剖析06工藝流程中的“目的、作用、原因”分析

知識講解

（1）沉淀水洗的目的：除去XX雜質(zhì)（可溶于水）。

⑵沉淀用乙醇洗滌的目的：a.減小固體的溶解損失；b.除去固體表面吸附的雜質(zhì)；C.乙醇揮發(fā)帶走水分，使

固體快速干燥。

（3）冷凝回流的作用及目的：防止xx蒸氣逸出而脫離反應體系，提高xx物質(zhì)的轉化率。

（4）控制溶液pH的目的：防止xx離子水解；防止xx離子沉淀；確保xx離子沉淀完全；防止xx物質(zhì)溶解等。

（5）“趁熱過濾”后，有時先向濾液中加入少量水，加熱至沸騰，然后再“冷卻結晶”出目標產(chǎn)物的原因：稀釋

溶液，防止降溫過程中雜質(zhì)析出，提高產(chǎn)品的純度。

（6）加過量A試劑的原因：使B物質(zhì)反應完全或提高B物質(zhì)的轉化率等。

（7）加入氧化性試劑的目的：使xx（還原性）物質(zhì)轉化為xx物質(zhì)

（8）溫度不高于xx。。的原因：溫度過低反應速率較慢，溫度過高xx物質(zhì)（如H2O2、濃硝酸、NH4HCO3等）分解

或xx物質(zhì)（如濃硝酸、濃鹽酸）揮發(fā)或xx物質(zhì)（如NazSCh等）氧化或促進xx物質(zhì)（如AlCb等）水解。

⑼減壓蒸儲（減壓蒸發(fā)）的原因：減小壓強，使液體沸點降低，防止xx物質(zhì)（如H2O2、濃硝酸、NH4HCO3等）

受熱分解。

（10）蒸發(fā)、反應時的氣體氛圍：抑制xx離子的水解（如蒸發(fā)AlCh溶液得無水AlCh時需在HC1氣流中進行，

加熱MgCb6H2。得MgCh時需在HC1氣流中進行等）。

（11）配制某溶液時事先煮沸水的原因：除去溶解在水中的氧氣，防止某物質(zhì)被氧化。

（12）反應容器中和大氣相通的玻璃管的作用：指示容器中壓強大小，避免反應容器中壓強過大。

（13）加熱的目的：加快反應速率或促進平衡向某個方向（一般是有利于生成目標產(chǎn)物的方向）移動。

（14）用平衡移動原理解釋某現(xiàn)象的原因：溶液中存在xx平衡，該平衡是xx（平衡反應的特點），xx（條件改變）

使平衡向xx方向移動，產(chǎn)生xx現(xiàn)象。

（15）有機物制備裝置中長導管（或冷凝管）的作用：冷凝回流、導氣

（16）有機物分離過程中加無水氯化鈣的作用：干燥（除水）

（17）固液加熱型制氣裝置中恒壓漏斗上的支管的作用：保證反應容器（一般為圓底燒瓶）內(nèi)壓強與恒壓漏斗內(nèi)

壓強相等（平衡壓強），使恒壓漏斗內(nèi)的液體順利滴下。

(18)溫度計的使用方法：蒸儲時溫度計的液泡置于蒸儲燒瓶的支管口處，測定儲分的溫度；制乙烯時溫度計

的液泡置于反應液液面以下(不能接觸瓶底)，測定反應液的溫度。

典型例題

【例1】工業(yè)利用閃鋅礦(主要成分ZnS,還含有FeS、CuFeS2＞石英及F、C「等雜質(zhì))富氧酸浸提取鋅，

同時實現(xiàn)環(huán)保除鐵的工藝流程如圖1：

圖1

已知：酸性條件下，亞銅離子易發(fā)生歧化反應。

回答下列問題：

(1)將閃鋅礦粉碎成粉的目的是O

(2)浸出步驟中，ZnS涉及到的離子反應方程式為o

(3)結合反應原理，解釋加熱加壓氧化流程中加壓的目的0

(4)“脫氯”環(huán)節(jié)中的離子方程式為o

(5)“電積”時，F(xiàn)、C1-會腐蝕電極板，需提前除凈?！懊撀取睍r，脫氯率隨溫度的變化如圖2,60℃之前，脫氯

率不斷提高的原因可能為o

溫度/℃

圖2

【例2］錯是一種有毒有害的重金屬元素，對人體有較大的危害。濕法煉鋅工業(yè)廢水中的主要陽離子有

Fe3+、Zn2\T1+,需要處理回收金屬元素達標后排放，可以采用以下不同方法處理廢水：

化學

沉淀法

工業(yè)廢水

離子

交換法

已知：①T產(chǎn)氧化性強于Fe3+,Zn(OH)2為兩性氧化物，溶液pH=10.0時開始溶解，常溫下相關離子開始

沉淀和沉淀完全時的pH如表所示：

離子Fe3+Zn2+Tl3+

開始沉淀的pH2.76.41.4

沉淀完全的pH3.78.02.8

②萃取的反應原理為H++CH3coNR2+TICL[CH3CONR2H]T1C14

請回答下列問題：

(1)“反應”步驟中總反應的離子方程式為o

(2)“濾渣”的主要成分是(填化學式)，通常在“分步沉淀”時加入絮凝劑，其目的是

(3)請從化學平衡的角度解釋“反萃取”過程中加入CH3cOONH』的原理和目的。

【例3】FePCU是一種難溶于水、易溶于硫酸的白色固體，主要用于制造磷酸鐵鋰電池材料、催化劑及陶瓷

等，以下為制備電池級超細磷酸鐵的工藝流程圖:

⑴在撞擊流反應器中生成羥基磷酸鐵結晶［Fe5(PO4)4(OH)3?2H2O］的化學反應方程式

(2)真空過濾器采用真空減壓過濾目的為o

⑶檢驗洗滌槽中洗滌是否完全的方法是

(4)撞擊流反應器中反應溫度對所得產(chǎn)品平均粒徑的影響如圖2所示，隨著溫度升高，產(chǎn)品粒徑變化的原因

為O

2100

2000

產(chǎn)1900

黑1800

徑1700

/nmi600

1500

1400

溫度re

圖2

【例4】硫酸在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防工業(yè)中有著廣泛的應用，其中丫2°5(不溶于水)是硫酸工業(yè)重要的催化劑,

其廢催化劑中含有V205、丫。$°4(易溶于水)和不溶性殘渣，利用廢棄催化劑回收丫2。5的工業(yè)流程如下圖所

示，回答下面問題：

Na2SO3

和過量

HzSO,VA

r~?|濾渣2|[I

IB

水_A卜濾菊|操作1僅口熱

HO氨水

:2一系列操作-INH：VC)31

|廢催匯劑卜/濾液2|_|

▼----------i--------操作II

混合液1含VO：溶液

濾液1卜3濾液3|

(I)濾液1的主要溶質(zhì)是(填化學式)，操作n中用到的玻璃儀器有

(2)lmolNa2SO3理論上能還原molV2Oso

⑶寫出混合液與H202反應的離子方程式。

(4)一系列操作包括先用乙醇洗滌濾渣，再用乙醛洗滌，用乙酸洗滌的作用是、。(答

兩點作用)

(5)寫出含VO；溶液與過量氨水反應的離子方程式o使用過量氨水有利于NH4VO3的析出，利用

平衡移動原理進行解釋：。

課后鞏固

1.鑲氫電池是一種新型綠色電池，利用廢舊保氫電池的金屬電極芯［主要成分為Ni(0H)2、Co(OH)2及少量

鐵、鋁的氧化物等］生產(chǎn)硫酸鎂、碳酸鉆的工藝流程如圖。

H：SO?HO,NaHCO)

NiSO?7H2O

己知：部分金屬陽離子以氫氧化物的形式沉淀時溶液的pH見表:

金屬陽離子Fe2+Fe3+Al3+Ni2+Co2+

開始沉淀時pH6.31.53.46.27.15

完全沉淀時pH(金屬陽離子濃度＜l(?5mol/L)9.03.24.79.29.15

回答下列問題：

(1)步驟①用稀硫酸浸取金屬電極芯前，提高浸取率方法(寫兩種)。

(2)沉淀A的主要成分,步驟②調(diào)pH的范圍為。

⑶將骨液1”的pH調(diào)至3~4,再加入NaClO,NaClO的作用是。

(4)步驟④離子方程式,若用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液也能達到目的，從環(huán)保角度分析不采

用鹽酸的原因：o

(5)步驟⑤中“母液3”與NaHCCh溶液反應的離子方程式為。

2.NaCICh的漂白能力是漂白粉的4?5倍，NaCICh廣泛用于造紙工業(yè)、污水處理等。工業(yè)上生產(chǎn)NaCICh

的工藝流程如下：

冷的NaOH溶液

ICl()..

|發(fā)大圖?NaCK)

雙乳水

空氣

⑴C102氣體發(fā)生器中的反應為：2NaC103+S02+H2so4===2CK)2+2NaHSO4。實際工業(yè)生產(chǎn)中，可用硫黃、

濃硫酸代替原料中的SO2,其原因為(用化學方程式表示)。

(2)反應結束后，向C102發(fā)生器中通入一定量空氣的目的：

(3)吸收器中生成NaClO2的離子反應方程式為。

(5)聯(lián)氨的性質(zhì)類似于氨氣，將聯(lián)氨通入CuO濁液中，有關物質(zhì)的轉化如圖所示。

①在轉化過程中通入氧氣發(fā)生反應后，溶液的pH將(填“增大”、“減小”或“不變”)。轉化中當有1mol

N2H4參與反應時，需要消耗。2的物質(zhì)的量為o

②加入NaClO時發(fā)生的反應為：

2+

CU(NH3)4+2C1O"+2OH-=CU(OH)2；+2N2H4T+2CP+2H2O

該反應需在80℃以上進行，其目的除了加快反應速率外，還有o

3.醫(yī)用氯化鈣可用于生產(chǎn)補鈣、抗過敏和消炎等藥物。以工業(yè)碳酸鈣(含有少量Na+、AP+、Fe3+等雜質(zhì))

生產(chǎn)醫(yī)藥級二水合氯化鈣(CaCb2H2。的質(zhì)量分數(shù)為97.0%~103.0%)的主要流程如下：

鹽酸氫氧化鈣鹽酸

濾渣

(1)除雜操作是加入氫氧化鈣，調(diào)節(jié)溶液的pH為8.0~8.5,以除去溶液中的少量AP+、Fe3+o檢驗Fe(OH)3

是否沉淀完全的實驗操作是。

(2)酸化操作是加入鹽酸，調(diào)節(jié)溶液的pH為4.0,其目的有：①將溶液中的少量Ca(OH)2轉化為CaCb；

②防止Ca2+在蒸發(fā)時水解；③o

(3)測定樣品中C「含量的方法是：a.稱取0.7500g樣品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b.量取25.00mL

待測液于錐形瓶中;c.用0.05000mol-L-1AgN03溶液滴定至終點，消耗AgNCh溶液體積的平均值為20.39mL。

①上述測定過程中需用溶液潤洗的儀器有：。

②計算上述樣品中CaCh-2H2O的質(zhì)量分數(shù)為：0

③若用上述方法測定的樣品中CaC52H2O的質(zhì)量分數(shù)偏高(測定過程中產(chǎn)生的誤差可忽略)，其可能原因

有：；O

4.鴇是熔點最高的金屬，在國民經(jīng)濟和國防軍工領域具有重要用途。工業(yè)上用白鴇礦(主要成分是CaWO。

生產(chǎn)金屬鴇粉的流程如圖：

H2

請根據(jù)上述流程回答以下問題：

(1)白鴇礦與氫氧化鈉反應的其中一個產(chǎn)物是可溶于水的鴇酸鈉，寫出該化學反應方程式：。

(2)溶液②為鴇酸鈉溶液，經(jīng)離子交換后得到溶液③為鴇酸銹溶液，該過程中加入氨水的作用是調(diào)節(jié)溶液的

pH和o

(3)溶液④為鴇酸鏤溶液，其經(jīng)過蒸發(fā)結晶后得到仲鴇酸鏤［(NH4)ioWi204r5H20］晶體，結晶過程中鴇酸鏤溶

液沒有完全蒸干，還得到溶液⑤，主要原因是o

(4)溶液⑤進入“離子交換”中循環(huán)使用，其目的為(填編號)。

A.轉變?yōu)轼d酸鏤B.回收硫酸鏤C.提升鴇的收率D.富集鴇元素

(5)請寫出仲鴇酸核煨燒分解的反應方程式：o

5.稀土元素包括銃、憶和偶系共17種元素，是重要的戰(zhàn)略資源，我國稀土資源豐富，其中鈾(Ce)是稀土中

豐度最高的元素，其在電子材料、催化劑等方面的應用非常廣泛?，F(xiàn)以氟碳鈾礦(含CeFCCh、BaO、SiO2

等)為原料制備氧化錦(CeCh),并測定其純度。其工藝流程如下：

己知：①Ce3+在空氣中易被氧化為Ce#。

S

②硫月尿：一種有機物，結構簡式為“NI酸性條件下易被氧化為(SCN2H3)2；

-C—1NH2

③稀土離子易和SO；-形成復鹽沉淀：Ce2(SO4)3+Na2SO4+nH2O=Ce2(SO4)3-Na2SO4nH2OUMik^

淀)；

回答下列問題：

⑴CeFCCh中Ce元素的化合價為,

(2)濾渣A的主要成分是0

(3)加入硫版的目的是將Ce4+還原為Ce3+,反應的化學方程式為。

(4)步驟③加入鹽酸后，通常還需加入H2O2,其主要目的為o

(5)焙燒后加入稀硫酸浸出，稀土的浸出率和硫酸濃度、溫度有關，如圖所示，應選擇的適宜條件

為，硫酸濃度過大時，浸出率減小的原因是o

(6)步驟④的離子方程式為。

6.凡。?是一種重要的化學品，其合成方法不斷發(fā)展。早期的制備方法如下：

Ba(NO3)2>BaO^p>BaO2瞥>絮>濾液減看儲>十。2

(1)H2O2的電子式是。

(2)1為分解反應，產(chǎn)物除BaO、。2外，還有一種紅棕色氣體。該反應的化學方程式是。

⑶皿中生成H。？，反應的化學方程式是。

(4)減壓能夠降低蒸儲溫度。請結合化學方程式說明V中采用減壓蒸儲的原因：。

(5)工業(yè)上可用Hz。?制備KQ。，其中一步是HzO?與KOH、Cr(OH)3反應生成K^CrO,,該步反應的化學

方程式是o

7.黏土帆礦中，帆以+3價、M價、+5價的化合物存在，還包括Si。?、Fe。和鋁硅酸鹽(必。3§。2)等。

采用以下流程可由黏土鈕礦制備V2O5、Fe2O'和硫酸鋁鏤。

?20%H2SO4

n++

已知：「有機酸性萃取劑HR的萃取原理為：M(aq)+nHR(org)MRn(org)+nH(aq)；org表示有機

溶液。

ii.酸性溶液中，HR對M價釧萃取能力強，而對+5價帆的萃取能力較弱。

Hi.HR能萃取Fe3+而不能萃取Fe?+。

(1)從黏土機礦到浸出液的流程中，加快浸出速率的措施有o

(2)濾渣的主要成分是o

⑶浸出液中鋼以M價、+5價的形式存在，簡述加入鐵粉的原因：0

(4)從平衡移動原理解釋有機層中加入20%H?SO4溶液的作用：。

(5)KCIO3和vo"反應生成vo：和cr的離子方程式是。

8.三氧化二鎮(zhèn)(Ni2。?)是一種重要的電子元件材料和蓄電池材料。工業(yè)上利用含保廢料(保、鐵、鈣、鎂合

金為主)制取草酸鎮(zhèn)(NiCzO/ZH?。)，再高溫煨燒草酸保制取NiQs。工藝流程圖如下所示：

已知：i.草酸的鈣、鎂、銀鹽以及MgF?、C嗎均難溶于水。

ii.溶液中金屬陽離子的氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH(20℃)如下表:

金屬離子Ni2+Fe2+Fe3+Ca2+Mg2+

開始沉淀時(c=0.01mol/L)的pH7.77.52.212.39.6

完全時(c=L0xl(r5mol/L)的pH9.29.03.2微溶11.1

請回答下列問題：

(1)Ni2O3中Ni的化合價為；操作a為。

⑵①加入H2O2的作用是O

②加入碳酸鈉溶液調(diào)pH至4.0-5.0,其目的為。

(3)濾渣C中的主要物質(zhì)是0

9.用軟錦礦(主要成分MnCh,含有SiCh、Fe2O3,AI2O3、MgCCh等雜質(zhì))制備MnSOlhO的流程如下:

①30%H2C)2

軟鐳礦粉

纖維素燒渣］點普叫圓畫■舞本~~凈化液I一蒙冬產(chǎn)品

律化分離(MnSO4H2O)

已知：MnCh不溶于酸

氫氧化物

Fe(OH)3A1(OH)3Fe(OH)2Mn(OH)2Mg(OH)2

開始沉淀時的pH2.34.07.58.810.4

沉淀完全時的pH4.15.29.710.412.4

回答下列問題:

(l)Mn基態(tài)原子價態(tài)電子的電子排布圖___________；周期表位置____________

⑵焙燒時，MnCh和FezCh在纖維素作用下分別轉化為MnO、Fe3O4,則纖維素的作用是。酸浸

時，浸出液的pH與鎰的浸出率關系如下圖所示：實際生產(chǎn)中，酸浸時控制硫酸的量不宜過多，使pH在2

左右。請結合圖示和制備硫酸鎬的流程，說明硫酸的量不宜過多的原因：o

60------1----1------1----1------

11.522.533.5

浸出液pH

10.高鐵酸鉀(KzFeO。有強氧化性，是一種環(huán)保、高效、多功能飲用水處理劑，受熱易分解，酸性環(huán)境中易

變質(zhì)。制備流程如圖所示：

鐵屑Cl2NaClONaOH

尾氣NaCl

回答下列問題：

(l)K2FeO4中鐵的化合價為，提純K2FeO4的實驗方法是。

(2)鐵屑需事先用Na2cCh溶液洗滌，目的是0

(3)反應II的離子方程式為o

(4)K2FeO4處理飲用水的原理是o

(5)反應II中過量NaOH除了作為反應物外還有什么作用o

(6)已知K2FeO4難溶于乙醇，可溶于水，故洗滌KzFeCU晶體時，先使用冷水洗滌，再使用乙醇洗滌，簡述

用乙醇洗滌K2FeO4晶體的操作。

11.江西富含稀有金屬鋁，鋁具有優(yōu)異的物理化學性能，在冶金、農(nóng)業(yè)、環(huán)保和航天等領域有著廣泛應用。

工業(yè)上以鋁精礦(主要成分為MoS2,雜質(zhì)有Cu、Pb、Zn和Fe等元素)制備四鋁酸鏤的流程如下：

空氣Na2c。3HNO3/NH4NO3

(NH4)2MO4OI3-2H2O

氣體A氣體B濾渣A濾渣B濾液

請回答下列問題:

(1)氣體A化學式為,氣體B的分子空間構型是,基態(tài)氧原子的最外層軌道表示式

為___________

(2)堿浸時把MOO3轉化成Na2MoO4,其離子方程式為

(3)工業(yè)上探究了堿浸中鋁浸出率與蒸發(fā)溫度的關系，如下圖所示:

96

%

92

、

沸

汨

嶇88

相

84--------'--------'--------'--------'--------*

405060708090

溫度FC

①依據(jù)圖像，工業(yè)選擇堿浸的溫度范圍是。

②80℃以后，蒸發(fā)溫度上升，鋁浸出率迅速下降，主要原因為0

(4)堿浸后的濾液中仍然有部分銅、鋅和低價鋁金屬存在，凈化時依次加入適量H?。？、NH4Hs溶液，其作

用分別是、。

(5)酸沉時主要發(fā)生的離子方程式為o

12.某油脂廠廢棄的油脂加氫保催化劑主要含金屬Ni、AhFe及其氧化物，還有少量其他不溶性物質(zhì)。采

用如下工藝流程回收其中的銀制備硫酸保晶體(NiSO#7H2O)：

廢