文档内容
微专题25 化学工艺流程题-----原料的预处理
1．（2023·全国·统考高考真题）LiMn O 作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿（MnCO ，
2 4 3
含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素）制备LiMn O 的流程如下：
2 4
预处理
已知：K [Fe(OH) ]=2.8×10-39，K [Al(OH) ]=1.3×10-33，K [Ni(OH) ]=5.5×10-16。
sp 3 sp 3 sp 2
回答下列问题：
(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为 。为提高溶矿速率，可采取的措施 (举1例)。
(2)加入少量MnO 的作用是 。不宜使用H O 替代MnO ，原因是 。
2 2 2 2
(3)溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=4，此时c(Fe3+)= mol·L-1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属
离子是 。
(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+，生成的沉淀有 。
(5)在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为 。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应
不断 。电解废液可在反应器中循环利用。(6)煅烧窑中，生成LiMn O 反应的化学方程式是 。
2 4
一、化工流程答题基本思路
二、一个完整的无机化工生产流程一般具有下列过程：
原料 对原料的预处理 核心化学反应 产品的提纯和分离 目标产物
三、原料预处理：
酸浸：溶解、去氧化膜等，使得可溶性的离子进入溶液中，不溶物过滤去除。碱浸：去油污（酯）、溶解铝、二氧化硅、氧化铝等，使得可溶性的离子进入溶液中，不容物过滤去除。
水浸：与水反应或溶解，使原料变成离子进入溶液中。
研磨（雾化、粉碎）：增大反应接触面积，以加快化学反应速率或使反应更充分。
灼烧（焙烧、煅烧）：使物质高温分解或者氧化去除杂质、改变物质结构，使物质能溶解。如从海带中提
取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质。如煅烧高岭土。
加入其他物质：如有机物醇、四氯化碳、无机盐等----反应、溶解。
四、原料预处理过程中常考知识点：
1．增大原料浸出率（离子在溶液中的含量多少）的措施：搅拌、适当升高温度、延长浸出时间、增大浸
出液的浓度、固体粉碎增大接触面积
2．提高固体的焙烧效率方法：增加氧气的量、固体充分粉碎、逆流焙烧、适当升温等。
3．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
1．（2023·全国·统考高考真题） 是一种压电材料。以 为原料，采用下列路线可制备粉状
。
预处理
回答下列问题：
(1)“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是 。
(2)“焙烧”后固体产物有 、易溶于水的 和微溶于水的 。“浸取”时主要反应的离子方程式为
。
(3)“酸化”步骤应选用的酸是 (填标号)。
a．稀硫酸 b．浓硫酸 c．盐酸 d．磷酸
(4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？ ，其原因是 。(5)“沉淀”步骤中生成 的化学方程式为 。
(6)“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的 。
2．（2021·湖北·高考真题）废旧太阳能电池CIGS具有较高的回收利用价值，其主要组成为CuIn Ga Se 。
0.5 0.5 2
某探究小组回收处理流程如图：
预处理
回答下列问题：
(1)硒(Se)与硫为同族元素，Se的最外层电子数为___；镓(Ga)和铟(In)位于元素周期表第IIIA族，
CuIn Ga Se 中Cu的化合价为___。
0.5 0.5 2
(2)“酸浸氧化”发生的主要氧化还原反应的化学方程式为____。
(3)25℃时，已知：K (NH ·H O)≈2.0×10-5，K [Ga(OH) ]≈1.0×10-35，K [In(OH) ]≈1.0×10-33，K [Cu(OH) ]≈1.0×10-
b 3 2 sp 3 sp 3 sp 2
20，“浸出液”中c(Cu2+)=0.01mol·L-1。当金属阳离子浓度小于1.0×10-5mol·L-1时沉淀完全，In3+恰好完全沉淀
时溶液的pH约为___(保留一位小数)；若继续加入6.0mol·L-1氨水至过量，观察到的实验现象是先有蓝色沉
淀，然后___；为探究Ga(OH) 在氨水中能否溶解，计算反应Ga(OH) +NH ·H O [Ga(OH) ]-+NH 的平衡
3 3 3 2 4
常数K=___。
(已知：Ga3++4OH- [Ga(OH) ]- K′= ≈1.0×1034)
4
(4)“滤渣”与SOCl 混合前需要洗涤、干燥，检验滤渣中SO 是否洗净的试剂是___；“回流过滤”中SOCl
2 2
的作用是将氢氧化物转化为氯化物和___。
(5)“高温气相沉积”过程中发生的化学反应方程式为___。1．（2023·全国·统考高考真题）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要
杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：
已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr O 存在，在碱性介质中以CrO 存在。
2
预处理
回答下列问题：
(1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为 (填化学式)。
(2)水浸渣中主要有SiO 和 。
2
(3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是 。
(4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO 和MgNH PO 的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到
3 4 4
最好的除杂效果，若pH<9时，会导致 ；pH>9时，会导致 。
(5)“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V O 沉淀，V O 在pH<1时，溶解为VO 或VO3+在碱性
2 5 2 5
条件下，溶解为VO 或VO ，上述性质说明V O 具有 (填标号)。
2 5
A．酸性 B．碱性 C．两性
(6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na S O )溶液，反应的离子方程式为 。
2 2 5
2．（2023·湖南郴州·统考三模）铋(Bi)的化合物广泛应用于电子、医药等领域。由辉铋矿(主要成分为 ，
含 、CuO、 等杂质)制备 的工艺流程如下：
预处理
已知：i． 易水解。 难溶于冷水。
ii．“氧化浸取”时，铋元素转化为 ，硫元素转化为硫单质。
iii． 。
回答下列问题：
(1)为提高“浸取”速率，采取的措施有：升高温度、 (写出一条)。辉铋矿浸取率随温度的变化
曲线如图，高于40℃时浸取率快速下降，其可能的原因是 。
(2)“氧化浸取”时， 和 发生反应的物质的量之比为 。
(3)“除铜”时发生反应： ，则
。
(4)“转化”时，生成 的离子方程式为 。
(5)已知酸性环境下， 可以将 氧化成 ( 被还原成 )。请设计一个原电池装置来证
明这一点，在下图中的两个方框内标出两烧杯溶液中溶质的化学式 ，并写出正极的电极反应
式： 。
(6)取 产品w g，加入足量稀硫酸和 稀溶液使其完全反应，再用a mol·L 标准溶液滴定生成的 ，当溶液紫红色恰好褪去时，消耗b mL标准溶液。该产品的纯度为 (用含
w、a、b的代数式表示)。
3．（2023·海南海口·海南中学校考三模）从低品位铜镍矿(含有Fe O 、FeO、MgO、CuO等杂质)资源中提
2 3
取镍和铜的一种工艺流程如下：
预处理
(1)上述流程中，加快反应速率的措施是 。
(2)萃取时发生反应：Cu2+ + 2HR CuR + 2H+(HR、CuR 在有机层，Cu2+、H+等在水层)。解释反萃取时
2 2
H SO 的作用： 。
2 4
(3)黄钠铁矾[NaFe (OH) (SO ) ]比Fe(OH) 更易形成沉淀。反应终点pH与Fe3+、Ni2+沉淀率的关系如下表。
3 6 4 2 3
沉淀率/%
反应终点pH
Fe3+ Ni2+
1.5 94.04 0.19
2.5 99.21 0.56
3.8 99.91 3.31
① 生成黄钠铁矾的离子方程式是 。
② 沉淀Fe3+时最适宜选用的反应终点pH是 。
(4)第二次使用MgO调节pH使Ni2+沉淀完全，宜将pH调节至 (填序号)(已知K [Ni(OH) ] = 2.1×10-
sp 2
15)。
a.6~7 b.9~10 c.11~12
4．（2023·广东汕头·金山中学校考三模）钒的用途十分广泛，有金属“维生素”之称。以含钒石煤(主要成
分为 、 ，杂质有 、 及 、 、 等化合物)制备单质钒的工艺流程如图所示。预处理
已知：
①该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀时和完全沉淀时的 如下表所示：
金属离子
开始沉淀时 1.9 7.0 3.0 8.1
完全沉底时 3.2 9.0 4.7 10.1
② ， ， 远大于 。
回答下列问题：
(1)为了提高“焙烧”效率，可采取的措施有 、
(2)“焙烧”时， 、 都转化为 ，写出 转化为 的化学方程式为
(3)“水浸”加入 调节溶液的 为8.5，可完全除去的金属离子有 ，部分除去的金属离
子有 。“水浸”加入过量 不能使 完全转化为 ，原因是 。
(4)“离子交换”与“洗脱”可表示为 ( 为强碱性阴离子交换树脂，
为 在水溶液中的实际存在形式)，则“洗脱”过程中“淋洗液”最好选用
(5)“沉钒”过程析出 晶体，需要加入过量 ，目的是 。
(6)钒的某种氧化物的晶胞结构如图所示，晶胞的长、宽、高分别是apm、bpm、cpm，阿伏加德罗常数的
值为 ，则该晶体的密度为 (用含a、b、c、 的代数式表示)。5．（2021·山东·高考真题）工业上以铬铁矿(FeCr O ，含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠
2 4
(Na Cr O •2H O)的工艺流程如图。回答下列问题：
2 2 7 2
理预
处
(1)焙烧的目的是将FeCr O 转化为Na CrO 并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆流而
2 4 2 4
行，目的是___。
(2)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓度c≤1.0×10-
5mol•L-1时，可认为已除尽。
中和时pH的理论范围为___；酸化的目的是___；Fe元素在___(填操作单元的名称)过程中除去。
(3)蒸发结晶时，过度蒸发将导致___；冷却结晶所得母液中，除Na Cr O 外，可在上述流程中循环利用的
2 2 7
物质还有____。
(4)利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na CrO 为主要原料制备Na Cr O 的总反应方程式为：
2 4 2 2 74Na CrO +4H O 2Na Cr O +4NaOH+2H ↑+O ↑。则Na Cr O 在___(填“阴”或“阳”)极室制得，电解
2 4 2 2 2 7 2 2 2 2 7
时通过膜的离子主要为___。
6．（2021·福建·高考真题）四钼酸铵是钼深加工的重要中间产品具有广泛的用途。一种以钼精矿(主要含
，还有 、 的化合物及 等)为原料制备四钼酸铵的工艺流程如下图所示。
回答下列问题： 预处理
(1)“焙烧”产生的气体用_______吸收后可制取氮肥。
(2)“浸出”时， 转化为 。提高单位时间内钼浸出率的措施有_______(任写两种)。温度对
内钼浸出率的影响如图所示。当浸出温度超过 后，钼的浸出率反而降低，主要原因是温度升高使水大
量蒸发，导致_______。(3)“净化”时，浸出液中残留的 、 转化为沉淀除去。研究表明，该溶液中 和pH的关系为：
。为了使溶液中的杂质离子浓度小于 ，应控制溶液的pH不小于_______。
(已知： ； 和 的 分别为35.2和17.2)
(4)“净化”后，溶液中若有低价钼(以 表示)，可加入适量 将其氧化为 ，反应的离子方程式
为_______。
(5)“沉淀”时，加入 的目的是_______。
(6)高温下用 还原(NH ) Mo O 可制得金属钼，反应的化学方程式为_______。【已知：(NH ) Mo O 受热
4 2 4 13 4 2 4 13
分解生成 】
1．（2023·江苏南通·海门中学校考模拟预测）从分金渣(主要成分为AgCl、 、 、 )中获取
高纯银的流程如图所示：预处理
已知：在上述反应的温度下 ，
(1)“预处理”加入 溶液将 转化为AgCl，反应的化学方程式为 。
(2)氯化银的晶胞如图， 周 围最近且等距离的 数目为
。
(3)已知： ， ，“分银”时，AgCl与 反应生成
，该反应的平衡常数 。
(4)“分银”时， 的浓度与溶液pH的关系如图1； 及其与 形成的微粒的浓度分数 随
溶液pH变化的关系如图2。“分银”时，终点pH需控制的范围及原因为 。
(5)“还原”时发生反应的离子方程式为 。(6)已如 (白色)，测定所制银样品纯度的过程为(杂质不反应)：
①称取制备的银样品1.0800g，加适量稀硝酸溶解，定容到100mL容量瓶中。
②准确量取25.00mL溶液于锥形瓶中，酸化后滴入几滴 溶液作指示剂，再用
标准溶液滴定，滴定终点时溶液变为血红色。
③重复②的操作2次，所用 标准溶液的平均体积为24.00mL。
计算样品中银的质量分数(写出计算过程) 。
2．（2023·江西·校联考二模）钯(Pd)是一种贵金属，活性炭载钯催化剂广泛应用于石油化工、制药等工业，
但使用过程中因生成难溶于酸的PdO而失活。一种从废钯催化剂(杂质主要含有机物、活性炭、 及
少量Fe、Cu等元素)中回收海绵钯的工艺流程如图：
预处理
已知：I．阴、阳离子交换树脂的基本工作原理分别为 、
( 表示树脂的有机成分)。
Ⅱ．“沉钯”时得到氯钯酸铵 固体，不溶于冷水，可溶于稀盐酸。
请回答下列问题：
(1)进行“焙烧”的目的是 。
(2)“浸取”时，加入 有利于Pd的溶解，生成的四氯合钯(Ⅱ)酸( )为二元强酸。加入浓盐酸
和 后主要反应的离子方程式： 。
(3)“离子交换除杂”应使用 (填“阳离子”或“阴离子”)树脂。(4)“还原”过程 转化为 ，在反应器出口处器壁内侧有白色晶体生成，该过程发生的化学方程式为
，且该反应的副产物可循环利用至 环节(填环节名称)。
(5)研究表明有些过渡金属型氢化物能高效的储存和输送氢能源，如LaH 、TiH ，已知标准状况下，1体
2.76 1.73
积的钯粉大约可吸附896体积的氢气(钯粉的密度为10.64g·cm-3，相对原子质量为106.4)，试写出钯(Pd)的
氢化物的化学式 。在第二步还原过程中，也可用 代替N H 进行热还原，但消耗的H 质量比理论
2 4 2
值略高，其原因是 。
3．（2023·云南·校联考二模）六水合氯化镍(NiCl ·6H O)常用于电镀、陶瓷等工业。某实验室以镍矿渣(主要
2 2
含NiS、CuS、FeS)制备六水合氯化镍晶体，设计流程如图所示：
预处理
已知： K (NiS)= 1.07×10-21， K (CuS)= 1.27×10-26。
sp sp
回答下列问题：
(1)①写出“酸溶”时，NiS发生反应的离子方程式： 。
②“酸溶”时，为减少生产过程对大气的污染，通常还需通入过量的 (填气体名称)。
(2)试剂a应选用下列物质中的_______(填标号)。
A．NaOH B．Ni(OH)
2
C．Na CO D．Ni(NO )
2 3 3 2
(3)“除铜”过程发生反应的离子方程式是 ，若要求溶液中Cu2+浓度小于1×10-5mol/L，则应控制溶液
中Ni2+浓度 。(结果保留两位小数)
(4)“沉镍”所得沉淀有多种组成，可表示为xNiCO ·yNi( OH) ·zH O，若试剂b为纯净物，试剂b可以是
3 2 2
。 为测定沉淀的组成，进行下列实验：称取干燥沉淀样品3. 41g，隔绝空气加热，剩余固体质量随温度变
化的曲线如图所示(500°C~750°C条件下加热，收集到的气体产物只有一种，750°C以上残留固体为NiO)。通
过计算确定该样品的化学式为 。(5)由xNiCO ·yNi( OH) ·zH O固体制备NiCl ·6H O的实验方案是：向固体中加入过量盐酸，搅拌，调节溶液
3 2 2 2 2
的pH值，蒸发浓缩， ，过滤， ，干燥(NiCl 溶解度曲线如图所示)。
2
4．（2023·重庆沙坪坝·重庆八中校考二模）氮化镓(GaN)具有优异的光电性能。一种利用炼锌矿渣(主要含
铁酸镓 、铁酸锌 、 、 )制备GaN的工艺流程如下：
预处理
已知：①常温下， ， ， 。
②Ga与Al同主族，化学性质相似。
③ 、 的反萃取率(进入水相中金属离子的百分数)与盐酸浓度的关系见下表。
反萃取率/%
盐酸浓度/2 86.9 9.4
4 69.1 52.1
6 17.5 71.3
回答下列问题：
(1)基态镓的电子排布式为 ，GaN晶胞结构与金刚石类似，其中N原子的轨道杂化类型为 。
(2)提高“酸溶”时溶出率的方法有 (任写2种)。
(3)酸浸时 发生反应的化学方程式为 。
(4)“酸浸”所得浸出液中 、 浓度分别为 、 。常温下，为尽可能多地提取 并
确保不混入 ，“调pH”时需用CaO调节pH的范围为 (假设调pH时溶液体积不变)；“酸
溶”所得滤渣的主要成分是 (填化学式)。
(5)“脱铁”和“反萃取”时，所用盐酸的浓度 ， (选填上表中盐酸的浓度)。
(6)“沉镓”时，若加入NaOH的量过多，会导致 的沉淀率降低，原因是 (用离子方程式表示)。
5．（2023·海南海口·海南华侨中学校考二模）穿甲弹的弹芯用钨合金制造。工业上以黑钨矿(主要成分是
FeWO 、MnWO ，含少量的Fe O 、SiO )为原料冶炼钨的流程如图所示。
4 4 2 3 2
已知：钨酸H WO 难溶于水。
2 4
回答下列问题： 预处理
(1)浸取在加热、通空气条件下进行，FeWO 转化为Na WO 的化学方程式为 。
4 2 4
(2)“滤渣1”的成分为 。除硅时，加入稀盐酸调节pH时，如果pH太低，钨的产率会降低，其原因
是 。
(3)“系列操作X”的目的是去除部分氨，使(NH ) WO 转化为仲钨酸铵 析出并分离，则该系
4 2 4
列操作是 。
(4)已知：含大量钨酸钙固体的溶液中存在 。 时，，当温度升高至 时， ，则 (填“ ”“ ”或“ ”)0。
6．（2023·陕西商洛·统考三模）固体电解质LATP的化学式为Li Al Ti (PO ) ，某研究人员以钛铁矿精粉
1.4 0.4 1.6 4 3
(主要成分为FeTiO ，含少量Al O ，SiO )为原料合成LATP的工艺流程如图所示。
3 2 3 2
预处理
请回答下列问题：
(1)LATP中钛的化合价为 价。
(2)“粉碎”的目的是 ，为了达到这一目的，还可以采用的措施有 (答一条即可)。
(3)“碱浸”的目的是除去 (填化学式)。
(4)“碱浸”时加入适当过量的NaOH溶液，“酸浸”时加入适当过量的稀硫酸，且NaOH溶液和稀硫酸均不
宜过量太多，其主要原因是 。
(5)“沉钛”时生成Ti (PO ) 的化学方程式为 。
3 4 4
(6)本实验洗涤Ti (PO ) 时采用如图所示装置，该装置为抽滤装置，其原理是用抽气泵使吸滤瓶中的压强降
3 4 4
低，达到快速固液分离的目的。其中“安全瓶”的作用是 。
(7)常温下，Ti (PO ) 的K =a，当溶液中c(Ti4+)≤1.0×10-5mol·L-1时可认为Ti4+沉淀完全，则“沉钛”时，溶液
3 4 4 sp
中c( )最低为 mol·L-1。
7．（2023·山东潍坊·统考三模） 可用于油漆颜料及羊毛处理。工业上以高铁铬铁矿(主要成分为
，含 、 、 等杂质)为原料生产 和金属Al的工艺流程如图。预处理
已知：
I．“焙烧”过程中， 反应转化为
Ⅱ．若溶液中相关离子的物质的量浓度为c，则常温时，lgc与溶液pH的关系如图所示。
Ⅲ． (黄色) (橙色) 。
回答下列问题：
(1)“焙烧”时， 发生反应的化学方程式为 。
(2)“水浸”后滤渣主要成分为 (填化学式)；“调pH”时通入的“气体X”是 。
(3)常温下，图像上M点对应的溶液 。
(4)用稀硫酸进行“酸浸”，调节溶液pH的最大值为 。“沉铝”后
的母液Ⅱ的主要成分为 。
(5)加入 “析铬”时， 被还原的离子方程式为 。
