氟碳铈矿氧化焙烧-盐酸浸出工艺流程图

2024届高考一轮复习化学教案(通用版)：化学微工艺流程题的类型及解法

微专题·大素养❺ 化学微工艺流程题的类型及解法

【考情分析】

化学微工艺流程题是近几年全国卷和地方卷考查的“明星”题型（如2022·湖南卷T7），试题借助物质制备或提纯的操作流程为素材，突出考查元素化合物的性质与转化及化学实验的基本操作，这类试题一般难度不会太大，解答时只要考生能理清框图间的转化关系就能获取高分。

题型一物质制备型化学工艺流程

[例1] 某兴趣小组利用硫酸厂产生的烧渣（主要含Fe2O3、FeO，还有一定量的SiO2）来制备FeCO3，其流程如图：

已知：①FeS2不溶于稀硫酸； ②“还原”时，Fe3＋通过两个反应被还原，其中一个反应为FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===15Fe2＋＋2SO42−＋16H＋。

下列说法不正确的是（）

A.“还原”时另一个反应的离子方程式为2Fe3＋＋FeS2===2S＋3Fe2＋

B.“还原”后可以用KSCN检验Fe3＋是否反应完全

C.流程中多次进行过滤，过滤所用玻璃仪器为烧杯、漏斗、胶头滴管和玻璃棒

D.所得FeCO3需充分洗涤，可用稀盐酸和BaCl2溶液检验FeCO3是否已洗涤干净

[思维建模] 制备型工艺流程题过程解读

（1）读流程图

①箭头：箭头进入的是投料（反应物）、出去的是主产物或副产物（生成物）。②三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。

（2）解题要点

①审题要点：a.了解生产目的、原料及产品；b.了解题目提供的信息；c.分析各步的反应条件、原理及物质成分；d.理解物质分离、提纯、条件控制等操作的目的及要点。

②答题切入点：a.原料及产品的分离提纯，b.生产目的及反应原理；c.生产要求及反应条件；d.有关产率、产量及组成的计算；e.绿色化学。

[跟踪训练1] 某化工厂利用钡泥[主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba（FeO2）2]制取Ba（NO3）2，其工艺流程如下。下列说法不正确的是（）

2020届高考化学三轮冲刺大题强化特训-《工艺流程(一)》

2020届高考化学三轮冲刺大题强化特训

《工业流程（一）》

1. 某厂废水中含5.00×10-3mol·L-1的Cr2O72-，其毒性较大。某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4 (Fe的化合价依次为+3、+2)，设计了如下实验流程：

(1)第①步反应的离子方程式是____________________________________；

(2)第②步中用pH试纸测定溶液pH的操作是：______________________________；

(3)第②步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)3外，还有______________________；

(4)欲使1L该废水中的Cr2O72-完全转化为Cr0.5Fe1.5FeO4。理论上需要加入__________g

FeSO4·7H2O。

【答案】(1)Cr2O72-+ 6Fe2＋+ 14H＋＝2Cr3+ + 6Fe3＋+ 7H2O(2分)

(2)将一小块pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，再与标准比色卡对照(2分)

(3)Fe(OH)3、Fe(OH)2(2分) (4)13.9(3分)

【解析】(1)Cr2O72-有较强氧化性，FeSO4•7H2O中Fe2+有一定的还原性，在酸性介质中发生氧化还原反应，由实验流程可知，第①步反应中Cr2O72-在酸性条件下将Fe2+氧化为Fe3+，自身被还原为Cr3+，根据守恒元素守恒及所处环境可知，还应有水生成，反应离子方程式为Cr2O72-+14H++6Fe2+=2Cr3++6Fe3++7H2O；(2)将一小块pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上；(3)由题给框图可得：Fe2+过量，加NaOH时，产生Cr(OH)3、Fe(OH)3和Fe(OH)2三种沉淀物；(4)1 L废水中含n(Cr2O72-)=5.00×10-3 mol。根据Cr原子、Fe原子守恒，可得：Cr2O72-～～～4Cr0.5Fe1.5FeO4～～～10FeSO4•7H2O，所以理论上n(FeSO4•7H2O)=10n(Cr2O72-)=5.00×10-3 mol×10=0.05 mol，所以m(FeSO4•7H2O)=0.05 mol×278 g/mol=13.9 g。

2023年高考化学第一轮专项复习真题仿真—工业流程题(含答案)

试卷第1页，共18页2023届高考化学第一轮专题复习真题试卷模拟——工业流程题

1．（2023·重庆·统考模拟预测）高纯度六氟磷酸锂(

6LiPF)是锂离子电池的常用电解液锂盐。

HF合成高纯

6LiPF

的绿色低温工艺如下。

(1)

6LiPF

中基态Li的电子排布式为___________，

6PF中P原子上的孤电子对数为

___________。

(2)反应釜1中生成的

3LiHCO

在反应釜2中转化为LiF沉淀，其反应的离子方程式为

___________。本工艺未采用

23LiCO(工业级)与氢氟酸直接反应制备LiF的原因是

___________。

(3)为提高原料的利用率，本工艺将反应釜4与5串联。向反应釜4和5中加入LiF溶液后，

将反应釜3中生成的气体通入反应釜5中，发生反应得到

6LiPF

，其化学反应方程式为

___________；再将剩余的气体通入反应釜4中发生反应，尾气经水吸收得到的主要副产品

是___________。

(4)

6LiPF

遇水易发生水解反应，生成

3POF等，其化学反应方程式为___________。

(5)某温度下，

2

sp23KLiCO=3.210，不考虑

23LiCO水解，饱和

23LiCO水溶液中Li的浓度

为___________mol/L。

2．（2023·全国·模拟预测）钪是一种稀土金属元素，在国防、航天、核能等领域具有重要应

用。工业上利用固体废料“赤泥”(含FeO、Fe

2O

3、SiO

2、Sc

2O

3、TiO

2等)回收Sc

2O

3的工艺流

程如图。试卷第2页，共18

页

已知：TiO

2难溶于盐酸；K

sp[Fe(OH)

3]＝1.0×10−38。

回答下列问题：

(1)为提高“酸浸”速率，对“赤泥”的处理方式为___________；滤渣I的主要成分是

___________(填化学式)。

(2)“氧化”时加入足量H

2O

2的目的是___________；氧化后溶液中Fe3+浓度为0.001mol∙L−1，

氟碳铈矿3工艺

氧化铈氟碳铈矿

氧化焙烧

盐酸浸出

过滤 400~500℃

95~100℃

铈富集物

（CeO259%,ThO20.17%,F9.6%

CeO2/REO=85~90%）少铈氯化稀土溶液

除杂氨水，NaHS 弃渣

钕钐分组

Sm-Eu-Gd 富集物氯化稀土溶液

生产Eu2O3 碱沉淀

富镧氢氧化物硫酸分解硫酸1.3倍铈量

SiO2

200℃ SiF4

水浸

硫酸稀土溶液

P204萃取复盐沉淀

碱转化

氢氧化铈（1）氧化焙烧-盐酸浸出法[7]

此法为美国钼公司1965年分解氟碳铈矿的经典方法。60年代彩色电视高速发展，红色荧光粉需要大量的氧化铕作为激活剂，加之含富镧稀土的石油裂化催化剂在美国大量使用，因此，根据市场要求，开发出氧化焙烧-盐酸浸出法分解芒廷帕斯氟碳铈矿的工艺流程。如图1.1。

图1.1 美国氧化焙烧-盐酸浸出法流程

（2）氧化焙烧—硫酸浸出—多溶剂萃取分离工艺

自上世纪90年代，长春应用化学研究所[19]对氟碳铈矿新冶炼工艺做了大量的研究工作，研究了许多类型的萃取剂和协同萃取剂对四价铈和四价钍的萃取机理及萃取热力学。在此基础上，他们选择了Cynax923优化萃取四价铈，采用成熟的伯胺萃钍工艺回收钍，开发了多溶剂萃取分离工艺，工艺流程如图1.2所示。

图1.2 长春应化所开发的氟碳铈矿绿色冶炼工艺

该工艺的特点是回收了大于90%的钍，减轻了放射性污染。在流程中，稀土的收率也化学法工艺提高了10%左右，能够达到90%以上。该工艺流程在四川建立了生产线。但该工艺在浸矿时添加了氟的稳定剂，因此造成氟在流程中分流，一部分氟进入萃余液，而另一部分氟随铈进入有机相，在铈的还原反萃过程中再次加入氟稳定剂，使50%氟进入回收铈后的废水中，因此，该流程不能很好地回收氟产品。还原反萃铈过程生成氟化铈微粒，分相困难，易乳化；氟化铈产品受市场限制，需碱转回收稀土；另外，流程中使用的Cynax923萃取剂需要进口，价格贵，使用三种不同类型的萃取剂，萃取步骤较多，运行成本高, 缺乏竞争力。

氟碳铈矿冶炼工艺述评

张国成　黄小卫

(北京有色金属研究总院,北京100088)

对氟碳铈矿的各种冶炼方法进行了评述,指出各工艺流程的优缺点和实用性。针对我国的稀土资源特点和市场情况,提出用氧化焙烧萃取法冶炼氟碳铈矿的新技术。以全萃取技术取代繁琐的化学分离过程,稀土回收率将有很大提高。

关键词:　氟碳铈矿　冶炼工艺　评述

1　前　言

氟碳铈矿能部分溶于盐酸、硫酸、硝

酸和磷酸,其化学组成为RECO3F,纯矿物中含RE2O374177%、CO22011%、F

8172%,主要为铈族轻稀土元素。不同地区的氟碳铈矿中各稀土氧化物配分见表

1。表1　各地氟碳铈矿稀土配分

氧化物名　称氟碳铈矿产地及稀土配分/%包头美国四川(安宁河谷)

La2O326.032.037.43CeO250.049.047.10Pr6O115.24.43.61Nd2O316.511～1310.34Sm2O31.200.50.82Eu2O30.20.10.10Gd2O30.30.30.26Tb4O7-0.010.05Dy2O3-0.030.07Ho2O3-0.010.02Er2O3-0.010.04Tm2O3-0.020.01Yb2O3-0.010.01Lu2O3-0.1-Y2O30.30.10.14ThO20.320.20.46 包头稀土精矿为氟碳铈矿与独居石的

混合物,美国、非洲、四川和山东等地所

产的氟碳铈矿则不含独居石,冶炼工艺比

较简单。我国工业上常用的氟碳铈矿精矿

中RE2O3含量只有50%～53%,其纯矿

物量占70%,其余30%为重晶石、方解

石、萤石、磷灰石、铁矿石和二氧化硅等

脉石。其中碱土金属类脉石危害最大,在

很多流程中碱土金属走向常与稀土相同,造成稀土产品中钙、镁含量高,这样的产

品在当今稀土市场上销售困难,故选择工

艺流程时应慎重。

独居石是传统工业上的稀土原料,但

由于含放射性钍(ThO2/RE2O3≈10%)

和铀(U3O8/RE2O3≈015%)高,冶炼过

01无机化工流程题的解题策略(附答案解析)-2023年高考化学大题逐空突破

无机化工流程题的解题策略

1．无机工艺流程试题的结构模型

流程图一般三大部分：原料预处理、核心化学反应、产品的分离与提纯

呈现模式

识图方法

箭头的意义图1：箭头进入的是反应物(投料)，箭头出去的是生成物(产物、副产物)

图2：箭头表示反应物分步加入和生成物出来

图3：返回的箭头一般是“循环利用”的物质

2．无机工艺流程题常考的设问角度

设问角度

(1)原料预处理方法及反应

(2)加入试剂判断及加入试剂的作用

(3)陌生化学(离子)方程式的书写

(4)分离、提纯的仪器、操作及操作目的

(5)滤渣、滤液成分判断

(6)实验条件的选择，温度或pH调节

(7)图表、图像分析

(8)物质循环利用

(9)计算

2．化工流程试题的一般解题策略

(1)审题“四角度”

审题干 ①明确原料的主要成分和杂质成分

②明确目的

审信息 ①寻找信息再流程中的作用

②寻找信息与某设问的对立关系

审流程 ①明确三线：主线产物，分支副产物，回线为循环物

②结合设问的问题细审流程中转化原理，找出进料物质(反应物)和出去物质(生成物)的主产物和副产物

审设问明确答什么，答的问题与哪步流程有关，考查的什么知识等 (2)破题“三方法”

首尾分析法对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试题，首先对比分析流程图中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答

分段分析法对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工业流程题，用分段分析法更容易找到解题的切入点

白云鄂博氟碳铈矿-独居石混合精矿中非稀土元素的氯化反应

第１期　２０１２年２月　矿产综合利用　Ｍｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅ　Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｉｎｅｒａｌ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ＮＯ．１　Ｆｅｂ．２０１２　

白云鄂博氟碳铈矿一独居石混合精矿中　

非稀土元素的氯化反应　

张丽清　ｒ，赵玲燕　一，周华锋　，于秀兰　

ｆ　１．沈阳化工大学应用化学学院。辽宁沈阳１１０１４２；　２．辽宁省稀土化学与应用重点实验室，辽宁沈阳　１　１０１４２）　

摘要：研究了白云鄂博氟碳铈矿一独居石混合精矿中非稀土元素的等温碳热氯化反应以及反应过程中物理状　态的变化。当反应温度低至５００￣Ｃ、活性炭为还原剂、ＳｉＣ１　＋ｃ１：的气氛下氟碳铈一独居石　昆合精矿中非稀土元素　ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ基本反应完全并和稀土元素的氯化产物共同存在于氯化产物水溶液中，Ｔｈ的氯化产物主要存在于氯化　产物的水不溶物中，小于１％的ＴｈＣ１　在反应过程中挥发，沉积在４５０￣Ｃ的温区，精矿中Ｆｅ的氯化产物沉积在３００￣Ｃ　

～１５０￣Ｃ的温区，Ｐ的氯化产物主要沉积在低于１５０％的温区内。通过水溶氯化反应产物可实现少量的没有氯化的　物质和氯化物之间的分离以及Ｆｅ、Ｐ、Ｔｈ的分离。　关键词：氟碳铈矿一独居石混合精矿；非稀土元素；加碳氯化；沉积　中图分类号：０６１４．３３文献标识码：Ａ文章编号：１０００－６５３２（２０１２）０１－００６１－０４　

白云鄂博矿区是一个世界罕见的、中国独有的　

巨大铁、稀土、铌等多金属共生矿床，其中稀土储量　高达３６００多万ｔ（居世界首位），铁储量高达１０多　

亿ｔ，矿物组成十分复杂。该共生矿属多期多阶段形　

成，含７Ｏ多种元素、１００多种矿物，矿物嵌布粒度细　

小，共生关系复杂，矿物分离提取非常困难。近年来　

自云鄂博矿一直作为铁矿开采，稀土的回收利用不　到１０％，极有经济价值的有用元素如钍、磷、氟、钙、　

钡等尚未得到合理的回收利用，不仅浪费了大量的　宝贵资源，而且带来了生态环境的破坏和污染，这些　

2022届高三化学一轮复习工艺流程题专题周练07稀土提取制备工艺流程含解析

- 1 - 稀土提取制备工艺流程

一、单选题（本大题共12小题，共36分）

1. 氢氧化铈[Ce(OH)4]是一种重要的稀土氢氧化物。平板电视显示屏生产过程中会产生大量的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2)，某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：

下列说法错误的是

A. 滤渣A中主要含有SiO2、CeO2

B. 过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒

C. 过程②中发生反应的离子方程式为CeO2+H2O2+3H+=Ce3++2H2O+O2↑

D. 过程④中消耗 11.2 L O2(已折合成标准状况)，转移电子数为2×6.02×1023

2. 钒是一种熔点高、硬度大、无磁性的金属，广泛应用于钢铁、航空航天、能源等领域。工业上利用冶炼铝生成的固体废料——赤泥(主要成分为Fe2O3、Al2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物)提取金属钒，其工艺流程图如下：

已知：钒有多种价态，其中+5价最稳定。钒在溶液中主要以VO 2+和VO 3−的形式存在，且存在平衡VO 2++H2O⇌VO 3−+2H+。下列说法正确的是( )

A. 工业生产中，碱浸步骤可选用较为廉价的氨水

B. 可以推测VO2Cl的溶解度大于NH4VO3

C. 焙烧非磁性产品所得的固体产物加酸溶解时，应加入过量盐酸使其溶解完全 - 2 - D. 将磁性产品加入稀硝酸溶解，取上层清液再加入KSCN溶液后无明显现象，则磁性产品中一定不含铁元素

3. 钒有多种价态，其中+5价最稳定。钒在溶液中主要以VO2+和VO3−的形式存在，且存在平衡VO2++H2O⇌VO3−+2H+。工业上利用冶炼铝生成的固体废料——赤泥(主要成分为Fe2O3、Al2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物)提取金属钒，其工艺流程如图：

下列说法正确的是

A. 工业生产中，碱浸步骤可选用较为廉价的氨水

B. 可以推测VO2Cl、NH4Cl、三者中溶解度较小的是NH4VO3

(常考题)人教版高中化学选修一第一章《化学反应的热效应》测试题(有答案解析)

一、选择题

1．(0分)[ID：138013]下列热化学方程式正确的是(注：△H的绝对值均正确)

A．C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) △H=－1367.0kJ/mol(燃烧热)

B．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H=－57.3kJ(中和热)

C．S(s)+O2(g)=SO2(g) △H=－269.8kJ/mol(反应热)

D．2NO2=O2+2NO △H=+116.2kJ/mol(反应热)

2．(0分)[ID：138003]下列化学用语的表述正确的是( )

A．H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH＝-a kJ·mol-1，故1 mol NaOH固体与足量的稀盐酸反应，放出热量大于a kJ

B．因CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)+5H2O(l) ΔH＝+b kJ·mol-1，故1 mol CuSO4(s)溶于水放出热量b kJ

C．氢气的燃烧热为c kJ·mol-1，电解水的热化学方程式为2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH＝+c kJ·mol-1

D．因N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH＝-d kJ·mol-1，故在某容器中通入1 mol N2与3 mol H2充分反应后，放出热量等于于d kJ

3．(0分)[ID：138000]已知断裂1 mol化学键所需的能量（kJ）：N≡N为942、O=O为500、N－N为154，O－H为452.5，则断裂1 mol N－H所需的能量（kJ）是

A．194 B．316 C．391 D．658

4．(0分)[ID：138086]下列说法正确的是

A．滴瓶中的滴管在加完药品后应将滴管洗净后再放回原瓶

B．硝酸钾晶体的制备中，趁热过滤后加入2mL水的目的是避免NaCl冷却结晶，提高KNO3的纯度

C．在中和热的测定实验中，为准确测得反应前后的温差，应将氢氧化钠溶液与盐酸在隔热的容器中混合测量混合液初始温度，然后迅速搅拌测量混合液的最高温度

稀土生产工艺流程图

白云鄂博矿

矿石粉碎弱磁、强磁选矿铁精矿

强磁中矿、尾矿

稀土精矿稀土选矿

碱法生产线酸法生产线火法生产线

氯化稀土萃取稀土碳酸稀土硫酸体系萃取稀土合金稀土硅铁

盐酸体系萃取

转型钍产品

金属镧金属铈金属镨金属钕金属镝金属钐熔盐电解

电池级混合稀土金属

钕铁硼永磁体抛光粉

荧光粉磁致冷材料存贮光盘稀土玻璃镍氢电池

钐钴永磁体

汽车尾气净化器永磁电机节能灯

风力发电机各种发光标牌电动汽车电动

核磁共振自行车