回收、提纯类工艺流程题思路详解

MgO、CaO、Fe2O3 转化为相应的硫酸盐，写出 Al2O3 转化
为 NH4Al(SO4)2 的化学方程式
。
（2）“水浸”后“滤液”的 pH 约为 2.0，在“分步沉淀”
时用氨水逐步调节 pH 至 11.6，依次析出的金属离子是 。
（3）“母液①”中 Mg2+ 浓度为
mol·L-1。
（c=1×10-5 mol·L-1）时，溶液 pH 为 11.1 可知，氢氧化镁的
溶度积为 1×10-5×(1×10-2.9)2=1×10—10.8；当溶液 pH 为 11.6
时，溶液中镁离子的浓度为
1×10-10.8 (1×10-2.4)2
【例】（2021 · 全国高考乙卷理综）磁选后的炼铁高钛炉 渣，主要成分有 TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO 以及少量 的 Fe2O3。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收 钛、铝、镁等。
(NH4)2SO3
热水
氨水
高钛炉渣
焙烧
滤液
水浸
分步沉淀
氢氧化物沉淀
尾气
水浸渣 酸溶
母液① 水解
第一步，从题干中提取信息，明确化工流程“有什么” 和“要什么”
“有什么”即待回收的原料中含有的物质，“要什么” 即化工流程最终想要回收的物质，其往往是单质或化合物， 根据题目信息进行确定。本题从题干可知是回收类化工流
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（1）Al2O3+4(MH4)2SO4 焙烧 2NH4Al(SO4)2+6NH3↑+3H2O↑ （2）Fe3+、Al3+、Mg2+ （3）1.0×10-6
（4）硫酸 SiO2 CaSO4
（5）TiO2++(x+1)H2O
TiO2·xH2O↓+2H+
（6）(NH4)2SO4
思路详解
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回收、提纯类工艺流程题思路详解
●安徽省宿城第一中学 李康 孙长超
化学工艺流程题取材于真实的化工生产，重点考查元 素化学和实验原理相关知识在工业生产中的实际应用，要 求考生解题时能从题干和流程图中提取有效证据进行推理， 往往还涉及计算。该题型能很好地体现化学的实用性和创造 性，落实新课标对学生学科素养和关键能力的考查，是高 考的主流题型。
TiO2·xH2O
酸 酸溶渣 热水 母液②
该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的
pH 见下表。#43;
Mg2+
Ca2+
开始沉淀的pH
2.2 3.5 9.5 12.4
沉淀完全（c=1.0×10-5mol·L-1）的pH
3.2
4.7 11.1 13.8
回答下列问题：
（1）“焙烧”中，TiO2、SiO2 几乎不发生反应，Al2O3、
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程，高钛炉渣中有 TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3 等物质，最终要回收的是 TiO2 · xH2O、Al(OH)3、Mg(OH)2 等物质。
第二步，确定要除的杂质元素“是什么” “有什么”减去“要什么”，即化工流程中需要除去的元 素，例如本题需要除去的元素是钙、铁和硅。常见元素的除 去方法，同学们在做化工流程题时要注重积累记忆，多数 是固定的，例如：钙元素是钙离子结合硫酸根或者氟离子变 成沉淀过滤除去；铁元素是含铁物质→酸浸成 Fe2+、Fe3+ 混 合液→加氧化剂变成 Fe3+ →调节 pH 生成沉淀过滤除去；硅 元素是硅酸盐加酸变成硅酸沉淀除去（大多数是 SiO2 经酸 浸后过滤除去）；铝元素是含铝物质→酸浸成 Al3+ →通氨气 生成沉淀，或者含铝物质→碱浸成 AlO2- →通 CO2 生成沉淀 过滤除去。熟记之后，同学们自己在脑海中就能构建出简单 化工除杂流程的模型，然后再结合题干流程对比分析，整 个流程就完全梳理出来了。
第三步，确定要除的杂质元素后“如何除” 本步是化工流程的解题关键和难点，推导时可以将流 程拆分成三段进行分析（原料预处理→除杂分离→产品收 集）。 原料预处理：原料最初一般会进行酸浸（除去不溶于酸 的物质，例如 SiO2）、碱浸（除去不溶于碱的物质，例如多 数金属氧化物，并溶解 SiO2 和两性氧化物）、水浸（与水反 应或溶解）、灼烧（去除固体表面油污或氧化分解）、粉碎 （增大接触面积，提高浸取率）等预处理，对原料进行初步 处理。 除杂分离：核心思想是将杂质元素变成沉淀、气体或者 滤液除去。调节 pH、加沉淀剂、加热、降温、萃取是最常 见的除杂方法，相关典型例子同学们要进行记忆理解。 ① 焙烧：阅读题目第一问即可获取信息。 ② 水浸：考查学生对物质溶解性表和常见物质溶解性 的 记 忆。TiO2、SiO2 不 溶 于 水， 微 溶 的 CaSO4 部 分 溶 于 水，Fe2(SO4)3、MgSO4 和 NH4Al(SO4)2 溶于水，过滤得到含 有 TiO2、SiO2、CaSO4 的 水 浸 渣 和 含 有 Fe2(SO4)3、MgSO4、 NH4Al(SO4)2 和 CaSO4 的滤液。 ③ 分步沉淀：即加沉淀剂，然后经过滤固液分离达到 除 杂 目 的。 含 有 Fe2(SO4)3、MgSO4、NH4Al(SO4)2 和 CaSO4 的滤液加入氨水，依据表格信息可知铁离子、铝离子和镁 离子依次沉淀；过程中往往会夹带溶度积相关计算，离子 完全沉淀的条件是解题关键，例如本题由镁离子完全沉淀
（4）“水浸渣”在 160℃“酸溶”最适合的酸是 。
“酸溶渣”的成分是
、
。
（5）“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，TiO2+ 水解析
出 TiO2·xH2O 沉淀，该反应的离子方程式是
。
（6）将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处
理得 _______，循环利用。
【答案】
化学工艺流程题考查的元素化学和实验原理这两部分 内容本身比较零散，考查知识的综合性很强，对于基础不 扎实的学生而言尤为困扰。一般来说，流程题命题类型有 以下两种：回收、提纯类工艺流程题和物质制备类工艺流程 题。本期，笔者通过分段分析和答题技巧总结的方式，来解 析回收、提纯类工艺流程题，帮助同学们抓住关键、准确 答题。