1、化工流程专题一、化工流程的一般模型原料预处理阶段原料预处理阶段物质转化及物质转化及除杂阶段除杂阶段产品获得和纯化阶段产品获得和纯化阶段二、核心思想方法1、元素守恒思想。元素守恒思想。原料中的原料中的“核心元素核心元素”经多步转经多步转化化，最终最终“存留存留”于目标产物中于目标产物中。2、物料转化思想物料转化思想。“方框方框”：反应釜反应釜方框中的物质表示反应釜中的方框中的物质表示反应釜中的“主要物质主要物质”方框之间的方框之间的“箭头箭头”表示表示“转化关系转化关系”箭头的上方或下方箭头的上方或下方：加入的试剂或需控制的条件等。加入的试剂或需控制的条件等。3、绿色环保思想。对环境无害的物质可
2、以直接排放绿色环保思想。对环境无害的物质可以直接排放，部分物质需要循环利用部分物质需要循环利用，实现资源利用最大化。实现资源利用最大化。【必修必修1 1】元素化合物元素化合物：化合价、氧化性：化合价、氧化性/还原性、还原性、离子反应、产率和纯度的计算、实验操作离子反应、产率和纯度的计算、实验操作【必修必修1 1】氧化还原反应氧化还原反应：陌生方程式的书写、产：陌生方程式的书写、产物判断、得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒物判断、得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒【必修必修2 2】元素周期律元素周期律 /元素周期表、化学键元素周期表、化学键【选修选修4 4】电化学：电极判断、产物判断、方程式电化学：
3、电极判断、产物判断、方程式书写书写【选修选修4 4】弱电解质电离、盐类水解、沉淀溶解平弱电解质电离、盐类水解、沉淀溶解平衡、平衡常数相关计算衡、平衡常数相关计算三、相关知识点（一）沉淀的生成1、调节调节pH法法除杂除杂：NH4Cl(FeCl3)氨水氨水除杂：除杂：CuCl2(FeCl3)已知已知KspFe(OH)3=10-38，求使，求使0.1mol/L的的FeCl3(aq)中中Fe3+开始沉淀的开始沉淀的pH和完全沉淀的和完全沉淀的pH。Fe3+Cu2+开始沉淀的开始沉淀的pH1.74完全沉淀的完全沉淀的pH36加入加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等调节等调节p
4、H在在34之间，保证之间，保证Fe3+沉淀完全，沉淀完全，Cu2+还未开始沉淀还未开始沉淀MgCl2(FeCl2)先加入盐酸酸化的先加入盐酸酸化的H2O2溶液或通入溶液或通入Cl2再加入再加入MgO、Mg(OH)2、MgCO3调节调节pH2、沉淀剂法沉淀剂法如：用如：用Na2S和和H2S作沉淀剂，除去污水中的重金属离子作沉淀剂，除去污水中的重金属离子调节溶液极性使其沉淀调节溶液极性使其沉淀，向，向CuSO4溶液中加入溶液中加入氨水至过量后加入无水乙醇产生深蓝色沉淀氨水至过量后加入无水乙醇产生深蓝色沉淀CuNH34SO4H2O1、酸碱、酸碱溶解法溶解法 （二）沉淀的溶解加足量盐酸加足量盐酸CaC
5、O32H=Ca2H2OCO2CaCO3(s)Ca2(aq)CO32-(aq)FeS、MnS、NiS、ZnS：FeS+2H+=Fe2+H2S2、盐溶解法盐溶解法：Mg(OH)2溶于溶于NH4Cl溶液溶液3、氧化还原溶解法氧化还原溶解法不溶于盐酸的硫化物不溶于盐酸的硫化物CuS、Ag2S等等溶于稀溶于稀HNO3。4、配位溶解法配位溶解法：AgCl溶于氨水溶于氨水沉淀转化的应用沉淀转化的应用1、锅炉除水垢（除去水垢中的、锅炉除水垢（除去水垢中的CaSO4）先加先加Na2CO3，再加盐酸，再加盐酸CaSO4CO32-CaCO3SO42-，CaCO32HCl=CaCl2H2OCO22、矿物转化矿物转化例
6、如：原生铜硫化物变成例如：原生铜硫化物变成CuSO4溶液，遇到深层闪锌矿溶液，遇到深层闪锌矿(ZnS)和方铅矿和方铅矿(PbS)时，便慢慢地使之转变铜蓝时，便慢慢地使之转变铜蓝(CuS)。Cu2+(aq)ZnS(s)CuS(s)Zn2+(aq)Cu2+(aq)PbS(s)CuS(s)Pb2+(aq)。3、利用沉淀转化原理，在工业废水的处理过程中，常、利用沉淀转化原理，在工业废水的处理过程中，常用用FeS(s)、MnS(s)等难溶物作为沉淀剂除去废水中的等难溶物作为沉淀剂除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。等重金属离子。FeS(s)+Hg2+(aq)HgS(s)+Fe2+(aq
7、)1、原料的预处理、原料的预处理研磨、研磨、雾化雾化水浸水浸酸浸酸浸碱浸碱浸将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，体分散成微小液滴，增大反应物接触面增大反应物接触面积积，以加快反应速率或使反应更充分，以加快反应速率或使反应更充分与水接触反应或溶解（与水接触反应或溶解（后过滤）后过滤）使用酸使用酸（HCl/HNO3/H2SO4）溶解固体：溶解固体：金金属、金属氧化物（膜）、属、金属氧化物（膜）、难溶弱酸难溶弱酸盐（注意盐（注意HNO3的氧化性，的氧化性，Fe3O4难溶于酸难溶于酸）滤渣滤渣：SiO2、（注：、（注：H2SO4酸浸有酸浸有CaSO4沉
8、沉淀，淀，Ca2+一般用一般用CO32-、F-、C2O42-进行除去）进行除去）使用碱溶解固体：使用碱溶解固体：溶解金属表面油脂膜、溶解金属表面油脂膜、酸性氧化物（酸性氧化物（SiO2）、）、Al2O3/Al、某些盐、某些盐、非金属单质非金属单质浸出浸出浸出率浸出率灼烧、灼烧、焙烧、焙烧、煅烧煅烧固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少作用：作用：除去可燃物除去可燃物 是原料发生氧化、分解反应（如金属硫是原料发生氧化、分解反应（如金属硫化物）化物）改变结构，使一些物质能溶解改变结构，使一些物质能溶解固体加水（酸）溶解得到离子固体加水（酸）溶解得到离子例例1、一种
9、以闪锌矿一种以闪锌矿(ZnS,含有含有SiO2和少量和少量FeS、CdS、PbS杂质杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示为原料制备金属锌的流程如图所示:2、常用的控制条件的方法、常用的控制条件的方法（1）调节）调节pH值值金属阳离子金属阳离子Fe3Al3Mn2Mg2完全沉淀时的完全沉淀时的pH3.25.210.412.4（2）控制温度）控制温度：低温（冷却）：低温（冷却）：a、抑制水解、抑制水解b、防止挥发（如、防止挥发（如HCl、HNO3等收集等收集AlCl3等）等）c、防止分解（如、防止分解（如H2O2、氨水、氨水、NaHCO3、NH4HCO3等铵盐）等铵盐）d、增加气体溶解度，使气体充分
10、吸收、防止气、增加气体溶解度，使气体充分吸收、防止气体挥发体挥发加热（升温）：加热（升温）：a、提高物质的溶解或反应速率、提高物质的溶解或反应速率b、减小气体的溶解度，使气体充分逸出、减小气体的溶解度，使气体充分逸出c、使固体充分气化、挥发、防止堵塞、使固体充分气化、挥发、防止堵塞d、使平衡正向移动，提高转化率、使平衡正向移动，提高转化率or产率产率温度温度控制在某范围：控制在某范围：a、确保催化剂活性最大、确保催化剂活性最大 b、兼顾反应速率与化学平衡（特别是、兼顾反应速率与化学平衡（特别是H0的反应）以及生产成本的反应）以及生产成本 c、防止副反应发生、防止副反应发生控制温度的方法通常有控
11、制温度的方法通常有冰浴、水浴、酒精灯加热冰浴、水浴、酒精灯加热等等。需要加热但温度控制在。需要加热但温度控制在100 或或100 以下以下时时，通常用热水浴通常用热水浴（3 3）洗涤）洗涤“蒸馏蒸馏水洗水洗”：“有机物有机物洗洗”：目的是除去沉淀或晶体表面目的是除去沉淀或晶体表面残留的水残留的水溶性杂质溶性杂质；“冰水洗涤冰水洗涤”往往能往往能降低降低晶体在洗涤过程中的晶体在洗涤过程中的溶解损耗溶解损耗既可以既可以除去除去沉淀或晶体表面残留的沉淀或晶体表面残留的杂质杂质,又可以又可以减少晶体溶解的损耗减少晶体溶解的损耗,同时使沉淀或晶体同时使沉淀或晶体快速干燥快速干燥沉淀的饱和溶液：减小沉淀的
12、溶解。沉淀的饱和溶液：减小沉淀的溶解。1.洗涤沉淀的目的洗涤沉淀的目的(1)(1)若滤渣是所需的物质若滤渣是所需的物质，洗涤的目的是除去晶体表面，洗涤的目的是除去晶体表面的可溶性杂质，得到更纯净的沉淀物。的可溶性杂质，得到更纯净的沉淀物。(2)(2)若滤液是所需的物质若滤液是所需的物质，洗涤的目的是洗涤过滤所得，洗涤的目的是洗涤过滤所得到的滤渣，把有用的物质如目标产物尽可能洗出来。到的滤渣，把有用的物质如目标产物尽可能洗出来。2.沉淀洗涤的答题规范沉淀洗涤的答题规范答题模板：答题模板：注洗涤液注洗涤液(沿玻璃棒向漏斗中注入洗涤液沿玻璃棒向漏斗中注入洗涤液)标准标准(使洗涤液完全浸没沉淀或晶体使
13、洗涤液完全浸没沉淀或晶体)重复重复(待洗涤液流尽后，重复操作待洗涤液流尽后，重复操作2 23 3次次)3.沉淀是否洗净的答题规范沉淀是否洗净的答题规范答题模板：答题模板：取样取样(取少量最后一次洗涤液于一洁净的试管中取少量最后一次洗涤液于一洁净的试管中)加试剂加试剂加入加入试剂试剂(必要时加热，如检验必要时加热，如检验NH)现象现象(不产生不产生沉淀、溶液不变沉淀、溶液不变色或不产生色或不产生气体气体)结论结论(说明沉淀已经洗涤干净说明沉淀已经洗涤干净)（4）用量）用量强调某种反应物强调某种反应物过量过量,可能是为了提高另一种反应物可能是为了提高另一种反应物的转化率或使反应的转化率或使反应平衡
14、向某一反应方向移动平衡向某一反应方向移动。或或利用混合物中利用混合物中各组分的性质差异达到分离提纯各组分的性质差异达到分离提纯的目的目的的(如利用过量的如利用过量的NaOH溶液分离溶液分离Mg2+和和Al3+)氧化剂的选择要依据试题设置的情境氧化剂的选择要依据试题设置的情境，常见的氧化剂常见的氧化剂有有氯气、过氧化氢、氧气和次氯酸钠氯气、过氧化氢、氧气和次氯酸钠等等,为了避免引为了避免引入新的杂质入新的杂质，通常选择的氧化剂有过氧化氢或氧气通常选择的氧化剂有过氧化氢或氧气（5）氧化剂）氧化剂3、常用的提纯方法常用的提纯方法(1)水溶法：除去可溶性杂质。水溶法：除去可溶性杂质。(2)酸溶法：除去
15、碱性杂质。酸溶法：除去碱性杂质。(3)碱溶法：除去酸性杂质。碱溶法：除去酸性杂质。(4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。(5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。(6)调节溶液的调节溶液的pH法：如除去酸性溶液中的法：如除去酸性溶液中的Fe3等。等。4、常用的分离方法常用的分离方法(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。热过滤或者抽滤等方法。趁热过滤：趁热过滤：防止防止某物质降温时会某物质降温时会析出而带入新的析出而带入
16、新的杂质（或造成产杂质（或造成产物损耗）物损耗）(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中或苯萃取溴水中的溴。的溴。(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如如NaCl。(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO45H2O、FeSO47H2O等。等。KNO3（NaCl）蒸发浓缩，冷
17、却结晶蒸发浓缩，冷却结晶NaCl（KNO3）蒸发结晶，趁热过滤蒸发结晶，趁热过滤(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇或甘油。如分离乙醇或甘油。(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。化化工工流流程程题题原料预处理原料预处理核心化学反应书写核心化学反应书写反应条件的控制反应条件的控制产品分离提纯产品分离提纯产品纯度计算产品纯度计算工艺流程评价工艺流程评价1、从海水中提取镁单质、从海水中提取镁单质M
18、g2+铝土矿，主要成分为铝土矿，主要成分为Al2O3（SiO2、Fe2O3等）等）冰晶石冰晶石Na3AlF6：助熔剂，使：助熔剂，使Al2O3更易熔化更易熔化2、从铝土矿中炼铝、从铝土矿中炼铝2Al2O3=4Al+3O2电解电解（1）碱溶法）碱溶法Fe2O3NaAlO2Na2SiO3Al(OH)3H2SiO3NaHCO3冰晶石冰晶石（2）酸溶法）酸溶法SiO2Fe(OH)3NaAlO2例例1(2015全国卷全国卷，27)硼及其化合物在工业上有许硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿多用途。以铁硼矿(主要成分为主要成分为Mg2B2O5H2O和和Fe3O4，还有少量，还有少量Fe2O3、FeO、
19、CaO、Al2O3和和SiO2等等)为原为原料制备硼酸料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：的工艺流程如图所示：关注原料、产品、实验目的（从关注原料、产品、实验目的（从XXXX中提取中提取/回收回收/制备制备XXXX）。）。回答下列问题：回答下列问题：(1)写出写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式与硫酸反应的化学方程式_。为提高浸出速率，除适当增加。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有硫酸浓度外，还可采取的措施有_(写出两条写出两条)。(2)利用利用_的磁性，可将其从的磁性，可将其从“浸渣浸渣”中分离。中分离。“浸渣浸渣”中还剩余的物质是中还剩余的物质是_(写
20、化学式写化学式)。(3)“净化除杂净化除杂”需先加需先加H2O2溶液，作用是溶液，作用是_。然后再调节溶液的。然后再调节溶液的pH约为约为5，目的是，目的是_。(4)“粗硼酸粗硼酸”中的主要杂质是中的主要杂质是_(填名称填名称)。(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为重要还原剂，其电子式为_。(6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程：金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程：_。
21、(1)写出写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式与硫酸反应的化学方程式_。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有措施有_(写出两条写出两条)。Mg2B2O5H2OFe3O4提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径关注产品线和杂质线关注产品线和杂质线(2)利用利用_的磁性，可将其从的磁性，可将其从“浸渣浸渣”中分离。中分离。“浸渣浸渣”中还剩余的物质是中还剩余的物质是_(写化学式写化学式)。Mg2B2O5H2OFe3O4Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3SiO2Fe3O4Fe3O4CaSO4SiO2
22、CaSO4 SiO2关注产品线和关注产品线和 杂质线杂质线关注滤液、滤渣关注滤液、滤渣(3)“净化除杂净化除杂”需先加需先加H2O2溶液，作用是溶液，作用是_。然后再调节溶液的。然后再调节溶液的pH约为约为5，目的是目的是_。(4)“粗硼酸粗硼酸”中的主要杂质是中的主要杂质是_(填名称填名称)。将将Fe2氧化为氧化为Fe3使使Al3和和Fe3形成氢氧化物沉淀而除去形成氢氧化物沉淀而除去(七水七水)硫酸镁硫酸镁Mg2B2O5H2OFe3O4Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3SiO2Fe3O4CaSO4SiO2H3BO3、MgSO4、Fe2(SO4)3、FeSO4、Al2(SO4)3H3BO3
23、、MgSO4Fe(OH)3和和Al(OH)3MgSO4关注价态变化关注价态变化20182018全国全国2 2金属离子金属离子Fe3+Fe2+Zn2+Cd2+开始沉淀的开始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的沉淀完全的pH2.88.38.29.4例例2、2019年高考新课标年高考新课标卷卷硼酸（硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿（含玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿（含Mg2B2O5H2O、SiO2及少量及少量Fe2O3、Al2O3）为原料生）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：产硼酸及轻质氧化
24、镁的工艺流程如下：回答下列问题：回答下列问题：（1）在）在95“溶浸溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在硼镁矿粉，产生的气体在“吸收吸收”中反中反应的化学方程式为应的化学方程式为_。（2）“滤渣滤渣1”的主要成分有的主要成分有_。为检验。为检验“过滤过滤1”后的滤液中是否含有后的滤液中是否含有Fe3+离子，可选用的化学试剂是离子，可选用的化学试剂是_。（3）根据）根据H3BO3的解离反应：的解离反应：H3BO3+H2O H+B(OH)4，Ka=5.811010，可判断，可判断H3BO3是是_酸；在酸；在“过滤过滤2”前，前，将溶液将溶液pH调节至调节至3.5，目的是，目的是_。（4）在）在“沉镁沉镁”
25、中生成中生成Mg(OH)2MgCO3沉淀的离子方程式沉淀的离子方程式为为_，母液经加热后可返回，母液经加热后可返回_工序循环工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_。一元弱一元弱（1）在）在95“溶浸溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在硼镁矿粉，产生的气体在“吸收吸收”中反应的化学方程式为中反应的化学方程式为_。Mg2B2O5H2O、SiO2及少及少量量Fe2O3、Al2O3NH3NH4HCO3+NH3=(NH4)2CO3Mg2B2O5H2O、SiO2及少及少量量Fe2O3、Al2O3NH3（2）“滤渣滤渣1”的主要成分有的主要成分有_。为检验为检验“
26、过滤过滤1”后的滤液中是否含有后的滤液中是否含有Fe3+离子，可选离子，可选用的化学试剂是用的化学试剂是_。Fe2O3、Al2O3、SiO2MgSO4、B(OH)4Fe2O3、Al2O3、SiO2KSCNMg2B2O5H2O、SiO2及少及少量量Fe2O3、Al2O3NH3Fe2O3、Al2O3、SiO2MgSO4、B(OH)4（3）根据）根据H3BO3的解离反应：的解离反应：H3BO3+H2O H+B(OH)4，Ka=5.811010，可判断，可判断H3BO3是是一元弱一元弱酸；在酸；在“过滤过滤2”前，将溶液前，将溶液pH调节至调节至3.5，目的是，目的是_。转化为转化为H3BO3，促进析
27、出，促进析出Mg2B2O5H2O、SiO2及少及少量量Fe2O3、Al2O3NH3Fe2O3、Al2O3、SiO2MgSO4、B(OH)4（4）在）在“沉镁沉镁”中生成中生成Mg(OH)2MgCO3沉淀的离子方沉淀的离子方程式为程式为_，母液经母液经加热加热后可返回后可返回_工序循环使用。由碱工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_。(NH4)2CO32Mg2+2H2O+3CO32=Mg(OH)2MgCO3+2HCO3-MgSO4 8.910.92Mg2+H2O+2CO32=Mg(OH)2MgCO3+CO2溶浸溶浸高温焙烧高温焙烧20182018全国全国
28、2 2(4)沉积锌后的电解沉积锌后的电解液可返回液可返回_ 工序继续使用。工序继续使用。Zn+Cd2+=Zn2+CdZn2+2e-=Zn2H2O-4e-=O2+4H+H2SO4溶浸溶浸练习练习1：（2019新课标新课标）高纯硫酸锰作为合成镍钴锰）高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备。等元素）制备。金属离子金属离子c0（Mn+）=0.1molL-1形成氢氧化物沉淀的形成氢氧化物沉淀的pH范围如下范围如下金属离子金属离子Mn2+Fe2+Fe3+A
29、l3+Mg2+Zn2+Ni2+开始沉的开始沉的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全沉淀完全pH10.18.32.84.710.98.28.9（1）“滤渣滤渣1”含有含有S和和_；写出；写出“溶浸溶浸”中二氧化锰与硫化中二氧化锰与硫化 锰反应的化学方程式锰反应的化学方程式_。（2）“氧化氧化”中添加适量的中添加适量的MnO2的作用是的作用是_。（3）“调调pH”除铁和铝，溶液的除铁和铝，溶液的pH范围应调节为范围应调节为_6之间。之间。（4）“除杂除杂1”的目的是除去的目的是除去Zn2+和和Ni2+，“滤渣滤渣3”的主要成分是的主要成分是_。（5）“除杂除杂2”的目的是生成的目
30、的是生成MgF2沉淀除去沉淀除去Mg2+若溶液酸度过若溶液酸度过高，高，Mg2+沉淀不完全，原因是沉淀不完全，原因是_。（6）写出）写出“沉锰沉锰”的离子方程式的离子方程式_（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式 为为LiNixCoyMnzO2，其中，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为的化合价分别为+2、+3、+4，当，当x=y=1/3时，时，z=_。1/3（1）“滤渣滤渣1”含有含有S和和_；写；写出出“溶浸溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式_。（2）“氧化氧化”中添加适量的中添
31、加适量的MnO2的作用是的作用是_。Fe、AlMg、ZnNi、Si等元素等元素SiO2（不溶性硅酸盐）（不溶性硅酸盐）MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O将将Fe2+氧化为氧化为Fe3+（3）“调调pH”除除铁和铝铁和铝，溶液的，溶液的pH范围应调节为范围应调节为_6之间。之间。金属离子金属离子Mn2+Fe2+Fe3+Al3+Mg2+Zn2+Ni2+开始沉的开始沉的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全沉淀完全pH10.18.32.84.710.98.28.94.7（4）“除杂除杂1”的目的是的目的是除去除去Zn2+和和Ni2+，“滤渣滤渣3”的主的主要成
32、分是要成分是_。（5）“除杂除杂2”的目的是生成的目的是生成MgF2沉淀除去沉淀除去Mg2+若溶若溶液酸度过高，液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是沉淀不完全，原因是_。（6）写出）写出“沉锰沉锰”的离子方程式的离子方程式_Fe、AlMg、ZnNi、Si等元素等元素NiS和和ZnSF-与与H+结合形成弱电解质结合形成弱电解质HF，MgF2 Mg2+2F-平衡向右移动平衡向右移动Mn2+2HCO3-=MnCO3+CO2+H2O练习练习2（2017全国全国1）Li4Ti5O12和和LiFePO4都是锂离子都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为F
33、e TiO3，还含有少量，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备等杂质）来制备（1 1）“酸浸酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的侵出率为。由图可知，当铁的侵出率为70%70%时，所采用的实验条时，所采用的实验条件为件为_。100、2h，90，5h（2）“酸浸酸浸”后，钛主要以后，钛主要以TiOCl42-，形式存在，形式存在，写出相应反应的离子方程式写出相应反应的离子方程式_。（3）TiO2xH2O沉淀与双氧水、氨水反应沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实所得实验结果如下表所示：验结果如下表所示：分析分析40 时时TiO2xH2O转化率
34、最高的原因转化率最高的原因_。（4）Li2Ti5O15中中Ti的化合价为的化合价为+4，其中过氧键的数目，其中过氧键的数目为为_。FeTiO3+4H+4Cl=Fe2+TiOCl42+2H2O低于低于40，TiO2xH2O转化反应速率随温度升高转化反应速率随温度升高而增加；超过而增加；超过40，双氧水分解与氨气逸出导致，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2xH2O转化反应速率下降转化反应速率下降 42FePO4+Li2CO3+H2C2O4 2LiFePO4+H2O+3CO2解题策略：解题策略：1 1学会审题、去粗存精、读懂流程是前提；学会审题、去粗存精、读懂流程是前提；2 2前后联系、运用原理、书写
35、反应是核心；前后联系、运用原理、书写反应是核心；3 3原料处理、条件控制、分离提纯是关键。原料处理、条件控制、分离提纯是关键。u分析流程思路分析流程思路 关注关注 原料、产物；关注原料、产物；关注“产品线产品线”“”“杂质线杂质线”；关注滤液、滤渣；关注价态变化。关注滤液、滤渣；关注价态变化。化工流程习题化化工工流流程程题题原料预处理原料预处理核心化学反应书写核心化学反应书写反应条件的控制反应条件的控制产品分离提纯产品分离提纯产品纯度和产率产品纯度和产率工艺流程评价工艺流程评价1、从海水中提取镁单质、从海水中提取镁单质Mg2+铝土矿，主要成分为铝土矿，主要成分为Al2O3（SiO2、Fe2O3
36、等）等）冰晶石冰晶石Na3AlF6：助熔剂，使：助熔剂，使Al2O3更易熔化更易熔化2、从铝土矿中炼铝、从铝土矿中炼铝2Al2O3=4Al+3O2电解电解（1）碱溶法）碱溶法Fe2O3NaAlO2Na2SiO3Al(OH)3H2SiO3NaHCO3冰晶石冰晶石（2）酸溶法）酸溶法SiO2Fe(OH)3NaAlO2例例1(2015全国卷全国卷，27)硼及其化合物在工业上有许硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿多用途。以铁硼矿(主要成分为主要成分为Mg2B2O5H2O和和Fe3O4，还有少量，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和和SiO2等等)为原为原料制备硼酸料制备硼酸(H3BO
37、3)的工艺流程如图所示：的工艺流程如图所示：关注原料、产品、实验目的（从关注原料、产品、实验目的（从XXXX中提取中提取/回收回收/制备制备XXXX）。）。回答下列问题：回答下列问题：(1)写出写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式与硫酸反应的化学方程式_。为提高浸出速率，除适当增加。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有硫酸浓度外，还可采取的措施有_(写出两条写出两条)。(2)利用利用_的磁性，可将其从的磁性，可将其从“浸渣浸渣”中分离。中分离。“浸渣浸渣”中还剩余的物质是中还剩余的物质是_(写化学式写化学式)。(3)“净化除杂净化除杂”需先加需先加H2O2溶液，作用
38、是溶液，作用是_。然后再调节溶液的。然后再调节溶液的pH约为约为5，目的是，目的是_。(4)“粗硼酸粗硼酸”中的主要杂质是中的主要杂质是_(填名称填名称)。(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为重要还原剂，其电子式为_。(6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程：金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程：_。(1)写出写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式与硫酸反应的化学方
39、程式_。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有措施有_(写出两条写出两条)。提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径关注产品线和杂质线关注产品线和杂质线Mg2B2O5H2OFe3O4Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3SiO2(2)利用利用_的磁性，可将其从的磁性，可将其从“浸渣浸渣”中分离。中分离。“浸渣浸渣”中还剩余的物质是中还剩余的物质是_(写化学式写化学式)。Mg2B2O5H2OFe3O4Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3SiO2Fe3O4Fe3O4CaSO4SiO2CaSO4 SiO2关注产品
40、线和关注产品线和 杂质线杂质线关注滤液、滤渣关注滤液、滤渣(3)“净化除杂净化除杂”需先加需先加H2O2溶液，作用是溶液，作用是_。然后再调节溶液的。然后再调节溶液的pH约为约为5，目的是目的是_。(4)“粗硼酸粗硼酸”中的主要杂质是中的主要杂质是_(填名称填名称)。将将Fe2氧化为氧化为Fe3使使Al3和和Fe3形成氢氧化物沉淀而除去形成氢氧化物沉淀而除去(七水七水)硫酸镁硫酸镁Mg2B2O5H2OFe3O4Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3SiO2Fe3O4CaSO4SiO2H3BO3、MgSO4、Fe2(SO4)3、FeSO4、Al2(SO4)3H3BO3、MgSO4Fe(OH)3和
41、和Al(OH)3MgSO4关注价态变化关注价态变化20182018全国全国2 2金属离子金属离子Fe3+Fe2+Zn2+Cd2+开始沉淀的开始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的沉淀完全的pH2.88.38.29.4例例2、2019年高考新课标年高考新课标卷卷硼酸（硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿（含玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿（含Mg2B2O5H2O、SiO2及少量及少量Fe2O3、Al2O3）为原料生）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：回答下列问
42、题：回答下列问题：（1）在）在95“溶浸溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在硼镁矿粉，产生的气体在“吸收吸收”中反中反应的化学方程式为应的化学方程式为_。（2）“滤渣滤渣1”的主要成分有的主要成分有_。为检验。为检验“过滤过滤1”后的滤液中是否含有后的滤液中是否含有Fe3+离子，可选用的化学试剂是离子，可选用的化学试剂是_。（3）根据）根据H3BO3的解离反应：的解离反应：H3BO3+H2O H+B(OH)4，Ka=5.811010，可判断，可判断H3BO3是是_酸；在酸；在“过滤过滤2”前，前，将溶液将溶液pH调节至调节至3.5，目的是，目的是_。（4）在）在“沉镁沉镁”中生成中生成Mg(OH)2M
43、gCO3沉淀的离子方程式沉淀的离子方程式为为_，母液经加热后可返回，母液经加热后可返回_工序循环工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_。一元弱一元弱KSCN（1）在）在95“溶浸溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在硼镁矿粉，产生的气体在“吸收吸收”中反应的化学方程式为中反应的化学方程式为_。Mg2B2O5H2O、SiO2及少及少量量Fe2O3、Al2O3NH3NH4HCO3+NH3=(NH4)2CO3Mg2B2O5H2O、SiO2及少及少量量Fe2O3、Al2O3NH3（2）“滤渣滤渣1”的主要成分有的主要成分有_。为检验为检验“过滤过滤1”后的滤液
44、中是否含有后的滤液中是否含有Fe3+离子，可选离子，可选用的化学试剂是用的化学试剂是_。Fe2O3、Al2O3、SiO2MgSO4、B(OH)4Fe2O3、Al2O3、SiO2KSCNMg2B2O5H2O、SiO2及少及少量量Fe2O3、Al2O3NH3Fe2O3、Al2O3、SiO2MgSO4、B(OH)4（3）根据）根据H3BO3的解离反应：的解离反应：H3BO3+H2O H+B(OH)4，Ka=5.811010，可判断，可判断H3BO3是是一元弱一元弱酸；在酸；在“过滤过滤2”前，将溶液前，将溶液pH调节至调节至3.5，目的是，目的是_。转化为转化为H3BO3，促进析出，促进析出Mg2B
45、2O5H2O、SiO2及少及少量量Fe2O3、Al2O3NH3Fe2O3、Al2O3、SiO2MgSO4、B(OH)4（4）在）在“沉镁沉镁”中生成中生成Mg(OH)2MgCO3沉淀的离子方沉淀的离子方程式为程式为_，母液经母液经加热加热后可返回后可返回_工序循环使用。由碱工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_。(NH4)2CO32Mg2+2H2O+3CO32=Mg(OH)2MgCO3+2HCO3-MgSO4 8.910.92Mg2+H2O+2CO32=Mg(OH)2MgCO3+CO2溶浸溶浸高温焙烧高温焙烧20182018全国全国2 2(4)沉积锌后
46、的电解沉积锌后的电解液可返回液可返回_ 工序继续使用。工序继续使用。Zn+Cd2+=Zn2+CdZn2+2e-=Zn2H2O-4e-=O2+4H+H2SO4溶浸溶浸练习练习1：（2019新课标新课标）高纯硫酸锰作为合成镍钴锰）高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备。等元素）制备。金属离子金属离子c0（Mn+）=0.1molL-1形成氢氧化物沉淀的形成氢氧化物沉淀的pH范围如下范围如下金属离金属离子子Mn2+Fe2+Fe3+Al3+Mg2+Zn2
47、+Ni2+开始开始pH8.16.31.53.48.96.26.9完全完全pH10.18.32.84.710.98.28.9（1）“滤渣滤渣1”含有含有S和和_；写出；写出“溶浸溶浸”中二氧化锰与硫化中二氧化锰与硫化 锰反应的化学方程式锰反应的化学方程式_。（2）“氧化氧化”中添加适量的中添加适量的MnO2的作用是的作用是_。（3）“调调pH”除铁和铝，溶液的除铁和铝，溶液的pH范围应调节为范围应调节为_6之间。之间。（4）“除杂除杂1”的目的是除去的目的是除去Zn2+和和Ni2+，“滤渣滤渣3”的主要成分是的主要成分是_。（5）“除杂除杂2”的目的是生成的目的是生成MgF2沉淀除去沉淀除去Mg
48、2+若溶液酸度过若溶液酸度过高，高，Mg2+沉淀不完全，原因是沉淀不完全，原因是_。（6）写出）写出“沉锰沉锰”的离子方程式的离子方程式_（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式 为为LiNixCoyMnzO2，其中，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为的化合价分别为+2、+3、+4，当，当x=y=1/3时，时，z=_。1/3（1）“滤渣滤渣1”含有含有S和和_；写；写出出“溶浸溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式_。（2）“氧化氧化”中添加适量的中添加适量的MnO2的作用是的作用是_。
49、Fe、AlMg、ZnNi、Si等元素等元素SiO2（不溶性硅酸盐）（不溶性硅酸盐）MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O将将Fe2+氧化为氧化为Fe3+（3）“调调pH”除除铁和铝铁和铝，溶液的，溶液的pH范围应调节为范围应调节为_6之间。之间。金属离金属离子子Mn2+Fe2+Fe3+Al3+Mg2+Zn2+Ni2+开始沉的开始沉的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全沉淀完全pH10.18.32.84.710.98.28.94.7（4）“除杂除杂1”的目的是的目的是除去除去Zn2+和和Ni2+，“滤渣滤渣3”的主的主要成分是要成分是_。（5）“除杂除杂2”
50、的目的是生成的目的是生成MgF2沉淀除去沉淀除去Mg2+若溶若溶液酸度过高，液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是沉淀不完全，原因是_。（6）写出）写出“沉锰沉锰”的离子方程式的离子方程式_Fe、AlMg、ZnNi、Si等元素等元素NiS和和ZnSF-与与H+结合形成弱电解质结合形成弱电解质HF，MgF2 Mg2+2F-平衡向右移动平衡向右移动Mn2+2HCO3-=MnCO3+CO2+H2O练习练习2（2017全国全国1）Li4Ti5O12和和LiFePO4都是锂离子都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为Fe TiO3，还含有少量，还含有少量
