生产中反应条件的控制优秀教案说课稿

化学工艺流程题

——条件的选择与评价

【典例】【2018届广东省肇庆市高三二模】醋酸镍[(CH3COO)2Ni]是一种重要的化工原料。一种以含镍废料（含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）为原料，制取醋酸镍的工艺流程图如下：

相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表：

金属离子

Fe3+

Fe2+

Al3+

Ni2+

开始沉淀pH 1.1 5.8 3.0 6.7 沉淀完全pH 3.2 8.8 5.0 9.5

物质

CaSO4

NiF2

CaF2

NiCO3

20℃溶解性（H2O）

微溶

可溶

难溶

Ksp=9.6×10-6

(1)将粉碎的含镍废料酸浸时要不断搅拌，粉碎和搅拌的目的是_____________________________。

(2)调节pH步骤中，溶液pH的调节范围是_____________。

(3)滤渣1和滤渣3主要成分的化学式分别是______，_____。

(4)氧化步骤中加入H2O2发生反应的离子方程式为________。

(5)酸浸过程中lmol NiS失去6NA电子，同时生成两种无色

有毒气体。该反应的化学方程式为__________________。

(6)保持其他条件不变，在不同温度下对含镍废料进行酸浸，

镍浸出率随时间变化如右图。

酸浸最佳温度与时间分别为：_______℃、_______min。

★思考与交流

1

1、温度会影响哪些方面？

2、温度过高可能会带来哪些问题？

3、温度过低可能会带来哪些问题？

例1：【珠海市2017年9月高三摸底考试

】工业以软锰矿（主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量杂质）为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰（MnCO3）。其工业流程如下：

（4）“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6生成，温度对“浸锰”

反应的影响如图所示，为减少MnS2O6的生成，“浸锰”

适宜温度是

。

（7）

向过滤Ⅱ所得的滤液中加入NH4HCO3溶液时温度不宜太高的原因是

。

例2．【安徽师范大学附中2019届高三上测试】NiSO4、NiCl2是制取

高纯镍和电镀行业的重要原料，回答下列问题：

（1）温度对反应时间和Ni粒径的影响如图所示，温度为______ （选填字母）℃时，很难形成纳米级别的Ni(已知纳米级别的

Ni与胶体分散质的大小一致)。

A．43

B．50

C．64

D．79 例3．【2017·全国卷Ⅰ·T27节选】Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成

FeTiO，还含有少量MgO、SiO等杂质)来制备，工艺流程如下：

分为32钛铁矿

盐酸

酸浸

滤渣

滤液①

水解

过滤

LiO

HLi2Ti5O15TiO

Li2CO3

2·xH2O 双氧水LiTiO

反应

沉淀

沉淀

高温煅烧

①4512过滤

氨水

滤液②

双氧水

过滤

磷酸

回答下列问题：

FeP4O

Li2CO3、H2C2O4

LiFeP4

O沉淀

高温煅烧②

(1)

“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的净出率为70

%时，所采用的实验条件为_______________________。

(3)

TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40

min所得实验结果如下表所示：

温度/℃

30 35 40 45 50

TiO2·xH2O转化率/% 92 95 97 93 88 100 100℃

80 90℃

80℃

60

40 70℃

60℃

20

0

2

4

6

8

10

t/h

分析40℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因_______________________________________。

★思考与交流

1.调节pH的目的是什么?

2.调节pH所需的物质一般应满足什么条件?

3.控制pH的范围如何确定? 2

浸出率/%

例4．【2015年新课标卷Ⅱ.改编】酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉，MnO2，ZnCl2和NH4Cl等组成的填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可以得到多种化工原料，有关数据下表所示：

回答下列问题：

化合物

Ksp近似值

Zn(OH)2

10¯

17Fe(OH)2

10¯

17Fe(OH)3

10¯

39

（4）用废电池的锌皮制备ZnSO4•7H2O的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是：

①加稀H2SO4和H2O2溶解，铁变为_______；

②加碱调节至pH为_______时，铁刚好沉淀完全（写出计算过程）；

③继续加碱至pH为_______时，锌开始沉淀（假定Zn浓度为0.1 mol•L1，写出计算过程）。

－2+

④pH的调节范围是______________；

⑤若上述过程不加H2O2后果是__________________________，原因是_______________________。

例5．【2018年新课标卷Ⅰ】焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医疗、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。

(1)

生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式________。

(2)

利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：

①pH＝4.1时，I中为____________溶液(写化学式)。

②工艺中加入Na2CO3固体，并再次充入SO2的目的是___________________________。

化工等领域。以辉锑矿为原料制备金属锑，其一种工艺流程如下：

例6．【陕西省2019届高三第一次模拟联考】锑(Sb)广泛用于生产各种阻燃剂、陶瓷、半导体元件、医药及

(6)在“电解”过程中，以惰性材料为电极，阴极的电极反应式为____；

“电解”中锑的产率与电压大小关系如图所示。当电压超过U0 V时，

锑的产率降低的原因可能是________________________________。

例7．卤块的主要成分是MgCl2，此外还含Fe3+、Fe2+和Mn2+等离子。若以它为原料按图所示工艺流程进行生产，可制得轻质氧化镁（轻质体积蓬松，体积是等质量的重质氧化镁的三倍）。

若要求产品尽量不含杂质，而且生产成本较低，根据表1和表2提供的资料，填写空白：

3

表l

生成氢氧化物沉淀的pH

物质

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Mn(OH)2

Mg(OH)2

表2

原料价格表

物质

漂液（含25.2%NaClO）

双氧水（含30%H2O2）

烧碱（含98%NaOH）

纯碱（含99.5%Na2CO3）

________________。

(2)在步骤③中加入的试剂应是________；之所以要控制pH=9.8，其目的是__________。

例8．【东北师大附中、重庆一中等六校2019届高三1月联考】某化工小组研究银铜复合废料（表面变黑，生成Ag2S）回收银单质及制备硫酸铜晶体，工艺如下:（废料中的其他金属含量较低，对实验影响可忽略）

价格/（元.吨-1）

450 2400 2100 600 开始沉淀

2.7 7.6 8.3 9.6 沉淀完全

3.7 9.6 9.8 11.l 已知：Fe2+氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，常将它氧化为Fe3+，生成Fe(OH)3沉淀除去。

(1)在步骤②中加入的试剂X，最佳的选择是________，在酸性条件下，其对应的离子方程式是

（4）操作III中，NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH、NaCl和O2，该反应的化学方程式为_______________________________________（其中AgCl和NaCl的物质的量之比为2:1）。HNO3也能氧化Ag，从反应产物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺点是_____________。

【变形题】可用盐酸代替H2SO4和H2O2（还原剂）的混合液，但缺点是_____________________。

★课堂小结

4