第56講化學工藝流程題的解題策略1.培養從試題提供的新信息中準確地提取實質性內容，并與已有知識塊整合重組為新知識塊的能力。2．培養將分析和解決問題的過程及成果用正確的化學術語及文字、圖表、模型、圖形等表達并做出解釋的能力。

題空突破一題空突破二題空突破三題空突破一題空突破一流程中原料的預處理方法目的研磨、霧化將塊狀或顆粒狀的物質磨成粉末或將液體分散成微小液滴，增大反應物接觸面積，以加快反應速率或使反應更充分水浸與水接觸反應或溶解酸浸與酸接觸反應或溶解，使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去堿浸除去油污，溶解酸性氧化物、鋁及其氧化物灼燒除去可燃性雜質或使原料初步轉化，如從海帶中提取碘時的灼燒就是為了除去可燃性雜質煅燒改變結構，使一些物質能溶解，并使一些雜質在高溫下氧化、分解，如煅燒高嶺土【教考銜接】典例

[2023·遼寧卷，16(1)]某工廠采用如下工藝處理鎳鈷礦硫酸浸取液含(Ni2＋、Co2＋、Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋和Mn2＋)。實現鎳、鈷、鎂元素的回收。

用硫酸浸取鎳鈷礦時，提高浸取速率的方法為__________________________________________________(答出一條即可)。適當增大硫酸濃度或適當升高溫度或將鎳鈷礦粉碎增大接觸面積【對點演練】1．[2023·全國乙卷，27(1)]LiMn2O4作為一種新型鋰電池正極材料受到廣泛關注。由菱錳礦(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制備LiMn2O4的流程如下：已知：Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10－33，Ksp[Ni(OH)2]＝5.5×10－16。硫酸溶礦主要反應的化學方程式為________________________________。為提高溶礦速率，可采取的措施______________(舉1例)。MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋H2O＋CO2↑粉碎菱錳礦2．稀土是一種不可再生的戰略性資源，被廣泛應用于電子信息、國防軍工等多個領域。一種從廢棄陰極射線管(CRT)熒光粉中提取稀土元素釔(Y)的工藝流程如下：已知：廢棄CRT熒光粉的化學組成(某些不參與反應的雜質未列出)試回答步驟Ⅰ中進行原料預處理的目的為________________。成分含量/%Y2O3ZnOAl2O3PbO2MgO預處理前24.2841.827.811.670.19預處理后68.515.424.335.430.50除去ZnO和Al2O3解析：由已知中預處理前和預處理后的成分含量變化可得，預處理的目的為除去ZnO和Al2O3。題空突破二題空突破二流程中反應條件的控制1.控制溶液的pH(1)控制反應的發生，增強物質的氧化性或還原性，或改變水解程度。(2)控制溶液的酸堿性使其中的某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。①控制溶液的酸堿性使其中的某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。如若要除去Al3＋、Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，先用氧化劑把Fe2＋氧化為Fe3＋，再調溶液的pH。②調節pH所需的物質一般應滿足兩點：能與H＋反應，使溶液pH增大；不引入新雜質。例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等物質來調節溶液的pH。2．控制反應的溫度(1)控制化學反應速率。(2)控制平衡移動方向。(3)控制固體的溶解與結晶，如趁熱過濾能防止某物質降溫時析出。(4)促進溶液中氣體的逸出或實現蒸餾。(5)防止或實現某物質水解或分解。(6)使催化劑達到最大活性。(7)防止副反應的發生。3．調節反應物的濃度(1)根據需要選擇適宜濃度，控制一定的反應速率，使平衡移動有利于目標產物的生成，減小對后續操作產生的影響。(2)反應物過量，能保證反應的完全發生或提高其他物質的轉化率，但對后續操作也會產生影響。4．控制反應體系的壓強(1)改變化學反應速率。(2)影響平衡移動的方向。5．使用催化劑加快反應速率，提高生產效率?！窘炭笺暯印康淅?/p>

[2024·山東棗莊二模節選]鈀(Pd)是一種貴金屬，性質類似鉑(Pt)。活性炭載鈀催化劑廣泛應用于石油化工、制藥等工業，但使用過程中因生成難溶于酸的PdO而失活。一種從廢鈀催化劑(雜質主要含有機物、活性炭、及少量Fe、Cu、Al等元素)中回收海綿鈀的工藝流程如圖：

70℃、固液比3∶1解析：（1）由圖可知，“浸取”的最佳條件為70℃、固液比3∶1；(2)“浸取”時，加入試劑A的目的為_______________。(3)“離子交換除雜”應使用________(填“陽離子”或“陰離子”)樹脂，“洗脫”時應使用的洗脫液為________(填標號)。A．硫酸B．鹽酸C．無水乙醇將PdO還原為Pd陰離子B【對點演練】1．(溫度控制)輝銅礦石主要含有硫化亞銅(Cu2S)及少量脈石(SiO2)。一種以輝銅礦石為原料制備硝酸銅的工藝流程如圖所示：(1)“回收S”過程中溫度控制在50～60℃之間，不宜過高或過低的原因是____________________________________。(2)“保溫除鐵”過程中，加入CuO的目的是______________________________________；“蒸發濃縮、冷卻結晶”過程中，要用HNO3溶液調節溶液的pH，其理由是____________。溫度高苯容易揮發，溫度低溶解速率小調節溶液的pH，使Fe3＋完全轉化為Fe（OH）3沉淀抑制Cu2＋的水解解析：（1）苯是有機溶劑，易揮發，所以溫度高苯容易揮發，而溫度低溶解速率小，因此回收S過程中溫度控制在50～60℃之間，不宜過高或過低。（2）氧化銅是堿性氧化物，能與酸反應調節溶液的pH，所以氧化銅的作用是調節溶液的pH，使Fe3＋完全轉化為Fe（OH）3沉淀而析出。2．(酸堿度控制——調pH)利用水鈷礦(主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多種化工試劑，以下為草酸鈷晶體和氯化鈷晶體的制備流程，回答下列問題：已知：①浸出液中含有的陽離子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋、Mg2＋、Ca2＋等。②沉淀Ⅰ中只含有兩種沉淀。③流程中部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：(1)浸出過程中Co2O3發生反應的離子方程式為____________________________________。(2)加入NaClO3的作用是________________________________________________________。(3)加入Na2CO3調pH至5.2，目的是____________________；萃取劑層含錳元素，則沉淀Ⅱ的主要成分為____________。沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2開始沉淀2.77.67.64.07.7完全沉淀3.79.69.25.29.8將Fe2＋氧化為Fe3＋，便于后面調節pH時生成Fe（OH）3沉淀而除去使Fe3＋和Al3＋沉淀完全CaF2、MgF2題空突破三題空突破三物質的分離與提純(一)有關沉淀洗滌的答題規范1.洗滌劑的選擇洗滌試劑適用范圍目的蒸餾水冷水產物不溶于水除去固體表面吸附著的××雜質；可適當降低固體因為溶解而造成的損失熱水有特殊的物質其溶解度隨著溫度升高而下降除去固體表面吸附著的××雜質；可適當降低固體因為溫度變化而造成溶解的損失有機溶劑(酒精、丙酮等)固體易溶于水，難溶于有機溶劑減少固體溶解；利用有機溶劑的揮發性除去固體表面的水分，產品易干燥飽和溶液對純度要求不高的產品減少固體溶解酸、堿溶液產物不溶于酸、堿除去固體表面吸附著的可溶于酸、堿的雜質；減少固體溶解2.洗滌的方法(1)洗滌的方法：讓過濾后的晶體繼續留在過濾器中，沿玻璃棒向過濾器中加入洗滌劑至浸沒晶體，讓洗滌液自然流下，重復2～3次即可。(2)注意點：在洗滌過程中不能攪拌。因為濾紙已經潤濕，如果攪拌很容易攪破濾紙，造成晶體損失。(3)三個得分點：注洗滌液→加洗滌液→重復操作。①注洗滌液：沿玻璃棒向漏斗中注入洗滌液②加洗滌液：洗滌液完全浸沒晶體③重復操作：重復操作2～3次【教考銜接】典例

SnSO4是一種重要的硫酸鹽，在工業生產中有著廣泛的應用。其制備路線如下：實驗室中“漂洗”沉淀的實驗操作方法是_________________________________________________________________________________。（沿著玻璃棒）向漏斗（或過濾器）中加蒸餾水至浸沒沉淀，（靜置）待水全部流出后，重復操作2～3次解析：“漂洗”沉淀就是洗滌沉淀，需要直接在過濾器中進行，（沿著玻璃棒）向漏斗（或過濾器）中加蒸餾水至浸沒沉淀，（靜置）待水全部流出后，重復操作2～3次。

答案：取少量最后一次洗滌液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化后，再滴加BaCl2溶液，若不產生白色沉淀，則表明已洗滌完全2．CuSO4·5H2O是銅的重要化合物，有著廣泛的應用。以下是CuSO4·5H2O的實驗室制備流程圖。

如果采用重量法測定CuSO4·5H2O的含量，完成下列步驟：①________，②加水溶解，③加氯化鋇溶液，沉淀，④過濾(其余步驟省略)。在過濾前，需要檢驗是否沉淀完全，其方法是_________________________________________________________________________。稱量樣品靜置，取上層清液于試管中，向其中滴加氯化鋇溶液，若無白色沉淀生成，證明已沉淀完全(二)產品分離、提純的常用方法1.過濾：分離難溶物和易溶物，根據特殊需要采用趁熱過濾或者抽濾等方法。2．萃取和分液：利用溶質在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。3．蒸發結晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質，如從溶液中提取NaCl。4．冷卻結晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質、易水解的溶質或結晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。5．蒸餾或分餾：分離沸點不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇和甘油。6．冷卻法：利用氣體液化的特點分離氣體，如合成氨工業采用冷卻法分離平衡混合氣體中的氨氣?！窘炭笺暯印康淅齕2022·湖北卷，18節選]全球對鋰資源的需求不斷增長，“鹽湖提鋰”越來越受到重視。某興趣小組取鹽湖水進行濃縮和初步除雜后，得到濃縮鹵水(含有Na＋、Li＋、Cl－和少量Mg2＋、Ca2＋)，并設計了以下流程通過制備碳酸鋰來提取鋰。25℃時相關物質的參數如下：LiOH的溶解度：12.4g/100gH2O化合物KspMg(OH)25.6×10－12Ca(OH)25.5×10－6CaCO32.8×10－9Li2CO32.5×10－2回答下列問題：(1)“沉淀1”為___________。(2)向“濾液1”中加入適量固體Li2CO3的目的是_______________________________________。(3)為提高Li2CO3的析出量和純度，“操作A”依次為________、________、洗滌。Mg（OH）2將Ca2＋轉化成CaCO3沉淀除去，同時不引入新雜質蒸發濃縮趁熱過濾解析：濃縮鹵水（含有Na＋、Li＋、Cl－和少量Mg2＋、Ca2＋）中加入石灰乳[Ca（OH）2]后得到含有Na＋、Li＋、Cl－和Ca2＋的濾液1，沉淀1為Mg（OH）2，向濾液1中加入Li2CO3后，得到濾液2，含有的離子為Na＋、Li＋、Cl－和OH－，沉淀2為CaCO3，向濾液2中加入Na2CO3，得到Li2CO3沉淀，再通過蒸發濃縮、趁熱過濾、洗滌、干燥后得到產品Li2CO3。（1）濃縮鹵水中含有Mg2＋，當加入石灰乳后，轉化為Mg（OH）2沉淀，所以沉淀1為Mg（OH）2。（2）濾液1中含有Na＋、Li＋、Cl－和Ca2＋，結合已知條件：LiOH的溶解度和化合物的溶度積常數，可推測，加入Li2CO3的目的是將Ca2＋轉化成CaCO3沉淀除去，同時不引入新雜質。（3）由Li2CO3的溶解度曲線可知，溫度升高，Li2CO3的溶解度降低，即在溫度高時，溶解度小，有利于析出，所以為提高Li2CO3的析出量和純度，需要在較高溫度下析出并過濾得到沉淀，即依次為蒸發濃縮、趁熱過濾、洗滌?！緦c演練】1．(分離、提純方法選擇)SO2是硫酸工業尾氣的主要成分。以硫酸工業的尾氣為原料制備硫酸鉀和硫酸錳晶體(MnSO4·H2O)的工藝流程如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)如圖所示是幾種鹽的溶解度曲線。反應Ⅲ中，向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液后，進行蒸發濃縮、________、洗滌、干燥等操作即得K2SO4產品。(2)檢驗硫酸鉀樣品中是否含有氯化物雜質的實驗操作是___________________________________________________________________________________。趁熱過濾取少量樣品于試管中配成溶液，滴加過量Ba（NO3）2溶液，取上層清液滴加HNO3酸化的AgNO3溶液2．(濾液、濾渣成分的確定)錳常用于制造合金錳鋼。某化工廠以軟錳礦(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3、CaO等少量雜質)為主要原料制取金屬錳的工藝流程如圖1所示。(1)“浸錳”步驟中往往有副產物MnS2O6生成，溫度對“浸錳”反應的影響如圖2所示。為減少MnS2O6的生成，“浸錳”的適宜溫度是________，“濾渣

Ⅰ”的成分是___________(填化學式)。該步驟中可以再加入MnSO4以促進“濾渣

Ⅰ”析出，結合平衡移動原理分析其原因：____________________________________________________________________。(2)“濾液Ⅰ”中需要先加入MnO2充分反應后再調pH，寫出加入MnO2時發生反應的離子方程式：_______________________________。90℃SiO2、CaSO4

MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O整合精品組件——題型突破1.審題——破題秘訣(1)看原料：明確化工生產或化學實驗所需的材料。(2)看目的：把握題干中的“制備”或“提純”等關鍵詞，確定化工生產或化學實驗的目的。(3)看箭頭：進入的是投料(即反應物)；出去的是生成物(包括主產物和副產物)。(4)看三線：主線主產品；分支副產品；回頭為循環。(5)找信息：明確反應條件控制和分離提純方法。(6)關注所加物質的可能作用：參與反應、提供反應氛圍、滿足定量要求。2．方法——考場支招(1)粗讀題干，挖掘圖示，明確目的圖示中一般會出現超出教材范圍的知識，但題目有提示或者問題中不涉及，關注題目的每一個關鍵字，盡量弄懂流程圖，但不必將每一種物質都推出，只需問什么推什么。通過閱讀明確生產目的，找到制備物質所需的原料及所含雜質。(2)攜帶問題，精讀信息讀主干抓住關鍵字、詞；讀流程圖，重點抓住物質流向(進入與流出)、實驗操作方法。(3)看清問題，準確規范作答答題時要看清問題，不能答非所問，要注意語言表達的科學性和準確性，答題時不具有“連帶效應”，即前一問未答出，不會影響后面答題。3．答題——關鍵要素(1)原料預處理①溶解、水浸、酸浸：通常用酸溶，如用硝酸、鹽酸、濃硫酸等使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去的溶解過程。②灼燒、焙燒、煅燒：改變結構，使一些物質能溶解，并使一些雜質在高溫下氧化、分解。③研磨：適用于有機物的提取或減小固體顆粒度，增大物質間接觸面積，加快反應速率。(2)反應條件的控制①調pH除雜。a．控制溶液的酸堿性使其中某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。b．調節pH所需的物質一般應滿足兩點：能與H＋/OH－反應，使溶液pH增大/減小；不引入新雜質。例如，若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質來調節溶液的pH。②試劑除雜：利用難溶制更難溶原理。③加熱：加快反應速率或促進平衡向某個方向移動在制備過程中出現一些受熱易分解的物質或產物，則要注意控制溫度不能過高。如NaHCO3、H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(濃)、銨鹽等物質。④降溫：防止某物質在高溫時會溶解或分解、為使化學平衡向著題目要求的方向移動。【教考銜接】典例

磷酸鐵鋰(LiFePO4)被認為是最有前途的鋰離子電池正極材料。某企業利用富鐵浸出液生成磷酸鐵鋰，開辟了處理硫酸亞鐵廢液一條新途徑。其主要流程如下：已知：H2TiO3是一種難溶于水的物質。(1)鈦鐵礦用濃硫酸處理之前，需要粉碎，其目的是______________________________。(2)TiO2＋水解生成H2TiO3的離子方程式為__________________________。(3)加入NaClO發生反應的離子方程式為___________________________________。(4)在實驗中，從溶液中過濾出H2TiO3后，所得濾液渾濁，應如何操作？________________________________。增大固體的表面積，加快化學反應速率TiO2＋＋2H2O?H2TiO3↓＋2H＋ClO－＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O換上新的過濾器，將渾濁濾液重新過濾解析：（1）將鈦鐵礦粉碎，可以增大表面積，增大與濃硫酸的接觸面積，加快反應速率；（2）TiO2＋水解生成H2TiO3，同時生成氫離子，離子方程式為TiO2＋＋2H2O?H2TiO3↓＋2H＋；（3）ClO－具有強氧化性，將Fe2＋氧化為Fe3＋，自身被還原為Cl－，酸性條件下，同時生成水，反應離子方程式