1.培養(yǎng)從試題提供的新信息中準(zhǔn)確地提取實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，并與已有知 識塊整合重組為新知識塊的能力。2.培養(yǎng)將實(shí)際問題分解，通過運(yùn)用相關(guān)知識，采用分析、綜合的方 法，解決簡單化學(xué)問題的能力。3.培養(yǎng)將分析和解決問題的過程及成果用正確的化學(xué)術(shù)語及文字、 圖表、模型、圖形等表達(dá)并做出解釋的能力。
無機(jī)化工流程題的解題策略
二、流程圖中主要環(huán)節(jié)的分析1.核心反應(yīng)——陌生方程式的書寫關(guān)注箭頭的指向：箭頭指入→反應(yīng)物，箭頭指出→生成物。(1)氧化還原反應(yīng)：熟練應(yīng)用氧化還原規(guī)律，①判斷產(chǎn)物，②根據(jù)化合價升降相等配平。(2)非氧化還原反應(yīng)：結(jié)合物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)實(shí)際判斷產(chǎn)物。
2.原料的預(yù)處理(1)溶解：通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸等。
(2)灼燒、焙燒、煅燒：改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)在高溫下氧化、分解。(3)審題時要“瞻前顧后”，注意物質(zhì)性質(zhì)及反應(yīng)原理的前后聯(lián)系。
3.常用的控制反應(yīng)條件的方法(1)調(diào)節(jié)溶液的pH。常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn)：①能與H＋反應(yīng)，使溶液pH增大；②不引入新雜質(zhì)。例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。
(2)控制溫度。根據(jù)需要升溫或降溫，改變反應(yīng)速率或使平衡向需要的方向移動。(3)趁熱過濾。防止某物質(zhì)降溫時會析出。(4)冰水洗滌。洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。
4.常用的提純方法(1)水溶法：除去可溶性雜質(zhì)。(2)酸溶法：除去堿性雜質(zhì)。(3)堿溶法：除去酸性雜質(zhì)。(4)氧化劑或還原劑法：除去還原性或氧化性雜質(zhì)。(5)加熱灼燒法：除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)。(6)調(diào)節(jié)溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3＋等。
5.常用的分離方法(1)過濾：分離難溶物和易溶物，根據(jù)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(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì)，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。(3)蒸發(fā)結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如從溶液中提取NaCl。(4)冷卻結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。
(5)蒸餾或分餾：分離沸點(diǎn)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(diǎn)分離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的氨氣。
1.(2019·全國卷Ⅲ，26)高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料，工業(yè)上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦(還含F(xiàn)e、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制備，工藝如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：
相關(guān)金屬離子[c0(Mn＋)＝0.1 ml·L－1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：
(1)“濾渣1”含有S和______________________；寫出“溶浸”中二氧化錳與硫化錳反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________________________。
SiO2(或不溶性硅酸鹽)
MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S
解析　硫化錳礦中硅元素主要以SiO2或不溶性硅酸鹽形式存在，則“濾渣1”的主要成分為S和SiO2(或不溶性硅酸鹽)。結(jié)合“濾渣1”中含S，可知“溶浸”時MnO2與MnS在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成MnSO4和S，根據(jù)化合價升降法可配平該反應(yīng)的化學(xué)方程式。
(2)“氧化”中添加適量的MnO2的作用是__________________。
解析　“溶浸”后溶液中含F(xiàn)e2＋，“氧化”中加入的適量MnO2能將Fe2＋氧化為Fe3＋。
將Fe2＋氧化為Fe3＋
(3)“調(diào)pH”除鐵和鋁，溶液的pH范圍應(yīng)調(diào)節(jié)為________～6之間。
解析　“調(diào)pH”除去Fe3＋和Al3＋時，結(jié)合表格中數(shù)據(jù)信息可知需控制溶液的pH在4.7～6之間。
(4)“除雜1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“濾渣3”的主要成分是___________。
解析　“除雜1”中加入Na2S能將Zn2＋和Ni2＋分別轉(zhuǎn)化為沉淀除去，故“濾渣3”的主要成分為NiS和ZnS。
(5)“除雜2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度過高，Mg2＋沉淀不完全，原因是_____________________________________________________________________。
解析　“除雜2”中F－與Mg2＋反應(yīng)生成MgF2沉淀，若溶液酸度過高，則F－與H＋結(jié)合生成弱電解質(zhì)HF，導(dǎo)致MgF2(s) Mg2＋(aq)＋2F－(aq)平衡向右移動，Mg2＋不能完全除去。
F－與H＋結(jié)合形成弱電解質(zhì)HF，MgF2(s) Mg2＋(aq)＋2F－(aq)平衡向右移動
(6)寫出“沉錳”的離子方程式：______________________________________。
(7)層狀鎳鈷錳三元材料可作為鋰離子電池正極材料，其化學(xué)式為LiNixCyMnzO2，其中Ni、C、Mn的化合價分別為＋2、＋3、＋4。當(dāng)x＝y(tǒng)＝ 時，z＝______。
2.(2020·濟(jì)寧模擬)鈧及其化合物具有許多優(yōu)良的性能，在宇航、電子、超導(dǎo)等方面有著廣泛的應(yīng)用。從鈦白工業(yè)廢酸(含鈧、鈦、鐵、錳等離子)中提取氧化鈧(Sc2O3)的一種流程如圖：回答下列問題：(1)洗滌“油相”可除去大量的鈦離子。洗滌水是用93%的硫酸、27.5%的雙氧水和水按一定比例混合而成?；旌系膶?shí)驗(yàn)操作是_________________________________________________________________________________________。
內(nèi)壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不斷攪拌，冷卻后再慢慢注入雙氧水中，并不斷攪拌
解析　在混合不同的液體時，一般先加密度較小、易揮發(fā)的，后加密度大、難揮發(fā)的，若混合時放熱，則最后加受熱易分解的，因此混合的實(shí)驗(yàn)操作是將濃硫酸沿?zé)瓋?nèi)壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不斷攪拌，冷卻后再慢慢注入雙氧水中，并不斷攪拌。
(2)先加入氨水調(diào)節(jié)pH＝3，過濾，濾渣主要成分是_________；再向?yàn)V液中加入氨水調(diào)節(jié)pH＝6，濾液中Sc3＋的濃度為_________________。(已知：25 ℃時，Ksp[Mn (OH)2]＝1.9×10－13，Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，Ksp[Sc(OH)3]＝9.0×10－31)
9.0×10－7ml·L－1
(3)用草酸“沉鈧”。25 ℃時pH＝2的草酸溶液中 ＝__________(保留兩位有效數(shù)字)。寫出“沉鈧”得到草酸鈧的離子方程式：____________________________________。[已知：25 ℃時，Ka1(H2C2O4)＝5.9×10－2，Ka2(H2C2O4)＝6.4×10－5]
3H2C2O4===Sc2(C2O4)3↓＋6H＋
(4)草酸鈧“灼燒”氧化的化學(xué)方程式為_____________________________________。
(5)廢酸中含鈧量為15 mg·L－1，V L廢酸最多可提取Sc2O3的質(zhì)量為________。
3.利用化學(xué)原理可以對工廠排放的廢水、廢渣等進(jìn)行有效檢測與合理處理。某工廠對制革工業(yè)污泥Cr(Ⅲ)的處理工藝流程如圖：
已知硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋。(1)酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有__________________、______。(答出兩點(diǎn))
解析　酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施是延長浸取時間、加快溶解速度等措施，可以升高溫度增大物質(zhì)的溶解度或攪拌加快溶解速度。
(2)H2O2的作用是將濾液Ⅰ中的Cr3＋轉(zhuǎn)化為 ，則此反應(yīng)中氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為______。
(3)常溫下，部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如表所示：
①用NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH不能超過8，其理由是______________________________________________________________。
pH超過8會使部分Al(OH)3
②當(dāng)pH＝8時，Mg2＋______(填“是”或“否”)開始沉淀(溶液中Mg2＋濃度不超過1 ml·L－1)。已知：Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11。
解析　當(dāng)pH＝8時，Qc＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝1×(10－6)2＝10－12Ksp(PbCO3)＝1.46×10－13，所以步驟①加入碳酸鈉溶液，把硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛，反應(yīng)的離子方程式為PbSO4(s)＋
(2)根據(jù)下圖溶解度曲線，由濾液1得到Na2SO4固體的操作為：將“濾液1”_________、_________、用乙醇洗滌后干燥。
解析　濾液1的溶質(zhì)主要是Na2SO4和過量的Na2CO3，將“濾液1”升溫結(jié)晶、趁熱過濾、用乙醇洗滌后干燥得到Na2SO4固體。
(3)步驟③“酸溶”，為提高酸溶速率，可采取的措施是____________________________________________(任意寫出一條)。
增加硝酸濃度等合理答案均可)
(4)“濾液2”中可循環(huán)利用的溶質(zhì)為________(填化學(xué)式)。若步驟④“沉鉛”后的濾液中c(Pb2＋)＝1.82×10－5ml·L－1，則此時c( )＝________ml·L－1。
解析　Pb、PbO和PbCO3在硝酸的作用下轉(zhuǎn)化成Pb(NO3)2，Pb(NO3)2中加硫酸轉(zhuǎn)化成PbSO4和硝酸，HNO3可循環(huán)利用；根據(jù)Ksp(PbSO4)＝1.82×10－8，若濾液中c(Pb2＋)＝1.82×10－5ml·L－1，則溶液中的
(5)步驟⑥“合成”三鹽的化學(xué)方程式為_____________________________________________________________。
3PbO·PbSO4·H2O＋3Na2SO4＋2H2O
(6)若消耗100.0 t鉛泥，最終得到純凈干燥的三鹽49.5 t，假設(shè)鉛泥中的鉛元素有75%轉(zhuǎn)化為三鹽，則鉛泥中鉛元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。
解析　設(shè)鉛泥中鉛元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x，根據(jù)鉛元素守恒可得： ×4，解得x＝0.552 0，所以鉛泥中鉛元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55.20%。
5.(2020·東北三省四市聯(lián)合模擬)堿式碳酸銅在煙火、農(nóng)藥、顏料、殺菌劑等方面應(yīng)用廣泛。一種以輝銅礦(Cu2S，含有SiO2和少量Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備堿式碳酸銅的流程如圖所示：
已知：①有關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：
②[Cu(NH3)4]SO4常溫穩(wěn)定，在熱水中會分解生成NH3；③Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。回答下列問題：(1)加快“浸取”速率，除將輝銅礦粉碎外，還可采取的措施有_______________________________________(任寫一種)。
適當(dāng)增加硫酸濃度、適當(dāng)加熱等)
解析　輝銅礦主要成分為Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等雜質(zhì)，加入稀硫酸和二氧化錳浸取，Cu2S在酸性條件下被二氧化錳氧化，SiO2不溶于稀硫酸，濾渣Ⅰ經(jīng)CS2提取后可獲得一種淡黃色副產(chǎn)品，說明濾渣Ⅰ中含有S，過濾得到的濾渣中含有MnO2、SiO2、單質(zhì)S，濾液中含有Fe3＋、Mn2＋、Cu2＋，加入A，調(diào)節(jié)溶液的pH使鐵離子形成氫氧化鐵沉淀，除去鐵；加入碳酸氫銨溶液沉淀錳，過濾得到碳酸錳，用硫酸溶解，生成硫酸錳晶體，濾液趕出氨氣，參與循環(huán)使用，同時得到堿式碳酸銅，據(jù)此分析解答。加快“浸取”速率，除將輝銅礦粉碎外，還可以適當(dāng)增加硫酸的濃度，充分?jǐn)嚢瑁訜岬取?br/>(2)濾渣Ⅰ經(jīng)CS2提取后可獲得一種淡黃色副產(chǎn)品，則濾渣Ⅰ中的主要成分是_______________(填化學(xué)式)?；厥盏S色副產(chǎn)品過程中溫度控制在50～60 ℃之間，不宜過高或過低的原因是______________________________________________。
SiO2、S、MnO2
溫度過高，CS2易揮發(fā)
溫度過低，硫的溶解速率小，
解析　濾渣Ⅰ的主要成分是MnO2、SiO2、單質(zhì)S；回收淡黃色副產(chǎn)品(S)的過程中溫度控制在50～60 ℃之間，不宜過高或過低，原因是溫度過低，硫的溶解速率小，溫度過高，CS2易揮發(fā)。
(3)常溫下“除鐵”時加入的試劑A可用CuO，調(diào)節(jié)pH的范圍為_______________________，若加A后將溶液的pH調(diào)為5，則溶液中Fe3＋的濃度為____________ml·L－1。
(或3.7≤pH

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