高考化学二轮复习大题通关(一)化学工艺流程课件

(共33张PPT)
大题通关(一)　化学工艺流程
典型真题
(2025·山东卷)采用两段焙烧-水浸法从铁锰氧化矿(主要含Fe2O3、MnO2及Co、Cu、Ca、Si等元素的氧化物)分离提取Cu、Co、Mn等元素，工艺流程如下：
已知：该工艺条件下，(NH4)2SO4低温分解生成NH4HSO4，高温则完全分解为气体；Fe2(SO4)3在650 ℃完全分解，其他金属硫酸盐分解温度均高于700 ℃。
思路分析
采用两段焙烧-水浸法从铁锰氧化矿中分离提取Cu、Co、Mn等元素，先加入硫酸铵“低温焙烧”，金属氧化物均转化为硫酸盐(硫酸锰、硫酸铁、硫酸钴、硫酸钙、硫酸铜)，产生的气体有氨、氮气，氨用稀硫酸吸收，得到硫酸铵溶液；“低温焙烧”得到的硫酸盐再经650 ℃“高温焙烧”，只有硫酸铁发生了分解，生成三氧化硫气体和氧化铁，“水浸”后，过滤分离出滤渣，滤渣主要为二氧化硅、氧化铁及硫酸钙，后续萃取分离，将铜元素萃取到有机相中，再经“反萃取”最终得到硫酸铜溶液；水相主要含有钴元素和锰元素，加入硫化钠，调节pH，生成硫化钴沉淀，过滤分离出CoS沉淀再经“H2O2、稀硫酸”溶解最终得到硫酸钴溶液，向沉钴后的滤液中加入碳酸氢铵，生成碳酸锰沉淀。
回答下列问题：
(1)“低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。MnO2与NH4HSO4反应转化为MnSO4时有N2生成，该反应的化学方程式为___________________________________________________________。
“高温焙烧”温度为650 ℃，“水浸”所得滤渣主要成分除SiO2外还含有_________________________(填化学式)。
Fe2O3、CaSO4
(2)在(NH4)2SO4投料量不变的情况下，与两段焙烧工艺相比，直接“高温焙烧”，“水浸”时金属元素的浸出率________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)HR萃取Cu2+反应为2HR(有机相)＋Cu2+(水相) CuR2(有机相)＋2H＋(水相)。“反萃取”时加入的试剂为________(填化学式)。
减小
H2SO4
(4)“沉钴”中，pH＝4时Co2+恰好沉淀完全[c(Co2+)＝1×10-5mol·L-1]，则此时溶液中c(H2S)＝________mol·L-1。已知：Ka1(H2S)＝1×10-7，Ka2(H2S)＝1×10-13，Ksp(CoS)＝4×10-21。CoS“溶解”时发生反应的离子方程式为__________________________________________________。
(5)“沉锰”所得滤液并入“吸收”液中，经处理后所得产品导入________(填操作单元名称)循环利用。
4×10-4
CoS＋H2O2＋2H＋===Co2+＋S＋2H2O
低温焙烧
(1)通读流程，明确原料、目标产物及核心转化，圈出关键反应条件(温度、压强等)和操作(过滤、蒸馏等)。
(2)分析每一步物质转化，推断中间产物，注意循环物质和副产物，结合元素守恒、反应原理(氧化还原、复分解等)解释工艺目的。
(3)关注绿色化学(原子利用率、污染处理)和经济因素(成本、效率)，最后按问题对应流程位置，用化学用语规范作答，确保逻辑连贯。
反思归纳
【题型攻关】
1．(2025·广州二模)LiFePO4广泛应用于新能源汽车和储能领域。从低浓度锂溶液(含Li＋、Al3+、Mg2+、Ca2+)获得制备LiFePO4的原料FePO4和Li2CO3，工艺流程如下：
已知：①常温下，部分物质的Ksp见下表。
物质 Li3PO4 FePO4 AlPO4
Ksp 2.3×10-11 9.9×10-16 9.8×10-21
物质 Mg3(PO4)2 Ca(OH)2 Mg(OH)2
Ksp 1.0×10-24 5.5×10-6 5.6×10-12
②在本工艺相应条件下，EDTA能与Ca2+反应生成可溶于水的稳定配合物。
③常温下，Ka1(H3PO4)＝6.9×10-3，Ka2(H3PO4)＝6.2×10-8，Ka3(H3PO4)＝4.8×10-13。
1.0×10-3
(2)“萃取除铝”时，调节溶液pH＝3，Al3+与萃取剂HR(弱酸)反应转化为AlR3而被萃取至有机层。降低溶液pH，铝的去除率明显降低，原因是____________________________________________________________________________。
解析：“萃取除铝”时，调节溶液pH＝3，Al3+与萃取剂HR(弱酸)反应转化为AlR3而被萃取至有机层，降低溶液pH，铝的去除率明显降低，原因是酸性增强，H＋＋R－ HR平衡正向移动，导致R－浓度降低，难以与Al3+配位。
酸性增强，H＋＋R－ HR平衡正向移动，导致R－浓度降低，难以与Al3+配位
6.9×10-2
2Fe2+＋H2O2＋2H3PO4===2FePO4↓＋2H2O＋4H＋
(4)“除杂”中加入NaOH调节溶液pH＝12，滤渣2的主要成分是Fe(OH)3、Ca(OH)2和____________。
Mg(OH)2
(5)“沉锂2”先加入适量EDTA，再加入Na2CO3固体，充分反应后过滤。加入EDTA的目的是防止Li2CO3产品中混入________(填化学式)杂质。
解析：在本工艺相应条件下，EDTA能与Ca2+反应生成可溶于水的稳定配合物，“沉锂2”先加入适量EDTA，再加入Na2CO3固体，充分反应后过滤。加入EDTA的目的是防止Li2CO3产品中混入CaCO3杂质。
CaCO3
2．(2025·湛江二模)某研究小组开发了一种从铜阳极泥(含Au、Ag、Cu、Ag2Te、Cu2Te等)中提取金、银等贵金属的工艺，流程如下。
回答下列问题：
(1)“酸浸”时Cu2Te生成TeO2反应的化学方程式为_______________________________________________________________。
Cu2Te＋4H2O2＋2H2SO4===2CuSO4＋TeO2＋6H2O
(3)“酸浸”和“溶金”工序均需加入一定量的NaCl。
①在“酸浸”工序中，加入适量NaCl的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。
②在“溶金”工序，溶液中Cl－浓度不能超过________mol·L-1。
0.5
(4)“滤液5”中溶质的主要成分为________(填化学式)。已知：“溶银”工序中银浸出率与反应温度的关系如下图所示。在连续生产的模式下，“溶银”工序需在40 ℃左右进行，若反应温度过高，则难以实现连续生产，原因是____________________________________________________________。
Na2SO3
反应温度过高，银络合离子容易被分解，“溶银”的效率降低
解析：由分析知，“滤液5”中溶质的主要成分为Na2SO3；由题图知，反应温度过高，银络合离子容易被分解，“溶银”的效率降低，故在连续生产的模式下，“溶银”工序需在40 ℃左右进行，若反应温度过高，则难以实现连续生产。
3．我国是世界上稀土资源最丰富的国家，冶炼提纯技术位于世界前列。从某种磷精矿[主要成分为Ca5(PO4)3F，含少量ScPO4、FeO3、Fe2O3、SiO2]分离稀土元素钪(Sc)的工业流程如下：
(1)钪的基态原子核外价层电子排布式为________。
解析：钪为21号元素，基态钪原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2，核外价层电子排布式为3d14s2。
3d14s2
(2)“萃取”的目的是富集Sc，但其余元素也会按一定比例进入萃取剂中。
①通过3ROH＋POCl3 (RO)3PO＋3HCl制得有机磷萃取剂(RO)3PO，其中—R代表烃基，—R对(RO)3PO产率的影响见下表。
—R —CH2CH3 —CH2CH2CH3 —CH2CH2CH2CH3
(RO)3PO产率/% 80 62 20
由表可知，随—R中碳原子数增加，(RO)3PO产率降低，请从结构的角度分析原因：_______________________________________________________。
随着碳原子数增加，烃基推电子能力增强，O—H更难断裂
解析：由题表可知，随—R中碳原子数增加，(RO)3PO产率降低，从结构的角度分析，原因为随着碳原子数增加，烃基推电子能力增强，O—H更难断裂。
②“反萃取”的目的是分离Sc元素和Fe元素。向“萃取液”中通入NH3，Fe2+、Fe3+、Sc3+的沉淀率随pH的变化如下图所示。试剂X为______(填“SO2”或“ClO2”)，应调节pH为________。
解析：由题图可知，Fe2+与Sc3+的分离效果更好，故试剂X为将Fe3+转化为Fe2+的物质，故应选择SO2，SO2和Fe3+反应生成Fe2+，有利于Fe元素与Sc元素的分离，结合题图可知，应调节pH为2，此时Sc3+几乎完全沉淀，而Fe2+几乎没有沉淀，分离效果好。
SO2
2
③“反萃取”时，通入NH3得到ScPO4沉淀的过程为
i．H3PO4＋3NH3===(NH4)3PO4
ii.__________________________________________(写出该过程的化学方程式)。
解析：总反应为通入NH3得到ScPO4沉淀，反应i为H3PO4＋3NH3===(NH4)3PO4，反应ii为(NH4)3PO4＋Sc(NO3)3===ScPO4↓＋3NH4NO3。
(NH4)3PO4＋Sc(NO3)3===ScPO4↓＋3NH4NO3
Sc2(C2O4)3·H2O
(4)Sc的一种氢化物晶胞结构如下图所示，晶体中H周围与其最近的Sc的个数为______。NA为阿伏加德罗常数的值，晶胞参数为anm，该晶体的密度为________________g·cm-3。
4