2024版 化学新教材鲁科版（闽粤皖京豫）教师用书配套课件第8章物质在水溶液中的行为第8章 第53讲　无机化工流程题的解题策略

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第53 讲　无机化工流程题的解题策略
[复习目标]　1.培养从试题提供的新信息中准确地提取实质性内容，并与已有知识块整合重
组为新知识块的能力。2.培养将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，
解决简单化学问题的能力。3.培养将分析和解决问题的过程及成果用正确的化学术语及文字、
图表、模型、图形等表达并做出解释的能力。
(一)工业流程题的结构
(二)流程图中主要环节的分析
1．核心反应——陌生方程式的书写
关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。
(1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律判断产物，并根据化合价升降相等配平。
(2)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。
2．原料的预处理
(1)溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸等。
水浸 与水接触发生反应或溶解
浸出 固体加水(酸)溶解得到离子
酸浸 在酸溶液中反应，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去
浸出率 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少
(2)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解。
(3)审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。
3．常用的控制反应条件的方法
(1)调节溶液的 pH。常用于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。
例如：若要除去 Cu2＋中混有的 Fe3＋，可加入 CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质
来调节溶液的 pH，不可加入 NaOH 溶液、氨水等。
(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。
(3)趁热过滤。防止某些物质降温时析出。
(4)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
4．常用的分离方法
(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。
(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用 CCl4或苯
萃取溴水中的溴。
(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取 NaCl。
(4) 冷却结 晶 ：提 取 溶解度 随温度变 化较大 的 溶质 、 易水解 的溶质或 结晶水 合 物， 如
KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。
(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。
(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中
的氨气。
一、条件控制与 Ksp 的计算
1．(温度控制)辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料
制备硝酸铜的工艺流程如图所示：
(1)“回收 S”过程中温度控制在 50～60 ℃之间，不宜过高或过低的原因是_______________
_________________________________________________________。
(2)“保温除铁”过程中，加入 CuO 的目的是_________________________________________
_
________________________________________________________________________；
“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用 HNO3溶液调节溶液的 pH，其理由是_____________
___________________________________________________________。
答案　(1)温度高苯容易挥发，温度低溶解速率小
(2)调节溶液的 pH，使 Fe3＋完全转化为 Fe(OH)3沉淀　抑制Cu2＋的水解
解析　(1)苯是有机溶剂，易挥发，所以温度高苯容易挥发，而温度低溶解速率小，因此回
收S过程中温度控制在 50～60 ℃之间，不宜过高或过低。(2)氧化铜是碱性氧化物，能与酸
反应调节溶液的 pH，所以氧化铜的作用是调节溶液的 pH，使 Fe3＋完全转化为 Fe(OH)3沉淀
而析出。
2．(酸碱度控制——调pH)利用某钴矿石(主要成分为 Co2O3)制取 Co(OH)2粗品及其他工业产
品的工艺流程如图 1所示。
已知：浸出液中含有的阳离子主要有 H＋、Cu2＋、Co2＋、Fe2＋、Mg2＋。
回答下列问题：
(1)钴矿石浸出时加入 Na2SO3的目的为________________________________。
(2)溶液中 lg c(X)(X 表示Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋、Co2＋、Mg2＋、Ca2＋)与pH 的变化关系如图 2所
示(离子浓度小于10－5 mol·L－1时可认为已除尽)，在萃取余液中通入空气的目的是_________
_______________________________________________________________ ，用熟石灰调pH
至3.2，过滤 1所得滤渣的主要成分为_______________，萃取和反萃取的目的是__________
______________________________________________________________。
(3)用氧化镁调滤液 1的pH 为9.1 时，得到的氢氧化钴粗品中含有的主要杂质为___________
_，多次洗涤可提高粗产品中钴含量。“过滤 2”后所得滤液直接排放会造成水体污染，须
进行处理，用熟石灰调节 pH 使c(Mg2＋)≤10－5 mol·L－1，则Ksp[Mg(OH)2]＝________。
答案　(1)将Co3＋还原为 Co2＋　(2)氧化浸出液中的 Fe2＋，便于调 pH 除去　Fe(OH)3　除去
Cu2＋　(3)CaSO4、MgSO4　10－10.8 mol3·L－3
解析　流程分析：
3．(调pH 与Ksp 计算)某废钒渣(主要成分为 V2O3，含有少量 Al2O3、CaO)为原料生产 V2O5的
工艺流程如图：
已知：钒酸(H3VO4)是强酸，NH4VO3难溶于水；＋5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液
pH 的关系如表：
pH 4～6 6～8 8～10 10～12
主要离子 VO VO V2O VO
(1)向钒渣中加入生石灰焙烧，将 V2O3转化为 Ca(VO3)2的化学方程式为__________________
______________________________________________________。
(2)已知 Ca(VO3)2难溶于水，可溶于盐酸。若“酸浸”时溶液的 pH＝4，则Ca(VO3)2溶于盐
酸的离子方程式为_______________________________________________________________。
(3)已知加入石灰乳后生成 Ca3(VO4)2沉淀，则加入石灰乳的作用是______________________。
(4) 反 应 Ca3(VO4)2(s) ＋3CO(aq)2VO(aq) ＋3CaCO3(s) 的平衡常数为____________( 用 含
m、n的代数式表示)，已知：Ksp(CaCO3)＝m，Ksp[Ca3(VO4)2]＝n。
(5)沉钒2过程中加入氯化铵溶液，控制溶液的 pH＝7.5，当pH>8 时，NH4VO3的产量明显
降低，原因是______________。
答案　(1)CaO＋O2＋V2O3=====Ca(VO3)2
(2)Ca(VO3)2＋4H＋===Ca2＋＋2VO＋2H2O
(3)调节溶液的 pH，并提供 Ca2＋形成 Ca3(VO4)2沉淀　(4)　(5)当pH>8 时，钒的主要存在形
式不是VO
摘要：

第53讲　无机化工流程题的解题策略[复习目标]　1.培养从试题提供的新信息中准确地提取实质性内容，并与已有知识块整合重组为新知识块的能力。2.培养将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法...

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