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重难点 10 化学工艺流程
本题主要考查工艺流程分析，涉及方程式书写、原因解释、试剂作用分析、溶液的组成的判定等知识。通
过分析近几年的高考试题发现，该类题干以工业生产为主要背景，以文字、工艺流程图、表格相结合的形
式呈现，阅读量相对较大。预测在2024年的江苏高考试题中会继续延续这种出题方式，更贴近工业生产
(例如：会出现更多的工业术语和设备名称等)，考查点会更加综合，可能会以陌生的新物质为背景，突出
考查学生的能力，更加关注原料的选择、循环利用、绿色化学、环境保护、物质的分离提纯、产率的计算
等。考查考生接受、吸收、整合化学信息的能力；分析问题和解决(解答)化学问题的能力。在解决化学问
题的过程中，运用化学原理和科学方法，能设计合理方案，初步实践科学探究。
一、工艺流程题的一般解题思路
工艺流程题实际上是考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能力 。解此类
题目的基本思路：
(1)先粗读，从题干中获取有用信息，理清思路。先不必把每个环节的原理都搞清楚。
(2)针对问题再精读，分析细节，根据问题去研究某一步或某一种物质。
(3)要看清所问问题，不能答非所问，并注意语言表达的规范性。
2.工艺流程题的解题方法
(1)明确目的，提取有用信息。通过阅读题头，了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示
性信息，进而明确生产目的——制备什么物质，找到制备物质时所需的原料及所含杂质，提取出所给的相
关信息——化学反应方程式、物质的稳定性、物质的溶解性等。
(2)分析流程，弄清各步作用。对比分析流程图中的第一种物质(原料)与最后一种物质(产品)，找出原料与
产品之间的关系，联系问题有针对性地思考：原料转化为产品的过程中依次进行了什么反应？每一步除目
标物质外还产生了什么杂质或副产物？杂质是否要除去，采用什么操作方法除去？(3)看清问题，准确规范作答。这一步很关键，历年的高考评卷分析都指出考生的简述能力比较差，特别是
化学用语的表述与实际要求存在很大偏差。所以答题时要看清问题，不能答非所问，要注意语言表达的科
学性和准确性，如分清是要求回答实验操作名称还是具体操作步骤。
二、以物质制备为目的的化学工艺流程
1．原料处理阶段的常见考查点
(1)加快反应速率
(2)溶解：通常用酸溶。如用稀硫酸、盐酸、浓硫酸等。
(3)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解。
2．分离提纯阶段的常见考查点
(1)调pH除杂
①控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如若要除去 Al3＋、Mg2＋溶液中含有的Fe2
＋，先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH。
②调节pH所需的物质一般应满足两点：一能与H＋反应，使溶液pH增大；二不引入新杂质。例如，若要
除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH) 、Cu (OH) CO 等物质来调节溶液的pH。
2 2 2 3
(2)加热：加快反应速率或促进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解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如侯氏制碱法中的
NaHCO ；还有如HO、Ca(HCO )、KMnO 、AgNO、HNO(浓)等物质。
3 2 2 3 2 4 3 3
(3)降温：防止某物质在高温时溶解(或分解)；使化学平衡向着题目要求的方向移动。
3．获得产品阶段的常见考查点
(1)洗涤(冰水、热水)：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；乙醇洗涤既可洗
去晶体表面的杂质，又可减少晶体溶解的损耗。
(2)蒸发时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl 、AlCl 、MgCl 等溶质时，应在HCl的气流中加热，
3 3 2
以防其水解。
(3)蒸发浓缩、冷却结晶：如NaCl和KCr O 混合溶液，若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主
2 2 7
要是KCr O，这样就可分离出大部分KCr O；同样原理可除去KNO 中的少量NaCl。
2 2 7 2 2 7 3
(4)蒸发结晶、趁热过滤：如NaCl和KCr O 混合溶液，若将混合溶液蒸发一段时间，析出的固体主要是
2 2 7
NaCl，同样原理可除去NaCl中的少量KNO。
3
三、以分离提纯为目的的化学工艺流程
1．物质分离提纯的原则
(1)不增：不引入新的杂质。(2)不减：不减少被提纯的物质。(3)易分离：被提纯物与杂质易于分离。
(4)易复原：被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。
2．常用的提纯方法
[来源:Z+xx+k.Com]
水溶法 除去可溶性杂质
酸溶法 除去碱性杂质
碱溶法 除去酸性杂质
氧化剂或还原剂法 除去还原性或氧化性杂质
加热灼烧法 除去受热易分解或易挥发的杂质调节溶液的pH法 如除去酸性Cu2＋溶液中的Fe3＋等
3．常用的分离方法
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
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
萃取和分液
萃取溴水中的溴
蒸发结晶 提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl
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
冷却结晶
KNO、FeCl 、CuCl 、CuSO ·5H O、FeSO ·7H O等
3 3 2 4 2 4 2
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
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
冷却法
中的氨气
1. （2023江苏卷节选）
（3）废催化剂的回收。回收 废催化剂并制备 的过程可表示为
①酸浸时，加料完成后，以一定速率搅拌反应。提高钒元素浸出率的方法还有___________。
②通过萃取可分离钒和钨，在得到的钒酸中含有 。已知 具有八元环结构，其结构式可
表示为___________。
③向pH=8的 溶液中加入过量的 溶液，生成 沉淀。已知：
，加过量 溶液的目的是___________。
【答案】
（3） ①. 适当增加酸的浓度、升高温度、延长酸浸时间等 ②. ③. 增
加铵根离子浓度，促进平衡向析出沉淀的方向移动，提高 的含量
【解析】提高钒元素浸出率的方法还有适当增加酸的浓度、升高温度、延长酸浸时间等，已知 具有八元环结构，且V连有五根共价键，结构式可表示为 。 饱和溶液中存
在溶解平衡 ，加过量 溶液有利于增加铵根离子浓度，促进平
衡向析出沉淀的方向移动，提高 的含量。
2.（2022年江苏卷） 氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。
（1）“ 热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图所示。
①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性 溶液，阴极区为盐酸，电解过程中 转化为
。电解时阳极发生的主要电极反应为_______(用电极反应式表示)。
②电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生化合价变化的元素有
_______(填元素符号)。
【答案】（1） ①. ②. Cu、O
【解析】
（1）①电解在质子交换膜电解池中进行，H+可自由通过，阳极区为酸性 溶液，电解过程中
转化为 ，电解时阳极发生的主要电极反应为： ；
②电解后，经热水解得到的HCl和热分解得到的CuCl等物质可循环使用，从图中可知，热分解产物还有
O，从详解①中得知，进入热水解的物质有 ，故发生化合价变化的元素有Cu、O。
2
3.（2021·江苏卷）以锌灰(含ZnO及少量PbO、CuO、Fe O、SiO)和Fe (SO ) 为原料制备的ZnFe O 脱硫
2 3 2 2 4 3 2 4
剂，可用于脱除煤气中的HS。脱硫剂的制备、硫化、再生过程可表示为
2（1）“除杂”包括加足量锌粉、过滤加HO 氧化等步骤。除Pb2+和Cu2+外，与锌粉反应的离子还有___(填化
2 2
学式)。
（2）“调配比”前，需测定ZnSO 溶液的浓度。准确量取2.50mL除去Fe3+的ZnSO 溶液于100mL容量瓶中，
4 4
加水稀释至刻度；准确量取20.00mL稀释后的溶液于锥形瓶中，滴加氨水调节溶液pH=10，用
0.0150mol·L-1EDTA(Na HY)溶液滴定至终点(滴定反应为Zn2++Y4-=ZnY2-)，平行滴定3次，平均消耗EDTA
2 2
溶液25.00mL。计算ZnSO 溶液的物质的量浓度___(写出计算过程)。
4
（3）400℃时，将一定比例H、CO、CO 和HS的混合气体以一定流速通过装有ZnFe O 脱硫剂的硫化反
2 2 2 2 4
应器。
①硫化过程中ZnFe O 与H、HS反应生成ZnS和FeS，其化学方程式为___。
2 4 2 2
②硫化一段时间后，出口处检测到COS。研究表明ZnS参与了HS与CO 生成COS的反应，反应前后ZnS
2 2
的质量不变，该反应过程可描述为___。
（4）将硫化后的固体在N：O=95：5(体积比)的混合气体中加热再生，固体质量随温度变化的曲线如图
2 2
所示。在280~400℃范围内，固体质量增加的主要原因是___。
【答案】（1）Fe3+、H+
（2）0.7500mol·L-1
（ 3 ） ① . ZnFe O+3H S+H ZnS+2FeS+4H O ②. ZnS+CO =ZnO+COS ；
2 4 2 2 2 2
ZnO+H S=ZnS+H O
2 2（4）ZnS和FeS部分被氧化 为硫酸盐
【解析】
【分析】锌灰含ZnO及少量PbO、CuO、Fe O 、SiO ，加入稀硫酸浸取，SiO 和硫酸不反应，过滤出
2 3 2 2
SiO ，所得溶液中含有硫酸锌、硫酸铅、硫酸铜、硫酸铁、硫酸，加足量锌粉，硫酸铜、硫酸铁、硫酸都
2
能与锌反应，加 HO 氧化，再加入硫酸铁调节锌、铁的配比，加入碳酸氢钠沉锌铁，制得脱硫剂
2 2
ZnFe O。
2 4
（1）“除杂”加足量锌粉，硫酸铜、硫酸铁、硫酸都能与锌反应，除 Pb2+和Cu2+外，与锌粉反应的离子还有
Fe3+、H+。
（ 2 ） 根 据 Zn2++Y4-=ZnY2- ， 可 知 20.00mL 稀 释 后 的 溶 液 中 含 ZnSO 的 物 质 的 量 为
4
0.025L×0.015mol·L-1=3.75×10-4mol；ZnSO 溶液的物质的量浓度为 ；
4
（3）①硫化过程中ZnFe O 与H 、HS反应生成ZnS和FeS，铁元素化合价由+3降低为+2、氢气中H元
2 4 2 2
素化合价由 0 升高为+1，根据得失电子守恒，其化学方程式为 ZnFe O+3H S+H
2 4 2 2
ZnS+2FeS+4H O；
2
②硫化一段时间后，出口处检测到COS。研究表明ZnS参与了HS与CO 生成COS的反应，反应前后ZnS
2 2
的质量不变，ZnS为催化剂，该反应过程可描述为ZnS+CO =ZnO+COS；ZnO+H S=ZnS+H O；
2 2 2
（4）在280~400℃范围内，ZnS和FeS吸收氧气，ZnS和FeS部分被氧化为硫酸盐，固体质量增加。
（建议用时：45分钟）
1．（2023上·山东潍坊·高三统考期中）碲元素被誉为现代工业、国防与尖端技术的维生素。一种利用工业
铜沉淀渣(主要成分为Cu、Cu Se、Cu Te及Ag等)回收粗碲粉和银粉的工艺流程如下：
2 2
已知：①TeO 是两性氧化物；②“浸出”所得溶液主要成分为HTeO 和CuSO 。
2 2 4 4
回答下列问题：
(1)H TeO 中碲元素化合价为 。
2 4
(2)“硫酸化焙烧”时Cu Se发生反应的化学方程式为 。
2(3)“浸出脱铜”过程中补充NaCl固体，结合化学用语，从平衡移动角度解释其作用为 。
(4)“沉碲”过程中所得固体主要成分为Cu Te，经“碱浸”后，滤渣2的主要成分为Cu(OH) ，“碱浸”过
2 2
程中发生反应的化学方程式为 。“酸化”操作时控制溶液pH为4.5~5.0以生成TeO ，若硫酸
2
浓度过大，将导致 。
(5)“还原”得到粗碲粉过程中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
【答案】(1)+6
(2)
(3)加入氯化钠，Cl-与Ag+反应生成更难溶的氯化银，使 平衡正向移动，
减少了微溶性硫酸银进入滤液。
(4) TeO 溶解在过量硫酸中进入滤液，使产
2
率降低
(5)1：2
【分析】工业铜沉淀渣加稀硫酸溶解，同时通入高压氧气，浸出后的可溶物有 、 ，不溶物
有 、 ；不溶物 、 ，进行硫酸焙烧，得到 、 、 、 ； 、
中加稀盐酸、氯化钠，得到的氯化银通过加入氨水、还原剂得到银粉；往浸出物中可溶物 、
中加入铜粉，得到的 经过碱浸，生成的 ，酸化生成TeO ，经还原得到粗碲粉。
2
【解析】（1）HTeO 中碲元素化合价为+6；
2 4
（2）“硫酸化焙烧”时，Cu Se在高温下与硫酸反应，发生反应的化学方程式为
2
；
（3）“浸出脱铜”过程中补充NaCl固体， 与Ag+反应生成更难溶的氯化银，使
平衡正向移动，减少了微溶性硫酸银进入滤液，有利于后续反应得到
更多银粉。
（4） 经“碱浸”后，滤渣2的主要成分为Cu(OH) ，“碱浸”过程中发生反应的化学方程式为
2
；“酸化”操作时控制溶液pH为4.5~5.0以生成
TeO ，若硫酸浓度过大，将导致TeO 溶解在过量硫酸中进入滤液，使要制备的粗碲粉产率降低；
2 2
（5）“还原”得到粗碲粉过程中，发生 ，氧化剂 与还原剂
的物质的量之比为1：2。
2．（2023上·四川攀枝花·高三攀枝花七中校考）高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上
可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如图所示。回答下列问
题：相关金属离子[c (Mn+)=0.1mol∙L-1]形成氢氧化物沉淀的 pH范围如表：
0
金属离子 Mn2+ Fe2+ Fe³⁺ Al3⁺ Mg2+ Zn2+ Ni2+
开始沉淀的 pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9
沉淀完全的pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9
(1)“滤渣1”含有S和 ； 写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式为
(2)“氧化”中添加适量的MnO 的作用是将 Fe2+氧化为 Fe3+，写出该反应的离子方程式为 。
2
(3)调pH范围为4.7~6，滤渣2成分的化学式为 。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和 Ni2+，“滤渣3”的主要成分是 。
(5)“除杂2”的目的是生成MgF 沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是 。
2
(6)写出“沉锰”的离子方程式
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为 LiNiCo MnO，其中Ni、Co、Mn 的化
x y z 2
合价分别为+2、+3、+4 当x=y= 时，z= 。
【答案】(1) SiO (不溶性硅酸盐) MnO +MnS+2H SO =2MnSO +S+2H O
2 2 2 4 4 2
(2)MnO +2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H O
2 2
(3)Fe(OH) 、Al(OH)
3 3
(4)NiS和ZnS
(5)F-与H+结合形成弱电解质HF，MgF (s) Mg2++2F-平衡向右移动，所以Mg2+沉淀不完全
2
(6)Mn2++2 =MnCO↓+CO ↑+H O
3 2 2
(7)
【分析】二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)加稀HSO 溶浸后过滤，滤渣1为
2 4
反应生成的S和SiO 或硅酸盐，溶液中含有Fe2+、Fe3+、Mn2+、Al3+、Mg2+、Zn2+、Ni2+等；加入MnO 将
2 2
Fe2+氧化为Fe3+后，往溶液中加入氨水调节pH至4.7~6，Al3+、Fe3+转化为Fe(OH) 、Al(OH) 沉淀；过滤后，
3 3
往滤液中加入NaS溶液，Zn2+和 Ni2+转化为NiS和ZnS沉淀；过滤后，往滤液中加入MnF ，Mg2+转化为
2 2
MgF 沉淀；过滤后，往滤液中加入NH HCO ，生成MnCO 沉淀，过滤后沉淀中加HSO 溶解，便可得到
2 4 3 3 2 4
MnSO 。
4
【解析】（1）加稀HSO 溶浸后，MnS中的硫元素被MnO 氧化为S，硅元素转化为SiO 或硅酸盐，所以
2 4 2 2
“滤渣1”中含有S和SiO(不溶性硅酸盐)；“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应，生成硫、硫酸锰等，化学
2
方程式为MnO +MnS+2H SO =2MnSO +S+2H O。
2 2 4 4 2（2）“氧化”中添加适量的MnO 的作用是将 Fe2+氧化为 Fe3+，MnO 转化为Mn2+，该反应的离子方程式
2 2
为MnO +2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H O。
2 2
（3）由表中数据可知，调pH范围为4.7~6，Al3+、Fe3+全部转化为沉淀，则滤渣2成分的化学式为
Fe(OH) 、Al(OH) 。
3 3
（4）往滤液中加入NaS溶液，Zn2+和 Ni2+转化为硫化物沉淀，则“除杂1”所得“滤渣3”的主要成分是
2
NiS和ZnS。
（5）“除杂2”的目的是生成MgF 沉淀除去Mg2+。因为HF为弱酸，若溶液酸度过高，F-会转化为HF，致
2
使Mg2+沉淀不完全，原因是：F-与H+结合形成弱电解质HF，MgF (s) Mg2++2F-平衡向右移动，所以
2
Mg2+沉淀不完全。
（6）“沉锰”时，往滤液中加入NH HCO ，生成MnCO 沉淀，离子方程式为Mn2++2
4 3 3
=MnCO↓+CO ↑+H O。
3 2 2
（7）LiNiCo MnO 中，Ni、Co、Mn 的化合价分别为+2、+3、+4，当x=y= 时，依据化合价的代数和为
x y z 2
0可得：+1+(+2)× +(+3)× +(+4)∙z+(-2)×2=0，z= 。
【点睛】调节pH使溶液中离子产生沉淀时，pH应尽可能大，但又不能导致其它离子产生沉淀。
3．（2023上·江苏徐州·高三徐州市第七中学校考）MnO 是一种两性氧化物，用软锰矿(主要成分为
2
MnO ，含少量铁的氧化物)和BaS可制备高纯MnCO 。
2 3
(1)基态锰原子的电子排布式为 ，其最高能层电子云轮廓图为 形。
(2)保持BaS投料量不变，随MnO 与BaS投料比增大，软锰矿还原率和氢氧化钡的产率的变化如图所示。
2
当 ，Ba(OH) 产率减小的原因是 。
2
(3)充分反应后过滤，滤液经过 可获得Ba(OH) ·8H O晶体。
2 2
(4)反应后的滤渣中还含有S和未反应的MnO 以此滤渣为原料制备高纯度的MnCO 的流程如图。
2. 3
①酸溶还原时，MnO 发生反应的离子方程式 。
2②MnSO 溶液和NH HCO 溶液混合后，反应生成MnCO 反应的离子方程式为 。实际制取
4 4 3 3.
MnCO 时，一般选择使用氨水—NH HCO 混合溶液代替NH HCO 溶液，这样改进的优点是 。
3 4 3 4 3
③以上制备是在常温下进行，此时 、 。工业上，当某离
子浓度小于1×10-6mol·L-1时，认为该离子已除净，氧化后所得溶液中， 为使溶液中
Fe3+除净，调节pH的范围应为 。
【答案】(1) 1s22s22p63s23p63d54s2或[Ar] 3d54s2 球
(2)过量的二氧化锰能与强碱氢氧化钡溶液反应消耗氢氧化钡
(3)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤并洗涤、干燥
(4) MnO +2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H O Mn2++2 =MnCO↓+CO ↑+H O 氨水和碳酸氢铵
2 2 3 2 2
反应生成碳酸铵，能增大溶液中的碳酸根离子的浓度，有利于锰离子转化为碳酸锰沉淀，同时氨水还可以
吸收反应生成的二氧化碳 3≤pH＜8
【分析】(4)由题给流程可知，向滤渣中加入稀硫酸和硫酸亚铁溶液酸溶还原，将二氧化锰转化为硫酸锰，
硫不反应；再加入二氧化锰将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子后，加入碳酸锰调节溶液pH，将铁离子转
化为氢氧化铁沉淀，过滤得到硫、氢氧化铁，滤液为硫酸锰溶液；向溶液中加入碳酸氢铵固体，将硫酸锰
转化为碳酸锰沉淀，过滤、洗涤、干燥得到碳酸锰，据此分析解题。
【解析】（1）已知Mn是25号元素，则基态锰原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，其最高能层为
第4层，即4s，s能级的电子云轮廓图为球形，故答案为：1s22s22p63s23p63d54s2或[Ar] 3d54s2；球；
（2）已知二氧化锰是一种两性氧化物，二氧化锰能与强碱溶液反应，故当 ＞3.5时，产率减小的
原因是：当 ＞3.5时，二氧化锰过量，过量的二氧化锰能与强碱氢氧化钡溶液反应消耗氢氧化钡，
导致氢氧化钡的产率降低，故答案为：过量的二氧化锰能与强碱氢氧化钡溶液反应消耗氢氧化钡；
（3）充分反应后过滤，滤液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤并洗涤、干燥可获得Ba(OH) •8H O晶体，故
2 2
答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤并洗涤、干燥；
（4）①由分析可知，酸溶还原时，二氧化锰在酸性条件下与亚铁离子反应生成锰离子、铁离子和水，反
应的离子方程式为MnO +2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H O，故答案为：MnO +2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H O；
2 2 2 2
②由分析可知，硫酸锰溶液与碳酸氢铵固体反应生成硫酸铵、碳酸锰沉淀、二氧化碳和水，反应的离子方
程式为Mn2++2 =MnCO↓+CO ↑+H O，选择使用氨水-碳酸氢铵混合溶液代替碳酸氢铵固体，混合溶
3 2 2
液中氨水和碳酸氢铵反应生成碳酸铵，能增大溶液中的碳酸根离子的浓度，有利于锰离子转化为碳酸锰沉
淀，同时氨水还可以吸收反应生成的二氧化碳，防止因气体生成导致溶液外溢，造成危险，故答案为：
Mn2++2 =MnCO↓+CO ↑+H O；氨水和碳酸氢铵反应生成碳酸铵，能增大溶液中的碳酸根离子的浓度，
3 2 2
有利于锰离子转化为碳酸锰沉淀，同时氨水还可以吸收反应生成的二氧化碳；④常温下，由题给溶度积可知，溶液中铁离子完全沉淀时，溶液中氢氧根离子浓度为 =
mol/L=1×10-11mol/L，溶液的pH为3，由溶液中锰离子浓度为0.2 mol/L可知，锰离子开始沉淀时，
溶液中氢氧根离子浓度为 = mol/L=1×10-6mol/L，溶液的pH为8，则为使溶液中
铁离子除净，调节pH的范围应为3≤pH＜8，故答案为：3≤pH＜8。
【点睛】(2)二氧化锰是不溶于水的固体，与硫化钡生成氢氧化钡的反应是在固体表面进行的，延长搅拌时
间，有利于增大反应物的接触面积，使反应更加充分，故延长搅拌时间能提高Ba(OH) 产率的原因为：有
2
利于增大反应物的接触面积，加快反应速率；不断移去表面上的固体产物，使反应更加充分，提高
Ba(OH) 产率。
2
4．（2023·山东德州·德州市第一中学校联考模拟预测）利用蛇纹石提镁后的中和渣（主要成分为 及
等杂质）提取高附加值的铁红 的一种工艺流程如下图
所示。
已知：（1）
（2）溶液中离子浓度 时可认为完全沉淀
请回答下列问题：
(1)滤渣1的成分为 （填化学式），滤液2中主要的金属阳离子为 ．
(2)还原过程中发生反应的离子方程式为 ，可用试剂 检验还原是否完全。
(3)欲制备高纯铁红，净化过程溶液中各离子的去除率与 的关系如下图，则应控制 为 ．(4)沉钴镍时，若溶液中 浓度均为 逐渐加入 ，则先沉淀的离子为 ，计
算说明两种离子能否彻底先后分离 ．
(5)煅烧过程中发生的化学方程式为 ．
【答案】(1) 和
(2) 溶液或苯酚
(3)4.5
(4) 当 恰好沉淀完全时， ，根据 ，此时
， ，不生成 沉淀，故可以将
和 彻底先后分离。
(5)
【分析】蛇纹石提镁后的中和渣(主要成分为 及 等杂质)加
入硫酸酸浸，SiO、生成的硫酸铅不溶于HSO ，所以浸渣的成分是SiO、PbSO ，酸浸液中含有Fe3+、
2 2 4 2 4
Al3+ 、Co2+、Cr3+、Ni2+，加入二氧化硫还原Fe3+生成Fe2+，加入NaOH净化，生成Cr(OH) 和Al(OH) ，则
3 3
滤渣1为Cr(OH) 和Al(OH) ，所得滤液加NaS沉钴镍，则滤渣2为CoS、NiS，所得滤液2中主要的金属
3 3 2
阳离子为 、 ，加入碳酸氢铵和一水合氨沉铁，反应过程中元素化合价不发生变化，则所得滤渣3
为FeCO，经煅烧得到目标产物铁红 。
3
【解析】（1）据分析，滤渣1的成分为 和 （填化学式），滤液2中主要的金属阳离子为
、 。
（2）还原过程为二氧化硫还原Fe3+生成Fe2+，发生反应的离子方程式为
，检验还原是否完全，只要检测所得溶液中是否含Fe3+，Fe3+能和
KSCN溶液显血红色、和苯酚溶液显紫色，则可用试剂 溶液或苯酚检验还原是否完全。
（3）净化过程是保证Cr3+、Al3+转化为Cr(OH) 和Al(OH) ，而Fe2+尽可能不沉淀，由溶液中各离子的去除
3 3
率与 的关系图知， 为4.5时最理想，则应控制 为4.5。
（4）已知 、 ，则CoS的溶解度比NiS更小、CoS更容易生成，
故沉钴镍时，若溶液中 浓度均为 逐渐加入 ，则先沉淀的离子为 ；当
恰好沉淀完全时， ，根据 ，此时 ，
，不生成 沉淀，故可以将 和 彻底先后分离。
（5）沉铁、得到滤渣3为FeCO，经煅烧得到目标产物铁红 ，则煅烧过程中氧气为氧化剂，则发
3生的化学方程式为 。
5．（2023上·安徽·高三校联考期中）“青花浓淡出毫端，画上磁坯面面宽”是《陶歌》中描述青花瓷制作
的诗句，“青花”的主要成分是一种蓝色钴料( )。以钴矿(含有 、 、CuO、 等)制
备 的工艺流程如下图：
已知：① 具有极强的氧化性，在水中极易被还原成 。
②下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH：
金属离子
开始沉淀pH 3.6 7.6 6.0
完全沉淀pH 4.7 9.2 8.0
回答下列问题：
(1)“酸浸”过程中，可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是 (写出一种方法即可)。滤渣1的成
分是 。
(2)“酸浸”过程中 与盐酸反应生成 和一种黄绿色气体，写出该反应的离子方程式 ；依据
“绿色化学”理念，解决酸浸过程中污染气体的方法是 。
(3)沉铝过程中需要CuO调节的pH范围是 。
(4)有机萃取剂的作用是 ，萃取用到的玻璃仪器有 。
【答案】(1) 矿石粉碎、适当升高温度、适当增大盐酸的浓度等(任意一种，合理即可)
(2) 盐酸换成硫酸(合理即可)
(3)
(4) 除去 烧杯和分液漏斗
【分析】钴矿（含有 、 、CuO、 等），加盐酸“酸浸”，只有 不溶，滤渣1为 ，
滤液中含有 、 、 等；加入氧化铜，调节溶液pH，可以使 沉淀，生成氢氧化铝，加热分
解生成 ；加入有机萃取剂，除去 ；加入 ，生成 ，加热分解生成 ，与
共热生成 。
【解析】（1）①矿石粉碎、适当升高温度、适当增大盐酸的浓度等（任意一种，合理即可）；
②加盐酸“酸浸”，只有 不溶，所以滤渣1的成分是 。（2）①“酸浸”过程中 中的钴元素化合价降低，黄绿色气体为氯气，盐酸中的氯元素化合价升高，
根据氧化还原反应规律，可得离子方程式为： ；
②酸浸过程中的污染气体为氯气，是由于盐酸中的氯元素被氧化得到，所以只需要把盐酸换成硫酸即可，
答案可填：盐酸换成硫酸。
（3）加入CuO调节溶液pH，需要使 完全沉淀，且其他离子不沉淀，根据表中列出的几种离子生成氢
氧化物沉淀的pH， 完全沉淀的pH为4.7， 开始沉淀的pH为6.0，所以沉铝过程中需要CuO调节
的pH范围是 。
（4）根据流程，加 除去 ，加 分离出 ，所以加有机萃取剂应是除去 ，萃取用
到的玻璃仪器有烧杯和分液漏斗。
6．（2023上·广东揭阳·高三惠来县第一中学校考）硼化铬(CrB)可用作耐磨、抗高温氧化涂层和核反应堆
中的中子吸收涂层。以高铝铬铁矿[主要成分为Cr O(质量分数为a%)和Al O，还含有Fe O、FeO、
2 3 2 3 2 3
MgO、SiO 等]为原料制备硼化铬和铝的工艺流程如图所示。
2
金属离子 Fe3+ Mg2+ Cr3+ Fe2+ Al3+
开始沉淀的pH 2.3 10.4 4.9 7.5 3.4
沉淀完全的pH 4.1 12.4 6.8 9.7 4.7
请回答下列问题：
(1)“氧化”的目的是将溶液中的Fe2+转化为 ，试剂X可选用HO 或Cl，写出X为HO 时的离子方程
2 2 2 2 2
式： 。
(2)试剂Y是 ，操作1的名称是 。
(3)向溶液M中通入过量CO，发生反应的离子方程式为 。
2
(4)第2次加氨水“调节pH”的范围是 ；加稀盐酸“中和”前，需要洗涤沉淀，证明沉淀洗涤
干净的操作方法是 。
(5)硼化铬是由金属镁、硼、氯化铬在650℃时反应制得的，写出该反应的化学方程式： 。
(6)取1kg高铝铬铁矿【主要成分为Cr O(质量分数为a%)】，在上述工艺流程中Cr总转化率为b%，得到
2 3
mkgCrB，则CrB产率为： 。
【答案】(1)2Fe2+＋2H＋＋HO=2Fe3+＋2HO
2 2 2
(2) NaOH溶液 过滤(3)AlO ＋CO＋2HO=Al(OH) ↓＋HCO
2 2 3
(4) 6.8≤pH<10.4 取适量最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCl 溶液，若没有白色沉淀生成，说明
2
沉淀洗涤干净
(5)
(6)
【分析】将高铝铬铁矿（主要含 和 ，还含 、FeO、MgO、 ）粉碎，加入稀硫酸“酸
浸”， 和硫酸不反应，过滤出 ，得到含有Cr3+、Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+的溶液，加入氧化剂X把
Fe2+氧化为Fe3+，加入氨水调节pH=4.7~4.9，生成氢氧化铝、氢氧化铁沉淀，过滤得滤渣2，向滤液中继续
加入氨水调节pH=6.8~10.4，生成Cr(OH) 沉淀，过滤，向沉淀中加稀盐酸溶解Cr(OH) 生成CrCl 溶液，
3 3 3
加入镁和硼在650℃时反应生成硼化铬；滤渣2中加入氢氧化钠溶液，氢氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝
酸钠溶液，过滤出氢氧化铁沉淀，向滤液M中通入过量的二氧化碳气体，生成氢氧化铝沉淀，灼烧氢氧化
铝分解为氧化铝，电解熔融氧化铝得到金属铝，以此解题。
【解析】（1） 与 发生反应的离子方程式分别为 ；
（2）根据分析，滤渣2为 、 ，加入试剂NaOH溶液， 与NaOH不反应， 与
NaOH反应生成NaAlO 和HO，过滤可除去 ，因此试剂Y是 溶液；向滤液中继续加入氨水
2 2
调节pH，生成Cr(OH) 沉淀后过滤，因此操作1为过滤；
3
（3）根据分析，M为NaAlO 溶液，向溶液中通入过量 ，反应生成 沉淀和NaHCO ，离子反
2 3
应方程式为 ；
（4）第2次加氨水时， 需要沉淀完全，则 ，同时 不能沉淀，则 ，因而“调节
pH”的范围是 ；操作1为过滤，得到的 沉淀上可能附着有 ，故检验沉淀是否洗
涤干净只需检验最后一次洗涤液中是否含有 即可，其操作方法是：取适量最后一次洗涤液于试管中，
滴加BaCl 溶液，若没有白色沉淀生成，说明沉淀洗涤干净；
2
（5）硼化铬是由金属镁、硼、氯化铬在 时反应制得的，该反应的化学方程式为
；
（6）设至少需要高铝铬铁矿的质量为 ，根据原子守恒，得 ，
则x= 。
7．（2023上·黑龙江哈尔滨·高三哈九中校考）通过对阳极泥的综合处理可以回收贵重金属，一种从铜阳极
泥(主要成分为Se、Ag、Ag Se、Cu、CuSO 和Cu S等)中分离Ag、Se和Cu的新工艺流程如图所示：
2 4 2(1)已知预处理温度为80℃，此过程中S元素全部转化为最高价，则预处理时Cu S发生反应的离子方程式
2
为 。
(2)比起传统工艺中采用浓硫酸作氧化剂，本工艺中采用稀HSO 溶液添加MnO 作预处理剂的主要优点是
2 4 2
。
(3)分银渣可用浓氨水溶液浸出并还原得到单质银，回收分银渣中的银，浸出过程温度不宜过高的原因是：
。
(4)分硒渣(Cu Se)经过氧化可得到HSeO 已知：HSeO=H++ ， H++ ，若0.01
2 2 4. 2 4
mol/LHSeO 溶液的pH为x，则K( )= (写出含x的计算式)。
2 4
(5)分铜得到产品CuSO ·5H O的具体操作如图：
4 2
①萃取的原理为：2RH+Cu2+ R Cu+2H+，则反萃取剂最好选用 (填化学式)溶液。
2
②操作X为 ，过滤；
③为了减少CuSO ·5H O的损失，最好选用 进行洗涤。
4 2
A．冷水 B．热水 C．无水乙醇
【答案】(1)Cu S+5MnO +12H+ 2Cu2++SO +5Mn2++6H O
2 2 2
(2)减少二氧化硫的排放
(3)温度过高，浓氨水受热挥发
(4)
(5) H SO 蒸发浓缩、冷却结晶 C
2 4
【分析】由题给流程可知，向铜阳极泥中加入二氧化锰、稀硫酸进行预处理，80℃条件下将硫化亚铜转化
为硫酸铜，过滤得到预处理渣和预处理液；向预处理液中加入氯化钠溶液，将溶液中的银离子转化为氯化
银沉淀，过滤得到含有氯化银的分银渣和分银液；向分银液中加入铜，将溶液中的硒元素转化为硒化亚铜，
过滤得到含有硒化亚铜的分硒渣和分硒液；向分硒液中加入加入有机萃取剂RH萃取、分液得到水相1和
含有R Cu的有机相1；向有机相1中加入稀硫酸反萃取、分液得到有机相2和含有硫酸铜的水相2；水相
2
2经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到五水硫酸铜晶体。
【解析】（1）由分析可知，加入二氧化锰、稀硫酸进行预处理的目的是80℃条件下将硫化亚铜转化为硫酸铜，反应的离子方程式为Cu S+5MnO +12H+ 2Cu2++SO +5Mn2++6H O，故答案为Cu S+5MnO +12H+
2 2 2 2 2
2Cu2++SO +5Mn2++6H O：
2
（2）若用浓硫酸作氧化剂，硫化亚铜会与浓硫酸共热反应生成有毒的二氧化硫污染空气，所以比起传统
工艺中采用浓硫酸作氧化剂，本工艺中采用稀硫酸、二氧化锰作预处理剂的主要优点是可以减少二氧化硫
的排放，故答案为：减少二氧化硫的排放；
（3）浓氨水具有挥发性，受热易挥发转化为氨气，则浸出过程温度不宜过高的原因是防止氨气受热挥发，
导致浸出率降低，故答案为：温度过高，浓氨水受热挥发；
（4）由题意可知，硒酸第一步完全电离，硒酸氢根离子在溶液中部分电离出氢离子和硒酸根离子，设
0.01 mol/L硒酸溶液中硒酸根离子的浓度为amol/L，由题意可建立如下三段式：
由溶液pH为x可得：0.01+a=10—x，解得a=10—x—0.01，则K(HSeO )= ，故答案为：
；
（5）①由分铜得到产品五水硫酸铜晶体可知，反萃取剂最好选用稀硫酸，防止所得产品中混有杂质，故
答案为：HSO ；
2 4
②由分析可知，操作X为蒸发浓缩、冷却结晶，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
③为了减少五水硫酸铜晶体因溶解造成损失，洗涤时选择的最佳试剂为无水乙醇，故选C。
8．（2023上·江西南昌·高三南昌市外国语学校校考）22号元素钛( )的单质被誉为未来金属。工业冶炼
后的废渣中有 和含 、 、 、 、 的化合物，从该废渣中回收 ，并获得高附加值化工
产品( 、活性 、 、 )的一种生产工艺如图：
己知：生产条件下 的溶度积为 ； 存在时，不易生成 沉淀，固体2中有 、
和某含铁化合物， 常温下为液体。(1)写出基态 原子的核外价电子排布式： 。
(2)工艺设计要准确分析物质成分，科学加入试剂，准确把握用量。离子物质的量浓度 mol/L时，
一般认为该离子沉淀完全。
①选择向固体1中加入盐酸而不加入硫酸的原因是 。
②析晶过程是向深蓝色溶液3中先加入适量 的 ，再加入适量乙醇，得到深蓝色晶体X，产品X
的化学式是 。
③再溶过程中加入强碱Y的稀溶液，溶液4中加入适量强碱Y的固体，强碱Y的化学式是 ；
若反应过程中转移了 电子，则还原产物的物质的量为 。
④测得溶液2中 ，要确保 沉淀完全， 溶液2至少需加入NaF的物质的量为
mol(忽略溶液体积变化)。
(3)以上生产工艺中可循环利用的物质有 和 (填化学式)。
【答案】(1)3d24s2
(2) CaSO 微溶，防止生成CaSO 固体覆盖在固体1表面，导致固体1溶解不充分 [Cu(NH )]SO
4 4 3 4 4
KOH 0.5 0.090
(3)NaCl
【分析】由题给流程可知，废渣中钛元素与氯气、氯化钠反应生成液态四氯化钛，网滤得到液态四氯化钛
和固体1；液态四氯化钛与镁一定条件下发生置换反应生成金属钛；向固体1中加入盐酸，将固体中金属
元素转化为可溶的金属氯化物，二氧化硅与盐酸不反应，过滤得到含有二氧化硅的弃渣和溶液1；向溶液1
中加入碳酸铵溶液，将溶液中钙离子转化为碳酸钙沉淀、铁离子转化为氢氧化铁沉淀、铜离子转化为碱式
碳酸铜沉淀，过滤得到含有镁离子的溶液2和含有碳酸钙、氢氧化铁、碱式碳酸铜的固体2；向溶液2中
加入氟化钠溶液，将溶液中的镁离子转化为氟化镁沉淀，过滤得到氟化镁和溶液；溶液经处理得到可循环
使用的氨气和氯化钠；向固体2中加入浓氨水，将碱式碳酸铜转化为四氨合铜离子，过滤得到含有四氨合
铜离子的溶液3和含有碳酸钙、氢氧化铁的固体3；向溶液3中先后加入70%硫酸和过量的氨水、乙醇，
析晶、过滤得到硫酸四氨合铜晶体；向固体3中加入次氯酸钾和氢氧化钾的混合溶液，将氢氧化铁转化为
高铁酸钾，过滤得到高铁酸钾溶液和碳酸钙；碳酸钙经活化得到活化碳酸钙；向高铁酸钾溶液中加入氢氧
化钾固体，降低溶液中高铁酸钾的溶解度，结晶、过滤得到高铁酸钾。
【解析】（1）钛元素的原子序数为22，基态原子的价电子排布式为3d24s2，故答案为：3d24s2；
（2）①由分析可知，固体1中加入盐酸的目的是将固体中金属元素转化为可溶的金属氯化物，若加入硫酸，
硫酸会与溶液中的钙离子反应生成微溶的硫酸钙附着在固体表面，阻碍固体的溶解，所以溶解固体1时加
入盐酸而不加入硫酸，故答案为：CaSO 微溶，防止生成CaSO 固体覆盖在固体1表面，导致固体1溶解
4 4
不充分；
②由分析可知，向溶液3中先后加入70%硫酸和过量的氨水、乙醇的目的是析晶、过滤得到硫酸四氨合铜
晶体，故答案为：[Cu(NH )]SO ；
3 4 4
③由分析可知，向固体3中加入次氯酸钾和氢氧化钾的混合溶液的目的是将氢氧化铁转化为高铁酸钾，则
Y为氢氧化钾，反应中氯元素的化合价降低被还原，次氯酸根离子是反应的氧化剂、氯离子是还原产物，则由化合价变化可知，反应过程中转移了1mol电子时，反应生成氯离子的物质的量为1mol× =0.5mol，
故答案为：KOH；0.5；
④由分析可知，向溶液2中加入氟化钠溶液的目的是将溶液中的镁离子转化为氟化镁沉淀，溶液中镁离子
转化为氟化镁沉淀消耗氟化钠的物质的量为0.030mol/L×1L×2=0.060mol，由溶度积可知，溶液中镁离子完
全沉淀时，溶液中氟离子的物质的量为 ×1L=0.030mol，则1L溶液2至少需加入氟化钠的
物质的量为0.090mol，故答案为：0.090；
（3）由分析可知，过滤得到氟化镁后的溶液经处理得到可循环使用的氨气和氯化钠，故答案为：NaCl。
9．（2023上·北京·高三校考）工业上用含三价钒 为主的某石煤为原料(含有 、 等杂质)，
钙化法焙烧制备 ，其流程如下：
【资料】： 价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系：
pH 4～6 6～8 8～10 10～12
主要离子
(1)焙烧：向石煤中加生石灰焙烧，将 转化为 的化学方程式是 。
(2)酸浸：
① 难溶于水可溶于盐酸。若焙砂酸浸时溶液的 ， 溶于盐酸的离子方程式是
。
②酸度对钒和铝的溶解量的影响如图所示：酸浸时溶液的酸度控制在大约3.2％，根据如图推测，酸浸时
不选择更高酸度的原因是 。
(3)转沉：将浸出液中的钒转化为 固体，其流程如下：
①浸出液中加入石灰乳的作用是 。
②已知 的溶解度小于 。向 沉淀中加入 溶液，可使钒从沉淀中溶出。结合化学用语，用平衡移动原理解释其原因： 。
(4)测定产品中 的纯度：
称取ag产品，先用硫酸溶解，得到 溶液。再加入 溶液
。最后用 溶液滴定过量的 至终点，
消耗 溶液的体积为 。已知 被还原为 ，假设杂质不参与反应，则产品中 的质量
分数是 。( 的摩尔质量： )
【答案】(1)
(2) 酸度大于3.2％时，钒的溶解量增大不明显，而铝的溶解
量增大程度更大
(3) 调节溶液的pH，并提供 ，形成 沉淀(富集钒元素) 的浊液中存在
平衡 ， 溶液中的 与 结合生成更难溶的
沉淀， 降低，平衡正向移动，使钒从沉淀中溶出
(4)
【分析】石煤中加生石灰焙烧，将 转化为 ，酸浸后浸出液加入石灰乳转化得到
沉淀，沉淀加入碳酸铵转化得到 溶液，加入氯化铵溶液得到 沉淀，过滤分离出沉淀煅
烧得到 ；
【解析】（1）空气中氧气具有氧化性，根据反应流程可知：向石煤中加生石灰焙烧， 与氧化钙和氧
气反应，三价V被氧化为五价V生成 ，化学方程式是 ；
（2）①根据表格信息可知：pH在4～6之间，生成 ，所以 与盐酸反应在酸性条件下转化为
和钙离子，离子方程式是： ；
②根据图变化可知：酸度大于3.2％时，钒的溶解量增大不明显，而铝的溶解量增大程度更大，因此酸浸
时不选择更高酸度；
（3）①由流程可知，浸出液中加入石灰乳后，通过调节pH将V元素转化并生成 沉淀，便于钒
元素的富集；故答案为：调节溶液的pH，并提供Ca2+，形成 沉淀（富集钒元素）；
②已知 的溶解度小于 ；在 的浊液中存在平衡
，加入 溶液， 与 结合生成更难溶的 沉淀， 降低，平衡正向移动，使钒从沉淀中溶出；
（4）高锰酸钾氧化亚铁离子变为铁离子，根据电子守恒可知： ，消耗KMnO 的量
4
mol，则消耗亚铁离子的量为5 mol，再根据 可知，
用来还原 的亚铁离子的量为 mol，因此 的量为
mol，产品中 的量为 mol，产品中V2O5的质
量为 ，则产品中V2O5的质量分数是
。
10．（2023上·福建福州·高三福建省福州格致中学校考期中）工业上常利用 作汽车尾气的吸收剂，它
可以在光催化作用下使有机污染物降解，工业上利用主要成分为 的含铈矿石制 其工艺流程如
下：
(1) 中元素电负性从小到大的顺序是 (填元素符号)， 中心原子轨道的杂化类型为
； 的空间结构为 ，“焙烧”前通 的目的是 。
(2)“焙烧”过程中常采用高压空气、逆流操作(空气从焙烧炉下部通入，矿粉从中上部加入)，这样操作的目
的是 。
(3)操作①所需的玻璃实验仪器有烧杯、 。
(4)上述流程中 与盐酸反应的离子方程式 ，该流程中为了避免产生污染性气体，可用稀硫
酸和 替换。
(5)写出“沉铈”过程中的离子反应方程式 。若“沉铈”中， 恰好沉淀完全 为
，此时溶液的pH为5，则溶液中 mol/L(保留2位有效数字)。(已知常温
下 ， ， 。
(6) 是汽车尾气净化催化剂的关键成分，它能在还原性气氛中供氧，在氧化气氛中耗氧。写出其供氧
生成CeO的化学方程式 。
(7)氧化铈( )是一种重要的光催化材料，光催化过程中立方晶胞的组成变化如图所示。假设 晶胞
边长为apm。CeO 晶胞中O原子位于Ce构成的 (构型)空隙中，CeO 晶体结构中 的配位数为
2 2
，CeO 晶胞中 与最近 的核间距为 (用含a参数表示)每个 晶胞中 个数为
2
(用含x参数表示)。
【答案】(1) CeO>C>Ce，则电负性从小到大的顺序是Ce
