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大题01 化工流程综合题
类型一 以物质制备为目的
1．（2024·广西·统考模拟预测）层状结构
薄膜能用于制作电极材料。
薄膜由辉钼矿(主要含
及少量FeO、
)制得
后再与S 经气相反应并沉积得到，其流程如下。
回答下列问题：
(1)“焙烧”产生的
用
溶液吸收生成
的离子方程式为 。
(2)“焙烧”后的固体用氨水“浸取”得到重钼酸铵
溶液，为提高“浸取”速率，可采用
的措施是 (举一例)。
(3)“灼烧”过程中需回收利用的气体是 (填化学式)。
(4)在650℃下“气相沉积”生成
的反应需在特定气流中进行，选用Ar 而不选用
形成该气流的原
因是 。
(5)层状
晶体与石墨晶体结构类似，层状
的晶体类型为 。将
嵌入层状
充
电后得到的
可作电池负极，该负极放电时的电极反应式为 。结合原子结构分析，
能嵌入
层间可能的原因是 。
2．（2024·河南·统考模拟预测）钢渣是钢铁行业的固体废弃物，含有
和
等物质。一种以钢渣粉为原料固定
并制备
的工艺流程如图所示。
已知钢渣中
元素质量分数为
在稀盐酸和
混合溶液中不易被浸出。该工艺条件下，有
关金属离子开始沉淀和沉淀完全的
如下表所示：
金属离子
开始沉淀的
1.9
7.2
3.5
12.4
沉淀完全的
2.9
8.2
5.1
13.8
1
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回答下列问题：
(1)浸出1 过程生成的
“包裹”在钢渣表面形成固体膜，阻碍反应物向钢渣扩散。提高浸出率的措施
有 (除粉碎外，举1 例)。该浸出过程不使用稀硫酸代替稀盐酸的原因是 。
(2)为避免引入杂质离子，氧化剂
应为 (举1 例)。
(3)滤液
的溶质可循环利用，试剂
应为 。
(4)若
的浸出率为
，理论上1 吨钢渣在“固碳”中可固定
。
(5)富钒渣焙烧可生成钒钙盐，不同钒钙盐的溶解率随
变化如图所示。已知浸出2 的pH 约为2.5，则应
控制焙烧条件使该钒钙盐为 。该培烧反应的化学方程式是 。
(6)微细碳酸钙广泛应用于医药、食品等领域，某种碳酸钙晶胞如图所示。已知
，该晶体密度为
(列出计算式，阿伏加德罗常数的值
为
)。
3．（2024·陕西商洛·校联考一模）亚铁氰化钾晶体俗名黄血盐，化学式为
，可溶于水，难溶于乙醇。用含NaCN 的废液合成黄血盐的主要工
艺流程如下：
2
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回答下列问题：
(1)NaCN 中碳元素的化合价为 。
(2)“反应器”中投入等体积、等浓度的
溶液和
溶液，发生主要反应的离子方程式为
。
(3)“过滤1”后可以向滤液中加入少量铁粉，目的是 ；滤渣2 的主要成分是 (填化学
式)；“转化器”中生成黄血盐晶体的反应类型为 。
(4)实验室进行“步骤a”的具体操作为 。
(5)样品的纯度测定：
步骤1：准确称取8.884g 黄血盐样品加入水中充分溶解，并配制成100.00mL 溶液。
步骤2：量取25.00mL 上述溶液，用
的酸性高锰酸钾溶液滴定，达到滴定终点时，共消耗酸
性高锰酸钾溶液30.50mL。
已知：
。
①配制100.00mL 样品待测液，必须用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 。
②该样品的纯度是 (保留4 位有效数字)。
③下列操作会使测定结果偏高的是 (填字母)。
A．步骤1 过程中黄血盐所含亚铁在空气中部分氧化
B．滴定前仰视滴定管读数，滴定后读数正确
C．滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后尖嘴部分无气泡
类型二 以混合物的分离、提纯为目的
4．（2024·四川成都·校考一模）三氯化六氨合钴
是一种重要的化工原料。利用含钴废料
(含少量Fe、Al 等杂质)制取
的工艺流程如图所示：
已知：①“酸浸”过滤后的滤液中含有
、
、
、
等。
②
、
、
已知：溶液中金属离子物质的量浓度低于
时，可认为沉淀完全。
③
具有较强还原性。
回答下列问题：
(1)制备
。
“除杂”过程中加
调节pH 后会生成两种沉淀，同时得到含
的滤液，调节pH
3
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的范围为 。
(2)制备
。
①“混合”过程中需先将
，
溶液混合，然后再加入活性炭，
的作用是 。
②“氧化”过程应先加入 (选填“氨水”或“双氧水”)，原因是 。
③生成
的离子方程式为 。
(3)分离提纯。将反应后的混合物趁热过滤，待滤液冷却后加入适量浓盐酸，过滤、洗涤、干燥，得到
晶体。该过程中加入浓盐酸的目的是 。
(4)含量测定。通过碘量法可测定产品中的钴元素的含量。称取0.10g 产品加入稍过量的NaOH 溶液并加
热，将Co 完全转化为难溶的
，过滤洗涤后将滤渣完全溶于盐酸中，向所得的溶液中加入过量的
KI 和2~3 滴淀粉溶液，再用
溶液滴定(反应原理：
、
)，达到滴定终点时消耗
溶液24.00mL，则产品中钴元素的含量
。
5．（2023·辽宁沈阳·校联考一模）马日夫盐
是一种用于机械设备的防锈磷化剂，工
业上利用软锰矿(主要成分为
，含少量硅、铁、铝等氧化物)为主要原料，联合处理含
的烟气并
制备马日夫盐的一种工艺流程如下。请回答下列问题：
已知：①
不稳定，易被空气氧化
②有机萃取剂是溶解了一种酸性磷酸酯(表示为
)的磺化煤油，萃取时发生的反应主要为
③
，
，
(1)若含
的烟气中混有空气，不同的浸出时间下，浸出液中
、
的浓度和
测定结果如下
图，
在“浸锰”步骤中，主反应的化学方程式为 ，
后曲线产生明显差异的原因 。
(用化学方程式表示)。
4
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(2)萃取可分为扩散萃取和动力学萃取两种类型。萃取率随搅拌速度的增加而进一步增加称为扩散萃取，
浸出液受化学反应的控制称为动力学萃取。萃取时搅拌速度和溶液
对金属离子萃取率的影响如图所
示。萃取时，应采用的最佳实验条件为 ，
过大或过小都会降低
萃取率，结合平衡移
动原理解释其原因是 。
(3)若浸出液中
的浓度为
，则“调
”的范围为 (当离子浓度小于
时认为沉淀完全)。
(4)“沉锰”步骤中为减少副产物
的生成，正确的操作是将 溶液逐量加入
溶液中，并不断搅拌。
(5)“酸溶”后的操作步骤包括 、过滤、洗涤、干燥。
6．（2024·湖南株洲·统考一模）三氯化钉（
）是重要的化工原料，广泛应用于催化、电镀、电解阳
极、电子工业等。从
催化剂废料中分离制各
和
的一种工艺流程如图所示。
5
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回答下列问题：
(1)基态
原子的价电子排布式为 。
(2)“焙烧”后所得固体主要成分为
、
、
和 。
(3)“还原”过程会产生
和
沉淀，该反应的化学方程式为 。
(4)“酸溶”过程中，先加入盐酸溶解
，然后加入盐酸羟胺（
）得到
和
。则
该两种产物的物质的量之比为 。
(5)“蒸发结晶”在真空度为
时进行（此时水的沸点是
），其目的是 。
(6)若维持
不变，让
沉淀完全（
浓度不高于
），则混合体系中
的浓度
不低于 。[已知：
，
，
结
果保留三位小数]
(7)“沉钴”时，若得到的是
晶体，该反应的离子方程式为 。
(8)该流程中，还有一种重要成分
未提取，你认为在哪一步骤后进行最合适： 。
类型三 以化学基本原理考查为目的
7．（2024·河南·模拟预测）一种回收锌电解阳极泥(主要成分为
、
和ZnO，还有少量锰铅氧
化物
和Ag)中金属元素锌、锰、铅和银的工艺如图所示。回答下列问题：
已知：
易溶于水，不溶于乙醇。
(1)
中Pb 的化合价为+2 价，Mn 的化合价有+2 价和+4 价，则氧化物中+2 价和+4 价Mn 的个数
比为 。
(2)“还原酸浸”过程中主要反应的化学方程式为 。
(3)结合
溶解度曲线图分析，由
溶液制得
晶体的“一系列操作”是
、 ，用 (填物质的名称)洗涤、干燥。
6
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(4)“电解”时，加入
与水反应生成二元弱酸
，在阴极放电生成Se 单质，有利于
电还原
沉积。则
放电的电极反应式为 。
(5)通过计算说明可用
溶液将“滤渣”中的
转化为
的原因 。[已知：25℃
时
，
]
(6)锰、镍、镓的某种磁性形状记忆型合金的晶胞结构如图所示。
表示阿伏加德罗常数的值。该晶体的
密度为
(列出计算式即可)。
8．（23-24 高三上·福建福州·阶段练习）CoCl2可用于电镀，是一种性能优越的电池前驱材料，由含钴矿
(Co 元素主要以Co2O3、CoO 的形式存在，还含有Fe、Si、Cu、Zn、Mn、Ni、Mg、Ca 元素，碳及有机物
等)制取氯化钴晶体的一种工艺流程如图：
已知：①焦亚硫酸钠
常作食品抗氧化剂。
难溶于水。
②
的熔点为
，易溶于水、乙醚等；常温下稳定无毒，加热至
时，失去结晶水
变成有毒的无水氯化钴。
③部分金属阳离子形成氢氧化物的
见表：
开始沉淀
0.3
2.7
5.5
7.2
7.6
7.6
8.3
9.6
完全沉淀
1.1
3.2
6.6
9.2
9.6
9.2
9.3
11.1
回答下列问题：
7
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(1)“
焙烧”的目的是 。
(2)“浸取”的过程中，用离子方程式表示
的作用： 。
(3)滤液1 中加入
溶液的作用是 。
(4)加入
溶液生成滤渣2 的主要离子方程式为 。
滤液3 经过多次萃取与反萃取制备
晶体：
(5)氯化钴溶液，经过 、过滤、洗涤、干燥得到
晶体。在干燥晶体
时需在减压环境下烘干的原因是 。
(6)为测定制得的产品的纯度，现称取
样品，将其用适当试剂转化为
再转化为草
酸铵
溶液，再用过量稀硫酸酸化，用
高锰酸钾溶液滴定，当达到滴定终点
时，共用去高锰酸钾溶液
，该产品的纯度为 %。(结果保留到小数点后一位)
9．（23-24 高三上·天津南开·期末）氨既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。下图为合成
氨以及氨氧化制硝酸的流程示意图。
回答下列问题：
(1)
和
必须经过净化才能进入合成塔，最主要的原因是
。
(2)简述氨分离器中，将氨从平衡混合物中分离出去的方法：
。
(3)氧化炉中主要反应的化学方程式为
。
(4)向吸收塔中通入
的作用是。
(5)工业上常用碱液来进行尾气处理，有关的化学反应为
①
②
现有一定条件下
和
的混合气体恰好被
溶液完全吸收，则
溶液的
物质的量浓度为
。
(6)实验室中硝酸一般盛放在棕色试剂瓶中，用化学方程式说明其原因：
。
(7)利用下图所示装置进行铜与稀硝酸反应的实验可以观察到的实验现象为
。
8
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类型四 以化学图表、图像信息加工考查为目的
10．（23-24 高三上·四川内江·阶段练习）资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要
作用，如回收利用电解精炼铜的阳极泥中含有的银、铂、金等贵重金属。提炼阳极泥的方法有多种，湿法
提炼是其中重要的一种，其主要生产流程如下：
请回答下列问题：
(1)各步生产流程中都涉及了同一种分离方法，该方法需要的玻璃仪器有玻璃棒和 。
(2)脱铜渣A 中含有AgCl，它溶于浓氨水的离子方程式为 。
(3)已知N2H4 被银氨溶液氧化的产物是氮气，则每生成1 mol Ag，需要消耗 g N2H4。
(4)固体B 中单质Au 在酸性环境下与NaClO3、NaCl 反应生成NaAuCl4，在NaAuCl4中Au 元素的化合价为
，该反应的离子方程式为 。
(5)阳极泥中的铜可以用FeCl3 溶液浸出，所得溶液主要含有的阳离子为Cu2＋、Fe3＋和Fe2＋；结合下图分
析：(其中的纵坐标代表金属阳离子浓度的对数)
①要从浸出液中提纯铜，最好先加入酸化的双氧水，目的是 (用离子方程式表示)，然后加入
适量的CuO 调节pH=3.7，除去 (离子)；
②根据图中数据计算可得Cu(OH)2的Ksp约为 。
11．（2023·陕西渭南·一模）金属镓被称为“电子工业脊梁”，GaN 凭借其出色的功率性能、频率性能以
及散热性能，应用于5.5G 技术中，也如雨后春笋般出现在了充电行业。让高功率、更快速充电由渴望变
为现实。
【方法一】工业上利用粉煤灰(主要成分为
、
、
，还有少量
等杂质)制备氮化镓流程
如下：
9
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已知：①镓性质与铝相似，金属活动性介于锌和铁之间；②常温下，相关元素可溶性组分物质的量浓度
c 与pH 的关系如下图所示。当溶液中可溶组分浓度
mol/L 时，可认为已除尽。
回答下列问题：
(1)“焙烧”的主要目的是 。
(2)“滤渣1”主要成分为 。
(3)“二次酸化”中
与
发生反应的离子方程式为 。
(4)“电解”可得金属Ga，写出阴极电极反应式 。
(5)常温下，反应
的平衡常数K 的值为 。
【方法二】溶胶凝胶法
(6)步骤一：溶胶——凝胶过程包括水解和缩聚两个过程
①水解过程：乙氧基镓
与乙醇中少量的水脱除部分乙氧基(
)，形成Ga-OH 键
i：
ii：
②缩聚过程：在之后较长时间的成胶过程中，通过失水和失醇缩聚形成
无机聚合凝胶
失水缩聚：
失醇缩聚：
(在下划线将失醇缩聚方程补充完整)
(7)步骤二：高温氨化(原理：
)
该实验操作为：将
无机聚合凝胶置于管式炉中，先通20min 氮气后停止通入，改通入氨气，并加热
至850~950℃充分反应20min，再 (补充实验操作)，得到纯净的GaN 粉末。
12．（23-24 高三上·河南郑州·阶段练习）锆是一种重要的战略金属，在国民经济中的地位举足轻重。中
国科学院工程研究所研发了以锆英矿(主要成分为
，含少量
、
杂质)制氧氯化锆的工艺如
10
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下：
注：
均不溶于水
(1)在
下碱熔，
全部转化为
，该反应的化学方程式为 。
(2)“滤液1”中的溶质除含有
外，还含有 (化学式)。
(3)当碱熔的温度高于
时，
中含有少量的
杂质，“转型”的主要目的是将
转化
，则“滤液2”中主要溶质为 。
(4)“酸分解”目的是将锆的化合物转化为
，温度或盐酸浓度对“酸分解”的影响如下图所示：
从“酸分解”的效果考虑，宜采用的温度为
，采用盐酸浓度为
。
加入“絮凝剂”的目的是 。
(5)“操作1”的主要步骤为 、 。
类型五 以物质结构和性质考查为目的
13．（23-24 高三下·江苏镇江·阶段练习）钕铁硼磁铁因其超强的磁性被誉为“永磁之王”。一种从钕铁
硼废料[含钕(
，质量分数为28.8%)、
、
]中提取氧化钕的工艺流程如下：
已知：
稳定的化合价为+3 价；金属钕的活动性较强，能与酸发生置换反应：
难溶于水；
硼不与稀硫酸反应，但可溶于氧化性酸。
(1)“酸溶”时，不可将稀硫酸换为浓硫酸的原因是 。
(2)在常温下“沉钕”，当
完全沉淀时
为2.3，溶液中
。
①写出“沉钕”的化学方程式 。
②通过计算说明：“沉钕”完全时有无
沉淀生成 。(常温下，Ksp[Fe(OH)2]=8.0×10-16)
11
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③酸溶后需调节溶液的
，若酸性太强，“沉钕”不完全，试分析其原因 。
(3)焙烧“沉淀”
时生成无毒气体，该反应的化学方程式为 。
(4)热重法是测量物质的质量与温度关系的方法。草酸钕晶体[
，式量为732]的热重曲
线如图所示，加热到450°C 时，只剩余一种盐，该盐的化学式为 。(写出计算过程)
(5)二碳化钕可通过下列途径制得：
。二碳化钕(
)的晶胞结构与氯化
钠相似，但由于哑铃形
的存在，使晶胞延同一个方向拉长(如图所示)。则二碳化钕晶体中1 个
周围
距离最近且等距的
围成的几何图形为 。
14．（23-24 高三下·贵州黔东南·开学考试）钒和铬都是重要的战略金属，利用钒、铬废渣(主要成分为
和
，还含有其他难溶物)分离回收钒、铬的工艺流程如下图所示。
已知：常温下，
。
回答下列问题：
(1)基态铬原子价电子轨道表示式为 。
(2)钒、铬废渣“水浸”前，先要进行粉碎处理，为提高浸取效率，还可采取的措施有 (任写一
点)。
(3)“沉钒”的含钒产物为钒酸钙
，该过程中发生反应的化学方程式是 。
(4)“沉铬”时，铬转化为
沉淀，“转化”过程中发生反应的离子方程式为 。
(5)向“沉钒后液”中加入足量
，可将其中的铬转化为
沉淀，铬的理论转化率为 (保
留三位有效数字)
。
(6)复合材料氧铬酸钙的立方晶胞如下图所示。
12
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①该晶体的化学式为 。
②已知该晶体的密度为
为阿伏加德罗常数的值，则相邻
与
之间的最短距离为
(列出计算式即可)。
15．（23-24 高三下·甘肃平凉·开学考试）金属镓在工业和医学中有广泛应用。一种利用锌粉置换渣(主要
成分为
、
、
、
、
、
)制备粗镓的工艺流程如图所示：
已知：P204、YW100 协同萃取体系对金属离子的优先萃取顺序为Fe(Ⅲ)>Ga(Ⅲ)>Fe(Ⅱ)>Zn(Ⅱ)。
回答下列问题。
(1)浸渣的主要成分是 ，“富氧浸出”中高压
的作用是 。
(2)用
代表P204，RH 代表YW100，“协同萃取”过程中发生反应：
，“协同萃取”后无机相含有的主要金属离子为 ，
随
变化关系如图所示，“反萃取”加入稀硫酸的目的是 (用化学方程
式表示)。
(3)下图所示为
系中电势随pH 变化的图像。“中和沉镓”时所调pH 合理范围为4～
(填正整数)，“碱溶造液”过程中发生反应的离子方程式为 。
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(4)“电解”过程中生成粗镓的电极反应式为 。
(5)填隙方钴矿锑化物是一类新型热电材料，钴形成的六面体空隙中分别填充
和As，该化合物的化学
式为 ；设阿伏加德罗常数的值为
，已知该晶胞参数为a nm，则该晶体的密度是
。
16．（23-24 高三上·广东广州·期末）钴广泛应用于新能源、航空航天等领域，一种萃铜余液(主要存在
等金属阳离子)中提取钴并制得
的工艺流程如下：
已知：常温下，
。相关金
属离子
形成氢氧化物沉淀的
范围如下：
金属离子
开始沉淀的
7.4
4.7
1.5
3.4
8.9
6.2
沉淀完全
的
9.4
6.7
2.8
4.7
10.9
8.2
回答下列问题：
(1)
的价电子排布图为 。
(2)“除杂”时，将
按一定比例同时加入萃铜余液中，调节溶液
，充分反应后过滤。
①滤渣的主要成分是 。
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②
加入量过大时，钴的损耗增大，其原因是 。
(3)“萃取”时，用硫酸调节溶液的
至2.5 左右，加入萃取剂
，发生萃取反应：
(其中HA 为萃取剂P204，
为金属离子)。萃取剂P204 在不同
下对金属离
子萃取率的影响如图所示。
①“萃取”的主要目的是除去 (填金属离子的符号)。
②往“萃取”所得有机层中加入 (选填“
”或“
”)，可将其中金属离子反萃取
至水中。反萃取后，有机萃取剂可循环使用。
(4)“沉钴”时，往萃余液中加入
，调节溶液
，过滤得到
沉淀。当
恰好
沉淀完全时，溶液中
。
(5)“煅烧”时
完全转化为
和
，制得
需消耗
。
(6)含
的溶液经电沉积可制备Sm-Co 水磁合金，一种Sm-Co 水磁合金的六方晶胞结构如图1 所
示，晶胞中Co 原子的投影位置如图2 所示。晶胞参数
，
。
①该合金的化学式为 。
②设
为阿伏加德罗常数的值，合金最简式的式量为
，则该合金的密度
(列
出计算式)。
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