【升级版】微专题25化学工艺流程题-----原料的预处理（原卷版）(全国版).docx

1、微专题25 化学工艺流程题-原料的预处理1（2023全国统考高考真题）LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿（MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素）制备LiMn2O4的流程如下：预处理已知：KspFe(OH)3=2.810-39，KspAl(OH)3=1.310-33，KspNi(OH)2=5.510-16。回答下列问题：(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为 。为提高溶矿速率，可采取的措施 (举1例)。(2)加入少量MnO2的作用是 。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是 。(3)溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=4，此时c(Fe3+)= molL-1；用石

2、灰乳调节至pH7，除去的金属离子是 。(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+，生成的沉淀有 。(5)在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为 。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断 。电解废液可在反应器中循环利用。(6)煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是 。一、化工流程答题基本思路二、一个完整的无机化工生产流程一般具有下列过程：原料对原料的预处理核心化学反应产品的提纯和分离 目标产物三、原料预处理：酸浸：溶解、去氧化膜等，使得可溶性的离子进入溶液中，不溶物过滤去除。碱浸：去油污（酯）、溶解铝、二氧化硅、氧化铝等，使得可溶性的离子进入溶液中，不容物过滤去除。水浸：与水反应或溶解

3、，使原料变成离子进入溶液中。研磨（雾化、粉碎）：增大反应接触面积，以加快化学反应速率或使反应更充分。灼烧（焙烧、煅烧）：使物质高温分解或者氧化去除杂质、改变物质结构，使物质能溶解。如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质。如煅烧高岭土。加入其他物质：如有机物醇、四氯化碳、无机盐等-反应、溶解。四、原料预处理过程中常考知识点：1增大原料浸出率（离子在溶液中的含量多少）的措施：搅拌、适当升高温度、延长浸出时间、增大浸出液的浓度、固体粉碎增大接触面积2提高固体的焙烧效率方法：增加氧气的量、固体充分粉碎、逆流焙烧、适当升温等。3加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向（一般是有利于生成物生成

4、的方向）移动1（2023全国统考高考真题）是一种压电材料。以为原料，采用下列路线可制备粉状。预处理回答下列问题：(1)“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是 。(2)“焙烧”后固体产物有、易溶于水的和微溶于水的。“浸取”时主要反应的离子方程式为 。(3)“酸化”步骤应选用的酸是 (填标号)。a稀硫酸b浓硫酸c盐酸d磷酸(4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？ ，其原因是 。(5)“沉淀”步骤中生成的化学方程式为 。(6)“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的 。2（2021湖北高考真题）废旧太阳能电池CIGS具有较高的回收利用价值，其主要组成为CuIn0.5Ga0.5Se2。某探究小组回收处理流程如图

5、：预处理回答下列问题：(1)硒(Se)与硫为同族元素，Se的最外层电子数为_；镓(Ga)和铟(In)位于元素周期表第IIIA族，CuIn0.5Ga0.5Se2中Cu的化合价为_。(2)“酸浸氧化”发生的主要氧化还原反应的化学方程式为_。(3)25时，已知：Kb(NH3H2O)2.010-5，KspGa(OH)31.010-35，KspIn(OH)31.010-33，KspCu(OH)21.010-20，“浸出液”中c(Cu2+)=0.01molL-1。当金属阳离子浓度小于1.010-5molL-1时沉淀完全，In3+恰好完全沉淀时溶液的pH约为_(保留一位小数)；若继续加入6.0molL-1氨

6、水至过量，观察到的实验现象是先有蓝色沉淀，然后_；为探究Ga(OH)3在氨水中能否溶解，计算反应Ga(OH)3+NH3H2OGa(OH)4-+NH的平衡常数K=_。(已知：Ga3+4OH-Ga(OH)4- K=1.01034)(4)“滤渣”与SOCl2混合前需要洗涤、干燥，检验滤渣中SO是否洗净的试剂是_；“回流过滤”中SOCl2的作用是将氢氧化物转化为氯化物和_。(5)“高温气相沉积”过程中发生的化学反应方程式为_。1（2023全国统考高考真题）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：预处理

7、已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O存在，在碱性介质中以CrO存在。回答下列问题：(1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为 (填化学式)。(2)水浸渣中主要有SiO2和 。(3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是 。(4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH9以达到最好的除杂效果，若pH9时，会导致 。(5)“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH1时，溶解为VO或VO3+在碱性条件下，溶解为VO或VO，上述性质说明V2O5具有 (填标号)。A酸性B碱性

8、C两性(6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为 。2（2023湖南郴州统考三模）铋(Bi)的化合物广泛应用于电子、医药等领域。由辉铋矿(主要成分为，含、CuO、等杂质)制备的工艺流程如下：预处理已知：i易水解。难溶于冷水。ii“氧化浸取”时，铋元素转化为，硫元素转化为硫单质。iii。回答下列问题：(1)为提高“浸取”速率，采取的措施有：升高温度、 (写出一条)。辉铋矿浸取率随温度的变化曲线如图，高于40时浸取率快速下降，其可能的原因是 。(2)“氧化浸取”时，和发生反应的物质的量之比为 。(3)“除铜”时发生反应：，则 。(4)“转化”时，生成的离子方程式为

9、 。(5)已知酸性环境下，可以将氧化成(被还原成)。请设计一个原电池装置来证明这一点，在下图中的两个方框内标出两烧杯溶液中溶质的化学式 ，并写出正极的电极反应式： 。(6)取产品w g，加入足量稀硫酸和稀溶液使其完全反应，再用a molL 标准溶液滴定生成的，当溶液紫红色恰好褪去时，消耗b mL标准溶液。该产品的纯度为 (用含w、a、b的代数式表示)。3（2023海南海口海南中学校考三模）从低品位铜镍矿(含有Fe2O3、FeO、MgO、CuO等杂质)资源中提取镍和铜的一种工艺流程如下：预处理(1)上述流程中，加快反应速率的措施是 。(2)萃取时发生反应：Cu2+ + 2HRCuR2 + 2H+

10、(HR、CuR2在有机层，Cu2+、H+等在水层)。解释反萃取时H2SO4的作用： 。(3)黄钠铁矾NaFe3(OH)6(SO4)2比Fe(OH)3更易形成沉淀。反应终点pH与Fe3+、Ni2+沉淀率的关系如下表。反应终点pH沉淀率/%Fe3+Ni2+1.594.040.192.599.210.563.899.913.31 生成黄钠铁矾的离子方程式是 。 沉淀Fe3+时最适宜选用的反应终点pH是 。(4)第二次使用MgO调节pH使Ni2+沉淀完全，宜将pH调节至 (填序号)(已知KspNi(OH)2 = 2.110-15)。a.67b.910c.11124（2023广东汕头金山中学校考三模）钒

11、的用途十分广泛，有金属“维生素”之称。以含钒石煤(主要成分为、，杂质有、及、等化合物)制备单质钒的工艺流程如图所示。预处理已知：该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀时和完全沉淀时的如下表所示：金属离子开始沉淀时1.97.03.08.1完全沉底时3.29.04.710.1，远大于。回答下列问题：(1)为了提高“焙烧”效率，可采取的措施有 、 (2)“焙烧”时，、都转化为，写出转化为的化学方程式为 (3)“水浸”加入调节溶液的为8.5，可完全除去的金属离子有 ，部分除去的金属离子有 。“水浸”加入过量不能使完全转化为，原因是 。(4)“离子交换”与“洗脱”可表示为(为强碱性阴离子交换树脂，为在水溶

12、液中的实际存在形式)，则“洗脱”过程中“淋洗液”最好选用 (5)“沉钒”过程析出晶体，需要加入过量，目的是 。(6)钒的某种氧化物的晶胞结构如图所示，晶胞的长、宽、高分别是apm、bpm、cpm，阿伏加德罗常数的值为，则该晶体的密度为 (用含a、b、c、的代数式表示)。5（2021山东高考真题）工业上以铬铁矿(FeCr2O4，含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O72H2O)的工艺流程如图。回答下列问题：预处理(1)焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是_。(2)矿物中相关元素可溶性组分物质

13、的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓度c1.010-5molL-1时，可认为已除尽。中和时pH的理论范围为_；酸化的目的是_；Fe元素在_(填操作单元的名称)过程中除去。(3)蒸发结晶时，过度蒸发将导致_；冷却结晶所得母液中，除Na2Cr2O7外，可在上述流程中循环利用的物质还有_。(4)利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为：4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2+O2。则Na2Cr2O7在_(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为_。6（2021福建高考真题）四钼酸铵是钼深加工的重

14、要中间产品具有广泛的用途。一种以钼精矿(主要含，还有、的化合物及等)为原料制备四钼酸铵的工艺流程如下图所示。预处理回答下列问题：(1)“焙烧”产生的气体用_吸收后可制取氮肥。(2)“浸出”时，转化为。提高单位时间内钼浸出率的措施有_(任写两种)。温度对内钼浸出率的影响如图所示。当浸出温度超过后，钼的浸出率反而降低，主要原因是温度升高使水大量蒸发，导致_。(3)“净化”时，浸出液中残留的、转化为沉淀除去。研究表明，该溶液中和pH的关系为：。为了使溶液中的杂质离子浓度小于，应控制溶液的pH不小于_。(已知：；和的分别为35.2和17.2)(4)“净化”后，溶液中若有低价钼(以表示)，可加入适量将其

15、氧化为，反应的离子方程式为_。(5)“沉淀”时，加入的目的是_。(6)高温下用还原(NH4)2Mo4O13可制得金属钼，反应的化学方程式为_。【已知：(NH4)2Mo4O13受热分解生成】1（2023江苏南通海门中学校考模拟预测）从分金渣(主要成分为AgCl、)中获取高纯银的流程如图所示：预处理已知：在上述反应的温度下，(1)“预处理”加入溶液将转化为AgCl，反应的化学方程式为 。(2)氯化银的晶胞如图，周围最近且等距离的数目为 。(3)已知：，“分银”时，AgCl与反应生成，该反应的平衡常数 。(4)“分银”时，的浓度与溶液pH的关系如图1；及其与形成的微粒的浓度分数随溶液pH变化的关系如

16、图2。“分银”时，终点pH需控制的范围及原因为 。(5)“还原”时发生反应的离子方程式为 。(6)已如(白色)，测定所制银样品纯度的过程为(杂质不反应)：称取制备的银样品1.0800g，加适量稀硝酸溶解，定容到100mL容量瓶中。准确量取25.00mL溶液于锥形瓶中，酸化后滴入几滴溶液作指示剂，再用标准溶液滴定，滴定终点时溶液变为血红色。重复的操作2次，所用标准溶液的平均体积为24.00mL。计算样品中银的质量分数(写出计算过程) 。2（2023江西校联考二模）钯(Pd)是一种贵金属，活性炭载钯催化剂广泛应用于石油化工、制药等工业，但使用过程中因生成难溶于酸的PdO而失活。一种从废钯催化剂(杂

17、质主要含有机物、活性炭、及少量Fe、Cu等元素)中回收海绵钯的工艺流程如图：预处理已知：I阴、阳离子交换树脂的基本工作原理分别为、(表示树脂的有机成分)。“沉钯”时得到氯钯酸铵固体，不溶于冷水，可溶于稀盐酸。请回答下列问题：(1)进行“焙烧”的目的是 。(2)“浸取”时，加入有利于Pd的溶解，生成的四氯合钯()酸()为二元强酸。加入浓盐酸和后主要反应的离子方程式： 。(3)“离子交换除杂”应使用 (填“阳离子”或“阴离子”)树脂。(4)“还原”过程转化为，在反应器出口处器壁内侧有白色晶体生成，该过程发生的化学方程式为 ，且该反应的副产物可循环利用至 环节(填环节名称)。(5)研究表明有些过渡金

18、属型氢化物能高效的储存和输送氢能源，如LaH2.76、TiH1.73，已知标准状况下，1体积的钯粉大约可吸附896体积的氢气(钯粉的密度为10.64gcm-3，相对原子质量为106.4)，试写出钯(Pd)的氢化物的化学式 。在第二步还原过程中，也可用代替N2H4进行热还原，但消耗的H2质量比理论值略高，其原因是 。3（2023云南校联考二模）六水合氯化镍(NiCl26H2O)常用于电镀、陶瓷等工业。某实验室以镍矿渣(主要含NiS、CuS、FeS)制备六水合氯化镍晶体，设计流程如图所示：预处理已知： Ksp(NiS)= 1.0710-21， Ksp(CuS)= 1.2710-26。回答下列问题：

19、(1)写出“酸溶”时，NiS发生反应的离子方程式： 。“酸溶”时，为减少生产过程对大气的污染，通常还需通入过量的 (填气体名称)。(2)试剂a应选用下列物质中的_(填标号)。ANaOHBNi(OH)2CNa2CO3DNi(NO3)2(3)“除铜”过程发生反应的离子方程式是 ，若要求溶液中Cu2+浓度小于110-5mol/L，则应控制溶液中Ni2+浓度 。(结果保留两位小数)(4)“沉镍”所得沉淀有多种组成，可表示为xNiCO3yNi( OH)2 zH2O，若试剂b为纯净物，试剂b可以是 。 为测定沉淀的组成，进行下列实验：称取干燥沉淀样品3. 41g，隔绝空气加热，剩余固体质量随温度变化的曲线

20、如图所示(500C750C条件下加热，收集到的气体产物只有一种，750C以上残留固体为NiO)。通过计算确定该样品的化学式为 。(5)由xNiCO3yNi( OH)2 zH2O固体制备NiCl26H2O的实验方案是：向固体中加入过量盐酸，搅拌，调节溶液的pH值，蒸发浓缩， ，过滤， ，干燥(NiCl2溶解度曲线如图所示)。预处理4（2023重庆沙坪坝重庆八中校考二模）氮化镓(GaN)具有优异的光电性能。一种利用炼锌矿渣(主要含铁酸镓、铁酸锌、)制备GaN的工艺流程如下：已知：常温下，。Ga与Al同主族，化学性质相似。、的反萃取率(进入水相中金属离子的百分数)与盐酸浓度的关系见下表。盐酸浓度/反

21、萃取率/%286.99.4469.152.1617.571.3回答下列问题：(1)基态镓的电子排布式为 ，GaN晶胞结构与金刚石类似，其中N原子的轨道杂化类型为 。(2)提高“酸溶”时溶出率的方法有 (任写2种)。(3)酸浸时发生反应的化学方程式为 。(4)“酸浸”所得浸出液中、浓度分别为、。常温下，为尽可能多地提取并确保不混入，“调pH”时需用CaO调节pH的范围为 (假设调pH时溶液体积不变)；“酸溶”所得滤渣的主要成分是 (填化学式)。(5)“脱铁”和“反萃取”时，所用盐酸的浓度 ， (选填上表中盐酸的浓度)。(6)“沉镓”时，若加入NaOH的量过多，会导致的沉淀率降低，原因是 (用离子

22、方程式表示)。5（2023海南海口海南华侨中学校考二模）穿甲弹的弹芯用钨合金制造。工业上以黑钨矿(主要成分是FeWO4、MnWO4，含少量的Fe2O3、SiO2)为原料冶炼钨的流程如图所示。预处理已知：钨酸H2WO4难溶于水。回答下列问题：(1)浸取在加热、通空气条件下进行，FeWO4转化为Na2WO4的化学方程式为 。(2)“滤渣1”的成分为 。除硅时，加入稀盐酸调节pH时，如果pH太低，钨的产率会降低，其原因是 。(3)“系列操作X”的目的是去除部分氨，使(NH4)2WO4转化为仲钨酸铵析出并分离，则该系列操作是 。(4)已知：含大量钨酸钙固体的溶液中存在。时，当温度升高至时，则 (填“”

23、“”或“”)0。6（2023陕西商洛统考三模）固体电解质LATP的化学式为Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3，某研究人员以钛铁矿精粉(主要成分为FeTiO3，含少量Al2O3，SiO2)为原料合成LATP的工艺流程如图所示。预处理请回答下列问题：(1)LATP中钛的化合价为 价。(2)“粉碎”的目的是 ，为了达到这一目的，还可以采用的措施有 (答一条即可)。(3)“碱浸”的目的是除去 (填化学式)。(4)“碱浸”时加入适当过量的NaOH溶液，“酸浸”时加入适当过量的稀硫酸，且NaOH溶液和稀硫酸均不宜过量太多，其主要原因是 。(5)“沉钛”时生成Ti3(PO4)4的化学方程式为 。(6

24、)本实验洗涤Ti3(PO4)4时采用如图所示装置，该装置为抽滤装置，其原理是用抽气泵使吸滤瓶中的压强降低，达到快速固液分离的目的。其中“安全瓶”的作用是 。(7)常温下，Ti3(PO4)4的Ksp=a，当溶液中c(Ti4+)1.010-5molL-1时可认为Ti4+沉淀完全，则“沉钛”时，溶液中c()最低为 molL-1。7（2023山东潍坊统考三模）可用于油漆颜料及羊毛处理。工业上以高铁铬铁矿(主要成分为，含、等杂质)为原料生产和金属Al的工艺流程如图。预处理已知：I“焙烧”过程中，反应转化为若溶液中相关离子的物质的量浓度为c，则常温时，lgc与溶液pH的关系如图所示。(黄色)(橙色)。回答下列问题：(1)“焙烧”时，发生反应的化学方程式为 。(2)“水浸”后滤渣主要成分为 (填化学式)；“调pH”时通入的“气体X”是 。(3)常温下，图像上M点对应的溶液 。(4)用稀硫酸进行“酸浸”，调节溶液pH的最大值为 。“沉铝”后的母液的主要成分为 。(5)加入“析铬”时，被还原的离子方程式为 。