考向突破一 物质制备类工艺流程题
物质制备类工艺流程题的解题策略 1．首尾分析法
破解无机物制备工艺流程原理与过程。对一些线性流程工艺(从原料到产品为“一条龙”的生产工序)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)，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分离、提纯产品的化工工艺，然后结合题设的问题，逐一推敲解答。 2．截段分析法
对于用同样的原材料生产两种或多种产品(包括副产品)的工艺流程题，用截段分析法更容易找到解题的切入点。关键在于看清主、副产品是如何分开的，以此确定截几段更合适，一般截段以产品为基准点。
3．掌握“5种”原料预处理(研磨、水浸、酸浸、灼烧、煅烧)的作用和“5种”控制反应条件(调溶液pH、控制温度、使用催化剂、趁热过滤、冰水洗涤)的目的。
1．TiO2和CaTiO3都是光电转化材料。某研究小组利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量SiO2等杂质)来制备TiO2和CaTiO3，并利用黄钾铁矾[KFe3(SO4)2(OH)6]回收铁的工艺流程如图1所示：
回答下列问题：
(1)“氧化酸解”的实验中，控制反应温度为150 ℃，不同氧化剂对钛铁矿酸解率的影响如图2所示。50 min时，要求酸解率大于85%，所选氧化剂应为___________________________；采用H2O2作氧化剂时，其效率低的原因可能是__________________________________。
(2)向“氧化酸解”的滤液①中加入尿素[CO(NH2)2]，TiO2转化为TiO2，写出相应反应的离子方程式：___________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 使用尿素而不直接通入NH3的原因是________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)写出“高温煅烧”中由TiO2制备CaTiO3的化学方程式：_______________________ ________________________________________________________________________。 (4)Fe3恰好沉淀完全时，溶液中c(Fe3)＝1.0×10
＋
＋
－5＋
mol·L
－1
，计算此时溶液的pH＝
________________________________________________________________________。 [Fe(OH)3的Ksp＝1.0×10
－39
、水的Kw＝1.0×10
－14
]
＋
(5)黄钾铁矾沉淀为晶体，含水量很少。回收Fe3时，不采用加入氨水调节pH的方法制取Fe(OH)3的原因是_________________________________________________________。 答案 (1)KClO3 在温度较高时H2O2易分解[或产物中的Fe3可以催化H2O2的分解(其他合理答案也可，如H2O2氧化能力弱)]
(2)TiO2＋CO(NH2)2＋2H2O=====TiO2＋CO2↑＋2NH4 避免将溶液中Fe3沉淀 (3)TiO2＋CaCl2·2H2O=====CaTiO3＋2HCl↑＋H2O↑ (4)2.7
(5)Fe(OH)3为絮状沉淀，不容易分离
解析 (1)根据题目要求结合图像，在50 min时酸解率大于85%的氧化剂有KMnO4和KClO3，但KMnO4作氧化剂引入了Mn2＋，对后续的物质分离会造成干扰，故选用KClO3作氧化剂。(2)由TiO2＋转化为TiO2可知，Ti元素的化合价并没有发生改变，该反应为非氧化还原反应，
3＋在酸性环境中，C、N元素的产物为CO2、NH＋4；由于Fe开始沉淀需要的pH很小，直接
＋
＋
△
＋＋
高温
考向突破一 物质制备类工艺流程题
