题型3无机化工生产流程题
考向1原料预处理
【真题研磨】
典例(1)(2023·辽宁选择考节选)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)。实现镍、钴、镁元素的回收。
用硫酸浸取镍钴矿时,提高浸取速率的方法为适当增大硫酸浓度(或适当升高温度、将镍钴矿粉碎等)(答出一条即可)。?
(2)(2024·新课标卷节选)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下:
“酸浸”前废渣需粉碎处理,目的是增大固液接触面积,加快酸浸速率,提高浸取效率。?
(3)(2022·辽宁选择考节选)某工厂采用辉铋矿(主要成分为Bi2S3,含有FeS2、SiO2杂质)与软锰矿(主要成分为MnO2)联合焙烧法制备BiOCl和MnSO4,工艺流程如图:
为提高焙烧效率,可采取的措施为ab。?
a.进一步粉碎矿石b.鼓入适当过量的空气
c.降低焙烧温度
【审答思维】题干划线部分关键信息解读
关键信息
答题思维
提高浸取速率
增大硫酸浓度可加快反应速率,将矿石粉碎来增大接触面积、适当升温,也可加快反应速率,从而提高浸取速率?
粉碎
将废渣粉碎处理,增大其与液体的接触面积,从而可以加快反应速率,提高浸取效率
提高焙烧效率
提高焙烧效率可以从加快反应速率的角度分析,如增大接触面积、升温、增大反应物的浓度等?
【失分警示】(1)不能正确认识“浸取速率”的含义,从而在第(1)问中错答;
(2)考虑问题不全面,只考虑粉碎能增大接触面积,忽略对浸取效率的影响;
(3)不能将“提高效率”与加快反应速率联系在一起,第(3)问错选或漏选。
【考场技法】
原料的预处理及目的
1.研磨:将固体物质粉碎,增大固体与液体或气体间接触面积,加快反应速率,提高固体的利用率。
2.灼烧:除去可燃性杂质或使原料初步转化。
3.煅烧:改变结构,使一些物质能溶解,杂质在高温下氧化分解。
4.浸取
(1)酸浸:溶解,除去氧化物(膜),调节pH促进沉淀、抑制水解。
(2)碱浸:去油污,除去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅,调节pH促进沉淀、抑制水解。
(3)水浸:与水反应或溶解。
5.搅拌:加快反应(溶解)速率,使反应充分进行,提高原料利用率。
【多维演练】
1.★★V有“工业味精”之称。工业上提取钒的工艺有多种,一种从钒页岩(一种主要含Si、Fe、Al、V元素的矿石)中提取V的工艺流程如下:
“焙烧”时可添加适量“盐对”NaCl—Na2SO4与钒页岩形成混合物,这样做的目的是生成易溶的钠盐,提高钒的浸取率。?
2.★★从某废旧电池正极材料[主要含钴酸锂(TiCoO2)及少量炭黑、有机黏合剂、铝、铁、锰等]制备Li2CO3、CoC2O4·2H2O的工艺流程如图:
“高温煅烧”的目的是除去炭黑、有机黏合剂。?
3.★★氧化锌是一种白色粉末,可溶于酸、氢氧化钠溶液、氨水和氨水铵盐缓冲溶液中,它在橡胶、油漆涂料、化工、医疗及食品等行业有着广泛应用。一种由含锌烟灰(含有ZnO、CuO、PbO、FeO、Fe2O3、MnO、MnO2、CdO等)制备氧化锌的工艺流程如图所示:
已知:i)二价金属氧化物分别与氨络合,Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)能与氨络合生成[Fe(NH3)2]2+、[Mn(NH3)2]2+;
ii)pH=11.6,Eh=0.70V时,Fe(Ⅱ)转化成FeOOH,Mn(Ⅱ)转化成α-MnO2。“氧化预处理”时,加入Ca(ClO)2溶液的目的为将含锌烟灰中的铁(Ⅱ)和锰(Ⅱ)分别氧化为FeOOH和α-MnO2,避免其在浸出时溶解。?
4.★★废钒催化剂的回收、提取和再利用具有显著的经济效益和环保效益。从某种废钒催化剂(含SiO2、VOSO4、V2O3、Fe2O3、Al2O3、有机物等)中回收制备V2O5的工艺流程如图:
(1)工业生产中的钒催化剂一般以疏松多孔的硅藻土为载体,该做法的优点是增大催化剂与反应物的接触面积,加快反应速率。?
(2)在空气中“焙烧”废钒催化剂的目的是AB(填选项字母)。?
A.改变废钒催化剂的结构,便于后续“酸浸”
B.除去废钒催化剂中的有机杂质
C.使废钒催化剂中的杂质氧化,便于除去
考向2化工生产中反应条件的控制
【真题研磨】
典例(1)(2022·山东等级考节选)工业上以氟磷灰石[Ca5F(PO4)3,含SiO2等杂质]为原料生产磷酸和石膏,工艺流程如图:
回答下列问题:
SO42-浓度(以SO3%计)在一定范围时,石膏存在形式与温度、H3PO4浓度(以P2O5%计)的关系如图甲所示。酸解后,在所得100℃、P2O5%为