2023届高三化学二轮复习 01 常考题空1 原料预处理的常用方法

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【题组训练】
1．氯化磷酸三钠[(Na3PO4·12H2O)4·NaClO]的熔点为62 ℃，常温下较稳定，受热易分解，具有良好的灭菌、消毒、漂白作用，可广泛地用于医院、餐馆、食品加工等行业。一种以磷矿石[主要成分为Ca5(PO4)3F]为原料生产氯化磷酸三钠的工艺流程如图。回答下列问题：
磷矿石制成磷矿粉的目的是___________________________________________________________________
2．硝酸铜晶体[Cu(NO3)2·6H2O]，是一种重要的化工原料，常用于农药、镀铜、搪瓷等工业。以辉铜矿(主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质)为原料制备硝酸铜晶体的某工艺如图所示。回答下列问题：
“浸取”时，为了提高浸取率可采取的措施有_______________________________________________(任写一点)
3．高锰酸钾生产过程中产生的废锰渣(主要成分为MnO2、KOH、MgO和Fe2O3)可用于制备MnSO4晶体，工艺流程如下：
提高“反应Ⅰ”速率可采取的措施是_____________________________________(除“加热”外，任写一种)
4．湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、镉(Cd)、铜、铁、钴(C)等金属单质。利用铜镉渣可生产Cu、Cd及ZnSO4·7H2O 等，其生产流程如图：
如表是部分金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为0.1 ml·L－1计算)
提高铜镉渣的“浸出”速率的措施有________________________________(写出1条即可)
5．某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)：
“碱浸”中NaOH的两个作用分别是___________________________________
6．硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]是一种重要的工业原料，能溶于水，不溶于乙醇，其工业制法如下。请回答：
步骤①中碱液洗涤的目的是__________________________
7．某工厂从废含镍有机催化剂中回收镍的工艺流程如图所示(已知废催化剂中含有Ni 70.0%及一定量的Al、Fe、SiO2和有机物，镍及其化合物的化学性质与铁的类似，但Ni2＋的性质较稳定)。回答下列问题：
已知：部分阳离子以氢氧化物的形式完全沉淀时的pH如下表所示。
用乙醇洗涤废催化剂的目的是____________________
8．三氧化二镍(Ni2O3)是重要的电子元件材料和蓄电池材料，工业上利用含镍废料(主要成分为镍、铝、氧化铁、碳等)提取Ni2O3，工业流程如图：
“预处理”操作可以选择用______________________来除去废旧镍电池表面的矿物油污
9．无水AlCl3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业制备无水AlCl3的流程如下：
氯化炉中通入O2的目的是______________________________________
10．草酸钴是制作氧化钴和金属钴的原料。一种利用含钴废料（主要成分为C2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、碳及有机物等）制取CC2O4的工艺流程如下：：
“550℃焙烧”的目的是__________________________________
11．CuCl是有机合成的重要催化剂，并用于颜料、防腐等工业。工业上由废铜料(含Fe、Al及其化合物、SiO2杂质)，生产CuCl的工艺流程如下：
已知：CuCl溶于NaCl的浓溶液可生成CuCl2－，CuCl2－的溶液用水稀释后可生成CuCl沉淀
煅烧的主要目的是______________________________________
12．ZrO2常用作陶瓷材料，可由锆英砂(主要成分为ZrSiO4，也可表示为ZrO2·SiO2，还含少量FeCO3、Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质)通过如下方法制取：
已知：ZrSiO4能与烧碱反应生成可溶于水的Na2ZrO3，Na2ZrO3与酸反应生成ZrO2＋
滤渣Ⅲ制备ZrO2的方法是___________________________________
13．钯(Pd)是一种不活泼金属，含钯催化剂在工业、科研上用量较大。某废钯催化剂(钯碳)中含有钯(5%～6%)、碳(93%～94%)、铁(1%～2%)以及其他杂质，故钯碳具有很高的回收价值。如图是利用钯碳制备氯化钯(PdCl2)和Pd的流程，回答下列问题：
“钯碳”焚烧过程中空气一定要过量，目的是____________________
14．碳酸锶(SrCO3)是一种重要的工业原料，广泛用于生产锶铁氧体磁性材料。一种以菱锶矿(含80%～90%SrCO3，少量MgCO3、CaCO3、BaCO3等)制备高纯碳酸锶的工艺流程如下：
菱锶矿、焦炭混合粉碎的目的是_________________________________________________________
15．锡常用于制造保险丝等合金。工业上以锡精矿(主要含锡、铁、铜、银、铅、钨等硫化物和砷化物)为原料制备锡，其流程如下：
“熔炼”时使用焦炭粉，粉碎焦炭的目的是______________________________________________________
16．碱式硫酸铝[(1－x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3]溶液可用于烟气脱硫。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝溶液，实验流程如下：
已知“调pH”的反应为(2－x)Al2(SO4)3＋3xCaCO3＋3xH2O===2[(1－x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3]＋3xCaSO4＋3xCO2↑。
“酸浸”时适当增大H2SO4溶液浓度的目的是__________________________________，能达到相同目的的方法还有______________________________(任写一种)
17．利用废镍电池的金属电极芯(主要成分为C、 Ni，还含少量Fe、Al等)生产醋酸钴晶体、硫酸镍晶体的工艺流程如下。
已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
用硫酸浸取金属电极芯时，提高浸取率的方法有______________(写出一种合理方法即可)。
【常考题空1 原料预处理的常用方法】答案
1．增大反应物接触面积，加快反应速率，使反应更加充分
2．粉碎辉铜矿、适当提高温度、不断地搅拌
3．适当增大硫酸的浓度、搅拌等
4．适当升高浸取液温度(或将铜镉渣磨制成粉末等)
解析：升高温度、增大反应物表面积等均可提高反应速率
5．除去油脂，溶解铝及其氧化物
解析：因为废镍催化剂表面沾有油脂，所以“碱浸”的目的是除去油脂，同时还可以溶解催化剂中混有的铝及氧化铝杂质。
6．除去油污和锌层
解答 ：用碱性的Na2CO3溶液洗去表面的油污及Zn层，得到纯固体Fe
7．溶解、除去有机物
解析：用乙醇洗涤的目的是溶解并除去有机物杂质，利用蒸馏的方法可将乙醇与其他有机物分离开；只有SiO2不与硫酸反应，故滤渣a的成分是SiO2
8．酒精清洗
9．与C反应，提供反应所需的热量
10．除去碳和有机物
11．使铜转化为可溶于酸的氧化物
解析：煅烧废铜料，将铜转化为溶于酸的氧化物
12．高温焙烧
13．使碳充分燃烧而除去
解析：“钯碳”焚烧过程中空气一定要过量，目的是使碳充分燃烧转化为CO2气体除去。
14．增大接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率
15．增大反应物接触面积，加快反应速率，使反应更充分
16．加快酸浸时的反应速率(或提高铝元素的浸出率) 加热(或搅拌)
17．适当的升高温度(或将金属电极芯研成粉末)
预处理操作
作用或目的分析
研磨、雾化
将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分
目的：提高原料转化率、利用率、浸取率，提高产品的产率等
增大接触面积的方法：固体——粉碎、研磨；液体——喷洒；气体——用多孔分散器等
浸取(即浸出/溶解)
向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等
水浸
与水接触反应或溶解，使原料变成离子进入溶液中
酸浸
在酸性溶液[如：用(浓)硫酸、盐酸等]中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程；酸还能溶解金属氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解等
碱浸
去油污，在碱性溶液中使两性化合物(Al2O3、ZnO等)溶解，溶解铝、二氧化硅等，不溶物通过过滤除去的过程
醇浸
提取有机物，常采用有机溶剂(乙醚，二氯甲烷等)浸取的方法提取有机物
浸出率
固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(工业上往往为了追求更多转化)
提高浸出率的措施：①将矿石研成粉末，提高接触面积；②搅拌，使反应更加充分
③增大反应物(酸、碱)的浓度； ④适当升温(加热)
灼烧(焙烧)
除去可燃性杂质或使原料初步转化
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除去热不稳定的杂质(如碳酸盐沉淀)等
煅烧
改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土
氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cd(OH)2
Zn(OH)2
开始沉淀的pH
1.9
7.0
7.2
5.4
沉淀完全的pH
3.2
9.0
9.5
8.2
沉淀物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Ni(OH)2
pH
5.2
3.2
9.7
9.2
物质
开始沉淀
沉淀完全
Fe(OH)3
2.7
3.7
Cu(OH)2
5.6
6.7
Al(OH)3
3.8
4.7
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
C(OH)2
C(OH)3
Al(OH)3
Ni(OH)2
开始沉淀pH
2.2
7.4
7.6
0.1
4.0
7.6
完全沉淀pH
3.2
8.9
9.2
1.1
5.2
9.2