高三化学二轮复习专题二十一

题空一　流程中原料的预处理

[知识精讲]

方法	目的
研磨、雾化	将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分
水浸	与水接触反应或溶解
酸浸	与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去
碱浸	除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物
灼烧	除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质
煅烧	改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土

[预测押题]

1．某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：

试回答在“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有____________(两条即可)。

2．稀土是一种不可再生的战略性资源，被广泛应用于电子信息、国防军工等多个领域。一种从废弃阴极射线管(CRT)荧光粉中提取稀土元素钇(Y)的工艺流程如下：

已知：废弃CRT荧光粉的化学组成(某些不参与反应的杂质未列出)

成分含量/%	Y2O3	ZnO	Al2O3	PbO2	MgO
预处理前	24.28	41.82	7.81	1.67	0.19
预处理后	68.51	5.42	4.33	5.43	0.50

试回答步骤Ⅰ中进行原料预处理的目的为________。

3．硫化镍矿的主要成分是NiS，还含有MgS、FeS、一些不溶性物质等，工业上用硫化镍矿制备金属镍的工艺流程如图所示：

(1)硫化镍矿粉磨的目的是____________________________________________________。

(2)“酸浸”时，硫化镍与稀盐酸反应的化学方程式为_________________________。

题空二　流程中反应条件的控制

[知识精讲]

1．控制溶液的pH

(1)控制反应的发生，增强物质的氧化性或还原性，或改变水解程度。

(2)控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。

①控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如若要除去Al3＋、Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH。

②调节pH所需的物质一般应满足两点：能与H＋反应，使溶液pH增大；不引入新杂质。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等物质来调节溶液的pH。

2．控制反应的温度

(1)控制化学反应速率。

(2)控制平衡移动方向。

(3)控制固体的溶解与结晶，如趁热过滤能防止某物质降温时析出。

(4)促进溶液中气体的逸出或实现蒸馏。

(5)防止或实现某物质水解或分解。

(6)使催化剂达到最大活性。

(7)防止副反应的发生。

3．调节反应物的浓度

(1)根据需要选择适宜浓度，控制一定的反应速率，使平衡移动有利于目标产物的生成，减小对后续操作产生的影响。

(2)反应物过量，能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率，但对后续操作也会产生影

响。

4．控制反应体系的压强

(1)改变化学反应速率。

(2)影响平衡移动的方向。

5．使用催化剂

加快反应速率，提高生产效率。

[预测押题]

1．碳酸锂(相对分子质量为74)广泛应用于化工、冶金、陶瓷、医药、制冷、焊接、锂合金等行业。制备流程如下：

已知：碳酸锂的溶解度(g·L－1)见下表。

温度/℃	0	10	20	30	40	50	60	80	100
Li2CO3	1.54	1.43	1.33	1.25	1.17	1.08	1.01	0.85	0.72

(1)硫酸化焙烧工业反应温度控制在250～300 ℃，主要原因是__________________；

同时，硫酸用量为理论耗酸量的115%左右，硫酸如果加入过多则________(填字母)。

a．增加酸耗量 b．增加后续杂质的处理量

c．增加后续中和酸的负担

(2)水浸时，需要在搅拌下加入石灰石粉末的主要作用是______________________。

(3)“沉锂”需要在95 ℃以上进行，主要原因是____________________________。

过滤碳酸锂所得母液中主要含有Na2SO4，还可能含有________。

2．利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多种化工试剂，以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程，回答下列问题：

已知：①浸出液中含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋、Mg2＋、Ca2＋等。

②沉淀Ⅰ中只含有两种沉淀。

③流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
开始
沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全
沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

(1)浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式为____________________。

(2)加入NaClO3的作用是______________。

(3)加入Na2CO3调pH至5.2，目的是____________________；萃取剂层含锰元素，则沉淀Ⅱ的主要成分为________________。

(4)操作Ⅰ包括：将水层加入浓盐酸调整pH为2～3，________、________、过滤、洗涤、减压烘干等过程。

3．随着钴酸锂电池的普及使用，从废旧的钴酸锂电池中提取锂、钴等金属材料意义重大。下图是废旧钴酸锂电池材料(主要成分为LiCoO2，含少量铁、铝、铜等元素的化合物)回收工艺流程：

(1)“拆解”前需进行“放电”处理的目的是_____________________________________。用食盐水浸泡是放电的常用方法，浸泡放电过程中产生的气体主要有________。

(2)滤液1中加入Na2SO3的主要目的是__________________；加入NaClO3的主要目的是____________________。

(3)“沉钴”过程中，(NH4)2C2O4的加入量(图甲)、沉淀反应的温度(图乙)与钴的沉淀率关系如图所示：

根据图分析：沉钴时应控制n(C2O)∶n(Co2＋)为________，温度控制在________℃左右。

题空三　物质的分离与提纯

角度一、有关沉淀洗涤的答题规范

[知识精讲]

1．对沉淀洗涤的原因

(1)若滤渣是所需的物质，洗涤的目的是除去晶体表面的可溶性杂质，得到更纯净的沉淀物。

(2)若滤液是所需的物质，洗涤的目的是洗涤过滤所得到的滤渣，把有用的物质如目标产物尽可能洗出来。

(3)防止污染环境：如果滤渣表面含有一些对环境有害的物质，如重金属或CN－，为了防止污染环境，往往要对滤渣进行洗涤。

2．洗涤剂的选择

洗涤试剂		适用范围	目的
蒸馏水	冷水	产物不溶于水	除去固体表面吸附着的××杂质；可适当降低固体因为溶解而造成的损失
蒸馏水	热水	有些特殊的物质其溶解度随着温度升高而下降	除去固体表面吸附着的××杂质；可适当降低固体因为温度变化而造成溶解的损失
有机溶剂 (酒精、丙酮等)		固体易溶于水，难溶于有机溶剂	减少固体溶解；利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分，产品易干燥
饱和溶液		对纯度要求不高的产品	减少固体溶解
酸、碱溶液		产物不溶于酸、碱	除去固体表面吸附着的可溶于酸、碱的杂质；减少固体溶解

3.洗涤的方法

洗涤的方法	注意点	三个得分点
让过滤后的晶体继续留在过滤器中，加入洗涤剂浸没晶体，让洗涤液自然流下，重复2～3次即可	在洗涤过程中不能搅拌。因为滤纸已经润湿，如果搅拌很容易搅破滤纸，造成晶体损失	注洗涤液→加洗涤液的量→重复操作 (1)注洗涤液：沿玻璃棒向漏斗中注入洗涤液 (2)加洗涤液的量：洗涤液完全浸没晶体 (3)重复操作：重复操作2～3次