2023高考化学7物质制备型工艺流程题.pdf
专 题 I梳I理1.制备过程中原料预处理的5种常用方法看方法想目的研磨增大固体与液体或气体间的接触面积,加快反应速率水浸与水接触反应或溶解酸浸与酸接触反应或溶解使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去灼烧除去可燃性杂质或使原料初步转化,如从海带中提取碘时的灼烧是为了使海带中难溶于水的碘元素转化为易溶的I煨烧改变结构.使些物质能溶解.并使一些杂质在高温下氧化、分解，如燃烧高岭土2.制备过程中控制反应条件的6种方法看方法想目的调节溶液 的pH常川于使某些金属离子形成氧氧化物沉淀控制温度根据需要升温或降温,改变反应速率或使平衡向需要的方向移动控制压强改变速率，影响平衡使用合适的催化剂改变反应速率控制达到平衡所需要的时间趁热过滤防止某物质降温时析出冰水洗涤洗去固体表面的杂质离子,并减少固体在洗涤过程中的溶解损耗 名师点拨调节pH所需的物质一般应满足两点(1)能与H+反应，使溶液的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或Cii2(OH)2cO3等物质来调节溶液的P H,不可加入NaOH溶液、氨水等。3.化工流程题中表述性词汇“八大答题方向”化工生产流程和综合实验题中经常会出现一些表述性词语,这些表述性词语就是隐性信息，它可以暗示我们所应考虑的答题角度。常见的如下：(1)“控制较低温度”常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。(2)“加过量试剂常考虑反应完全或增大转化率、提高产率等。(3)“能否加其他物质”常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。(4)“在空气中或在其他气体中”主要考虑。2、H2O C O2或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。“判断沉淀是否洗净”常取少量最后一次洗涤液于试管中，向其中滴加某试剂，以检验其中的某种离子。(6)“检验某物质的设计方案”通常取少量某液体于试管中，加入另一试剂产生某现象，然后得出结论。(7)“控制p H”常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等(8)“用某些有机试剂清洗 降低物质的溶解度，有利于产品析出；洗涤沉淀，减少损耗和提高利用率等。命I题 探I究例1某油脂厂废弃的油脂加氢镇催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用以下工艺流程回收其中的银制备硫酸银晶体(NiSOHzO)。废锹催化剂NaOH溶液 W llSO4 11口 溶 液NaOH溶液丁 D 丁 丁滤 液 滤 渣 滤渣控制pH浓缩结晶保本/tR4n硫FH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、产Al3+Fe +Fe-开始沉淀时(c=0.01 mol L 1)的 pH7.23.72.27.5沉淀完全时(c=l.0X10-5 mol L 1)的 pH8.74.73.29.0回答下列问题：“碱浸”中NaOH溶液的两个作用分别是除去油脂、溶 解 铝 及 其 氧 化 物。为回收金属，用稀硫酸将“滤液”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式：A1O2+H+H2O=A1(OH)31或A1(OH)4-+H+=A1(OH)3；+H2O“滤液”中含有的金属离子是Ni2+、Fe2+、F e3+。“转化”中可替代H,O,溶 液 的 物 质 是。2(或 空 气)。若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即Na()H溶液 滤渣IA滤液 fw-T TI 岛 口 滤液-1周pH|转化|-tH。溶液“滤液”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K$p=001义(1072-14)2 或 10-5*(108.7-14)2(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0 mol L-1,贝胪调pH”应控制的pH范围是 3262硫酸镇在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作银镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式:2Ni2+C1O-+4OH=2NiOOH|+C+H2O(6)将分离出硫酸银晶体后的母液收集、循环使用，其意义是提高银回收率0【解析】(1)由题给条件可知，该废银催化剂表面覆有油脂，且其中含有Ni、Ak Fe及其氧化物等，“碱浸”时，油脂在氢氧化钠溶液中水解而被除去，铝及其氧化物也与氢氧化钠溶液反应而被除去，“碱浸”中 NaOH溶液的两个作用分别是除去油脂、溶解铝及其氧化物。“滤液”中铝元素以A1O；或A1(OH)4的形式存在，加入稀硫酸生成沉淀的离子方程式为A1O；+H+H2O=AI(OH)3 I 或A1(OH)4+H+=A1(OH)31+H2OO(2)因Ni、Fe及其氧化物不与NaOH溶液反应，Ni、Fe及其氧化物存在于“滤饼”中，向“滤饼”中加入稀硫酸，Ni、Fe及其氧化物与稀硫酸反应，故得到的“滤液”中含有的金属离子为Ni2+、Fe2+、Fe3+。(3)“转化”过程是将亚铁离子全部转化为铁离子，选用的氧化剂是H2O2溶液，好处是不引入其他杂质，因此替代过氧化氢溶液的物质也不能引入其他杂质，可用。2或空气替代氏。2溶液；由题表中金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH可知，Fe2+开始沉淀时，Ni2+已经沉淀一部分，Ni2+沉淀完全时，Fe2+还不能沉淀完全，则改后的工艺流程中，“转化”时会生成Fe+,则滤液中可能含有FV+。(4)Ni?+开始沉淀时10-14 _pH=7.2,c(H)=10 72 mol-L1,-L1,Ksp=c(Ni2+)c2(OH)=0.01 X(1072 1 4)2,或利用 Ni?+沉淀完全时计算得 Ksp=l(rS X(1 0 7 T 4)2。c(Ni2+)=ieo mol-L1,若不生成 Ni(OH)2,贝!J c(OH)10 62 mol L1,即 p H Ga(OH)3D.“碱浸”过程中可用氨水代替NaOH溶液(7)GaN具有优异的光电性能。工业上常采用在1 100。(2条件下，利用Ga与NH3反应可制备G aN,该过程的化学方程式1 100 为 2G a+2N H 3=2GaN+3H2 o【解析】刚玉渣“酸浸”时，Ga、F e 和酸反应生成Ga3Fe2+和 H2,可与不溶于酸的Ti、S i分离，将溶液结晶得到FeSO4-7H2O,利用NaOH“中和沉淀”,将 pH调节在5.57.5,过滤后，可以得到 Ga(OH)3 A1(OH)3 Fe(OH)3 沉淀,向滤渣中加入NaOH溶液，Ga(OH)3 A1(OH)3和 OIT反应生 成 GaO；、A1O；,而 Fe(OH)3不与碱反应，过滤后，向滤液中通入CO2,A1O7和 CO2反应生成A1(OH)3,过滤后得到 GaO；溶液，电解得到Gao(1)“酸浸”过程中金属与酸反应会生成可燃性气体氢气，遇明火会发生爆炸。（2）“结晶”过程中得到FeSO4-7H2O 的具体操作为蒸发浓缩冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。（3）“中和沉淀”过程是为了分离出Fe2+,pH应调节的范围为5.57.5。（4）“碳酸化”过程中若通入过量CO2会 生 成 Ga（OH）3沉淀，离子方程式为GaO；+2H2O+CO2=Ga（OH）3 I+HCO；。（5）“电解”过程中需要保持溶液pH=l l 以上是为了抑制GaO；水解，并防止H+在阴极放电降低电解效率。（6）A.将刚玉渣研磨，使反应更充分，可提高浸出率，A 项正确；B.FeSCh 7%0是绿矶，可作净水剂，B 项正确；C 由流程图可知，加入适量CO2,A1O；转化为A1(OH)3,可知A1(OH)3碱性强于Ga(OH)3,C 项错误；D.“碱浸”是 Ga(OH)3、A1(OH)3和 OH一反应生成 GaO；、AIO；,Ga(OH)3、A1(OH)3不与弱碱反应，D 项错误；答案选CD。(7)1 100 条件下，利用G a与 NH3反应可制备G aN,化学方程式1 1 on 为 2Ga+2NH3 2GaN+3H2o强I化I记I忆教材中重要物质制备的工艺流程资源 名称 工艺流程主要反应与说明(D侯氏制碱法N a C I +N H,+C O,+H,()N a H C O,v +N H.C I2 N a H C(),N a：C O.+C O f +1 1 ()向饱和氯化钠溶液中先通入氨气再通入二氧化碳通人气体的顺序不能颠倒。侯氏制碱法的原料利用率高.副产物N H.C 1是化肥(2)氯碱工业50%N a O H 溶液2 N a C l +2 H ()2 N a()H+H A+C 12 f V (阴极产物)(阳极产物)氯碱工业制备次氯酸钠：2 N a O H+C L N a C I+N a C l()+HO点燃制备氯化氢：H，+C 1 -2 H C 1海洋(3)海洋提取澳1蒸 情 函，riiw M-4饱和1酸化.浓缩t口：.热，上盐水H后续产品1F H甲/1空 气 SO:Ci3Cl2-F2Br-Br,4-2CI要用热的空气或水蒸气把生成的漠吹出(4)海水制铁产 并 初 斗4乳I|海水平H沉淀池件运|M H(O H”|-b l E l电 解-1脱水L.一一.L盐限酸化,浓 缩高 汉CaCO-CaO+CO tCa()+H；()=C a()II)；MgCl-FCa(OH)=Mg(OH).|+Ca。Mg(OH)z-F2H-2H()+Mg2gl：-122n.rp-z|呐.一皿。电 解MgCl(熔融)-Mg+CL 结晶析出的MgCL-61LO要在氯化氢气流中加热才能得到无水氯化镁(5)海带提碘11 1 1铳化剂.Q：,CI：等)11稀工酸15+2 1 =LH-2C1通入氯气氧化,萃取分液得到碘的CC1,溶液反萃取.过滤得到碘单质矿产(6)铝的冶炼NaOH溶液 过量的CO：1.,$.AI(OH).铝土矿V g回*摩 卜 国 卜 睡 -沉淀7 至1赤泥ALO,府 履 迎 麻丽川娟中的精炼丽AL()、+20H-2A1O.+H/)Al。：4-C()24-2 H.O-A I()H)3 ；+HCO2AI()H)S=-=AL()34-3H.()l|l fty2Al()(熔 融)；h-1A1+3O f律an右ALO3fAiO-A l(O H h f AL(),这 系列 的转 化是为了得到纯净的ALO
