高中化学总复习专题二　选择题专攻　5.无机化工微流程分析.docx

5.无机化工微流程分析

四线分析法

(1)试剂线：分清各步加入试剂的作用，一般是为了除去杂质或进行目标元素及其化合物间的转化等。

(2)操作线：分离杂质和产品需要进行的分离、提纯操作等。

(3)杂质线：分清各步去除杂质的种类，杂质的去除顺序、方法及条件等。

(4)产品线：工艺流程主线，关注目标元素及其化合物在各步发生的反应或进行分离、提纯的操作方法，实质是目标元素及其化合物的转化。

典例剖析

(2023·东营高三检测)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，工艺流程如图所示。焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3，金属活动性：Fe＞(H)＞Bi＞Cu。下列说法错误的是()

A．通过“联合焙烧”Bi2S3和FeS2分别转化为Bi2O3、Fe2O3

B．“水浸”所得滤液的主要溶质是MnSO4

C．“酸浸”所得滤渣的主要成分是SiO2，气体A为Cl2

D．向“酸浸”所得滤液中加入金属Bi的目的是消耗H＋，促进Bi3＋水解

思路分析

常考原料预处理阶段各操作的目的

研磨、粉碎等

增大反应物的接触面积，增大反应速率，提高原料转化率、利用率、浸取率

灼烧(煅烧、焙烧)

除去有机物；使无机物分解为金属氧化物等，便于后续浸取、溶解

浸取

水浸：分离水溶性和非水溶性的物质

酸浸：溶解金属、金属氧化物、调节pH促进某离子的水解而转化为沉淀

碱浸：除去油污、溶解酸性氧化物、溶解铝及其化合物、调节pH等

(一)山东三年真题汇编

1．(2023·山东，13)一种制备Cu2O的工艺路线如图所示，反应Ⅱ所得溶液pH在3～4之间，反应Ⅲ需及时补加NaOH以保持反应在pH＝5条件下进行。常温下，H2SO3的电离平衡常数Ka1＝1.3×10－2，Ka2＝6.3×10－8。下列说法正确的是()

A．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为氧化还原反应

B．低温真空蒸发主要目的是防止NaHSO3被氧化

C．溶液Y可循环用于反应Ⅱ所在操作单元吸收气体Ⅰ

D．若Cu2O产量不变，参与反应Ⅲ的X与CuSO4物质的量之比eq\f(n?X?,n?CuSO4?)增大时，需补加NaOH的量减少

答案CD

解析反应Ⅰ是铜和浓硫酸反应生成SO2、CuSO4和H2O，是氧化还原反应，反应Ⅱ是SO2和碳酸钠溶液反应生成NaHSO3和CO2，是非氧化还原反应，反应Ⅲ是Na2SO3和CuSO4反应生成Cu2O、Na2SO4和SO2，是氧化还原反应，故A错误；低温真空蒸发主要目的是防止Na2SO3被氧化，而不是NaHSO3，故B错误；溶液Y含Na2SO3，可循环用于反应Ⅱ的操作单元吸收SO2气体(气体Ⅰ)，故C正确；制取Cu2O总反应方程式是2CuSO4＋3Na2SO3===Cu2O↓＋2SO2↑＋3Na2SO4，化合物X为Na2SO3，若Cu2O产量不变，eq\f(n?X?,n?CuSO4?)增大时，多的Na2SO3会消耗氢离子，为控制反应pH＝5，可减少NaOH的量，故D正确。

2．(2022·山东，12)高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下，可能用到的数据见下表。

Fe(OH)3

Cu(OH)2

Zn(OH)2

开始沉淀pH

1.9

4.2

6.2

沉淀完全pH

3.2

6.7

8.2

下列说法错误的是()

A．固体X主要成分是Fe(OH)3和S；金属M为Zn

B．浸取时，增大O2压强可促进金属离子浸出

C．中和调pH的范围为3.2～4.2

D．还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成

答案D

解析CuS精矿(含Zn、Fe元素的杂质)在高压O2作用下，用硫酸溶液浸取，与CuS反应生成CuSO4、S、H2O，Fe2＋被氧化为Fe3＋，然后加入NH3调节溶液pH，使Fe3＋形成Fe(OH)3沉淀，而Cu2＋、Zn2＋仍以离子形式存在于溶液中，过滤得到的滤渣中含有S、Fe(OH)3；滤液中含有Cu2＋、Zn2＋；然后向滤液中通入高压H2，根据元素活动性：Zn＞H＞Cu，Cu2＋被还原为Cu单质，通过过滤分离出来；而Zn2＋仍然以离子形式存在于溶液中，再经一系列处理可得到Zn单质。经过上述分析可知，固体X的主要成分是S、Fe(OH)3，金属M为Zn，A正确；CuS难溶于硫酸溶液，在溶液中存在沉淀溶解平衡：CuS(s)Cu2＋(aq)＋S2－(aq)，增大O2的浓度，可以消耗S2－，使之转化为S，从而使沉淀溶解平衡正向移动，从而可促进金属离子的浸出，B正确；根据流程图可知，用NH3调节溶液pH时，要使Fe3＋转化为沉淀，而Cu2＋、Zn2＋仍以离子形式存在于溶液中，结合离子沉淀的pH范围，可知中和时应该调节溶液pH的范围为3.2～4.2，C