考向01 工艺流程题之原料预处理备战高考化学主观题答题模板与考向专练解析版.docx
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考向01工艺流程题之原料预处理备战高考化学主观题答题模板与考向专练解析版
专题一工艺流程题
考向1原料预处理
考向答题模板
1、粉碎或研磨:
增大固液(或固气或固固)接触面积,加快反应(溶解)速率,增大原料的转化率(或浸取率)。
2、煅烧或灼烧:
不易转化的物质转为容易提取的物质;其他矿转化为氧化物;除去有机物;除去热不稳定的杂质
3、酸浸:
溶解、去氧化物(膜)、调节pH促进水解(沉淀)
4、碱溶:
去油污,去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅,调节pH促进水解(沉淀)
5、浸出率:
固体溶解后,离子在溶液中含量的多少(更多转化)。
6、 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,将有机碘转化为碘盐。
高考重现
1.[2020新课标Ⅰ]钒具有广泛用途。
黏土钒矿中,钒以+3、+4、+5价的化合物存在,还包括钾、镁的铝硅酸盐,以及SiO2、Fe3O4。
采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。
该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
金属离子
Fe3+
Fe2+
Al3+
Mn2+
开始沉淀pH
1.9
7.0
3.0
8.1
完全沉淀pH
3.2
9.0
4.7
10.1
回答下列问题:
(1)“酸浸氧化”需要加热,其原因是___________。
分析:
(1)“酸浸氧化”需要加热,其原因是:
升高温度,加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全),故答案为:
加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全);
2.[2020新课标Ⅲ]某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物,还有少量其他不溶性物质。
采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O):
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
金属离子
Ni2+
Al3+
Fe3+
Fe2+
开始沉淀时(c=0.01mol·L−1)的pH
沉淀完全时(c=1.0×10−5mol·L−1)的pH
7.2
8.7
3.7
4.7
2.2
3.2
7.5
9.0
回答下列问题:
“碱浸”中NaOH的两个作用分别是______________。
分析:
(1)根据分析可知,向废镍催化剂中加入NaOH溶液进行碱浸,可除去油脂,并将Al及其氧化物溶解.
3.[2020江苏卷]实验室由炼钢污泥(简称铁泥,主要成份为铁的氧化物)制备软磁性材料α−Fe2O3。
其主要实验流程如下:
(1)酸浸。
用一定浓度的H2SO4溶液浸取铁泥中的铁元素。
若其他条件不变,实验中采取下列措施能提高铁元素浸出率的有(填序号)。
A.适当升高酸浸温度B.适当加快搅拌速度C.适当缩短酸浸时间
分析:
(1)A.适当升高酸浸温度,加快酸浸速率,能提高铁元素的浸出率,A选;
B.适当加快搅拌速率,增大铁泥与硫酸溶液的接触,加快酸浸速率,能提高铁元素的浸出率,B选;
C.适当缩短酸浸时间,铁元素的浸出率会降低,C不选;答案选AB。
4.[2018北京卷]磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下:
已知:
磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH),还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。
溶解度:
Ca5(PO4)3(OH) (1)上述流程中能加快反应速率的措施有__________。 分析: (1)研磨能增大反应物的接触面积,加快反应速率,加热,升高温度加快反应速率;流程中能加快反应速率的措施有: 研磨、加热。 考向专练 1.铬和铬的化合物是重要的化工原料,含铬废液易造成环境污染。 以某铬矿石(主要成分是Cr2O3,含FeO、SiO2等杂质)为原料生产Cr2O3的工业流程如图所示: 已知: Cr2O +H2O 2CrO +2H+,Ksp[Cr(OH)3]=6.4×10-31,lg2=0.3 (1)步骤Ⅱ中为了提高反应速率应该采取的措施有______________________。 (任写2种) 分析: (1)适当升温、粉碎铬矿石、搅拌等(合理答案均可) 2.高纯硫酸锰为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由软锰矿浆(主要成分是MnO2)吸收含硫废渣产生的废气制备,其工艺流程如图所示。 请回答下列问题: (1)“高温焙烧”前需将矿石研成粉末,其目的是_______。 分析: (1)前需将矿石粉碎成细颗粒,其目的是增大固体和氧气的接触面积,加快反应速率,提高原料的利用率;故答案为: 增大反应物的接触面积,加快反应速率并使其充分燃烧,提高原料利用率; 3. 是染料工业中常用的还原剂,难溶于乙醇,受热易分解。 某研究小组对 的性质与制备方法进行了研究。 Ⅰ.锌粉法制备 。 (1) 的制备过程要在无氧条件下进行,其原因是___________;为了增大 的吸收效率,可采取的措施有___________(任写一点)。 分析: (1)由于 中S的化合价为+3价,处于S的中间价位,所以该物质既有氧化性又有还原性,但 中的S主要体现还原性,所以 的制备过程要在无氧条件下进行,其原因为 具有强还原性,容易被氧气氧化;增大 的吸收效率的措施有: 可以增大二氧化硫与悬浊液的接触面以及减缓二氧化硫的流速等,故答案为: 具有强还原性,容易被氧气氧化;增大 与悬浊液的接触面积(或通入 的导管末端连接一个多孔球泡或将 缓慢通入悬浊液中等); 4.钴酸锂电池的正极材料含有钴酸锂( )、导电剂乙炔黑、铝箔及少量铁,通过如图工艺流程可回收铝、钴、锂。 回答下列问题: (1)钴酸锂电池放电时负极反应式为 ,拆解废旧电池前进行放电处理,既可保证安全又有利于回收锂。 有利于回收锂的原因是___________。 分析: (1)由酸锂电池放电时负极反应式可知,拆解废旧电池前进行放电处理可使负极中的锂元素转化为锂离子进入电解质溶液中,锂离子向正极移动,在正极上生成钴酸锂,有利于回收利用,故答案为: 负极生成的锂离子向正极移动,在正极上生成钴酸锂,便于回收; 5.电镀废水中含有多种重金属元素,如果不加处理直接排放,将会造成严重的环境污染和资源浪费。 以化学沉淀法处理电镀废水,将得到的铬污泥为原料可制取红矾钠( ),工艺如图所示: 请回答下列问题。 (2)流程中粉碎的目的是___________。 分析: (2)流程中粉碎的目的是增大反应物的接触面积,加快反应速率,并使之充分反应; 故答案为: 增大反应物的接触面积,加快反应速率,并使之充分反应; 6.钯( )是一种不活泼金属,含钯催化剂在工业、科研上用量较大。 某废钯催化剂(钯碳)中含有钯(5%~6%)、碳(93%~94%)、铁(1%~2%)以及其他杂质,故钯碳具有很高的回收价值。 如图是利用钯碳制备氯化钯( )和 的流程。 回答下列问题: (1)“钯碳”焚烧过程中空气一定要过量,目的是_______。 分析: (1)“钯碳"中含有较多的碳(93%~94%) ,故焚烧时通入足量的空气,是为了使碳充分燃烧而除去。 故答案为: 使碳充分燃烧而除去; 7.以工业制立德粉后的铅锌废渣(主要成分为ZnO和PbSO4,杂质含Si、Fe、Cu、Cd等元素)为原料,可以制活性氧化锌和黄色颜料铅铬黄,工艺流程如图所示: (1)为提高“碱浸”速率,可采取的措施是______(任写一条)。 分析: (1)适当升温,或适当增加氨水或碳酸铵浓度,或将铅锌废渣粉碎等均可以提高“碱浸”速率; 8.铝热法冶炼金属铬的矿渣中含有Cr2O3、Al2O3及少量Fe2O3,从中提取铬与铝有酸法和碱法两种工艺。 请回答: I.酸法。 矿渣经硫酸浸取后,浸取液通过电沉积得到单质Cr;向剩余溶液中加碱回收得到Al(OH)3。 (1)为提高矿渣的浸取率,可采取的措施有_______(写出两点)。 分析: (1)影响化学反应速率的因素有浓度、温度、固体表面积、搅拌等;因此为提高矿渣的浸取率,可采取的措施有适当增加硫酸浓度、升高反应温度、减小矿渣粒径、增加浸取时间、搅拌; 9.铬及其化合物在现代工业上的应用广泛。 工业上以铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3,还含有少量的ZnO、CuO等)为原料制备金属铬的工艺流程如下: (1)“煅烧”前,将铬铁矿粉碎,其目的是_______。 分析: (1)“煅烧”前,将铬铁矿粉碎,其目的是增大反应物的接触面积,加快煅烧反应速率,提高铬铁矿的利用率; 10.合理处理废弃物有利于保护环境和资源再利用。 某课题组对含钛高炉渣(主要成分CaTiO3,含有MgO、Al2O3、Fe3O4、SiO2等杂质)资源化综合处理的流程如图所示。 (1)“研磨”的目的为______________________。 分析: (1)钛高炉渣后续存在固体与液体之间的反应,将炉渣研磨后能够增大反应物的接触面积,加快反应速率; 11.氧化锌在工业和生活中的运用非常广泛,以闪锌矿(主要成分为ZnS,含有少量FeS和SiO2)为原料制备活性氧化锌的工艺流程如下,请回答下列问题: (1)浸取前,将闪锌矿粉碎的目的是___________。 分析: (1)闪锌矿固体颗粒越细,反应的接触面积越大,则反应越充分,浸取速率越快,故浸取前,将闪锌矿粉碎是为了增大接触面积,加快浸取速率; 12.Ⅰ.钒及其化合物在工业生产中有着广泛的应用,可作为制硫酸的催化剂,从含钒废料(含有V2O5、V2O4、SiO2、Fe2O3等)中回收V2O5的流程如下: 巳知: NH4VO3微溶于冷水,易溶于热水,不溶于乙醇。 回答下列问题: 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______(写出一条),滤渣1的成分是_____________。 分析: (1)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: 将含钒废料粉碎、适当提高反应温度、加快搅拌速度等(合理即可); 13.常温常压酸浸全湿法从氧化镍矿中提取镍的工艺有安全性好、能耗低、浸出时短、生产成本低等优点,以某氧化镍矿石(NiO,含有的杂质为SiO2、以及Fe、Zn、Mg、Ca等元素的氢氧化物、氧化物或硅酸盐)为原料,生产流程如下: (1)矿石需要先经过研磨成浆,其原因是___________。 分析: (1)矿石需要先经过研磨成浆,是为了增大接触面积,加快反应速率。 故答案为: 增大接触面积,加快反应速率; 14.雷尼镍是有机合成中常用的一种加氢催化剂,使用一定周期后会失活。 现欲利用图示工艺流程回收某废雷尼镍催化剂(主要为铝镍合金,还含有NiO、Al2O3、FeO、SiO2及有机物等)中的金属资源: 已知金属离子沉淀的pH: Ni2+ Fe2+ Fe3+ Al3+ 开始沉淀的pH 6.9 6.3 1.5 3.4 沉淀完全的pH 8.9 8.3 2.8 4.7 回答下列问题: (1)“破碎”的目的为______________; 分析: (1)接触面积越大,反应速率越快,“破碎”的目的为增大接触面积,提高反应速率,使废料煅烧充分或充分反应; 15.镍及其化合物用途广泛。 某矿渣的主要成分是NiFe2O4(铁酸镍)、NiO、FeO、CaO、SiO2等,如图是从该矿渣中回收NiSO4的工艺路线: 已知: (NH4)2SO4在350℃以上会分解生成NH3和H2SO4。 NiFe2O4在焙烧过程中生成NiSO4、Fe2(SO4)3。 锡(Sn)位于第五周期第ⅣA族。 (1)焙烧前将矿渣与(NH4)2SO4混合研磨,混合研磨的目的是____________ 分析: 增大接触面积,加快反应速率,使反应更充分 16.钛白的化学名称是二氧化钛,是一种重要的白色颜料。 工业上常以钛铁矿(主要成分为钛酸亚铁 ,含有少量 、 、FeO、CaO和 等杂质)为原料,采用硫酸法生产钛白,简易流程如图: 回答下列问题: (1)“碱浸”操作的目的是_______。 分析: (1)“碱浸”操作的目的是除去钛铁矿中的杂质 、 。 17.从砷盐净化渣(成分为Cu、As、Zn、ZnO、Co和SiO2)中回收有利用价值的金属,解决了长期以来影响砷盐净化工艺推广的技术难题,具有较强的实践指导意义。 其工艺流程如下∶ 回答下列问题∶ 在“选择浸Zn”之前,将砷盐净化渣进行球磨的目的是___________。 分析: (1)在“选择浸Zn”之前,将砷盐净化渣进行球磨的目的是减小粒子的大小,增大接触面积,加快浸出速率。 18.碘化钡(BaI2·2H2O)是一种白色粉末,常用于制取其他含碘化合物。 一种制备流程如下: (1)步骤I制FeI2溶液时,提高反应速率的可行措施有____________(填序号)。 a.铁粉和碘粉用球磨机磨成细粉b.增大n(铁粉): n(碘)的配料比 c.适当升高反应温度和搅拌速度d.向反应器中加水至I2全部溶解 分析: (1)a.铁粉和碘粉用球磨机磨成细粉。 抗议扩大接触面积,反应速率加快,正确; b.增大n(铁粉)∶n(碘)的配料比只能提高碘的利用率,不能提高反应速率,错误; c.适当升高反应温度和搅拌速度,反应速率加快,正确; d.向反应器中加水至I2全部溶解,降低了物质的浓度,反应速率减慢,错误; 答案为ac。 19.实验室利用橄榄石尾矿(主要成分为MgO及少量FeO、Fe2O3、Al2O3等)制备纯净氯化镁晶体(MgCl2·6H2O),实验流程如下: 已知几种金属阳离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表: Fe2+ Fe3+ Al3+ Mg2+ 开始沉淀时 7.6 2.7 4.2 9.6 沉淀完全时 9.6 3.7 5.4 11.1 回答下列问题: (1)“浸取”步骤中,能加快浸取速率的方法有________________(任写两种)。 分析: (1)“浸取”步骤中,能加快进去速率的方法有将橄榄石尾矿粉碎、适量增大盐酸的浓度、适当提高反应的温度等;故答案为橄榄石尾矿粉碎、适量增大盐酸的浓度、适当提高反应的温度等;
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