微主题3　化学工艺流程 课件 2025届高考化学二轮复习

这是一份微主题3　化学工艺流程 课件 2025届高考化学二轮复习，共60页。PPT课件主要包含了基础回归，过量酸会增加，沉淀过程中氨水的用量，体系建构，名卷优选，pH增大，碳酸氢铵受热易，7×10－3，反应产生大量气体可，MoO3等内容，欢迎下载使用。
1 某工厂采用如下工艺制备Cr(OH)3，已知焙烧后Cr元素以＋6价形式存在。下列说法错误的是(　 　)
2 铁红(Fe2O3)常用于油漆、油墨及橡胶工业。工业上以一定质量的硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4，另含少量难溶杂质)为主要原料制备铁红的一种工艺流程如下：
已知：某些过渡元素(如Cu、Fe、Ag等)的离子能与NH3、H2O、 OH－、SCN－等形成可溶性配合物。
(1) 工业常将硫铁矿烧渣经过粉碎后再进行“酸浸”，其目的是____________________________________________________。(2) “酸浸”时加入的硫酸不宜过量太多的原因是______________ _______________________。
增大反应物接触面积，加快反应速率，提高烧渣浸出率
B. 通过过滤可将水溶液与CCl4分离C. 向加酸后的上层清液中滴加AgNO3溶液生成AgI沉淀，1个AgI晶胞(见图)中含14个I－D. 回收的粗碘可通过升华进行纯化
题型1　化学工艺流程——选择题1 [2021江苏卷]通过下列实验可从I2的CCl4溶液中回收I2。下列说法法正确的是(　 　)
题型2　化学工艺流程——大题2 [2023江苏卷]实验室模拟“镁法工业烟气脱硫”并制备MgSO4·H2O，其实验过程可表示如下：(1) 在搅拌下向氧化镁浆料中匀速缓慢通入SO2气体，生成MgSO3，反应为Mg(OH)2＋H2SO3===MgSO3＋2H2O，其平衡常数K与Ksp[Mg(OH)2]、Ksp(MgSO3)、Ka1(H2SO3)、Ka2(H2SO3)的代数关系式为K＝_____________________________________；下列实验操作一定能提高氧化镁浆料吸收SO2效率的有_______(填字母)。
A. 水浴加热氧化镁浆料B. 加快搅拌速率C. 降低通入SO2气体的速率D. 通过多孔球泡向氧化镁浆料中通SO2
3 [2021江苏卷]以锌灰(含ZnO及少量PbO、CuO、Fe2O3、SiO2)和Fe2(SO4)3为原料制备的ZnFe2O4脱硫剂，可用于脱除煤气中的H2S。脱硫剂的制备、硫化、再生过程可表示如下：
(1) “除杂”包括加足量锌粉、过滤、加H2O2氧化等步骤。除Pb2＋和Cu2＋外，与锌粉反应的离子还有______________(填化学式)。
(2) “调配比”前，需测定ZnSO4溶液的浓度。准确量取2.50 mL除去Fe3＋的ZnSO4溶液于100 mL容量瓶中，加水稀释至刻度；准确量取20.00 mL稀释后的溶液于锥形瓶中，滴加氨水调节溶液pH＝10，用0.015 0 ml/L EDTA(Na2H2Y)溶液滴定至终点(滴定反应为Zn2＋＋Y4－===ZnY2－)，平行滴定3次，平均消耗EDTA溶液25.00 mL。计算ZnSO4溶液的物质的量浓度(写出计算过程)。
(3) 400 ℃时，将一定比例H2、CO、CO2和H2S的混合气体以一定流速通过装有ZnFe2O4脱硫剂的硫化反应器。①硫化过程中，ZnFe2O4与H2、H2S反应生成ZnS和FeS，其化学方程式为____________________________________________________。②硫化一段时间后，出口处检测到COS。研究表明ZnS参与了H2S与CO2生成COS的反应，反应前后ZnS的质量不变，该反应过程可描述为_____________________________________________________________。
ZnS与CO2反应生成COS和ZnO，ZnO再与H2S反应转化为ZnS和H2O
(4) 将硫化后的固体在N2∶O2＝95∶5(体积比)的混合气体中加热再生，固体质量随温度变化的曲线如图所示。在280～400 ℃范围内，固体质量增加的主要原因是______________________________________。
ZnS、FeS部分被氧化生成硫酸盐
题型3　重要无机物的转化4 [2023江苏卷]V2O5-WO3/TiO2催化剂能催化NH3脱除烟气中的NO，反应为 4NH3(g)＋O2(g)＋4NO(g)===4N2(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1 632.4 kJ/ml。(1) 催化剂的制备。将预先制备的一定量的WO3/TiO2粉末置于80 ℃的水中，在搅拌下加入一定量的NH4VO3溶液，经蒸发、焙烧等工序得到颗粒状V2O5-WO3/TiO2催化剂。反应选用NH4VO3溶液而不选用NaVO3溶液的原因是__________________________________________。
(2) 废催化剂的回收。回收V2O5-WO3/TiO2废催化剂并制备NH4VO3的过程可表示如下：①酸浸时，加料完成后，以一定速率搅拌反应。提高钒元素浸出率的方法还有______________________________。②向pH＝8的NaVO3溶液中加入过量的NH4Cl溶液，生成NH4VO3沉淀。已知：Ksp(NH4VO3)＝1.7×10－3，加过量NH4Cl溶液的目的是_________________________。
提高反应温度，延长浸出时间
促进NH4VO3充分沉淀
题型1　化学工艺流程——选择题1 [2024南通如皋适应性考试三]以碳酸锰矿(含MnCO3和少量FeO、Fe2O3、CaO)为原料制取MnO2的流程如下：
下列说法正确的是(　 　)A. “浸取”时，硫酸过量越多，对整个转化越有利B. “氧化Ⅰ”的目的是将Mn2＋转化为MnO2C. “除钙”后所得滤液中存在：c(Mn2＋)≤2×108c(Ca2＋)D. “氧化Ⅱ”中使用过量的K2S2O8可以提高MnO2的产率
2 [2024南通四模]工业利用钒渣(主要成分为FeV2O4，杂质为Al2O3)制备V2O5的工艺流程如下：
3 [2024淮安考前模拟]一种利用废铜渣(主要成分为CuO，及少量Fe2O3、SiO2等杂质)制备超细铜粉的流程如下：
下列说法正确的是(　 　)A. “酸浸”所得滤渣的主要成分为H2SiO3B. 若向“沉铁”后所得滤液中加入乙醇，析出的深蓝色晶体为Cu(OH)2C. “沉铜”发生的反应为复分解反应
【解析】 SiO2不溶于硫酸，“酸浸”后滤渣为SiO2，A错误；加入过量氨水，生成[Cu(NH3)4]2＋，加入乙醇，析出[Cu(NH3)4]SO4，B错误；“沉铜”时，SO2将＋2价的Cu还原为＋1价，以CuNH4SO3形式存在，属于氧化还原反应，C错误。
题型2　化学工艺流程——大题4 [2025南通海安期初]高纯ZnO可用作电子元件材料。工业上利用锌焙砂(主要成分为ZnO，含有少量CuO、As2O3、NiO等)生产高纯ZnO的流程示意图如下：
(1) 浸出。用一定浓度的(NH4)2SO4溶液和氨水的混合液浸取锌焙砂，得到锌氨[Zn(NH3)4]SO4浸出液。①ZnO发生反应的化学方程式为______________________________ _______________________________________。②锌元素的浸出率随浸出液初始pH的变化关系如图所示，当浸出液初始pH＞10时，浸出率随pH增大而减小的原因是________________ ___________________________________。
ZnO＋(NH4)2SO4＋2NH3=== [Zn(NH3)4]SO4＋H2O(写NH3·H2O也可)
pH增大，溶液中c(OH－)增大，生成Zn(OH)2沉淀
(2) 除砷。①过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]中－1价的O与－2价O的个数比为_________。②滤渣主要成分为FeAsO4(As为＋5价)。理论上每生成1 ml FeAsO4，需要1.5 ml (NH4)2S2O8。其原因是_______________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3) 沉锌。蒸氨后需要冷却处理才能进行“沉锌”的原因是_________________ ____________________________________________________。(4) 煅烧。
分解，降低温度，防止碳酸氢铵分解，提高锌的沉淀率
5 [2024南京、盐城一模]碲广泛应用于冶金工业。以碲铜废料(主要含Cu2Te)为原料回收碲单质的一种工艺流程如下：已知：Ka1(H2C2O4)＝5.0×10－2，Ka2(H2C2O4)＝1.5×10－4，Ka1(H2TeO3)＝1.0×10－3，Ksp(CuC2O4)＝2.0×10－8。(1) “氧化酸浸”得到CuSO4和H2TeO3，该反应的化学方程式为_____________________________________________________________。
Cu2Te＋4H2O2＋2H2SO4===H2TeO3＋2CuSO4＋5H2O
(4) “还原”在50 ℃条件下进行，H2TeO3发生反应的离子方程式为__________________________________________。(5) “还原”时，Na2SO3的实际投入量大于理论量，其可能的原因为_____________________________________________________________ ______________________________。
提高H2TeO3的还原率；Na2SO3会与“沉铜”后所得滤液中的酸反应生成SO2，SO2从溶液中逸出
题型3　重要无机物的转化6 [2025苏州调研]MS2(M的化合价为＋4)被誉为“固体润滑油王”。不溶于水，也不溶于大多数有机溶剂，对空气中少量的NH3具有高灵敏度检测性能(气敏性)，是优良的NH3传感器检测材料。Ⅰ. MS2的制备方法一：将钼酸钠(Na2MO4)和硫脲[CS(NH2)2]混合溶解在去离子水中，充分搅拌，将混合溶液转移到密闭反应釜中。调节反应温度和反应时间，可分别制得纳米花状、纳米片状、纳米球状的MS2晶体。已知：反应釜内气压越大，越有利于纳米MS2结晶。
(1) 纳米片状MS2具有类似石墨的层状结构。层与层之间的作用力为______________________________。(2) 该反应同时生成Na2S、SO2、CO2、NH3，写出反应的化学方程式：___________________________________________________________ _________________________。(3) 制备过程中使用硫脲作还原剂的优点是_____________________ _______________________________________。
范德华力(或分子间作用力)
3Na2MO4＋10CS(NH2)2＋10H2O===3MS2↓＋SO2↑＋3Na2S＋20NH3↑＋10CO2↑
增加反应釜内气压，有利于MS2结晶
方法二：将(NH4)2MS4在空气中加热可得MS2，加热时所得剩余固体的质量与原始固体质量的比值与温度的关系如图1所示。
(4) 450～550 ℃，得到M的一种氧化物，该氧化物的化学式为_____________(M－96，写出计算过程)。
Ⅱ. MS2的应用利用方法一制得的三种不同形状MS2作NH3传感器检测材料，对NH3气敏性能进行研究。传感器对NH3的响应值越大，气敏性能越好。(5)一定氨气浓度下，响应值随时间变化如图2所示。随气体通入，400 s后响应曲线急剧增加；随气体排出，响应曲线又回到基线附近。响应曲线结果表明：____________(填形状)MS2晶体具有灵敏易观察的优异性能，其原因是_______________________________________________。
纳米花状MS2有更大的表面积，
(6) 为进一步探究MS2传感器的重复性、长期稳定性等性能，将传感器暴露在另一种氨气浓度中进行循环测试，4周内测试结果如图3所示，第3、4周气敏性能有所下降的可能原因是_______________________ ______________________。
MS2长时间暴露在空气
【解析】 (1) 石墨层与层之间为范德华力(或分子间作用力)，纳米片状MS2具有类似石墨的层状结构。层与层之间的作用力为范德华力(或分子间作用力)。(3) 题给信息“反应釜内气压越大，越有利于纳米MS2结晶”，反应生成大量气体，可增加反应釜内气压，有利于纳米MS2结晶。(5) 根据题目已知条件，传感器对NH3的响应值越大，气敏性能越好，纳米花状MS2晶体具有灵敏易观察的优异性能，其原因是纳米花状MS2晶体有更大的表面积，反应速率更快。(6) MS2中S显－2价，MS2长时间暴露在空气中，被氧气氧化失效。
7 [2024苏锡常镇一调]高砷煤中含有砷硫铁(FeAsS)等物质。燃煤产生的烟气中含NO、SO2、粉尘等，经过SCR脱硝除去NO，粉尘经沉降得到粉煤灰。(1) 燃煤固硫①燃用高砷煤时加入生石灰将大部分硫元素转化为____________(填化学式)留在煤渣中。②高砷煤燃烧过程中，砷硫铁在高温下被氧化成As2O3释放到烟气中，该反应的化学方程式为_____________________________________。
(2) SCR脱硝(脱除烟气中的NO)在烟气中加入适量氨气，用钒氧化物作催化剂将NH3、NO、O2转化为N2。烟气中含有的As2O3会使钒氧化物催化剂中毒。①在SCR脱硝的反应中还原剂为_________(填化学式)。②研究发现砷中毒机理主要是As2O3分子破坏了催化剂的Lewis酸位点，使V===O数量减少(产物中As化合价为＋3、＋5)。请补充完整产物的结构。
③As2O5不易使催化剂中毒。但与As2O3相比，As2O5更不利于脱硝反应的进行，其原因是___________________________________________ ________________________________。(3) 粉煤灰成分研究粉煤灰可用于水泥工业，粉煤灰中的氨含量(NH3或铵盐)会影响水泥的性能。①取50.00 g粉煤灰加入NaOH蒸出NH3，用20 mL 0.100 0 ml/L的H2SO4溶液吸收NH3，用0.200 0 ml/L NaOH溶液滴定过量的H2SO4至终点，平行滴定3次，平均消耗NaOH溶液10.00 mL，计算粉煤灰中以NH3计的氨含量(用mg/g表示，写出计算过程)。
As2O5将NH3氧化，与NO反应的NH3的量减少，产生的As2O3会使催化剂中毒
②相同烟气所得脱硝粉煤灰(经过SCR脱硝后获得)与未脱硝粉煤灰(直接沉降获得)加水溶解后，所得浆液pH随时间的变化如图所示。脱硝粉煤灰pH始终比未脱硝粉煤灰低的原因是__________________________ ______________________________________________。
部分SO2被氧化为SO3，SO3与NH3、H2O反应生成(NH4)2SO4溶于水呈酸性
【解析】 (2) ②As2O3中As元素的化合价为＋3，且每个As原子周围有一个孤电子对，As2O3分子破坏了催化剂的Lewis酸位点，且产物中As元素的化合价为＋3、＋5，故推出As2O3中有1个As与2个Lewis酸位点(O原子)结合，化合价变为＋5，结构见答案。
核心1　工业流程与原料处理1 基本流程图
2 原料预处理(1) 提高反应速率的措施：粉碎、逆流、雾化(增大接触面积)；增大浓度、升温。(2) 加酸处理：将氢前金属单质、金属氧化物、难溶碳酸盐溶解，如有硝酸或者NO与酸的组合，则还需要氧化还原的过程。(3) 加碱处理：将Al、Al2O3、Al(OH)3等两性物质、SiO2溶解，且经常将金属变成高价态物质。
(4) 有机物：溶解有机物或萃取易溶于有机物的无机物。(5) 灼烧/焙烧/煅烧：①除去碳及有机物；②通氧气的情况下，可能会发生氧化还原反应；③热分解。
例1 (1) 由碳酸锰矿(主要成分为MnCO3，还含有FeCO3、MnO2、Al2O3、SiO2等)中提取金属锰的一种工艺流程如下：“酸浸”过程中，提高锰元素浸出率的措施有：适当提高酸的浓度、__________________________________________________。
粉碎碳酸锰矿、适当升温、搅拌等(答案合理即可)
(2) 锌浮渣主要含Zn、ZnO、SiO2、Fe2＋、Cd2＋、Mn2＋，工业上可通过控制条件逐一除去杂质以制备超细活性氧化锌，其工艺流程如下：锌浮渣利用硫酸浸出后，将滤渣1进行再次浸出，其目的是________________________。
(3) 实验室用氧化锌矿粉(主要含ZnO、FeCO3、CuO等)制备碱式碳酸锌[Zn2(OH)2CO3]，并将其用于合成氨工艺脱硫研究。
“酸浸”时保持H2SO4过量的目的是___________________________ ______________________________________。
提高矿石的浸出率(或防止
Zn2＋、Fe2＋、Cu2＋等金属离子水解)
核心2　元素在工艺流程中的转化1 滤渣的确定沉淀成分的判断：(1) 不参与反应的物质。(2) 过量的反应物。(3) 由杂质转化生成的物质。
2 副产品的确定3 循环物质的确定
例2 MnSO4·H2O在工业、农业等方面有广泛的应用，工业上可由高铁菱锰矿(主要成分为MnCO3，含有FeCO3、Al2O3、MgO、SiO2等杂质)制备，部分工艺流程如下：
相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表(开始沉淀的pH按离子浓度为0.1 ml/L计算)：
(1) “滤渣1”的主要成分________。(2) “调pH”范围至5～6，得到滤渣2的主要成分除MnO2外，还有______________________。(3) “除杂”过程中加入MnF2的目的是_____________。
Al(OH)3、Fe(OH)3
核心3　制备过程中反应条件的控制1 常用方法
注意　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变大；②不引入新杂质。例如，若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3或Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。
例3 以红土镍矿(含NiO及铁、镁、硅的氧化物等)为原料制备Ni(OH)2的工艺流程如下：
(1) “酸浸”时，H2SO4稍过量的目的是______________________。
(2) “沉镁”时，需综合考虑镁去除率和镍损失率。不同pH下镁去除率和镍损失率如图所示。
①应控制反应体系的pH约为________(填字母)。A． 5.0　　　 B． 6.0　　 C．6.5
②已知：Ksp(MgF2)＝7.4×10－11。要使“沉镁”所得滤液中 c(Mg2＋)≤7.4×10－7 ml/L，则应控制滤液中c(F－)不低于___________。(3) “沉镍”所得滤液中，可循环使用的主要溶质为___________ (填化学式)。
核心4　物质的分离与提纯1 正确选择物质分离的“6种”常用方法
例4 (1) MnSO4在水中的溶解度与温度的关系如图所示。由MnCO3获得较纯净的MnSO4·H2O晶体的方法：将MnCO3溶于适量的稀硫酸，控制温度在80～90 ℃之间蒸发结晶，____________，得到MnSO4·H2O晶体，洗涤、烘干。晶体通常采用减压烘干的原因是_________________ ______________。
防止MnSO4·H2O
(2) KCl、KIO3的溶解度曲线如图所示。由KIO3溶液得到KIO3晶体的方法为______________________。
(3) “萃取分离”溶液中钴、锂的萃取率与平衡时溶液pH的关系如图所示。pH一般选择5左右，理由是_______________________________ ________。
pH在5左右时，钴、锂的分离效率
(4) 钼(M)是重要的过渡金属元素，具有广泛用途。由钼精矿(主要成分是MS2)湿法回收钼酸铵[(NH4)2MO4]部分工艺流程如图所示。
“滤液2”先加入有机溶剂“萃取”，再加氨水“反萃取”，进行“萃取”和“反萃取”操作的目的是_______________________________ ______________________。
富集钼酸根离子(或将钼酸根离子
1 [2024常州一中检测]室温时，实验室以含铬废液(主要离子含K＋、Fe3＋、Cr3＋、SO)制取含K2Cr2O7溶液的流程如下：
2 [2023南通如皋期初]用磁铁矿(主要成分为Fe3O4、含Al2O3和SiO2等杂质)制取FeCO3的工艺流程如图所示，部分金属离子沉淀的pH见下表。下列说法正确的是(　 　)
A. “酸浸”过程中加入过量硫酸能抑制金属离子水解和提高铁元素的浸出率B. “调节pH”时应控制溶液的pH略大于3.3C. “沉铁”时应将“过滤1”的滤液滴加到Na2CO3溶液中，并不断搅拌D. “过滤2”所得滤液中的溶质为Na2SO4
【解析】 “酸浸”过程中，加入过量硫酸可以充分溶解矿石，增大浸取的反应速率，提高铁元素的浸取效率，同时还可以抑制Fe3＋等金属离子的水解，A正确；加入20%氨水调pH，使Al3＋沉淀，Fe2＋不沉淀，则调节pH为5.2≤pH＜6.5，B错误；应将Na2CO3溶液滴加到“过滤1”的滤液中，C错误；“过滤2”所得滤液中的溶质有Na2SO4、(NH4)2SO4，D错误。
3 [2025镇江期初]一种从某铜镍矿(主要成分为CuFeS2、FeS2、NiO、MgO、SiO2等)中回收Cu、Ni的流程如下：
(1) 基态Cu2＋的外围电子排布为_________。(2) “氧压浸出”过程中，加压的目的是________________________ __________________。
增大氧气的溶解度，加快
适当增大溶液pH，促使萃取反应的平衡正向移动，提高铜的萃取率
(6) “沉镍”时为确保Ni2＋沉淀完全，理论上应调节溶液pH≥_____ [已知：25 ℃时，Ksp[Ni(OH)2]＝4×10－15；lg2＝0.3；当溶液中 c(Ni2＋)≤1.0×10－5 ml/L时，可认为Ni2＋沉淀完全]。(7) 测定NiSO4·7H2O粗品的纯度。取3.000 g NiSO4·7H2O粗品溶于水(滴加几滴稀硫酸)配成100.0 mL溶液，取25.00 mL溶液于锥形瓶中，滴入几滴指示剂，用0.050 00 ml/L Na2H2Y标准溶液滴定，平均消耗标准溶液50.00 mL。计算确定粗品中NiSO4·7H2O的纯度(已知：Ni2＋＋H2Y2－===NiY2－＋2H＋，Ni—59，写出计算过程)。【答案】 93.67%(计算过程见解析)
(1) 钛白水解工业废酸中需先加入H2O2生成难萃取的 [TiO(H2O2)]2＋，再进行萃取，H2O2的作用是______(填字母)。a. 作氧化剂　　b． 作还原剂　　c． 作配体
①—R对(RO)3PO产率的影响如表所示。随着碳原子数增加，(RO)3PO产率降低的原因可能为___________________________________ ________________________________________________________________________________________________________。
随着碳原子数增加，O—H极性减弱更难断裂，(RO)3PO产率降低[或随着碳原子数增加，烃基推电子能力增强，O—H更难断裂，(RO)3PO产率降低]
(3) “反萃取”时生成Sc(OH)3、MnO2沉淀，生成MnO2反应的离子方程式为__________________________________________。(4) “沉钪”时得到Sc2(C2O4)3·6H2O沉淀。“沉钪”时测得相同时间钪的沉淀率随温度的变化如图2所示，随温度升高钪的沉淀率先升高后降低的可能原因是_______________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
Mn2＋＋H2O2＋2OH－===MnO2↓＋2H2O
温度低于80 ℃时，随温度升高，沉淀反应速率加快，钪的沉淀率上升(或随温度升高，草酸电离程度增大，草酸根离子浓度增大，钪的沉淀率上升)；温度高于80 ℃时，随着温度的升高，草酸钪的溶解度增大，致使钪的沉淀率下降