化工流程中物质的转化与跟踪分析 1．流程图结构特点 2．流程图中物质的转化与跟踪 (1)循环物质的确定 ①从流程图上看：箭头回头。 ②从物质的转化上看：在流程中加入的物质，后续步骤中又会产生(在滤渣或滤液中寻找)。 (2)副产品的判断 ①从流程图上看：支线产品。 ②从制备的目的上判断：不是主产品。 (3)滤渣、滤液中成分的确定 要考虑样品中原料和杂质的成分在每一步骤中与每一种试剂反应的情况： a．反应过程中哪些物质(离子)消失了？ b．所加试剂是否过量或离子间发生化学反应，又产生了哪些新离子？要考虑这些离子间是否会发生反应。 滤渣成分的确定： ①过量的反应物； ②原料中不参与反应的物质； ③由原料转化的生成物； ④由杂质转化的沉淀物。 1．[2022·全国甲卷，26(1)(3)(4)(5)(6)]硫酸锌(ZnSO4)是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下： 本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表： 离子 Fe3＋ Zn2＋ Cu2＋ Fe2＋ Mg2＋ Ksp 4.0×10－38 6.7×10－17 2.2×10－20 8.0×10－16 1.8×10－11 回答下列问题： (1)菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为_____。 (3)加入物质X调溶液pH＝5，最适宜使用的X是_____(填标号)。 A．NH3·H2O B．Ca(OH)2 C．NaOH 滤渣①的主要成分是_____、_____、_____。 (4)向80～90 ℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MnO2，该步反应的离子方程式为_____。 (5)滤液②中加入锌粉的目的是_____。 (6)滤渣④与浓H2SO4反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是_____、 _____。 答案 (1)ZnCO3ZnO＋CO2↑ (3)B Fe(OH)3 CaSO4 SiO2 (4)3Fe2＋＋MnO＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋ (5)置换Cu2＋为Cu从而除去 (6)CaSO4 MgSO4 解析 由题干信息，菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物，结合流程图分析，菱锌矿焙烧，主要发生反应：ZnCO3ZnO＋CO2↑，再加入H2SO4酸浸，得到含Zn2＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋的溶液，加入物质X调节pH＝5，结合表格数据，过滤得到滤渣①为Fe(OH)3、CaSO4、SiO2，滤液①中主要含有Zn2＋、Cu2＋、Mg2＋、Ca2＋、Fe2＋，再向滤液①中加入KMnO4溶液氧化Fe2＋，过滤得到滤渣②为Fe(OH)3和MnO2，滤液②中加入锌粉，发生反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，过滤后得到滤渣③为Cu，再向滤液③中加入HF脱钙镁，过滤得到滤渣④为CaF2、MgF2，滤液④为ZnSO4溶液，经一系列处理得到ZnSO4·7H2O，据此分析解答。(1)焙烧时，生成ZnO的反应为ZnCO3ZnO＋CO2↑。(3)NH3·H2O易分解产生NH3污染空气，且经济成本较高，故A不适宜；Ca(OH)2不会引入新的杂质，且成本较低，故B适宜；NaOH会引入杂质Na＋，且成本较高，C不适宜；当沉淀完全时(离子浓度小于10－5mol·L－1)，结合表格Ksp计算各离子完全沉淀时的pH，pH＜5的只有Fe3＋，故滤渣①中有Fe(OH)3，又因为CaSO4是微溶物，SiO2不溶于硫酸，故滤渣①的主要成分是Fe(OH)3、CaSO4、SiO2。(4)向80～90 ℃的滤液①中加入KMnO4溶液，可氧化Fe2＋，得到Fe(OH)3和MnO2的滤渣②，反应的离子方程式为3Fe2＋＋MnO＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋。(5)滤液②中加入锌粉，发生反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，故加入锌粉的目的为置换Cu2＋为Cu从而除去。(6)滤渣④为CaF2、MgF2，与浓硫酸反应可得到HF，同时得到的副产物为CaSO4、MgSO4。 2．(2023·河南新乡统考二模)从铜阳极泥分铜渣碱浸液中回收碲的工艺流程如图所示。 已知：①碱浸液中碲以TeO的形式存在； ②TeO2与氧化铝的性质具有一定的相似性。 (1)TeO中Te的化合价为_____价，“还原”中 ... ...
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