2025年高中化學二輪復習 主觀題突破2 化工生產中物質轉化條件的控制

I主觀題突破化工生產中物質轉化條件的控制

同盤點核心知識

反應條件的控制

條件控制目的

固體原料

減小顆粒直徑，增大反應物接觸面積，增大浸取時的反應速率，提高浸取率

粉碎或研磨

燃燒或①除去硫、碳單質；②有機物轉化、除去有機物；③高溫下原料與空氣中的氧氣反應；

灼燒④除去熱不穩(wěn)定的雜質等

酸浸①溶解轉變成可溶物進入溶液中，以達到與難溶物分離的目的；②去氧化物（膜）

堿溶①除去金屬表面的油污；②溶解鋁、氧化鋁等

①加快反應速率或溶解速率；②促進平衡向吸熱反應方向移動；③除雜，除去熱不穩(wěn)定

加熱的雜質，如NaHCCh、Ca（HCO3）2、KMnCU、NH4cl等物質；④使沸點相對較低或易升華

的原料氣化；⑤煮沸時促進溶液中的氣體（如氧氣）揮發(fā)逸出等

①酸浸時提高酸的濃度可提高礦石中某金屬元素的浸取率；②增大便宜、易得的反應物

反應物用

的濃度，可以提高其他物質的利用率，使反應充分進行；③增大物質濃度可以加快反應

量或濃度

速率，使平衡發(fā)生移動等

①控制反應速率（升溫加快反應速率）、適宜的溫度使催化劑的活性最大，防止副反應的

控溫（常用

發(fā)生；②控制化學反應進行的方向，使化學平衡移動；③升溫：使溶液中的氣體逸出，

水浴、冰浴

使易揮發(fā)物質揮發(fā)，使易分解的物質分解；煮沸：使氣體逸出；促進水解，聚沉后利于

或油浴）

過濾分離；④控制固體的溶解與結晶

加入氧化劑①轉化為目標產物的價態(tài)；②除去雜質離子［如把Fe2+氧化成Fe3+,而后調溶液的pH,

（或還原劑）使其轉化為Fe（0H）3沉淀除去］

加入①生成硫化物沉淀（如加入硫化鈉、硫化鍍、硫化亞鐵等）；②加入可溶性碳酸鹽，生成

沉淀劑碳酸鹽沉淀；③加入氟化鈉，除去Ca2+、Mg?+

①使某種或幾種金屬離子轉化為氫氧化物沉淀，而目標離子不生成沉淀，以達到分離的

目的（常利用題給金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH信息，選擇pH范圍，使雜質離子

以氫氧化物形式沉淀出來）；②“酸作用”還可以除去氧化物（膜）、抑制某些金屬離子的

pH控制水解等；③“堿作用”還可以除去油污、除去鋁片表面的氧化鋁、溶解鋁等；④金屬離

子的萃取率與溶液的pH密切相關；⑤調節(jié)溶液pH常用試劑：a.調節(jié)溶液呈酸性：稀鹽

酸、稀硫酸、稀硝酸（注意氧化性）、金屬氧化物、酸性氣體（二氧化硫）等。b.調節(jié)溶液呈

堿性：氫氧化鈉、氨水、碳酸鈉、碳酸氫錢等

的用示例】

1.一種從銅陽極泥（主要含有銅、銀、金、少量的操）中分離提取多種金屬元素的工藝流程如下:

i.H2so4、

銅HCLNaClO.,Na2s0,H2SO4

分

ii.NaCl分

陽

銀

銅

極銅)-份姿］一聿一份埔）

液

渣OIFAgCl

泥

分銅液分金液分銀渣沉銀液

“分銅”時，如果反應溫度過高，會有明顯的放出氣體現象，原因是,

答案溫度過高，氏。2分解放出氧氣

2.已知下列物質開始沉淀和沉淀完全時的pH如下表所示：

物質開始沉淀pH沉淀完全pH

Fe(OH)32.73.7

Fe(OH)27.69.6

Mn(0H)28.39.8

若要除去Mn2+溶液中含有的Fe2+,應該怎樣做?

答案先用氧化劑把Fe2+氧化為Fe3+,再調溶液的3.7WpH<8.3。

3.以軟鎰礦（主要成分為MnCh,含少量鐵的氧化物）制備高純MnCCh。流程如圖:

稀硫酸、FeSO&MnOMnCONHHCO

粉1碎x）2）,34）■3

I軟春礦）—"4氧化）~T調.pH卜|沉鎰［

—?!洗滌、干燥上MnCC）3Fe（OH）3

⑴酸溶還原時，MnCh發(fā)生反應的離子方程式為o

39

(2)在常溫下，已知：Ksp[Mn(OH)2]=2xIO-%^sp[Fe(OH)3]=lxl0-o工業(yè)上，當某離子濃度小于卜10-6

molL」時，認為該離子已除凈。氧化后所得溶液中c(Mn2+尸0.2mollL為使溶液中Fe3+除凈，調節(jié)

pH的范圍應為o

答案⑴MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O(2)3<pH<8

解析(2)當Fe3+除凈時，c(OH)=y器用會molE?lx1(y“moll」,則pH=3；當鎰離子開始沉

淀時，。(。任尸『嚷黑)[JKFmorL'Wmol]」,pH=8o

-特別提醒

(1)調節(jié)pH所需的物質一般應滿足兩點：

①能與H+反應，使溶液pH增大；②不引入新雜質。例如：若要除去C/+溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、

、

CU(OH)2CU2(OH)2cO3等物質來調節(jié)溶液的pHo

⑵調節(jié)pH的試劑選?。孩龠x取流程中出現的物質；②未學習過的物質且題目又無信息提示的一般不做考

慮；③已學的常見酸、堿(如HNO3、HC1、H2s04、NH3H2O.NaOH等)。

4.硒和瑞在工業(yè)上有重要用途。在銅、鎮(zhèn)、鉛等電解工藝的陽極泥中硒、稀主要以硒化物、碎化物及

單質狀態(tài)存在。一種從陽極泥中提取Se和Te的工藝流程如下：

Na2CO3

空氣H2SO4Na2SO3

陽占工占

極焙一焙―一酸-HTeO—還

泥

―，反應|-Se

H2O流出液1

已知：石帝酸鈉(Na2H4TeO6)難溶，石帝酸(HeTeOe)可溶。

工藝路線中可以循環(huán)利用的物質有、0

答案H2so4NaOH

■1精練高考真題

1.(2024?新課標卷，27)鉆及其化合物在制造合金、磁性材料、催化劑及陶瓷釉等方面有著廣泛應用。

一種從濕法煉鋅產生的廢渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的單質或氧化物)中富集回收得到含鎰高鉆成品的

工藝如下：

H2SO4MnO2ZnOKNjnO”

廢渣溫翦t過濾iL上翳藏化沉9H)3

1

----〔鉆pH=5|MnO2

濾渣1濾渣2|回收

除鉆液一利用

已知溶液中相關離子開始沉淀和沉淀完全(cWLOx10-5mol-L-i)時的pH：

Fe3+Fe2+Co3+Co2+Zn2+

開始沉淀的pH1.56.9—7.46.2

沉淀完全的pH2.88.41.19.48.2

回答下列問題：

(1)“酸浸”前廢渣需粉碎處理，目的是；“濾渣1”

中金屬元素主要為O

⑵“過濾1”后的溶液中加入MnO?的作用是。取少量反應后的溶液，加

入化學試劑檢驗,若出現藍色沉淀，需補加MnCh。

⑶“氧化沉鉆”中氧化還原反應的離子方程式為、O

(4)“除鉆液”中主要的鹽有(寫化學式)，殘留的Co3+濃度為molL'o

答案(1)增大固液接觸面積，加快酸浸速率，提高浸取效率Pb(2)將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+,以便在

2+2++

后續(xù)調pH時除去Fe元素K3[Fe(CN)6]溶液Fe(3)3Co+Mn0；+7H2O=3Co(OH)3；+MnO2i+5H

2++167

3Mn+2Mn0J+2H2O=5MnO2；+4H(4)ZnSO4sK2SO4IO-

解析由題中信息可知，用硫酸處理含有Co、Zn、Pb、Fe的單質或氧化物的廢渣，得到含有C02+、Zn2\

Fe2\Fe3\SOr等離子的溶液，Pb的單質或氧化物與硫酸反應生成難溶的PbSC)4,則“濾渣1”為PbSCU；

3+2+

向濾液中加入MnO2將Fe2+氧化為Fe,MnO2被還原為Mn，加入ZnO調節(jié)pH=4,Fe3+完全轉化為

Fe(OH)3,“濾渣2”的主要成分為Fe(OH)3,濾液中的金屬離子主要是C02+、Zd+和M/+;最后“氧化沉

鉆”，力口入強氧化劑KMnC"將溶液中Co?+氧化為C03+,在pH=5時C03+形成Co(OH)3沉淀，而KMnCU

則被還原為MnO2,KMnO4還會與溶液中的MW發(fā)生歸中反應生成MnO2,得至!]Co(OH)3和MnO2的混合

物，“除粘液”主要含有ZnSCU、K2s04,據此解答。

⑶由分析可知，該過程發(fā)生兩個氧化還原反應，離子方程勘

2++2++

3Co+Mn0J+7H2O=3Co(OH)3i+MnO2i+5Hx3Mn+2Mn0J+2H2O=5MnO2H4Ho(4)整個過程中，

Zd+未除，加入KMnC>4“氧化沉鉆”時引入了K+,而陰離子是在酸浸時引入的SO歹，因此除鉆液中主要

的鹽有ZnS04和K2s04。當溶液pH=Ll時，c(H+)=1011molL1,C03+恰好完全沉淀，此時溶液中

c(Co3+)=1.0xlO-5mol-L1,則c(OH)-^-lO12-9molL1,則Ksp[Co(OH)3]=LOxl(y5xQOT2.9)3=i0-43.7。，，除

鉆液”的pH=5,即c(H+)=10-5mol-LL則c(OH戶10-9moiLi,此時溶液中。(6+尸、霽％

C(UH)(1U)

molL_1=10_167molL-1o

2.[2024?全國甲卷，26(1)(2)(4)(5)(6)]鉆在新能源、新材料領域具有重要用途。某煉鋅廢渣含有鋅、鉛、

銅、鐵、鉆、鎰的+2價氧化物及鋅和銅的單質。從該廢渣中提取鉆的一種流程如下。

浸渣CuSMnO2濾渣CO(OH)3

注：加沉淀劑使一種金屬離子濃度小于等于10-5mol-L」，其他金屬離子不沉淀，即認為完全分離。

已知:①Ksp(CuS尸6.3x10-36,Ksp(ZnS尸2.5x10-22,&p(CoS尸4.0。0第。

②以氫氧化物形式沉淀時，lg[c(M)/(morLT)]和溶液pH的關系如圖所示。

K

L

.

-O

日

X

W

S

8234567891

一101213

14陽

回答下列問題:

⑴“酸浸”前，需將廢渣磨碎，其目的是O

⑵“酸浸”步驟中，CoO發(fā)生反應的化學方程式是。

(4)“沉鎰”步驟中，生成LOmolMnCh,產生H+的物質的量為。

⑸“沉淀”步驟中，用NaOH調pH=4,分離出的濾渣是。

(6)“沉鉆”步驟中，控制溶液pH=5.0?5.5,加入適量的NaClO氧化C02+,其反應的離子方程式

為O

答案⑴增大固體與酸的接觸面積，加快“酸浸”速率(2)COO+H2SO4=COSO4+H2O(4)4.0mol

2+

(5)Fe(OH)3(6)2CO+5C1O-+5H2O=2CO(OH)3；+C1-+4HC1O

解析⑷“沉鎰”步驟中，Na2s2。8將Mn2+氧化為二氧化鎰除去，發(fā)生的反胡

S2O仁+Mn2++2H2O=MnO2]+4H++2S0/,若生成1.0molMnCh則產生4.0molH+。(5)“沉鎰”步驟中，

3+

S2O仁將Fe2+氧化為Fe,“沉淀”步驟中用NaOH調pH=4,Fe3+可以完全形成Fe(OH)3沉淀而分離。

3.[2023?全國乙卷，27(3)]LiMn2O4作為一種新型鋰電池正極材料受到廣泛關注。由菱鎰礦(MnCCh,含

有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制備LiMmCU的流程如下：

硫酸MnO2h加四口

]石灰乳BaSQ

菱鎰礦T反應器不三分『器—呷片

濾渣電解廢液

co2和o2碳酸鋰

JI、

1

LiMn2O4-~|夕段燒窯卜一MnO2--------

3316

已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8x10-39,^sp[Al(OH)3]=1.3xio-,^sp[Ni(OH)2]=5.5xl0o

溶礦反應完成后，反應器中溶液pH=4,此時c(Fe3+)=mol1七用石灰乳調節(jié)至

pH-7,除去的金屬離子是o

答案2.8x10-9AP+

3+1

解析溶液pH=4,此時溶液中c(OH)=1.0x1o-iOmolLLc(Fe)=^^L2.8xlO^mol-L-,溶液中的

c(Fe3+)小于LOxl0-5moi1-i,認為Fe3+已經沉淀完全；同理，pH~7,c(OH)=1.0xlO-7molL-',

C(AF+)=1.3X10-12moicCNi^S.SxlO^mol-L-1,AF+沉淀完全。

4.[2022?全國乙卷，26(1)(2)]廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2,PbO和Pb,還有少量Ba、

Fe、Al的鹽或氧化物等，為了保護環(huán)境、充分利用鉛資源，通過下圖流程實現鉛的回收。

Na2co3HAc、HONaOH

XX22I

鉛膏一I脫硫1僮曲一版知-PbO

濾液濾渣濾液

一些難溶電解質的溶度積常數如下表：

難溶電解質

PbSO4PbCO3BaS04BaCO3

2.5x7.4xl.lx2.6x

Ksp

10-8IO1410-i010-9

一定條件下，一些金屬氫氧化物沉淀時的pH如下表:

金屬氫

Fe(OH)3Fe(OH)2A1(OH)3Pb(OH)2

氧化物

開始沉

2.36.83.57.2

淀的pH

完全沉

3.28.34.69.1

淀的pH

回答下列問題：

⑴在“脫硫”中PbSCU轉化反應的離子方程式為,用沉淀溶解平衡原理解釋選擇Na2c03的

原因：O

⑵在“脫硫”中，加入Na2cCh不能使鉛膏中BaSCU完全轉化，原因是。

答案⑴PbS04(s)+COg(aq)LpbC03(s)+S0/(aq)反應PbSCU⑸+C0|-(aq)-PbCC)3(s)+S0「(aq)的平

衡常數華黔籍嚅壽爵3.4'1。5>1。5,PbS。,可以比較徹底的轉化為PbC03

⑵反應BaS04(s)+CO歹(aq)=BaC03(s)+SO/(aq)的平衡常數『黑二途黑彳含黑黑0.04《1。5,

反應正向進行的程度有限

題型突破練[分值：50分]

1.(10分)研究從太陽能電池的硫化鎘吸收層(主要含CdTe、CdS)中回收碗具有重要的意義。某回收工藝的

流徵口下:

NaNO3,H2O,HClH2ON2NaBH4

仁[Fecd.J匚6eHeq卜l水年洗、于醇凡洗納米J級-FeOcOcHL左水前洗I米磁鐵性棒納

NaOH溶液

H2O2,H2SO4I調pH

|50.含Cd?*、Te&+翩H含TeO廣濾液?

(碎化鎘吸收層

濾渣

磁性納米鐵棒

(吸附Te)

⑴反應釜中，溶液的pH、溫度(7)與生成沉淀的關系如圖，圖中區(qū)域分別表示鐵的化合物穩(wěn)定存在的區(qū)域。

則制備FeOOH適宜的pH和溫度分別為(填字母)。

77t

160

\Fe2O3

120\FeOOH

80

40Fe3+\___

0

24681012pH

a.2z80℃b.4,90℃

c.5z160℃d.6,25℃

(2)制備磁性納米鐵棒時，加入NaBH4前先通入N2的作用是。

(3)常溫下，若在含Cd2+、TV+濾液中加入NaOH溶液調節(jié)pH為7,溶液中。(Cd2+)的最大值為

(已知:Ksp[Cd(OH)2]=5.3x10/5)。

(4)從含TeO歹濾液得到“吸附Te”，利用了磁性納米鐵棒的性質有、。

答案（l）b⑵排出設備中的空氣，防止磁性納米鐵棒和NaBH4被氧化（3）0.53molL-1（4）吸附性還

原性

解析（2）磁性納米鐵棒和NaBH4都容易被氧化，所以在加入NaBH4之前需通入N?排出反應容器中的空氣。

（3）常溫下，溶液的pH=7,則c（OH-尸LOxlOlorLL根據Ksp[Cd（OH）2]=5.3xl（yi5,則

c（C<F）望鏢衿照篙molL'0.53mol-L^（4）TeO歹中Te的化合價降低，被磁性納米鐵棒還原，

磁性納米鐵棒還能吸附Te,故在得到Te的過程中，磁性納米鐵棒呈現了還原性和吸附性。

2.（6分）（2024?長沙雅禮中學高三模擬）廢催化劑（含TiCh、V2O5、WO3等成分）提取鈦、鋼工藝流程如圖所示。

HSO

L[鈦酸鈉）24.(H2TiO3

酸浸

dH2WO4]

堿浸鴇液）HC1

調pH,------,鏤鹽

岡一~^2。5聲雪偏銳酸鐵枝耳丫03）1

已知：①鈦酸鈉（NazTiCh）難溶于水;

②溶液的酸性較強時，+5價鋼主要以VO。的形式存在。

（1）“沉鋼”過程中，一般要加入過量NH4C1,其原因是。

（2）沉鋼過程中，沉鋼率隨溶液pH的變化如圖所示。沉鋼率隨溶液pH的增加先升高后降低的原因可能

是.

答案（1）增大NH。農度，使NH4V03（s）-NH[（aq）+VO式aq）平衡逆向移動，利于NH4V。3盡可能析出完

全（2）pH過低，VO1轉化為VO。的程度較大；pH過高，NH準?；癁镹H3-H2O的程度較大；兩因素均使

沉鋼率降低

3.（8分）（2024?遼寧六校協作體高三模擬）LiMmCU是一種鋰離子電池的正極材料。用高鎰酸鉀廢渣（主要成分

為MnCh、Fe2O3sAl2O3sSiCh）和黃鐵礦（主要成分為FeSz）制備LiMmCU的工藝流程如下：

H2SO4（DH2O2溶液

古片靜溶液（2）氨水Li2co八空氣

局銃酸III

黃鐵礦[II

濾渣1濾渣2CO2

已知：酸浸液主要含有Md：Fe2\Fe3\AF+等金屬陽離子。

（1）保持溫度、浸取時間不變，能提高鎰元素浸出率的措施有。

（2）除雜。加入H2O2的作用為。

（3）熱解。在真空中加熱分解MnSO4-H2O,測得固體的質量隨溫度變化如圖所示。真空熱解MnSOrlhO制

備MmCU,需控制的溫度為大于℃,原因為（寫出計

算推理過程）。

X

*-

-

眼-

-

監(jiān)-

-

拴-

-

畫-

-

既-

-

藏-

答案（1）適當增加硫酸濃度，將固體原料粉碎，加快攪拌速率（任答一條即可，其他合理答案也可）（2）氧

化劑I,將Fe?+氧化為Fe3+

3M90*0)-“304)_3*169221令.所

(3)10003MnSO4H2O-Mn3O4,吁*]00%吃：-歲-1?！竇00%83%,

3M(MnSO4-H2O)3x169g-mol

以需控制溫度大于1000℃

4.（8分）（2024?遼寧省名校聯盟高三聯考）草酸鉆可用于指示劑和催化劑的制備。用含鉆廢料（主要成分為Co,

含有一定量的NiO、AI2O3、Fe、SiCh等）制備草酸鉆晶體（COC2O42H2O）的流程如下：

H2SO4H2O2.COORH

第T1囤_—T浸.液）-

（NH4）2C2O4濾渣I濾渣n有機溶劑

操作①[t水.）~~*草酸鉆晶的

-溶有NiRz的有機層）

已知：①草酸鉆晶體難溶于水。

++

②RH為有機物（難電離），M"+代表金屬離子，M?+HRH-MR?+MHO

③流程中部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：

沉淀物

Fe(OH)3Fe(OH)2CO(OH)2A1(OH)3Ni(OH)2

開始

2.77.67.64.07.5

沉淀

完全

3.79.69.25.28.0

沉淀

④濾液中Co元素以C02+形式存在。

(1)為提高浸出速率，除將含鉆廢料粉碎外，還可采取的措施有

(寫出兩條)。

(2)加入氧化鉆調節(jié)溶液的pH,調節(jié)的pH范圍是0

⑶可否考慮先將Co2+轉化為CoCO3,再利用反應CoCCh⑸+C20/(aq)-CoC2O4⑸+C0/(aq)將CoCO3轉

化為COC2O4：(填“能”或“不能”)，說明理由：O

[Ksp(CoCO3)=l.5x10-13,Ksp(CoC2O4)=6.0x1o8]

答案⑴適當提高酸浸溫度、適當增加硫酸濃度等(答案合理即可)(2)5.2<pH<7.5

⑶不能該反應的平衡常數K=2.5xl0-6,轉化程度小，不能實現轉化

解析⑵加入氧化鉆，發(fā)生CoO+2H+—C02++H20,根據陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH可知，

調節(jié)溶液的pH為5.2WpH<7.5,使Fe3+和A13+完全轉化為沉淀Fe(OH)3、A1(OH)3,同時不能影響到鎮(zhèn)和鉆。

(3)CoCO3(s)+C2。仁(aq)LCoC2O4(s)+C0打(aq)白抨衡常數

K—一曹)f一2.5,1。",轉化程度小，不能實現該轉化。

5.(9分)(2024?山東濰坊聯考)鈿催化劑(主要成分為Pd、3AI2O3,還含少量鐵、銅等)是石油化工中催化加氫

和催化氧化等反應的重要催化劑。一種從廢鋁催化劑中回收海綿鋁的工藝流程如下：

甲酸印。?、鹽酸

廢把催化劑T還.浸出液(含HzPdCl,)

I

a-A12O3

RC16mol-L^HCl①NH3N2H4-H2O

]，!@HC1j

一(畬子交換『院都TSH還原海綿把

產丁T

流出液濾液

已知：①把催化劑在使用過程中Pd易被氧化為難溶于酸的PdO而失活；ILPdCk是一種二元強酸；②常溫

下，Kp[Fe(OH)3]=lxIO*,Ksp[Cu(OH)2]=lxlO-2°。

⑴“還原I”過程中加入甲酸的主要目的是還原(填化學式)。

⑵“酸浸”過程中溫度、固液比對浸取率的影響如圖，則“酸浸”的最佳條件為O

溫度/t固液比

90k

85卜

80]飛-51

1

75一一J'4溫?度

70t31

65卜

2

60^1

55111

9293949596979899浸取率/%

⑶“離子交換”過程可簡單表示為PdClj一+2RC1-R2Pde14+2C1-,流出液通入NH3調節(jié)pH后過濾，濾

液經一系列操作可以得到CuCb2H2O。假設流出液中各金屬離子的濃度均為0.01mol-L-1,常溫下需調節(jié)

pH的范圍是,

答案⑴PdO⑵溫度8(TC,固液比4：1⑶3WpH<5

解析⑶通入NH3調節(jié)p