高考化学复习中有关化学工艺流程题的命题特点与规律

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1.流程图的结构特点

高考化学复习中有关化学工艺流程题的命题特点与规律

(1) 跟踪物质,判断滤渣、滤液中物质,书写物质的化学式(或电子式)

(2) 分析每个步骤中可能发生的化学反应,书写化学或离子方程式。

2原料处理

(1) 粉碎的目的:增大反应的面积,加快反应速率。

(2) 焙烧的目的

高温下,硫化物与空气中的O2反应(FeS2O2反应生成Fe2O3SO2)

除去硫、碳单质。

除去有机物等。

(3) 酸浸与碱浸

酸浸的主要目的是将矿石(或原料)中金属、金属氧化物等转化为可溶性的金属离子。

碱浸的主要目的一般是除去原料中的油脂、溶解两性氧化物(如氧化铝)等;氨水还能与金属离子形成配离子进入溶液。

(4) 提高浸取率的主要方法:将矿石粉碎;适当加热;充分搅拌;适当提高浸取液的浓度;适当延长浸取时间等。

[说明]在分析浸出率图表,解释浸出率高低变化的原因时(浸出率升高,一般是反应温度__升高__反应速率__增大__但当浸出率达到最大值后,温度升高,浸出率反而下降,一般是因为反应试剂的__分解或挥发__)试题常考查在工业生产中控制浸取的最佳条件,即选择达到最高浸出率的时间、温度等。 

虽然提高浸取液的浓度(如提高稀硫酸的浓度),往往有利于提高浸取率,但是酸又不能加入太多,因为后续除杂流程中还要加入碱性物质来提高溶液的pH

3除杂方法

(1) 形成氢氧化物沉淀

在酸性条件下,常将Fe2氧化为Fe3,便于在后续步骤中转化为Fe(OH)3沉淀而除去。

当氧化剂为H2O2时,发生反应的离子方程式为__2Fe2H2O22H═══ 2Fe32H2O__(注意:温度不能太高,防止__H2O2分解__);当用二氧化锰作氧化剂,发生反应的离子方程式为__MnO22Fe24H═══Mn22Fe32H2O__ 

通过计算使Al3Fe3等形成__Fe(OH)3 Al(OH)3__沉淀。计算完全沉淀时的c(OH),控制溶液pH在一定范围(在酸性条件下),将金属杂质离子Al3Fe3除去。 

例:除去Mn2溶液中含有的Fe2。已知Fe(OH)3Fe(OH)2Mn(OH)2开始沉淀和沉淀完全时的pH如表所示:

高考化学复习中有关化学工艺流程题的命题特点与规律

Fe2沉淀完全,则大部分Mn2Fe2共同沉淀,无法有效分离;若先将Fe2氧化为Fe3,可使Fe3沉淀完全而Mn2不沉淀。故先把Fe2氧化为Fe3,再调溶液pH范围为__3.7≤pH<8.3__,使Fe3沉淀完全而Mn2不沉淀。 

(2) 调节溶液pH常用试剂

酸性物质:稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸(注意氧化性)、酸性气体(二氧化硫)等;

碱性物质:氢氧化钠、氨水、碳酸钠、碳酸氢铵、金属氧化物等。

缓冲溶液:醋酸与醋酸钠(酸性)、氨水与氯化铵(碱性)

(3) 形成氟化物、硫化物、碳酸盐沉淀。

加入NaF NH4F可以让Ca2 Mg2形成__CaF2 MgF2沉淀__而除去(注意:溶液的酸性不能太强,否则会__降低F的浓度__) 

加入Na2S可以使Cu2Zn2Fe2Hg2,分别形成__CuSZnSFeSHgS__沉淀。也可以用一些Ksp较大的硫化物(FeSMnS)通过沉淀转化使某些金属离子转化为更难溶的硫化物。 

加入Na2CO3NH4HCO3可以让Mg2Fe2,形成__MgCO3FeCO3沉淀__而除去。