文档内容
专题讲座（八） 无机化工流程题的解题策略
目录
第一部分：网络构建（总览全局）
第二部分：知识点精准记忆
第三部分：典型例题剖析
高频考点1 考查以物质制备为目的工艺流程题的解答
高频考点2 考查以混合物的分离、提纯为目的的工艺流程题的解答
正文
第一部分：网络构建（总览全局）
第二部分：知识点精准记忆
一、工业流程试题的基本特点
1、试题的切入点（或试题素材）较多的采用了与生产生活密切联系的化学新技术、新成果。故题干内容
来源都是真实的工业生产过程，内容丰富，提问灵活。
2、无机化工流程题的结构：分题头、题干和题尾三部分。
（1）题头一般是介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括获得副产品）；
（2）题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；（3）题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识设置系列问题。
3、呈现形式：流程图、数据表格、图像、实验装置。
4、设问方式：措施、成分、物质、原因。
5、能力考查：获取、整合、处理、应用信息的能力、分解问题的能力、表达能力。
6、知识落点：基本理论、元素化合物、实验。学科&网
二、工艺流程题的主线分析方法
如按照主线分析法分析如下：
条件控制
原材料的预处理
分离提纯
稀硫酸
水 30%H O NaOH溶液 锌灰(稍过量)
2 2
电池铜帽 超声清洗 溶 解 调PH=2 反 应 过 滤 ZnO
原材料 海绵铜 目标产物
化学反应
三、识别流程图化工流程中箭头指出的是投料(反应物)，箭头指向的是生成物(包括主产物和副产物)，返回的箭头一般
是被“循环利用”的物质。
四、原料预处理的常用方法及其作用
(1)研磨:减小固体颗粒度,增大物质间接触面积,加快反应速率,提高浸出率。
(2)水浸或酸浸:与水接触反应或溶解;与酸接触反应或溶解,得可溶性金属离子溶液,不溶物过滤除去。
(3)浸出:固体加水(酸)溶解得到溶液(离子)。
(4)灼烧:除去可燃性杂质或使原料初步转化。
(5)煅烧:改变结构,使一些物质能溶解或高温下氧化、分解。
五、无机化工流程题中的除杂、净化
1．常用的方法
(1)水溶法：除去可溶性杂质。
(2)酸溶法：除去碱性杂质。
(3)碱溶法：除去酸性杂质。
(4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。
(5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。
(6)调节溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3＋等。
2．常用的操作
(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。
(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl 或苯萃取溴水中的溴。
4
(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。
(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO、FeCl 、CuCl 、
3 3 2
CuSO ·5H O、FeSO ·7H O等。
4 2 4 2
(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇或甘油。
(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。3．结合沉淀溶解平衡进行的条件控制
(1)运用K 计算反应所需要的pH条件；
sp
(2)根据题目要求计算某条件下的离子浓度、需要加入的试剂量等。
六、制备过程中应注意的反应条件
(1)溶液的pH:
①控制反应的发生,增强物质的氧化性或还原性,或改变水解程度。
②常用于形成或抑制某些金属离子的氢氧化物沉淀。
(2)温度:
根据需要选择适宜温度,改变反应速率或使平衡向需要的方向移动,减少副反应的发生,确保一定的反应速率,
控制溶解度便于提纯。
(3)浓度:
①根据需要选择适宜浓度,控制一定的反应速率,使平衡移动利于目标产物的生成,减小对后续操作产生的影
响。
②过量,能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率,但对后续操作也会产生影响。
(4)趁热过滤:防止某物质降温时会大量析出。
(5)冰水洗涤:洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体损耗。
七、无机化工流程中的分离方法
(1)洗涤(冰水、热水):洗去晶体表面的杂质离子;
(2)过滤(热滤或抽滤):分离难溶物和易溶物;
(3)萃取和分液:利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质;
(4)蒸发结晶:提取溶解度随温度的变化不大的溶质;
(5)冷却结晶:提取溶解度随温度的变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物,如KNO、FeCl 、CuCl 、
3 3 2
CuSO ·5H O、FeSO ·7H O等;
4 2 4 2
(6)蒸馏或分馏:分离沸点不同且互溶的液体混合物;
(7)冷却法:利用气体易液化的特点分离气体。
八、工艺流程题的解题策略
1.粗读题干，挖掘图示
图示中一般会呈现超出教材范围的知识，但题目中往往会有提示或者问题中不涉及，所以一定要关注
题目的每一个关键字，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出，只需问什么推什么。如制备类无机
化工题，可粗读试题，知道题目制取什么、大致流程和有什么提示等。
2.携带问题，精读信息这里信息包括三个方面：一是主干，二是流程图示，三是设置问题。读主干抓住关键字、词；读流程
图，重点抓住物质流向(“进入”与“流出”)、实验操作方法等。
3.跳跃思维，规范答题
答题时应注意前后问题往往没有“相关性”，即前一问未答出，不会影响后面答题。要求用理论回答
的试题，应采用“四段论法”：改变了什么条件(或是什么条件)→根据什么理论→有什么变化→得出什么
结论。
4.积累常考的答题模板
(1)除杂：除去……中的……
(2)干燥：除去……气体中的水蒸气，防止……
(3)增大原料浸出率(离子在溶液中的含量多少)的措施：搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气体的流速
(浓度、压强)，增大气液或固液接触面积。
(4)加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利于生成物生成的方向)移动。
(5)温度不高于××℃的原因：适当加快反应速率，但温度过高会造成挥发(如浓硝酸)、分解(如HO 、
2 2
NH HCO )、氧化(如NaSO )或促进水解(如AlCl )等，影响产品的生成。
4 3 2 3 3
(6)从滤液中提取一般晶体(溶解度随温度升高而增大)的方法：蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过
滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥。
(7)从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法：蒸发浓缩、趁热过滤(如果温
度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥。
(8)控制某反应的pH使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀，调节pH所用试剂为主要元素对应的氧化物、
碳酸盐、碱等，以避免引入新的杂质；沉淀时 pH范围的确定：范围过小导致某离子沉淀不完全，范围过
大导致主要离子开始沉淀。
(9)减压蒸馏(减压蒸发)的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止(如HO 、浓硝酸、NH HCO )受热分解、
2 2 4 3
挥发。
(10)检验溶液中离子是否沉淀完全的方法：将溶液静置一段时间后，向上层清液中滴入沉淀剂，若无沉淀
生成，则离子沉淀完全。
(11)洗涤沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作2～3次。
(12)检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若未出现特
征反应现象，则沉淀洗涤干净。
(13)洗涤沉淀的目的：除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质。
(14)冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解
损耗。(15)乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗，得到较干燥的产物。
(16)蒸发、反应时的气体氛围：抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl 溶液时为获得AlCl 需在HCl气流中
3 3
进行。
(17)事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的氧化性气体(如氧气)，防止某物质被氧化。
5.化工流程氧化还原反应方程式的解答措施
第1步：根据题干信息或流程图，判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物
第2步：按“氧化剂+还原剂-还原产物+氧化产物”写出方程式，根据氧化还原反应的守恒规律配平氧化剂、
还原剂、还原产物、氧化产物的相应化学计量数。
第3步：根据电荷守恒和溶液的酸碱性，通过在反应方程式的两端添加 H＋或OH－的形式使方程式的两端
的电荷守恒。
第4步：根据原子守恒，通过在反应方程式两端添加HO(或其他小分子)使方程式两端的原子守恒。
2
6.解决本类题目的三步骤:
(1)从题干中获取有用信息,了解生产的产品。
(2)然后整体浏览一下流程,基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。
(3)分析流程中的每一步骤,从以下几个方面了解流程:
①反应物是什么;
②发生了什么反应;
③该反应造成了什么后果,对制造产品有什么作用;
④抓住一个关键点:一切反应或操作都是为获得产品而服务。
九、工艺流程题的类型
1、以物质制备为目的工艺流程
（1）工艺流程中的常见专业术语
释义
研磨、雾 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物接触面
化 积，以加快反应速率或使反应更充分
使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石、
灼烧(煅烧)
高岭土、硫铁矿
向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸
浸取
溶、碱溶、醇溶等
酸浸 在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程
浸出率 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少
滴定 定量测定，可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定
酸作用 溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等
碱作用 去油污、去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅、调节pH、促进水解(沉淀)
（2）工艺流程题中常见问题的答题方向常见问题 答题要考虑的角度
过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作，如从溶液中得到晶体的方
分离、提纯
法：蒸发浓缩—冷却结晶—过滤—(洗涤、干燥)
提高原子利用率 绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用)
在空气中或特定气体 要考虑O、HO、CO 或特定气体是否参与反应或能否达到隔绝空气，防
2 2 2
中进行的反应或操作 氧化、水解、潮解等目的
方法：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操
洗涤沉淀
作2～3次
判断沉淀是否洗涤干
取最后洗涤液少量，检验其中是否还有某种离子存在等
净
①调节溶液的酸碱性，抑制水解(或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉
淀)
控制溶液的pH ②“酸作用”还可除去氧化物(膜)
③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等
④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)
①使化学平衡移动；控制化学反应的方向
②控制固体的溶解与结晶
控制温度(常用水浴、
③控制反应速率：使催化剂达到最大活性
冰浴或油浴)
④升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发
⑤加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离
2.以混合物的分离、提纯为目的的工艺流程题
（1）物质转化过程中分离提纯阶段的主要操作
加入沉淀剂或控制溶液的酸碱性使形成氢氧化物沉淀。如：除去含Cu2＋溶液中
除杂
混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH) 、Cu (OH) CO 等来调节溶液的pH
2 2 2 3
加快反应速率或使平衡向某个方向移动。如果在制备过程中出现一些受热易分
加热 解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如：侯氏制碱中的NaHCO ；还有如
3
HO、Ca(HCO )、KMnO 、AgNO、HNO(浓)等物质
2 2 3 2 4 3 3
降温 防止某物质在高温时会分解或使平衡向着题目要求的方向移动
固液分离——过滤
液液分离：
a.有溶解度差异——结晶或重结晶(蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干；
分离
蒸发结晶、趁热过滤)
b.有溶解性差异——(萃取)分液
c.有沸点差异——蒸馏
（2）获得产品阶段的主要操作
水洗：洗去晶体表面的杂质离子(适用于溶解度小的物质)
洗涤(冰水、
冰水洗涤：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗
热水、有机
溶剂)
(适用于高温溶解度大、低温溶解度小的物质)
醇洗(常用于溶解度较大的物质)：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗(若对溶解度小的物质进行醇洗，则是为了洗去杂质离
子，并使其尽快干燥)
蒸发时的气
如从溶液中析出FeCl 、AlCl 、MgCl 等溶质时，应在HCl的气流中加热，以
体氛围抑制 3 3 2
防其水解
水解
如KCr O 和少量NaCl的混合溶液，若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析
蒸发浓缩、 2 2 7
出的固体主要是KCr O，母液中是NaCl和少量KCr O，这样就可分离出
冷却结晶 2 2 7 2 2 7
大部分KCr O；同样原理可除去KNO 中的少量NaCl
2 2 7 3
如NaCl和少量KCr O 的混合溶液，若将混合溶液蒸发一段时间，析出的固
蒸发结晶、 2 2 7
体主要是NaCl，母液中是KCr O 和少量NaCl；同样原理可除去NaCl中的
趁热过滤 2 2 7
少量KNO
3
第三部分：典型例题剖析
高频考点1 考查以物质制备为目的工艺流程题的解答
例1、（2021·全国·高三专题练习）磷酸铁锂(LiFePO )被认为是最有前途的锂离子电池正极材料。某企业
4
利用富铁浸出液生成磷酸铁锂,开辟了处理硫酸亚铁废液一条新途径。其主要流程如下:
已知:H TiO 是种难溶于水的物质。
2 3
(1)钛铁矿用浓硫酸处理之前,需要粉碎,其目的是 。
(2)TiO2+水解生成HTiO 的离子方程式为 。
2 3
(3)加入NaClO发生反应的离子方程式为 。
(4)在实验中,从溶液中过滤出HTiO 后,所得滤液浑浊,应如何操作 。
2 3
(5)为测定钛铁矿中铁的含量,某同学取经浓硫酸等处理的溶液(此时钛铁矿中的铁已全部转化为二价铁离子),
采取KMnO 标准液滴定Fe2+的方法:(不考虑KMnO 与其他物质反应)在滴定过程中,若未用标准液润洗滴定
4 4
管,则使测定结果 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”),滴定终点的现象是
。滴定分析时,称取a g钛铁矿,处理后,用c mol/L KMnO 标准液滴定,消耗V mL,则铁元素的质量分数的表达
4
式为 。
【析图】按照主线分析法分析如下：原材料的预处理 分离提纯
浓硫酸
H 2 TiO 3 TiO 2
Fe2+
钛铁矿 SO 4 2- NaClO H 3 PO 4 NH 3 H 2 O Li 2 CO 3 草酸
TiO2+
滤 液 PH=2的溶液 FePO 4 H 2 O LiFePO 4
原材料
目标产物
化学反应
【信息处理】钛铁矿用浓硫酸处理后得到含Fe2+、SO 2-、TiO2+的溶液，水解后得到钛酸沉淀，再对滤液进
4
行处理得到目标产物磷酸铁锂(LiFePO )。(1)粉碎的目的是增大固体与溶液反应时的接触面积,加快反应的
4
进行(2)根据水解规律，TiO2+水解生成HTiO 和H+；(3)酸性条件下ClO-将Fe2+氧化为Fe3+,ClO-被还原成
2 3
Cl-；(4)滤液浑浊,说明过滤器损坏,应换上新过滤器后,重新过滤；(5)如果未用标准液润洗滴定管,会导致标
准液被稀释,消耗KMnO 标准液体积偏大,使测定结果偏高;当滴定达终点时,滴加最后一滴KMnO 标准液,溶
4 4
液变成紫红色,且半分钟内不褪色，根据电子得失守恒进行计算解答。学=科网
【解析】(1)将钛铁矿粉碎，可以增大表面积，增大浓硫酸的接触面积，加快反应速率;故答案为：增大表面
积，增大浓硫酸的接触面积，加快反应速率；
(2)TiO2+水解生成HTiO，同时生成氢离子，反应离子方程式为：TiO2++2H O HTiO↓+2H+；故答案为：
2 3 2 2 3
TiO2++2H O HTiO↓+2H+；
2 2 3
(3)ClO-具有强氧化性，将Fe2+氧化为Fe3+，自身被还原为Cl-，酸性条件下，同时生成水，反应离子方程式
为：ClO-+2Fe2++2H+=2Fe3++Cl-+H O；故答案为：ClO-+2Fe2++2H+=2Fe3++Cl-+H O；
2 2
(4)从溶液中过滤出HTiO 后，所得滤液浑浊，需要更换过滤器，重新过滤；故答案为：更换过滤器，重新
2 3
过滤；
(5)如果未用标准液润洗滴定管,会导致标准液被稀释,消耗KMnO 标准液体积偏大,使测定结果偏高;当滴定
4
达终点时,滴加最后一滴KMnO 标准液,溶液变成紫红色,且半分钟内不褪色。由Mn ～5Fe2+知,
4
w(Fe)= ×100%= %
【答案】(1)增大固体的表面积,加快化学反应速率
(2)TiO2++2H O HTiO+2H+
2 2 3(3)ClO-+2Fe2++2H+ 2Fe3+ +Cl- +H O
2
(4)换上新的过滤器,将浑浊滤液重新过滤
(5)偏高 滴加最后一滴KMnO 标准液,溶液变成紫红色,且在半分钟内不褪色为止 %
4
【名师点睛】本题是一道工业流程题，是近年高考中必考的题型之一，关键是掌握工业流程题的解题技巧，
明确常考的知识点。工业流程题目在流程上一般分为3个过程：（1）原料预处理阶段，经常考查加快反应
速率、溶解等方法，如本题就考查了通过粉碎来加快反应速率；（2）分离提纯阶段，经常考到调节pH、
加氧化剂(还原剂)、改变温度等方法涉及的反应，以及混合物分离的常见操作；（3）获得产品阶段，常考
到蒸发、结晶、洗涤等操作。
【变式训练】（2022·四川达州·一模）甘氨酸亚铁[ (H NCH COO) Fe]是一种补血剂，工业上用赤铁矿(含少
2 2 2
量铝、铜、硅、锰的氧化物)制备甘氨酸亚铁的流程图如下：
已知：甘氨酸(H NCH COOH)，易溶于水，微溶于乙醇，具有两性。
2 2
回答下列问题：
(1)“碱浸”去除的元素是_________， “滤渣1”是_________ (填化学式)
(2)“'还原”时的还原产物是_________。
(3)“沉淀”的离子方程式_________，“副产品”是_________ (写名称)
(4)柠檬酸的作用防止Fe2+氧化，“反应”的化学方程式为_________。
(5)FeSO ·7H O也是一种常用的补血剂， 在空气中易变质，检验其是否变质的试剂是_________，某同学
4 2
通过如下实验测定该补血剂中Fe2+的含量：
①配制：用分析天平称取1. 4000gFeSO ·7H O样品，再用煮沸并冷却的蒸馏水配制100mL溶液。配制时还
4 2
需要的定量仪器是_________。
②滴定：用酸化的KMnO 溶液滴定
4
用移液管移取25. 00mLFeSO 溶液于锥形瓶中，用0. 0100mol·L-1的KMnO ，溶液滴定，平行滴定3次，
4 4
KMnO 溶液的平均用量为24. 00mL，则样品Fe2+的含量为________% (保留2位小数) 。
4
【解析】由题给流程可知，赤铁矿碱浸时，铝和硅的氧化物与碱溶液反应得到可溶的偏铝酸盐和硅酸盐，
铁、铜、锰的氧化物不溶于碱溶液，过滤得到铁、铜、锰的氧化物；向铁、铜、锰的氧化物中加入稀硫酸酸浸时，铁、铜的氧化物与稀硫酸反应生成硫酸铁、硫酸铜，二氧化锰不与稀硫酸反应，过滤得到含有二
氧化锰的滤渣1和含有硫酸铁、硫酸铜的滤液；向滤液中加入过量的铁，将溶液中的硫酸铁和硫酸铜还原
为硫酸亚铁和铜，过滤得到含有铁、铜的滤渣和硫酸亚铁溶液；硫酸亚铁溶液与碳酸氢铵溶液反应生成碳
酸亚铁沉淀、硫酸铵、二氧化碳和水，过滤得到副产品硫酸铵溶液和碳酸亚铁沉淀；向碳酸亚铁沉淀中加
入柠檬酸、甘氨酸，在柠檬酸的作用下，碳酸亚铁与甘氨酸反应生成甘氨酸亚铁、二氧化碳和水，经过一
系列处理得到甘氨酸亚铁产品。
（1）由分析可知，赤铁矿碱浸时，铝和硅的氧化物与碱溶液反应得到可溶的偏铝酸盐和硅酸盐，铁、铜、
锰的氧化物不溶于碱溶液；滤渣1为不溶于稀硫酸的二氧化锰，故答案为：Al、Si；MnO ；
2
（2）由分析可知，还原时发生的反应为铁与硫酸铁溶液和硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，故答案为：
Fe2＋、Cu；
（3）由分析可知，沉淀时发生的反应为硫酸亚铁溶液与碳酸氢铵溶液反应生成碳酸亚铁沉淀、硫酸铵、
二氧化碳和水，反应的离子方程式为Fe2＋＋2HCO =FeCO ↓＋CO↑＋HO，过滤得到的副产品为硫酸铵溶
3 2 2
液，故答案为：Fe2＋＋2HCO =FeCO ↓＋CO↑＋HO；硫酸铵；
3 2 2
（4）由分析可知，生成甘氨酸亚铁发生的反应为在柠檬酸的作用下，碳酸亚铁与甘氨酸反应生成甘氨酸
亚铁、二氧化碳和水，反应的化学方程式为2HNCH COOH＋FeCO=(H NCH COO) Fe＋CO↑＋HO；
2 2 3 2 2 2 2 2
（5）七水硫酸亚铁在空气中易变质生成硫酸铁，铁离子和硫氰化钾溶液反应变为红色，故检验七水硫酸
亚铁中是否存在硫酸铁的试剂为硫氰化钾溶液，故答案为：KSCN溶液；
①配制硫酸亚铁溶液时，需要用到的定量仪器为100mL容量瓶、量筒，故答案为：100mL容量瓶、量筒；
②由得失电子数目守恒可得如下关系：5Fe2+ MnO ，25.00mL硫酸亚铁溶液消耗24.00mL0.0100mol·L-1的
∼
KMnO 溶液，则样品中亚铁离子的含量为 ×100%=19.20%，故
4
答案为：19.20。
【答案】(1)Al、Si MnO
2
(2)Fe2＋、Cu
(3)Fe2＋+ =FeCO ↓+CO ↑+H O 硫酸铵
3 2 2
(4)2H NCH COOH+FeCO =(H NCH COO) Fe+CO ↑+H O
2 2 3 2 2 2 2 2(5)KSCN溶液 100 mL容量瓶、量筒 19.20
高频考点2 考查以混合物的分离、提纯为目的的工艺流程题的解答
例2.工业上设计将VOSO 中的KSO 、SiO 杂质除去并回收得到VO 流程：
4 2 4 2 2 5
（1）步骤①所得废渣的成分是____________（写化学式），操作I的名称__________；
（2）步骤②、③的变化过程可简化为（下式R表示VO2+，HA表示有机萃取剂）：R (SO ) (水层)+ 2nHA
2 4 n
（有机层） 2RA（有机层） + nH SO (水层)
n 2 4
②中萃取时必须加入适量碱，其原因是_____________________________；
③中X试剂为（写化学式）______________________________________；
（3）④的离子方程式为 ___________________________________________；
（4）25℃时，取样进行实验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：
pH 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1
钒沉淀率% 88.1 94.8 96.5 98.0 98.8 98.8 96.4 93.1 89.3
结合上表，在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH为____________；若钒沉淀率为93.1%时不
产生Fe(OH) 沉淀，则溶液中c(Fe3+)< _____________；(已知：25℃时，K [Fe(OH) ]=2.6×10-39)
3 sp 3
（5）该工艺流程中，可以循环利用的物质有__________和_______________。
【析图】按照主线分析法分析如下：
【信息处理】将VOSO 中的KSO 、SiO 杂质除去并回收得到VO 的流程，水溶过滤得到含VO2+、
4 2 4 2 2 5
SO 2-、K+的溶液，加入有机萃取剂分液得到含VO2+的有机层，再经过反萃取得到水层，加入KClO 氧化
4 3
VO2+为VO3-，加入氨水调节溶液PH形成NH VO 沉淀，灼烧得到VO。
4 3 2 5
【解析】（1）含有KSO 、SiO 杂质VOSO 水溶后，二氧化硅不溶于水，过滤得到滤渣为二氧化硅；
2 4 2 4（2）②中萃取时必须加入适量碱，能中和反应生成的硫酸，使平衡正向移动，有利于提高萃取率，③中
反萃取时加入的X试剂是抑制平衡正向进行，可以加入硫酸抑制平衡正向进行；
（3）④的离子方程式为：ClO －+9H O+6VO2+=6VO－+18H++ Cl－；
3 2 3
（4）根据表中数据判断，⑤中加入氨水，调节溶液pH最佳值为1.7-1.8，此时钒沉淀率达到最大，需要氨
水量较小；若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe（OH） 沉淀，此时pH=2，c（H+）=10-2mol/L，c（OH-）=10-
3
12mol/L，则溶液中c（Fe3+）浓度依据溶度积计算，K [Fe（OH）]=c（Fe3+）×c3（OH-）=2.6×10-39，计算
sp 3
得到c（Fe3+）=2.6×10-3mol·L-1，不产生Fe（OH） 沉淀，则溶液中c（Fe3+）＜2.6×10-3mol·L-1；
3
（5）由流程图，物质参加反应，反应过程中又生成的物质，或重复利用的物质可以循环利用，流程中有
机萃取剂、氨气可以循环利用，故答案为有机萃取剂；氨气。
【答案】（1）SiO 过滤
2
（2）②加入碱中和硫酸，促使平衡正向移动，提高钒的萃取率 ③HSO
2 4
（3）ClO －+9H O+6VO2+=6VO－+18H++ Cl－
3 2 3
（4）1.7～1.8 2.6×10-3mol·L-1
（5）氨气（或氨水） 有机萃取剂
【名师点睛】本题为以混合物的分离、提纯为目的的工艺流程题，主要涉及化学平衡移动原理、萃取、溶
度积的简单计算等知识。在本题中的萃取和反萃取过程为一个化学平衡移动的过程，既有物理变化，也有
化学变化。
【变式训练】（2022·广东广州·模拟预测）铅蓄电池的拆解、回收和利用可以减少其对环境的污染，具有
重要的可持续发展意义。利用废铅蓄电池的铅膏(主要成分为 、 ，还有少量 、 、
)制备 的流程如图：
回答下列问题：
(1)步骤①将废铅膏研磨过筛的目的是___________。
(2)向废铅膏粉中加入 溶液可将 转化为 ，并除去 ，写出除去 的反应的离子方
程式___________。(3)溶液I中主要含有的阴离子有 、___________。
(4)加入 溶液和 溶液可将脱硫铅膏中的含铅物质转化为 。 转化为
的化学方程式是___________。
(5)为使 完全沉淀并获得纯净的 ，需向溶液II中分两次加入 溶液。第一次加入的目的是
___________，过滤后，第二次加入 溶液调节溶液的 至少为___________。(已知：25℃，
， ，离子浓度 可视为沉淀完全)
【解析】由题给流程可知，将研磨过筛的废铅膏粉加入氢氧化钠溶液碱浸，将氧化铝转化为偏铝酸钠，硫
酸铅转化为氧化铅，过滤得到含有氢氧化钠、硫酸钠、偏铝酸钠的溶液I和脱硫铅膏；向脱硫铅膏中加入
醋酸溶液和过氧化氢溶液，将脱硫铅膏中的含铅物质转化为溶于水的醋酸铅，氧化铁转化为醋酸铁，向转
化后的溶液中分两次加入氢氧化钠溶液，先调节溶液pH将溶液中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤后
再加入氢氧化钠溶液调节溶液pH将铅离子完全转化为氢氧化铅沉淀，过滤得到氢氧化铅；氢氧化铅经洗
涤、干燥、灼烧得到氧化铅。
（1）将废铅膏研磨过筛得到废铅膏粉，可以反应物的增大接触面积，加快反应速率，使反应更加充分，
故答案为：增大接触面积，加快反应速率；
（2）向废铅膏粉中加入氢氧化钠溶液除去氧化铝的反应为氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，
反应的离子方程式为 ，故答案为： ；
（3）由分析可知，溶液I的主要成分为氢氧化钠、硫酸钠、偏铝酸钠，则溶液中的阴离子为氢氧根离子、
硫酸根离子和偏铝酸根离子，故答案为： 、AlO ；
（4）由题意可知，二氧化铅与醋酸和过氧化氢混合溶液反应生成醋酸铅、氧气和水，反应的化学方程式
为PbO +2CH COOH+H O= (CH COO) Pb +O ↑+2H O，故答案为：PbO +2CH COOH+H O=(CH COO) Pb
2 3 2 2 3 2 2 2 2 3 2 2 3 2
+O ↑+2H O；
2 2
（5）由分析可知，第一次加入氢氧化钠溶液的目的是调节溶液pH将溶液中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀，
过滤后第二次加入氢氧化钠溶液的目的是调节溶液pH将铅离子完全转化为氢氧化铅沉淀，由溶度积可知，铅离子完全沉淀时，溶液的氢氧根离子浓度为 =1×10—5.5mol/L，则溶液的pH为8.5，故答案
为：将溶液中的Fe3+除去；8.5。
【答案】(1)增大反应物接触面积，提高反应速率
(2)
(3) 、AlO
(4)PbO +2CH COOH+H O=(CH COO) Pb +O ↑+2H O
2 3 2 2 3 2 2 2
(5)将 转为沉淀除去 8.5
