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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 。 
【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
: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。
:除去可燃性杂质或使原料初步转化。
:改变结构,使一些物质能溶解,杂质在高温下氧化分解。
(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。
: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=,Eh=,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)。 
,便于后续“酸浸”
,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45的混合体系中,石膏存在形式为 CaSO4· (填化学式);洗涤时使用一定浓度的硫酸溶液而不使用水,原因是 减少CaSO4的溶解损失,提高产品石膏的产率 ;一定温度下,石膏存在形式与溶液中
P2O5%和SO3%的关系如图乙所示,下列条件能实现酸解所得石膏结晶转化的是 AD (填标号)。 
℃、P2O5%=15、SO3%=15
℃、P2O5%=10、SO3%=20
℃、P2O5%=10、SO3%=30
℃、P2O5%=10、SO3%=10
(2)(2024北京选择考节选)利用黄铜矿(主要成分为CuFeS2,含有SiO2等杂质)生产纯铜,流程示意图如下。
①(NH4)2SO4的作用是利用其分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4。(NH4)2SO4发生热分解的化学方程式是 (NH4)2SO4 2NH3↑+SO3↑+H2O 。 
②矿石和过量(NH4)2SO4按一定比例混合,取相同质量,在不同温度下焙烧相同时间,测得:ⅰ.“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图;ⅱ.400 ℃和500 ℃时,固体B中所含铜、铁的主要物质如表。
温度/℃
B中所含铜、铁的主要物质
400
Fe2O3、CuSO4、CuFeS2
500
Fe2(SO4)3、CuSO4、CuO
(i)温度低于425 ℃,随焙烧温度升高,铜浸出率显著增大的原因是 温度低于425 ℃,随焙烧温度升高,(NH4)2SO4分解产生的SO3增多,可溶物CuSO4含量增加,故铜浸出率显著增加 。 
(ii)温度高于425 ℃,根据焙烧时可能发生的反应,解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是 温度高于425 ℃,随焙烧温度升高发生反应:4CuFeS2+17O2+2CuSO4 6CuO+2Fe2(SO4)3+4SO3,CuFeS2和CuSO4转化成难溶于水的CuO,铜浸出率降低 。 
(3)(2023·新课标全国卷节选)铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在,主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物,从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如图所示:
已知:最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O72-存在,在碱性介质中以CrO42-存在。
①“除硅磷”步骤中,使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀,该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果。若pH<9时,会导致 溶液的碱性减弱,促进PO43-、SiO32-水解,不利于硅、磷转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀 ;pH>9时,会导致 溶液的碱性增强,Mg2+和NH4+转化为Mg(OH)2沉淀和NH3·H2O,并且“分离钒”步骤中稀硫酸用量增多 。 
②“分离钒”步骤中,,V2O5在pH<1时,溶解为VO2+或VO3+;在碱性条件下,溶解为VO3-或VO43-,上述性质说明V2O5具有 C (填标号)。 
【审答思维】 题干划线部分关键信息解读
关键信息
答题思维
使用一定浓度的硫酸溶液而不使用水
两液体的区别为硫酸溶液中SO42-的浓度大,可 减小CaSO4的溶解  
石膏结晶转化
由图乙信息可知,65 ℃时,位于65 ℃线上方的晶体全部以CaSO4·,位于65 ℃线下方的晶体全部以CaSO4·2H2O形式存在;80 ℃时,位于80 ℃线上方
的晶体全部以CaSO4·,位于80 ℃线下方的晶体全部以CaSO4·2H2O形式存在
(NH4)2SO4分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4
温度升高,(NH4)2SO4分解产生的 SO3 增多,使CuFeS2→CuSO4 
固体B中所含铜、铁的主要物质
400~500 ℃成分变化:CuFeS2、CuSO4→CuO、Fe2(SO4)3,CuSO4易溶于水,CuO不溶于水,故铜浸出率降低
pH≈9以达到最好的除杂效果
若溶液pH<9时,会导致 磷元素不能形成沉淀 ;若溶液pH>9时,会导致 镁离子生成氢氧化镁沉淀 ,导致产品中混有杂质,稀硫酸的用量也会增加 
【失分警示】 (1)不理解图乙的含义,从而在第(1)问中错选;
(2)不能利用表中成分变化,判断出温度高于425 ℃时反应的化学方程式。(3)不能正确分析溶液pH对反应的影响,从而错答第(3)问。
【考场技法】
反应条件控制
控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点:①能与H+反应,使溶液pH增大;②不引入新杂质。
(1)控制低温的目的
①防止某反应物及目标产物分解,如H2O2、AgNO3、HNO3(浓)等;
②防止某反应物或目标产物挥发,如盐酸、醋酸、硝酸和氨水等;
③抑制物质的水解,如Fe3+、Al3+、Cu2+、S2-;
④反应放热,低温使反应正向移动;
⑤避免副反应的发生:如乙醇的消去反应需迅速升温至170℃;
⑥确保催化剂的催化活性,兼顾速率和转化率,追求经济效益;
⑦沸点较高物质的液化收集:用冰水浴冷凝并收集SO3;
⑧若转化率变化不大,高温下浪费能源。
(2)加热的目的
①加速某固体的溶解;
②减少气体生成物的溶解并加速逸出;
③一般加快反应速率;
④使平衡向需要的方向移动;
⑤趁热过滤,防止某物质降温时析出而损失或带入新杂质。
(3)控制某温度范围的目的
从温度过高或温度过低会导致的后果两方面作答。
(1)减压
减压过滤,加快过滤速率;减压蒸馏,降低蒸馏温度,防止产品分解;减压蒸发,降低蒸发温度,防止物质分解或失去结晶水。
(2)加压
加快速率,平衡移动。
【多维演练】
1.★★从Ag/Cu合金触点废料中回收Cu、Ag、Sn等金属的工艺流程如图,请回答下列问题: