微專題31化學工藝流程題-----原料的預處理化學工藝流程題是將化工生產中的生產流程用框圖形式表示出來，并根據生產流程中有關的化學知識步步設問，是無機框圖的創新。它以現代工業生產為基礎，與化工生產成本、產品提純、環境保護等相融合，考查物質的制備、檢驗、分離提純等基本實驗原理在化工生產中的實際應用，要求考生依據流程圖分析原理，緊扣信息，抓住關鍵、準確答題。這類試題具有較強的實用性和綜合性，是高考化學命題的常考題型。一、化工流程答題基本思路二、一個完整的無機化工生產流程一般具有下列過程：產品的提純和分離原料目標產物核心化學反應對原料的預處理產品的提純和分離原料目標產物核心化學反應對原料的預處理三、原料預處理：酸浸：溶解、去氧化膜等，使得可溶性的離子進入溶液中，不溶物過濾去除。堿浸：去油污（酯）、溶解鋁、二氧化硅、氧化鋁等，使得可溶性的離子進入溶液中，不容物過濾去除。水浸：與水反應或溶解，使原料變成離子進入溶液中。研磨（霧化、粉碎）：增大反應接觸面積，以加快化學反應速率或使反應更充分。灼燒（焙燒、煅燒）：使物質高溫分解或者氧化去除雜質、改變物質結構，使物質能溶解。如從海帶中提取碘時的灼燒就是為了除去可燃性雜質。如煅燒高嶺土。加入其他物質：如有機物醇、四氯化碳、無機鹽等----反應、溶解。四、原料預處理過程中常考知識點：1．增大原料浸出率（離子在溶液中的含量多少）的措施：攪拌、適當升高溫度、延長浸出時間、增大浸出液的濃度、固體粉碎增大接觸面積2．提高固體的焙燒效率方法：增加氧氣的量、固體充分粉碎、逆流焙燒、適當升溫等。3．加熱的目的：加快反應速率或促進平衡向某個方向（一般是有利于生成物生成的方向）移動【典例精析】1．硫鐵礦的主要成分為SKIPIF1<0，工業上常用硫鐵礦在空氣中煅燒產氣來制備硫酸，該過程中的燒渣可用于制備鐵紅、綠礬等。現以硫鐵礦燒渣(主要成分為SKIPIF1<0、FeO，還含有少量的SKIPIF1<0、SKIPIF1<0雜質)為原料、氨水為沉淀劑制備鐵紅顏料的流程如圖所示：預處理預處理根據所學知識，回答下列問題：(1)寫出SKIPIF1<0高溫煅燒生成SKIPIF1<0的化學方程式：___________，其中氧化產物為___________(填化學式)。(2)“浸取液Ⅰ”中加入SKIPIF1<0的目的是___________，發生反應的離子方程式為___________。(3)“操作Ⅰ”的名稱為___________。(4)在加入氨水沉淀時，調節pH可使得SKIPIF1<0沉淀而SKIPIF1<0不沉淀。“濾液Ⅱ”中溶質的主要成分為___________(填化學式)。寫出獲得“濾渣Ⅱ”的離子方程式：___________。【答案】(1)SKIPIF1<0SKIPIF1<0、SKIPIF1<0(2)作氧化劑，氧化SKIPIF1<0SKIPIF1<0(3)過濾(4)SKIPIF1<0、SKIPIF1<0(多寫SKIPIF1<0不扣分)SKIPIF1<0【分析】硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、FeO，還含有少量的Al2O3、SiO2雜質)經過酸浸后Fe2O3、FeO和Al2O3溶解，SiO2在硫酸中不能溶解，過濾將難溶物除去，用H2O2將浸取液Ⅰ中的Fe2+氧化成Fe3+，繼續加入氨水，調節pH可使得Fe3+沉淀而Al3+不沉淀，過濾分離得到Fe(OH)3，煅燒得到鐵紅，據此分析答題。【詳解】(1)FeS2在高溫煅燒時，鐵元素生成Fe2O3，硫元素生成SO2，發生的化學方程式為：SKIPIF1<0；硫元素和鐵元素化合價均升高，得到氧化產物，氧化產物為：Fe2O3、SO2；

(2)硫鐵礦燒渣中含有Fe2+，用H2O2將Fe2+氧化成Fe3+，便于下一步用氨水使Fe3+沉淀；發生的離子方程式為：SKIPIF1<0；(3)硫酸酸浸溶解Fe2O3、FeO和Al2O3，SiO2在硫酸中不能溶解，過濾將難溶物除去，故操作Ⅰ為過濾；(4)酸浸之后溶液中含有：Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3、FeSO4，若硫酸過量，還有剩余的H2SO4。加入H2O2將Fe2+氧化成Fe3+，加入氨水沉淀時，調節pH可使得Fe3+沉淀而Al3+不沉淀，溶液中剩余溶質主要為(NH4)2SO4、Al2(SO4)3；濾渣Ⅱ為Fe(OH)3，氨水沉淀Fe3+所得，離子方程式為：SKIPIF1<0。【專題精練】預處理2．鋁是應用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質)為原料制備鋁的一種工藝流程如下：預處理注：SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀。(1)“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為___________。(2)醫療上，常用胃舒平[主要成Al(OH)3]來治療胃酸(主要成分鹽酸)過多，其理由是___________(用離子方程式表示)。(3)向“過濾Ⅰ”所得濾液中加NaHCO3溶液，溶液pH___________(填“增大”、“不變”或“減小”)。(4)“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是___________。(5)鋁粉在1000℃時可與N2反應制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是___________。(6)為測定含少量FeCl3的AlCl3中AlCl3的含量，可通過下列操作測得(部分物質略去)。m克樣品SKIPIF1<0NaAlO2溶液SKIPIF1<0Al(OH)3SKIPIF1<0n克Al2O3計算該樣品中AlCl3的質量分數___________(結果用m、n表示，不必化簡)。【答案】(1)Al2O3+2OH?=2AlOSKIPIF1<0+H2O(2)Al(OH)3+3H+=2Al3++3H2O(3)減小(4)石墨電極被陽極上產生的O2氧化(5)NH4Cl分解產生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜(6)SKIPIF1<0或SKIPIF1<0或SKIPIF1<0【分析】以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質)為原料制備鋁，由流程可知，加NaOH溶解時Fe2O3不反應，由信息可知SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀，過濾得到的濾渣為Fe2O3、鋁硅酸鈉，然后加入碳酸氫鈉與NaAlO2反應生成Al(OH)3沉淀和碳酸鈉溶液，過濾II得到Al(OH)3，灼燒生成氧化鋁，電解I為電解氧化鋁生成Al和氧氣，電解II為電解Na2CO3溶液，陰極得到NaHCO3、陽極得到NaOH，循環利用。【詳解】(1)堿溶時氧化鋁和NaOH溶液反應得到偏鋁酸鈉和水，離子方程式為Al2O3+2OH?=2AlOSKIPIF1<0+H2O；(2)Al(OH)3可以和鹽酸反應生成可溶性鹽氯化鋁和水，離子方程式為Al(OH)3+3H+=2Al3++3H2O；(3)根據分析，向“過濾Ⅰ”所得濾液中加NaHCO3溶液，NaAlO2和殘留的NaOH反應生成Al(OH)3沉淀和碳酸鈉溶液，堿性為OH-＞AlOSKIPIF1<0＞COSKIPIF1<0，所以溶液堿性減弱，pH減小；(4)電極熔融Al2O3時，陽極陽離子被氧化生成氧氣，石墨電極被陽極上產生的O2氧化，從而被損耗；(5)銨鹽受熱易分解，高溫條件下NH4Cl分解產生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜，有利于AlN的制備；(6)根據元素守恒可知樣品中n(AlCl3)=2n(Al2O3)SKIPIF1<0mol，所以AlCl3的質量分數為SKIPIF1<0×100%=SKIPIF1<0或SKIPIF1<0或SKIPIF1<0。3．硫酸銅晶體(CuSO4·5H2O)是銅鹽中重要的無機化工原料，廣泛應用于農業、電鍍、飼料添加劑、催化劑、石油、選礦、油漆等行業。I.采用孔雀石[主要成分CuCO3·Cu(OH)2]、硫酸(70%)、氨水為原料制取硫酸銅晶體。其工藝流程如圖：預處理預處理已知：(1)硫酸銅晶體易溶于水，難溶于乙醇。(2)硫酸銅晶體在102℃時失水成CuSO4·3H2O，在113℃時失水成CuSO4·H2O，在258℃時失水成CuSO4。請回答下列問題：(1)已知氨浸時發生的反應為CuCO3·Cu(OH)2+8NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2(OH)2CO3+8H2O，蒸氨時得到的固體呈黑色。孔雀石經過氨浸、蒸氨操作目的是：___。(2)下列說法正確的是___。A．步驟I，高溫可提高浸取率B．預處理時用破碎機將孔雀石破碎成粒子直徑<1mm，其目的是提高反應速率和浸取率C．步驟III，蒸氨出來的氣體有污染，需要凈化處理，經吸收凈化所得的溶液可作化肥D．步驟IV，固液分離操作可采用常壓過濾，也可采用減壓過濾(3)步驟IV為一系列的操作：①使晶體從溶液中析出，可采取的方式有___(寫出兩條)。②減壓過濾后，洗滌沉淀可能需要用到以下操作：a.加入水至浸沒沉淀物；b.加入乙醇至浸沒沉淀物；c.洗滌劑緩慢通過沉淀物；d.洗滌劑快速通過沉淀物；e.關小水龍頭；f.開大水龍頭；g.重復2-3次。請選出正確的操作并排序→→→f→。___。③晶體中所含結晶水可通過重量分析法測定，主要步驟有：a.稱量b.置于烘箱中脫結晶水c.冷卻d.稱量e.重復b～d至恒重f.計算。步驟e的目的是___。④若測得結晶水的含量偏低，則雜質可能是___。II.采用金屬銅單質制備硫酸銅晶體(4)某興趣小組查閱資料得知：Cu+CuCl2=2CuCl，4CuCl+O2+2H2O=2[Cu(OH)2·CuCl2]，[Cu(OH)2·CuCl2]+H2SO4=CuSO4+CuCl2+2H2O。現設計如下實驗來制備硫酸銅晶體，裝置及相關物質溶解度隨溫度變化如圖：向銅和稀硫酸的混合物中加入氯化銅溶液，利用二連球鼓入空氣，將銅溶解，當三頸燒瓶中呈乳狀渾濁液時，滴加濃硫酸。裝置中存在一處缺陷是___；最后可以利用重結晶的方法純化硫酸銅晶體的原因為___。【答案】(1)除去孔雀石中的雜質，獲得純凈的氧化銅(2)BCD(3)①蒸發濃縮至表層出現晶膜、冷卻結晶；加入適量無水乙醇②ebcg③檢驗晶體中的結晶水是否已全部失去或確保晶體中的結晶水已全部失去④CuSO4?3H2O或CuSO4?H2O或CuSO4(4)三頸燒瓶形成密閉體系，空氣很難鼓入氯化銅的溶解度在常溫下比硫酸銅晶體大得多，且氯化銅的溶解度隨溫度的變化程度不大【分析】由題給流程可知，孔雀石經粉碎預處理后，加入氨水氨浸時，CuCO3·Cu(OH)2溶于氨水轉化為[Cu(NH3)4]2(OH)2CO3，過濾得到含有[Cu(NH3)4]2(OH)2CO3的濾液和沉淀；濾液經蒸氨，[Cu(NH3)4]2(OH)2CO3受熱分解生成二氧化碳、氨氣、氧化銅和水，向氧化銅固體中加入70%硫酸，氧化銅溶解得到硫酸銅浸出液，向浸出液中加入適量無水乙醇降低硫酸銅的溶解度，經蒸發濃縮至表層出現晶膜、冷卻結晶，過濾或減壓過濾，用無水乙醇洗滌沉淀，干燥得到硫酸銅晶體。【詳解】(1)由分析可知，孔雀石經過氨浸、蒸氨可以達到除去孔雀石中的雜質，獲得純凈的氧化銅的目的，故答案為：除去孔雀石中的雜質，獲得純凈的氧化銅；(2)A．由分析可知，若步驟I時采用高溫，氨水會受熱揮發，反應生成[Cu(NH3)4]2(OH)2CO3會受熱分解生成氧化銅，使浸取率降低，故錯誤；B．預處理時用破碎機將孔雀石破碎成粒子直徑<1mm，可以增大反應物的接觸面積，使反應更加充分，加快反應速率，提高浸取率，故正確；C．步驟III，蒸氨出來的氨氣直接排出，會污染空氣，若用一定濃度的硫酸溶液吸收凈化，可以防止污染空氣，所得的硫酸銨溶液可作化肥，故正確；D．步驟IV時，采用常壓過濾或減壓過濾都可以得到硫酸銅晶體，故正確；BCD正確，故答案為：BCD；(3)①由分析可知，可以向浸出液中加入適量無水乙醇降低硫酸銅的溶解度，經蒸發濃縮至表層出現晶膜、冷卻結晶析出硫酸銅晶體，故答案為：蒸發濃縮至表層出現晶膜、冷卻結晶；加入適量無水乙醇；②減壓過濾后，洗滌沉淀時，先關小水龍頭，加入乙醇至浸沒沉淀物，使洗滌劑緩慢通過沉淀物，將晶體表面的雜質洗滌干凈，然后開大水龍頭，加入乙醇至浸沒沉淀物，使洗滌劑快速通過沉淀物，減少晶體因溶解造成損失，并重復操作2-3次，則減壓過濾后，洗滌沉淀的正確操作為e→b→c→f→g，故答案為：ebcg；③晶體中所含結晶水可通過重量分析法測定時，重復置于烘箱中脫結晶水、冷卻、稱量的操作可以確保晶體中的結晶水已全部失去，減少測定結晶水含量的誤差，故答案為：檢驗晶體中的結晶水是否已全部失去或確保晶體中的結晶水已全部失去；④若晶體中含有CuSO4?3H2O或CuSO4?H2O或CuSO4雜質，會導致測得結晶水的含量偏低，故答案為：CuSO4?3H2O或CuSO4?H2O或CuSO4；(4)由實驗裝置圖可知，該裝置的缺陷為三頸燒瓶為密閉體系，不能起到平衡氣壓的作用，不利于空氣鼓入；由溶解度曲線可知，氯化銅的溶解度在常溫下比硫酸銅晶體大得多，且氯化銅的溶解度隨溫度的變化程度不大，可以利用重結晶的方法純化硫酸銅晶體，故答案為：三頸燒瓶形成密閉體系，空氣很難鼓入；氯化銅的溶解度在常溫下比硫酸銅晶體大得多，且氯化銅的溶解度隨溫度的變化程度不大。預處理4．對廢催化劑進行回收可有效利用金屬資源。某廢催化劑主要含鋁(SKIPIF1<0)、鉬(SKIPIF1<0)、鎳(SKIPIF1<0)等元素的氧化物，一種回收利用工藝的部分流程如下：預處理

已知：25℃時，SKIPIF1<0的SKIPIF1<0，SKIPIF1<0；SKIPIF1<0；SKIPIF1<0；該工藝中，SKIPIF1<0時，溶液中SKIPIF1<0元素以SKIPIF1<0的形態存在。(1)“焙燒”中，有SKIPIF1<0生成，其中SKIPIF1<0元素的化合價為_______。(2)“沉鋁”中，生成的沉淀SKIPIF1<0為_______。(3)“沉鉬”中，SKIPIF1<0為7.0。①生成SKIPIF1<0的離子方程式為_______。②若條件控制不當，SKIPIF1<0也會沉淀。為避免SKIPIF1<0中混入SKIPIF1<0沉淀，溶液中SKIPIF1<0_______(列出算式)時，應停止加入SKIPIF1<0溶液。(4)①濾液Ⅲ中，主要存在的鈉鹽有SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，SKIPIF1<0為_______。②往濾液Ⅲ中添加適量SKIPIF1<0固體后，通入足量_______(填化學式)氣體，再通入足量SKIPIF1<0，可析出SKIPIF1<0。(5)高純SKIPIF1<0(砷化鋁)可用于芯片制造。芯片制造中的一種刻蝕過程如圖所示，圖中所示致密保護膜為一種氧化物，可阻止SKIPIF1<0刻蝕液與下層SKIPIF1<0(砷化鎵)反應。

①該氧化物為_______。②已知：SKIPIF1<0和SKIPIF1<0同族，SKIPIF1<0和SKIPIF1<0同族。在SKIPIF1<0與上層SKIPIF1<0的反應中，SKIPIF1<0元素的化合價變為+5價，則該反應的氧化劑與還原劑物質的量之比為_______。【答案】(1)+6(2)SKIPIF1<0(3)SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=SKIPIF1<0↓SKIPIF1<0(4)SKIPIF1<0SKIPIF1<0(5)SKIPIF1<0SKIPIF1<0【分析】由題中信息可知，廢催化劑與氫氧化鈉一起焙燒后，鋁和鉬都發生了反應分別轉化為偏鋁酸鈉和鉬酸鈉，經水浸、過濾，分離出含鎳的固體濾渣，濾液I中加入過量的二氧化碳，偏鋁酸鈉轉化為氫氧化鋁沉淀，過濾得到的沉淀X為氫氧化鋁，濾液II中加入適量的氯化鋇溶液沉鉬后，過濾得到鉬酸鋇。【詳解】（1）“焙燒”中，有SKIPIF1<0生成，其中Na和O的化合價為+1和-2，根據化合價的代數和為0可知，SKIPIF1<0元素的化合價為+6。（2）“沉鋁”中，偏鋁酸鈉轉化為氫氧化鋁，因此，生成的沉淀SKIPIF1<0為SKIPIF1<0。（3）①濾液II中含有鉬酸鈉，加入氯化鋇溶液后生成SKIPIF1<0沉淀，該反應的離子方程式為SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=SKIPIF1<0↓。②若開始生成SKIPIF1<0沉淀，則體系中恰好建立如下平衡：SKIPIF1<0，該反應的化學平衡常數為SKIPIF1<0。為避免SKIPIF1<0中混入SKIPIF1<0沉淀，必須滿足SKIPIF1<0，由于“沉鉬”中SKIPIF1<0為7.0，SKIPIF1<0，所以溶液中SKIPIF1<0時，開始生成SKIPIF1<0沉淀，因此，SKIPIF1<0SKIPIF1<0時，應停止加入SKIPIF1<0溶液。（4）①濾液I中加入過量的二氧化碳，偏鋁酸鈉轉化為氫氧化鋁沉淀，同時生成碳酸氫鈉，過濾得到的濾液II中含有碳酸氫鈉和鉬酸鈉。濾液II中加入適量的氯化鋇溶液沉鉬后，因此，過濾得到的濾液Ⅲ中，主要存在的鈉鹽有SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，故SKIPIF1<0為SKIPIF1<0。②根據侯氏制堿法的原理可知，往濾液Ⅲ中添加適量SKIPIF1<0固體后，通入足量SKIPIF1<0，再通入足量SKIPIF1<0，可析出SKIPIF1<0。（5）①由題中信息可知，致密的保護膜為一種氧化物，是由SKIPIF1<0與SKIPIF1<0反應生成的，聯想到金屬鋁表面容易形成致密的氧化膜可知，該氧化物為SKIPIF1<0。②由SKIPIF1<0和SKIPIF1<0同族、SKIPIF1<0和SKIPIF1<0同族可知，SKIPIF1<0中顯+3價（其最高價）、SKIPIF1<0顯-3價。在SKIPIF1<0與上層SKIPIF1<0的反應中，SKIPIF1<0元素的化合價變為+5價，其化合價升高了8，SKIPIF1<0元素被氧化，則該反應的氧化劑為SKIPIF1<0，還原劑為SKIPIF1<0。SKIPIF1<0中的O元素為-1價，其作為氧化劑時，O元素要被還原到-2價，每個SKIPIF1<0參加反應會使化合價降低2，根據氧化還原反應中元素化合價升高的總數值等于化合價降低的總數值可知，該反應的氧化劑與還原劑物質的量之比為SKIPIF1<0。預處理5．SKIPIF1<0可用于催化劑載體及功能材料的制備。天然獨居石中，鈰(Ce)主要以SKIPIF1<0形式存在，還含有SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0等物質。以獨居石為原料制備SKIPIF1<0的工藝流程如下：預處理回答下列問題：(1)鈰的某種核素含有58個質子和80個中子，該核素的符號為_______；(2)為提高“水浸”效率，可采取的措施有_______(至少寫兩條)；(3)濾渣Ⅲ的主要成分是_______(填化學式)；(4)加入絮凝劑的目的是_______；(5)“沉鈰”過程中，生成SKIPIF1<0的離子方程式為_______，常溫下加入的SKIPIF1<0溶液呈_______(填“酸性”“堿性”或“中性”)(已知：SKIPIF1<0的SKIPIF1<0，SKIPIF1<0的SKIPIF1<0，SKIPIF1<0)；(6)濾渣Ⅱ的主要成分為SKIPIF1<0，在高溫條件下，SKIPIF1<0、葡萄糖(SKIPIF1<0)和SKIPIF1<0可制備電極材料SKIPIF1<0，同時生成SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，該反應的化學方程式為_______【答案】(1)SKIPIF1<0(2)適當升高溫度，將獨居石粉碎等(3)Al(OH)3(4)促使鋁離子沉淀(5)SKIPIF1<0↑堿性(6)6SKIPIF1<0+SKIPIF1<0+12SKIPIF1<0=12SKIPIF1<0+6CO↑+6H2O+6CO2↑