剖析07工藝流程中循環(huán)物質(zhì)的確定

知識(shí)講解

前面反應(yīng)步驟的反應(yīng)物f在流程圖上標(biāo)注每一步物質(zhì)

后面反應(yīng)步驟的生成物1循環(huán)物1在流程中加入的物質(zhì)，在后

一-*續(xù)步驟中會(huì)產(chǎn)生可以循環(huán)利

從流程圖上看：箭頭回頭一質(zhì)確定用的物質(zhì)（濾渣、濾液）

容易分離—1f可逆反應(yīng)中有可以循環(huán)利用的物質(zhì)

循環(huán)物質(zhì)的確定

（1）流程圖中回頭箭頭的物質(zhì)。

（2）生產(chǎn)流程中后面新生成或新分離的物質(zhì)（不要忽視結(jié)晶后的母液），可能是前面某一步

反應(yīng)的相關(guān)物質(zhì)。

典型例題

【例1】利用綠柱石（主要化學(xué)成分為BeO、AI2O3、Si°2,還含有少量FeO和Fez03）冶煉Be的一種工藝流

程如下。

石灰石濃硫酸硫酸鏤氨水氨水

已知：①Ksp[Fe(OH)3]=l()H

②鍍及其化合物的性質(zhì)與處于周期表對(duì)角線的鋁相似。

回答下列問(wèn)題：

（7）該流程中能循環(huán)使用的物質(zhì)是（填化學(xué)式）。

【例2】含苯酚的工業(yè)廢水處理的流程圖如下:

(1)上述流程里，設(shè)備I中進(jìn)行的是操作(填寫(xiě)操作名稱)。實(shí)驗(yàn)室里這一步操作可以用

進(jìn)行(填寫(xiě)儀器名稱)。

(2)由設(shè)備n進(jìn)入設(shè)備III的物質(zhì)A是,由設(shè)備III進(jìn)入設(shè)備W的物質(zhì)B是0

(3)在設(shè)備III中發(fā)生的化學(xué)方程式為o

(4)在設(shè)備IV中，物質(zhì)B的水溶液和CaO反應(yīng)后，產(chǎn)物是NaOH和,通過(guò)操作(填

寫(xiě)操作名稱)可以使產(chǎn)物相互分離。

(5)圖中能循環(huán)使用的物質(zhì)是C6H6、CaO、、0

【例3】工業(yè)上以銘系和非銘系電鍍污泥［均含有Cu(II)、Ni(II)、Fe(H)、Al(III)的氫氧化物，前者還含有

Cr(III)的氫氧化物］為主要原料綜合回收銅、鎮(zhèn)的工藝流程如圖：

231

已知：I.FePO,、CrPO,、A1PO4、電（POJ的K$p依次為L(zhǎng)exlO^、2.4xl0-\5.8x10"、s.OxlO;

II.Cr及其化合物的性質(zhì)與Al類似。

回答下列問(wèn)題:

(6)流程中除了有機(jī)相之外，可以循環(huán)利用的物質(zhì)除Na3PC\外還有(填化學(xué)式)。

課后鞏固

1.氯化鏤焙燒菱銃礦(主要成分為MnCO3,含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素)制備高純度碳酸銃的工藝

流程如下：

氯化鏤

已知：①相關(guān)金屬離子［c(Mn+)=0.1mol?L』形成氫氧化物沉淀時(shí)的pH如下:

金屬離子AF+Fe3+Fe2+Ca2+Mn2+Mg2+

開(kāi)始沉淀的pH3.81.56.510.68.19.6

沉淀完全的pH5.23.79.712.610.111.6

②常溫下，CaB、MgB的溶度積分別為1.46X10T°、7.42X10T。

回答下列問(wèn)題:

(6)流程中能循環(huán)利用的固態(tài)物質(zhì)是(填化學(xué)式)。

2.三甲基錢(qián)［Ga(CH3%］是制造氮化保光電材料和GaAs太陽(yáng)能電池的源材料，其制備工藝流程如下:

Et2OCH3INR3

錢(qián)鎂合金

Ga(CH)

(Ga2Mg5)33

已知：Et2O(乙醛)為溶劑，同時(shí)Etq和NRs在流程中均作配體；相關(guān)物質(zhì)沸點(diǎn)如下:

物質(zhì)Ga(CH3)3Et2OCH3INR3

沸點(diǎn)/℃55.734.642.4365.8

回答下列問(wèn)題:

(3)該流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有。

3.褚是一種戰(zhàn)略性金屬，廣泛應(yīng)用于光學(xué)及電子工業(yè)領(lǐng)域。一種用鋅浸渣(主要含ZnFez。,、CaSO4,另含

少量ZnS、SiO2以及GeS?)提取Ge和ZnSO/H。的工藝流程如下：

H,0,、H,SO”化合物AHC1

已知：①褚在硫酸中的存在形式：pHW2.0時(shí)主要為Ge4+,pH=2~7時(shí)主要為Ge(。H)4。

4638

②常溫下，^sp[Ge(OH)4]=4.0xlO-,7fsp[Fe(OH)3]=4.0X10o

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(l)Ge是第四周期第WA族元素，其基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為o

(2)“氧化酸浸”工序中，溶液pH21.5,浸渣的主要成分為Si?！礢和(填化學(xué)式)；GeS?被雙氧

水氧化的離子方程式為0

(3)“中和沉淀”工序中，所加化合物A為(填一種物質(zhì)的化學(xué)式)；調(diào)節(jié)溶液pH=4.4,Ge和Fe

共沉淀，此時(shí)濾液中c(Ge4+):c(Fe3+)=。

⑷①ZnSO"在水溶液中的溶解度曲線如圖所示，則從濾液中回收Z(yǔ)nSOrHzO的操作為蒸發(fā)濃

縮、、洗滌、干燥。

②用惰性電極電解ZnSO&溶液可制取金屬鋅，電解后的溶液可在上述流程中___________工序循環(huán)使用。

4.鈿(Pd)是航天、航空等高科技領(lǐng)域不可缺少的關(guān)鍵材料。一種從鉗鈿精礦[含有Pt、Pd、Au、Cu、Bi]

中分離提取鋁的工藝流程如圖所示:

濾液3N2、NH4cl

⑴“濾液1”中含有H［CuCL］和BiCL,H［CuCL］中Cu的化合價(jià)為；Bi與As在周期表中位于同一

主族，基態(tài)As原子的簡(jiǎn)化電子排布式為o

(2)“氯化溶解”時(shí)氯氣的作用是o

(3)“分金時(shí)，HAuJ的氧化性—(填“大于”或“小于")H2PtCl6,理由是。

(4)“沉鉗”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(5)“沉耙”時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為?！盀V液3”可以進(jìn)入到中循環(huán)利用。

5.以菱鎂礦(主要成分為MgCO-含少量竽。2尸62。3和AI2O3)為原料制備氟化鎂的工藝流程如下

NaOH溶液/加熱NH4cl溶液NH4F

,I,I?

菱鎂礦一―3浸出?-x沉降iMgF2

濾液廢渣氨氣

⑴“堿浸”步驟所得濾液中溶質(zhì)除NaOH、NaAiOs外還有。

⑵“浸出”步驟主要反應(yīng)的離子方程式為,所得廢渣成分為o

(3)“沉降，步驟中，按物質(zhì)的量之比n(NH4F)：n(Mg2+)=2:l加入NH4F沉鎂，充分反應(yīng)后，c(F■卜

moLL-［已知Ksp(MgB)=4.0xl(T9moi3.匚2］；該步需要控制溶液的pH范圍為7~10,原因是。

(4)上述流程中循環(huán)利用的物質(zhì)為o

6.甘肅礦產(chǎn)資源豐富，鍥、鉆、箱等金屬儲(chǔ)量全國(guó)領(lǐng)先，有色金屬冶煉在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要作用。利

用紫硫鎮(zhèn)鐵礦石提取粗銀并回收鐵、銅、鉆等元素的工藝流程如下：

適量。2、NH3>383K、稀硫酸、

紫硫銀

鐵礦石

(含NiS、FeS、

CuS、CoS及

Ni、Cu)

濾渣2

已知：①“加壓氨浸''過(guò)程中銀硫化物發(fā)生反應(yīng)的方程式為：

NiS+4FeS+7O2+10NH3+2H2O^[Ni(NH3)6]SO4+2Fe2O3+2(NH4)2S2O3；在此過(guò)程中，鉆硫化物的反應(yīng)與

鎮(zhèn)硫化物相似。

②以上流程中均無(wú)S02產(chǎn)生。

請(qǐng)回答：

(1)濾渣1的主要成分為O

(2)結(jié)合下列圖表選擇“加壓氨浸”的最佳條件。

%

/

樹(shù)S

汨S

嶇

黑I

551-----------1-----------1----------1-----------1551------1--------1-----------1------1-----------1

0.40.81.21.62.080100120140160180

氧分壓/MPa浸出溫度/℃

(3)“加壓氨浸”過(guò)程中“加壓''的目的是、;Cu發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

(4)“加壓氧化”的目的是氧化殘留的(填離子符號(hào))。

(5)“除鉆”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為o

⑹流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有(填化學(xué)式)-

7.銅陽(yáng)極泥分銀渣中含有多種有價(jià)元素，其中鉛元素主要以PbSC>4形式存在，錫元素主要以二氧化錫形式

存在，領(lǐng)元素主要以硫酸領(lǐng)形式存在，少量金和銀以單質(zhì)形式存在。通過(guò)碳酸轉(zhuǎn)鉛-鹽酸浸鉛-碳酸轉(zhuǎn)鋼-鹽

酸浸鐵工藝流程實(shí)現(xiàn)Pb、Ba、Au、Ag、Sn的高效分離與綜合利用，流程如圖所示：

硫酸鋼

f濾液硫酸鉛步驟6

Na2so4、Na2co3、鉛碳酸化鹽酸黑A

分銀渣「―濾液

FS轉(zhuǎn)化鉛Na'CO：溶液山必八鹽酸

步驟2f分鉛渣-一f~?碳酸鋼渣

步驟4步驟5」分鋼渣

Sri。2精礦

鹽酸

NaCl、NaClO3浸出液嗜暮”含銀、金貴金屬

步驟7

已知：

①在25℃下，PbSC^溶度積為L(zhǎng)6xlO-8,PbCOs溶度積為7.4xlOT4,BaSC>4溶度積為1.08x107°,BaCC>3溶度積

為8.1x10-9。

②Sri。?不溶于水、稀酸，溶于濃硫酸和濃鹽酸。

回答下列問(wèn)題:

(1)分銀渣需要磨碎的目的是

(2)步驟1中主要反應(yīng)的離子方程式是,步驟1中加入硫酸鈉的目的是

(4)步驟7中金、銀轉(zhuǎn)化為HAuCjNa2[AgCl3]o銀轉(zhuǎn)化的離子方程式是

(6)整個(gè)流程中需要循環(huán)利用的一種再生物質(zhì)是

8.工業(yè)上以銘鐵礦(主要成分FeOCnCh,含AI2O3、SiCh等雜質(zhì))為主要原料制備紅機(jī)鈉(Na2Cr2O7?H2O)的

工藝流程如圖a。回答下列問(wèn)題：

濾渣濾渣副產(chǎn)品用2。07?2%0

圖a

(1)“焙燒”時(shí)，將礦料磨碎且氣體與礦料逆流而行，其目的是。

(2)“焙燒”的目的是將FeOCnCh轉(zhuǎn)化為NazCrCU,并將Al、Si氧化物轉(zhuǎn)化為可溶性鈉鹽，寫(xiě)出焙燒時(shí)FeOCrzCh

發(fā)生的化學(xué)方程式。

(3)礦物中相關(guān)元素可溶性組分物質(zhì)的量濃度c與pH的關(guān)系如圖b所示。當(dāng)溶液中可溶組分濃度

cgLOxlO5moi/L時(shí)，可認(rèn)為已除盡。

(

T

O

U

V

W。

試分析：“中和”時(shí)pH的理論范圍為；“酸化”的目的是；Fe元素在___________(選

填流程圖a中操作步驟的名稱)過(guò)程中除去。

(4)蒸發(fā)結(jié)晶步驟中的副產(chǎn)品主要是o冷卻結(jié)晶所得母液中，除NazCnCh外，可在上述流程中

循環(huán)利用的物質(zhì)還有

9.含銅豐富的自然資源黃銅礦(CuFeS?)冶煉銅的工藝流程如下:

已知：CuFeS2+3CUC12=4CuCl+FeCl2+2S。

CuCk溶液濃鹽酸調(diào)節(jié)pH

(5)“濾液2”中可以循環(huán)使用的物質(zhì)為HC1、，為保持流程持續(xù)循環(huán)，每生成ImolCu,理論上需補(bǔ)充

CuCl?的物質(zhì)的量為

10.五氧化二釧(丫2。5)可用于冶煉帆鐵、用作合金添加劑、化工催化劑等。工業(yè)上利用石煤礦粉(主要含V2O3

及少量AI2O3、SiCh)為原料生產(chǎn)V2O5的工藝流程如下：

氣體水氣體

NaCl(s)ICa(OH)2(NH4)2CO3NH4clII

石煤礦粉轉(zhuǎn)化------------?沉帆煨燒——V2O5

0,水蒸氣濾渣I濾液I濾渣II濾液II

已知:

①“水溶’,、“轉(zhuǎn)沉’,、“轉(zhuǎn)化,，后，所得含機(jī)物質(zhì)分別為NaVCh、Ca3(VO4)2>(NHRVCU。

②不同pH下，正五價(jià)鋼在溶液中主要存在形式見(jiàn)下表:

PH4?66?88-1010?12

主要離子VO：VO-VO：

丫2。；

③25℃時(shí)，/(NH4Vo3)=1.6x10-3。

回答下列問(wèn)題：

(1)“焙燒”時(shí)，V2O3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(2)“濾渣I”的成分為(填化學(xué)式，下同)，“濾液I”中溶質(zhì)的成分為=

⑶先“轉(zhuǎn)沉”后“轉(zhuǎn)化”的目的是o

(4)“濾渣II”經(jīng)高溫煨燒后水浸，所得物質(zhì)可導(dǎo)入到操作中循環(huán)使用。

11.鎰在冶金工業(yè)、電子工業(yè)、電池工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面都有廣泛應(yīng)用，某軟鎰礦的主要成分為MnOz、

SiO2,CaO)和少量的MgO、CuO,一種利用廢鐵屑還原浸出該軟銃礦并制取金屬錦的工藝流程如圖所示:

廢鐵屑

NH4Fe3(SO4)2(OH)6

99

已知：Ksp(CaE)=5.3xlO-,Ksp(MgI^)=6.5xlO-o

回答下列問(wèn)題：

(1)廢鐵屑表面含有油脂，在使用前需進(jìn)行處理，方法是。

⑵寫(xiě)出“浸出"時(shí)Fe與MnO?反應(yīng)的離子方程式：。

(3)“除鐵”時(shí)加入CaCOs的主要作用是；濾渣A的主要成分為(填化學(xué)式)。

(4)“除鈣鎂”時(shí)，當(dāng)鈣離子和鎂離子沉淀完全時(shí)，溶液中c(Ca"):c(Mg2+)=。

(5)電解硫酸銃溶液(陽(yáng)極為惰性電極，陰極為不銹鋼合金)的裝置示意圖如圖所示。

電解時(shí)Mn在______（填“陰”或“陽(yáng)”）極析出，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為,陽(yáng)極室的溶液可返回上述

“”工序循環(huán)利用。

12.被的氧化物廣泛應(yīng)用于原子能、航天、電子、陶瓷等領(lǐng)域，是重要的戰(zhàn)略物資。利用綠柱石（主要化學(xué)

成分為（BesALSieC^,還含有一定量的FeO和FeQ）生產(chǎn)BeO的一種工藝流程如下。

綠柱石濃硫酸硫酸鏤氨水氨水

殘?jiān)鼮V渣濾渣濾液

回答問(wèn)題：

⑴Be3A1§6。|8中Be的化合價(jià)為=

（2）粉碎的目的是；殘?jiān)饕煞质牵ㄌ罨瘜W(xué)式）。

（3）該流程中能循環(huán)使用的物質(zhì)是（填化學(xué)式）。

13.生產(chǎn)芯片的半導(dǎo)體材料有硅、錯(cuò)、碑化錢(qián)等，應(yīng)用比較廣泛的是硅。硅可由石英砂（主要成分是二氧化

硅）制得，制備高純硅的主要工藝流程如圖所示：

①木炭r②HC1SiHCl?>SiHCl④H,

（石央砂）（粗硅）---------->33-------——>（高純硅）

高溫300℃以上（粗）（純）1084℃

資料：①SiHC"能與HQ劇烈反應(yīng)，在空氣中易自燃；

②粗SiHCU（沸點(diǎn)33.0℃）中含有少量SiC"沸點(diǎn)57.6℃）和HC1（沸點(diǎn)-84.7℃）

⑴流程①焦炭體現(xiàn)了（填“氧化性”或“還原性”）。

（2）流程③提純SiHCh的方法是。

（3）流程④的化學(xué)反應(yīng)為置換反應(yīng)，寫(xiě)出其化學(xué)方程式：o

流程④制備高純硅的裝置如圖(熱源及夾持裝置略去):

(4)若要從下列玻璃儀器中選擇部分來(lái)組裝A處的氣體發(fā)生裝置，需要的是(填編號(hào))：

a.分液漏斗b.燒瓶c.酒精燈d.大試管e.漏斗f.燒杯g.導(dǎo)管

(5)裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是o

(6)為保證制備高純硅實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及,該

流程中能夠循環(huán)利用的物質(zhì)是o

14.GaAs是一種重要的半導(dǎo)體材料。一種以粉煤灰(主要成分為SiO2,含少量FezCh、AI2O3、GazCh等)為

原料制備GaAs的工藝流程如下：

硫酸鉉氨水NaOH溶液As

NH3高硅渣母液

353339

已知：Ksp[Ga(OH)3]=1.0xlO-,Ksp[A1(OH)3]-1.0x10,Ksp[Fe(OH)3]-2.8xIO

回答下列問(wèn)題：

(1)基態(tài)Ga原子的價(jià)層電子排布式為。

⑵焙燒工序中Ga2O3與(NH4)2SO4反應(yīng)的化學(xué)方程式為o

(3)母液中主要成分經(jīng)分離、提純后，可返回工序循環(huán)利用。

2

15.從銅氨廢液｛含[CU(NH3)3-CO]+、[CU(NH3)2J\[CU(NH3)J\NH3,CH3coeF、CO?等｝中回

收銅的工藝流程如圖:

過(guò)

濾