人教微专题32 化学工艺流程题——核心反应与条件控制-备战2022年高考化学考点微专题（解析版）.doc

微专题32 化学工艺流程题-----核心反应与条件控制
化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图的创新。它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，要求考生依据流程图分析原理，紧扣信息，抓住关键、准确答题。这类试题具有较强的实用性和综合性，是高考化学命题的常考题型。
一、化工流程答题基本思路
二、一个完整的无机化工生产流程一般具有下列过程：
产品的提纯和分离
原料
目标产物
核心化学反应
对原料的预处理
【归纳】控制反应条件：
溶液的PH：提供酸碱性环境反应、抑制或促进离子水解等产生沉淀便于分离等。调节PH的方法：调节pH所需的物质一般应满足两点：一是能与H＋反应，使溶液pH增大；二是不引入新杂质。（一般酸、碱、氧化物、水解的盐等）
如：要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、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。
温度：升温----加快反应（溶解）速率；促进平衡向吸热方向移动；去除热稳定性差的物质或易升华的物质。
 降温----防止物质分解，挥发；使平衡向放热方向移动；使高沸点的物质液化，使其与其他物质分离；降低溶解度，减少损失。
 控温-----水浴、沙浴、油浴-----受热均匀，便于控制温度。温度太高---速率太快；物质可能分解、挥发、水解；催化剂可能中毒；发生副反应等。温度太低----速率可能太慢;催化剂活性不高;物质转化率、产率不高等。
氧化剂（还原剂）（电化学）：生产目标（过程）产物或去除某些离子。
其他条件：浓度、压强、催化剂、隔绝空气等。
【典例精析】
1．镉()可用于制作发光电子组件。以铜镉废渣(含、、、等单质)为原料制备镉的工艺流程如下：
核心反应条件控制
浸出后的溶液中含有、、等金属离子，相关金属离子形成氢氧化物沉淀的(开始沉淀的按金属离子浓度为计算)如下表：
氢氧化物
开始沉淀的
1.5
5.9
7.2
沉淀完全的
3.3
8.9
9.9
(1)“浸出”时通入氮气而不是通入空气进行搅拌的原因是___________。
(2)“氧化”时发生反应的离子方程式为___________。也能氧化，工业生产中不选用的原因是___________。
(3)“调”时控制溶液在3.3~5.9之间，“滤渣”的主要成分是___________(填化学式)。
(4)“置换”时发生的反应为。
镉置换率与的关系如图所示。实际生产中选择的原因是___________。
(5)和同族且相邻，部分金属水合离子的颜色如下表所示：
离子
颜色
浅绿色
蓝色
无色
无色
无色
①金属水合离子是否有颜色与金属离子的结构间的关系可描述为___________。
②硫酸酸化的硫酸铁溶液中铁元素以形式存在而使溶液呈浅紫色，向其中滴入几滴溶液，因生成、等离子而使溶液呈红色，能发生上述反应的原因是___________。
【答案】(1)防止在酸性条件下被氧化生成，导致被浸出。 (2) 会释放出氮氧化物(或、)，造成环境污染 (3) (4) 比值小于1.3时，镉置换率低；比值大于1.3时，锌粉用量增大，镉置换率提升不大，且锌粉过多会消耗更多的 (5) 如果金属离子核外存在未成对电子则金属水合离子有颜色，反之则无色 比更容易与形成配合物
【分析】
根据流程图，铜镉废渣(含、、、等单质)，破碎后加入稀硫酸溶解，溶液中含有多种硫酸盐，在滤液中加入双氧水溶液，氧化亚铁离子为铁离子，加ZnO调节pH在3.3~5.9之间，形成氢氧化铁沉淀，在滤液中再加入锌置换出Cd，得到海绵镉，海绵镉用氢氧化钠溶解其中过量的锌，得到镉和Na2ZnO2。
【详解】
(1)“浸出”时的目的是为了将废渣中的铜铜渣的形式除去，而不能转化为Cu2＋，而在酸性条件下Cu发生反应4H＋＋O2＋2Cu＝2Cu2＋＋2H2O，“浸出”时通入氮气而不是通入空气进行搅拌的原因是防止在酸性条件下被氧化生成，导致被浸出。故答案为：防止在酸性条件下被氧化生成，导致被浸出；
(2)“氧化”时的反应物为H2O2和Fe2＋，推测生成物为Fe3＋和H2O，“氧化”时发生反应的离子方程式为。HNO3作氧化剂参与氧化还原时通常得到氮氧化物，会对环境不友好，虽也能氧化，但工业生产中不选用的原因是会释放出氮氧化物(或、)，造成环境污染。故答案为：