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化工流程题的综合分析
1.题型特点
近几年高考中工艺流程题主要是以物质的制备、物质的分离提纯为情景材料，用框图的形式呈现实际
工业生产中添加物质、操作的过程，设问形式包括：物质的判断、方程式的书写、实验操作、反应条
件的控制及理论解释、产品组成的定性及定量分析等，能很好的考查学生综合运用元素化合物知识、
化学反应原理、实验技能解决实际问题的能力。
2.工艺流程题的一般呈现形式
1.(2024·安徽，15)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极
泥中分离回收金和银的流程，如下图所示。
回答下列问题：
(1)Cu位于元素周期表第 周期第 族。
(2)“浸出液1”中含有的金属离子主要是 。
(3)“浸取2”步骤中，单质金转化为HAuCl 的化学方程式为 。
4
(4)“浸取3”步骤中，“浸渣2”中的 (填化学式)转化为[Ag(S O ) ]3-。
2 3 2
(5)“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为 。“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环
利用的物质为 (填化学式)。
(6)“还原”步骤中，被氧化的N H 与产物Au的物质的量之比为 。
2 4
(7)Na S O 可被I 氧化为Na S O 。从物质结构的角度分析S
O2-
的结构为(a)而不是(b)的原因：
2 2 3 2 2 4 6 4 6
。2.(2024·河北，16)V O 是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂
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从石煤中提取V O 的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如
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下。
已知：ⅰ.石煤是一种含V O 的矿物，杂质为大量Al O 和少量CaO等；苛化泥的主要成分为CaCO 、
2 3 2 3 3
NaOH、Na CO 等。
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ⅱ.高温下，苛化泥的主要成分可与Al O 反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙[Ca(VO ) ]和偏铝酸钙
2 3 3 2
均难溶于水。回答下列问题：
(1)焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为 ，产生的气体①为 (填化学式)。
(2)水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为
(填化学式)。
(3)在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙，发生反应的离子方程式为 ；
CO 加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为 ；浸取后低浓度的滤液①进入
2
(填工序名称)，可实现钒元素的充分利用。
(4)洗脱工序中洗脱液的主要成分为 (填化学式)。
(5)下列不利于沉钒过程的两种操作为 (填序号)。
a.延长沉钒时间
b.将溶液调至碱性
c.搅拌
d.降低NH Cl溶液的浓度
4
3.(2024·黑吉辽，16)中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为
硫酸盐，某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的Au颗粒被FeS 、FeAsS包裹)，以提高
2
金的浸出率并冶炼金，工艺流程如下：回答下列问题：
(1)北宋时期我国就有多处矿场利用细菌氧化形成的天然“胆水”冶炼铜，“胆水”的主要溶质为
_______________________(填化学式)。
(2)“细菌氧化”中，FeS 发生反应的离子方程式为 。
2
(3)“沉铁砷”时需加碱调节pH，生成 (填化学式)胶体起絮凝作用，促进了含As微粒的沉降。
(4)“焙烧氧化”也可提高“浸金”效率，相比“焙烧氧化”，“细菌氧化”的优势为 (填标
号)。
A.无需控温
B.可减少有害气体产生
C.设备无需耐高温
D.不产生废液废渣
(5)“真金不怕火炼”，表明Au难被O 氧化，“浸金”中NaCN的作用为 。
2
(6)“沉金”中Zn的作用为 。
(7)滤液②经H SO 酸化，[Zn(CN) ]2-转化为ZnSO 和HCN的化学方程式为 。
2 4 4 4
用碱中和HCN可生成 (填溶质化学式)溶液，从而实现循环利用。答案精析
精练高考真题
1.(1)四 ⅠB (2)Cu2+ (3)2Au+8HCl+3H O ===2HAuCl +6H O (4)AgCl (5)[Ag(S O ) ]3-+e-===Ag↓+2S
2 2 4 2 2 3 2 2
O2- Na S O (6)3∶4 (7)(a)结构中电子云分布较均衡，结构较为稳定，(b)结构中正、负电荷中心不重
3 2 2 3
合，极性较大，较不稳定，且存在过氧键，过氧键的氧化性大于I ，故Na S O 不能被I 氧化成(b)结构
2 2 2 3 2
解析 (2)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等，铜阳极泥加入硫酸、H O ，Cu被H O 氧化为
2 2 2 2
Cu2+进入浸出液1中，故浸出液1中含有的金属离子主要是Cu2+，Ag、Au不反应，浸渣1中含有Ag和
Au。(3)浸渣1中含有Ag和Au，向浸渣1中加入盐酸、H O ，Au与盐酸、H O 反应生成HAuCl 和H O，
2 2 2 2 4 2
化学方程式为2Au+8HCl+3H O ===2HAuCl +6H O。(4)浸渣1中含有Ag和Au，向浸渣1中加入盐酸、
2 2 4 2
H O ，Ag转化为AgCl，浸渣2中含有AgCl，AgCl与Na S O 反应转化为[Ag(S O ) ]3-。(5)“电沉积”步骤
2 2 2 2 3 2 3 2
中，阴极发生还原反应，[Ag(S O ) ]3-得电子被还原为Ag，电极反应式为[Ag(S O ) ]3-+e-===Ag↓+2S
O2-
；
2 3 2 2 3 2 2 3
阴极区溶液中含有Na+，故“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为Na S O 。(6)还原步
2 2 3
骤中，HAuCl 被还原为Au，Au化合价由+3价变为0价，一个HAuCl 得3个电子，N H 被氧化为N ，N
4 4 2 4 2
的化合价由-2价变为0价，一个N H 失4个电子，根据得失电子守恒可知，被氧化的N H 与产物Au的物
2 4 2 4
质的量之比为3∶4。
2.(1)+5 CO (2)NaAlO (3)
HCO-
+OH-+Ca(VO ) CaCO +H O+2V
O- 提高溶液中HCO-
浓度，
2 2 3 3 2 3 2 3 3
促使偏钒酸钙转化为碳酸钙，使V O- 进入滤液①中 离子交换 (4)NaCl (5)bd
3
解析 石煤和苛化泥通入空气进行焙烧，反应生成NaVO 、Ca(VO ) 、NaAlO 、Ca(AlO ) 、CaO和CO 等，
3 3 2 2 2 2 2
水浸可分离焙烧后的可溶性物质(如NaVO )和不溶性物质[Ca(VO ) 、Ca(AlO ) 等]，过滤后滤液进行离子交
3 3 2 2 2
换、洗脱，用于富集和提纯V O- ，加入氯化铵溶液沉钒，生成NH VO ，经一系列处理后得到V O ；滤渣
3 4 3 2 5
①在pH≈8，65~70 ℃的条件下加入3%NH HCO 溶液进行盐浸，滤渣①中含有钒元素，通过盐浸，使滤渣
4 3
①中的钒元素进入滤液①中，再将滤液①回流到离子交换工序，进行V O- 的富集。(1)钒是23号元素，其
3
价层电子排布式为3d34s2；焙烧过程中，V O 被氧气氧化生成V O- ，偏钒酸盐中钒的化合价为+5价；
2 3 3
CaCO 在800 ℃以上开始分解，生成的气体①为CO 。(2)由已知信息可知，高温下，苛化泥的主要成分与
3 2
Al O 反应生成偏铝酸钠和偏铝酸钙，偏铝酸钠溶于水，偏铝酸钙难溶于水，所以滤液中杂质的主要成分
2 3
是NaAlO 。(3)在弱碱性环境下，Ca(VO ) 与HCO- 和OH-反应生成CaCO 、V O- 和H O，离子方程式为
2 3 2 3 3 3 2
HCO 3 - +OH-+Ca(VO 3 ) 2 CaCO 3 +H 2 O+2V O 3 - ；CO 2 加压导入盐浸工序可提高浸出率，因为CO 2 可提
高溶液中HCO- 浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙，使V O- 进入滤液①中；滤液①中含有V O- 、N H+ 等，
3 3 3 4
且浓度较低，若要利用其中的钒元素，需要通过离子交换进行分离、富集，故滤液①应进入离子交换工序。
(4)由离子交换工序中树脂的组成可知，洗脱液中应含有Cl-，因水浸所得溶液中含有Na+，为避免引入其他杂质离子，且NaCl廉价易得，故洗脱液的主要成分应为NaCl。(5)延长沉钒时间，能使反应更加完全，有
利于沉钒，a不符合题意；NH Cl呈弱酸性，如果将溶液调至碱性，OH-与N H+ 反应，不利于生成
4 4
NH VO ，b符合题意；搅拌能使反应物更好的接触，提高反应速率，使反应更加充分，有利于沉钒，c不
4 3
符合题意；降低NH Cl溶液的浓度，不利于生成NH VO ，d符合题意。
4 4 3
SO2-
3.(1)CuSO 4 (2)4FeS 2 +15O 2 +2H 2 O 4Fe3++8 4 +4H+ (3)Fe(OH) 3 (4)BC (5)作络合剂，将Au转化为
[Au(CN) ]-从而浸出 (6)作还原剂，将[Au(CN) ]-还原为Au
2 2
(7)Na [Zn(CN) ]+2H SO ===ZnSO +4HCN+Na SO NaCN
2 4 2 4 4 2 4
解析 矿粉中加入足量空气和H SO ，在pH=2时进行细菌氧化，金属硫化物中的S元素转化为硫酸盐，
2 4
过滤，滤液中主要含有Fe3+、SO2-
、As(Ⅴ)，加碱调节pH，Fe3+转化为Fe(OH) 胶体，可起到絮凝作用，
4 3
促进含As微粒的沉降，过滤可得到净化液；滤渣主要为Au，Au与空气中的O 和NaCN溶液反应，得到
2
含[Au(CN) ]-的浸出液，加入Zn进行“沉金”得到Au和含[Zn(CN) ]2-的滤液②。(1)“胆水”冶炼铜，“胆
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水”的主要成分为CuSO 。(2)“细菌氧化”的过程中，FeS 在酸性环境下被O 氧化为Fe3+，离子方程式为
4 2 2
SO2-
4FeS 2 +15O 2 +2H 2 O 4Fe3++8 4 +4H+。(4)细菌的活性与温度息息相关，因此细菌氧化也需要控温，A不
符合题意；焙烧氧化时，金属硫化物中的S元素通常转化为SO ，而细菌氧化时，金属硫化物中的S元素
2
转化为硫酸盐，可减少有害气体的产生，B符合题意；焙烧氧化需要较高的温度，因此所使用的设备需要
耐高温，而细菌氧化不需要较高的温度就可进行，设备无需耐高温，C符合题意；由流程可知，细菌氧化
也会产生废液废渣，D不符合题意。(5)“浸金”中，Au作还原剂，O 作氧化剂，NaCN作络合剂，将Au
2
转化为[Au(CN) ]-从而浸出。(7)滤液②含有[Zn(CN) ]2-，经过H SO 酸化，[Zn(CN) ]2-转化为ZnSO 和
2 4 2 4 4 4
HCN，反应的化学方程式为Na [Zn(CN) ]+2H SO ===ZnSO +4HCN+Na SO ；用碱中和HCN得到的产物，
2 4 2 4 4 2 4
可实现循环利用，即用NaOH中和HCN生成NaCN，NaCN可用于“浸金”步骤，从而循环利用。
