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专题 14 工艺流程综合题
考点 五年考情（2020-2024） 命题趋势
2024年北京卷第18题 工艺流程综合题，是北京高考化学的必
考点 工艺流程 2023年北京卷第18题 考题。虽然形式上比较固定，但是涉及
综合题 2022年北京卷第18题 的考点很多，既有元素化合物，又有反
（5年5考） 2021年北京卷第18题 应原理的相关知识，综合度很高，难度
2020年北京卷第18题 很大。
1．（2024·北京·高考真题）利用黄铜矿(主要成分为 ，含有 等杂质)生产纯铜，流程示意图如下。
(1)矿石在焙烧前需粉碎，其作用是 。
(2) 的作用是利用其分解产生的 使矿石中的铜元素转化为 。 发生热分解
的化学方程式是 。
(3)矿石和过量 按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测得：“吸收”过
程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图； 和 时，固体B中所含铜、铁的主要物质如表。温度/℃ B中所含铜、铁的主要物质
400
500
①温度低于 ，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是 。
②温度高于 ，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是 。
(4)用离子方程式表示置换过程中加入 的目的 。
(5)粗铜经酸浸处理，再进行电解精炼；电解时用酸化的 溶液做电解液，并维持一定的 和
。粗铜若未经酸浸处理，消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量，原因是 。
2．（2023·北京·高考真题）以银锰精矿(主要含 、 、 )和氧化锰矿(主要含 )为原料联合
提取银和锰的一种流程示意图如下。
已知：酸性条件下， 的氧化性强于 。
(1) “浸锰”过程是在 溶液中使矿石中的锰元素浸出，同时去除 ，有利于后续银的浸出：矿石中
的银以 的形式残留于浸锰渣中。
①“浸锰”过程中，发生反应 ，则可推断： (填“>”或“<”)
。
②在 溶液中，银锰精矿中的 和氧化锰矿中的 发生反应，则浸锰液中主要的金属阳离子有
。
(2) “浸银”时，使用过量 和 的混合液作为浸出剂，将 中的银以 形式浸出。
①将“浸银”反应的离子方程式补充完整： 。
②结合平衡移动原理，解释浸出剂中 的作用： 。
(3) “沉银”过程中需要过量的铁粉作为还原剂。
①该步反应的离子方程式有 。
②一定温度下， 的沉淀率随反应时间的变化如图所示。解释 分钟后 的沉淀率逐渐减小的原因：
。(4)结合“浸锰”过程，从两种矿石中各物质利用的角度，分析联合提取银和锰的优势： 。
3．（2022·北京·高考真题）白云石的主要化学成分为 ，还含有质量分数约为2.1%的Fe O 和
2 3
1.0%的SiO 。利用白云石制备高纯度的碳酸钙和氧化镁，流程示意图如下。
2
已知：
物质
(1)白云石矿样煅烧完全分解的化学方程式为 。
(2) 用量对碳酸钙产品的影响如下表
氧化物( )浸出率/% 产品中 纯度/%
产品中Mg杂质含量/%
n(NH Cl)/n(CaO)
4
(以 计)
计算值 实测值
2.1∶1 98.4 1.1 99.1 99.7 ——
2.2∶1 98.8 1.5 98.7 99.5 0.06
2.4∶1 99.1 6.0 95.2 97.6 2.20
备注：ⅰ、 浸出率=(浸出的 质量/煅烧得到的 质量) (M代表Ca或Mg)
ⅱ、 纯度计算值为滤液A中钙、镁全部以碳酸盐形式沉淀时计算出的产品中 纯度。
①解释“浸钙”过程中主要浸出 的原因是 。②沉钙反应的离子方程式为 。
③“浸钙”过程不适宜选用 的比例为 。
④产品中 纯度的实测值高于计算值的原因是 。
(3)“浸镁”过程中，取固体B与一定浓度的 溶液混合，充分反应后 的浸出率低于60%。加
热蒸馏， 的浸出率随馏出液体积增大而增大，最终可达98.9%。从化学平衡的角度解释浸出率增大的
原因是 。
(4)滤渣C中含有的物质是 。
(5)该流程中可循环利用的物质是 。
4．（2021·北京·高考真题）铁黄是一种重要的化工产品。由生产钛白粉废渣制备铁黄的过程如下。
资料：
i.钛白粉废渣成分：主要为FeSO ·H O，含少量TiOSO 和不溶物
4 2 4
ii.TiOSO +(x+1)H O TiO ·xH O↓+H SO
4 2 2 2 2 4
iii.0.1 mol/L Fe2+生成Fe(OH) ，开始沉淀时pH=6.3，完全沉淀时pH=8.3；
⇌ 2
0.1 mol/L Fe3+生成FeOOH，开始沉淀时pH=1.5，完全沉淀时pH=2.8
(1)纯化
①加入过量铁粉的目的是 。
②充分反应后，分离混合物的方法是 。
(2)制备晶种
为制备高品质铁黄产品，需先制备少量铁黄晶种。过程及现象是：向一定浓度FeSO 溶液中加入氨水，产
4
生白色沉淀，并很快变成灰绿色。滴加氨水至pH为6.0时开始通空气并记录pH变化(如图)。
①产生白色沉淀的离子方程式是 。
②产生白色沉淀后的pH低于资料iii中的6.3。原因是：沉淀生成后c(Fe2+) 0.1mol/L(填“＞”“=”或
“＜”)。
③0-t 时段，pH几乎不变；t -t 时段，pH明显降低。结合方程式解释原因： 。
1 1 2
④pH≈4时制得铁黄晶种。若继续通入空气，t 后pH几乎不变，此时溶液中c(Fe2+)仍降低，但c(Fe3+)增加，
3
且(Fe2+)降低量大于c(Fe3+)增加量。结合总方程式说明原因： 。(3)产品纯度测定
铁黄纯度可以通过产品的耗酸量确定。
wg铁黄 溶液b 溶液c 滴定
资料：Fe3++3 =Fe(C O ) ，Fe(C O ) 不与稀碱液反应
2 4 2 4
Na C O 过量，会使测定结果 (填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
2 2 4
5．（2020·北京·高考真题）MnO 是重要的化工原料，山软锰矿制备MnO 的一种工艺流程如图：
2 2
资料：①软锰矿的主要成分为MnO ，主要杂质有Al O 和SiO
2 2 3 2
②金属离于沉淀的pH
Fe3+ Al3+ Mn2+ Fe2+
开始沉淀时 1.5 3.4 5.8 6.3
完全沉淀时 2.8 4.7 7.8 8.3
③该工艺条件下，MnO 与H SO 反应。
2 2 4
(1)溶出
①溶出前，软锰矿需研磨。目的是 。
②溶出时，Fe的氧化过程及得到Mn2+的主要途径如图所示：
i.步骤II是从软锰矿中溶出Mn2+的主要反应，反应的离子方程式是 。
ii.若Fe2+全部来自于反应Fe+2H+=Fe2++H ↑，完全溶出Mn2+所需Fe与MnO 的物质的量比值为2。而实际比
2 2
值(0.9)小于2，原因是 。
(2)纯化。已知：MnO 的氧化性与溶液pH有关。纯化时先加入MnO ，后加入NH ·H O，调溶液pH≈5，说
2 2 3 2
明试剂加入顺序及调节pH的原因： 。
(3)电解。Mn2+纯化液经电解得MnO 。生成MnO 的电极反应式是 。
2 2
(4)产品纯度测定。向ag产品中依次加入足量bgNa C O 和足量稀H SO ，加热至充分反应。再用
2 2 4 2 4
cmol·L-1KMnO 溶液滴定剩余Na C O 至终点，消耗KMnO 溶液的体积为dL(已知：MnO 及MnO 均被还原
4 2 2 4 4 2
为Mn2+。相对分子质量：MnO -86.94；Na C O -134.0)
2 2 2 4
产品纯度为 (用质量分数表示)。1．（2024·北京朝阳·二模）以铬铁矿（主要成分为 ，还含有MgO、 、 等）为原料制备
的一种工艺流程如图。
已知： 与纯碱焙烧转化为 ， 与纯碱焙烧转化为 。
(1)过程Ⅰ中 转化为 和 ，反应中 与 的化学计量数之比为 。
(2)滤渣1主要含有 。
(3)矿物中相关元素可溶性组分的物质的量浓度c与pH的关系如下图所示。
①过程Ⅲ中使用 溶液的目的是 。
②过程Ⅳ发生反应 ，计算该反应的 。
(4)利用膜电解技术，以 溶液为阳极室电解质溶液，NaOH溶液为阴极室电解质溶液也可以制备
，装置如图。
①离子交换膜应该选用 。
a．阴离子交换膜 b．质子交换膜 c．阳离子交换膜②结合方程式解释 产生的原理 。
(5)测定产品中 的质量分数。
称取 产品，用500mL容量瓶配制为待测液。取25mL待测液于锥形瓶中，加入蒸馏水和稀硫酸等，用
标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液 。产品中 （摩尔质量
为 ）的质量分数为 。
已知：酸性条件下 被还原为 。
2．（2024·北京顺义·二模）硫酸镍 常用于制作电池电极材料及催化剂。从富镍精矿渣制备硫酸镍
晶体的一种流程如图：
已知：ⅰ．富镍精矿渣中含有镍、铁、铜、钙、镁等元素，其中镍主要以 和 的形式存在，
和 均难溶于水；铁主要以 形式存在。
ⅱ．镍浸出液中含有的阳离子主要有 等。
(1)富镍精矿渣在溶解前，需经破碎，目的是 。
溶渣时，需向富镍精矿渣中加入硫酸并加热，同时加入氧化剂。
(2)沉铁
①已知：在硫酸盐溶液中，当有足量 ，控制溶液的 为 时，生成溶度积极小的黄钠铁矾
。该反应的离子方程式是 。
向镍浸出液中不断加入 ，利用黄钠铁矾法除铁。不断加入 的作用是 。
②当 浓度降到较低后，继续采用针铁矿法除铁。
控制溶液的 为 ，在温度80∘C的条件下， 缓慢沉淀形成针铁矿 。结合平衡移动原
理，解释 生成的原因 。
(3)沉铜。向滤液1中加入活性 固体，使 转化为 渣。
在硫化镍用量为理论用量的1.6倍、反应温度80∘C的条件下，不同反应时间对硫化镍除铜效果的影响如图。
30分钟后，渣中铜镍比大幅度降低的可能原因是 。
已知：一定条件下， 可以部分转化为 ，同时释放出部分 。(4)向滤液2中加入 溶液，经过滤得到较纯净的 溶液。沉淀的主要成分是 。
(5) 溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤可获得 晶体。采用 法测定晶体中结
晶水的含量。
[ 法测定金属阳离子含量的方程式为： ]。
步骤一：标定 取 的 标准溶液于锥形瓶中，用 溶液滴定至终点，消耗
溶液的体积为 。
步骤二：称取 样品，配制 溶液，取 进行滴定，消耗 溶液的体积为
。 。
[列出表达式，已知 ]
3．（2024·北京东城·二模） 和 都具有广泛的用途。
Ⅰ.工业上用软锰矿（主要含 ）和硫锰矿（主要含 ）联合制备 的流程如图。
资料：几种化合物的
硫化物 （易溶）
氢氧化物
(1)为提高浸出速率，可采取的措施有 （答出两条即可）。
(2)浸出过程中产生的 对 与 的反应起催化作用，机理如下。ⅰ. ；
ⅱ. （离子方程式）。
(3)流程图中采用①和②共同除去浸出液中金属阳离子杂质，解释不能单独使用①去除这些杂质离子的原因：
。
(4)滤渣2的主要成分是 。
Ⅱ.以 溶液为原料，用图1装置（ 均为惰性电极）同步制备 和 。
(5)结合离子交换膜的类型，解释中间室产生较浓硫酸的原因： 。
(6)图1中 电极上 的电解效率 与溶液 的关系如图2所示。随 的
增大，电解效率先增大后减小的原因是 。
4．（2024·北京海淀·二模）一种利用某镍矿资源（主要成分为 、 ，含有少量 、 、 、
、 ）提取含Ni、Cu、Fe、Mg、Al的物质的流程如下：
资料：
i．25℃时，一些物质的 如下：
物
质ii．溶液中离子浓度 时认为该离子沉淀完全。
(1)流程中能加快反应速率的措施有 。
(2)固体A中还有少量酸浸后剩余的NiS，II中反应的离子方程式为 。
(3)III中，生成 转移 ，III中反应的化学方程式为 ；III过滤后得到的固体残渣中
含有的物质是 。
(4)IV可以除去溶液D中的 ，由此推测氧化性 （填“＞”或“＜”）。
(5)结合离子方程式解释V中加入 的作用： 。
(6)为了使 沉淀完全，VI中溶液pH的最小值所属范围为 （填字母）。
a．2~3 b．3~4 c．9~10 d．10~11
(7)VI中， 不宜多加，原因是 。
5．（2024·北京房山·一模）草酸钴( )可用于催化剂的制备，用水钻矿(主要成分为 ，
含有少量 、 、 、 、 、 杂质)制备草酸钴工艺流程如图所示：
资料：① 不能直接被 浸出；
②酸性条件下， 转化为 ，但 不会氧化 ；
③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的 如表所示：
沉淀物
开始沉淀时的 2.7 7.6 4.0 7.6 7.7
完全沉淀时的 3.7 9.6 5.2 9.2 9.8
(1)酸浸时，为提高矿石的溶解速率可采取的一种措施为 。
(2)浸出过程中 发生反应的离子方程式为 。
(3)向“浸出液”中加入 的作用是 。
(4)加入 调节溶液 至5.2，过滤所得到的沉淀成分为 。
(5)滤液I“除镁、钙”是将镁、钙离子转化为 沉淀。已知在该操作温度下，
，若使 沉淀完全[c(Ca2+)≤10-5mol/L]，所需 浓度不低于 。
(6)在萃取除锰时，先向除杂后的溶液中加入有机酸萃取剂，金属离子的萃取率与溶液 的关系如图，萃取应选择的 范围是 。
A．2.0~2.5 B．3.0~3.5 C．4.0~4.5
(7)为测定制得样品的纯度，现称取 样品，将其用适当试剂转化，得到草酸铵[ ]溶液，再
用过量稀硫酸酸化，用 溶液滴定，已知 在酸性条件下被还原为 ，达到滴
定终点时，用去 溶液 。所得草酸钴样品中 的纯度为 [已知：
]。
6．（2024·北京昌平·二模）电镀污泥(主要成分是 ，含有 等)是电镀废水处理过程中产生的废弃物，
其无害化处理和资源化回收技术一直是研究热点。一种综合回收的工艺路线如下：
资料：
i．萃取剂由N902(可用HR表示)溶解在煤油中制得，萃取金属离子的反应如下：
( ： 、 ； ：有机相； ：水相)
ii．常用分配系数表示萃取达到平衡时溶质X在两溶剂中的浓度之比，常用萃取率表示有机相中溶质X的物
质的量与初始总物质的量之比。即：分配系数 ；萃取率
(1)浸出时，反应的离子方程式主要是： 、 。
(2)操作i是 。
(3)操作ii中发生反应的离子方程式为 。
(4)本实验中 的分配系数为50。
①一次性取用 萃取剂与 浸出液充分振荡。 的萃取率为 。
②相关研究认为可采用多级萃取获得更高的萃取率。一种三级萃取的设计示意图及模拟实验得到的数据表如下：
萃取处
总萃取率%
理
1级 83.3%
2级 97.2%
3级 99.9%
通过比较①和②中 (填“1级”、“2级”或“3级”)中 的萃取率，可分析得到结论：多
级萃取的效果好于一次性萃取。
(5)实验表明，有机相中的铜离子可被硫酸反萃，所用硫酸浓度不同，会影响铜反萃率，经过足够长的时间
后，实验结果如图所示。
①结合化学用语解释随硫酸浓度增大，铜反萃率提升的原因： 。
②在硫酸浓度为 时，其他条件不变，只升高温度， (“能”、“不能”、“无法判断”)
提升反萃率，理由是 。
③下列说法正确的是 。
a．一般选用 硫酸进行本步操作
b．反萃后得到 晶体的操作是：蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤干燥
c．操作后HR可循环利用
7．（2024·北京石景山·一模）从铅银渣(含Pb、Ag、Cu等金属元素)中提取银的流程如下：已知：PbSO 难溶于水；Ag+可以和SO 形成[Ag(SO ) ]3−。
4 3 2
(1)“酸浸”时，使用H SO 、NaCl和NaNO 的混合液作为浸出剂。
2 4 3
①加入NaNO 的作用 。
3
②固体B含有 。
(2)用氨水和水合肼(N H ·H O)进行“络合浸出”和“还原析银”。
2 4 2
①氨水“络合浸出”的化学方程式是 。
②将水合肼“还原析银”反应的离子方程式补充完整： 。
□ ___________+ N H ·H O =N ↑ + H O + □ ___________ + □ ___________ + □ NH ↑
2 4 2 2 2 3
(3)用Na SO 和甲醛进行“络合浸出”和“还原析银”。
2 3
①亚硫酸钠“络合浸出”时，银浸出率和溶液pH、浸出时间的关系分别如下图所示，解释银浸出率随溶液
pH增大先升高后降低的原因 ；分析浸出时间超过4 h，银浸出率降低的原因 。
②写出pH = 14时甲醛“还原析银”的离子方程式 。
8．（2024·北京丰台·一模）冶炼金属产生的酸泥属于有价值危险物。从某酸泥(含Se单质，HgSe及锌、铜
的化合物等)中回收汞和硒的一种工艺如下：
(1)“氧化浸出”时，酸泥中硒、汞、锌、铜分别以H SeO 、Hg2+、Zn2+、Cu2+形式进入溶液。
2 3
①分离氧化浸出液和浸出渣的操作是 。
②不溶于水的HgSe被氧化的离子方程式为 。③浸出时间等其他条件相同时，不同的NaClO 投加量对汞、硒浸出率的影响如图所示。选择最佳NaClO 投
3 3
加量并说明理由 。
(2)沉汞后液中磷以最高价形式存在。“还原沉汞”的主要反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为
。
(3)已知Se(s) + Na SO (aq) Na SeSO (aq)，粗硒中的杂质不溶于Na SO 溶液。利用该原理对粗硒进行
2 3 2 3 2 3
提纯，实验操作是 。
(4)粗硒中硒的纯度测定
i．取0.1 g 粗硒于锥形瓶中，加入15 mL浓盐酸和1mL浓硝酸，沸水浴加热，使Se全部转化为H SeO ；
2 3
ii．除去过量的HNO 和溶解的NO ；
3 2
iii．加入2 mL KI溶液、5 mL淀粉溶液，然后用c mol·L-1 Na S O 标准溶液进行滴定，到达滴定终点时，消
2 2 3
耗Na S O 标准溶液V mL。
2 2 3
已知：H SeO + 4KI + 4HCl = Se + 2I + 4KCl + 3H O
2 3 2 2
H SeO + 4Na S O + 4HCl = Se + 2Na S O + 4NaCl + 3H O
2 3 2 2 3 2 4 6 2
I + 2Na S O = Na S O + 2NaI
2 2 2 3 2 4 6
①到达滴定终点时的现象为 。
②依据现有数据能否计算出粗硒中硒的纯度？若能，请写出计算式；若不能，请写出还需要的数据。
。
9．（2024·北京门头沟·一模）一种高硫锰矿的主要成分 ，含有
等杂质，其中 含量较大。以该高硫锰矿为原料制备硫酸
锰，流程示意图如图所示。
已知：①金属硫化物的溶度积常数如下表。
金属硫化物②金属离子的 与溶液 的关系如图所示。
(1)在预处理阶段，将高硫锰矿粉碎的目的是 。
(2)若未经脱硫直接酸浸，会产生的污染物是 。
(3)酸浸时主要含锰组分发生反应的离子方程式为 ；加入 的作用是 (用离子方程式表
示)。
(4)调溶液 到5左右，滤渣2的主要成分是 。
(5)由图像可知，从“操作”所得溶液中得到 晶体需进行的操作是 、洗涤、干燥。
(6)锰含量测定：
ⅰ．称取 晶体，加水溶解，将滤液定容于 容量瓶中。
ⅱ．取 溶液于锥形瓶中，加少量催化剂和过量 溶液，加热、充分反应，产生 和
，煮沸溶液使过量的 分解。
ⅲ．加入指示剂，用 溶液滴定。滴定至终点时消耗 溶液的体积
为 重新变成 。废渣中锰元素的质量分数为 。
10．（2024·北京西城·二模）废电池中含磷酸铁锂，提锂后的废渣主要含 、 和金属铝等，
以废渣为原料制备电池级 的一种工艺流程如下。已知：i. 、 均难溶于水。
ii.将 转化为 有利于更彻底除去 。
(1)酸浸前，将废渣粉碎的目的是 。
(2)从平衡移动的角度解释加入硝酸溶解 的原因： 。
(3)在酸浸液中加入 进行电解，电解原理的示意图如下图所示，电解过程中 不断增
大。结合电极反应说明 在电解中的作用： 。
(4)“沉淀”过程获得纯净的 。向“氧化”后的溶液中加入HCHO，加热，产生NO和 ，当液面上
方不再产生红棕色气体时，静置一段时间，产生 沉淀。阐述此过程中HCHO的作用： 。
(5)过滤得到电池级 后，滤液中主要的金属阳离子有 。
(6)磷酸铁锂-石墨电池的总反应： 。
①高温条件下， 、葡萄糖（ ）和 可制备电极材料 ，同时生成CO和 ，
反应的化学方程式是 。
②放电时负极的电极反应式是 。
