工业流程题文字叙述的精准表述.docx

1、工业流程题文字叙述的精准表述工业流程题文字叙述的精准表述1. 常见操作的答题考虑角度常见的操作答题要考虑的角度分离、提纯过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩冷却结晶过滤(洗涤、干燥)提高原子利用率绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用)在空气中或在其他气体中进行的反应或操作要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气，防氧化、水解、潮解等目的控制溶液的pH调节溶液的酸碱性，抑制水解(或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀)“酸作用”还可除去氧化物(膜)“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等特定的氧

2、化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)调节pH所需的物质一般应满足两点：（1）能与H(或OH)反应，使溶液的pH增大(或减小)；（2）不引入新的杂质。控制温度(常用水浴、冰浴或油浴)防止副反应的发生使化学平衡移动；控制化学反应的方向控制固体的溶解与结晶控制反应速率：使催化剂达到最大活性升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离，去除溶解氧趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量降温：防止物质高温分解或挥发；降温(或减压)可以减少能源成本，降低对设备的要求洗涤晶体水洗：通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质“冰水洗涤”：能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗

3、涤过程中的溶解损耗用特定的有机试剂清洗晶体：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度有利于析出，减少损耗等洗涤沉淀方法：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作23次表面处理用水洗除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法(打磨)或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等判断沉淀是否洗涤干净取最后洗涤液少量，检验其中是否还有某种离子存在等如何证明沉淀完全如向含SO的溶液中加BaCl2溶液，将沉淀静置，取上层清液，再加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，说明沉淀完全。2. 如果产物是一种会水解的盐，且水解产物中有挥发性的酸产生时，则要加相对应的酸来防止水解。如制备FeCl3、AlCl3、MgC

4、l2、Cu(NO3)2等物质时，在蒸干其溶液得到固体溶质时，都要加相应的酸或在酸性气流中干燥来防止它水解。答题模板 (1)存在平衡，(条件)使平衡向(方向)移动，(结论) (2)对于(反应特点)，(条件)使平衡向(方向)移动考点1 工艺流程操作及目的、作用和原因1. 工业上，以铁质镍矿(除NiO外，还含有Fe2O3、FeO、SiO2等杂质)和镁质镍矿(除NiO外，还含有MgO、CaO、SiO2等杂质)为原料炼镍的流程如下图：回答下列问题：(1)“转化”操作中加入H2O2的目的是_。(2)中和沉铁步骤中，不仅有Fe(OH)3沉淀，同时还产生Fe(OH)3胶体，导致c(Ni2)明显降低，原因是_；

5、【答案】(1)将Fe2转化成Fe3，以便形成沉淀而除去；(2)Fe(OH)3胶体具有吸附性，可吸附Ni2【解析】(1)中和沉铁步骤是将Fe3变为沉淀，因而“转化”操作中加入H2O2的目的是将Fe2转化成Fe3，以便形成沉淀而除去。(2)产生的Fe(OH)3胶体具有吸附性，可吸附Ni2，加入Na2SO4溶液，生成黄钠铁矾NaFe3(SO4)2(OH)6沉淀，2. 硫酸锌是一种重要的工业原料，广泛用于农业、化工、电镀、水处理等行业。用炼锌厂废渣(含ZnO、FeO、CuO)回收生产一水硫酸锌的工艺流程如图所示：已知：某温度下，KspZn(OH)21.21017，KspFe(OH)28.01016，K

6、spFe(OH)34.01038。(1)酸浸时，为提高浸出速率，可采取的措施是_(填两种)。(2)氧化、中和时，需要用NaOH溶液调节pH为4.55.0，原因是_。(3)实际操作中通入空气的作用是_。(4)第三次操作X后，得到成品的步骤为_，过滤，洗涤，加热脱水。【答案】(1)适当增加硫酸的浓度、加热、将废渣粉碎；(2)pH太低，铁的去除率低，pH太高，锌的损失率会增大；(3)加快氧化速率；(5)蒸发浓缩、冷却结晶【解析】(1)为提高浸出速率，可采取的方法有：适当增加硫酸的浓度、加热、将废渣粉碎等。(2)氧化、中和的目的是除铁，结合题给沉淀的Ksp可知，除铁时铁元素必须以三价铁形式存在，以避免

7、损失锌。随氧化液的pH升高，铁去除率增大，但锌的损失率也随之上升，故pH不能太高也不能太低。(3)反应物有FeSO4、NaOH、Ca(ClO)2，生成物有沉淀Fe(OH)3，再分析知还有CaCl2和Na2SO4，根据化合价升降守恒和原子守恒可配平化学方程式。由题知氧化剂为漂白粉，但通入的空气中有氧气，也是一种氧化剂，故其作用是加快氧化速率。(4)产品为一水硫酸锌，故从滤液中得到的物质也是结晶水合物，应采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法。3. (2020届江西八所重点中学联考)锶(Sr)为第五周期第A族元素，其化合物六水氯化锶(SrCl26H2O)是实验室重要的分析试剂，工业上常以天青石(主要成分为S

8、rSO4)为原料制备，生产流程如下：已知：经盐酸浸取后，溶液中除含有Sr2和Cl外，还含有少量Ba2杂质；SrSO4、BaSO4的溶度积常数分别为3.3107、1.11010；SrCl26H2O的摩尔质量为267 gmol1。(1)工业上天青石焙烧前先研磨粉碎，其目的是_。(2)加入硫酸的目的是_。(3)滤渣1的主要成分是_，滤液1经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后，需对所得的六水氯化锶晶体进行洗涤、干燥。证明六水氯化锶晶体已洗涤干净的实验操作及现象为_。(4)工业上常通过电解熔融SrCl2制锶单质。由SrCl26H2O制取无水氯化锶的方法是_。【答案】(1)增加反应物的接触面积，提高化学反应速率；

9、(2)除去溶液中的Ba2杂质；(3)BaSO4取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加少量BaCl2溶液，无白色沉淀生成，说明沉淀洗涤干净；(4)直接加热SrCl26H2O(或灼烧等)【解析】(1)粉碎天青石的目的是增大反应物的接触面积，加快反应速率。(2)结合信息和硫酸锶、硫酸钡的溶度积数据知，加入硫酸的目的是除去钡离子，提高产品纯度。(3)结合信息可知，溶液中含有Sr2、Cl和Ba2，加入硫酸后生成了硫酸钡，故滤渣1的主要成分为硫酸钡。六水氯化锶晶体上附着有SO，可通过检验洗涤液中是否含有SO来确认是否洗净。(4)锶位于第五周期第A族，与钙同主族，根据元素周期律知，氢氧化锶的碱性比氢氧化钙强，说

10、明氯化锶在水中不水解，故可直接灼烧SrCl26H2O制得SrCl2。4. (2020届南昌NCS项目第二次模拟测试)氧化锌主要用作催化剂、脱硫剂、发光剂和橡胶添加剂。一种以锌焙砂(含ZnO、ZnSiO3和少量As2O3、CuO、PbO杂质，其中As与N同主族)为原料制备氧化锌的流程如图1所示：请回答下列问题：(1)“浸出”时，锌以Zn(NH3)42进入滤液。浸出率与温度的关系如图2所示，请解释温度超过55后浸出率显著下降的原因：_。浸出率与n(NH3)n(NH4)2SO4的关系如图3所示，64之后浸出率下降，说明_(填编号)的浸出主要依赖硫酸铵浓度的大小。AZnO和ZnSiO3BZnOCZnS

11、iO3(2)“除砷”过程中生成Fe3(AsO4)2沉淀，其中铁元素的化合价是_；沉淀剂为FeSO4H2O、(NH4)2S2O8，添加(NH4)2S2O8的目的是_。【答案】(1)温度升高，氨气挥发，溶液浓度下降，浸出率下降C(2)2把3价砷氧化成AsO以便除去砷元素【解析】(1)“浸出”时，温度过高，氨气挥发而使溶液浓度下降，因此浸出率下降。ZnO既可以用NH3H2O浸出，又可以用(NH4)2SO4浸出，生成Zn(NH3)42，n(NH3)n(NH4)2SO464之后，(NH4)2SO4的浓度下降，浸出率下降，说明ZnSiO3的浸出主要依赖硫酸铵浓度的大小。(2)Fe3(AsO4)2中阴离子为

12、AsO，故铁元素的化合价为2。锌焙砂所含杂质As2O3中砷元素的化合价为3，除砷过程中生成Fe3(AsO4)2沉淀，砷元素的化合价升高，被氧化，故添加(NH4)2S2O8的目的是把3价砷氧化成AsO以便除去砷元素。5. 某科研小组采用如下方案回收废旧光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)。已知：NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解，如：3NaClO=2NaClNaClO3AgCl可溶于氨水：AgCl2NH3H2O=Ag(NH3)2Cl2H2O常温时N2H4H2O(水合肼)能还原Ag(NH3)2：4Ag(NH3)2N2H4H2O=4AgN24NH4NH3H2O(

13、1)“氧化”阶段需在80 条件下进行，适宜的加热方式为_。(2)为提高Ag的回收率，需对“过滤”的滤渣进行洗涤，并_。(3)从“过滤”得到的滤液中获取单质Ag的过程中，在加入2 molL1水合肼溶液后，后续还需选用的试剂有_(1 molL1 H2SO4溶液、10%氨水、1 molL1 NaOH溶液，填序号)。反应完全后欲获取纯净的单质银需再进行的实验操作为_。【答案】(1)水浴加热；(2)将洗涤后的滤液合并入过滤的滤液中；(3)过滤、洗涤、干燥【解析】(1)控制反应温度为80 ，可以选择水浴加热。(2)为提高Ag的回收率，需对过滤的滤渣进行洗涤(洗涤的目的是把滤渣表面残留的银氨配离子洗涤下来)

14、，并将洗涤后的滤液合并入过滤的滤液中。(3)“过滤”得到的滤液中含有银氨配离子，根据已知信息，常温时N2H4H2O(水合肼)能与Ag(NH3)2反应产生氨气，氨气有强烈的刺激性气味，会污染空气，因此需要进行尾气吸收，可用硫酸吸收。完全反应后将混合物过滤、洗涤、干燥即可得到纯净的单质银。6. 金属钛被称为“21世纪金属”。(1)工业上用钛矿石(主要成分为FeTiO3，主要含FeO、Al2O3、SiO2等杂质)经过以下流程制得TiO2：其中，步骤发生的主要反应为2H2SO4FeTiO3=TiOSO4FeSO42H2O。为提高钛矿石的碱浸出速率，步骤可采取的办法除提高碱的浓度外，还可以采取的办法有_

15、、_(写出两种方法)。步骤中加入Fe的目的是_；分离出FeSO4晶体的操作是_。(2)通过以下反应制备金属钛： TiO2(s)2Cl2(g)TiCl4(g)O2(g) H151 kJmol1TiCl42Mg2MgCl2Ti实际生产中，需在反应过程中加入碳，可以顺利制得TiCl4。碳的作用除燃烧放热外，还具有的作用是_。【答案】(1)升高温度(或加热)粉碎钛矿石或搅拌(其他合理答案均可)还原Fe3过滤(2)消耗O2，促进反应的平衡向正反应方向移动【解析】(1)为提高钛矿石的碱浸出速率，可采取适当增加碱的浓度、升高反应温度、粉碎钛矿石或搅拌等措施。步骤所得溶液中的Fe2易被氧化成Fe3，加入适量铁

16、粉，可将溶液中的Fe3还原为Fe2。从溶液中分离出FeSO4晶体时，可采取的操作为过滤。(2)反应的过程中加入适量碳，碳燃烧放出热量提供反应所需的高温，此外碳还可以和生成物O2反应，促使反应的平衡正向移动。7. 电解精炼铜的阳极泥中主要含Ag、Au等贵重金属。以下是从精炼铜的阳极泥中回收银、金的流程图：(1)铜阳极泥氧化时，采用“低温焙烧”而不采用“高温焙烧”的原因是_。(2)“浸金”反应中，H2SO4的作用为_，该步骤的分离操作中，需要对所得的AgCl进行水洗。简述如何判断AgCl已经洗涤干净：_。【答案】(1)高温焙烧时，生成的Ag2O又分解为Ag和O2(或2Ag2O4AgO2)(2)提供

17、H，增强NaClO3的氧化性取最后一次洗涤液少许于试管中，滴入Ba(NO3)2溶液，若没有白色沉淀产生，则已经洗涤干净，反之，则需要继续洗涤【解析】(1)阳极泥中有金属银、金等，高温焙烧时，生成的Ag2O又分解为Ag和O2或2Ag2O4AgO2。(2)“浸金”反应中，H2SO4的作用为提供氢离子，增强NaClO3的氧化性；主要检验AgCl的洗涤液中是否含有硫酸根离子，具体操作为取最后一次洗涤液少许于试管中，滴入Ba(NO3)2溶液，若没有白色沉淀产生，则已经洗涤干净，反之，则需要继续洗涤。考点2 工艺流程条件控制分析8. 工业采用氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯碳酸锰的流程如图所示：已知：菱锰矿的主要

18、成分是MnCO3，其中含Fe、Ca、Mg、Al等元素。Al3、Fe3沉淀完全的pH分别为4.7、3.2，Mn2、Mg2开始沉淀的pH分别为8.1、9.1。焙烧过程中主要反应为MnCO32NH4ClMnCl22NH3CO2H2O。(1)结合图1、2、3，分析焙烧过程中最佳的焙烧温度、焙烧时间、分别为_、_、_。(2)对浸出液净化除杂时，需先加入MnO2将Fe2转化为Fe3，再调节溶液pH的范围为_，将Fe3和Al3变为沉淀而除去，然后加入NH4F将Ca2、Mg2变为氟化物沉淀除去。【答案】(1)500 60 min1.10；(2)4.7pH8.1【解析】(1)随着温度的升高，锰浸出率逐渐升高，但

19、是500 以后，锰浸出率增加缓慢，并且在500 时，锰浸出率已超过95%。从节约能源的角度考虑，焙烧温度取500 即可；焙烧时间为60 min时锰浸出率较大，超过60 min锰浸出率趋于平缓，因此，实验选择最佳的焙烧时间为60 min；当氯化铵与菱锰矿粉质量比为1.101时，锰浸出率已经很高，继续增加氯化铵用量，锰浸出率提高不明显，因此，氯化铵与菱锰矿粉最佳质量比为1.101。(2)Fe3和Al3完全沉淀的pH分别是3.2、4.7，调节pH不能使Mn2沉淀，所以pH的范围是4.7pH8.1。9. Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，

20、还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如下：回答下列问题：(1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为_。(2)TiO2xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示：温度/3035404550TiO2xH2O转化率/%9295979388分析40 时TiO2xH2O转化率最高的原因_。【答案】(1)100 、2 h,90 、5 h(2)低于40 ，TiO2xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40 ，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2xH2O转化反应速率下降【解析】(1)根据图像分析，当铁的浸出率为70%

21、时，所采用的实验条件为100 、2 h,90 、5 h。(2)当温度低于40 时，H2O2、NH3H2O不易分解，但是温度低，反应速率慢，TiO2xH2O转化率低；当温度高于40 时，H2O2分解，NH3逸出，反应物浓度降低，反应速率下降，TiO2xH2O的转化率低。10. 高纯硝酸锶Sr(NO3)2可用于制造信号灯、光学玻璃等。工业级硝酸锶含硝酸钙、硝酸钡等杂质，提纯流程如下：已知：“滤渣1”的成分为Ba(NO3)2、Sr(NO3)2；铬酸(H2CrO4)为弱酸。(1)“酸浸”不能采用高温的原因是_，(2)已知Cr(OH)3类似Al(OH)3，还原后溶液的pH不能大于8的原因是(结合离子方程

22、式说明理由)_。【答案】(1)避免HNO3挥发和分解，减少环境污染(2)避免Cr(OH)3在碱性溶液中发生反应Cr(OH)3OH=CrO2H2O而溶解【解析】(1)“酸浸”不能采用高温的原因是避免HNO3挥发和分解，减少环境污染。(2)已知Cr(OH)3类似Al(OH)3，还原后溶液的pH不能大于8的原因是避免Cr(OH)3在碱性溶液中发生反应Cr(OH)3OH=CrO2H2O而溶解。11. 硫酸锌是一种重要的工业原料，广泛用于农业、化工、电镀、水处理等行业。用炼锌厂废渣(含ZnO、FeO、CuO)回收生产一水硫酸锌的工艺流程如图所示：已知：某温度下，KspZn(OH)21.21017，Ksp

23、Fe(OH)28.01016，KspFe(OH)34.01038。氧化、中和时，需要用NaOH溶液调节pH为4.55.0，原因是_。【答案】pH太低，铁的去除率低，pH太高，锌的损失率会增大【解析】氧化、中和的目的是除铁，结合题给沉淀的Ksp可知，除铁时铁元素必须以三价铁形式存在，以避免损失锌。随氧化液的pH升高，铁去除率增大，但锌的损失率也随之上升，故pH不能太高也不能太低。12. 金属锰及其化合物在工农业生产和科研领域具有广泛的应用。实验室用含锰废料(主要成分为MnO2，还含有少量Al2O3、MgO、SiO2)为原料制备Mn的工艺流程如下图所示。难溶物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH

24、)2Mn(OH)2溶度积常数4.010381.010331.810111.81013“酸浸”时，MnO2将Fe氧化为Fe3，该反应的离子方程式为_；该过程中浸出时间和液固比对锰浸出率的影响分别如下图所示。则适宜的浸出时间和液固比分别为_、_。【答案】3MnO22Fe12H=3Mn22Fe36H2O60 min31【解析】“酸浸”时，MnO2将Fe氧化为Fe3，自身被还原为锰离子，离子方程式为3MnO22Fe12H=3Mn22Fe36H2O；根据图知，60 min后锰的浸出率几乎不变；液固比为3时锰的浸出率最大，适宜的浸出时间和液固比分别为60 min、31。13. 菱锰矿的主要成分是MnCO3

25、，还含有少量Fe、Al、Ca、Mg等元素。氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下：已知：相关金属离子c0(Mn)0.1 mol/L形成氢氧化物沉淀的pH范围如下金属离子Al3Fe3Fe2Ca2Mn2Mg2开始沉淀的pH3.81.56.310.68.89.6沉淀完全的pH5.22.88.312.610.811.6常温下，CaF2、MgF2的溶度积分别为1.461010、7.421011。回答下列问题：(1)焙烧时温度对锰浸取率的影响如图所示。焙烧时适宜温度为_；800 以上锰的浸取率减小，可能原因是_。(2)浸出液“净化除杂”过程如下：首先加入MnO2将Fe2氧化为Fe3，反应的离子方程

26、式为_；再调节溶液的pH将Al3、Fe3变为沉淀除去，溶液pH的范围为_；【答案】(1)500 温度过高，NH4Cl分解导致与MnCO3的反应不彻底，使浸取率减小(3)MnO22Fe24H=Mn22Fe32H2O5.2pH8.8【解析】(1)由图示可知，500 时，锰的浸取率已经很大，所以选取500 即可，温度过高，达到800 以上，NH4Cl分解导致与MnCO3的反应不彻底，使浸取率减小。(2)MnO2在酸性条件下将Fe2氧化为Fe3，离子方程式为MnO22Fe24H=Mn22Fe32H2O；欲使Al3、Fe3变为沉淀除去，溶液pH5.2，不使Mn2沉淀，pH8.8，溶液pH的范围为5.2pH8.8；14. 钴的化合物用途广泛。一种利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等)制取CoCl2