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重难点13 无机工艺流程
考向
2025 考向预测
考向1 原料预处理的常用方法
无机工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式
表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是
无机框图的创新。它以现代工业生产为基础，与化工生产成
本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检
验、分离或提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用。
预测2025 年高考仍会采用工艺流程图的形式，以元素
化合物知识为载体，围绕原料的预处理考查影响速率的因素;
围绕经济原则考查循环利用分离提纯(调pH、结晶、过滤、
洗涤)及核心反应或副反应考查物质变化及定量关系;复习时
应加以重视!
考向2 转化过程中反应条件的控制方法
考向3 工艺流程中的分离与提纯
考向4 工艺流程中化学(离子)方程式的书
写
考向5 工艺流程中Ksp 的相关计算
考向6 工艺流程中加入试剂作用和循环物
质的确定
【思维
导图
】
1
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【高分技巧】
一、原料预处理的常用方法
预处理操作
作用或目的分析
研磨、雾化
将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率
或使反应更充分
目的：提高原料转化率、利用率、浸取率，提高产品的产率等
增大接触面积的方法：固体——粉碎、研磨；液体——喷洒；气体——用多孔分散器等
浸取( 即浸
出/溶解)
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、酸溶、碱溶、
醇溶等
水浸
与水接触反应或溶解，使原料变成离子进入溶液中
酸浸
在酸性溶液[如：用(浓)硫酸、盐酸等]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；酸还能溶解金属氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解等
碱浸
去油污，在碱性溶液中使两性化合物(Al2O3、ZnO 等)溶解，溶解铝、二氧化硅
等，不溶物通过过滤除去的过程
醇浸
提取有机物，常采用有机溶剂(乙醚，二氯甲烷等)浸取的方法提取有机物
浸出率
固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(工业上往往为了追求更多转化)
提高浸出率的措施：①将矿石研成粉末，提高接触面积；②搅拌，使反应更加充分
③增大反应物(酸、碱)的浓度； ④适当升温(加热)
灼烧(焙烧)
除去可燃性杂质或使原料初步转化
①除去硫、碳单质； ②有机物转化、除去有机物；
③高温下原料与空气中氧气反应；④除去热不稳定的杂质(如碳酸盐沉淀)等
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，如煅烧高岭土
二、转化过程中反应条件的控制方法
1．控制溶液的酸碱性(pH)
(1)控制反应的发生，增强物质的氧化性或还原性(增强MnO、NO 的氧化性)，调节离子的水解程度
(2)控制溶液的pH 值使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀而被除去
①原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了H+的浓度，使溶液pH 值增大
②pH 控制的范围：杂质离子完全沉淀时pH 值~主要离子开始沉淀时pH (注意端值取)
③需要的物质：含主要阳离子(不引入新杂质即可)的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，使
pH 增大的物质，如MgO、Mg(OH)2、MgCO3等类型的物质
④实例：除去CuSO4溶液中少量Fe3+，可向溶液中加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、CuCO3，调节pH 至
3~4，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。Fe3+溶液中存在水解平衡：Fe3＋＋3H2O
Fe(OH)3＋3H＋，加入CuO
后，溶液中H+浓度降低，平衡正向移动，Fe(OH)3越聚越多，最终形成沉淀
a．加入CuO 的作用：调节溶液的pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3b．加热的目的：促进Fe3＋水解
(3)抑制某些离子的水解，防止产品混入杂质
2
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像盐酸盐、硝酸盐溶液，通过结晶方法制备晶体或加热脱水结晶水合物制备相对应的无水盐时，由于水解生
成的盐酸或硝酸挥发，促使了金属离子水解(水解反应为吸热反应)导致产品不纯
2．温度控制的类型及其目的
升高温度
** 错误的表达式 **加快反应速率或溶解速率
** 错误的表达式 **促进平衡向吸热方向(一般是有利于生成物生成的方向)移动，如：促
进水解生成沉淀
** 错误的表达式 **除去受热不稳定的杂质，如：H2O2、氨水、铵盐(NH4Cl)、硝酸盐、
NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4等物质** 错误的表达式 **使沸点相对低的物质气化或升
华
降低温度
** 错误的表达式 **防止某物质在温度较高时挥发或分解
** 错误的表达式 **使化学平衡向放热反应的方向移动，从而提高产物的产率
** 错误的表达式 **使某个沸点高的产物液化，使其与其他物质分离
** 错误的表达式 **降低晶体的溶解度，使其结晶析出
控制温度
在一定范
围(综合考
虑)
温度过低
反应速率过慢或溶解速率小
温度过高
** 错误的表达式 **催化剂逐渐失活，化学反应速率急剧下降
** 错误的表达式 **物质分解，如：NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、浓HNO3等
** 错误的表达式 **物质会挥发，如：浓硝酸、浓盐酸、醋酸、液溴、乙醇等
** 错误的表达式 **物质氧化，如：Na2SO3等
** 错误的表达式 **物质升华，如：I2
升华
答题策略
** 错误的表达式 **若用到H2O2、氨水、铵盐、硝酸盐等易分解的物质，控温的目的是防
止物质分解
** 错误的表达式 **若题目中出现有机物或有机溶剂，控温的目的是防止其挥发
** 错误的表达式 **若溶液中制备物质，常使用加热的方法加快反应速率
** 错误的表达式 **煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离；除去溶解在溶液中的气体，
如氧气
** 错误的表达式 **温度范围答题策略
a．温度不高于××℃的原因：适当加快反应速率, 但温度过高会造成(如浓硝酸)挥发，(如
H2O2、NH4HCO3)分解，(如Na2SO3)氧化或促进(如AlCl3)水解等，影响产品的生成
b．温度不低于××℃的原因：加快反应速率或者对于吸热反应而言可是平衡正移，增加
产率
3．浓度
(1)根据需要选择适宜浓度，控制一定的反应速率，使平衡移动有利于目标产物的生成，减小对后续操作产生
的影响
(2)反应物过量，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．压强：改变反应速率，使平衡向需要的方向移动5．催化剂：选择合适的催化剂，能加快反应速率
三、工艺流程中的分离与提纯
1．过滤：固液分离的一种方法，主要有常压过滤、减压过滤、热过滤
3
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(1)常压过滤：通过预处理、调节pH 等工序可实现对杂质的去除，但值得注意的是需要分析对产品的需求及
生产目的的综合考虑，准确判断经过过滤后产生的滤液、滤渣的主要成分，准确判断是留下滤液还是滤渣
(2)减压过滤(抽滤)：减压过滤和抽滤是指一种操作，其原理与普通的常压过滤相同。相比普通过滤，抽滤加
快了过滤的速度。抽滤的优点是快速过滤，有时候还可以过滤掉气体，并能达到快速干燥产品的作用
(3)趁热过滤：趁热过滤指将温度较高的固液混合物直接使用常规过滤操作进行过滤，但是由于常规过滤操作
往往耗时较长，这样会导致在过滤过程中因混合物温度降低而使溶质析出，影响分离效果。因此可使用热
过滤仪器、将固液混合物的温度保持在一定范围内进行过滤，所以又称为热过滤
2．蒸发结晶
(1)适用范围：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如：NaCl
(2)蒸发结晶的标志：当有大量晶体出现时，停止加热，利用余热蒸干
3．冷却结晶
(1)适用范围：提取溶解度随温度变化较大的物质(KNO3)、易水解的物质(FeCl3)或结晶水化合物(CuSO4·5H2O)
(2)蒸发结晶的标志：当有少量晶体(晶膜)出现时
4．沉淀洗涤时洗涤剂的选择
洗涤试剂
适用范围
目的
蒸馏水
冷水
溶解度随温度升高而升
高，且变化较大
除去固体表面吸附着的××杂质，减少固体因为洗涤液温度
高造成溶解损失
热水
溶解度随着温度升高而
降低
除去固体表面吸附着的××杂质，减少固体因为洗涤液温度
低造成溶解损失
有机溶剂( 酒
精、丙酮等)
固体易溶于水、难溶于
有机溶剂
减少固体溶解损失；利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的
水分，加快干燥速率
饱和溶液
对纯度要求不高的产品
减少固体溶解
酸、碱溶液
产物不溶于酸、碱
除去固体表面吸附着的可溶于酸、碱的杂质；减少固体溶解
洗涤沉淀的方法：向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3 次
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
5．重结晶：将结晶得到的晶体溶于溶剂制得饱和溶液，又重新从溶液结晶的过程
6．萃取与反萃取
萃取
利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同，用一种溶剂(萃取剂)把溶质从它与另一种溶剂组
成的溶液里提取出来的过程，萃取后需要分液。如：用CCl4萃取溴水中的Br2
反萃取
在溶剂萃取分离过程中，当完成萃取操作后，为进一步纯化目标产物或便于下一步分离操作
的实施，往往需要将目标产物转移到水相。这种调节水相条件，将目标产物从有机相转入水
相的萃取操作称为反萃取，为萃取的逆过程
7．蒸馏或分馏：蒸馏是利用液体混合物中各组分的沸点不同，给液体混合物加热，使其中的某一组分变成蒸
气再冷凝成液体，跟其他组分分离的过程
四、工艺流程中陌生化学(离子)方程式的书写
1．书写关键——熟记氧化剂、还原剂的常见产物
4
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(1)常见的氧化剂及还原产物预测
氧化剂
KMnO4
(酸性)
K2Cr2O7
(酸性)
浓硝酸
稀硝酸
H2O2
X2
(卤素)
NaClO
(或ClO－)
KClO3
Fe3＋
PbO2
对应还
原产物
Mn2＋
Cr3＋
NO2
NO
H2O
X－
Cl－
Cl－
Fe2＋
Pb2＋
(2)常见的还原剂及氧化产物预测
还原剂
Fe2＋
SO2
(H2SO3)
SO
S2O
S2
－
(H2S)
H2C2O4
H2O2
I－
(HI)
CO
NH3
对应氧
化产物
Fe3＋
SO
SO
SO
S
CO2
O2
I2
CO2
N2 或
NO
2．书写方法
(1)第一步：根据题干信息或流程图的入口和出口，判断出反应物和生成物
(2)第二步：确定反应物和生成物中变价元素的化合价，按“氧化剂＋还原剂
还原产物＋氧化产物”写出
方程式，并按化合价升降的原则配平参与氧化还原反应的各物质的化学计量系数
(3)第三步：依据电荷守恒、原子守恒和溶液的酸碱性补齐缺失物质并配平。若反应是在水溶液中进行，一般
在方程式左边或右边补充H＋、OH－或H2O
五、工艺流程中Ksp 的相关计算
以“AmBn(s)
mAn＋(aq)＋nBm－(aq)”为例：Ksp(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的浓度都是平衡浓度
六、工艺流程中加入试剂的作用和循环物质的确定
1．判断加入的试剂及分析试剂作用的基本思路
(1)看反应目的：分析加入试剂后化学反应实现的目的
(2)看试剂性质：分析加入试剂本身的性质(物质类别、所含元素的化合价、周期表中的位置等)
(3)看生成物：分析反应前后的物质组成的变化
(4)看可能信息：综合利用流程信息和题中设问提供的信息
2．工艺流程中的物质确定
(1)循环物质的确定
(2)副产品的确定
(3)滤渣成分的确定
①过量的反应物
②原料中不参与反应的物质
③由原料转化的生成物
④由杂质转化的沉淀物
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（建议用时：40 分钟）
考向
1 原料预处理的常用方法
1．（2024·陕西榆林·一模）
具有耐高温的惰性，高活性，可广泛应用于制作各种塑料、橡胶、
陶瓷、耐火材料等。工业上以油页岩灰渣（主要成分为
、
，含少量
、
、
和其他
不溶于酸、碱的杂质）为原料制备纳米
的流程如下。已知：
熔点高，硬度大，不溶于酸、
碱；常温下，
、
、
；溶液中离子
的浓度小于
时可视为该离子沉淀完全。请回答下列问题：
(1)油页岩灰渣“70℃下加热”前需要将其粉碎，目的是 ；加入
的目的是 。
【答案】(1) 增大接触面积，加快反应速率 将
转化为可溶于酸的物质
【详解】（1）油页岩灰渣“70℃下加热”前需要将其粉碎，目的是增大接触面积，加快反应速率。加入
的目的是将
转化为可溶于酸的物质。
2．（2024·陕西商洛·三模）固体电解质LATP 的化学式为Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3，某研究人员以钛铁矿精粉(主
要成分为FeTiO3，含少量Al2O3，SiO2)为原料合成LATP 的工艺流程如图所示。
请回答下列问题：
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(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 。
【答案】(1)+4
(2) 增大固体接触面积，提高碱浸速率 适当加热(或搅拌或适当增大NaOH 溶液浓度等合理答案)
(3)Al2O3、SiO2(4)成本增大
【详解】（1）LATP 的化学式为Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3，Li 的化合价为+1 价，Al 为+3 价，P 为+5 价，O 为-2 价，
根据正负化合价代数和为0 的原则，Ti 的化合价为+4 价；
（2）“粉碎”的目的是增大接触面积，加快反应速率；为了达到加快反应速率的目的，还可以适当升温或搅
拌，以及适当增加NaOH 溶液的浓度等；
（3）钛铁矿粉碎过筛后主要成分为FeTiO3，含少量Al2O3、SiO2，加入NaOH 溶液“碱浸”的目的是除去杂
质Al2O3，SiO2；
（4）NaOH 溶液、H2SO4溶液均具有强烈的腐蚀作用，NaOH 溶液和稀硫酸均不宜过量太多，使用过量的
NaOH、H2SO4会增加成本；
3．（2024·山西·模拟预测）
是生产含钼催化剂的重要原料，能溶于氨水和强碱。以钼精矿(主要成
分是
，还含有
、
、
、
等杂质)为原料制备
的工艺流程如图所示：
已知：①“焙烧”时
和
发生反应；
元素转化为
、
、
；
②“氨浸”时，
元素以
的形式进入滤液1 中，而
元素进入滤渣1 中；
③
。
回答下列问题：
(1)尾气的成分有
和 (填化学式)。
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(2)“滤渣1”的主要成分是
和 (填化学式)。
(3)写出“除杂”时反应的离子方程式 。除杂后测得溶液中
，列式计算并判断
是否沉淀完全 。
(4)“酸沉”时加入
的作用是 。
【答案】(1)
、
(2)
、
(3)
，
沉淀完全
(4)降低溶液的
，使钼酸铵转化为四钼酸铵晶体
【详解】（1）“焙烧”时
和
发生反应生成CaSiO3和CO2，
与氧气反应生成SO2，尾气的成
分有
和
、
；
（2）“氨浸”时
元素形成
进入滤渣1 中，
和
反应生成
难溶于水，则“滤渣1”
的主要成分是
和
、
；
（3）“除杂”时加入(NH4)2S 目的是利用沉淀法将杂质Cu2+转化为金属硫化物CuS 沉淀将除去，反应的离子
方程式
，除杂后测得溶液中
，已知
，此时溶液中
，
沉淀完全；
（4）“酸沉”时加入
的作用是降低溶液的
，使钼酸铵转化为四钼酸铵晶体；
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4．（2024·山西晋城·模拟预测）
作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(
，
含有少量
、
、
、
等元素)制备
的流程如下：
已知：
，
，
。
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
的作用是 。
【答案】(1)
粉碎矿石、适当增大硫酸的浓度、适当升高温
度等（其中一条）
(2)将
氧化为
，便于形成
沉淀而除去
【详解】（1）硫酸溶矿主要反应的化学方程式为
，可以通过粉碎矿石、
适当增大硫酸的浓度、适当升高温度等措施加快反应速率；
（2）加入少量
的作用是将
氧化为
，便于形成
沉淀而除去；
5．（2024·陕西西安·模拟预测）钛白粉(纳米级
)广泛用作功能陶瓷、催化剂、化妆品和光敏材料等白
色无机颜料，是白色颜料中着色力最强的一种，具有优良的遮盖力和着色牢度，适用于不透明的白色制品。
以钛铁矿(主要成分为
、MgO)为原料制备高纯度钛白粉，同时得到绿矾的工艺流程如图。
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已知：常温下，稀硫酸几乎与
不反应。钛元素在整个流程中化合价没有变化。
(1)稀硫酸浸出的目的是 。
【答案】(1)除去MgO
【详解】（1）常温下，稀硫酸几乎与FeTiO3不反应，结合分析，稀硫酸浸出的目的是：除去MgO，将MgO
溶解转化成MgSO4。
考向
2
转化过程中反应条件的控制方法
6．（2024·陕西榆林·模拟预测）钴是国民经济建设和国防建设不可缺少的重要原料之一，我国钴资源缺乏，
二次回收利用非常重要。从锂离子二次电池正极废料——铝钴膜(含
乙炔黑导电剂涂层的铝箔)中回收
Li、Co 的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)碱浸时，绝大部分铝被浸出，滤液中含铝元素的离子符号为 。
(2)酸溶时，
转化为
、
，该反应的离子方程式为 ；若用盐酸代替
和
溶液，酸溶也可得到
和
溶液，但缺点是 。
(3)碱浸后少量残余的铝在酸溶时进入溶液，需调
至5.0 以上将铝离子沉淀除去。若
，
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调
的范围是 。(已知
【答案】(1)
或
(2)
产生氯气，污染环境
(3)
【详解】（1）碱浸时，绝大部分铝被浸出，铝和氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2或
，所以滤液
中含铝元素的离子符号为
或
；
（2）酸溶时，
转化为
、
，钴元素化合价降低，则过氧化氢被氧化生成氧气，该反应的
离子方程式为
；若用盐酸代替
和
溶液，酸溶
也可得到
和
溶液，但Cl-被
氧化生成氯气，氯气有毒，即缺点为：产生氯气，污染环境；
（3）碱浸后少量残余的铝在酸溶时进入溶液，需调
至5.0 以上将铝离子沉淀除去，但又不能沉淀Co2+，
若
，则据
，
，c(H+)=10-7mol/L，所以调
的范围是
；
7．（2024·陕西咸阳·一模）钒酸铋(
)是一种亮黄色无毒无害的光催化剂，主要应用于高选择性制备
氢气。工业上以辉铋矿粉(主要成分是
，并含
、Bi、
和
等杂质)为原料制备钒酸铋(
)的流程如图所示：
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已知部分信息如下：
①氧化性：
。
②滤液1 中的阴离子主要是
。
③常温下，几种离子生成氢氧化物沉淀的pH 如下表所示：
氢氧化物
开始沉淀时的pH
7.6
1.6
4.0
完全沉淀时的pH
9.6
3.1
5.5
当溶液中某离子浓度小于
时，视为沉淀完全。
回答下列问题：
(1)浸渣1 的主要成分为 。
(2)浸取时
转化的离子方程式为 。
(3)从工艺流程分析，氧化调节pH 环节，除了可用NaOH 溶液，还可用 调节，且需调至溶液的pH 为
(填范围)。
【答案】(1)S、
(2)
(3)
或氨水、
等
【详解】（1）由上述分析可知，浸渣1 的主要成分为S 和
；
（2）浸取时
加盐酸溶解，同时加氯化铁将硫氧化为S 单质，离子方程式为：
；
（3）加入NaOH 的目的是反应掉溶液中的H+，使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀，除了可用NaOH 溶液，还可用
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或氨水、
等，根据表格中几种离子生成氢氧化物沉淀的pH，调节溶液的pH 范围为
；
8．（2024·陕西汉中·模拟预测）钴在现代有着广泛应用，如草酸钴可作指示剂与催化剂，氯化钴是一种饲
料营养强化剂．利用水钴矿（主要成分为
，含少量
、
、
、MgO、CaO、
等）可
以制取草酸钴晶体和氯化钴晶体，依据以下制备流程回答下列问题：
已知：①
具有强氧化性．②沉淀Ⅰ中只含有两种沉淀．③流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶
液的pH 见下表：
沉淀物
开始沉
淀
27
7.6
7.6
4.0
7.7
沉淀完
全
3.7
9.6
9.2
5.1
9.8
(1)为加快钴矿“浸出”效率，可采取的措施是 （任选一条），浸出过程中加入的
与
反
应的离子方程式为 ．
(2)加入
的作用是 ，后续加入
调pH 得到沉淀Ⅰ的成分是 ．
(5)操作Ⅰ包括：向水层加入浓盐酸调整pH 为2~3， 、过滤、洗涤、减压烘干等过程．
【答案】(1) 将水钴矿粉碎、加热、适当增大盐酸浓度、搅拌等（任选1 条）
(2) 氧化
、
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(5)蒸发浓缩，冷却结晶
【详解】（1）将水钴矿粉碎、加热、适当增大盐酸浓度、搅拌，均可以加快钴矿的 “浸出率”；Na2SO3将
Co3+还原为Co2+，
；
故答案为：将水钴矿粉碎、加热、适当增大盐酸浓度、搅拌；
；
（2）根据分析，加入NaClO3的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，加入Na2CO3调pH 至5.2，可得到Fe(OH)3、
A(OH)3沉淀；
故答案为：氧化Fe2+；Fe(OH)3、A(OH)3；
（5）由溶液制取晶体，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、减压烘干等过程，制取晶体；故答案为：蒸
发浓缩、冷却结晶；
9．（2024·陕西汉中·二模）工业上以工业废渣(主要含CaSO4·2H2O，还含少量SiO2、Al2O3、 FeO、Fe2O3)
为 原料制取(NH4)2SO4晶体和轻质CaCO3，其实验流程如下：
已知：金属离子形成氢氧化物沉淀的pH 范围[ pH =8.5 时Al(OH)3开始溶解]
金属离子
Al3+
Fe3+
Fe2+
Ca2+
开始沉淀时pH
3.4
2.7
7.6
11.3
完全沉淀时pH
4.7
3.7
9.6
回答下列问题：
(1)提高废渣脱硫速率的方法是 (写两点) 。
(5)“调pH”除铁和铝时，应调节溶液的pH 范围为 。
【答案】(1)加热、适当提高溶剂的浓度或粉碎废渣、搅拌等(5)4.7≤pH<8.5
【详解】（1）加热、适当提高溶剂的浓度、粉碎废渣、搅拌等措施能提高废渣脱硫速率，故答案为：加热、
适当提高溶剂的浓度或粉碎废渣、搅拌等；
（5）由分析可知，加入氢氧化钙调节溶液pH 在4.7≤pH<8.5 范围内的目的是将铁离子、铝离子转化为氢氧化
铁、氢氧化铝沉淀，防止氢氧化铝溶解转化为偏铝酸根离子，故答案为：4.7≤pH<8.5；
14
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10．（2024·陕西·一模）高锰酸钾生产过程中产生的废锰渣(主要成分为MnO2、KOH、MgO 和Fe2O3)可用
于制备MnSO4晶体，工艺流程如图所示：
该工艺条件下金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH 如下表所示：
金属离子
Fe3+
Fe2+
Mn2+
Mg2+
开始沉淀pH
2. 10
7.45
9.27
9.60
完全沉淀pH
3. 20
8.95
10.87
11.13
回答以下问题：
(1)滤渣B 的成分是单质S，反应II 的化学方程式是 ；
(3)加入CaCO3的作用是调节溶液的pH 除去铁元素。调节溶液pH 的范围是 ；用离子方程式
和简要文字说明碳酸钙除去铁元素的原因是 。
【答案】(1)3MnO2 +2FeS2 + 6H2SO4 =3MnSO4 +4S+ Fe2(SO4)3+6H2O
(3) 3.2≤pH<9.27 Fe3+ +3H2O
Fe(OH)3+3H+ 加CaCO3与H+反应，促进Fe3+水解正向进行，
生成Fe(OH)3沉淀
（1）由流程知，反应1 中MnO2不反应，滤渣A 是MnO2，与FeS2反应生成单质硫，因此反应II 的化学方程
式是3MnO2 +2FeS2 + 6H2SO4 =3MnSO4 +4S+ Fe2(SO4)3+6H2O；
（3）调节溶液pH 不能使Mn2+沉淀，使Fe3+沉淀完全，因此pH 的范围3. 2≤pH<9.27；Fe3+水解，水解的离子
方程式为：Fe3+ +3H2O
Fe(OH)3+3H+；加CaCO3与H+反应，促进Fe3+水解正向进行，生成Fe(OH)3沉淀；
考向
3
工艺流程中的分离与提纯
11．（2024·陕西西安·一模）以硫酸厂矿渣（含
等）为原料制备铁黄
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的一种工艺流程如图所示：
资料:
i.
化学性质极不活泼,不溶于水也不溶于酸或碱。
ii.
;
。
(1)向“酸浸”后的溶液中加入
,溶液会变红,变红的原因是 （用离子方程式表示）。
(2)“滤渣"中主要成分有 (填化学式)。
(3)“沉铁”过程中铁元素大部分转化为
,但往往有少量副产物
生成,分析原因是 。
(6)检验“滤液”中金属离子的实验操作及现象为 。
【答案】(1)Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3
(2)α- Al2O3、SiO2和Fe
(3)NH4HCO3电离出的
促进了Fe2+的水解，产生Fe(OH)2
(6)取少量溶液，加入K3[Fe(CN)6]溶液，若出现蓝色沉淀，说明存在亚铁离子（合理即可）
【详解】（1）“酸浸”时Fe2O3溶于硫酸溶液中以铁离子形式存在，加入KSCN 检验，溶液变红是发生铁离
子与SCN-反应的反应，离子方程式为Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3。
（2）已知信息，α-Al2O3化学性质极不活泼，不溶于水也不溶于酸或碱，SiO2不溶于硫酸，加入的还原铁粉
过量，所以滤渣的主要成分有：α- Al2O3、SiO2和Fe。
（3）加入NH4HCO3，NH4HCO3电离出的
促进了Fe2+的水解，产生Fe(OH)2；
（6）“滤液”中金属离子为亚铁离子，亚铁离子和K3[Fe(CN)6]溶液会生成蓝色沉淀；故检验亚铁离子的方
法可以为：取少量溶液，加入K3[Fe(CN)6]溶液，若出现蓝色沉淀，说明存在亚铁离子；
12．（2024·陕西西安·模拟预测）用硫铁矿(主要成分是FeS2， 含少量Al2O3、 SiO2和Fe3O4)为原料， 制
备磷酸亚铁锂(LiFePO4)，流程如下图所示：
16
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已知几种金属离子沉淀的pH 如下表所示：
金属氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Al(OH)3
开始沉淀的pH
2.3
7.5
4.0
完全沉淀的pH
4.1
9.7
5.2
回答下列问题：
(1)焙烧的目的是 。
(2)流程中从“焙烧”到“氧化”要经过一系列步骤，从下列步骤中选择正确的步骤并合理排序
___________→___________→___________→___________。
(3)“试剂R”最好选择 。
(4)流程中“高温煅烧”时，反应的化学方程式为 。
(5)检验产品中是否混有Fe(OH)3或FePO4杂质的实验操作是 。
【答案】(1)将硫元素转化成SO2而除去(或将FeS2转化为Fe2O3和SO2)
(2)c→a→d→e(3)H2O2 ( 或过氧化氢)
(4)2FePO4+Li2CO3+H2C2O4
2LiFePO4+H2O↑+3CO2↑
(5)取少量产品于试管中，先加适量盐酸溶解，再向试管中滴加几滴KSCN 溶液
【详解】（1）焙烧过程的目的是将
转化为氧化铁和二氧化硫，能够除去硫；
（2）由表格可知，三价铁离子和铝离子的沉淀范围有重叠，从焙烧到氧化要经历一系列步骤，此步骤需要除
去铝杂质且需要将三价铁转化为二价铁，防止沉铝过程中导致铁损失，故应该焙烧后首先加入稀硫酸溶解金
属氧化物后除去不反应的二氧化硅等物质，滤液加入FeS 进行还原操作，将铁离子转化为亚铁离子同时生成
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硫单质，过滤除去滤渣，滤液再加入氧化亚铁调节溶液pH 除去铝，过滤滤液进行氧化操作，故正确的步骤
并合理排序为：c→a→d→e；
（3）“试剂R”是一种氧化剂，需要将二价铁转化为三价铁且不引入新杂质，最好选择过氧化氢；
（4）“高温煅烧”条件下，由
和碳酸锂、草酸反应生成
，化学方程式为
；
（5）铁离子会和KSCN 溶液变红色，故检验产品中是否混有
或
杂质的实验操作是：取样品，
加入稀盐酸溶解，滴加KSCN 溶液，若不变色则不含三价铁杂质，或变色则含三价铁杂质；
13．（2024·河北保定·二模）钼
及其化合物广泛应用于医疗卫生、国防等领域。某镍钼矿中的镍和钼
以NiS 和
的形式存在，从镍钼矿中分离钼的一种工艺流程如图。
已知：①
在“焙烧”过程中转化为
；
②钼酸铵
为白色晶体，具有很高的水溶性，不溶于乙醇。
(5)经过结晶、过滤、洗涤、干燥等操作得到
，洗涤时所选用的最佳试剂为 。
【答案】(5)乙醇
【详解】（5）洗涤时所选用的最佳试剂为乙醇，既可以减小晶体的溶解损耗，同时乙醇易挥发便于干燥。
14．（2024·山西运城·一模）磷酸铁（FePO4）常用作电极材料、陶瓷等。以硫铁矿烧渣（主要成分）
Fe2O3、SiO2，少量的Fe3O4、CaO、MgO）为原料制备磷酸铁的流程如下：
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已知：
，
，
。
回答下列问题：
(1)基态
核外电子排布式为 。
(2)浸渣的主要成分为 （填化学式）。
(3)检验“还原”之后的溶液中是否含
的操作是 。
(4)经测定“除钙镁”后的溶液中
，则溶液中
。
(5)写出“氧化沉铁”时反应的离子方程式： 。纯净磷酸铁呈白色，而实际制备的磷酸铁产品略带棕
黄色，可能是产品中混有 （填化学式）杂质。
【答案】(1)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5(2)SiO2
(3)取少量溶液于试管中，滴加KSCN 溶液，若无明显现象，则无Fe3+；(4)5:2
(5)
Fe(OH)3
【详解】（1）Fe 先失去最外层电子，故基态
核外电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5，故答案为
[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5；
（2）SiO2不溶于盐酸，故浸渣的主要成分为SiO2，故答案为SiO2；
（3）Fe3+的检验试剂为KSCN 溶液，故答案为取少量溶液于试管中，滴加KSCN 溶液，若无明显现象，则无
Fe3+；
（4）经测定“除钙镁”后的溶液中
，
，故答案为5:2；
（5）根据题干条件，反应物为磷酸二氢铵、氨水、Fe2+、O2，生成物为FePO4，根据元素守恒、得失电子守
恒、电荷守恒写出离子方程式为
；反应中Fe3+会与氨
水反应生成Fe(OH)3，故答案为
，Fe(OH)3；
15．（2024·山西·模拟预测）以废钒电池负极电解液(主要化学成分是V3+、V2+、H2SO4) 为原料，回收其
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中的钒制备V2O5的工艺流程如图所示：
已知：氯酸浓度较高或受热时易发生分解。
回答下列问题：
(4)“过滤”后对沉淀进行洗涤，采用稀(NH4)2SO4作洗涤液的目的是 。检验沉淀已洗涤干净的操作
是 。
(5)“煅烧”需要在通风或氧化气氛下进行，其目的是 。
【答案】(4) 降低2NH4V3O8·H2O 的溶解度，减少洗涤时的损耗 取少量最后一次的洗涤液于试管中，
加过量Ba(NO3)2溶液，充分反应后静置，向上层清液中继续加AgNO3溶液，不出现浑浊，则证明沉淀已洗涤
干净
(5)防止NH3将V2O5还原，导致产品纯度降低
【详解】（4）用稀(NH4)2SO4作洗涤液的目的是为了降低2NH4V3O8·H2O 的溶解度，减少洗涤时的损耗；检
验沉淀已洗涤干净即检验是否含有Cl-，操作是取少量最后一次的洗涤液于试管中，加过量Ba(NO3)2溶液，充
分反应后静置，向上层清液中继续加AgNO3溶液，不出现浑浊，则证明沉淀已洗涤干净；
（5）煅烧时受热分解产生NH3，氨气具有较强的还原性，容易将V2O5还原，导致产品纯度降低，所以需要
在通风或氧化气氛下进行，目的是防止NH3将V2O5还原，导致产品纯度降低。
考向
4 工艺流程中化学
( 离子
) 方程式的书写
16．（2024·陕西榆林·一模）
具有耐高温的惰性，高活性，可广泛应用于制作各种塑料、橡胶、
陶瓷、耐火材料等。工业上以油页岩灰渣（主要成分为
、
，含少量
、
、
和其他
不溶于酸、碱的杂质）为原料制备纳米
的流程如下。已知：
熔点高，硬度大，不溶于酸、
碱；常温下，
、
、
；溶液中离子
的浓度小于
时可视为该离子沉淀完全。请回答下列问题：
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(3)若通入过量
，发生的主要反应的离子方程式为 。
【答案】(3)
【详解】（3）若通入过量
，AlO 转化为Al(OH)3沉淀，离子方程式为：
。
17．（2024·陕西商洛·三模）固体电解质LATP 的化学式为Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3，某研究人员以钛铁矿精粉
(主要成分为FeTiO3，含少量Al2O3，SiO2)为原料合成LATP 的工艺流程如图所示。
请回答下列问题：
(5)“沉钛”时生成Ti3(PO4)4的化学方程式为 。
【答案】(5)3TiOSO4+4H3PO4=Ti3(PO4)4↓+3H2SO4+3H2O
【详解】（5）“沉钛”时加入磷酸生成Ti3(PO4)4的化学方程式为：4H3PO4 + 3TiOSO4 = Ti3(PO4)4↓+ 3H2SO4
+ 3H2O；
18．（2024·山西·模拟预测）
是生产含钼催化剂的重要原料，能溶于氨水和强碱。以钼精矿(主要成
分是
，还含有
、
、
、
等杂质)为原料制备
的工艺流程如图所示：
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已知：①“焙烧”时
和
发生反应；
元素转化为
、
、
；
②“氨浸”时，
元素以
的形式进入滤液1 中，而
元素进入滤渣1 中；
③
。
回答下列问题：
(3)写出“除杂”时反应的离子方程式 。除杂后测得溶液中
，列式计算并判断
是否沉淀完全 。
(5)写出四钼酸铵[
]发生“焙解”的化学方程式 。
(7)工业上还可以在碱性环境下用
溶液和
反应制备钼酸盐，同时生成副产品硫酸盐，写出该反应
的离子方程式 。
【答案】
(3)
，
沉淀完全
(5)
(7)
【详解】（3）“除杂”时加入(NH4)2S 目的是利用沉淀法将杂质Cu2+转化为金属硫化物CuS 沉淀将除去，反
应的离子方程式
，除杂后测得溶液中
，已知
，此时溶液中
，
沉淀完全；
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（5）四钼酸铵[
]发生“焙解”生成
、氨气和水，反应的化学方程式
；
（7）次氯酸钠具有强氧化性，能够把MoS2在碱性条件下氧化为
和
，根据电子转移守恒和质量守
恒写出发生反应的离子方程式为：
。
19．（2024·山西晋城·模拟预测）
作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(
，含有少量
、
、
、
等元素)制备
的流程如下：
已知：
，
，
。
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)。
(5)在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为 。
(6)煅烧窑中，生成
反应的化学方程式是 。
【答案】(1)
粉碎矿石、适当增大硫酸的浓度、适当升高温
度等（其中一条）
(5)
(6)
【详解】（1）硫酸溶矿主要反应的化学方程式为
，可以通过粉碎矿石、
23
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适当增大硫酸的浓度、适当升高温度等措施加快反应速率；
（5）在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为
；
（6）在煅烧窑中加入碳酸锂、
和
反应后可制备产品
，反应的方程式为：
。
20．（2024·陕西榆林·模拟预测）钴是国民经济建设和国防建设不可缺少的重要原料之一，我国钴资源缺
乏，二次回收利用非常重要。从锂离子二次电池正极废料——铝钴膜(含
乙炔黑导电剂涂层的铝箔)中
回收Li、Co 的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)碱浸时，绝大部分铝被浸出，滤液中含铝元素的离子符号为 。
(2)酸溶时，
转化为
、
，该反应的离子方程式为 ；若用盐酸代替
和
溶液，酸溶也可得到
和
溶液，但缺点是 。
(5)将
和
按物质的量之比
混合，在空气中煅烧可制得
，该反应的化学方程式为
。
【答案】(1)
或
(2)
产生氯气，污染环境
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(5)
【详解】（1）碱浸时，绝大部分铝被浸出，铝和氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2或
，所以滤液
中含铝元素的离子符号为
或
；
（2）酸溶时，
转化为
、
，钴元素化合价降低，则过氧化氢被氧化生成氧气，该反应的
离子方程式为
；若用盐酸代替
和
溶液，酸溶
也可得到
和
溶液，但Cl-被
氧化生成氯气，氯气有毒，即缺点为：产生氯气，污染环境；
（5）将
和
按物质的量之比
混合，在空气中煅烧可制得
，反应中钴元素化合价升高，
氧气中氧元素化合价降低，根据元素种类可知产物中有二氧化碳，所以该反应的化学方程式为
；
考向
5 工艺流程中
Ksp
的相关计算
21．（2024·山西阳泉·三模）高品质MnO2可用于生产锂离子电池正极材料锰酸锂。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MnO2的工艺流程如下图所示：
已知：①软锰矿与黄铁矿的主要成分分别为MnO2、FeS2，还含少量Fe、Ca、Mg、Al、Si 等元素的氧化物；
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=1.0×10-5mol·L-1)的pH
8.3
3.2
10.1
10.9
4.7
回答下列问题：
25
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(1)基态Fe2+的价电子轨道表示式为 。
(2)“酸浸”操作中需先后分批加入H2SO4、H2O2。已知滤渣1 的主要成分为S、SiO2、CaSO4等。加入H2SO4
后发生反应生成单质S 的离子方程式为 。加入H2SO4后反应的生成物会附着在矿粉颗粒表面，使
上述反应受阻，此时加入H2O2，利用其迅速分解产生的大量气泡可破除该不利影响。导致H2O2迅速分解的
因素是 。
(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)“除杂”时，溶液体系中的Ca2+和Mg2+形成氟化物沉淀。若沉淀后上层清液中c(F-)=0.05mol·L-1，则
[已知Ksp(MgF2)=5.0×10-11，Ksp(CaF2)=2.5×10-9]。
【答案】(1)
(2) 2FeS2+3MnO2+12H+=2Fe3++3Mn2++4S↓+6H2O Fe3+、Mn2+和MnO2等都是双氧水分解的催化剂
(3)Fe(OH)3、Al(OH)3(4)50
【详解】（1）Fe 为26 号元素，则基态Fe2+的价电子轨道表示式为
。
（2）加入H2SO4后发生反应生成单质S 的离子方程式为2FeS2+3MnO2+12H+=2Fe3++3Mn2++4S↓+6H2O。Fe3+、
Mn2+和MnO2等都是双氧水分解的催化剂，故H2O2会迅速分解。
（3）根据表格信息，可知“滤渣2”的主要成分为Fe(OH)3和Al(OH)3。
（4）可知
。
22．（2024·山西·一模）为了解决环境污染问题，中国政府大力扶持新能源汽车行业的发展。新能源汽车
的核心部件是锂离子电池，常用磷酸亚铁锂(LiFePO4)做电极材料。对LiFePO4废旧电极(含杂质Al、石墨粉)
回收并获得高纯Li2CO3的工艺流程如图：
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碳酸锂在水中溶解度：
温度/℃
0
20
40
60
80
100
溶解度/℃
1.54
1.33
1.17
1.01
0.85
0.72
(5)若滤液2 中c(Li+)=4mol/L，加入等体积的Na2CO3(过程Ⅴ)后，过滤所得粗品中Li 元素占原Li 元素总量的
95.5%，计算母液中c(CO
)= 。[Ksp(Li2CO3)=1.62×10-3]
【答案】 0.20mol/L
【详解】(5)Ksp(Li2CO3)=1.62×10-3，滤液②中c(Li+)=4mol/L，加入等体积的Na2CO3后，Li+的沉降率达到
95.5%，则混合后滤液中c(Li+)=
=0.09mol/L，滤液③中c(CO
)=
mol/L=0.20mol/L，
故答案为：0.20mol/L；
23．（2024·宁夏吴忠·一模）硫酸锰是一种重要的化工中间体。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及
FeS)与氧化锰矿(主要成分为MnO2等锰的氧化物)为原料制备硫酸锰的工艺流程如下：
已知：①“混合焙烧”后烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO。
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②金属离子在水溶液中沉淀的pH 范围如下表所示(25°C)：
物质
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Mn(OH)2
Al(OH)3
开始沉淀的pH
1.9
7.6
7.3
3.0
完全沉淀的pH
3.2
9.6
9.3
5.2
③离子浓度≦10-5mol·L-1时，离子沉淀完全。
(1)“混合焙烧”的主要目的是 。
(2)若试剂a 为MnO2，则氧化步骤发生反应的离子方程式为 ，若省略“氧化”步骤，造成的影响
是 。
(3)“中和除杂”时，应控制溶液的pH 范围是 。
(4)“氟化除杂”后，若使溶液中Mg2+沉淀完全，需维持c(F-)不低于 。(已知：Ksp(MgF2)=6.4×10-10)
【答案】(1)除去矿物中的硫元素(或将硫化物转变为金属氧化物)
(2) MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O Fe2+完全沉淀时Mn2+已经完全沉淀，造成Mn2+损失
(3)5.2≤pH<7.3(或5.2-7.3)
(4)8×10-3mol/L
【详解】（1）高锰矿含有FeS， “混合焙烧”可以将金属硫化物转化为金属氧化物，同时除去硫元素，故
“混合焙烧”主要目的是除去矿物中的硫元素(或将硫化物转变为金属氧化物)；
（2）若试剂a 为MnO2，氧化时用二氧化锰氧化亚铁离子生成三价铁离子，本身被还原成二价锰离子，则氧
化步骤发生反应的离子方程式为MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O；若省略“氧化”步骤，则铁元素只能以
Fe2+形式除去，但是由表格可知除去亚铁离子的同时锰离子也除去了，即造成的影响是Fe2+完全沉淀时
Mn2+已经完全沉淀，造成Mn2+损失；
（3）“中和除杂”的目的是使铝离子、铁离子完全沉淀且锰离子不沉淀，则由表格可知要控制溶液的pH 范
围是5.2≤pH<7.3(或5.2~7.3)；
（4）已知：Ksp(MgF2)＝6.4×10﹣10，若使溶液中的Mg2+沉淀完全，需维持c(F﹣)不低于
mol/L＝
8×10﹣3 mol•L﹣1；故答案为8×10﹣3 mol•L﹣1；
24．（2024·广东梅州·模拟预测）铟是一种稀有贵金属，广泛应用于航空航天、太阳能电池等高科技领域。
从高铟灰渣(主要含PbO、SiO2、FeAsO4·2H2O、In2O3)中提取铟的工艺流程如下：
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已知：FeS4O6为强电解质；P2O4为磷酸二异辛酯；Ksp[In(OH)3]=1.4×10-33。回答下列问题：
(1)FeAsO4·2H2O 中铁元素化合价为+3 价，As 的化合价为 。Fe3+的价层电子排布式 。
(6)“萃取”过程中用酸(用H2A2表示)作萃取剂，使In3+进入有机相，发生反应：In3++3H2A2
In(HA2)3+3H+，
平衡常数为K。已知c(H+)与萃取率(E%)的关系符合公式：
。当pH = 2.30 时，萃取
率为50%，若将萃取率提升到95%，应调节溶液的pH= (已知lg19 =1.28，忽略萃取剂浓度的变化，
结果保留三位有效数字)。
【答案】(6)2.73
【详解】（6）由
可知，当pH =2.30 时，萃取率为50%，则
,可得
，若将萃取率提升到95%，则
，将
代入得，
，所以
=
,代入
可得
,所以若将萃取率提升到95%，应调节溶液的pH=2.73；
25．（2024·甘肃张掖·三模）以水钴矿(
，含
、
、
)和辉铜矿(
，含
、
)为原料制取胆矾和单质钴。
29
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已知：
①常温下，
，
，
；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的
见下表：
金属离子
开始沉淀时
的
2.7
7.5
7.6
4.7
完全沉淀时
的
3.7
9.0
9.1
6.2
③萃取
的反应原理；
；
④
、
、
、
均能与强酸反应产生
。
回答下列问题：
(1)“酸浸”过程硫元素价态变为
价，写出“酸浸”过程中主要反应的化学方程式： 。
(2)“滤渣1”的主要成分为 。
(3)常温下，“滤液1”中(
元素都以
形式存在)加“氧化铜”调
不小于 。
(4)常温下，若“滤液2”中
(忽略溶液中极少量的
)，除去
“滤液2”中的
，
至少需加入
固体的质量为
(忽略溶液体积的变化，计算结果精确到小数点后两位)。
【答案】(1)
(2)
、
(3)3.7(4)
【详解】（1）“酸浸”过程
元素化合价
价降为
价，硫元素价有
价变为
价，
元素化合价由
价升高为
价，根据得失电子守恒及质量守恒，化学方程式：
30
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；
（2）根据分析，“滤渣1”的主要成分：
、
；
（3）为确保
完全沉淀，应调
不小于3.7；
（4）“滤液2”中
，使
转化为
，需要
，
中存在溶解平衡，
为保持
，代入
，求得
，需要再加入
，
共
，质量为
；
考向
6 工艺流程中加入试剂
的
作用和循环物质
的
确定
26．（2024·陕西渭南·模拟预测）一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐(如
、
)的新工艺如
图所示，该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料，也不产生废弃物，能实现Cr-Fe-Al-Mg
的深度利用和
的循环利用。
回答下列问题：
(1)
中Fe、Cr 元素的化合价分别为 价、 价。
(2)固体Ⅲ的成分是 (填化学式)；工序ⅲ中反应的化学方程式为 。
(3)混合气体Ⅳ最适宜返回工序 (填序号，只填一项)参与内循环。
【答案】(1) +2 +3
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(2)
(3)ii
【详解】（1）依据化合物中化合价代数和为0 可知
中铁元素和铬元素的化合价分别是
价；
（2）滤渣I 成分为氧化镁、氧化铁，通入过量二氧化碳和水蒸气与MgO 反应生成碳酸氢镁，氧化铁不反应，
过滤可得固体III 的成分是
；工序ⅲ中铬酸钠溶液与过量的二氧化碳反应，生成重铬酸钠，由于二氧化
碳过量，生成碳酸氢钠沉淀，反应的化学方程式为
（3）“热解”工序产生的混合气体为水和二氧化碳，最适宜返回工序ii 参与内循环。
27．（2024·全国·模拟预测）以焙烧黄铁矿
(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝
颜料。工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)红渣的主要成分为 (填化学式)，滤渣①的主要成分为 (填化学式)。
(2)黄铁矿研细的目的是 。
(3)还原工序中，不生成S 单质的反应的化学方程式为 。
(4)工序①的名称为 ，所得母液循环使用。
【答案】(1) Fe2O3 SiO2
(2)增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率
(3)7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O
15FeSO4+8H2SO4
(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤
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【详解】（1）由分析可知，红渣的主要成分为：Fe2O3，滤渣①的主要成分为：SiO2，故答案为：Fe2O3；
SiO2；
（2）黄铁矿研细的主要目的是增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率，故答案为：增大固
液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率；
（3）由分析可知，还原工序中，不产生S 单质沉淀，则硫元素被氧化为
，反应原理为：14Fe3+
+FeS2+8H2O=15Fe2++2
+16H+，故化学方程式为：7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O
15FeSO4+8H2SO4，故答案为：
7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O
15FeSO4+8H2SO4；
（4）由分析可知，工序①的名称为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，所得母液主要含有FeSO4溶液和H2SO4
可以循环利用，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤；
28．（2024·陕西榆林·二模）锰酸锂(
)是锂电池的正极材料。以软锰矿粉(主要成分是
，含少
量
、
、
、
等)为原料制备锰酸锂的流程如下：
常温下，几种难溶物质的溶度积数据如下表：
物
质
请回答下列问题：
(1)“酸浸”时，常在高压下充入
，其目的是 。
(2)“滤渣1”的主要成分是 (填化学式，下同)，“酸浸”时，被氧化的物质是 。
(3)“氧化”时
发生反应的离子方程式为 。
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(4)“调
”时发生反应：
，该反应的平衡常数
。(已知：常温下，
的电离常数
)
(5)测得“沉镁”后溶液中
，则残留的
。“沉锰”后的滤
液与碱加热处理后可返回 (填步骤名称)步骤循环利用。
【答案】(1)增大压强，提高
的溶解度，从而提高酸浸速率
(2)
(3)
(4)
(5)
调
（1）“酸浸”时，常在高压下充入
，其目的是增大压强，提高
的溶解度，从而提高酸浸速率；
（2）“滤渣1”的主要成分是
(不溶于H2SO4)，“酸浸”时，二氧化锰、Fe3+能将SO2氧化，故被氧化的
物质是SO2；
（3）“氧化”时
将Fe2+氧化成Fe3+,同时自身被还原为锰离子，发生反应的离子方程式为
；
（4）“调
”时发生反应：
，该反应的平衡常数
=
=
=
=4.0
；
（5）测得“沉镁”后溶液中
，Ksp(MnF2)=c(Mn2+)
c2(F-)=0.8mol/L c2(F-)=
，则
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c2(F-)=
，则残留的
=
=
；“沉锰”后的滤液与碱加热处理后
会产生氨气，可返回调
步骤循环利用；
（6）“沉锰”生成碱式碳酸锰[
]的同时放出
，结合质量和氧化还原反应原理可
知，该反应的离子方程式为
；利用碱式碳酸锰
制备锰酸锂时加入碳酸锂，在空气中加热至900-1000℃，反应得到锰酸锂(
)，反应的化学方程式为
。
29．（2024·陕西西安·二模）纳米氧化镁是在磁性、催化方面有许多特异功能的新材料，具有重要价值。
工业以菱镁矿(主要成分为MgCO3，少量FeCO3和SiO2杂质)为原料制备纳米氧化镁工艺流程如图：
试回答下列问题：
(1)“焙烧”时生成的主要气体有 ；滤渣I 的主要成分为 。
(5)该流程中可以循环利用的物质是 。
【答案】(1) NH3、CO2 SiO2(5)NH4Cl
【详解】（1）根据分析，“焙烧”时生成的主要气体有NH3、CO2；滤渣I 的主要成分为SiO2；故答案为：
NH3、CO2；SiO2；
（5）根据分析，沉淀步骤中可得NH4Cl 溶液，故可以循环的物质是NH4Cl；故答案为： NH4Cl。
30．（2024·陕西·一模）五氧化二钒广泛用于冶金、化工等行业，用作合金添加剂、生产硫酸或石油精炼
用的催化剂等。从废钒催化剂中(含有K2SO4、V2O5、V2O4、SiO2、Fe2O3、Al2O3等)回收钒，既能避免对环境
的污染，又能节约宝贵的资源。回收工艺流程如下：
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已知：①“酸浸”时V2O5和V2O4先与稀硫酸反应分别生成VO 和VO2+。
②有机萃取剂萃取VO2+的能力比萃取VO 的能力强。
③溶液中VO 与VO 可相互转化：VO +H2O
VO +2H+且NH4VO3为沉淀
(1)“酸浸”时，FeSO4参与反应的离子方程式为 。
(2)“萃取”和“反萃取”时，将发生R2(SO4)n(水层)+2nHA(有机层)
2RAn(有机层)+nH2SO4(水层)(R 表示
VO2+，HA 表示有机萃取剂)，“反萃取”加入试剂 。(填化学式)
(5)该工艺流程中，可以循环使用的物质有 。
【答案】(1)VO +2Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O(2)H2SO4
(5)有机物(有机萃取剂)、氨气
【详解】（1）由上分析可知，“酸浸”时，FeSO4与(VO2)2SO4发生氧化还原反应，生成VOSO4和
Fe2(SO4)3，化学方程式为(VO2)2SO4+2FeSO4+2H2SO4=2VOSO4+Fe2(SO4)3+2H2O，故答案为：
(VO2)2SO4+2FeSO4+2H2SO4=2VOSO4+Fe2(SO4)3+2H2O；
（2）由R2(SO4)n(水层)+2nHA(有机层)
2RAn(有机层)+nH2SO4(水层)(R 表示VO2+，HA 表示有机萃取剂)可
知，“反萃取”时，要使VO2+进入水层，使上述平衡向逆反应方向移动，应加入H2SO4，故答案为：
H2SO4；
（5）钒酸铵加热分解生成V2O5、氨气和水，即2NH4VO3
V2O5+2NH3↑+H2O，NH3和H2O 可循环使用，“萃
取”和“反萃取”时，有机萃取剂也可循环使用，故答案为：有机物(有机萃取剂)、NH3和H2O。
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