高考化学复习历年高频考点 题型与知识专题讲解 十三 化工流程综合题Word文档格式.docx
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7H2O）：
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
金属离子
Ni2+
Al3+
Fe3+
Fe2+
开始沉淀时（c=0.01mol·
L−1）的pH
沉淀完全时（c=1.0×
10−5mol·
7.2
8.7
3.7
4.7
2.2
3.2
7.5
9.0
回答下列问题：
（1）“碱浸”中NaOH的两个作用分别是______________。
为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。
写出该反应的离子方程式______________。
（2）“滤液②”中含有的金属离子是______________。
（3）“转化”中可替代H2O2的物质是______________。
若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即
，“滤液③”中可能含有的杂质离子为______________。
（4）利用上述表格数据，计算Ni（OH）2的Ksp=______________（列出计算式）。
如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0mol·
L−1，则“调pH”应控制的pH范围是______________。
（5）硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。
（6）将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是______________。
【答案】
（1）除去油脂，溶解铝及其氧化物
+H+=Al（OH）3↓+H2O
（2）Ni2+、Fe2+、Fe3+
（3）O2或空气Fe3+（4）0.01×
（107.2−14）2[或10−5×
（108.7−14）2]3.2~6.2
（5）2Ni2++ClO−+4OH−=2NiOOH↓+Cl−+H2O（6）提高镍回收率
【解析】
（1）废弃的含镍催化剂原料中能与NaOH溶液反应的为表面的油脂、铝及其氧化物。
“滤液①”中的溶质为Na[Al（OH）4]（或NaAlO2）、高级脂肪酸钠和甘油，当向该滤液中滴加稀硫酸时，其中的Na[Al（OH）4]（或NaAlO2）可与稀硫酸反应得到Al（OH）3沉淀。
（2）“滤饼①”的成分为Ni、Fe及其氧化物，用稀硫酸“酸浸”时可得到NiSO4、FeSO4、Fe2（SO4）3等，则滤液②中的金属阳离子有Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋。
（3）加H2O2溶液“转化”的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋，替代起氧化作用的H2O2溶液的可以为O2或空气，这样既能将Fe2＋氧化，又不引进新杂质。
由于Fe2＋开始沉淀、沉淀完全时的pH与Ni2＋的相近，所以若工艺流程改为先“调pH”再“转化”，则“调pH”得到的仅为少量的Fe（OH）3沉淀，大部分Fe2＋与Ni2＋一起存在于溶液中，通过“转化”（氧化）使Fe2＋转变为Fe3＋，则“滤液③”中的杂质离子为氧化得到的Fe3＋。
（4）根据Ni2＋开始沉淀时的pH为7.2，可得Ni（OH）2的Ksp＝c（Ni2＋）·
c2（OH－）＝0.01×
（107.2－14）2；
根据Ni2＋完全沉淀时的pH为8.7，也可得Ni（OH）2的Ksp＝c（Ni2＋）·
c2（OH－）＝10－5×
（108.7－14）2或0.01×
（107.2－14）2。
“调pH”是为了使Fe3＋沉淀完全，根据Fe3＋完全沉淀时的pH为3.2可知，pH≥3.2；
同时不能使Ni2＋沉淀，则Qc[Ni（OH）2]≤Ksp[Ni（OH）2]，则c（Ni2＋）·
c2（OH－）≤0.01×
（107.2－14）2，根据c（Ni2＋）＝1.0mol·
L－1，可求得c（OH－）≤10－7.8mol·
L－1，对应c（H＋）≥10－6.2mol·
L－1，则pH≤6.2，则“调pH”控制的pH范围是3.2～6.2。
（5）Ni2＋被ClO－氧化为NiOOH，ClO－被还原为Cl－，根据电子守恒可配平得2Ni2＋＋ClO－―→2NiOOH↓＋Cl－，再依据电荷守恒可配平得2Ni2＋＋ClO－＋4OH－―→2NiOOH↓＋Cl－，最后依据质量守恒得2Ni2＋＋ClO－＋4OH－═══2NiOOH↓＋Cl－＋H2O。
（6）母液中含有未结晶的硫酸镍，循环使用母液可提高镍的回收率。
【解题模型】以分离、提纯为主线的工艺流程题解题模板
第一步
从题干中获取有用信息，了解原料及需要分离、提纯的产品。
第二步
整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。
第三步
分析流程中的每一个步骤，并获取以下信息：
①知道“四个什么”：
反应物是什么，发生了什么反应，该反应造成了什么后果，对产品有什么作用。
②抓住“一个关键”：
一切反应或操作都是为获得产品而服务。
第四步
从问题中获取信息，帮助解题。
题型2：
以物质制备为目的的工艺流程题
例2【2019年高考全国3卷26题】高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。
相关金属离子[c0（Mn+）=0.1mol·
L−1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
Mn2+
Mg2+
Zn2+
开始沉淀的pH
8.1
6.3
1.5
3.4
8.9
6.2
6.9
沉淀完全的pH
10.1
8.3
2.8
10.9
8.2
（1）“滤渣1”含有S和__________________________；
写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式____________________________________________________。
（2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是将________________________。
（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。
（4）“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是______________。
（5）“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。
若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是_________________________________________________________。
（6）写出“沉锰”的离子方程式___________________________________________________。
（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。
当x=y=
时，z=___________。
（1）SiO2（不溶性硅酸盐）MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O
（2）将Fe2+氧化为Fe3+（3）4.7（4）NiS和ZnS
（5）F−与H+结合形成弱电解质HF，MgF2
Mg2++2F−平衡向右移动
（6）Mn2++2
=MnCO3↓+CO2↑+H2O（7）
【解析】
（1）硫化锰矿中硅元素主要以SiO2或不溶性硅酸盐形式存在，则“滤渣1”的主要成分为S和SiO2（或不溶性硅酸盐）。
结合“滤渣1”中含S，可知“溶浸”时MnO2与MnS在酸性条件下发生氧化还原反应生成MnSO4和S，根据化合价升降法可配平该反应的化学方程式。
（2）“溶浸”后溶液中含Fe2＋，“氧化”中加入的适量MnO2能将Fe2＋氧化为Fe3＋。
（3）“调pH”除去Fe3＋和Al3＋时，结合表格中数据信息可知需控制溶液的pH在4.7～6之间。
（4）“除杂1”中加入Na2S能将Zn2＋和Ni2＋分别转化为沉淀除去，故“滤渣3”的主要成分为NiS和ZnS。
（5）“除杂2”中F－与Mg2＋反应生成MgF2沉淀，若溶液酸度过高，则F－与H＋结合生成弱电解质HF，导致MgF2（s）Mg2＋（aq）＋2F－（aq）平衡向右移动，Mg2＋不能完全除去。
（6）“沉锰”时Mn2＋与HCO
反应生成MnCO3并放出CO2，由此可写出离子方程式。
（7）化合物LiNixCoyMnzO2中，当x＝y＝
时，根据化合物中正负化合价代数和为0知1＋2×
＋3×
＋4z－2×
2＝0，解得z＝
。
例3【2018年高考全国3卷27题】
KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。
（1）KIO3的化学名称是________。
（2）利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如图所示：
“酸化反应”所得产物有KH（IO3）2、Cl2和KCl。
“逐Cl2”采用的方法是________。
“滤液”中的溶质主要是________。
“调pH”中发生反应的化学方程式为___________________________________。
（3）KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式：
___________________________________。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为__________，其迁移方向是________________。
③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有____________________（写出一点）。
（1）碘酸钾
（2）加热 KCl KH（IO3）2＋KOH===2KIO3＋H2O（或HIO3＋KOH===KIO3＋H2O）
（3）①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑②K＋ 由a到b③产生Cl2易污染环境等
（1）KIO3的名称为碘酸钾。
（2）Cl2是一种易挥发且溶解度不大的气体，可通过加热法去除溶液中溶解的Cl2。
加入KOH溶液“调pH”使KH（IO3）2转化为KIO3：
KH（IO3）2＋KOH===2KIO3＋H2O。
（3）①电解法制备KIO3时，H2O在阴极得到电子，发生还原反应：
2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。
②电解池中阳离子向阴极移动，即由电极a向电极b迁移，阳离子交换膜只允许阳离子通过，故主要是K＋通过阳离子交换膜。
③根据工艺流程分析，KClO3氧化法生成的Cl2有毒，且在调pH时加入KOH的量不易控制，另外，生成的KIO3中杂质较多。
【解题模型】物质制备型化工流程题的解题模板
粗读题干，挖掘图示
关注关键字，弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出，只需问什么推什么。
如制备类无机化工题，可粗读试题，知道题目制取什么、大致流
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