【附件下载】化学工艺流程专题突破策略学案

化学工艺流程专题突破学案

一. 课前真题回顾（每题计时完成）

1.【2021·湖南真题】一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下：

下列说法错误的是

A．物质X常选用生石灰

B．工业上常用电解熔融制备金属镁

C．“氯化”过程中发生的反应为

D．“煅烧”后的产物中加稀盐酸，将所得溶液加热蒸发也可得到无水

2.【2021全国乙卷26题】磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO₂、SiO₂、Al₂O₃、MgO、CaO以及少量的Fe₂O₃。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。

‎该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表

回答下列问题：

（1）“焙烧”中，TiO₂、SiO₂几乎不发生反应，Al₂O₃、MgO、CaO、Fe₂O₃转化为相应的硫酸盐，写出Al₂O₃转化为NH₄Al(SO₄)₂的化学方程式_________________________________________________。

（2）“水浸”后“滤液”的pH约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6，依次析出的金属离子是_________________。

（3）“母液①"中Mg²⁺浓度为_______。

（4）“水浸渣”在160℃“酸溶”最适合的酸是____________。“酸溶渣”的成分是____________、____________。

（5）“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，TiO²⁺水解析出TiO₂·xH₂O沉淀，该反应的离子方程式是_________________________________________________。

（6）将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得______________，循环利用。

3. 【2021辽宁卷16】从钒铬锰矿渣(主要成分为V₂O₅、Cr₂O₃、MnO)中提铬的一种工艺流程如下： 

已知：pH较大时，二价锰在空气中易被氧化。回答下列问题：

（1）Cr元素位于元素周期表第_______周期_______族。

（2）用FeCl₃溶液制备Fe(OH)₃胶体的化学方程式为___________________。

（3）常温下，各种形态五价钒粒子总浓度的对数[lgc_总(V)]与pH关系如图1。已知钒铬锰矿渣硫酸浸液中c_总(V) = 0.01mol/L，“沉钒”过程控制pH = 3.0，则与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为__________(填化学式)。

（4）某温度下，、的沉淀率与pH关系如图2。“沉铬”过程最佳pH为_______；在该条件下滤液B中_______(近似为，的近似为)。

（5）“转化”过程中生成MnO₂的离子方程式为___________________________________。

（6）“提纯”过程中Na₂S₂O₃的作用为___________________________________。

4.【2019新课标Ⅰ卷】硼酸（H₃BO₃）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Mg₂B₂O₅·H₂O、SiO₂及少量Fe₂O₃、Al₂O₃）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为___________________________。

（2）“滤渣1”的主要成分有_________。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe³⁺离子，可选用的化学试剂是_________。

（3）根据H₃BO₃的解离反应：H₃BO₃+H₂OH⁺+B(OH)⁻₄，K_a=5.81×10⁻¹⁰，可判断H₃BO₃是_______酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是_______________________。

（4）在“沉镁”中生成Mg(OH)₂·MgCO₃沉淀的离子方程式为____________________________，母液经加热后可返回___________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是___________________________。

‎ 

二.专题课后练习

1.尝试利用下列材料命制一道化学工艺流程题：

利用某含铬废液【含较低浓度浓度的Na₂Cr₂O₇、Fe₂(SO₄)₃】制备K₂Cr₂O₇流程如下：

（1）用NaOH溶液调pH至3.6，产生红褐色沉淀，过滤；

（2）向滤液中加入Na₂SO₃，一定操作后分离出Na₂SO₄・10H₂O；

（3）将分离出Na₂SO₄・10H₂O后的溶液调pH约为5，得到Cr(OH)₃沉淀；

（4）在KOH存在条件下，向Cr(OH)₃中加入足量H₂O₂溶液，得到黄色溶液； 

（5）向黄色溶液中加入物质A后，溶液变为橙红色，一定操作后得到K₂Cr₂O₇固体； 

（6）测定K₂Cr₂O₇，固体的纯度。

（建议设问：（1）原料的处理阶段时的条件控制；（2）反应方程式的书写；（3）pH与沉淀溶解平衡结合的计算题；（4）反应方程式的书写；（5）分离提纯操作；（6）纯度计算）

‎ 

计时完成下列各题：

2.【2020新课标Ⅰ卷26题】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：

回答下列问题：

（1）“酸浸氧化”需要加热，其原因是________________________________。

（2）“酸浸氧化”中，VO⁺和VO²⁺被氧化成，同时还有___________离子被氧化。写出VO⁺转化为反应的离子方程式_________________________。

（3）“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为，随滤液②可除去金属离子K⁺、Mg²⁺、Na⁺、___________，以及部分的_________________________。

（4）“沉淀转溶”中，转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是__________________。

（5）“调pH”中有沉淀生产，生成沉淀反应的化学方程式是_________________________。

（6）“沉钒”中析出NH₄VO₃晶体时，需要加入过量NH₄Cl，其原因是_________________________。

3． 综合利用炼锌矿渣(主要含铁酸镓Ga₂(Fe₂O₄)₃、铁酸锌ZnFe₂O₄)获得3种金属盐，并进一步利用镓盐制备具有优异光电性能的氮化镓(GaN)，部分工艺流程如下：

已知：①常温下，浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的pH见表1。

②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表2。

表1金属离子浓度及开始沉淀的pH

表2金属离子的萃取率

（1）Ga₂(Fe₂O₄)₃中Ga的化合价为__________________，“浸出”时其发生反应的离子方程式为____________。

（2）滤液1中可回收利用的物质是__________________，滤饼的主要成分是__________________；萃取前加入的固体X为__________________。

（3）Ga与Al同主族，化学性质相似。反萃取后，镓的存在形式为__________ (填化学式)。

（4）电解过程包括电解反萃取液制粗镓和粗镓精炼两个步骤。精炼时，以粗镓为阳极，以NaOH溶液为电解液，阴极的电极反应为______________________________。

（5）GaN可采用MOCVD (金属有机物化学气相淀积)技术制得：以合成的三甲基镓为原料，使其与NH₃发生系列反应得到GaN和另一种产物，该过程的化学方程式为________________________。

（6）滤液1中残余的Ga³⁺的浓度为__________________ mol·L^-1 (写出计算过程)。