化學(xué)工藝流程總結(jié)（解析版）-2024年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)

備戰(zhàn)2024年高考化學(xué)【一輪?夯基提能】復(fù)習(xí)精講精練

第20講化學(xué)工藝流程總結(jié)

本講復(fù)習(xí)目標

1、掌握化學(xué)工藝流程原料預(yù)處理、分離與提純方法；

2、掌握化學(xué)工藝流程涉及到的常見計算。

眼夯基?知識精講

一、化學(xué)工藝流程圖概覽

增大接觸面積，加快反應(yīng)分離提純的基本方法：

速率,提高浸出率。結(jié)晶，過濾，萃取，蒸儲……

常用的除雜凈化方法：產(chǎn)品純度測定，計算產(chǎn)率

①加化學(xué)試劑法；②調(diào)

①從原料與產(chǎn)品對比分析保留

pH法；③加熱法等

什么元素，除去什么雜質(zhì)，引入

什么成分；

圖數(shù)信息，條件選擇，結(jié)合②從原料中元素價態(tài)與產(chǎn)品保

氧化還原理論，四大平衡*

留元素價態(tài)分析，前后價態(tài)是

理論，電化學(xué)理論等考查否一致，是升高還是降低

(1)原料的預(yù)處理。

(2)轉(zhuǎn)化過程中反應(yīng)條件的控制方法

(3)分離、提純等基本操作。

“無機化工流程”大題(4)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化原理。

的?？键c：(5)陌生化學(xué)方程式的書寫。

(6)加入試劑的作用和循環(huán)物質(zhì)的確定

(7)物質(zhì)成分的判斷(濾渣、循環(huán)物質(zhì)等)。

(8)有關(guān)Ksp及含量測定等計算。

無機化工流程中常用研磨、霧化：將塊狀或顆粒狀的物質(zhì)磨成粉末或?qū)⒁后w霧化，增大反應(yīng)物接觸面積,

術(shù)語以加快反應(yīng)速率或使反應(yīng)更充分

灼饒（煨燒）：使固體在高溫下分解或改變結(jié)構(gòu)、使雜質(zhì)高溫氧化、分解等。如煨燒石

灰石、高嶺土、硫鐵礦

浸?。合蚬腆w中加入適當(dāng)溶劑或溶液，使其中可溶性的物質(zhì)溶解，包括水浸取、酸

溶、堿溶、醇溶等

酸浸：在酸性溶液中使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去的過程

堿浸：除去油污，溶解酸性氧化物、鋁及其氧化物

水浸：與水接觸反應(yīng)或溶解

蒸發(fā)結(jié)晶：蒸發(fā)溶劑，使溶液由不飽和變?yōu)轱柡?，繼續(xù)蒸發(fā)，過剩的溶質(zhì)就會呈晶

體析出

蒸發(fā)濃縮：蒸發(fā)除去部分溶劑，提高溶液的濃度

水洗：用水洗去可溶性雜質(zhì)，類似的還有酸洗、醇洗等

二、化工流程中條件的控制

條件控制思考角度

將塊狀或顆粒狀的物質(zhì)磨成粉末或?qū)⒁后w霧化，增大反應(yīng)物接觸面積，以加快反應(yīng)速率或

固體原料粉使反應(yīng)更充分。

碎或研磨、液

目的：提高原料轉(zhuǎn)化率、利用率、浸取率，提高產(chǎn)品的產(chǎn)率等

體原料霧化

增大接觸面積的方法：固體——粉碎、研磨；液體——噴灑；氣體——用多孔分散器等

①除去硫、碳單質(zhì)；

②有機物轉(zhuǎn)化、除去有機物；

焙燒或灼燒

③高溫下原料與空氣中氧氣反應(yīng)；

④除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)（如碳酸鹽沉淀）等。

燃燒改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)在高溫下氧化、分解，如燃燒高嶺土。

①溶解轉(zhuǎn)變成可溶物進入溶液中，以達到與難溶物分離的目的；

酸浸

②去氧化物（膜）

①除去金屬表面的油污；

堿溶

②溶解兩性化合物（AbCh、ZnO等），溶解鋁、二氧化硅等

水浸與水接觸反應(yīng)或溶解，使原料變成離子進入溶液中

醇浸提取有機物，常采用有機溶劑（乙醴，二氯甲烷等）浸取的方法提取有機物

①加快反應(yīng)速率或溶解速率；

②促進平衡向吸熱反應(yīng)方向移動（一般是有利于生成物生成的方向）；如：促進水解生成沉

淀。

加熱③除雜，除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)，如:H2O2、氨水、鏤鹽（NH4CI）、硝酸鹽、NaHCO3、Ca（HCO3）2、

KM11O4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

①防止某物質(zhì)在高溫時溶解（或分解）；

②使化學(xué)平衡向著題目要求的方向（放熱反應(yīng)方向）移動；

降溫

③使某個沸點較高的產(chǎn)物液化，使其與其他物質(zhì)分離等；

④降低某些晶體的溶解度，使其結(jié)晶析出，減少損失等

溫度過低：反應(yīng)速率過慢或溶解速率小

溫度過高：①催化劑逐漸失活，化學(xué)反應(yīng)速率急劇下降

控制溫度在

②物質(zhì)分解，如：NaHCCh、NH4HCO3、H2O2、濃HNO3等

一定范圍（綜

③物質(zhì)會揮發(fā)，如：濃硝酸、濃鹽酸、醋酸、液漠、乙醇等

合考慮）

④物質(zhì)氧化，如：Na2s。3等

⑤物質(zhì)升華，如：L升華

控制溫度（常①防止副反應(yīng)的發(fā)生

用水浴、冰浴②使化學(xué)平衡移動；控制化學(xué)反應(yīng)的方向

或油浴)

③控制固體的溶解與結(jié)晶

④控制反應(yīng)速率；使催化劑達到最大活性

⑤升溫：促進溶液中的氣體逸出，使某物質(zhì)達到沸點揮發(fā)

⑥加熱煮沸：促進水解，聚沉后利于過濾分離

⑦趁熱過濾：減少因降溫而析出的溶質(zhì)的量

⑧降溫：防止物質(zhì)高溫分解或揮發(fā)；降溫(或減壓)可以減少能源成本，降低對設(shè)備的要求

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；

反應(yīng)物用量

②增大便宜、易得的反應(yīng)物的濃度，可以提高其他物質(zhì)的利用率，使反應(yīng)充分進行；

或濃度

③增大物質(zhì)濃度可以加快反應(yīng)速率，使平衡發(fā)生移動等

加入氧化劑①氧化(或還原)某物質(zhì)，轉(zhuǎn)化為目標產(chǎn)物的價態(tài)；

(或還原劑)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(zhuǎn)化為Fe(0H)3沉淀除去］

①生成硫化物沉淀(如加入硫化鈉、硫化鍍、硫化亞鐵等)；

加入沉淀劑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+

(1)調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，使金屬離子形成氫氧化物沉淀析出，以達到除去金屬離子的目的；

①原理：加入的物質(zhì)能與溶液中的H+反應(yīng)，降低了H+的濃度，使溶液pH值增大

②pH控制的范圍：雜質(zhì)離子完全沉淀時pH值~主要離子開始沉淀時pH(注意兩端取值)

③需要的物質(zhì)：含主要陽離子(不引入新雜質(zhì)即可)的難溶性氧化物或氫氧化物或碳酸鹽，

pH控制

即能與H+反應(yīng)，使pH增大的物質(zhì)，如MgO、Mg(OH)2、MgCCh等類型的物質(zhì)

④實例：除去CuSO4溶液中少量Fe3+,可向溶液中加入CuO、Cu(OH)2,Cu2(OH)2CO3>

3

CuCO3,調(diào)節(jié)pH至3~4,使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去。Fe3+溶液中存在水解平衡：Fe

++

+3H2O^iFe(OH)3+3H,加入CuO后，溶液中H+濃度降低，平衡正向移動，F(xiàn)e(OH)3

越聚越多，最終形成沉淀

a.加入CuO的作用：調(diào)節(jié)溶液的pH,使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3

b.加熱的目的：促進Fe3+水解

(2)抑制鹽類水解；

像鹽酸鹽、硝酸鹽溶液，通過結(jié)晶方法制備晶體或加熱脫水結(jié)晶水合物制備相對應(yīng)的

無水鹽時，由于水解生成的鹽酸或硝酸揮發(fā)，促使了金屬離子水解(水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng))

導(dǎo)致產(chǎn)品不純

如：由MgCb6H2。制無水MgCL要在HC1氣流中加熱，否則：

△

MgCl2-6H2O=Mg(OH)2+2HC1T+4H2O

(3)促進鹽類水解生成沉淀，有利于過濾分離

(4)“酸作用”還可除去氧化物(膜)

(5)“堿作用”還可除去油污，除去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅等

(6)特定的氧化還原反應(yīng)需要的酸性條件(或堿性條件)

【注意】調(diào)節(jié)pH的試劑選?。?/p>

①選取流程中出現(xiàn)的物質(zhì)；

②未學(xué)習(xí)過的物質(zhì)且題目又無信息提示的一般不做考慮；

③己學(xué)的常見酸堿(NaOH、Na2co3、HC1、H2so4、NH3H2O.HNO3)。

①水洗：通常是為了除去晶體表面水溶性的雜質(zhì)

②冰水洗滌：能洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，且防止晶體在洗滌過程中的溶解損耗

③用特定有機試劑清洗晶體：洗去晶體表面的雜質(zhì)，降低晶體的溶解度、有利于析出，減

洗滌晶體

少損耗等

④洗滌沉淀的方法：往漏斗中加入蒸儲水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作2?

3次

在空氣中或

要考慮。2、H20>CO2或其他氣體是否參與反應(yīng)；或能否達到隔絕空氣、防氧化、防水解、

在其他氣體

防潮解等目的

中進行的反

應(yīng)或操作

判斷能否加

要考慮是否引入雜質(zhì)（或影響產(chǎn)物的純度）等

其他物質(zhì)

提高原子利

綠色化學(xué)（物質(zhì)的循環(huán)利用、廢物處理、原子利用率、能量的充分利用）

用率

過濾、蒸發(fā)、萃取、分液、蒸儲等常規(guī)操作

分離、提純

從溶液中得到晶體的方法：蒸發(fā)濃縮一＞冷卻結(jié)晶一＞過濾一＞洗滌、干燥

【例題1】氯化磷酸三鈉［（Na3Po4/2H2O）4?NaClO］的熔點為62℃,常溫下較穩(wěn)定，受熱易分解，具有良好

的滅菌、消毒、漂白作用，可廣泛地用于醫(yī)院、餐館、食品加工等行業(yè)。一種以磷礦石［主要成分為Ca5（PO4）3F］

為原料生產(chǎn)氯化磷酸三鈉的工藝流程如圖。回答下列問題：

一定濃度Na.COgNaOHNaClO

的硫酸溶液溶液溶液

一

一

一

~低

操

操

酸

干

磷~溫

作

”

浸產(chǎn)

r“

礦紫

-12品

粉晶

一

一

一

、?70—80℃pH=12~14

濾渣100'C母液

磷礦石制成磷礦粉的目的是。

【答案】增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)更加充分

【例題2】污染物的有效去除和資源的充分利用是化學(xué)造福人類的重要研究課題。某研究小組利用軟銃礦（主

要成分為MnO2,另含有少量鐵、鋁、銅、銀等金屬化合物）作脫硫劑，通過如下簡化流程既脫除燃煤尾氣

中的SO2，又制得電池材料MnO2（反應(yīng)條件已省略）。

3+

用MnCO3能除去溶液中的AF+和Fe,其原理是

【答案】MnCCh消耗溶液中的H+,促進AF+和Fe3+水解，生成氫氧化物沉淀

【解析】AF+和Fe3+都能水解，生成H+和對應(yīng)的氫氧化物，『與MnCCh反應(yīng)，才被消耗，促進AF+和Fe3

+進一步水解，最后AF+和Fe3+形成氫氧化物沉淀

［例題3］輝銅礦石主要含有硫化亞銅(CuzS)及少量脈石(SiCh)。一種以輝銅礦石為原料制備硝酸銅的工藝

流程如下所示：

“回收S”過程中溫度控制在50~60℃之間，不宜過高或過低的原因是o

【答案】溫度過高苯易揮發(fā)，溫度過低硫的溶解速率(或溶解度)小

【解析】苯的沸點較低，溫度過高，苯易揮發(fā)，溫度過低，反應(yīng)速率慢或溶解度小

［例題4］輝銅礦石主要含有硫化亞銅(CuzS)及少量脈石(SiCh)。一種以輝銅礦石為原料制備硝酸銅的工藝

流程如下所示：

“保溫除鐵”過程中，加入CuO的目的是；“蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶”過程中，

要用HNO3溶液調(diào)節(jié)溶液的pH,其理由是。

【答案】提升溶液的pH,促進Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀抑制C/+水解

3

【解析】置換過程過濾后，得到固體物質(zhì)是Cu和Fe,Cu和Fe與硝酸反應(yīng)生成Cu(NO3)2和Fe(NO3)3.Fe

3++

+水解：Fe+3H2O^iFe(OH)3+3H,加入CuO的目的是調(diào)節(jié)pH,促使Fe3+水解，生成氫氧化鐵沉淀；

2++

Cu(NC)3)2溶液中Ci?+發(fā)生水解，Cu+2H2O=CU(OH)2+2H,加入硝酸，抑制C4水解

【例題5】鈾元素在自然界中主要以氟碳鈾礦的形式存在，其主要化學(xué)成分為CeFCCh。工業(yè)上利用氟碳鈾

礦提取CeCl3的一種工藝流程如下：

加熱CeCl3-6H2O和NH4C1的固體混合物可得固體無水CeCl3,其中NH4cl的作用是。

【答案】分解產(chǎn)生HCL抑制CeCl3的水解

【解析】加熱CeCl3-6H2O和NH4C1的固體混合物可得固體無水CeCl3,其中NH4cl的作用是分解產(chǎn)生HCL

抑制CeCl3的水解。

三、工藝流程中的分離、提純、除雜及答題要領(lǐng)

操作答題指導(dǎo)

固體與液體的分離；要分清楚需要的物質(zhì)在濾液中還是在濾渣中。濾渣是難溶

于水的物質(zhì)，如SiC)2、PbS04、難溶的金屬氫氧化物和碳酸鹽等。過濾主要有常壓

過濾、減壓過濾、熱過濾。

(1)常壓過濾：

通過預(yù)處理、調(diào)節(jié)pH等工序可實現(xiàn)對雜質(zhì)的去除，但值得注意的是需要分析

對產(chǎn)品的需求及生產(chǎn)目的的綜合考慮，準確判斷經(jīng)過過濾后產(chǎn)生的濾液、濾渣的主

要成分，準確判斷是留下濾液還是濾渣。

(2)減壓過濾(抽濾)：

過濾

減壓過濾和抽濾是指一種操作，其原理與普通的常壓過濾相同。相比普通過濾，

抽濾加快了過濾的速度。抽濾的優(yōu)點是快速過濾，有時候還可以過濾掉氣體，并能

達到快速干燥產(chǎn)品的作用。

(3)趁熱過濾：

趁熱過濾指將溫度較高的固液混合物直接使用常規(guī)過濾操作進行過濾,但是由

于常規(guī)過濾操作往往耗時較長，這樣會導(dǎo)致在過濾過程中因混合物溫度降低而使溶

質(zhì)析出，影響分離效果。因此可使用熱過濾儀器、將固液混合物的溫度保持在一定

范圍內(nèi)進行過濾，所以又稱為熱過濾。

(1)適用范圍：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如：NaCl

蒸發(fā)結(jié)晶(2)蒸發(fā)結(jié)晶的標志：當(dāng)有大量晶體出現(xiàn)時，停止加熱，利用余熱蒸干

(3)實例

①從NaCl溶液中獲取NaCl固體

a.方法：蒸發(fā)結(jié)晶

b.具體操作：加熱蒸發(fā)，當(dāng)析出大量NaCl晶體時，停止加熱，利用余熱蒸干

②NaCl溶液中混有少量的KNCh溶液

a.方法：蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾(如果溫度下降，雜質(zhì)也會以晶體的形式析出來)、

洗滌、干燥

b.具體操作：若將混合溶液加熱蒸發(fā)一段時間，析出的固體主要是NaCl,母

液中是KNCh和少量NaCl,這樣就可以分離出大部分NaCl

c.趁熱過濾的目的：防止KNCh溶液因降溫析出，影響NaCl的純度

(4)減壓蒸發(fā)的原因：減壓蒸發(fā)降低了蒸發(fā)溫度，可以防止某物質(zhì)分解(如H2O2、濃

硝酸、NH4HCO3)或失去結(jié)晶水(如題目要求制備結(jié)晶水合物產(chǎn)品)。

(1)適用范圍：提取溶解度隨溫度變化較大的物質(zhì)(KNCh)、易水解的物質(zhì)(FeCb)或

結(jié)晶水化合物(CuSOr5H2。)。

(2)蒸發(fā)結(jié)晶的標志：當(dāng)有少量晶體(晶膜)出現(xiàn)時

(3)實例：KNCh溶液中混有少量的NaCl溶液

冷卻結(jié)晶

a.方法：蒸發(fā)濃縮(至少有晶膜出現(xiàn))、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌(冰水洗、熱水洗、

乙醇洗等)、干燥

b.具體操作：若將混合溶液加熱蒸發(fā)后再降溫，則析出的固體主要是KNCh,

母液中是NaCl和少量KNO3，這樣就可以分離出大部分KNO3o

重結(jié)晶將結(jié)晶得到的晶體溶于溶劑制得飽和溶液，又重新從溶液結(jié)晶的過程。

選用合適的萃取劑(如四氯化碳、金屬萃取劑)，萃取后，靜置、分液——將分液

萃取與分液漏斗玻璃塞的凹槽與分液漏斗口的小孔對準。下層液體從下口放出，上層液體從上

口倒出

①萃取：利用物質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中的溶解度不同，將物質(zhì)從一種溶劑轉(zhuǎn)移

萃取與反萃

到另一種溶劑的過程。如用CC14萃取澳水中的Br2。

取

②反萃取:用反萃取劑使被萃取物從負載有機相返回水相的過程，為萃取的逆過程。

洗滌試劑適用范圍目的

除去固體表面吸附著的XX雜質(zhì)；可適

冷水產(chǎn)物不溶于水

蒸當(dāng)降低固體因為溶解而造成的損失

儲除去固體表面吸附著的XX雜質(zhì)；可適

有特殊性的物質(zhì)，其溶解

水熱水當(dāng)降低固體因為溫度變化溶解而造成

度隨著溫度升高而下降

的損失

有女L溶劑(酒固體易溶于水、難溶于有減少固體溶解；利用有機溶劑的揮發(fā)

洗滌晶體精、丙酮等)機溶劑性除去固體表面的水分，產(chǎn)品易干燥

飽和溶液對純度要求不高的產(chǎn)品減少固體溶解

除去固體表面吸附著的可溶于酸、堿

酸、堿溶液產(chǎn)物不溶于酸、堿

的雜質(zhì)；減少固體溶解

洗滌沉淀方法：向過濾器中加入蒸儲水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操

作2?3次

檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法：取少量最后一次的洗滌液于試管中，向其中滴入某

試劑，若未出現(xiàn)特征反應(yīng)現(xiàn)象，則沉淀洗滌干凈

蒸儲是利用液體混合物中各組分的沸點不同，給液體混合物加熱，使其中的某一組

蒸儲或分儲

分變成蒸氣再冷凝成液體，跟其他組分分離的過程。

減壓蒸儲減小壓強，使液體沸點降低，防止受熱分解、氧化等。

冷卻法利用氣體易液化的特點分離氣體,如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離氨與氮氣、氫氣。

【例題1】精對苯二甲酸(PTA)是生產(chǎn)聚酯纖維的重要化工原料。生產(chǎn)過程產(chǎn)生的氧化殘渣主要含有苯甲酸、

對苯二甲酸、鉆鎰催化劑等。采用以下工藝流程可實現(xiàn)PTA殘渣中有效成分苯甲酸和C02+、M「+的回收與

純化，達到廢物再利用的目的。

乙酸異丁酯

油相操作III-------?苯甲酸

水相…鉆鎰回收

固相殘渣

操作i的方法是；實驗室進行操作n主要用的玻璃儀器有o

【答案】過濾分液漏斗、燒杯

【解析】經(jīng)分析可知，操作I的方法是過濾；操作n是分液，分液主要用的玻璃儀器有分液漏斗、燒杯。

【例題2】三鹽基硫酸鉛（3PbO-PbSO4-H2。，其相對分子質(zhì)量為990）簡稱“三鹽”，不溶于水及有機溶劑。主

要適用于不透明的聚氯乙烯硬質(zhì)管、注射成型制品，也可用于人造革等軟質(zhì)制品。以鉛泥（主要成分為PbO、

Pb及PbSCU等）為原料制備三鹽的工藝流程如下圖所示，已知：Ksp（PbSO4）=1.82x10—8,^sp（PbCO3）=1.46x10

-13

根據(jù)下圖溶解度曲線，由濾液1得到Na2s04固體的操作為：將“濾液1"、、用乙醇洗滌后干

燥

【答案】蒸發(fā)結(jié)晶趁熱過濾

【解析】將“濾液1”升溫結(jié)晶、趁熱過濾、用乙醇洗滌后干燥得到Na2s04固體。

【例題3】氟碳電市礦（主要成分為CeFCCh）是提取稀土化合物、冶煉車市的重要礦物原料，以氟碳電市礦為原料

提取鈾的工藝流程如圖所示。回答下列問題：

稀硫酸、

CO2,HF雙氧水

硫酸鈍稀溶液

濃

加HT

氟碳鈾礦氧化焙燒—>酸浸縮

操作I循

有機層CeTs環(huán)

利

稀

氧氣，酸

加堿用

通入。2調(diào)節(jié)pH

Ce(OH)Ce(OH)3懸濁液含Ce3+溶液

4過濾、洗

滌、干燥

（1）HT是一種難溶于水的有機溶劑，則操作I的名稱為o

（2）有機物HT能將Ce3+從水溶液中提取出來，該過程可表示：Ce3+（水層）+3HT（有機層）=^CeT3（有機層）

+3H+（水層）。向CeT3（有機層）中加入稀硫酸能獲得較純的含Ce3+水溶液，從平衡角度解釋其原因：

【答案】

⑴分液

（2）向有機層中加入稀硫酸，c（H+）增大，平衡向形成Ce3+水溶液方向移動

【解析】

（1）加入萃取劑后經(jīng)操作I可分離出有機層和硫酸錦稀溶液，則操作I為分液。

（2）由Ce3+（水層）+3HT（有機層）uiCeT3（有機層）+3H+（水層），可知向有機層中加入稀硫酸，，但十）增大,

平衡向形成Ce3+水溶液方向移動，從而獲得較純的含Ce3+水溶液。

【例題4】粘土帆礦（含V2O5、Fe2O3,AI2O3、SiC）2等不溶性成分）制備V2O5的工藝流程如下：

浸出渣加氨水調(diào)pH

粘土鋼礦濃硫酸，水

℃焙燒浸出

250萃取劑

浸出液萃取

鐵粉

有機相

KC1O3

紅鈕沉淀.T氧化I-20%硫酸含鋼萃取硫酸鋁

機富集液7反萃取*有機相余液氨結(jié)晶

(NH4VO3)

調(diào)節(jié)pH為2.5

氨水

已知：①硫酸氧釧J（VO）SO4］高溫易分解生成VO2和SO3

②萃取劑對相關(guān)離子的萃取能力如下表:

微粒2++Fe3+Fe2+

vovo2

萃取能力強（隨pH增大而增強）弱強弱

“反萃取”用20%硫酸目的為,“氧化”的離子方程式為=

2+

【答案】降低VO2+、VO2+在有機相中的萃取能力C1O3+6VO+6NH3H2O+3H2O=6NH4VO3i+

Cl+12H+

+

【解析】根據(jù)題意可知VC>2+在有機相中的萃取能力隨pH增大而增強，所以加入20%硫酸降低VO2+、VO2

在有機相中的萃取能力；氧化過程中加入KC1O3和氨水將VO2+氧化的紅鈕沉淀，根據(jù)電子守恒和元素守恒

2++

可得離子方程式為C1O3—+6VO+6NH3H2O+3H2O=6NH4VO3i+C1+12H

【例題5】硼氫化鈉（NaBH。廣泛用于化工生產(chǎn)，常溫下能與水反應(yīng)，易溶于異丙胺（沸點為33°C）。工業(yè)上

可用硼鎂礦（主要成分為Mg2B2O5-H2。，含少量雜質(zhì)Fe3C>4）制取NaBtU，其工藝流程如下：

泳NaCH溶液

?候了世瑋?藍瞠窗臥也叫⑷”

逑渣I

異丙胺NaH2SKh

NaBH4-操作21H提,卜Na2B4Oj

NajSKh

操作2的名稱為，流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是

【答案】蒸儲異丙胺

【解析】操作1得到的物質(zhì)是硼氫化鈉和異丙胺的混合物，異丙胺的沸點為33℃,較低，易揮發(fā)，可以通

過蒸儲操作分離二者，因此操作2為蒸鐳，分離得到的異丙胺可循環(huán)利用，故答案為：蒸鐳；異丙胺。

四、工藝流程中的物質(zhì)確定及方程式書寫

1、工藝流程中的物質(zhì)確定

首先分析題干信息，明確原料成分，看清流程圖中的箭頭指向，根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)寫出相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)（離

子方程式或化學(xué)方程式），最后根據(jù)題干信息確定濾液中物質(zhì)的成分。濾液中物質(zhì)的成分確定的思維模型如

圖所示：

遏^性晦)

*

題干信息原科感(力?化字反W濾液成分

離子方程式或化學(xué)方程式

前面反應(yīng)步驟的反應(yīng)物＜-f在流程圖上標注每一步物質(zhì)

后面反應(yīng)步驟的生成物＜-1循環(huán)物1在流程中加入的物質(zhì)，在后

循環(huán)物質(zhì)的確定-.--＞續(xù)步驟中會產(chǎn)生可以循環(huán)利

從流程圖上看：箭頭回頭一質(zhì)確定用的物質(zhì)(濾渣、濾液)

容易分離一f可逆反應(yīng)中有可以循環(huán)利用的物質(zhì)

首先是生成物，不是反應(yīng)物—|副產(chǎn)品■從流程圖上看:是支線產(chǎn)品

副產(chǎn)品的確定一判斷

根據(jù)制備的目的判斷不是主產(chǎn)品一f常是對人類生產(chǎn)生活有用的、

無毒的、不污染環(huán)境的產(chǎn)品

①過量的反應(yīng)物。

②原料中不參與反應(yīng)的物質(zhì)。

濾渣成分的確定

③由原料轉(zhuǎn)化的生成物。

④由雜質(zhì)轉(zhuǎn)化的沉淀物。

2、工藝流程中的方程式書寫

(1)陌生非氧化還原反應(yīng)方程式的書寫建模

首先根據(jù)題給材料中的信息寫出部分反應(yīng)物和生成物的化學(xué)式，再根據(jù)反應(yīng)前后元素化合價有無變化

判斷反應(yīng)類型：

(1)元素化合價無變化則為非氧化還原反應(yīng)，遵循質(zhì)量守恒定律；

(2)元素化合價有變化則為氧化還原反應(yīng)，既遵循質(zhì)量守恒定律，又遵循得失電子守恒規(guī)律。

(2)氧化還原反應(yīng)方程式的書寫

①常見氧化劑及其還原產(chǎn)物

氧化劑Fe3+

Cl2（x2）02酸性KMnO4MnCh

-2-2+2+2+

還原產(chǎn)物cr（x）H2O/O/OHFeMnMn

氧化劑濃HO(H+)

ciorH2so4HNO322PbO2

還原產(chǎn)物）（濃）、（稀）Pb2+

crso2NC2NOH2O

氧化劑酸性FeOF(H+)

K2Cr2O7HC1ONaBiO3——

還原產(chǎn)物Cr34crFe3+Bi3+——

②常見還原劑及其氧化產(chǎn)物

還原劑金屬單質(zhì)Fe2+2-

H2S/Sso2/sor

氧化產(chǎn)物金屬離子Fe3+、

s、so2so?sor

還原劑Hi/r

NH3N2H4CO

氧化產(chǎn)物、

I2N2NON2co2

（3）把握陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫步驟

①首先根據(jù)題給材料中的信息確定氧化劑（或還原劑）與還原產(chǎn)物（或氧化產(chǎn)物），結(jié)合已學(xué)知識根據(jù)加入

的還原劑（或氧化劑）判斷氧化產(chǎn)物（或還原產(chǎn)物）。

②根據(jù)得失電子守恒配平氧化還原反應(yīng)。

③根據(jù)電荷守恒和反應(yīng)物的酸堿性，在方程式左邊或右邊補充H+、OH-或H2O等。

④根據(jù)質(zhì)量守恒配平反應(yīng)方程式。

【例題1】鋼具有廣泛用途。黏土機礦中，帆以+3、+4、+5價的化合物存在，還包括鉀、鎂的鋁硅酸鹽,

以及SiCh、Fe304o采用以下工藝流程可由黏土機礦制備NH4VO3。

30%H2SO4NaOHNaOHHC1NH4cl

1PH=3.0?3.1IpH>13Ii>H=8.5

釵---------濾液或底----1—---疵*濾液)——

礦f酸浸氧化1禁--X---濾餅濾液XI

中和沉淀沉淀轉(zhuǎn)溶調(diào)pH沉鋼，ANH4VO3

粉廠，①②③④

MnO2濾渣①濾液②濾渣③濾渣④濾液⑤

的離子方程式O

+

2+++2+

【答案】FeVO+MnO2+2H=VOo+Mn+H2O

【例題2】ZrO2常用作陶瓷材料，可由錯英砂(主要成分為ZrSiCU,也可表示為ZrChSiCh,還含少量FeCCh、

Fe2O3>AI2O3、SiCh等雜質(zhì))通過如下方法制取：

NaOH過量鹽酸H2O2氨水Na2co3溶液

IIII?I?

熔融一酸浸一濾液素卜濾液nT調(diào)PH麗一濾液m

nr\?

錯英砂濾渣I濾渣n濾渣m

1

ZrO2

已知：ZrSiO4能與燒堿反應(yīng)生成可溶于水的NazZrCh,NazZrCh與酸反應(yīng)生成ZrC)2+

(1)“熔融”過程中，ZrSiO4發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為-

⑵濾渣III的成分是Zr(CO3)2"Zr(OH)4?！罢{(diào)pH=8.0”時，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

【答案】

A

(l)ZrSiO4+4NaOH=Na2SiO3+Na2ZrO3+2H2O

2+

(2)(n+l)ZrO+2”CO1+(3w—l)H2O=Zr(CO3)2-MZr(OH)4i+(2n—2)HCO,

【解析】

(l)ZrSiO4與燒堿反應(yīng)生成Na2ZrO3,Zr元素的化合價均為+4,發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，另外生成產(chǎn)物為

Na2SiO3o

(2)“調(diào)pH=8.0”時，反應(yīng)生成Zr(CO3)2.nZr(OH)4,Zr元素的化合價不變，根據(jù)原子守恒配平所發(fā)生反應(yīng)的

離子方程式

【例題3】利用硫酸渣(主要含F(xiàn)e2O3、SiO2)制備納米Fe3O4的工藝流程如下：

H2SO4FeS2氨水NaOH.NaNO2

硫

酸

渣

SiO2濾液NO

“還原”時FeS2被氧化為SOr，該反應(yīng)的離子方程式：。

3+2++

【答案】14Fe+FeS2+8H2O=15Fe+2SOF+16H

【例題4】利用化學(xué)原理可以對工廠排放的廢水、廢渣等進行有效檢測與合理處理。某工廠對制革工業(yè)污泥

中Cr(III)的處理工藝流程如下，回答下列問題：

1

H202mol-L-硫酸H2O2NaOH溶液

(Dao?的作用是將濾液I中的cF+轉(zhuǎn)化為eno＞，寫出此反應(yīng)的離子方程式：0_

(2)加入NaOH溶液使溶液呈堿性，既可以除去某些雜質(zhì)離子，同時又可以將CnO尹轉(zhuǎn)化為CrOK，寫出該

反應(yīng)的離子方程式________________________________________________________________________

(3)寫出上述流程中用SO2進行還原時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式__________________________________________

【答案】

3++

(l)2Cr+3H2O2+H2O=Cr2Or+8H

(2)Cr2OF+2OH==2CrOF+H2O

(3)2CrOF+3SO2+12H2O=2Cr(OH)(H2O)5SO4i+SOF+2OH

【例題5】磷酸亞鐵鋰(LiFePCU)電池是新能源汽車的動力電池之一。一種回收廢舊磷酸亞鐵鋰電池正極片(主

要成分為LiFePCU、炭黑和鋁箔)中金屬的流程如下:

正NaAK)2濾液r*沉淀

極今砥造&SO4含Li、P、Fe引

片喧囂坐等的濾液現(xiàn)濾液餐”翡的

的濾渣②L炭黑等濾渣°沉淀

⑴步驟①中“堿溶”的化學(xué)方程式為。

⑵步驟②中反應(yīng)的離子方程式為,若用H2O2代替HNO3,其反應(yīng)的離子

方程式為o

(3)步驟④反應(yīng)的離子方程式為。

【答案】

(1)2A1+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2T

(2)3LiFePO4+NO9+13H+=3Li++