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例题
考点1 考查以物质制备为目的工艺流程题的解答
例1、磷酸铁锂(LiFePO4)被认为是最有前途的锂离子电池正极材料。某企业利用富铁浸出液生成磷酸铁锂,开辟了处理硫酸亚铁废液一条新途径。其主要流程如下:
已知:H2TiO3是种难溶于水的物质。
(1)钛铁矿用浓硫酸处理之前,需要粉碎,其目的是 。
(2)TiO2+水解生成H2TiO3的离子方程式为 。
(3)加入NaClO发生反应的离子方程式为 。
(4)在实验中,从溶液中过滤出H2TiO3后,所得滤液浑浊,应如何操作 。
(5)为测定钛铁矿中铁的含量,某同学取经浓硫酸等处理的溶液(此时钛铁矿中的铁已全部转化为二价铁离子),采取KMnO4标准液滴定Fe2+的方法:(不考虑KMnO4与其他物质反应)在滴定过程中,若未用标准液润洗滴定管,则使测定结果 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”),滴定终点的现象是 。滴定分析时,称取a g钛铁矿,处理后,用c mol/L KMnO4标准液滴定,消耗V mL,则铁元素的质量分数的表达式为 。
考点2 考查以混合物的分离、提纯为目的的工艺流程题的解答
例2.工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2杂质除去并回收得到V2O5流程：
（1）步骤①所得废渣的成分是____________（写化学式），操作I的名称__________；
（2）步骤②、③的变化过程可简化为（下式R表示VO2+，HA表示有机萃取剂）：R2(SO4)n (水层)+ 2nHA（有机层）⇌2RAn（有机层） + nH2SO4 (水层)
②中萃取时必须加入适量碱，其原因是_____________________________；
③中X试剂为（写化学式）______________________________________；
（3）④的离子方程式为 ___________________________________________；
（4）25℃时，取样进行实验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：
结合上表，在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH为____________；若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀，则溶液中c(Fe3+)< _____________；(已知：25℃时，Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39)
（5）该工艺流程中，可以循环利用的物质有__________和_______________。
例1、
【析图】按照主线分析法分析如下：
【信息处理】钛铁矿用浓硫酸处理后得到含Fe2+、SO42-、TiO2+的溶液，水解后得到钛酸沉淀，再对滤液进行处理得到目标产物磷酸铁锂(LiFePO4)。(1)粉碎的目的是增大固体与溶液反应时的接触面积,加快反应的进行(2)根据水解规律，TiO2+水解生成H2TiO3和H+；(3)酸性条件下ClO-将Fe2+氧化为Fe3+,ClO-被还原成Cl-；(4)滤液浑浊,说明过滤器损坏,应换上新过滤器后,重新过滤；(5)如果未用标准液润洗滴定管,会导致标准液被稀释,消耗KMnO4标准液体积偏大,使测定结果偏高;当滴定达终点时,滴加最后一滴KMnO4标准液,溶液变成紫红色,且半分钟内不褪色，根据电子得失守恒进行计算解答。
【解析】(1)将钛铁矿粉碎，可以增大表面积，增大浓硫酸的接触面积，加快反应速率;故答案为：增大表面积，增大浓硫酸的接触面积，加快反应速率；
(2)TiO2+水解生成H2TiO3，同时生成氢离子，反应离子方程式为：TiO2++2H2O⇌H2TiO3↓+2H+；故答案为：TiO2++2H2O⇌H2TiO3↓+2H+；
(3)ClO-具有强氧化性，将Fe2+氧化为Fe3+，自身被还原为Cl-，酸性条件下，同时生成水，反应离子方程式为：ClO-+2Fe2++2H+=2Fe3++Cl-+H2O；故答案为：ClO-+2Fe2++2H+=2Fe3++Cl-+H2O；
(4)从溶液中过滤出H2TiO3后，所得滤液浑浊，需要更换过滤器，重新过滤；故答案为：更换过滤器，重新过滤；
(5)如果未用标准液润洗滴定管,会导致标准液被稀释,消耗KMnO4标准液体积偏大,使测定结果偏高;当滴定达终点时,滴加最后一滴KMnO4标准液,溶液变成紫红色,且半分钟内不褪色。由MnO4-～5Fe2+知,
w(Fe)=cV×10－3×5×56/a×100%=28cV/a%。[来源:Zxxk.Com]
【答案】(1)增大固体的表面积,加快化学反应速率
(2)TiO2++2H2O⇌H2TiO3+2H+
(3)ClO-+2Fe2++2H+⇌2Fe3+ +Cl-+H2O
(4)换上新的过滤器,将浑浊滤液重新过滤
(5)偏高 滴加最后一滴KMnO4标准液,溶液变成紫红色,且在半分钟内不褪色为止 28cV/a%%[来源:学*科*网]
【名师点睛】本题是一道工业流程题，是近年高考中必考的题型之一，关键是掌握工业流程题的解题技巧，明确常考的知识点。工业流程题目在流程上一般分为3个过程：（1）原料预处理阶段，经常考查加快反应速率、溶解等方法，如本题就考查了通过粉碎来加快反应速率；（2）分离提纯阶段，经常考到调节pH、加氧化剂(还原剂)、改变温度等方法涉及的反应，以及混合物分离的常见操作；（3）获得产品阶段，常考到蒸发、结晶、洗涤等操作。
考点2 考查以混合物的分离、提纯为目的的工艺流程题的解答
例2.
【析图】按照主线分析法分析如下：
【信息处理】将VOSO4中的K2SO4、SiO2杂质除去并回收得到V2O5的流程，水溶过滤得到含VO2+、SO42-、K+的溶液，加入有机萃取剂分液得到含VO2+的有机层，再经过反萃取得到水层，加入KClO3氧化VO2+为VO3-，加入氨水调节溶液PH形成NH4VO3沉淀，灼烧得到V2O5。
【解析】（1）含有K2SO4、SiO2杂质VOSO4水溶后，二氧化硅不溶于水，过滤得到滤渣为二氧化硅，故答案为SiO2；过滤；
（2）②中萃取时必须加入适量碱，能中和反应生成的硫酸，使平衡正向移动，有利于提高萃取率，③中反萃取时加入的X试剂是抑制平衡正向进行，可以加入硫酸抑制平衡正向进行，故答案为加入碱中和硫酸，促使平衡正向移动，提高钒的萃取率；H2SO4；
（3）④的离子方程式为：ClO3－+9H2O+6VO2+=6VO3－+18H++ Cl－，故答案为ClO3－+9H2O+6VO2+=6VO3－+18H++ Cl－；
（4）根据表中数据判断，⑤中加入氨水，调节溶液pH最佳值为1.7-1.8，此时钒沉淀率达到最大，需要氨水量较小；若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe（OH）3沉淀，此时pH=2，c（H+）=10-2mol/L，c（OH-）=10-12mol/L，则溶液中c（Fe3+）浓度依据溶度积计算，Ksp[Fe（OH）3]=c（Fe3+）×c3（OH-）=2.6×10-39，计算得到c（Fe3+）=2.6×10-3mol·L-1，不产生Fe（OH）3沉淀，则溶液中c（Fe3+）＜2.6×10-3mol·L-1，故答案为1.7-1.8；2.6×10-3 mol·L-1；
（5）由流程图，物质参加反应，反应过程中又生成的物质，或重复利用的物质可以循环利用，流程中有机萃取剂、氨气可以循环利用，故答案为有机萃取剂；氨气。
【答案】（1）SiO2过滤
（2）②加入碱中和硫酸，促使平衡正向移动，提高钒的萃取率③H2SO4
（3）ClO3－+9H2O+6VO2+=6VO3－+18H++ Cl－
（4）1.7～1.8 2.6×10-3mol·L-1
（5）氨气（或氨水）有机萃取剂
【名师点睛】本题为以混合物的分离、提纯为目的的工艺流程题，主要涉及化学平衡移动原理、萃取、溶度积的简单计算等知识。在本题中的萃取和反萃取过程为一个化学平衡移动的过程，既有物理变化，也有化学变化。
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