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第 59 讲 无机化工流程题的解题策略
[复习目标] 1.培养从试题提供的新信息中准确地提取实质性内容，并与已有知识块整合重
组为新知识块的能力。2.培养将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，
解决简单化学问题的能力。3.培养将分析和解决问题的过程及成果用正确的化学术语及文字、
图表、模型、图形等表达并做出解释的能力。
(一)工业流程题的结构
(二)流程图中主要环节的分析
1．核心反应——陌生方程式的书写
关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。
(1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律判断产物，并根据化合价升降相等配平。
(2)非氧化还原反应：结合物质性质和实际反应判断产物。
2．原料的预处理
(1)溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸等。
水浸 与水接触发生反应或溶解
浸出 固体加水(酸)溶解得到离子
酸浸 在酸溶液中反应，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去
浸出率 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少
(2)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解。
(3)审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。
3．常用的控制反应条件的方法
(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节 pH所需的物质一般应
满足两点：
①能与H＋反应，使溶液pH增大；
②不引入新杂质。例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO 、Cu(OH) 、Cu (OH) CO 等物质
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来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。
(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。
(3)趁热过滤。防止某些物质降温时析出。
(4)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。
4．常用的分离方法
(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
4
萃取溴水中的溴。
(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 、
3
FeCl 、CuCl 、CuSO ·5H O、FeSO ·7H O等。
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(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。
(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。
一、条件控制与K 的计算
sp
1．(温度控制)辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu S)及少量脉石(SiO)。一种以辉铜矿石为原料
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制备硝酸铜的工艺流程如图所示：
(1)“回收S”过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低的原因是_______。
(2)“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是_________________________________
________________________________________________________________________；
“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO 溶液调节溶液的pH，其理由是______
3
________________________________________________________________________。
2．(酸碱度控制——调pH)利用某钴矿石(主要成分为Co O)制取Co(OH) 粗品及其他工业产
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品的工艺流程如图1所示。已知：浸出液中含有的阳离子主要有H＋、Cu2＋、Co2＋、Fe2＋、Mg2＋。
回答下列问题：
(1)钴矿石浸出时加入NaSO 的目的为________________________________。
2 3
(2)溶液中lg c(X)(X表示Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋、Co2＋、Mg2＋、Ca2＋)与pH的变化关系如图2所
示(离子浓度小于10－5 mol·L－1时可认为已除尽)，在萃取余液中通入空气的目的是
________________________________________________________________________，
用熟石灰调pH至3.2，过滤1所得滤渣的主要成分为________，萃取和反萃取的目的是
________________________________________________________________________。
(3)用氧化镁调滤液 1 的 pH 为 9.1 时，得到的氢氧化钴粗品中含有的主要杂质为
____________，多次洗涤可提高粗产品中钴含量。“过滤2”后所得滤液直接排放会造成水
体污染，须进行处理，用熟石灰调节 pH使c(Mg2＋)≤10－5 mol·L－1，则K [Mg(OH) ]＝
sp 2
________。
3．(调pH与K 计算)某废钒渣(主要成分为VO ，含有少量Al O 、CaO)为原料生产VO 的
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工艺流程如图：
已知：钒酸(H VO )是强酸，NH VO 难溶于水；＋5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液
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pH的关系如表：
pH 4～6 6～8 8～10 10～12
主要离子 VO VO VO VO
2
(1)向钒渣中加入生石灰焙烧，将VO 转化为Ca(VO ) 的化学方程式为__________
2 3 3 2________________________________________________________________________。
(2)已知Ca(VO ) 难溶于水，可溶于盐酸。若“酸浸”时溶液的pH＝4，则Ca(VO ) 溶于盐
3 2 3 2
酸的离子方程式为________________________________________________________。
(3)已知加入石灰乳后生成Ca (VO ) 沉淀，则加入石灰乳的作用是_______________
3 4 2
________________________________________________________________________。
(4)反应Ca (VO )(s)＋3CO(aq)2VO(aq)＋3CaCO (s)的平衡常数为______________(用含
3 4 2 3
m、n的代数式表示)，已知：K (CaCO)＝m，K [Ca (VO )]＝n。
sp 3 sp 3 4 2
(5)沉钒2过程中加入氯化铵溶液，控制溶液的pH＝7.5，当pH>8时，NH VO 的产量明显降
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低，原因是____________________________________________________。
二、化工流程分析滤液、滤渣成分的确定
4．(2022·湖南岳阳模拟)锰常用于制造合金锰钢。某化工厂以软锰矿(主要成分是MnO ，含
2
有SiO、Fe O、CaO等少量杂质)为主要原料制取金属锰的工艺流程如图1所示。
2 2 3
(1)“浸锰”步骤中往往有副产物MnS O 生成，温度对“浸锰”反应的影响如图2所示。为
2 6
减少 MnS O 的生成，“浸锰”的适宜温度是________，“滤渣 Ⅰ”的成分是
2 6
____________(填化学式)。该步骤中可以再加入MnSO 以促进“滤渣 Ⅰ”析出，结合平衡
4
移动原理分析其原因：____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)“滤液 Ⅰ”中需要先加入MnO 充分反应后再调pH，写出加入MnO 时发生反应的离子
2 2
方程式：________________________________________________________________。
(3)“滤液Ⅱ”中加入MnF 的目的是除去溶液中的Ca2＋，已知25 ℃时，K (CaF )＝3.2×
2 sp 2
10－11，则常温下CaF 在纯水中的溶解度为________g。
2
5．以硫酸渣(含Fe O、SiO 等)为原料制备铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如图：
2 3 2(1)“酸溶”中加快溶解的方法为________________(任意写出一种)。
(2)“还原”过程中的离子方程式为__________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)写出“滤渣”中主要成分的化学式：______________________________________。
(4)①“沉铁”过程中生成Fe(OH) 的化学方程式为____________________________
2
________________________________________________________________________。
②若用CaCO “沉铁”，则生成FeCO 沉淀。当反应完成时，溶液中＝____________。[已
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知K (CaCO)＝2.8×10－9，K (FeCO)＝2×10－11]
sp 3 sp 3
(5)“氧化”时，用NaNO 浓溶液代替空气氧化Fe(OH) 浆液，能缩短氧化时间，但缺点是
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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
6．钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛
白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc O)的一种流程如图：
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回答下列问题：
(1)洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定
比例混合而成。混合的实验操作是__________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)先加入氨水调节pH＝3，过滤，滤渣主要成分是____________；再向滤液中加入氨水调
节pH＝6，滤液中Sc3＋的浓度为__________。(已知：25 ℃时，K [Mn(OH) ]＝1.9×10－13，
sp 2
K [Fe(OH) ]＝2.6×10－39，K [Sc(OH) ]＝9.0×10－31)
sp 3 sp 3
(3)用草酸“沉钪”。25 ℃时pH＝2的草酸溶液中 ＝____________(保留两位有效数字)。写
出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式：_______________________________。[已知：25 ℃
时，K (H C O)＝5.9×10－2，K (H C O)＝6.4×10－5]
a1 2 2 4 a2 2 2 4
