2026届高考化学专题复习课件：化工流程中物质的分离与提纯

这是一份2026届高考化学专题复习课件：化工流程中物质的分离与提纯，共48页。PPT课件主要包含了4洗涤，蒸发浓缩，冷却结晶，玻璃棒，SiO2，适当升温等，反应正向进行，ZnO，d84s2，Fe2O3+8H+等内容，欢迎下载使用。
1.化工生产过程中的分离、提纯、除杂化工生产过程中分离、提纯、除杂等环节,与高中化学基本实验的原理紧密联系,包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,或蒸馏、萃取、分液等基本实验操作及原理,并要熟悉所用到的相关仪器。
2.常考分离、提纯的操作(1)从滤液中提取一般晶体(溶解度随温度升高而增大)的方法:蒸发浓缩(至有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥。(2)从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法:蒸发浓缩、趁热过滤(如果温度下降,杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥。(3)减压蒸发的原因:减压蒸发降低了蒸发温度,可以防止某物质分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)或失去结晶水(如题目要求制备结晶水合物产品)。
(5)萃取与反萃取。①萃取:利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同,将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。如用CCl4萃取溴水中的Br2。②反萃取:用反萃取剂使被萃取物从负载有机相返回水相的过程,为萃取的逆过程。(6)其他。①蒸发时的气体氛围抑制水解:如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时,应在HCl的气流中加热,以防其水解。②减压蒸馏的原因:减小压强,使液体沸点降低,防止其受热分解、氧化等。
3.根据溶解度曲线判断结晶的方法(1)溶解度受温度影响较小的物质(如NaCl)采取蒸发结晶的方法。(2)溶解度受温度影响较大的物质采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法。(3)带有结晶水的盐,一般采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法。
1.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:由“母液4”获取NiSO4·7H2O的操作是　　　　、　　　　、过滤、洗涤。 
【解析】NiSO4·7H2O是结晶水合物,故由“母液4”获取NiSO4·7H2O的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。
2.(2024·云南联考)铈(Ce)的氧化物在半导体材料、高级颜料及汽车尾气的净化器方面有广泛应用。以氟碳铈矿(含CeFCO3、BaO、SiO2等)为原料制备CeO2的工艺流程如下图:
回答下列问题:(1)实验室进行操作①所需的玻璃仪器有烧杯、　　　　　　　　　。 (2)“系列操作”包含下图几个过程:已知:Ce3+不能溶于有机物TBP;CeF3+能溶于有机物TBP,且存在反应CeF3++TBPCeTBP4++F-。“滤液A”中加入有机物TBP后的分离方法是　　　。 
【解析】(1)操作①为固液分离,是过滤操作,所需的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。(2)滤液A中的CeF3+能溶于有机物TBP,振荡静置后的水层与有机层采用分液的方法进行分离。
3.碘化镍(NiI2)在二维形式上具有“多铁性”,某小组以废镍催化剂(主要成分是Ni,含少量Zn、Fe、CaO、SiO2等杂质)为原料制备碘化镍的流程如下:
请回答下列问题:(1)滤渣1的成分是CaSO4、　　　 　(填化学式)。滤渣2经过洗涤、干燥、　　　　(填操作名称)可制铁红。 (2)“萃取”中,萃取剂的密度小于1 g·cm-3,若在实验室中分离萃取液,具体操作是　。 
取下分液漏斗塞子,旋开活塞,放出下层液体,待下层液体刚好放完,立即关闭活塞,从上口倒出萃取液
【解析】(1)SiO2不溶于硫酸,CaSO4微溶于水,所以滤渣1的成分是CaSO4、SiO2;“除铁”时,加入NaClO溶液将Fe2+氧化为Fe(OH)3除去,故滤渣2是Fe(OH)3,经过洗涤、干燥、灼烧,Fe(OH)3分解可制铁红。(2)“萃取”中,萃取剂的密度小于1 g·cm-3,萃取液在上层,若在实验室中分离萃取液,具体操作是取下分液漏斗塞子,旋开活塞,放出下层液体,待下层液体刚好放完,立即关闭活塞,从上口倒出萃取液。
4.(2025·广东深圳调研节选)一种从石煤灰渣(主要含V2O5、SiO2、Al2O3及Fe2O3等)中提取钒的工艺流程如下:
“适当升温”“搅拌”“将灰渣进一步粉碎”“适当增加酸的浓度”等,答案合理即可
V2O5+H2SO4═(VO2)2SO4+H2O
(2)“还原结晶”所得“溶液3”的主要阳离子及其浓度如下表:
4NH4V(SO4)2+O2+2H2O
将Fe3+转化为Fe2+,避免Fe3+影响VO2+的萃取
(5)“萃取”前,需调节溶液pH。①已知萃取前溶液中c(Al3+)=0.4 ml·L-1,理论上,为避免产生Al(OH)3沉淀,应调节溶液pH小于　　　　(保留一位小数)。 ②实际上,溶液pH也不能过低,其原因是______________________________　　。 
pH过低,即c(H+)浓度过大,会导致
萃取反应2HR+VO2+ VOR2+2H+的平衡逆向移动,不利于V进入有机相
6Mn(OH)2+O2═2Mn3O4+6H2O
(4)“沉镁I”中,当pH为8.0~10.2时,生成碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O],煅烧得到疏松的轻质MgO。pH过大时,不能得到轻质MgO的原因是___________________________________________________________________。
pH过大,沉淀为Mg(OH)2,不能分解产生CO2,不能得到疏松的轻质MgO
2.(2025·江苏卷节选)ZnS可用于制备光学材料和回收砷。(1)制备ZnS。由闪锌矿[含ZnS、FeS及少量硫化镉(CdS)等]制备ZnS的过程如下:
氧化S2-生成S,促进酸浸
②通入H2S除镉。通过计算判断当溶液pH=0、c(H2S)=0.01 ml·L-1时,Cd2+是否沉淀完全?　 (填“是”或“否”,并写出计算过程)。 
③沉锌前调节溶液的pH至4~5,加入的氧化物为　　　　(填化学式)。 
③由②知,除镉时溶液酸性较强,故应在不引入新杂质的同时消耗溶液中的H+,加入的氧化物为ZnO。
3.(2025·湖南卷 )一种从深海多金属结核[主要含MnO2、FeO(OH)、SiO2,有少量的C2O3、Al2O3、NiO、CuO]中分离获得金属资源和电池级镍钻锰混合溶液(NiSO4、CSO4、MnSO4)的工艺流程如下:
已知:①金属氢氧化物胶体具有吸附性,可吸附金属阳离子。②常温下,溶液中金属离子(假定浓度均为0.1 ml·L-1)开始沉淀和完全沉淀(c≤1.0×10-5ml·L-1)的pH:
回答下列问题:(1)基态Ni的价层电子排布式为　　　　。 (2)“酸浸还原”时,“滤渣”的主要成分是　　　　(写化学式);SO2还原C2O3的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)“沉铁”时,Fe2+转化为Fe2O3的离子方程式为　　　　　　　　　,加热至200 ℃的主要原因是______________________　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)“沉铝”时,未产生Cu(OH)2沉淀,该溶液中c(Cu2+)不超过　　　 ml·L-1。 
SO2+C2O3+H2SO4═2CSO4+H2O
4Fe2++O2+4H2O
防止形成Fe(OH)3胶体,防止其吸附其他金属阳离子,造成产率下降
【解析】(1)Ni原子的价电子是指3d和4s能级上的电子,所以基态Ni原子的价电子排布式为3d84s2;(2)由分析可知,“酸浸还原”时,“滤渣”的主要成分是SiO2;SO2将3价钴还原为2价钴,同时由于硫酸的作用得到CSO4,化学方程式为SO2+C2O3+H2SO4═2CSO4+H2O;(3)“沉铁”时,Fe2+转化为Fe2O3,铁元素化合价上升,则O2做氧化剂,离子反应为:4Fe2++O2+4H2O 2Fe2O3+8H+;已知金属氢氧化物胶体具有吸附性,可吸附金属阳离子,则加热至200℃的主要原因是防止形成Fe(OH)3胶体,防止其吸附其他金属阳离子,造成产率下降;
4.(2024·湖北卷)铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐[Be3Al2(SiO3)6]中提取铍的路径如下:
已知:Be2++4HA BeA2(HA)2+2H+。回答下列问题:(1)为了从“热熔冷却”步骤得到玻璃态,冷却过程的特点是　　 　　。 (2)“萃取分液”的目的是分离Be2+和Al3+,向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液,观察到的现象是________________________________。(3)写出反萃取生成Na2[Be(OH)4]的化学方程式:_____________________________________________________________。“滤液2”可以进入“　　　　”步骤再利用。 
先产生白色沉淀,且沉淀立刻溶解
BeA2(HA)2+6NaOH═Na2[Be(OH)4]+4NaA+2H2O　
【解析】(1)将熔融态物质快速冷却可转化为非晶态,故为了从“热熔冷却”步骤得到玻璃态,需要快速冷却。(2)由已知信息可知,“萃取分液”时Be2+转化为BeA2(HA)2进入煤油中,水相1为含有Al3+的水溶液,向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液,先发生反应Al3++3OH-═Al(OH)3↓,随后立即发生反应Al(OH)3+OH-═[Al(OH)4]-,故观察到的现象是产生白色沉淀,且沉淀立刻溶解。(3)反萃取时有机相中存在BeA2(HA)2,由对角线规则可知,Al与Be化学性质相似,故有机相中加入过量NaOH溶液,BeA2(HA)2转化为[Be(OH)4]2-进入水相2,反应的化学方程式BeA2(HA)2+6NaOH═Na2[Be(OH)4]+4NaA+2H2O。“滤液2”的主要成分为NaOH,可以进入“反萃取分液”步骤再利用。
5.(2024·山东卷)以铅精矿(含PbS,Ag2S等)为主要原料提取金属Pb和Ag的工艺流程如下:
(3)“还原”中加入铅精矿的目的是　。 (4)“置换”中可选用的试剂X为　　　　(填字母)。 A.AlB.ZnC.PbD.Ag“置换”反应的离子方程式为　　　 　。 (5)“电解Ⅱ”中将富银铅泥制成电极板,用作　　　　(填“阴极”或“阳极”)。 
将过量的Fe3+还原为Fe2+
Pb+2[AgCl2]-═2Ag+[PbCl4]2-