高三化学二轮微专题突破原料处理和反应条件选择要点透析提升训练.docx

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高三化学二轮微专题突破原料处理和反应条件选择要点透析提升训练

2020年高三化学二轮微专题突破：

——原料处理与反应条件选择

【要点透析】

1．原料预处理的常用方法

方法

目　的

研磨

减小固体的颗粒直径，增大固体与液体或气体间的接触面积，增大反应速率

水浸

与水接触反应或溶解

酸浸

与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去

碱浸

除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物

灼烧

除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质

煅烧

改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土

2．反应条件的控制

反应条件

实验目的

加过量试剂

反应完全进行或增大转化率、产率等

控制溶液

的pH

①抑制某离子水解（或促进某离子水解）

②使某些金属离子形成氢氧化物沉淀

温度控制某范围

（水浴或油浴）

（1）控制反应速率或固体的溶解；

（2）防止高温时会溶解、分解或挥发；

（3）催化剂活性最好；

（4）为了使某物质达到沸点挥发出来；

（5）控制副反应发生；

（6）控制化学反应的方向；

（7）对于某些工艺，降温（减压）可以减少能源成本，降低设备要求

控制压强

改变速率，使平衡向需要的方向移动

使用催化剂

加快反应速率，缩短达到平衡的时间

趁热过滤

防止某物质降温时会大量析出

冰水洗涤

洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗

用特殊溶剂清洗

降低物质溶解度、有利于析出，减少损耗，提高利用率等

【提升训练】

1．以软锰矿（主要成分为MnO2、SiO2等）为原料制备高纯MnO2的流程如下：

（1）酸浸时，通常加入FeSO4作催化剂加快反应速率。

为提高酸浸速率，还可以采取的措施有________________（写一种）。

（2）证明除铁后所得溶液中不含铁元素的实验方法是__________________________

________________________________________________________________________。

（3）酸性条件下，用NaClO3作氧化剂可以将MnSO4转化为高纯MnO2。

反应中NaClO3的用量不宜过多的原因是________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

（1）为提高酸浸速率，还可以采取的措施有：

将矿石粉碎、适当提高酸浸温度、适当提高硫酸的浓度、搅拌等。

（2）酸浸后所得溶液中含Fe2＋，要证明除铁后所得溶液中不含铁元素即不含Fe2＋的实验方法是取少量溶液，加入KSCN溶液，再滴入少量氯水，若溶液不变成血红色，则溶液中不含铁元素。

（3）过量的NaClO3在酸性条件下与Cl－反应会生成有毒的Cl2。

答案：

（1）提高酸浸温度（将矿石粉碎）

（2）取少量溶液，加入KSCN溶液，再滴入少量氯水，若溶液不变成血红色，则溶液中不含铁元素

（3）过量的NaClO3在酸性条件下与Cl－反应会生成有毒的Cl2

2．以高钛渣（主要成分为Ti3O5，含少量SiO2、FeO、Fe2O3）为原料制备白色颜料TiO2的一种工艺流程如下：

已知：

Na2TiO3难溶于碱性溶液；H2TiO3中的杂质Fe2＋比Fe3＋更易水洗除去。

（1）熔盐：

为加快反应速率，在维持反应物颗粒大小、反应温度一定的条件下，可采取的措施是________________________________________________________________________。

（2）过滤

①“滤液”中主要溶质为NaOH，还含有少量__________（填化学式）。

②除杂后的滤液中获得的NaOH可循环利用，则“水浸”时，用水量不宜过大的主要原因是________________________________________________________________________。

（3）脱色：

H2TiO3中因存在少量Fe（OH）3而影响TiO2产品的颜色，“脱色”步骤中Ti2（SO4）3的作用是_____________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

（1）为加快反应速率在维持反应物颗粒大小、反应温度一定的条件下，可采取的措施是搅拌。

（2）①由于NaOH与SiO2反应生成Na2SiO3，因此“滤液”中主要溶质为NaOH，还含有少量Na2SiO3。

答案：

（1）搅拌　

（2）①Na2SiO3　②用水量过大，导致滤液浓度过低，蒸发浓缩时能耗增加（或蒸发浓缩时间过长）　（3）将溶液中的Fe3＋还原为Fe2＋，以便除去杂质铁，提高H2TiO3的纯度

3．以某工业铜渣（主要成分为Cu、Cu2Se、Cu2Te，还有少量Ag）为原料制备胆矾、硒、碲的一种工艺流程如下：

（1）“浆化、焙烧”后，铜渣中金属元素均转化为硫酸盐，碲元素转化为不溶于水的TeO2。

Cu2Se与浓硫酸反应的化学方程式为______________________________________________。

（2）为提高所得胆矾的纯度，“浸取Ⅰ”需在水中加入少量NaCl，其原理是________________________________________________________________________。

（3）“过滤Ⅰ”所得滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、冰水洗涤后可得到CuSO4·5H2O晶体，冰水洗涤的目的是_______________________________________________________。

（4）“浸取Ⅱ”中，为提高浸出速率，可采取的措施有________。

a．搅拌b．煮沸　c．适当增大盐酸浓度　d．适当延长浸取时间

解析：

（1）根据流程图分析：

工业铜渣加入98%浓硫酸“浆化、焙烧”时生成了SeO2和SO2，则Cu2Se中的Se（－2价）和Cu（＋1价）被氧化，浓硫酸中的S（＋6价）被还原，由氧化还原反应得失电子守恒进行配平得到Cu2Se＋6H2SO4

2CuSO4＋SeO2↑＋4SO2↑＋6H2O。

（2）Ag溶于浓硫酸中，溶液中含有Ag2SO4，在水中加入少量NaCl，使微溶的Ag2SO4转化为更难溶的AgCl，防止进入CuSO4溶液。

（3）过滤得到CuSO4溶液，滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、冰水洗涤后可得到CuSO4·5H2O晶体，用冰水洗涤的目的是洗去表面杂质，降低晶体溶解损失。

（4）“浸取Ⅱ”中，为提高浸出速率，可采取搅拌、适当提高反应温度，但由于盐酸挥发故不可煮沸，适当增大盐酸浓度等，选a、c。

答案：

（1）Cu2Se＋6H2SO4

2CuSO4＋SeO2↑＋4SO2↑＋6H2O

（2）使微溶的Ag2SO4转化为更难溶的AgCl，防止进入CuSO4溶液

（3）洗去表面杂质，降低晶体溶解损失

（4）ac

4．（2018·江苏高考）以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐）为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：

（1）焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为________________________________________________________________________。

（2）添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如图所示。

已知：

多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃

硫去除率＝

×100%

①不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于________。

②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是____________________________________。

（3）向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由______（填化学式）转化为________（填化学式）。

（4）“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。

Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n（FeS2）∶n（Fe2O3）＝________。

解析：

（1）NaOH吸收过量SO2的离子方程式为SO2＋OH－===HSO

。

（2）①由已知多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃，不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于杂质FeS2。

②700℃焙烧时，硫元素生成SO2，添加CaO后，SO2会与CaO、O2反应生成CaSO4而留在矿粉中。

（3）用NaOH溶液碱浸后，Al2O3、SiO2溶解，转化为NaAlO2和Na2SiO3，通入过量CO2后，NaAlO2与CO2反应转化为Al（OH）3。

（4）Fe2O3与FeS2在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，发生反应的化学方程式配平为16Fe2O3＋FeS2

11Fe3O4＋2SO2↑，可得关系式FeS2～16Fe2O3，则理论上完全反应消耗的n（FeS2）∶n（Fe2O3）＝1∶16。

答案：

（1）SO2＋OH－===HSO

（2）①FeS2　②硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中

（3）NaAlO2　Al（OH）3　（4）1∶16

5．（2019·海安高级中学期初模拟）粉煤灰是燃煤电厂的废渣，主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和C等。

实验室模拟工业从粉煤灰提取活性Al2O3，其流程如下图：

已知烧结过程的产物主要是：

NaAlO2、Ca2SiO4、NaFeO2和Na2SiO3等。

（1）写出烧结过程中铝元素转化的化学方程式____________________________________

________________________________________________________________________。

（2）操作a为冷却、研磨，其中研磨的目的是__________________________________。

（3）浸出过程中，NaFeO2可完全水解，水解反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

（4）操作b的名称是______，所用的玻璃仪器有______、________和烧杯。

（5）“碳化”时生成沉淀，沉淀的化学式为__________。

（6）上述过程中循环使用的物质是__________________。

解析：

粉煤灰中加入CaCO3、Na2CO3进行烧结，发生Al2O3＋Na2CO3

2NaAlO2＋CO2↑、Na2CO3＋SiO2

Na2SiO3＋CO2↑、2CaCO3＋SiO2

Ca2SiO4＋2CO2↑、Fe2O3＋Na2CO3

2NaFeO2＋CO2↑、C＋O2

CO2，所以气体X为CO2。

操作a为冷却、研磨，加入碳酸钠溶液浸出，AlO

＋2H2OAl（OH）3＋OH－，碳酸钠溶液呈碱性，抑制偏铝酸根离子的水解，NaFeO2可完全水解：

FeO

＋2H2O===Fe（OH）3↓＋OH－。

操作b过滤出Fe（OH）3、Ca2SiO4，加入氧化钙脱硅，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙和硅酸根离子反应生成硅酸钙沉淀，操作b过滤出硅酸钙沉淀，滤液为NaAlO2，通入二氧化碳，碳酸酸性强于氢氧化铝，所以发生反应NaAlO2＋CO2＋2H2O===NaHCO3＋Al（OH）3↓，过滤出沉淀氢氧化铝，加热氢氧化铝生成氧化铝和水。

答案：

（1）Al2O3＋Na2CO3

2NaAlO2＋CO2↑

（2）提高烧结产物浸出率

（3）FeO

＋2H2O===Fe（OH）3↓＋OH－

（4）过滤　漏斗　玻璃棒

（5）Al（OH）3

（6）CO2

6．（2019·泰州一模）以电石渣[主要成分Ca（OH）2，含Fe2O3、MgO和SiO2等杂质]为原料制备纳米碳酸钙的一种工艺流程如下：

（1）“浸渍”时，NH4Cl和Ca（OH）2反应的化学方程式为

________________________________________________________________________。

（2）“浸渍”时，一定时间内Ca2＋浸取率随温度变化如图所示。

Ca2＋浸取率随温度升高而上升的两个原因是________________________________________________________

________________________________________________________________________；

________________________________________________________________________。

（3）“碳化”时，一般采用低温工艺，反应的离子方程式为

________________________________________________________________________。

（4）滤液Ⅱ中，可循环利用的溶质的化学式为____________________________________。

（5）“洗涤”时，检验是否洗净的方法是_________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

（1）“浸渍”时发生铵盐与碱的反应，其化学方程式为2NH4Cl＋Ca（OH）2===CaCl2＋2NH3·H2O。

（2）“浸渍”时微溶于水的Ca（OH）2转化为易溶于水的CaCl2，反应2NH4Cl＋Ca（OH）2CaCl2＋2NH3·H2O为吸热反应。

从反应速率角度来说，温度升高，浸取反应速率增大，单位时间内Ca2＋浸取率增大；从化学平衡角度来说，温度升高平衡向正反应方向移动，（或温度升高导致氨挥发，平衡向正反应方向移动）从而提高Ca2＋浸取率；可能的原因还有：

温度升高，NH4Cl溶液水解程度增大，从而提高Ca2＋浸取率；温度升高，溶液黏稠度减小，从而提高Ca2＋浸取率。

（3）“碳化”是让CaCl2转化为纳米碳酸钙，溶液中的氨使溶液显碱性，保证吸收更多的CO2，低温是为了防止氨挥发，其反应的离子方程式为Ca2＋＋2NH3·H2O＋CO2===CaCO3↓＋2NH

＋H2O或Ca2＋＋2NH3＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2NH

。

（4）根据“碳化”时发生的化学反应可知，滤液Ⅱ中主要成分是NH4Cl，为了节约资源，NH4Cl可循环利用。

（5）由滤液Ⅱ的成分可知，CaCO3沉淀上沾附的溶液中含有Cl－，通过检验最后洗涤液中是否有Cl－即可确定是否洗净。

答案：

（1）2NH4Cl＋Ca（OH）2===CaCl2＋2NH3·H2O

（2）温度升高，增大浸取反应速率，从而提高Ca2＋浸取率；温度升高导致氨挥发，促进该反应平衡向右移动，从而提高Ca2＋浸取率；温度升高，NH4Cl溶液水解程度增大，从而提高Ca2＋浸取率；温度升高，溶液黏稠度减小，从而提高Ca2＋浸取率（答出两点即可）

（3）Ca2＋＋2NH3·H2O＋CO2===CaCO3↓＋2NH

＋H2O或Ca2＋＋2NH3＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2NH

（4）NH4Cl

（5）取少许最后一次水洗滤液于试管中，加HNO3酸化后，加少量AgNO3溶液，若无白色沉淀生成则已洗净

7．（2019·无锡一模）工业上以碳酸锰矿（主要成分为MnCO3，另含FeO、Fe2O3、CaO等杂质）为主要原料生产锰酸锂（LiMn2O4）的工艺流程如下：

（1）为了提高碳酸锰矿浸出的速率，在“酸浸”时可采取的措施有：

①适当升高温度；②搅拌；③____________等。

（2）“除铁”时，加入CaO的目的是_____________________________________________。

（3）加入MnF2是为了除去溶液中的Ca2＋，若控制溶液中F－浓度为3×10－3mol·L－1，则Ca2＋的浓度为________mol·L－1[常温时Ksp（CaF2）＝2.7×10－11]。

（4）“合成MnO2”的化学方程式为____________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）“锂化”是将MnO2和Li2CO3按4∶1的物质的量比配料，球磨3～5h，然后升温至600～750℃，保温24h，自然冷却至室温得产品。

①升温到515℃时，开始有CO2产生，比预计碳酸锂的分解温度（723℃）低得多。

可能的原因是________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②写出该反应的化学方程式：

________________________________________________。

解析：

（1）为了提高碳酸锰矿浸出的速率，在“酸浸”时可采取的措施有：

①适当升高温度；②搅拌；③适当增大硫酸的浓度（或将碳酸锰矿研成粉末等）。

（2）“除铁”时，加入CaO的目的是调节溶液的pH，使Fe3＋完全转化为Fe（OH）3沉淀而除去。

（3）加入MnF2是为了除去溶液中的Ca2＋，若控制溶液中F－浓度为3×10－3mol·L－1，则c（Ca2＋）＝

＝

mol·L－1＝3×10－6mol·L－1。

（4）根据流程图分析可知滤液中MnSO4被K2S2O8氧化生成MnO2，则“合成MnO2”的化学方程式为MnSO4＋K2S2O8＋2H2O===MnO2↓＋K2SO4＋2H2SO4。

（5）①可能的原因是MnO2是催化剂，加快了碳酸锂分解。

②该反应的化学方程式为8MnO2＋2Li2CO3600～750℃,4LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑。

答案：

（1）增大硫酸的浓度（或将碳酸锰矿研成粉末等）

（2）调节溶液的pH，使Fe3＋完全转化为Fe（OH）3沉淀而除去

（3）3×10－6

（4）MnSO4＋K2S2O8＋2H2O===MnO2↓＋K2SO4＋2H2SO4

（5）①MnO2是催化剂，加快了碳酸锂分解

②8MnO2＋2Li2CO3

4LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑