文档文本内容
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
第59 讲 无机化工流程题的解题策略
[复习目标] 1.提升应用物质的转化及条件控制、分离提纯操作等相关知识解决实际问题的
能力。2.树立“绿色化学”的观念，形成资源综合利用、物能充分利用的意识。
1．常考无机化工流程的呈现形式
2．读图要领
(1)箭头：进入的是投料(反应物)，出去的是含产品中元素的物质(流程方向)、副产物或杂质
(支线方向)。
(2)三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。
3．流程图中主要环节的分析
(1)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。
(2)核心反应——陌生方程式的书写
①氧化还原反应：熟练应用氧化还原反应规律判断产物，并根据化合价升降相等配平。
②非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。
(3)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CCl4或苯
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KNO3、
1
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O 等。
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
NH3。
一、调控化学反应速率提高效率
1 ．向铬铁矿(FeCr2O4) 中通入O2 进行焙烧，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是
___________。
答案 增大反应物接触面积，提高化学反应速率
2．将催化剂负载在玻璃棉上而不直接平铺在玻璃管中，目的是_____________________。
答案 增大接触面积，提高催化效果，加快反应速率
3．[2020·北京，18(1)①]酸、过量铁屑对软锰矿(MnO2)进行溶出前需研磨。目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 增大反应物接触面积，加快溶出速率
4．向金属Bi 中加入稀HNO3酸浸，过程中分次加入稀HNO3可降低反应剧烈程度，其原理
是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 减少稀HNO3的用量，降低反应剧烈程度，使HNO3充分反应防止挥发
解析 强调分次加入对反应的影响：①控制用量，防止过量发生副反应；②降低反应剧烈程
度；③防止放热反应温度过高，造成副反应的发生，以及物质的挥发、分解。
二、结晶与分离提纯操作应用
5 ．[2021· 河北，14(4)②] 向含NH4Cl 的滤液中加入NaCl 粉末，存在NaCl(s) ＋
NH4Cl(aq)―→NaCl(aq)＋NH4Cl(s)过程。为使NH4Cl 沉淀充分析出并分离，根据NaCl 和
NH4Cl 溶解度曲线，需采用的操作__________、__________、洗涤、干燥。
答案 冷却结晶 过滤
解析 由曲线NH4Cl 的溶解度随升温而增大，NaCl 的溶解度随升温变化不明显，使NH4Cl
沉淀充分析出，采用冷却结晶析出NH4Cl→过滤→洗涤→干燥。
6．[2019·全国卷Ⅰ，27(4)]由硫酸铁与硫酸铵的混合溶液，通过________________操作，经
2
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
答案 加热浓缩、冷却结晶、过滤洗涤
7．[2019·全国卷Ⅲ，27(5)改编]过滤得到乙酰水杨酸结晶粗品，该固体经纯化得白色的乙酰
水杨酸晶体，采用的“纯化”方法为_______________________________________。
答案 重结晶
8．[2021·湖南，15(1)]以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠，并测定产品中少量碳酸氢钠
的含量，过程如下：
已知：(i)当温度超过35 ℃时，NH4HCO3开始分解。
(ii)相关盐在不同温度下的溶解度表(g/100 g H2O)
温度/℃
0
10
20
30
40
50
60
NaCl
35.7
35.8
36.0
36.3
36.6
37.0
37.3
NH4HCO3
11.9
15.8
21.0
27.0
NaHCO3
6.9
8.2
9.6
11.1
12.7
14.5
16.4
NH4Cl
29.4
33.3
37.2
41.4
45.8
50.4
55.2
晶体A 的化学式为______________，晶体A 能够析出的原因是________________
________________________________________________________________________。
答案 NaHCO3 在30～35 ℃时NaHCO3的溶解度最小(答案合理即可)
三、沉淀金属离子和除杂条件分析
9．[2021·全国乙卷，26(2)]磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、
CaO 以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。
该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH 见下表。
金属离子
Fe3＋
Al3＋
Mg2＋
Ca2＋
开始沉淀的pH
2.2
3.5
9.5
12.4
沉淀完全(c＝1.0×10－5 mol·L－1)的pH
3.2
4.7
11.1
13.8
3
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
“水浸”后“滤液”的pH 约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH 至11.6，依次析
出的金属离子是__________________________。
答案 Fe3＋、Al3＋、Mg2＋
10．[2020·北京，18(2)]由硫酸浸出的Mn2＋溶出液(含Mn2＋、Fe2＋、Al3＋、Fe3＋、H＋等)经纯
化得Mn2＋纯化液。已知：MnO2的氧化性与溶液pH 有关。金属离子沉淀的pH 如下表：
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
纯化时先加入MnO2，后加入NH3·H2O，调溶液pH≈5，说明试剂加入顺序及调节pH 的原
因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 先加MnO2，可利用溶液的酸性将Fe2 ＋全部氧化为Fe3 ＋，再加NH3·H2O 调溶液
pH≈5，将Fe3＋和Al3＋沉淀除去
四、温度控制分析
11．TiO2·xH2O 沉淀与双氧水、氨水反应40 min 所得实验结果如下表所示：
温度/℃
30
35
40
45
50
TiO2·xH2O 转化率/%
92
95
97
93
88
分析40 ℃时，TiO2·xH2O 转化率最高的原因：_______________________________
________________________________________________________________________。
答案 低于40 ℃ TiO2·xH2O 转化反应速率随温度的升高而增加；超过40 ℃，双氧水分解
与氨气逸出导致TiO2·xH2O 转化率下降
12．[2021·福建，11(1)(2)(5)]四钼酸铵是钼深加工的重要中间产品，具有广泛的用途。一种
以钼精矿(主要含MoS2，还有Cu、Fe 的化合物及SiO2等)为原料制备四钼酸铵的工艺流程如
图所示。
回答下列问题：
(1)“焙烧”产生的气体用________吸收后可制取氮肥。
(2)“ 浸出” 时，MoO3 转化为MoO 。提高单位时间内钼浸出率的措施有
_________________________________________________________(任写两种)。
温度对90 min 内钼浸出率的影响如图所示。当浸出温度超过80 ℃后，钼的浸出率反而降低，
4
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
主要原因是温度升高使水大量蒸发，导致____________________________________。
(5)“沉淀”时，加入NH4NO3的目的是____________________。
答案 (1)氨水 (2)适当升温、搅拌、增加Na2CO3用量、增大Na2CO3浓度等 Na2MoO4晶
体析出，混入浸渣 (5)提供NH，使MoO 充分转化为沉淀析出
解析 (1)“焙烧”产生的气体为SO2，用氨水吸收后可制取氮肥。
五、信息的提取与加工
13．[2022·湖南，17(3)(4)]以钛渣(主要成分为TiO2，含少量V、Si 和Al 的氧化物杂质)为原
料，制备金属钛的工艺流程如下：
已知“降温收尘”后，粗TiCl4中含有的几种物质的沸点：
物质
TiCl4
VOCl3
SiCl4
AlCl3
沸点/℃
136
127
57
180
回答下列问题：
(3)“除钒”过程中的化学方程式为__________________；“除硅、铝”过程中，分离TiCl4
中含Si、Al 杂质的方法是________________________________________________。
(4)“除钒”和“除硅、铝”的顺序______(填“能”或“不能”)交换，理由是
________________________________________________________________________。
答案 (3)3VOCl3＋Al===3VOCl2＋AlCl3 蒸馏 (4)不能 若先“除硅、铝”再“除钒”，
“除钒”时需要加入Al，又引入Al 杂质
解析 (3)“降温收尘”后钒元素主要以VOCl3形式存在，加入Al 得到VOCl2渣，根据得失
电子守恒和元素守恒配平化学方程式为3VOCl3＋Al===3VOCl2＋AlCl3；AlCl3、SiCl4 与
TiCl4沸点差异较大，“除硅、铝”过程中可采用蒸馏的方法分离AlCl3、SiCl4。
5
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
课时精练
1．利用某钴矿石(主要成分为Co2O3)制取Co(OH)2粗品及其他工业产品的工艺流程如图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Na2SO3的目的为________________________________。
(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Ksp[Mg(OH)2]＝
________。
答案 (1)将Co3＋还原为Co2＋ (2)氧化浸出液中的Fe2＋，便于调pH 除去 Fe(OH)3 除去
Cu2＋ (3)CaSO4、MgSO4 10－10.8
解析 流程分析：
6
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
2．锰常用于制造合金锰钢。某化工厂以软锰矿(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3、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。
(1)“浸锰”步骤中往往有副产物MnS2O6生成，温度对“浸锰”反应的影响如图2 所示。为
减少MnS2O6 的生成，“ 浸锰” 的适宜温度是________ ，“ 滤渣Ⅰ” 的成分是
____________(填化学式)。该步骤中可以再加入MnSO4以促进“滤渣Ⅰ”析出，结合平衡移
动
原
理
分
析
其
原
因
：
____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)“滤液Ⅰ”中需要先加入MnO2充分反应后再调pH，写出加入MnO2时发生反应的离子方
程式：
________________________________________________________________________。
(3)“滤液Ⅱ”中加入MnF2的目的是除去溶液中的Ca2＋，已知25 ℃时，Ksp(CaF2)＝3.2×10
－11，则常温下CaF2在纯水中的溶解度为________g。
7
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
答案 (1)90 ℃ SiO2、CaSO4 c(SO)增大，使平衡Ca2＋(aq)＋SO(aq)CaSO4(s)正向移动，
促进CaSO4析出 (2)MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O (3)1.56×10－3
解析 流程分析：
(3)常温下CaF2溶解在纯水中，则溶液中2c(Ca2＋)＝c(F－)，由Ksp(CaF2)＝c(Ca2＋)·c2(F－)可知
Ksp(CaF2)＝4c3(Ca2＋)＝3.2×10－11，解得c(Ca2＋)＝2×10－4 mol·L－1，则饱和CaF2 溶液中
c(CaF2)＝c(Ca2＋)＝2×10－4 mol·L－1，则常温下CaF2在纯水中的溶解度为1.56×10－3 g。
3．(2023·全国甲卷，26)BaTiO3是一种压电材料。以BaSO4为原料，采用下列路线可制备粉
状BaTiO3。
回答下列问题：
(1)“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是_______________________________________。
(2)“焙烧”后固体产物有BaCl2、易溶于水的BaS 和微溶于水的CaS。“浸取”时主要反应
的离子方程式为_________________________________________________________。
(3)“酸化”步骤应选用的酸是____________(填标号)。
a．稀硫酸
b．浓硫酸
c．盐酸
d．磷酸
(4) 如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？__________________ ，其原因是
________________________________________________________________________。
(5)“沉淀”步骤中生成BaTiO(C2O4)2的化学方程式为________________________。
8
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(6)“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的
∶nCO＝__________________。
答案 (1)做还原剂，将BaSO4还原 (2)S2－＋Ca2＋===CaS↓ (3)c (4)不可行 CaS 也会与
盐酸反应生成有毒气体和可溶于水的CaCl2，影响产品纯度 (5)BaCl2＋TiCl4＋2(NH4)2C2O4
＋H2O===BaTiO(C2O4)2↓＋4NH4Cl＋2HCl (6)1∶1
解析 由流程和题中信息可知，BaSO4 与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到
CO、BaCl2、易溶于水的BaS 和微溶于水的CaS；烧渣经水浸取后过滤，滤渣中含碳粉和
CaS，滤液中有BaCl2 和BaS；滤液经酸化后浓缩结晶得到BaCl2 晶体，溶于水后，加入
TiCl4 和(NH4)2C2O4 将钡离子充分沉淀得到BaTiO(C2O4)2 ；BaTiO(C2O4)2 经热分解得到
BaTiO3。(3)浸取后滤液中主要为BaCl2和BaS，为不引入杂质，“酸化”步骤应选用盐酸。
(6)“热分解”生成粉状钛酸钡，该反应的化学方程式为BaTiO(C2O4)2=====BaTiO3＋
2CO2↑＋2CO↑，因此，产生的
∶nCO ＝1∶1。
4．[2022·辽宁，16(1)(2)(3)(4)(5)(6)]某工厂采用辉铋矿(主要成分为Bi2S3，含有FeS2、SiO2
杂质)与软锰矿(主要成分为MnO2)联合焙烧法制备BiOCl 和MnSO4，工艺流程如下：
已知：①焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3，FeS2转变为Fe2O3；
②金属活动性：Fe>(H)>Bi>Cu；
③相关金属离子形成氢氧化物的pH 范围如下：
开始沉淀pH
完全沉淀pH
Fe2＋
6.5
8.3
Fe3＋
1.6
2.8
Mn2＋
8.1
10.1
回答下列问题：
(1)为提高焙烧效率，可采取的措施为_________________________。
a．进一步粉碎矿石
b．鼓入适当过量的空气
c．降低焙烧温度
9
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(2)Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3，反应的化学方程式为___________________。
(3)“ 酸浸” 中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出Bi3
＋和Mn2
＋；
②_______________________。
(4)滤渣的主要成分为________________(填化学式)。
(5)生成气体A 的离子方程式为____________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)加入金属Bi 的目的是__________________________________________________。
答案 (1)ab (2)2Bi2S3 ＋9O2=====2Bi2O3 ＋6SO2 (3) 抑制金属离子水解 (4)SiO2
(5)Mn2O3＋6H＋＋2Cl－===2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O (6)将Fe3＋转化为Fe2＋
解析 (1)联合焙烧时，进一步粉碎矿石，可以增大矿石与空气的接触面积，能够提高焙烧
效率，选项a 符合题意；鼓入适当过量的空气有利于矿石充分反应，选项b 符合题意；降低
焙烧温度，反应速率减慢，不利于提高焙烧效率，选项c 不符合题意。(6)由已知信息③知，
调pH＝2.6 时，Fe3＋会水解生成Fe(OH)3沉淀，但Fe2＋还没开始沉淀，故要将Fe3＋转化为
Fe2＋，在调pH 后获得含FeCl2的滤液，为了不引入新的杂质，加入Bi 作还原剂。
5．以固体废锌催化剂(主要成分为ZnO 及少量Fe2O3、CuO、MnO、SiO2)为原料制备锌的工
艺流程如图。
已知：①“浸取”时，ZnO、CuO 转化为[Zn(NH3)4]2＋、[Cu(NH3)4]2＋进入溶液；
②25 ℃时，Ksp(CuS )＝6.4×10－36，Ksp(ZnS )＝1.6×10－24；
③深度除杂标准：溶液中≤2.0×10－6。
(1)为提高锌浸出率，采取的措施是______________________________；“浸取”温度为30
℃时，锌浸出率可达90.6%，继续升温浸出率反而下降，其原因为________________。
(2)“操作a”的名称为___________________________________________________。
(3)“ 深度除锰” 是在碱性条件下将残留的Mn2 ＋转化为MnO2 ，离子方程式为
________________________________________________________________________。
(4)“深度除铜”时，锌的回收率、除铜效果[除铜效果以反应后溶液中铜锌比表示]与
(NH4)2S 加入量[以×100%表示]的关系曲线如图所示。
10
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
①当(NH4)2S 加入量≥100%时，锌的回收率下降的原因是_____________________(用离子方
程式表示)，该反应的平衡常数为________(已知[Zn(NH3)4]2＋的K 稳＝＝2.9×109)。
②“深度除铜”时(NH4)2S 加入量最好应选______(填字母)。
A．100% B．110% C．120% D．130%
(5)测定反萃取水相中Zn2＋的浓度：量取20.00 mL 反萃取水相于锥形瓶中，用0.010 0 mol·L
－1 EDTA(乙二胺四乙酸钠Na2H2Y)标准溶液滴定至终点(Zn2＋＋H2Y2－===ZnY2－＋2H＋)。重
复实验三次，平均消耗标准溶液22.30 mL。则反萃取水相中Zn2＋的浓度为________(保留两
位小数)。
答案 (1)将废锌催化剂粉碎 温度升高，NH3挥发，使生成的[Zn(NH3)4]2＋减少 (2)分液
(3)Mn2＋＋2NH3·H2O＋H2O2===MnO2↓＋2NH＋2H2O
(4)①[Zn(NH3)4]2＋＋S2－===ZnS↓＋4NH3 2.16×1014 ②C (5)0.01 mol·L－1
解析 废锌催化剂主要成分为ZnO 及少量Fe2O3、CuO、MnO、SiO2，加入过量NH3-NH4Cl 溶
液，生成[Zn(NH3)4]2＋、[Cu(NH3)4]2＋，同时生成Fe(OH)3、Mn(OH)2 等，SiO2 不溶解，
过滤一起除去，再向滤液中加入H2O2 溶液，进行深度除锰，反应的离子方程式为Mn2＋＋
2NH3·H2O＋H2O2===MnO2↓＋2NH＋2H2O，再加入(NH4)2S，进行深度除铜，反应的离子方程
式为[Cu(NH3)4]2＋＋S2－===CuS↓＋4NH3，过滤，除去MnO2 和CuS，向滤液中加入萃取剂，
使锌进入有机萃取剂中，分液后，再向有机萃取剂中加入硫酸进行反萃取，得到硫酸锌溶液，
然后进行电解，得到锌。(4)①当(NH4)2S 加入量≥100%时，锌的回收率下降的可能原因是
[Zn(NH3)4]2＋与S2－结合生成了硫化锌，离子方程式为[Zn(NH3)4]2＋＋S2－===ZnS↓ ＋
4NH3 ，该反应的平衡常数为K＝＝·＝×＝×≈2.16×1014。②当(NH4)2S 加入量为120%
时，铜锌比约为2.0×10－6，达到深度除铜标准，继续加大(NH4)2S 加入量会导致锌的回收
率下降且不经济，故选C。(5)由滴定原理：Zn2＋＋H2Y2－===ZnY2－＋2H＋，n(Zn2＋)＝
n(H2Y2－)＝0.010 0 mol·L－1×22.30×10－3 L＝2.23×10－4 mol，反萃取水相中Zn2
＋的浓度为≈0.01 mol·L－1。
11
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
12
