資源簡介

(共44張PPT)
4.無機化工微流程分析
選擇題專攻
核心精講
01
四線分析法
(1)試劑線：分清各步加入試劑的作用，一般是為了除去雜質或進行目標元素及其化合物間的轉化等。
(2)操作線：分離雜質和產品需要進行的分離、提純操作等。
(3)雜質線：分清各步去除雜質的種類，雜質的去除順序、方法及條件等。
(4)產品線：工藝流程主線，關注目標元素及其化合物在各步發生的反應或進行分離、提純的操作方法，實質是目標元素及其化合物的轉化。
典例剖析
某工廠采用輝鉍礦(主要成分為Bi2S3，含有FeS2、SiO2雜質)與軟錳礦(主要成分為MnO2)聯合焙燒法制備BiOCl，工藝流程如圖所示。焙燒時過量的MnO2分解為Mn2O3，金屬活動性：Fe＞(H)＞Bi＞Cu。下列說法錯誤的是
A.通過“聯合焙燒”Bi2S3和FeS2分
　別轉化為Bi2O3、Fe2O3
B.“水浸”所得濾液的主要溶質是
　MnSO4
C.“酸浸”所得濾渣的主要成分是SiO2，氣體A為Cl2
D.向“酸浸”所得濾液中加入金屬Bi的目的是消耗H＋，促進Bi3＋水解
思路分析
常考原料預處理階段各操作的目的
規律總結
研磨、粉碎等 增大反應物的接觸面積，增大反應速率，提高原料轉化率、利用率、浸取率
灼燒(煅燒、焙燒) 除去有機物；使無機物分解為金屬氧化物等，便于后續浸取、溶解
浸取 水浸：分離水溶性和非水溶性的物質
酸浸：溶解金屬、金屬氧化物、調節pH促進某離子的水解而轉化為沉淀
堿浸：除去油污、溶解酸性氧化物、溶解鋁及其化合物、調節pH等
真題演練
02
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1.(2023·湖南，9)處理某銅冶金污水(含Cu2＋、Fe3＋、Zn2＋、Al3＋)的部分流程如下：
已知：①溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
物質 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3
開始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 3.5
完全沉淀pH 3.2 6.7 8.2 4.6
②Ksp(CuS)＝6.4×10－36，Ksp(ZnS)＝1.6×10－24。
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下列說法錯誤的是
A.“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3
B.Na2S溶液呈堿性，其主要原因是S2－＋H2O HS－＋OH－
C.“沉淀池Ⅱ”中，當Cu2＋和Zn2＋完全沉淀時，溶液中　　　 ＝
　4.0×10－12
D.“出水”經陰離子交換樹脂軟化處理后，可用作工業冷卻循環用水
√
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當pH＝1.9時氫氧化鐵開始沉淀，當pH＝3.5時氫氧化鋁開始沉淀，當pH＝4時，則會生成氫氧化鋁和氫氧化鐵，即“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3，A正確；
硫化鈉溶液中的硫離子可以水解，產生氫氧根離子，使溶液顯堿性，其第一步水解的方程式為S2－＋H2O HS－＋OH－，B正確；
物質 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3
開始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 3.5
完全沉淀pH 3.2 6.7 8.2 4.6
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“出水”中除含有陰離子外，還含有大量的Na＋、Ca2＋等，故只經陰離子交換樹脂軟化處理后，不可用作工業冷卻循環用水，D錯誤。
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2.(2023·遼寧，10)某工廠采用如下工藝制備Cr(OH)3，已知焙燒后Cr元素以＋6價形式存在，下列說法錯誤的是
A.“焙燒”中產生CO2
B.濾渣的主要成分為Fe(OH)2
C.濾液①中Cr元素的主要存
　在形式為
D.淀粉水解液中的葡萄糖起還原作用
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3.(2022·山東，12)高壓氫還原法可直接從溶液中提取金屬粉。以硫化銅精礦(含Zn、Fe元素的雜質)為主要原料制備Cu粉的工藝流程如下，可能用到的數據見下表。
Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2
開始沉淀pH 1.9 4.2 6.2
沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2
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下列說法錯誤的是
A.固體X主要成分是Fe(OH)3和S；金屬M為Zn
B.浸取時，增大O2壓強可促進金屬離子浸出
C.中和調pH的范圍為3.2～4.2
D.還原時，增大溶液酸度有利于Cu的生成
√
CuS精礦(含Zn、Fe元素的雜質)在高壓O2作用下，用硫酸溶液浸取，與CuS反應生成CuSO4、S、H2O，Fe2＋被氧化為Fe3＋，然后加入NH3調節溶液pH，使Fe3＋形成Fe(OH)3沉淀，而Cu2＋、Zn2＋仍以離子形式存在于溶液中，過濾得到的濾渣中含有S、Fe(OH)3；
濾液中含有Cu2＋、Zn2＋；
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然后向濾液中通入高壓H2，根據元素活動性：Zn＞H＞Cu，Cu2＋被還原為Cu單質，通過過濾分離出來；
而Zn2＋仍然以離子形式存在于溶液中，再經一系列處理可得到Zn單質。經過上述分析可知，固體X的主要成分是S、Fe(OH)3，金屬M為Zn，A正確；
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CuS難溶于硫酸溶液，在溶液中存在沉淀溶解平衡：CuS(s) Cu2＋(aq)
＋S2－(aq)，增大O2的濃度，可以消耗S2－，使之轉化為S，從而使沉淀溶解平衡正向移動，從而可促進金屬離子的浸出，B正確；
根據流程圖可知，用NH3調節溶液pH時，要使Fe3＋轉化為沉淀，而Cu2＋、Zn2＋仍以離子形式存在
于溶液中，結合離子沉淀的pH
范圍，可知中和時應該調節溶
液pH的范圍為3.2～4.2，C正確；
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用H2還原Cu2＋變為Cu單質時，H2失去電子被氧化為H＋，若還原時增大溶液的酸度，c(H＋)增大，不利于H2失去電子還原Cu單質，因此不利于Cu的生成，D錯誤。
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4.(2022·湖南，7)鋁電解廠煙氣凈化的一種簡單流程如下：
下列說法錯誤的是
A.不宜用陶瓷作吸收塔內襯材料
B.采用溶液噴淋法可提高吸收塔內煙氣吸收效率
C.合成槽中產物主要有Na3AlF6和CO2
D.濾液可回收進入吸收塔循環利用
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煙氣(含HF)通入吸收塔，加入過量的碳酸鈉，發生反應：Na2CO3＋HF===NaF＋NaHCO3，向合成槽中通入NaAlO2，發生反應：6NaF＋NaAlO2＋4NaHCO3===Na3AlF6↓＋4Na2CO3＋2H2O，過濾得到Na3AlF6和含有Na2CO3的濾液。陶瓷的成分中含有SiO2，SiO2能與HF發生反應，因此不宜用陶瓷作吸收塔內襯材料，故A正確；
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采用溶液噴淋法可增大反應物的接觸面積，提高吸收塔內煙氣吸收效率，故B正確；
由上述分析知，合成槽內產物主要有Na3AlF6、Na2CO3、H2O，故C錯誤；
濾液的主要成分為Na2CO3，可進入吸收塔循環利用，故D正確。
考向預測
03
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1.(2023·南京高三下學期考前模擬)實驗室以含鋅廢液(主要成分為ZnSO4，還含有少量的Fe2＋、Mn2＋)為原料制備ZnCO3·2Zn(OH)2的實驗流程如下：
下列說法正確的是
A.過二硫酸鈉(Na2S2O8)中硫元
　素的化合價為＋7價
B.氧化除錳后的溶液中存在：
　Na＋、Zn2＋、Fe2＋、
C.調節pH時試劑X可以選用Zn、ZnO、ZnCO3等物質
D.沉鋅時的離子方程式為3Zn2＋＋　　　===ZnCO3·2Zn(OH)2↓＋
　5CO2↑＋H2O
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Na2S2O8中含有過氧鍵，其中2個O為－1價，6個O為－2價，Na為＋1價，S為＋6價，A錯誤；
Fe2＋具有還原性，易被氧化，不可能存在于氧化后的溶液中，B錯誤；
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加入X的目的是調節pH，使Fe3＋轉化成Fe(OH)3，且不引入雜質，Fe3＋水解顯酸性：Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋，加入ZnO、ZnCO3均可以與H＋反應，促進Fe3＋的水解，從而生成Fe(OH)3沉淀，由于Fe3＋的氧化性強于H＋，當加入Zn時，Fe3＋會被Zn還原為Fe2＋，影響除雜，所以不能用Zn來調節溶液pH，C錯誤。
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2.(2023·南京師范大學附屬中學高三模擬)硫酸鉀是一種重要的無氯優質鉀肥，利用某高鉀明礬石制備硫酸鉀的工藝流程如下：
已知：高鉀明礬石的主要成分為K2SO4·
Al2(SO4)3·2Al2O3·H2O和少量Fe2O3。下
列說法正確的是
A.焙燒時Al2(SO4)3發生反應的化學方程
　式為2Al2(SO4)3＋3S===2Al2O3＋9SO3
B.調節pH的目的是使Fe3＋和Al3＋完全沉淀
C.化合物Y可制成鋁熱劑用于焊接鐵軌
D.SO3可回收利用后應用于本流程
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高鉀明礬石經粉碎增大接觸面積，加入硫粉進行焙燒得到SO2、SO3，加入KOH溶液發生反應的離子方程式為Al2O3＋2OH－===　　 ＋H2O，
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3.(2023·江蘇省決勝新高考高三大聯考)NiSO4·nH2O易溶于水，其水溶液顯酸性。從電鍍污泥[含Cu(OH)2、Ni(OH)2、Fe(OH)3、Cr(OH)3和SiO2等]中回收制備NiSO4·nH2O和其他金屬的工藝流程如圖所示。
下列敘述不正確的是
A.“酸浸”時，為加快浸出速率，應
　加入相同體積、稍高濃度的硫酸
B.用惰性電極“電解”后的電解液中主要存在的陽離子有H＋、Ni2＋等
C.“除Fe、Cr”時通入O2更有利于生成Fe(OH)3沉淀
D.NiSO4溶液經蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等操作可得到
　NiSO4·nH2O
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電鍍污泥加入的稀硫酸酸浸除去二氧化硅濾渣，濾液電解分離出銅后，加入碳酸鈉、通入氧氣除去鐵、鉻，濾液加入萃取劑萃取后得到硫酸鎳溶液，經蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等操作可制得硫酸鎳晶體。“酸浸”時，加入相同體積、稍高濃度的硫酸，硫酸的用量增加，且電解產生硫酸，會增加后續碳酸鈉的用量，A錯誤；
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惰性電極“電解”時銅離子被還原為銅、水被氧化為氧氣和氫離子，則電解液中主要存在的陽離子有H＋、Ni2＋等，B正確；
電解過程中銅會和鐵離子生成亞鐵離子，“除Fe、Cr”時通入O2可以將Fe2＋轉化為Fe3＋有利于生成Fe(OH)3沉淀，C正確。
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4.(2023·連云港高級中學高三5月模擬)氧化鈧(Sc2O3)廣泛應用于航天、激光等科學領域。利用鈦白酸性廢水(含H＋、Sc3＋、Fe2＋等)制備氧化鈧的工藝具有較高的經濟價值，其流程如圖所示。
已知：Sc3＋、Fe2＋均能與P504(用HR表示)發生絡合反應，且機理均為Mn＋＋nHR MRn＋nH＋。
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下列說法不正確的是
A.Sc3＋、Fe2＋與P504的絡合能
　力：Sc3＋＞Fe2＋
B.萃取、反萃取后均可使用分
　液漏斗分離，有機相均從分
　液漏斗下口放出
C.“反萃取”時加入NaOH溶液
　將Sc3＋轉化為Sc(OH)3
D.沉鈧時能得到Sc2(C2O4)3·6H2O，則焙燒時的化學方程式：2Sc2(C2O4)3·
　6H2O＋3O2　　　　 2Sc2O3＋12CO2＋12H2O
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由向有機相中加入稀硫酸后Fe2＋先被洗出可知，與P504的絡合能力：Sc3＋＞Fe2＋，A正確；
煤油的密度小于水的密度，“萃取”時，有機相應從分液漏斗上口倒出，B錯誤；
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沉鈧時能得到Sc2(C2O4)3·
6H2O，則焙燒時與氧氣發生氧化還原反應，根據得失電子守恒、原子守恒得2Sc2(C2O4)3·6H2O＋3O2
2Sc2O3＋12CO2＋12H2O，D正確。
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5.(2023·連云港高三下學期2月調研)以廢棄鋅錳干電池(主要成分是Zn和MnO2，還含有少量炭黑)為原料制取ZnSO4、MnSO4溶液，進而得到復合微肥的流程如下：
下列說法正確的是
A.浸取時，MnO2與FeS(不溶于水)反應
　的離子方程式：8MnO2＋2FeS＋16H＋
　===8Mn2＋＋　　 ＋2Fe2＋＋8H2O
B.浸取液中主要存在的離子有H＋、Fe3＋、Zn2＋、S2－、Mn2＋、
C.過濾Ⅱ所得的濾渣為ZnCO3
D.過濾所得ZnSO4、MnSO4溶液中：c(Zn2＋)＋c(Mn2＋)＜
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Zn和MnO2在浸取步驟中發生氧化還原反應，鋅和硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣、二氧化錳和硫化亞鐵反應生成硫酸鐵和硫酸錳，炭黑不反應，過濾除去，加碳酸鋅調節pH使鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀過濾除去，最終得到硫酸鋅和硫
酸錳溶液。由分析知二者反應的
離子方程式為9MnO2＋2FeS＋
20H＋===9Mn2＋＋ ＋2Fe3＋＋10H2O，A錯誤；
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浸取液中主要存在的離子有H＋、Fe3＋、Zn2＋、Mn2＋、 ，B錯誤；
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6.(2023·江蘇南通統考一模)無水FeCl3常用作芳烴氯代反應的催化劑。以廢鐵屑(主要成分Fe，還有少量Fe2O3、C和SiO2)制取無水FeCl3的流程如下，下列說法正確的是
A.“過濾”所得濾液中大量存
　在的離子有Fe3＋、Fe2＋、
　H＋、Cl－
B.“氧化”時可使用新制氯水作氧化劑
C.將“氧化”后的溶液蒸干可獲得FeCl3·6H2O
D.“脫水”時加入SOCl2能抑制FeCl3的水解，原因是SOCl2與水反應生成
　H2SO4和HCl
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廢鐵屑加入鹽酸酸溶，碳、二氧化硅不反應，鐵轉化為鹽溶液，過濾，濾液加入氧化劑將亞鐵離子氧化為鐵離子，處理得到FeCl3·6H2O，加入SOCl2脫水得到FeCl3。鐵屑主要成分為Fe，鐵和鐵離子反應生成亞鐵離子，故“過濾”所得濾液中大量存在的離子有Fe2＋、H＋、Cl－，A錯誤；
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氯氣具有氧化性，且不引入新雜質，故“氧化”時可使用新制氯水作氧化劑，B正確；
鐵離子水解生成氫氧化鐵，故不能將“氧化”后的溶液蒸干來獲得FeCl3·6H2O，C錯誤；
SOCl2與水反應生成SO2和HCl，D錯誤。
本課結束

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