(1)原料预处理的常用方法——高考化学工艺流程针对突破
预处理操作 作用或目的分析
研磨、雾化 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化,增大反应物接触面积,以加快反应速率或使反应更充分
目的:提高原料转化率、利用率、浸取率,提高产品的产率等
增大接触面积的方法:固体——粉碎、研磨;液体——喷洒;气体——用多孔分散器等
浸取(即浸出/溶解) 向固体中加入适当溶剂或溶液,使其中可溶性的物质溶解,包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等
水浸 与水接触反应或溶解,使原料变成离子进入溶液中
酸浸 在酸性溶液[如:用(浓)硫酸、盐酸等]中使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的过程;酸还能溶解金属氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解等
碱浸 去油污,在碱性溶液中使两性化合物(Al2O3、ZnO等)溶解,溶解铝、二氧化硅等,不溶物通过过滤除去的过程
醇浸 提取有机物,常采用有机溶剂(乙醚,二氯甲烷等)浸取的方法提取有机物
浸出率 固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少(工业上往往为了追求更多转化)
提高浸出率的措施:①将矿石研成粉末,提高接触面积;②搅拌,使反应更加充分 ③增大反应物(酸、碱)的浓度; ④适当升温(加热)
灼烧(焙烧) 除去可燃性杂质或使原料初步转化
①除去硫、碳单质; ②有机物转化、除去有机物; ③高温下原料与空气中氧气反应;④除去热不稳定的杂质(如碳酸盐沉淀)等
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,如煅烧高岭土
【针对训练】
1.高铁酸钠具有很强的氧化性,是一种新型的绿色净水消毒剂,也是一种重要的化工原料。以一种磁铁矿(主要含、、)为原料生产的工艺流程如图所示。
已知:①难溶于水和硫酸。
②只在碱性溶液中稳定存在。
③异丙醇是一种易挥发的有机溶剂,难溶于异丙醇。
回答下列问题:
步骤①“酸浸”时将磁铁矿粉碎的目的是__________________________________,操作Ⅰ的名称是________,滤渣的主要成分为_____________。
2.稀土(RE)包括镧、钇等元素,是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理,一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下:
已知:月桂酸熔点为44℃;月桂酸和均难溶于水。该工艺条件下,稀土离子保持+3价不变;的,开始溶解时的pH为8.8:有关金属离子沉淀的相关pH见下表。
离子
开始沉淀时的pH 8.8 1.5 3.6 6.2~7.4
沉淀完全时的pH / 3.2 4.7 /
“氧化调pH”的目的是:__________________________________________________。
3.某铁镍矿石的主要成分是四氧化三铁和硫酸镍,还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。由该铁镍矿石制备高纯度的氢氧化镍的工艺流程如图:
回答下列问题:
为提高镍的浸出率,可采取的措施有________________________________。
4.三氧化二钴主要用作颜料、釉料及磁性材料,利用铜钴矿石制备Co2O3的工艺流程如图所示。
已知:铜钴矿石主要含有、、和,其中还含有一定量的、MgO和CaO等。请回答下列问题:
“浸泡”过程中可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是____________________(写出2种即可)。
5.钠长石是地表岩石最重要的造岩矿物,也是工业生产的重要原料。钠长石富含钠元素,同时还有少量的钙和铁元素,铁元素在矿石中既有+2价Fe(II)也有+3价Fe(Ⅲ)。钠长石的化学式为:,以该矿石为原料制备金属钠的工艺流程如下:
已知:
完全沉淀时的pH 12.0 5.8 4.0
请回答下列问题:
“粉碎研磨”的作用是_________________________________________________。
6.废锂离子电池正极材料中含有大量镍、钴等元素,通过分选、硫酸浸出、除杂净化等工序,可以回收钴、镍。由镍钴渣料()主要成分为回收镍、钴的流程如图:
已知:①二价镍、钴易溶于低浓度硫酸中,而三价镍、钴较难直接溶出。
②
提高一段酸浸的速率,可采取的措施有_____________________________(任写两条)。
7.CuCl是一种重要的无机盐产品,被广泛应用于催化剂、还原剂、脱色剂及电镀液等方面。用废铜丝(表面带有塑料绝缘层)制备CuCl的工艺流程如图所示。
已知:CuCl难溶于水和乙醇,易溶于浓盐酸和氨水。回答下列问题:
“灼烧”废铜丝的目的为__________________________________________。
答案以及解析
1.答案:增大磁铁矿与硫酸的接触面积,加快酸浸速率,提高浸取率;过滤;
解析:①将磁铁矿粉碎是为了增大磁铁矿与硫酸的接触面积,加快酸浸速率,提高浸取率;
②操作Ⅰ是固体和液体分离,故为过滤;
③FeO、与硫酸反应而溶解,而与硫酸不反应,故滤渣的主要成分为。
2.答案:把氧化为,便于除去
解析:由分析可知,“氧化调pH”目的是除去含铁、铝等元素的离子,需要将氧化为,以便后续除杂,故答案为:把氧化为,便于除去;
3.答案:粉碎矿石或搅拌或延长浸取时间等
解析:铁镍矿石粉碎可以增大固体与酸溶液接触面积,使之充分反应,搅拌或延长浸取时间等均可提高镍的浸出率,故答案为:粉碎矿石或搅拌或延长浸取时间等;
4.答案:升温、粉碎矿石、适当增加稀硫酸的浓度(任意两种)
解析:“浸泡”过程中可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是如升高温度、粉碎矿石、适当增加稀硫酸的浓度等(任意两种);
5.答案:增加反应物的接触面积,加快反应
解析:将矿石粉碎,是为了增大接触面,加快反应速率。
6.答案:粉碎、升高温度、搅拌、延长浸取时间、过滤后再次浸取(任写两条)
解析:酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施是:粉碎、加热、不断搅拌混合物、滤渣多次浸取等,故答案为:粉碎、升高温度、搅拌、延长浸取时间、过滤后再次浸取(任写两条);
7.答案:烧掉表面绝缘层
解析:“灼烧”废铜丝的目的为烧掉表面绝缘层。