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化工流程题是近年高考中备受关注的一类题型，热点金属及其化合物工业制备是其主要出题方向。此类试
题集综合性、真实性、开放性于一体，包含必要的操作名称、化工术语或文字说明，考查知识面广、综合
性强、思维容量大。题干的呈现形式多为流程图、表格和图像；设问角度一般为操作措施、物质成分、化
学反应、条件控制的原因和产率计算等，能力考查侧重于获取信息的能力、分析问题的能力、语言表达能
力和计算能力；涉及到的化学知识有基本理论、元素化合物和实验基础知识等。今后仍是命题的方向。
1．（2024·山东·高考真题）以铅精矿(含
，
等)为主要原料提取金属
和
的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)“热浸”时，难溶的
和
转化为
和
及单质硫。溶解等物质的量的
和
时，
消耗
物质的量之比为 ；溶液中盐酸浓度不宜过大，除防止“热浸”时
挥发外，另一目的是
防止产生 (填化学式)。
(2)将“过滤Ⅱ”得到的
沉淀反复用饱和食盐水热溶，电解所得溶液可制备金属
“电解I”阳极产物
用尾液吸收后在工艺中循环使用，利用该吸收液的操作单元为 。
第16 讲 热点金属（Li、Sr、Pb、Zn、Ti、
Mo）及化合物的制备和性质
01 考情分析 02 真题精研 03 规律·方法·技巧 04 经典变式练
05 核心知识精炼 06 基础测评 07 能力提升
考情分析
真题精研
1
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(3)“还原”中加入铅精矿的目的是 。
(4)“置换”中可选用的试剂X 为 (填标号)。
A．
B．
C．
D．
“置换”反应的离子方程式为 。
(5)“电解II”中将富银铅泥制成电极板，用作 (填“阴极”或“阳极”)。
（3）“瞻前顾后”分析法：在流程中除了考虑将原料转化为产品，还要考虑副产品的循环使用，这类题常要
瞻前又要顾后。
1．（2024·黑龙江·二模）某电化学锂富集装置如图，工作步骤如下：Ⅰ.向MnO2所在腔室通入海水，启动
电源乙，使海水中
进入MnO2结构形成
；Ⅱ.关闭电源乙和海水通道，启动电源甲，同时向电
极a 上通入O2.下列说法错误的是
A．电极b 与电源乙的正极相连
B．步骤Ⅰ时，腔室2 中的
进入MnO2所在腔室
C．步骤Ⅱ时，阳极的电极反应式为
D．在电极a 上每消耗5.6 L O2(换算成标准状况)，腔室1 质量增加7 g
2．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）一种以钛铁矿(FeTiO3，含Fe2O3、CaO、SiO2等杂质)为主要原料制备钛
规律·方法·技巧
经典变式练
解答化工工艺流程题的三种方法
（1）首尾分析法：对比流程中第一种物质与产品，从对比中找出原料与产品之间的关系，理清流程中原
料转化为产品的基本原理以及分离除杂的方式，结合题问逐一作答。
（2）截段分析法：对于较复杂的采用截段，再进行整合。
2
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白粉(TiO2)的工艺流程如图所示。
已知：“酸浸”后钛元素主要以
形式存在，
在80℃左右水解生成
。
下列说法不正确的是
A．“酸溶”时不宜用硝酸替换硫酸
B．滤渣①的主要成分为
和
C．常温下溶解度：
小于
D．制备过程中硫酸可以循环使用
一、锂的工业制备工艺流程图：
1．矿石提取锂工艺
核心知识精炼
3
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2．盐湖卤水提取锂工艺
二、锶的工业制备工艺流程图：
4
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三、铅的工业制备工艺流程图：
5
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四、钛的工业制备工艺流程图：
1．海绵钛冶炼工艺
用镁还原四氯化钛（TiCl4）制取金属钛的过程，是金属钛生产的主要方法之一。还原作业在高温、惰性气
体保护气氛中进行，还原产物主要采用真空蒸馏法分离出剩余的金属镁和MgCl2，获得海绵状金属钛。其
工艺特征是在镁热还原TiCl4结束后，便将热态还原产物在高温下直接转入真空蒸馏分离金属镁和MgCl2，
这是镁热还原法工业化以来的重大技术进步。工艺流程如下：
2．钠（Na）还原法
又称亨特（ Hunter ）法 ，是最早研究用来制取金属钛的方法，其流程图如下所示：
6
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钠还原法的四氯化钛（TiCl4）生产过程与镁热还原法完全相同。在惰性气氛保护下，用Na 还原TiCl4生产
海绵钛，它的主要反应为：
TiCl4 ＋ 2Na ＝ TiCl2 ＋ 2NaCl （1）
TiCl2 ＋ 2Na ＝ Ti ＋ 2NaCl （2）
TiCl4 ＋ 4Na ＝ Ti ＋ 4NaCl （3）
将制得的还原产物，用水洗除盐操作，最后进行产品后处理即得产品海绵钛。
按照还原过程进行的方式，钠法工艺可分为一段法和两段法。反应过程如果按照式（3）一次完成还原反
应制取海绵钛的工艺称为一段法。反应过程如果第一步按式（1）制取TiCl2，然后第二步按式（2）继续将
TiCl2还原为海绵钛的工艺称为二段式。目前，两种方法在工业生产中均得到应用。
五、锌的工业制备工艺流程图：
7
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六、钼的工业制备工艺流程图：
8
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1．（2024·辽宁朝阳·二模）钛铁矿( FeTiO3)制取金属钛的流程如图所示(已知TiCl4为无色液体，极易水解；
Ti3+的还原性强于Fe2+)
下列说法正确的是
A．钛铁矿( FeTiO3)中Ti 的化合价是+3
B．氯化过程中反应2FeTiO3+6C+7Cl2
2FeCl3+6CO+ 2TiCl4
C．镁与TiCl4置换时可以用氮气做保护气
D．制取金属钛时可以用Na 与TiCl4溶液反应
2．（2024 高三下·全国·专题练习）废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO 和Pb．还有少量
基础测评
9
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Ba、Fe、Al 的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表：
难溶电解质
PbSO4
PbCO3
BaSO4
BaCO3
Ksp
2.5×10-8
7.4×10-14
1.1×10-10
2.6×10-9
一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的
如下表：
金属氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Al(OH)3
Pb(OH)2
开始沉淀的pH
2.3
6.8
3.5
7.2
完全沉淀的pH
3.2
8.3
4.6
9.1
(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为 ，用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原
因 。
(2)在“脱硫”中，加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化，原因是 。
3．（23-24 高三下·陕西西安·阶段练习）SrCO3可用于生产纳米材料，常温下，以天青石矿(主要成分为
SrSO4，含少量CaCO3、MgCO3、ZnCO3、Al2O3、Fe2O3及FeO 等杂质)为原料制备SrCO3的流程如下：
已知：①
、
。
②该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和完全沉淀以及部分离子的氢氧化物开始溶解的pH 见下表：
金属离子
Fe3+
Al3+
Zn2+
Mg2+
开始沉淀的pH(c=1×10-2mol·L-1)
2.1
4.2
6.0
10.4
完全沉淀的pH(c=1×10-5mol·L-1)
4.1
5.2
8.0
12.4
10
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氢氧化物沉淀开始溶解的pH
-
7.8
10.05
-
(1)“盐浸”时，为了提高锶的浸取率可以采取的措施是 (写一条即可)，采用适当浓度Na2CO3溶液盐
浸的目的是 (用离子方程式表示)。
(2)“酸浸”时加入H2O2的目的是 (用离子方程式表示)。
(3)“第一次调pH”时，需要调pH 的范围是 ，当Al3+刚好完全沉淀时，溶液中Fe3+的浓度为
mol·L-1。
(4)“第三次调pH 至12.5”后，需对反应液在95℃水浴中加热，并趁热过滤出“滤渣3”，趁热过滤的目的是
。
(5)“沉锶”时，主要反应的离子方程式为 。
(6)“系列操作”包括 (填操作名称)。
4．（2024·全国·模拟预测）某工厂从主要成分为
、
、
、
的烟灰中分别回收铜、锌、铅
元素的部分流程如图所示：
已知：常温下，
，
。
回答下列问题：
(1)“酸浸”阶段
发生反应的离子方程式为 。
(2)“置换”阶段，反应结束后应迅速过滤，否则会导致铜的析出率降低，原因是 。
(3)“氧化”阶段，
的实际用量必须大于理论用量的原因是 。
(4)
可以有多种选择，若
是
，则“调
”时反应生成红褐色物质的离子方程式为 ；“系列
操作”是指 、过滤、洗涤、烘干。
(5)一定条件下，利用食盐水可从“料渣”中提取铅，已知在不同浓度的
溶液中，温度对铅浸出率的
影响如图所示：
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①已知：反应
的平衡常数为
，则
溶于过量
溶液发生转化反应：
，其平衡常数
（用含
的代数式表示）。
②从“料渣”中浸取铅的最合适的条件是 。
5．（2024·北京西城·二模）处理废旧铅酸电池中的含铅浆液（主要含
、
）的一种流程示意图
如下。
已知：i.
，
，
ii.
和
均为可溶于水的强电解质。
(1)向含铅浆液中加入过量的
实现转化脱硫。
①结合离子方程式说明
溶液显碱性的原因： 。
②转化脱硫反应的离子方程式是 。
③检验
，证明固体a 已洗涤干净，操作和现象是 。
(2)受热时，
分解产生
，最终生成PbO。
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将
样品置于氩气中加热，316℃时，剩余固体的质量为713mg，此时固体中
。［
、
］
(3)“还原”时加入
溶液，反应的化学方程式是 。
(4)“浸出”反应的离子方程式是 。
(5)以惰性电极电解
溶液制得Pb，溶液b 中可循环利用的物质是 。
6．（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)。
(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 。
(5)写出四钼酸铵[
]发生“焙解”的化学方程式 。
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(6)
的结构和
相似，如图
，易升华，则
晶体类型为 。
晶体有多
种晶胞，正交相
具有独特的层状结构，层与层之间的作用力为范德华力，根据结构和作用力预测正
交相
晶体在日常生活中可用作 。
(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 。
1．（23-24 高三上·吉林白城·阶段练习）锂被誉为“高能金属”，以废旧锂离子电池的正极材料(主要含有
及少量
、
等)为原料制备
的一种工艺流程如图1 所示。
回答下列问题：
(1)“除铝”时所得溶液中含铝微粒为 (填化学式，下同)。
(2)“酸溶”时，若用浓盐酸代替
和
的混合液，则有一种黄绿色气体生成，该反应的还原剂为
。
(3)该流程中涉及过滤，实验室过滤时玻璃棒的作用为 。
(4)写出“除钴”过程中发生反应的离子方程式： 。
(5)
电池是近年来发明的一种低成本高效电池，该电池首先通过
与
反应产生
，然后通
过还原反应再生，电池结构如图2 所示。
能力提升
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①正极反应式为 。
②每转移
电子，理论上消耗
。
(6)锂—空气二次电池的反应原理为
，其放电时的工作原理如图3 所示。
①充电时阳极电极反应式为 。
②放电时，若B 极增重
，则通过外电路电子的物质的量为
。
2．（23-24 高三下·辽宁锦州·阶段练习）
可用于金属冶炼和锶盐制备等。以天青石(成分为
、
、
、
)为原料制备
的工艺流程如图。
已知：常温下，
、
、
。
回答下列问题：
(1)天青石磨成粉的目的是 ，为达到同样的目的还可以采取的措施为 (填1 条即可)。
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(2)天青石粉中的
与氨水、
溶液反应的离子方程式为 ；
溶液中
(填“>”“<”或“=”)
；将滤液1 蒸发浓缩、
冷却结晶可得副产物 (填化学式)。
(3)滤渣的主要成分为 (填化学式)。
(4)打浆酸溶后的滤液加热至95~100℃，加
溶液调
的目的是 。
(5)碱析后获得
的操作为 。
(6)实验室可通过 鉴别
和
。
3．（23-24 高三下·江苏南通·开学考试）电解锰渣主要含
、
、
、
。利用电解锰
回收铅的工艺如图所示[已知：
]：
(1)关于电解锰渣回收铅的工艺
①“还原酸浸”时，
氧化
生成
的离子方程式为 。
②“浸出液”含有的盐类主要有
和 (填化学式)。
③从平衡移动的角度分析“浸铅”反应发生的原因： 。
(2)利用
可制备
。以
、
和
为原料，通过混合后进行沉淀转化可制得
。已知：
的产率随
的变化如图1 所示。
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①制备
时，控制
约为8 的原因是 。
②设计如图装置(均为惰性电极)电解
溶液制取
。图中右侧电极产生的气体为 。
(3)利用
可制得
。
受热分解为
的
和
价的混合氧化物，
价的
能氧化浓盐酸生
成
。现将
加热分解得到
，向“剩余固体”中加入足量的浓盐酸得到
。生成的
和
的物质的量相等。计算“剩余固体”中
原子个数比。(写出计算过程) 。
4．（2024·上海·模拟预测）研究从含锌资源中获取Zn 的途径具有重要意义。
Ⅰ.工业上酸浸提锌
氧化锌矿中含有ZnO、
、FeO、PbO、
、CaO、
等。
已知：
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ⅰ.几种难溶电解质的
难溶电解
质
ⅱ.浸出液中主要金属正离子浓度
粒子
和Fe
Al
浓度(mol/L)
0.3
0.1
0.1
(1)浸出渣的主要成分有
、
和
。PbO 和
反应的离子方程式是 。
(2)加入试剂a 的目的是 。
(3)电解前，含
溶液中铁和铝的离子浓度均需小于
，应调节pH 的范围是(忽略①和②导致
的体积变化)___________。
A．3.0~4.0
B．4.0~5.0
C．5.0~6.0
D．6.0~7.0
Ⅱ.实验室中氨浸提锌
已知：
ⅲ.
ⅳ.M 的结构简式如图所示，R 为
，两个羟基中、酚羟基酸性较强。
(4)NH3和
浸取ZnO 发生反应的离子方程式是 。
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(5)M 能与
形成稳定的配合物X，相关反应为
。
①补全图中X 的结构并用“…”标出氢键 。
X
②
中形成氢键有利于
的萃取，原因可能是 。
(6)从平衡移动的角度解释
能提高有机溶液中X 含量的原因： 。
5．（2024·安徽六安·模拟预测）钛被称为“二十一世纪的金属”，绿矾是重要的化工原料，用钛铁矿[主
要成分是钛酸亚铁(FeTiO3)，含少量Fc2O3、MgO，SiO2等杂质]作原料生产金属钛和绿矾(FeSO4 7H
⋅
2O)等产
品的一种工艺流程如下：
已知：Ti 有两种价态，在水溶液中主要以TiO2+(无色)、Ti3+(紫色)形式存在。
请回答下列问题：
(1)硫酸与FeTiO3反应生成TioSO4的化学方程式是 。向滤液1 中加入适量铁粉，至刚好出现紫色为
止，此时溶液仍呈强酸性。已知：氧化性：
，则加入适量铁粉的原因是 。
(2)系列操作具体为 ，经系列操作后，再对所得到的绿矾晶体用75%的乙醇溶液洗涤，用乙醇溶液
洗涤绿矾的优点为 。
(3)滤液2 中加入适量的试剂A，A 可选用 (填标号)。
a．稀硫酸 b．碳酸镁 c．二氧化碳 d．鼓入空气
(4)用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO 作电解质，利用如图所示装置获得金属钙，并以钙为还原
剂还原二氧化钛制备金属钛。
写出阴极区反应的电极总反应式： 。
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6．（2024·辽宁丹东·二模）金属钼在工业和国防建设中有重要的作用，其化合物钼酸钠晶体
可制造金属缓释剂。由钼精矿（主要成分为
，含有少量不反应的杂质）制备钼及
钼酸钠晶体的工艺流程如图所示，回答下列问题：
(1)操作1 的名称为 。
(2)焙烧过程中采用“多层逆流（空气从炉底进入，钼精矿经粉碎后从炉顶进入）焙烧”，下图为焙烧时各
炉层固体物料的物质的量百分数
。
①图中x= ；“多层逆流焙烧”的优点是 ；
②某些生产工艺在焙烧时加入碳酸钙会更环保，其原因是 （用化学方程式表示）；
(3)碱浸时发生反应的离子方程式为 ；
(4)已知钼酸钠的溶解度曲线如图所示，要获得钼酸钠晶体
的操作2 为 、
、过滤、洗涤、干燥；
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(5)在实际生产中会有少量
生成，用固体
除去．在除
前测定碱浸液中
，当
开始沉淀时，
的去除率为 %（保留整
数）[已知
，溶液体积变化忽略不计]。
21
