（7）工艺流程中的图像分析__高考化学工艺流程针对突破（含解析）

（7）工艺流程中的图像分析——高考化学工艺流程针对突破
一、图像题类型
1.单一曲线型 2.多重曲线型
解决图像题的基本思路：
（1）会识图：一看面、二看线、三看点（弄清纵、横坐标的含义；弄清起点、拐点、终点的含义；看清曲线的变化趋势）。
（2）会析数：分析数据、图像中隐含的信息，弄清各数据的含义及变化规律，将数据和图像信息加工成化学语言，同时联系化学概念、化学原理等理论知识进行分析解答。
二、表格题类型
解决表格题的关键
（1）理解表格中各个列项中文字、数字信息点的意义，巧妙地将表格语言转换成化学语言。
（2）理顺表格中数据间的变化趋势，联系相关的化学知识，寻找其中的变化规律，快速准确地解决问题。
三、图表信息试题的问题解决的方法归纳：
应用分析归纳的方法，得出表格数据中蕴涵的具有本质性的规律：
应用观察方法，准确理解图示中纵横轴代表的含义，并能结合化学知识分析判断曲线的走向趋势及起点、拐点、水平线含义；
注意信息的情景化：理解所给信息作什么用？
注意信息与基础知识间的有机联系
四、解沉淀溶解平衡图像题三步骤
第一步：明确图像中纵、横坐标的含义。
纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。
第二步：理解图像中线上点、线外点的含义。
（1）曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态，此时Qc=Ksp。在
温度不变时，无论改变哪种离子的浓度，另一种离子的浓度只能在曲
线上变化，不会出现在曲线以外。
（2）曲线上方区域的点均为过饱和溶液，此时Qc>Ksp。
（3）曲线下方区域的点均为不饱和溶液，此时Qc第三步：抓住Ksp的特点，结合选项分析判断。
（1）溶液在蒸发时，离子浓度的变化分两种情况：
①原溶液不饱和时，离子浓度都增大；
②原溶液饱和时，离子浓度都不变。
溶度积常数只是温度的函数，与溶液中溶质的离子浓度无关，在同一曲线上的点，溶度积常数相同。
【针对训练】
1.利用废镍催化剂（主要成分为Ni和NiO，还含有一定量的等）制备水合氢氧化氧镍的工艺流程如图甲：
已知：①Ni能与反应生成NiO；②。回答以下问题：
（1）“焙烧”前，需将废镍催化剂粉碎的目的是_______________________________，滤渣1的成分是______________________。
（2）“酸浸”时，主要反应的离子方程式为__________________________________。
（3）“沉钙”后，欲使，应加溶液使反应后的溶液中________。
（4）“萃取”时，pH对金属离子萃取率的影响如图乙所示：
萃取剂萃取金属离子的原理如下：
萃取剂的萃取能力随pH的降低而_______（填“降低”“不变”或“升高”），其原因是_____________________________________________________。
（5）“氧化”时，生成的离子方程式为__________________________。
（6）取10.1 g纯净干燥的，在空气中加强热，充分反应后生成，则_______。
2.钼系催化剂广泛用于石油炼制和化学工业生产中，通常利用加碱焙烧——水浸取法从从废催化剂(主要成分为)中提取和，其工艺流程如图所示。
已知：①均可与纯碱反应生成对应的钠盐，而NiO不行。
②高温下，易分解产生和一种含氮元素的气体。
③溶液的酸性较强时，+5价钒主要以的形式存在
请回答下列问题：
（1）研磨的目的是_______________________________（答出一点即可）。
（2）请写出焙烧过程中与纯碱反应的化学方程式：_______________________。
（3）水浸浸渣的成分为_________(填化学式，下同)；“滤液2”中的成分除了外，还含有_____________。
（4）沉钒过程中，一般要加入过量，其原因是_________________________。
（5）沉钒过程中，沉钒率随溶液pH的变化如图所示。沉钒率随溶液pH的增加先升高后降低的原因可能是__________________________________。
（6）沉钒时生成沉淀，请写出“煅烧”中发生反应的化学方程式___________________________________________。
（7）已知NiO的晶体结构如图所示，晶体密度为，晶胞中最近的之间的距离为apm，则阿伏加德罗常数=_______(用含ρ、a的代数式表示)。
3.工业上，以锗渣(主要成分有)为原料提取锗的工艺流程如下：
已知：部分金属阳离子沉淀的如表所示。
金属阳离子
开始沉淀的 7.5 2.3 6.2 8.2
完全沉淀的 9.0 3.2 8.0 11.2
回答下列问题：
(1)“酸浸氧化”中，为了提高浸出速率，宜采用的措施有__________________(答两条)。双氧水实际消耗量远大于理论计算量，其原因可能是_____________________(答一条)。
(2)“滤渣2”的主要成分是__________________(填化学式)。
(3)已知：锗在“萃取分液”中存在平衡：
①，
②。
锗的萃取率与的关系如图所示，时，锗的萃取率逐渐减小的原因是________________________________________________。
(4)已知：“水解”中存在平衡，为了提高平衡水解率，可采用的措施有____________(答两条)。
(5)“水解”获得的“滤液”可循环用于_________(填序号)工序。
A.酸浸氧化 B.调节 C.萃取分液 D.反萃取分液
(6)“反萃取分液”中，反萃取效果与萃取剂的关系如图所示。工业上宜选择的萃取剂是_________(填序号)。
A.硫酸 B.NaOH C.氨水 D.双氧水
4.金属钒主要用于冶炼特种钢，被誉为“合金的维生素”。人们在化工实践中，以富钒炉渣（其中的钒以形式存在，还有少量的等）为原料制备的工艺流程如下：
已知：①酸浸后，转变成。
②钒元素的存在形式较多，部分四价钒和五价钒物种的分布分数与pH的关系如图甲所示。
（1）基态钒原子的价层电子排布式为_________________。
（2）富钒炉渣焙烧后，生成和，写出该反应的化学方程式：_____________________________________。
（3）滤渣成分除外，还有_____（填化学式）。
（4）氧化过程中溶液pH=0，写出该工序发生反应的离子方程式：_________________________________________。
（5）沉钒后得到偏钒酸铵，其阴离子呈如图乙所示的无限链状结构，则偏钒酸铵的化学式为_________。
（6）沉钒时沉钒率随温度变化如图丙，温度高于80 ℃，沉钒率下降的原因可能是____________________________________________。
（7）测定产品中的纯度。称取产品，先用硫酸溶解，得到溶液，再加入溶液（），最后用溶液滴定过量的至终点，消耗溶液的体积为。已知被还原为，假设杂质不参与反应，则产品中（摩尔质量：）的质量分数是____________________________（列出计算式）。
5.纳米氧化镁在陶瓷、催化等领域有着广泛应用。工业上以菱镁矿（主要成分为，含少量、、和铁的氧化物）为原料制备纳米氧化镁的工艺流程如图：
已知：①金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如表所示：
金属离子
开始沉淀的pH 2.7 3.5 8.1 6.3
沉淀完全（离子浓度等于）的pH 3.7 4.7 9.4 8.3
②草酸溶液是一种酸性溶液，有腐蚀作用，还具有一定的挥发性。
③实验证明纳米氧化镁的粒径越小性质越优良。
请按要求完成下列问题：
（1）“煅烧1”时，需将菱镁矿粉碎，并在底部鼓入热空气，该操作的优点是_______________________________________。
（2）“浸出”时若不加入试剂a造成的后果是_____________________。若“调pH”后所得的滤液2中，则________mol/L。
（3）下图是“沉镁”时反应温度对产物粒径影响，则“沉镁”操作中反应的最佳温度为_________，不宜过高，原因为______________________________________。“沉镁”过程中发生反应的离子方程式为_________________________________________。
（4）下图是煅烧2温度对产物二次粒径影响，“煅烧2”时，发生反应的化学方程式为________________________________。
（5）该流程中可循环使用物质的化学式为________。
6.锰废渣的硫酸浸出液含有大量、、以及少量的、、、。通过沉淀-萃取法可以回收其中的锰、钴、镍，流程如图所示。
已知：萃取剂a和b均为有机物，可用通式表示，萃取金属离子时，发生反应：（M代表被萃取的金属）。
（1）的作用是________________________________。
（2）该流程中涉及的实验操作有___________（填字母标号）。
A.过滤 B.蒸发结晶 C.分液 D.蒸馏
（3）加入调的目的是_____________________________。
（4）已知：，，向除铁后的溶液中加入，当溶液中时，___________。（保留1位有效数字）
（5）写出反萃取出的离子方程式_____________________________________。
（6）、利用萃取剂b进行分离，二者萃取率随无机相变化如图所示。无机相的控制在___________左右为宜。
（7）回收液中浓度的测定：取回收液，滴入几滴紫脲酸胺指示剂（遇显橙黄色），用浓度为的溶液进行滴定（），达到滴定终点时消耗溶液的体积。物质的量浓度为___________。
7.锰在汽车电池、高端装备制造、新材料等领域有广泛应用，利用软锰矿（主要成分为，含等杂质）和黄铁矿（主要成分为）联合制备绿矾和高纯并用所得制备的工艺流程如下：
已知：常温下，相关金属离子形成氢氧化物沉淀的如下：
金属离子
开始沉淀的 8.1 6.3 1.5 3.4
沉淀完全的 10.1 8.3 2.8 4.7
回答下列问题：
（1）将软锰矿和黄铁矿预先“粉碎”，并用水调至糊状的目的是_________________，浸渣中除了含不溶于酸的杂质外还有生成的，则“酸浸”时发生主要反应的离子方程式为__________。
（2）常温下，的溶度积__________，“调”的范围为__________。
（3）用相同量的软锰矿制备高纯，“沉锰”时溶液的对最终产量及纯度的影响如下：
①由图可知，时几乎不产生，原因为____________________________。
②“沉锰”时溶液的应调节为__________，过高时可能产生的杂质为__________（填化学式）。
（4）得到绿矾时需要在隔绝氧气的情况下进行一系列操作，原因为______________
____________________________。
（5）“电解”制锰的化学方程式为______________________________________。
8.以接触法制硫酸的废催化剂（主要成分是，含少量、、、NiO等）为原料回收金属化合物的工艺流程如图：
请回答下列问题：
（1）“灼烧”过程中与纯碱反应的化学方程式为_____________________________________。
（2）“除铝”中通入过量，发生反应的离子方程式为_______________________________________。
（3）如图所示曲线Ⅰ、曲线Ⅱ分别表示“沉钒”中钒的沉淀率与加铵系数（K）（指氯化铵与钒元素质量之比）、温度的关系。
最佳“沉钒”条件是________________。温度超过80℃时沉钒率下降的主要原因是__________________________________。
（4）钼酸铵的化学式为。取少量晶体，一定条件下受热分解的热重曲线如图所示：
则597℃时，钼酸铵热分解的产物为_________（填化学式）。钼酸铵在高温下通入可制得单质钼，该过程的化学方程式是______________________________。
（5）“水浸”中浸渣可制备高纯度铁红。操作过程包括酸溶、沉铁等。“沉铁”有两种方法：
方法1：调节溶液pH。
已知：沉铁的滤液中。当时被视为完全沉淀。用溶液调节pH分离、，pH范围为_________。（已知：，）
方法2：结合法。
已知：。从含、的溶液中提取的方法是_________、过滤、洗涤、干燥。
答案以及解析
1.答案：（1）增大接触面积，充分快速氧化，使Ni全都转化为NiO；
（2）
（3）
（4）降；pH降低，浓度增大，萃取平衡逆向移动
（5）
（6）0.5
解析：（1）将废镍催化剂粉碎可以增大反应物接触面积，加快氧化速率，使Ni全都转化为。
（3）由于，而，所以溶液中。
（4）由图乙可知萃取剂的萃取能力随pH的降低而降低。由萃取时的离子方程式可知当pH减小时，增大，平衡逆向移动，所以萃取剂的萃取能力降低。
（6）的物质的量，则由Ni原子守恒可知，，所以。
2.答案：（1）增大焙烧时与碳酸钠、的接触面积，加快反应速率，提高原料利用率
（2）
（3）NiO；
（4）增大浓度，使逆向移动，利于尽可能析出完全
（5）pH过低，转化为的程度较大；pH过高，化为的程度较大；两因素均使沉钒率降低
（6）
（7）
解析：（1）“研磨”的目的为增大焙烧时与碳酸钠、的接触面积，加快反应速率，提高原料利用率。
（2）硫化物焙烧时生成氧化物和二氧化硫，而不能与碳酸钠反应：可与纯碱反应生成对应的钠盐，。
（3）由于不能与碳酸钠反应，故“水浸”时以“浸渣”的形式沉淀出来，而与纯碱反应生成和，沉铝通入生成沉淀和，故"浸渣"的成分为；"滤液2"中的成分除了外，还含有。
（4）"沉钢"的目的是将完全转化为沉淀析出，加入过量的目的是利用同离子效应，促进尽可能析出完全，所以加入过量的，会增大浓度，使逆向移动，有利于尽可能析出完全。
（5）由已知③在水溶液中存在：，pH过低，该平衡正向移动，转化为的程度较大；pH过高，转化为的程度较大；两因素均使沉钒率降低。
（6）由信息和流程可知，沉淀煅烧时分解产生和两种气体，根据氧化还原反应原理可知，其中一种气体为氮气，另外一种只能是氨气，故反应的化学方程式为。
（7）晶胞中位于顶点和面心，一个晶胞中数目为，原子位于晶胞内部1个、棱心12个，一个晶胞中数目为，则晶胞质量为；晶胞中最近的之间的距离为面对角线长度的二分之一为，则晶胞边长为，则晶胞体积为，根据密度为，则。
3.答案：(1)粉碎锗渣，适当加热(或搅拌，适当增大酸、双氧水的浓度)金属离子催化双氧水分解
(2)
(3)增大，浓度增大，不利于萃取
(4)适当加热，加少量碱(合理即可)
(5)A
(6)B
解析：(1)为了加快浸出速率，可以将锗渣粉碎，增大固、液接触面积，也可适当加热或者搅拌，还可适当增大的浓度；由于等金属离子可以催化分解，导致的实际消耗量高于理论值。
(6)根据图乙可看出：在三种浓度的溶液中的反萃取效果均为最佳，故工业上宜选择溶液作为萃取剂。
4.答案：（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）温度升高，氨逸出溶液，与浓度下降，平衡逆向移动，导致浓度下降，沉钒率下降（合理即可）
（7）
解析：（1）V为23号元素，基态钒原子的价层电子排布式为。
（5）根据偏钒酸根离子的结构可知，每个V原子连接4个O原子，其中2个O原子被2个V原子共用，另外2个O原子为所连V原子独有，则可知重复结构中N（V）：N（O）=1：3，且V元素的化合价为+5价，所以偏钒酸铵的化学式为。
（7）根据反应和所给数据，设的质量分数为w，与反应的的物质的量为 mol，与反应的的物质的量为 mol，可得：
综上可得：。
5.答案：（1）增大菱镁矿与空气的接触面积，提高效率
（2）会导致滤液2中存在，最终产物不纯；
（3）70℃；温度过高草酸易挥发，且易分解；
（4）
（5）
解析：（1）“煅烧1”时，需将菱镁矿粉碎，并在底部鼓入热空气，可增大菱镁矿与空气的接触面积，提高效率；
（3）纳米氧化镁的粒径越小性质越优良，由图可知，70℃时，产物粒径最小；温度不宜过高，温度过高草酸易挥发，且易分解；Mg2+与草酸反应生成草酸镁沉淀，反应离子方程式为：；
（4）煅烧2是将草酸镁煅烧得到MgO，反应的化学方程式为：；
（5）参与反应过程最后又生成的物质可以循环利用，该流程中可循环使用物质的化学式为。
6.答案：（1）氧化
（2）AC
（3）使转化成沉淀除去
（4）0.001
（5）
（6）5.4
（7）0.0250mol/L
解析：（1）根据题意可知，浸出液中含有二价铁，的作用是氧化；
（2）根据流程图可知，该流程涉及的实验过程有过滤，分液，故选AC；
（3）在用二氧化锰将二价铁氧化为三价铁后，加入碳酸钙调节pH使三价铁形成氢氧化铁沉淀，故目的是：使转化成沉淀除去；
（4）当溶液中时，，；
（5）根据信息可知，反萃取剂为酸，则反萃取出是加入适量的酸将锰离子反萃取出来，相应的方程式为：；
（6）根据图中信息可知，pH为5.4左右时，、的萃取率相差较大，故无机相的控制在5.4左右；
（7）根据滴定原理可知，与的物质的量之比为1∶1，则的物质的量为0.1000mol/L×0.0125L=0.00125mol，则的物质的量浓度为。
7.答案：（1）使固体充分混合，提高矿石的利用率；
（2）；
（3）时溶液中浓度较低，不足以沉淀；7；
（4）亚铁离子容易被氧气氧化
（5）
解析：（1）将软锰矿和黄铁矿预先“粉碎”，并用水调至糊状的目的是：使固体充分混合，提高矿石的利用率；“浸渣”中除了含有不溶于酸的杂质外，还含有生成的S单质，说明和在酸性条件下发生氧化还原反应生成S、和水，离子方程式为：；
（2）当时，，的溶度积，“调”时沉淀，和不沉淀，范围为；
（3）①由图可知，时几乎不产生，原因：时溶液中浓度较低，不足以沉淀；
②由图可知“沉锰”时溶液的pH适宜控制为7，pH过高时可能产生的杂质为；
（4）得到绿矾时需要在隔绝氧气的情况下进行一系列操作，原因为亚铁离子容易被氧气氧化；
（5）“电解”制锰的化学方程式：。
8.答案：（1）
（2）
（3）K为4、80℃；温度过高，水解程度增大，生成的挥发，降低较快，故沉钒率下降
（4）、、；、
（5）；向混合液加入过量氨水
解析：（1）“灼烧”过程中与纯碱反应生成偏钒酸钠和二氧化碳，反应的化学方程式为。
（2）“除铝”中通入过量，四羟基合铝酸钠转化为氢氧化铝，同时生成碳酸氢钠，反应的离子方程式为。
（3）加入溶液调节pH，将钒元素以偏钒酸铵的形式分离出来，根据图像可知，当K在4附近时，沉淀率可达到最大，则K最佳值约为4；再根据钒的沉淀率随温度的变化曲线可知，温度最佳值约为80℃；因为受热易分解，则温度过高因氯化铵分解，同时促进铵根离子水解，溶液中铵根离子浓度下降，会使沉钒率下降。
（4）设少量晶体为1mol，则其质量为340g，在597℃时，固体损失，因为铵盐受热易分解，结合分解前后固体质量变化分析可知，固体损失的质量为2mol与1mol的质量，则余下固体应为，则597℃时，钼酸铵热分解的产物为、和；钼酸铵在高温下通入制单质钼的化学方程式为或、。
（5）铁离子完全沉淀时溶液中；当镍离子开始沉淀时，pH=7.5，即沉铁的pH范围为，根据可知，氢氧化镍能溶于过量的氨水中，氢氧化铁不溶，则从含、的溶液中提取的方法是向混合液加入过量氨水、过滤、洗涤、干燥。