條件控制目的控溫(常用水浴、冰浴或油浴)①控制反應速率(升溫加快反應速率)、適宜的溫度使催化劑的活性最大，防止副反應的發(fā)生；②控制化學反應進行的方向，使化學平衡移動；③升溫：使溶液中的氣體逸出，使易揮發(fā)物質(zhì)揮發(fā)，使易分解的物質(zhì)分解；煮沸：使氣體逸出；促進水解，聚沉后利于過濾分離；④控制固體的溶解與結晶加入氧化劑(或還原劑)①轉化為目標產(chǎn)物的價態(tài)；②除去雜質(zhì)離子[如把Fe2＋氧化成Fe3＋，而后調(diào)溶液的pH，使其轉化為Fe(OH)3沉淀除去]加入沉淀劑①生成硫化物沉淀(如加入硫化鈉、硫化銨、硫化亞鐵等)；②加入可溶性碳酸鹽，生成碳酸鹽沉淀；③加入氟化鈉，除去Ca2＋、Mg2＋條件控制目的pH控制①使某種或幾種金屬離子轉化為氫氧化物沉淀，而目標離子不生成沉淀，以達到分離的目的(常利用題給金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH信息，選擇pH范圍，使雜質(zhì)離子以氫氧化物沉淀出來)；②“酸作用”還可以除去氧化物(膜)、抑制某些金屬離子的水解等；③“堿作用”還可以除去油污、除去鋁片表面的氧化鋁、溶解鋁等；④金屬離子的萃取率與溶液的pH密切相關；⑤調(diào)節(jié)溶液pH常用試劑：a.調(diào)節(jié)溶液呈酸性：稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸(注意氧化性)、金屬氧化物、酸性氣體(二氧化硫)等。b.調(diào)節(jié)溶液呈堿性：氫氧化鈉、氨水、碳酸鈉、碳酸氫銨等(1)流程圖中回頭箭頭的物質(zhì)。(2)生產(chǎn)流程中后面新生成或新分離的物質(zhì)(不要忽視結晶后的母液)，可能是前面某一步反應的相關物質(zhì)。①從流程需要加入的物質(zhì)去找先觀察流程中需要加入的物質(zhì)，再研究后面的流程中有沒有生成此物質(zhì)。②從能構成可逆反應的物質(zhì)去找可逆反應的反應物不能完全轉化，應該回收再利用。③從過濾后的母液中尋找析出晶體經(jīng)過過濾后的溶液稱為母液，母液是該晶體溶質(zhì)的飽和溶液，應該循環(huán)再利用。2.可循環(huán)物質(zhì)的判斷對點訓練1.三氧化二鎳(Ni2O3)是重要的電子元件材料和蓄電池材料，工業(yè)上利用含鎳廢料(主要成分為鎳、鋁、氧化鐵、碳等)提取Ni2O3，工業(yè)流程如圖：“預處理”操作可以選擇用________(填字母)來除去廢舊鎳電池表面的礦物油污。A.純堿溶液浸泡B.NaOH溶液浸泡C.酒精清洗C2.一種從銅陽極泥(主要含有銅、銀、金、少量的鎳)中分離提取多種金屬元素的工藝流程如下：“分銅”時，如果反應溫度過高，會有明顯的放出氣體現(xiàn)象，原因是____________________________。溫度過高，H2O2分解放出氧氣3.已知下列物質(zhì)開始沉淀和沉淀完全時的pH如下表所示：物質(zhì)開始沉淀pH沉淀完全pHFe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，應該怎樣做？答案先用氧化劑把Fe2＋氧化為Fe3＋，再調(diào)溶液的pH至3.7～8.3。4.以軟錳礦(主要成分為MnO2，含少量鐵的氧化物)制備高純MnCO3。流程如圖：(1)酸溶還原時，MnO2發(fā)生反應的離子方程式為____________________________________________。MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O酸溶還原時，MnO2將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身被還原為二價錳離子。(2)在常溫下，已知：Ksp[Mn(OH)2]＝2×10－13、Ksp[Fe(OH)3]＝1×10－39。工業(yè)上，當某離子濃度小于1×10－6mol·L－1時，認為該離子已除凈。氧化后所得溶液中c(Mn2＋)＝0.2mol·L－1，為使溶液中Fe3＋除凈，調(diào)節(jié)pH的范圍應為__________。3≤pH＜8(1)調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應滿足兩點：①能與H＋反應，使溶液pH增大；②不引入新雜質(zhì)。例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH。(2)調(diào)節(jié)溶液的pH：酸作用還可以除去氧化物(膜)；堿作用還可以除去油污、除去鋁片氧化物、溶解鋁和二氧化硅。(3)調(diào)節(jié)pH的試劑選取：①選取流程中出現(xiàn)的物質(zhì)；②未學習過的物質(zhì)且題目又無信息提示的一般不做考慮；③已學的常見酸、堿(如HNO3、HCl、H2SO4、NH3·H2O、NaOH等)。特別提醒5.粉煤灰(主要成分為Al2O3、SiO2，還含少量Fe2O3等)為原料，制取氧化鋁的部分工藝流程如圖：上述流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)是_____________。HCl(或鹽酸)粉煤灰加濃鹽酸酸浸，Al2O3和Fe2O3溶解、SiO2不溶，過濾得濾渣，主要成分是SiO2，向濾液中加入NH4HCO3，溶液中的Fe3＋與發(fā)生相互促進的水解反應使鐵元素沉淀，向濾液中通入HCl氣體，使Al3＋形成AlCl3·6H2O晶體析出，煅燒AlCl3·6H2O，由于HCl大量揮發(fā)，促進了Al3＋水解，煅燒最終生成了Al2O3。題述流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)是HCl或鹽酸。6.硒和碲在工業(yè)上有重要用途。在銅、鎳、鉛等電解工藝的陽極泥中硒、碲主要以硒化物、碲化物及單質(zhì)狀態(tài)存在。一種從陽極泥中提取Se和Te的工藝流程如右：已知：碲酸鈉(Na2H4TeO6)難溶，碲酸(H6TeO6)可溶。工藝路線中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有________、________。H2SO4NaOH根據(jù)流程中既為生成物又為反應原料的物質(zhì)可作為循環(huán)利用的物質(zhì)，則工藝路線中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有H2SO4和NaOH。真題演練021.(2022·遼寧，16)某工廠采用輝鉍礦(主要成分為Bi2S3，含有FeS2、SiO2雜質(zhì))與軟錳礦(主要成分為MnO2)聯(lián)合焙燒法制備BiOCl和MnSO4，工藝流程如下：12已知：①焙燒時過量的MnO2分解為Mn2O3，F(xiàn)eS2轉變?yōu)镕e2O3；②金屬活動性：Fe>(H)>Bi>Cu；③相關金屬離子形成氫氧化物的pH范圍如下：12

開始沉淀pH完全沉淀pHFe2＋6.58.3Fe3＋1.62.8Mn2＋8.110.112回答下列問題：(1)為提高焙燒效率，可采取的措施為______。a.進一步粉碎礦石b.鼓入適當過量的空氣c.降低焙燒溫度ab聯(lián)合焙燒時，進一步粉碎礦石，可以增大礦石與空氣的接觸面積，能夠提高焙燒效率，選項a符合題意；鼓入適當過量的空氣有利于礦石充分反應，選項b符合題意；降低焙燒溫度，反應速率減慢，不利于提高焙燒效率，選項c不符合題意。1212(2)Bi2S3在空氣中單獨焙燒生成Bi2O3，反應的化學方程式為________________________________。6SO21212(3)“酸浸”中過量濃鹽酸的作用為：①充分浸出Bi3＋和Mn2＋；②_________________。抑制金屬離子水解12加入濃鹽酸后，溶液中含有的離子主要為Bi3＋、Fe3＋、Mn2＋、H＋、Cl－，而酸浸后取濾液進行轉化，故要防止金屬離子水解生成沉淀，使BiOCl的產(chǎn)率降低。12(4)濾渣的主要成分為______(填化學式)。SiO212(5)生成氣體A的離子方程式為_________________________________________。Mn2O3＋6H＋＋2Cl－===2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O因Mn2O3有氧化性，會與濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應：Mn2O3＋6H＋＋2Cl－===2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O。12(6)加入金屬Bi的目的是__________________。將Fe3＋轉化為Fe2＋由已知信息③知，調(diào)pH＝2.6時，F(xiàn)e3＋會水解生成Fe(OH)3沉淀，但Fe2＋還沒開始沉淀，故要將Fe3＋轉化為Fe2＋，調(diào)pH后獲得含F(xiàn)eCl2的濾液，為了不引入新的雜質(zhì)，加入金屬Bi作還原劑。(7)將100kg輝鉍礦進行聯(lián)合焙燒，轉化時消耗1.1kg金屬Bi，假設其余各步損失不計，干燥后稱量BiOCl產(chǎn)品質(zhì)量為32kg，滴定測得產(chǎn)品中Bi的質(zhì)量分數(shù)為78.5%。輝鉍礦中Bi元素的質(zhì)量分數(shù)為__________。24.02%12122.[2021·全國乙卷，26(2)(3)(4)(5)(6)]磁選后的煉鐵高鈦爐渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。為節(jié)約和充分利用資源，通過如下工藝流程回收鈦、鋁、鎂等。該工藝條件下，有關金屬離子開始沉淀和沉淀完全的pH見下表金屬離子Fe3＋Al3＋Mg2＋Ca2＋開始沉淀的pH2.23.59.512.4沉淀完全(c＝1.0×10－5mol·L－1)的pH3.24.711.113.8回答下列問題：(2)“水浸”后“濾液”的pH約為2.0，在“分步沉淀”時用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6，依次析出的金屬離子是__________________。Fe3＋、Al3＋、Mg2＋1212由題給金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH可知，將pH約為2.0的濾液加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH為11.6時，鐵離子首先沉淀，然后是鋁離子、鎂離子，鈣離子沒有沉淀。12(3)“母液①”中Mg2＋濃度為___________mol·L－1。1.0×10－6由鎂離子完全沉淀時，溶液pH為11.1可知，氫氧化鎂的溶度積為1×10－5×(1×10－2.9)2＝1×10－10.8，當溶液pH為11.6時，溶液中鎂離子的濃度為

mol·L－1＝1×10－6mol·L－1。12(4)“水浸渣”在160℃“酸溶”，最適合的酸是______，“酸溶渣”

的成分是_____________。硫酸SiO2、CaSO4增大溶液中硫酸根離子的濃度，有利于使微溶的硫酸鈣轉化為沉淀，為了使微溶的硫酸鈣完全沉淀，減少TiOSO4溶液中含有的硫酸鈣的量，應加入濃硫酸加熱到160℃酸溶；由分析可知，二氧化硅和硫酸鈣與硫酸不反應，則酸溶渣的主要成分為二氧化硅和硫酸鈣。12(5)“酸溶”后，將溶液適當稀釋并加熱，TiO2＋水解析出TiO2·xH2O沉淀，該反應的離子方程式是_______________________________________。12酸溶后將TiOSO4溶液適當稀釋并加熱，能使TiOSO4完全水解生成TiO2·xH2O沉淀和硫酸，反應的離子方程式為TiO2＋＋(x＋1)H2OTiO2·xH2O↓＋2H＋。12(6)將“母液①”和“母液②”混合，吸收尾氣，經(jīng)處理得____________，循環(huán)利用。(NH4)2SO4尾氣為氨氣，母液①為硫酸銨、母液②為硫酸，將母液①和母液②混合后吸收氨氣得到硫酸銨溶液，可以循環(huán)使用。考向預測03121.研究從太陽能電池的碲化鎘吸收層(主要含CdTe、CdS)中回收碲具有重要的意義。某回收工藝的流程如下：回答下列問題：(1)反應釜中，溶液的pH、溫度(T)與生成沉淀的關系如圖，圖中區(qū)域分別表示鐵的化合物穩(wěn)定存在的區(qū)域。則制備FeOOH適宜的pH和溫度分別為_____(填字母)。a.2，80℃

b.4，90℃c.5，160℃

d.6，25℃b1212(2)制備磁性納米鐵棒時，加入NaBH4前先通入N2的作用是_____________________________________________________。排出設備中的空氣，防止磁性納米鐵棒和NaBH4被氧化磁性納米鐵棒和NaBH4都容易被氧化，所以在加入NaBH4之前需通入N2排出反應容器中的空氣。(3)常溫下，若在含Cd2＋、Te4＋濾液中加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為7，溶液中c(Cd2＋)的最大值為______________(已知：Ksp[Cd(OH)2]＝5.3×10－15)。0.53mol·L－1常溫下，溶液的pH＝7，則c(OH－)＝1.0×10－7mol·L－1，根據(jù)Ksp[Cd(OH)2]＝5.3×10－15，可計算Cd2＋的濃度：c(Cd2＋)＝

＝

mol·L－1＝0.53mol·L－1。1212(4)從

溶液得到“吸附Te”，利用了納米鐵棒的性質(zhì)有________、________。吸附性還原性含

的溶液和磁性納米鐵棒作用，Te的化合價降低，被納米鐵棒還原，磁性納米鐵棒還能吸附Te，故在得到Te的過程中，磁性納米鐵棒呈現(xiàn)了還原性和吸附性。122.(2023·福建莆田高中畢業(yè)班第二次教學質(zhì)量檢測)鍺是現(xiàn)代高科技產(chǎn)業(yè)重要的基礎材料。用含氧化鋅煙塵(雜質(zhì)主要有PbO、GeO2、SiO2、FeO、Ag2O等)為主要原料制備氧化鋅和高純度單質(zhì)鍺的一種工藝流程如圖所示。已知：①單寧酸是一種只含C、H、O元素的有機化合物；②pKsp＝－lgKsp，常溫下pKsp[Pb(OH)2]＝19.8，pKsp[Zn(OH)2]＝16.2，pKsp[Fe(OH)2]＝16.4，pKsp[Fe(OH)3]＝38.6；③當溶液中某離子的物質(zhì)的量濃度不大于1.0×10－5mol·L－1時，該離子沉淀完全。12(1)“酸浸”后所得的濾渣主要成分除SiO2外，還