文档内容
第 32 讲 无机化工流程题的解题策略
目录
考情分析 考向1 考查信息方程式的书写
考向2 考查物质分离、提纯的方法
网络构建
考点三 工艺流程题的类型
考点一 认识工业流程试题
【夯基·必备基础知识梳理】
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 以物质制备为目的工艺流程题
知识点1 工业流程试题的基本特点
知识点2 以混合物的分离、提纯为目的的工
知识点2 工艺流程题的主线分析方法
艺流程题
考点二 工艺流程题的解题策略
【提升·必考题型归纳】
【夯基·必备基础知识梳理】 考向1 考查以物质制备为目的工艺流程题
知识点1 工艺流程题的审题方法 考向2 考查以混合物的分离、提纯为目的
知识点2 工艺流程题的解题方法 的工艺流程题
【提升·必考题型归纳】
真题感悟
考点要求 考题统计 考情分析
分析近三年来的高考试题有以下规律：
无机化工流程题是近年来高考中备受关注的一种题
型，该类题源于生产实际，以解决化学实际问题为目
2023全国乙卷27题，14分
以物质制备为目 的，将化工生产过程中的主要生产流程用框图形式展示
2022全国甲卷26题，14分
的工艺流程题 出来，并根据其中涉及的化学知识步步设问，使问题情
2021全国甲卷26题，14分
境真实，构成与化工生产紧密联系的化学工艺流程题。
试题新颖，内容丰富，阅读量大，其结构分题头、流程
图和问题三部分。题头一般简单介绍该工艺生产的原料
和生产目的，流程图部分主要用框图形式将原料到产品
2023全国乙卷27题，14分
以混合物的分
的主要生产工艺展示出来，问题部分主要根据生产过程
2022全国甲卷26题，14分
离、提纯为目的
中涉及的化学知识设计一系列的问题。题型可以是选择
2021全国甲卷26题，14分
的工艺流程题
题，也可以是主观题。以物质制备和物质的分离提纯为
主的工艺流程题考查元素化合物和实验操作、实际生产的相关知识。
考点一 认识工业流程试题
知识点1 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。
知识点2 工艺流程题的主线分析方法1.读流程图
①箭头：箭头进入的是投料(反应物)、出去的是主产物或副产物(生成物)。
②三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。
2.解题要点
①审题要点：a.了解生产目的、原料及产品，b.了解题目提供的信息，c.分析各步的反应
条件、原理及物质成分，d.理解物质分离、提纯、条件控制等操作的目的及要点。
②答题切入点：a.原料及产品的分离提纯，b.生产目的及反应原理，c.生产要求及反应条
件，d.有关产率、产量及组成的计算，e.绿色化学。
3.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。
4.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。
5、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。
6、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。
考点二 工艺流程题的解题策略
知识点1 工业流程试题的审题方法
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。
知识点2 工艺流程题的解题方法
1.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。
2.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
3.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。
考向1 考查信息方程式的书写
例1．（2023秋·福建龙岩·高三校联考期末）某工厂利用下列途径处理含铬(Ⅵ)废水：
下列说法错误的是
A．“调pH”时可用浓盐酸代替硫酸
B．“转化”过程发生的反应方程式：
C．“转化”过程不能用 替换
D．“沉淀”过程，生成的 胶体可作为絮凝剂，加速 沉淀
【分析】含铬(Ⅵ)废水中Cr元素为 ，硫酸酸化后与FeSO 反应， 转化为Cr3+，加入石灰乳，
4
Fe3+转化为Fe(OH) 沉淀，Cr3+转化为Cr(OH) 沉淀。
3 3
【解析】A． 具有强氧化性，在酸性条件下会和浓盐酸反应产生氯气，故不能用浓盐酸酸化，A项错
误；B．“转化”过程中Fe2+在酸性条件下将 转化为Cr3+，化学方程式为6Fe2++ +14H+=6Fe3+
+2Cr3++7H O，B项正确；C．NaSO 在酸性条件下易分解，不能替代FeSO ，C项正确；D．Fe(OH) 可作
2 2 2 3 4 3
为絮凝剂，使水中悬浮的细小颗粒聚集成较大的颗粒，从而加速Cr(OH) 沉淀速度，D项正确。答案选
3
A。
【答案】A
【变式训练】（2023·湖南长沙·长沙市明德中学校考模拟预测）氧化铈(CeO)是应用广泛的稀土氧化物。一
2
种用氟碳铈矿(CeFCO，含BaO、SiO 等杂质)为原料制备CeO 的工艺如图。
3 2 2下列说法不正确的是
A．滤渣A的主要成分为BaSO 和SiO
4 2
B．Ce (CO) 中阴离子的空间结构为正四面体
2 3 3
C．步骤①、②中均有过滤操作
D．步骤②反应的离子方程式为
【分析】由流程可知，在空气中焙烧主要发生4CeFCO+O 3CeO+CeF +4CO ，Ce3+被氧化为Ce4+，
3 2 2 4 2
用硫酸浸取，Ce4+进入溶液，SiO 不反应，BaO与硫酸反应生成BaSO 沉淀，过滤分离，滤渣A为SiO、
2 4 2
BaSO，滤液A中加还原剂将Ce4+还原为Ce3+，加入碳酸氢铵使Ce3+转化为Ce (CO)，最后灼烧分解生成
4 2 3 3
CeO。
2
【解析】A．由上述分析可知，滤渣A的主要成分为BaSO 和SiO，A正确；B．Ce (CO) 中阴离子即
4 2 2 3 3
中心原子C周围的价层电子对数为：3+ =3，故其空间结构为平面三角形，B错误；C．步
骤①、②中均分离出沉淀，均为过滤操作，C正确；
D．步骤②反应即加入碳酸氢铵使Ce3+转化为Ce (CO)，该反应的离子方程式为
2 3 3
，D正确；故答案为：B。
【答案】B
考向2 考查物质分离、提纯的方法
例2．（2023秋·河北保定·高三校考期末）工业上以铝土矿(主要成分是Al O，含Fe O 杂质)为原料冶炼铝
2 3 2 3
的工艺流程如图：
下列叙述错误的是
A．试剂X是NaOH溶液，滤液A中的溶质有两种
B．滤渣C为Fe O，滤液B为NaCO 溶液
2 3 2 3
C．试剂Y是二氧化碳，它与滤液A反应生成Al(OH) 沉淀
3
D．图中所示转化反应中只包含1个氧化还原反应
【分析】铝土矿主要成分是Al O，含Fe O 杂质，加入过量的NaOH溶液，Al O 与NaOH溶液反应生成
2 3 2 3 2 3
NaAlO ，滤液A含有NaAlO 和过量的NaOH，滤渣C为Fe O，滤液A中通入过量的二氧化碳，与
2 2 2 3
NaAlO 反应生成氢氧化铝沉淀和NaHCO ，加热Al(OH) 生成Al O 和水，电解熔融Al O 得到Al单质，据
2 3 3 2 3 2 3此分析解答。
【解析】A．试剂X是NaOH溶液，滤液A中的溶质有NaAlO 和NaOH两种，故A正确；B． 滤渣C为
2
Fe O，滤液B为NaHCO 溶液，故B错误；C． 试剂Y是二氧化碳，它与滤液A反应生成Al(OH) 沉淀，
2 3 3 3
故C正确；D． 图中所示转化反应中只包含1个氧化还原反应，即电解熔融Al O 得到Al单质是氧化还原
2 3
反应，故D正确；故选B。
【答案】B
【变式训练】（2023秋·江西南昌·高三统考开学考试）钨在自然界的储量只有620万吨，江西独占有520
万吨。江西每年产生大量的钨冶炼渣(主要含 的氧化物以及少量重金
属氧化物等)，以钨冶炼渣为原料，提炼制备电池级硫酸锰的工艺流程如下：
已知①溶液中金属离子的物质的量浓度 时可以看成沉淀完全，
。
② 易被空气中的氧气氧化生成 一般难溶于酸溶液。
(1)“酸浸”时，为提高锰的浸出率，可采取的措施是 (写一种即可)，滤渣1的主要成分为 、
(填化学式)。
(2)酸浸后所得浸出液中金属阳离子包括 ，写出生成 的离子方程式 。
(3)浸出液加入 需要过量的原因 。若要使 和 沉淀完全，则需调节溶液的 最小值为
。
(4)滤渣3的主要成分是 和 。
(5)加 的目的是 。
(6)分批加入 溶液的原因是 。
(7)如图为 溶解度曲线。从 溶液中提取 晶体的操作为 ，洗涤，干燥，碾磨，
即得到了电池级硫酸锰。【分析】钨冶炼渣(主要含 的氧化物以及少量重金属氧化物等)酸浸
后得到的浸出液中含有Mn2+、Al3+、Ca2+、Fe3+、Mg2+、Fe2+和重金属离子， 和 不溶于酸存在于
滤渣1中，浸出液中加入HO 溶液将Fe2+氧化为Fe3+，调节pH使Al3+、Fe3+转化为Al(OH) 、Fe(OH) 沉淀，
2 2 3 3
过滤后向滤液中加入MnF 使Ca2+、Mg2+转化为CaF 、MgF 沉淀，过滤后向滤液中加入MnS除去重金属离
2 2 2
子，过滤后向滤液中加入NaCO 使Mn2+转化为MnCO 沉淀，MnCO 溶于稀硫酸并且调节pH，最终得到
2 3 3 3
电池级硫酸锰。
【解析】（1）“酸浸”时，为提高锰的浸出率，可采取的措施是：升高温度、粉碎钨冶炼渣、充分搅拌
等；由分析可知，滤渣1的主要成分为SiO、 。
2
（2） 具有氧化性，“酸浸”时MnO 将Fe2+氧化为Fe3+，本身被还原为Mn2+，离子方程式为：
2
MnO +4H++2Fe2+=2Fe3++Mn2++2H O。
2 2
（3）由分析可知，浸出液加入HO 的作用是将Fe2+氧化为Fe3+；
2 2
，当Al(OH) 完全沉淀时，Fe(OH) 也沉淀完全，当 完
3 3
全沉淀时，溶液中c(OH-)= ，c(H+)=
，pH=4.7，则需调节溶液的 最小值为4.7。
（4）由分析可知，滤渣3的主要成分是CaF 和MgF 。
2 2
（5）由分析可知，加MnS的目的是除去重金属离子。
（6）分批加入NaCO 溶液的原因是：使Mn2+慢慢转化为MnCO 沉淀，同时避免有二氧化碳气体产生。
2 3 3
（7）MnSO 的溶解度随温度变化较大，从MnSO 溶液中提取MnSO 晶体的操作为：蒸发浓缩、冷却结晶，
4 4 4
洗涤，干燥，碾磨，即得到了电池级硫酸锰。
【答案】(1)升高温度、粉碎钨冶炼渣、充分搅拌等
(2)MnO +4H++2Fe2+=2Fe3++Mn2++2H O
2 2
(3)将Fe2+氧化为Fe3+ 4.7
(4)MgF
2
(5)除去重金属离子
(6)使Mn2+慢慢转化为MnCO 沉淀，同时避免有二氧化碳气体产生
3(7)蒸发浓缩、冷却结晶
考点三 工艺流程题的类型
知识点1 以物质制备为目的工艺流程题
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
分离、提纯
方法：蒸发浓缩—冷却结晶—过滤—(洗涤、干燥)
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
提高原子利用率
用)
在空气中或特定气
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
2 2 2
体中进行的反应或
气，防氧化、水解、潮解等目的
操作
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
洗涤沉淀
操作2～3次
判断沉淀是否洗涤
取最后洗涤液少量，检验其中是否还有某种离子存在等
干净
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)
控制温度(常用水 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
③控制反应速率：使催化剂达到最大活性
浴、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
知识点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)
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
洗涤(冰水、
(适用于高温溶解度大、低温溶解度小的物质)
热水、有机
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
溶剂)
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
3 3 2
体氛围抑制
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
2 2 7
蒸发浓缩、
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
2 2 7 2 2 7
冷却结晶
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
2 2 7
蒸发结晶、
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
2 2 7
趁热过滤
少量KNO
3考向1 考查以物质制备为目的工艺流程题
例1、磷酸铁锂(LiFePO )被认为是最有前途的锂离子电池正极材料。某企业利用富铁浸出液生成磷酸铁锂,
4
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
钛钛钛
H 2 TiO 3 TiO 2
Fe2+
钛钛钛 SO 4 2- NaClO H 3 PO 4 NH 3 H 2 O Li 2 CO 3 钛钛
TiO2+
钛 钛 PH=2的钛钛 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%= %。
[来源:Zxxk.Com]
【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 [来源:学*科*网]
【变式训练】（2023秋·江苏南通·高三如皋市第一中学开学考试） 是一种重要的P型半导体材料。以
一种石膏渣[含 及少量 、 等]为原料制备 的实验流程如下：
已知：常温下， 。
(1)“浸取”时，生成 与 等。 参加反应的离子方程式为 。
(2)“沉淀”时 溶液的用量不宜过多，其原因是 。
(3)循环“浸取”多次后，“滤液X”中浓度增大的阳离子主要有 。
(4)为测定“浸取”时 元素浸出率，需先测定石膏渣中 元素含量。称取 石膏渣，加入足量稀
充分溶解，过滤并洗涤滤渣，将滤液转移至 容量瓶中，加水稀释至刻度；准确量取
稀释后的溶液于锥形瓶中，加入足量KI溶液( )，用 标准溶
液滴定至终点( )，平行滴定3次，平均消耗 标准溶液 。计算石膏
渣中 元素质量分数(写出计算过程) 。【分析】以一种石膏渣[含CaSO 及少量Cu(OH) 、Cu (OH) SO 、Zn(OH) 等]为原料制备CuS，石膏渣加入
4 2 2 2 4 2
过量氨水浸取，Cu(OH) 、Cu (OH) SO 、Zn(OH) “浸取”时生成[Cu(NH )]2+与[Zn(NH )]2+等，同时生成氢
2 2 2 4 2 3 4 3 4
氧化钙，过滤除去氢氧化钙，滤液加入NaS溶液，使Cu2+生成CuS沉淀，过滤得到CuS，滤液可以循环利
2
用，据此解答。
【解析】（1）Cu (OH) SO 反应生成[Cu(NH )]2+，离子方程式为Cu (OH) SO +8NH=2[Cu(NH)]2++SO
2 2 4 3 4 2 2 4 3 3 4
+2OH-。
（2）常温下，K (CuS)=1.27×10-36，K (ZnS)=1.2×10-23，“沉淀”时NaS溶液的用量不宜过多，硫离子浓
sp sp 2
度过大会生成ZnS沉淀，故其原因是生成的CuS沉淀中会混有ZnS沉淀。
（3）结合制备流程，[Zn(NH )]2+在滤液X中，且加入了NaS，引入了钠离子，故循环“浸取”多次后，
3 4 2
“滤液X”中浓度增大的阳离子主要有[Zn(NH )]2+和Na+。
3 4
（4）根据 ， ，得关系式为2Cu+～I～2SO ，25.00mL稀
2 2
释后的溶液中：n(Cu2+)=0.02000mol/L×0.0235L=4.700×10-4mol，石膏渣中铜元素的质量m=4.700×10-
4mol×64g/mol× =0.3008g，石膏渣中Cu元素质量分数 ×100%=0.6016%。
【答案】(1)Cu (OH) SO +8NH=2[Cu(NH)]2++SO +2OH-
2 2 4 3 3 4
(2)生成的CuS沉淀中会混有ZnS沉淀
(3)[Zn(NH )]2+和Na+
3 4
(4)0.6016%
【名师点睛】制备类工业流程题，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。
考向2 考查以混合物的分离、提纯为目的的工艺流程题
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，故
2 4 2 4
答案为SiO；过滤；
2
（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，故答案为加入碱中和硫酸，
促使平衡正向移动，提高钒的萃取率；HSO ；
2 4
（3）④的离子方程式为：ClO －+9H O+6VO2+=6VO－+18H++ Cl－，故答案为ClO －+9H O+6VO2+=6VO－
3 2 3 3 2 3
+18H++ Cl－；
（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，故答案为
3
1.7-1.8；2.6×10-3 mol·L-1；
（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
【变式训练】（2023秋·河北保定·高三河北省唐县第一中学校考期中）高品质MnO 可用于生产锂离子电
2
池正极材料锰酸锂。以软锰矿与黄铁矿为主要原料采用“两矿一步浸出法”制备高品质MnO 的某工艺流
2
程如图所示：
已知：①软锰矿与黄铁矿的主要成分分别为MnO 、FeS，还含少量Fe、Ca、Mg、Al、Si等元素的氧化物；
2 2
②该工艺条件下，相关金属离子完全形成氢氧化物沉淀的pH如下：
金属离子 Fe2+ Fe3+ Mn2+ Mg2+ Al3+
开始沉淀pH 6.9 1.9 6.6 9.1 3.4
沉淀完全(c=1.0×10-5 mol·L-1)的pH 8.3 3.2 10.1 10.9 4.7
回答下列问题：
(1)“配矿”过程中，将软锰矿与黄铁矿粉碎混匀的目的是 。
(2)“酸浸”操作中需先后分批加入HSO 、HO。加入HSO 后发生酸浸过程的主要反应离子方程式为
2 4 2 2 2 4
2FeS+3MnO+12H+=2Fe3++3Mn2++4S+6H O，2Fe2++MnO+4H+=2Fe3++Mn2++2H O。
2 2 2 2 2
①已知滤渣1的主要成分为S、SiO、CaSO 等，其附着在矿粉颗粒表面使上述反应受阻，此时加入
2 4
HO，利用其迅速分解产生的大量气泡可破除该不利影响。分析导致HO 迅速分解的因素是 。
2 2 2 2
②矿粉颗粒表面附着物被破除后，HO 还可以继续与MnO 反应，从而提高锰元素的浸出率，该反应的化
2 2 2
学方程式是 。
(3)“调pH”时调节溶液pH范围为4.7~6.0，此时“滤渣2”的主要成分为 (填化学式)。
(4)“沉锰”步骤发生主要反应的离子方程式为 。
(5)利用惰性电极电解HSO —MnSO —HO体系获得MnO 的机理(部分)如图1甲所示，硫酸浓度与电流效
2 4 4 2 2
率的关系如图2所示。硫酸浓度超过3.0 mol·L-1时，电流效率降低的原因是 。
【分析】“酸浸”过程滤液中主要含有Fe3+、Mn2+、Mg2+、Ca2+、Al3+等金属离子，滤渣1中主要是S、
SiO、CaSO 等；“调pH”，则Fe3+和Al3+以Fe(OH) 和Al(OH) 形式沉淀（滤渣2），滤液中主要含有
2 4 3 3
Mg2+、Mn2+、Ca2+等金属离子；加入NH F“除杂”，Ca2+、Mg2+以CaF 、MgF 形式沉淀（滤渣3），滤液
4 2 2
中含有Mn2+金属离子；“沉锰”步骤则Mn2+以MnCO 形式沉淀出来；MnCO 经后续操作得到MnO 。
3 3 2
【解析】（1）将软锰矿与黄铁矿粉碎混匀的目的是增加接触面，提高反应速率；提高原料利用率。（2）①加入HSO 后发生反应生成单质S的离子方程式为2FeS+3MnO+12H+=2Fe3++3Mn2++4S↓+6H O。
2 4 2 2 2
Fe3+、Mn2+和MnO 等都是双氧水分解的催化剂，故HO 会迅速分解。
2 2 2
②能提高锰元素的浸出率，说明生成了Mn2+，则HO 作还原剂，该离子方程式为MnO + H O+2H+= Mn2+
2 2 2 2 2
+O ↑+H O。
2 2
（3）“调pH”时调节溶液pH范围为4.7~6.0，由表格可知：pH=3.2时Fe3+沉淀完全，pH=4.7时Al3+沉淀完
全，故“滤渣2”的主要成分为Fe(OH) 、Al(OH) 。
3 3
（4）“沉锰”步骤中溶液中主要含有Mn2+，Mn2+和HCO 反应生成MnCO ，离子方程式为Mn2++HCO
3
=MnCO↓+H O+ CO ↑。
3 2 2
（5）当硫酸浓度超过3.0molL−1时，生成的MnOOH与硫酸反应，MnOOH减少，反应减弱，电流效率降
低。
⋅
【答案】(1)增加接触面，提高反应速率；提高原料利用率
(2)Fe3+或Mn2+或MnO 等作催化剂 MnO + H O+2H+= Mn2++O ↑+H O
2 2 2 2 2 2
(3)Fe(OH) 、Al(OH)
3 3
(4)Mn2++HCO =MnCO↓+H O+ CO ↑
3 2 2
(5)硫酸浓度高，MnOOH被消耗，效率降低
【名师点睛】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。
1．（2023·浙江·高考真题）某研究小组制备纳米 ，再与金属有机框架 )材料复合制备荧光材料
，流程如下：
已知：①含
锌组分间的转化关系：
② 是 的一种晶型， 以下稳定。
请回答：
(1)步骤Ⅰ，初始滴入 溶液时，体系中主要含锌组分的化学式是 。
(2)下列有关说法不正确的是___________。
A．步骤Ⅰ，搅拌的作用是避免反应物浓度局部过高，使反应充分
B．步骤Ⅰ，若将过量 溶液滴入 溶液制备 ，可提高 的利用率
C．步骤Ⅱ，为了更好地除去杂质，可用 的热水洗涤
D．步骤Ⅲ，控温煅烧的目的是为了控制 的颗粒大小
(3)步骤Ⅲ，盛放样品的容器名称是 。
(4)用 和过量 反应，得到的沉淀可直接控温煅烧得纳米 ，沉淀无需洗涤的原因是 。
(5)为测定纳米 产品的纯度，可用已知浓度的 标准溶液滴定 。从下列选项中选择合理的仪
器和操作，补全如下步骤[“___________”上填写一件最关键仪器，“(___________)”内填写一种操作，均用
字母表示]。
用___________(称量 样品 )→用烧杯(___________)→用___________(___________)→用移液管
(___________)→用滴定管(盛装 标准溶液，滴定 )
仪器：a、烧杯；b、托盘天平；c、容量瓶；d、分析天平；e、试剂瓶
操作：f、配制一定体积的Zn2+溶液；g、酸溶样品；h、量取一定体积的 溶液；i、装瓶贴标签
(6)制备的 荧光材料可测 浓度。已知 的荧光强度比值与 在一定浓度范围
内的关系如图。
某研究小组取 人血浆铜蓝蛋白(相对分子质量 )，经预处理，将其中 元素全部转化为
并定容至 。取样测得荧光强度比值为10.2，则1个血浆铜蓝蛋白分子中含 个铜原子。
【答案】(1) (2)BC(3)坩埚
(4)杂质中含有 ，在控温煅烧过程中分解或被氧化为气体而除去。
(5) (6)8
【分析】本题为一道无机物制备类的工业流程题，首先向氢氧化钠溶液中滴加硫酸锌溶液并搅拌，此时生
成 ，分离出 后再控温煅烧生成纳米氧化锌，进一步处理后得到最终产品，以此解
题。
【解析】（1）初始滴入 溶液时，氢氧化钠过量，根据信息①可知，体系中主要含锌组分的化学式
是 ；
（2）A．步骤Ⅰ，搅拌可以使反应物充分接触，加快反应速率，避免反应物浓度局部过高，A正确；B．
根据信息①可知，氢氧化钠过量时，锌的主要存在形式是 ，不能生成 ，B错误；
C．由信息②可知， 以下稳定，故在用 的热水洗涤时会导致， 分解为其
他物质，C错误；D．由流程可知，控温煅烧时 会转化为纳米氧化锌，故控温煅烧的目的是为
了控制 的颗粒大小，D正确；故选BC；（3）给固体药品加热时，应该用坩埚，故步骤Ⅲ，盛放样品的容器名称是坩埚；
（4）两者反应时，除了生成固体ZnO外，还会生成二氧化碳，氨气和水蒸气，即杂志都是气体，故沉淀
不需要洗涤的原因是：杂质中含有 ，在控温煅烧过程中分解或被氧化为气体而除去；
（5）为了使测定结果尽可能准确，故可以用分析天平称量ZnO的质量，选择d，随后可以用酸来溶解氧化
锌，故选g，溶解后可以用容量瓶配制一定浓度的溶液，故选c(f)，再用移液管量取一定体积的配好的溶液
进行实验，故选h，故答案为： ；
（6）人血浆铜蓝蛋白的物质的量n(人血浆铜蓝蛋白)= ，由于实验测得荧光强
度比值为10.2，则铜离子浓度n(Cu2+)= ，则则1个血浆铜蓝蛋白分子中含
8个铜原子。
2．（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
。
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 。
【答案】(1)做还原剂，将 还原
(2)
(3)c
(4)不可行 产物中的硫化物与酸反应生成的有毒气体 会污染空气，而且 与盐酸反应生成可溶于
水的 ，导致 溶液中混有 杂质无法除去、最终所得产品的纯度降低
(5)
(6)【分析】由流程和题中信息可知， 与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到 、 、易
溶于水的 和微溶于水的 ；烧渣经水浸取后过滤，滤渣中碳粉和 ，滤液中有 和 ；滤
液经酸化后浓缩结晶得到 晶体； 晶体溶于水后，加入 和 将钡离子充分沉淀
得到 ； 经热分解得到 。
【解析】（1）“焙烧”步骤中， 与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到 、 、
和 ， 被还原为 ，因此，碳粉的主要作用是做还原剂，将 还原。
（2）“焙烧”后固体产物有 、易溶于水的 和微溶于水的 。易溶于水的 与过量的
可以发生复分解反应生成硫化钙沉淀，因此，“浸取”时主要反应的离子方程式为 。
（3）“酸化”步骤是为了将 转化为易溶液于的钡盐，由于硫酸钡和磷酸钡均不溶于水，而 可溶
于水，因此，应选用的酸是盐酸，选c。
（4）如果焙烧后的产物直接用酸浸取是不可行的，其原因是：产物中的硫化物与酸反应生成的有毒气体
会污染空气，而且 与盐酸反应生成可溶于水的 ，导致 溶液中混有 杂质无法除去、
最终所得产品的纯度降低。
（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，该反应的化学方程式为， ，
因此，产生的 = 。
3．（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
2 4
（MnCO ，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素）制备LiMn O 的流程如下：
3 2 4
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HO 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
【答案】(1)MnCO +H SO =MnSO +H O+CO↑ 粉碎菱锰矿
3 2 4 4 2 2
(2)将Fe2+氧化为Fe3+ Fe3+可以催化HO 分解
2 2
(3)2.8×10-9 Al3+ (4)BaSO 、NiS
4
(5)Mn2++2H O H↑+MnO↓+2H+ 加入Mn(OH)
2 2 2 2
(6)2Li CO+8MnO 4LiMn O+2CO ↑+O ↑
2 3 2 2 4 2 2
【分析】根据题给的流程，将菱锰矿置于反应器中，加入硫酸和MnO ，可将固体溶解为离子，将杂质中
2
的Fe、Ni、Al等元素物质也转化为其离子形式，同时，加入的MnO 可以将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+；随
2
后将溶液pH调至制约等于7，此时，根据已知条件给出的三种氢氧化物的溶度积可以将溶液中的Al3+沉淀
出来；随后加入BaS，可以将溶液中的Ni2+沉淀，得到相应的滤渣；后溶液中含有大量的Mn2+，将此溶液
置于电解槽中电解，得到MnO ，将MnO 与碳酸锂共同煅烧得到最终产物LiMn O。
2 2 2 4
【解析】（1）菱锰矿中主要含有MnCO ，加入硫酸后可以与其反应，硫酸溶矿主要反应的化学方程式为：
3
MnCO +H SO =MnSO +H O+CO↑；为提高溶矿速率，可以将菱锰矿粉碎；故答案为：
3 2 4 4 2 2
MnCO +H SO =MnSO +H O+CO↑、粉碎菱锰矿。
3 2 4 4 2 2
（2）根据分析，加入MnO 的作用是将酸溶后溶液中含有的Fe2+氧化为Fe3+，但不宜使用HO 氧化Fe2+，
2 2 2
因为氧化后生成的Fe3+可以催化HO 分解，不能使溶液中的Fe2+全部氧化为Fe3+；故答案为：将Fe2+氧化
2 2
为Fe3+、Fe3+可以催化HO 分解。
2 2
（3）溶矿完成以后，反应器中溶液pH=4，此时溶液中c(OH-)=1.0×10-10mol·L-1，此时体系中含有的
c(Fe3+)= =2.8×10-9mol·L-1，这时，溶液中的c(Fe3+)小于1.0×10-5，认为Fe3+已经沉淀完全；用石
灰乳调节至pH≈7，这时溶液中c(OH-)=1.0×10-7mol·L-1，溶液中c(Al3+)=1.3×10-12mol·L-1，c(Ni2+)=5.5×10-
2mol·L-1，c(Al3+)小于1.0×10-5，Al3+沉淀完全，这一阶段除去的金属离子是Al3+；故答案为：2.8×10-9、
Al3+。
（4）加入少量BaS溶液除去Ni2+，此时溶液中发生的离子方程式为Ba2++S2-+Ni2++SO =BaSO ↓+NiS↓，生
4
成的沉淀有BaSO、NiS。
4
（5）在电解槽中，Mn2+发生反应生成MnO ，反应的离子方程式为Mn2++2H O H↑+MnO↓+2H+；电解
2 2 2 2
时电解液中Mn2+大量减少，H+大量增加，需要加入Mn(OH) 以保持电解液成分的稳定；故答案为：Mn2+
2
+2H O H↑+MnO↓+2H+、加入Mn(OH) 。
2 2 2 2
（6）煅烧窑中MnO 与LiCO 发生反应生成LiMn O，反应的化学方程式为2LiCO+8MnO
2 2 3 2 4 2 3 24LiMn O+2CO ↑+O ↑；故答案为：2LiCO+8MnO 4LiMn O+2CO ↑+O ↑。
2 4 2 2 2 3 2 2 4 2 2
