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高三一輪復習之
工藝流程圖題解題策略與經典題
、工業流程題中常見的操作
（一）原料的預處理
①粉碎、研磨，霧化：減小固體的顆粒度，增大固體與液體或氣體間的接觸面積，加快反應速率或使反應更充分，加快反應速率除了研磨粉碎外，還可以 適當升溫，增加浸出液濃度
②水浸：若含有可溶性物質，水浸與水接觸反應或溶解。不溶物通過過濾方法出去（過濾所需要的玻璃儀器：燒杯，漏斗，玻璃棒）
③酸浸：通常用酸溶，如用稀硫酸、稀鹽酸、濃硫酸等，與酸接觸反應或溶解，使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去。加入稀硫酸，稀鹽酸，可以使某些金屬氧化物反應，生成鹽和水，這一過程一般不發生化合價變化，若加入酸的過程中，同時加入氧化劑如（KMnO4 MnO2，H2O2，空氣或者O2），那么礦渣中某些元素被氧化，這些氧化劑相應的被還原為 Mn2+，Mn2+，，H2O，H2O；若加酸過程中，加入一些還原劑，如SO2 ，SO32-，S2- H2O2，礦渣中某些元素被還原，這些還原劑相應的被氧化為SO42- ，SO42-，S，O2，酸浸時，很少用HNO3，因為會產生氮的氧化物污染環境，假設使用硝酸，需要通入空氣或氧氣，這樣可以防止產生氮的氧化物，從而防止污染環境
④堿浸：通常用堿性溶液，如NaOH溶液，溶解Al及其氧化物，硅單質及其氧化物，此時若用到坩堝，不能選用瓷坩堝，或者石英坩堝，NaOH會和坩堝中成分反應，此時可以選用鐵坩堝
④灼燒：若初始礦渣中含有有機物，可以通過灼燒方法出去有機物，灼燒過程中需用坩堝
⑤焙燒、煅燒或者灼燒：礦渣水浸，酸浸，堿浸不溶解的話，可以通過焙燒、煅燒或者灼燒改變結構和組成，轉化成可溶解于，水，酸，堿中的物質；并使一些雜質在高溫下氧化、分解，如煅燒高嶺土和石灰石。灼燒過程中，一般需要加入其他物質。比如黃銅礦 CuFeS2 高溫條件下通入氧氣灼燒，生成CuO，Fe2O3 SO2。焙燒，煅燒需要在坩堝中進行，坩堝的材質依據反應物選擇，若灼燒過程中用到Na2CO3 或NaOH，則不能用瓷坩堝，或者石英坩堝，里面的SiO2 與Na2CO3 或 NaOH反應
注意：若礦渣表面有油污，要去除油污，去除油污的方法：堿煮水洗，在第一步“原料預處理”階段，經常考察化學方程式或離子方程式書寫，寫方程式前，首先判斷元素化合價是否發生變化，若發生變化，則肯定是氧化還原反應，找出氧化劑，還原劑，氧化產物，還原產物，根據氧化還原反應配平，而其中的蒸餾，過濾，萃取，蒸發，鹽析過程是不會發生化合價變化
（二）核心化學反應階段
加入一些沉淀劑除去不需要的離子
①控制溶液的酸堿性使其某些金屬離子形成氫氧化物沉淀——pH值的控制。
調節pH所需的物質一般應滿足：
A、能與H＋反應，使溶液pH值增大；
B、不引入新雜質。例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質來調節溶液的pH值（原理：CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3與H+反應，使溶液中H+濃度減小，PH上升）。
加入S2-，使某些離子（Ag+、Cu2+、Ni2+、Fe2+、Zn2+）轉化為硫化物（Ag2S、CuS、NiS、FeS、ZnS）沉淀，此時確保溶液酸度不能過高，若酸度過高，部分S2-會與H+生成H2S，導致金屬離子沉淀不完全；
加入F-，使某些金屬離子（Mg2+、Ca2+）轉為氟化物沉淀（MgF2、CaF2），此時溶液酸度也不能過高，因為會生成弱電解質HF，導致金屬離子沉淀不完全。
②蒸發、反應時的氣體氛圍：抑制物質的水解，提高產率。MgCl2水溶液在HCl氛圍下進行蒸發結晶，目的抑制Mg2+水解。
③加熱的目的：加快反應速率或促進平衡向某個方向移動（正向移動或逆向移動，由題意而定），促進水解
④降溫反應的目的：防止某物質在高溫時會溶解或為使化學平衡向著題目要求的方向移動
⑤趁熱過濾：防止某物質降溫時會析出 ，而導致產物產率降低。
⑥冰水洗滌：洗去晶體表面的雜質離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗 ，洗滌劑的選擇依照條件而定，若某物質不溶于水和乙醇，則用水或者乙醇洗滌，有機溶劑洗滌的另一個作用：可以使產品迅速干燥
（三）物質的分離和提純的方法
①結晶——固體物質從溶液中析出的過程（蒸發溶劑、冷卻熱飽和溶液、），制備含有結晶水的物質一般使用冷卻結晶
重結晶是利用固體物質均能溶于水，且在水中溶解度差異較大的一種除雜質方法，從粗品到精品方法就是重結晶。
②過濾——固、液分離 ，用到的玻璃儀器：燒杯，漏斗，玻璃棒，過濾可以用抽濾（即減壓過濾）的優點：縮短過濾時間
③蒸餾——液、液分離 ，利用互溶液體沸點的不同，
④分液——互不相溶的液體間的分離
⑤萃取——用一種溶劑將溶質從另一種溶劑中提取出來。
⑥升華——將可直接氣化的固體分離出來。
⑦鹽析——加無機鹽使溶質的溶解度降低而析出
四、常見文字敘述方法
1．洗滌沉淀：往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復以上操作2－3次。
2．從溶液中得到晶體：冷卻結晶的一般過程：蒸發濃縮（注意：濃縮至表面出現一層晶膜）－降溫結晶－過濾－（洗滌-干燥）。
3．檢驗沉淀是否洗滌干凈：取最后一次洗滌液，于試管中，加入相應的試劑，觀察現象。比如：AgCl沉淀表面有Cl-，檢查AgCl是否洗滌干凈，就是檢查沉淀表面沒有吸附Cl-，具體表述：取最后一次洗滌液，加入硝酸酸化的AgNO3，若出現白色沉淀，則證明沒有洗滌干凈，若沒有出現白色沉淀，則證明洗滌干凈
常見的離子檢驗
Cl-:加入硝酸酸化的AgNO3，若出現白色沉淀咋說明溶液中有Cl-
Br-：加入硝酸酸化的AgNO3，若出現淡黃色色沉淀咋說明溶液中Br-
I-：加入硝酸酸化的AgNO3，若出現黃色色沉淀咋說明溶液中I-
SO42-：加入過量稀鹽酸靜置，取上清液加入BaCl2，若出現白色沉淀，則證明有SO42-
NH4+：加入氫氧化鈉溶液加熱，產生能使紅色石蕊試紙變藍氣體，則證明有NH4+
Fe2+:加入鐵氰化鉀，出現藍色沉淀，則證明有Fe2+
Fe3+：加入硫氰化鉀，出現紅色，或加入苯酚出現紫色，則證明有Fe3+
注意：①在寫某一步驟是為了除雜是，應該注明“是為了除去XX雜質”（只寫“除雜”等一類沒有完整概括的回答是不給分的。）
②審題要抓住關鍵，如看清楚是寫化學反應方程式還是離子方程式，并注意配平。
練習題
1 工業以軟錳礦（主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量雜質）為主要原料制備高性能的磁性材料碳酸錳（MnCO3）。其工業流程如下：
（1）浸錳過程中Fe2O3與SO2反應的離子方程式為Fe2O3+ SO2+2H+=2Fe2++ SO42－+ H2O，該反應是經歷以下兩步反應實現的。
ⅰ：Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3++3H2O ⅱ: ......
寫出ⅱ的離子方程式：____________________________________________。
（2）過濾Ⅰ所得濾液中主要存在的兩種金屬陽離子為_______（填離子符號）。
（3）氧化過程中被MnO2氧化的物質有（寫化學式）：____________________。
（4）“浸錳”反應中往往有副產物MnS2O6生成，溫度對“浸錳”反應的影響如圖所示，為減少MnS2O6的生成，“浸錳”的適宜溫度是_________；向過濾Ⅱ所得的濾液中加入NH4HCO3溶液時溫度不宜太高的原因是______________________。
（5）加入NH4HCO3溶液后，生成MnCO3沉淀，同時還有氣體生成，寫出反應的離子方程式：_____________________。
（6）生成的MnCO3沉淀需經充分洗滌，檢驗洗滌是否完全的方法是_________________________________。
2 二氧化鈦(TiO2)廣泛用于制造高級白色油漆,也是許多反應的催化劑。工業上用鈦鐵礦［主要成分為FeTiO3(鈦酸亞鐵，不溶于水）、Fe2O3及少量SiO2雜質］作原料,制取二氧化鈦及綠礬，其生產流程如下:
回答下列問題：
⑴FeTiO3溶于過量硫酸的離子方程式______________________________________________。
⑵流程中生成TiO2·xH2O離子方程式為___________________________________________ 。
⑶若鐵粉的用量不足，可能導致產品TiO2中混有_________雜質。
（4)以TiO2為原料制取金屬鈦的其中一步反應為TiO2+Cl2+CTiCl4+（ ），已知該反應中氧化劑與還原劑物質的量之比為1:1,則另一生成物為.
3 硫酸鋅可用于制造鋅鋇白、印染媒染劑等。用鋅白礦（主要成分為ZnO，還含有FeO、CuO、SiO2等雜質）制備ZnSO4·7H2O的流程如下。
已知：Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10 38，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10 20
（1）“濾渣1”的主要成分是 （填化學式）。“酸浸”過程中，為了提高鋅元素浸出速率，可采取的措施有：①適當提高酸的濃度，② （填一種）。
（2）“氧化”過程中，發生氧化還原反應的離子方程式是 。
（3）“沉淀”過程中，加入ZnO產生Fe(OH)3沉淀的原因是 。
（4）加入適量ZnO固體，若只析出Fe(OH)3沉淀而未析出Cu(OH)2沉淀，且測得沉淀后的溶液中c(Fe3＋)＝4.0×10 14mol/L，此時溶液中c(Cu2＋)的取值范圍是 mol/L。
（5）加入適量鋅粉的作用是 。
（6）由濾液得到ZnSO4 7H2O的操作依次為 、 、過濾、洗滌、干燥。實驗室中過濾操作需要使用的玻璃儀器有燒杯、 、 。
4．(15分)硼鎂泥是一種工業廢料，主要成分是MgO(占40%)，還有CaO、MnO2、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等雜質，以此為原料制取的硫酸鎂可用于印染、造紙、醫藥等工業。從硼鎂泥中提取MgSO4·7H2O的流程如下：
根據題意回答下列問題：
(1)實驗中需用1 mol·L－1的硫酸800 mL，若用18.4 mol·L－1的濃硫酸來配制，量取濃硫酸時，需使用的量筒的規格為________。
A．10 mL　　　 B．20 mL
C．50 mL D．100 mL
(2)加入的NaClO可與Mn2＋反應：Mn2＋＋ClO－＋H2O===MnO2↓＋2H＋＋Cl－，還有一種離子也會被NaClO氧化，該反應的離子方程式為______________________________。
(3)濾渣中除含有Fe(OH)3、Al(OH)3外，還有______________________。
(4)在“除鈣”前，需檢驗濾液中Fe3＋是否被除盡，簡述檢驗方法：
__________________________________________________________________________
___________________________________________________________。
(5)已知MgSO4、CaSO4的溶解度(g/100 g H2O)如下表：
溫度/℃物質　　 40 50 60 70
MgSO4 30.9 33.4 35.6 36.9
CaSO4 0.210 0.207 0.201 0.193
“除鈣”是將MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去，根據上表數據，簡要說明操作步驟：____________________________________________。
“操作Ⅰ”是將濾液繼續蒸發濃縮，冷卻結晶，________，便得到了MgSO4·7H2O。
(6)實驗中提供的硼鎂泥共100 g，得到的MgSO4·7H2O為172.2 g，則MgSO4·7H2O的產率為________。
5 鈷的化合物用途廣泛。一種利用水鈷礦(主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等)制取CoCl2·6H2O粗品的工藝流程如下：
已知：①浸出液含有的陽離子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋、Al3＋等；
②部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時的pH如下表：
沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2
完全沉淀的pH 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8
③CoCl2·6H2O熔點為86 ℃，加熱至110 ℃～120 ℃時，失去結晶水生成無水氯化鈷。
請回答下列問題：
(1)寫出“浸出”時Co2O3發生反應的離子方程式：____________________。
(2)加入NaClO3的作用是________。
(3)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如下圖所示。向“濾液Ⅱ”中加入萃取劑的主要目的是________，使用萃取劑時最適宜的pH是________(填字母序號)。
A．2.0～2.5　　　　B．3.0～3.5　　　　C．5.0～5.5　　　　D．9.5～9.8
(4)“除鈣、鎂”是將溶液中Ca2＋與Mg2＋轉化為MgF2、CaF2沉淀。已知某溫度下，Ksp(MgF2)＝7.35×10－11，Ksp(CaF2)＝1.05×10－10。當加入過量NaF后，所得濾液c(Mg2＋)/c(Ca2＋)＝________。
(5)制得的CoCl2·6H2O粗品經進一步提純得到CoCl2·6H2O晶體，在烘干晶體時需采用減壓烘干，其原因是__________________________________。
(6) 某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)、導電劑乙炔黑等。充電時，該鋰離子電池負極發生的反應為6C＋xLi＋＋xe－===LixC6。在電池充放電過程中，發生LiCoO2與Li1－xCoO2之間的轉化，寫出放電時電池反應方程式_____________________________________。
6 ZrO2為高品質耐火材料。以鋯英石(氧化物形式:mZrO2 nSiO2為原料可制得寶石級ZrO2,工藝流程如下:
已知：固體A主要含有普通玻璃的成分之一。
(1)固溶體的成分除ZrO2、CaO外,還有一種物質為 .
(2)ZrOCl2在氨水中發生反應II,生成難溶于水的Zr(OH)4,其化學方程式為 ;制備Zr(OH)4的過程中溫度不能過高的原因是
(3)選用下列部分操作,能夠實現流程中“一系列實驗操作”的合理順序為 。(選用字母序號表示)
a.溶解 b.干燥 c.過濾d.灼燒e.洗滌
(4)反應I產生的CO2在一定條件下與N2反應可產生具有麻醉作用的笑氣( N2O):CO2(g)+N2(g) =CO(g) + N2O(g) 。 在T1、100 kPa 時,研究表明反應速率v(CO2) = 3×l0-3×p(CO2)(kPa min-1),該條件下現將1.5 mol N2和1.0 mol CO2充入某剛性容器中在催化劑作用下充分反應,62 min時達到平衡,測得p(CO) = 32 kPa,則此時v(CO2)= kPa min-1,反應的平衡常數Kp = (Kp為以分壓表示的平衡常數)。若升溫至T2重新達到平衡后,CO2的轉化率增大,則該反應的 0(填“>”、“=”或“<”)。
1、【答案】2Fe3++ SO2+2H2O= 2Fe2+ + SO42－+4H+ Mn2+ Fe2+ SO2（H2SO3）、 FeSO4 90℃ 防止NH4HCO3受熱分解，提高原料利用率 Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O 取1-2mL最后一次洗液于試管，滴加鹽酸酸化BaCl2溶液，若無白沉淀產生，則洗滌干凈
2、答案：(1) FeTiO3+4H+=Fe2++TiO2++2H2O
(2） TiO2++(x+1）H2O=TiO2·xH2O+2H+ （3） Fe2O3 (4) CO
3、答案：(1). SiO2.、 粉碎鋅白礦或充分攪拌漿料或適當加熱等 (2). 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O (3). Fe3+在溶液中存在水解平衡: Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,加入ZnO 后，與H+反應，H+濃度減小，水解平衡正向進行，生成Fe(OH)3沉淀 (4). <2.2×10-4 (5). 除去溶液中的Cu2+ (6). 蒸發濃縮、冷卻結晶 ，漏斗 、玻璃棒
4、答案:(1)D
(2)2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O
(3)MnO2、SiO2
(4)取少量濾液，向其中加入硫氰化鉀溶液，如果溶液不變血紅色，則說明濾液中不含Fe3＋，如果溶液變血紅色，則說明濾液中含Fe3＋
(5)蒸發濃縮，趁熱過濾　過濾(或過濾、洗滌)
(6)70%
5、答案：(1)Co2O3＋SO32-＋4H＋===2Co2＋＋SO42-＋2H2O　(2)將Fe2＋氧化為Fe3＋　(3)除去Mn2＋　B　(4)0.7　(5)降低烘干溫度，防止產品分解
(6)Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋6C。
6、答案：(1)CaSiO3(或硅酸鈣）
(2)ZROC12+2NH3 H2O+H2O=Zr(OH)4↓ + 2NH4Cl；防止氨氣逸出，不利于Zr(OH)4的生成
（3）cedb
(4)2.4×10-2；32/7；>

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