一、常考反应式归纳

工艺流程题中涉及的反应类型多样，以下为高频考点反应式：

1. 氧化还原反应

  • Fe²⁺的氧化（如除去Fe²⁺杂质）：

    • [

    4Fe^{2+} + O_2 + 4H^+ rightarrow 4Fe^{3+} + 2H_2O quad (

    ext{或使用} H_2O_2

    ext{作氧化剂})

    ]

  • Cr的还原（如处理含Cr废水）：

    • [

    Cr_2O_7^{2-} + 3N_2H_4 + 8H^+ rightarrow 2Cr^{3+} + 3N_2↑ + 7H_2O

    ]

  • 硫化物氧化（如黄铁矿煅烧）：

    • [

    4FeS_2 + 11O_2 xrightarrow{Delta} 2Fe_2O_3 + 8SO_2

    ]

    2. 水解反应

  • Fe³⁺的水解沉淀（调节pH除杂）：

    • [

    Fe^{3+} + 3H_2O rightleftharpoons Fe(OH)_3↓ + 3H^+

    ]

  • Al³⁺的水解（铝土矿提纯）：

    • [

    Al^{3+} + 3H_2O rightleftharpoons Al(OH)_3↓ + 3H^+

    ]

    3. 沉淀转化反应

  • PbSO₄转化为PbCO₃（除铅杂质）：

    • [

    PbSO_4(s) + CO_3^{2-} rightarrow PbCO_3(s) + SO_4^{2-} quad (K_{sp}(PbCO_3) < K_{sp}(PbSO_4))

    ]

  • CuS沉淀（除Cu²⁺杂质）：

    • [

    Cu^{2+} + S^{2-} rightarrow CuS↓

    ]

    4. 热分解反应

  • MgCl₂·6H₂O脱水（制无水MgCl₂）：

    • [

    MgCl_2·6H_2O xrightarrow{

    ext{HCl气流}} MgCl_2 + 6H_2O

    ]

  • 煅烧石灰石：

    • [

    CaCO_3 xrightarrow{Delta} CaO + CO_2↑

    ]

    二、解题思路梳理

    1. 分析工艺流程主线

  • 原料预处理：
  • 粉碎/研磨：增大接触面积，加速反应（如矿石酸浸）。
  • 酸浸/碱浸：溶解金属氧化物（如H₂SO₄溶解FeO）或去除杂质（如NaOH溶解SiO₂）。
  • 核心反应：
  • 氧化还原反应：关注元素价态变化（如Fe²⁺→Fe³⁺、Cr⁶⁺→Cr³⁺）。
  • 沉淀/水解反应：控制pH使杂质离子沉淀（如pH=3.7除Fe³⁺）。
  • 分离提纯：
  • 过滤：分离固液（如Fe(OH)₃沉淀）。
  • 结晶：根据溶解度选择蒸发结晶（NaCl）或冷却结晶（KNO₃）。

    • 2. 高频问题及答题模板

  • 调pH的目的：
  • 使特定金属离子水解沉淀（如pH=4.7~6.2保留Cu²⁺，沉淀Fe³⁺）。
  • 试剂选择：用对应金属的氧化物/碳酸盐（如CuO调pH避免引入杂质）。
  • 温度控制原因：
  • 高温：加快反应速率或促进分解（如煅烧石灰石）。
  • 低温：防止物质分解（如NH₄HCO₃）或挥发（如浓盐酸）。
  • 趁热过滤：防止降温时杂质析出（如KNO₃中除NaCl）。
  • 洗涤沉淀：用冰水或乙醇减少溶解损失（如AgCl洗涤）。

    • 3. 特殊操作与条件分析

  • 循环物质：如Cl₂在硫酸工业中循环利用，降低成本。
  • 绿色化学措施：
  • 尾气处理（如SO₂用氨水吸收）。
  • 废渣回收（如Fe₂O₃用于炼铁）。
  • 电解反应：
  • 阳极反应（如Cl⁻→Cl₂）：[ 2Cl^
  • - 2e^- rightarrow Cl_2↑ ]
  • 阴极反应（如Al³⁺→Al）：[ Al^{3+} + 3e^
  • rightarrow Al ] 。

    • 三、典型例题思路示范

    例题：从含Fe²⁺、Cu²⁺的废液中回收Cu，并制备Fe(OH)₃。

    1. 氧化Fe²⁺：加入H₂O₂，调节pH使Fe³⁺沉淀。

    2. 除Cu²⁺：加入Fe粉置换：[ Fe + Cu^{2+} rightarrow Fe^{2+} + Cu↓ ]。

    3. 分离Fe(OH)₃：过滤后灼烧得Fe₂O₃。

    四、总结

    工艺流程题的解题核心在于：

    1. 抓主线：明确原料→中间产物→最终产品的转化路径。

    2. 控条件：分析温度、pH、浓度对反应方向的影响。

    3. 记模板：熟记高频问题答题模板（如洗涤、结晶方法）。

    通过以上梳理，可系统掌握反应式与解题逻辑，提升综合应用能力！