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大题01 化工流程综合题
无机化工流程题是近年来高考中备受关注的一种题型，该类题源于生产实际，以解决化学实际问题为
目的，将化工生产过程中的主要生产流程用框图形式展示出来，并根据其中涉及的化学知识步步设问，使
问题情境真实，构成与化工生产紧密联系的化学工艺流程题。试题新颖，内容丰富，阅读量大，其结构分
题头、流程图和问题三部分。题头一般简单介绍该工艺生产的原料和生产目的，流程图部分主要用框图形
式将原料到产品的主要生产工艺展示出来，问题部分主要根据生产过程中涉及的化学知识设计一系列的问
题。题型可以是选择题，也可以是主观题。以物质制备和物质的分离提纯为主的工艺流程题考查元素化合
物和实验操作、实际生产的相关知识。预测2024 年高考将化学工艺或化学工业生产及最新科技成果融入其
中，来考查考生的综合能力。从命题趋势来看，一般有三种题型：一是从实验设计和评价的角度对化工生
产进行模拟；二是根据一些化工生产的流程来考查考生的综合应用能力；三是关于化工生产的相关计算。
1
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常设考向一 原料预处理的常用方法
1．（2023·辽宁卷）某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液含（
和
)。实现镍、钴、镁元素的回收。
已知：
物质
用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为_______(答出一条即可)。
2．（2023·全国甲卷）
是一种压电材料。以
为原料，采用下列路线可制备粉状
。
“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是_______。
3．（2023·全国乙卷）LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿（MnCO3，含有少
量Si、Fe、Ni、Al 等元素）制备LiMn2O4的流程如下：
已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
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)。
4．（2022·全国甲卷）硫酸锌(
4
ZnSO )是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。
硫酸锌可由菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为
3
ZnCO ，杂质为
2
SiO 以及Ca、Mg、Fe、Cu 等的化合物。其
制备流程如下：
2
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本题中所涉及离子的氯氧化物溶度积常数如下表：
离子
3+
Fe
2+
Zn
2+
Cu
2+
Fe
2+
Mg
sp
K
38
4.0 10
17
6.7 10
20
2.2 10
16
8.0 10
11
1.8 10
为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有_______、_______。
5．（2022·福建卷）粉煤灰是火电厂的大宗固废。以某电厂的粉煤灰为原料(主要含
和
等)
提铝的工艺流程如下：
“浸出”时适当升温的主要目的是_______。
6．（2022·辽宁卷）某工厂采用辉铋矿(主要成分为
，含有
、
杂质)与软锰矿(主要成分为
)联合焙烧法制各
和
，工艺流程如下：
已知：①焙烧时过量的
分解为
，
转变为
；
②金属活动性：
；
③相关金属离子形成氢氧化物的
范围如下：
开始沉淀
完全沉淀
6.5
8.3
1.6
2.8
8.1
10.1
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
3
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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
1．湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、镉(Cd)、铜、铁、钴(Co)等金属单质。利用铜镉渣可生产Cu、Cd 及
ZnSO4·7H2O 等，其生产流程如图：
如表是部分金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH 按金属离子浓度为0.1 mol·L－1计算)
氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cd(OH)2
Zn(OH)2
开始沉淀的pH
1.9
7.0
7.2
5.4
沉淀完全的pH
3.2
9.0
9.5
8.2
提高铜镉渣的“浸出”速率的措施有________________________________(写出1 条即可)
4
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2．某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe 及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采
用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)：
“碱浸”中NaOH 的两个作用分别是___________________________________
3．硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]是一种重要的工业原料，能溶于水，不溶于乙醇，其工业制法如下。请回答：
步骤①中碱液洗涤的目的是__________________________
4．某工厂从废含镍有机催化剂中回收镍的工艺流程如图所示(已知废催化剂中含有Ni 70.0%及一定量的
Al、Fe、SiO2和有机物，镍及其化合物的化学性质与铁的类似，但Ni2＋的性质较稳定)。回答下列问题：
已知：部分阳离子以氢氧化物的形式完全沉淀时的pH 如下表所示。
沉淀物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Ni(OH)2
pH
5.2
3.2
9.7
9.2
用乙醇洗涤废催化剂的目的是____________________
5．CuCl 是有机合成的重要催化剂，并用于颜料、防腐等工业。工业上由废铜料(含Fe、Al 及其化合物、
SiO2杂质)，生产CuCl 的工艺流程如下：
废铜料煅烧
1
滤渣
过滤
酸浸
H2O2 H2SO4
1
滤液
1
操作
X
过滤
2
滤渣
2
滤液
1
反应
SO2
食盐
冲稀
大量水
过滤
洗涤
干燥
CuCl
物质
开始沉淀
沉淀完全
Fe(OH)3
2.7
3.7
Cu(OH)2
5.6
6.7
5
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Al(OH)3
3.8
4.7
已知：CuCl 溶于NaCl 的浓溶液可生成CuCl2－，CuCl2－的溶液用水稀释后可生成CuCl 沉淀
煅烧的主要目的是______________________________________
6．钯(Pd)是一种不活泼金属，含钯催化剂在工业、科研上用量较大。某废钯催化剂(钯碳)中含有钯(5%～
6%)、碳(93%～94%)、铁(1%～2%)以及其他杂质，故钯碳具有很高的回收价值。如图是利用钯碳制备氯化
钯(PdCl2)和Pd 的流程，回答下列问题：
“钯碳”焚烧过程中空气一定要过量，目的是____________________
常设考向二 转化过程中反应条件的控制方法
1．（2023·全国·统考高考真题）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要
杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：
已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O
存在，在碱性介质中以CrO
存在。
回答下列问题：
(1)“沉淀”步骤调pH 到弱碱性，主要除去的杂质是 。
(2)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9 以达
到最好的除杂效果，若pH<9 时，会导致 ；pH>9 时，会导致 。
(3)“分离钒”步骤中，将溶液pH 调到1.8 左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1 时，溶解为VO 或VO3+在碱
性条件下，溶解为VO 或VO
，上述性质说明V2O5具有 (填标号)。
A．酸性 B．碱性 C．两性
2．（2023·海南·统考高考真题）铍的氧化物广泛应用于原子能、航天、电子、陶瓷等领域，是重要的战略
物资。利用绿柱石(主要化学成分为(
，还含有一定量的FeO 和
)生产BeO 的一种工艺流程
如下。
6
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回答问题：
(1)无水
可用作聚合反应的催化剂。BeO、
与足量C 在600~800℃制备
的化学方程式为
。
3．（2022·全国·高考真题）硫酸锌(ZnSO4)是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应
用。硫酸锌可由菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu 等的化合物。
其制备流程如下：
本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表：
离子
回答下列问题：
(1)加入物质X 调溶液
，最适宜使用的X 是 (填标号)。
A．
B．
C．
滤渣①的主要成分是 、 、 。
(2)向
的滤液①中分批加入适量
溶液充分反应后过滤，滤渣②中有
，该步反应的离
子方程式为 。
4．（2022·广东·高考真题）稀土(
)包括镧、钇等元素，是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土
矿可用离子交换法处理，一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下：
已知：月桂酸
熔点为
；月桂酸和
均难溶于水。该工艺条件下，稀土
离子保持
价不变；
的
，
开始溶解时的pH 为8.8；有关金属离子
沉淀的相关pH 见下表。
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离子
开始沉淀时的pH
8.8
1.5
3.6
6.2~7.4
沉淀完全时的pH
/
3.2
4.7
/
(1)“氧化调pH”中，化合价有变化的金属离子是 。
(2)“过滤1”前，用
溶液调pH 至 的范围内，该过程中
发生反应的离子方程式为 。
(3)
“
①加热搅拌”有利于加快
溶出、提高产率，其原因是 。
②“操作X”的过程为：先 ，再固液分离。
5．下面是制备硫酸的工业流程：
(1)通入催化剂层后，体系(剩余反应物与生成物)温度升高的原因在于 ；每轮反应后进行热交换降温
的目的是 。
6．（2023·湖南·统考高考真题）超纯
是制备第三代半导体的支撑源材料之一，近年来，我国科
技工作者开发了超纯纯化、超纯分析和超纯灌装一系列高新技术，在研制超纯
方面取得了显著成
果，工业上以粗镓为原料，制备超纯
的工艺流程如下：
已知：①金属
的化学性质和
相似，
的熔点为
；
②
(乙醚)和
(三正辛胺)在上述流程中可作为配体；
③相关物质的沸点：
物质
沸点/
55.7
34.6
42.4
365.8
回答下列问题：
(1)“电解精炼”装置如图所示，电解池温度控制在
的原因是 ，阴极的电极反应式为
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；
一、条件控制——调溶液的pH
1.调pH 除杂：控制溶液的pH 使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀而被除去。
（1）原理：加入的物质能使溶液中的H+反应，降低了H+浓度，使溶液pH 增大。
（2）pH 调整范围：杂质离子沉淀完全时pH 值～主要离子开始沉淀时pH（注意端值取）。
（3）调pH 需要加入的物质：含主要阳离子（不引入新杂质即可）的难溶性氧化物、氢氧化物或碳酸
盐，能与H+反应，使溶液pH 增大；如MgO、Mg(OH)2、MgCO3等类型物质。
（4）除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋：可加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的
pH 值。（原因：加CuO 等消耗溶液中的H+的，促进Fe3+的水解平衡正向移动，生成Fe(OH)3沉淀析出）
（5）除去Cu2＋溶液中混有的Fe2＋：一般先加H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，再加CuO、Cu(OH)2、CuCO3、
Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH 值。
2.抑制某些离子的水解，防止产品混入杂质
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。
如：有MgCl2·6 H2O 制无水氯化镁要在HCl 气流中加热，否则MgCl2·6 H2O≜Mg(OH)2↓+2HCl↑+4H2O
3.控制反应的发生，增强物质的氧化性或还原性(增强MnO4
-、NO3
-的氧化性)。
4.调节离子的水解程度。
5.控制PH 的目的的答题思路
（1）pH 调小：抑制某离子水解，防治某离子沉淀
（2）pH 调大：确保某离子完全沉淀，防止某物质溶解等
二、条件控制——调节温度
1.升高温度（加热）
①加快反应速率或溶解速率；
②促进平衡向某个（吸热）方向移动；如：促进水解生成沉淀
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③除去受热不稳定的杂质，如H2O2、铵盐、硝酸盐、Ca(HCO3)2、KMnO4等物质
④使沸点相对较低或易升华的杂质气化。
2.降低温度
①防止某物质在高温时会挥发(或分解) ；
②使化学平衡向着题目要求的方向移动（放热方向），从而提高产物的产率；
③使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离；
④降低晶体的溶解度，减少损失。
3.控制温度(常用水浴、冰浴或油浴)
（1）温度太低：反应速率太慢或溶解速率太小
（2）温度过高：
①催化剂会失去活性，化学反应速率下降
②物质会分解：如铵盐、H2O2、NaHCO3、氨水等
③物质会挥发：如浓硝酸、浓盐酸、醋酸、液溴、乙醇等
④物质易被氧化：如Na2SO3等
⑤物质易升华：如I2升华
4.答题方法与技巧
①若用到双氧水、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
②若题目中出现有机物和有机溶剂，控温的目的是防止其挥发
③若溶液中制备物质，常使用加热的方法加快反应速率
④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
⑤温度范围答题模板
a.温度不高于××℃的原因：适当加快反应速率，但温度过高会造成挥发(如浓硝酸)、分解(如H2O2、
NH4HCO3)、氧化(如Na2SO3)或促进水解(如AlCl3)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使平衡正移，增加产率
1．（2024 下·北京·高三人大附中校考开学考试）
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
流程如图：
已知：
。
回答下列问题：
(1)溶矿反应完成后，反应器中溶液
，此时c(Fe3+)= mol/L；用石灰乳调节至
，除去的
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金属离子是 。
2．（2024 下·云南昆明·高三昆明一中校考阶段练习）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：
已知：
。回答下列问题：
(3)碱浸后少量残余的铝在酸溶时进入溶液，需净化去除，调
时，溶液中
。
3．（2024·陕西咸阳·统考一模）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：
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)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)。
4．（2023·河南安阳·安阳一中校考模拟预测）三氧化二钴(
)在工业、电子等领域都有着广阔的应用
前景。以铜钴矿石[主要成分为
和
，还有少量铁、镁、钙的氧化物]
为原料制备三氧化二钴(
)的工艺流程如图1 所示。
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已知：常温下
，
。
回答下列问题：
(1)“浸泡”工序中浸出温度和浸出pH 对浸出率的影响分别如图2、图3 所示。
①矿石粉末“浸泡”的适宜条件应是 。
②图3 中铜、钴浸出率下降的可能原因是 。
5．（2024 上·山西运城·高三统考期末）金属钛（
）因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛
用作高新科技材料，被誉为“未来金属”。一种由钛铁矿[主要成分是钛酸亚铁
，还含有少量
、
等杂质]为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品绿砜
的工业生产流程如下图所
示。
已知：①
易水解为
。②
在
时生成沉淀，
时沉淀完全。③高温下钛易
与
等反应．
(1)某实验小组为探究混合液中加入铁粉的最佳反应条件，进行了下列有关实验。
①在其它条件不变的情况下，体系中
[指
和
等含正三价铁元素的微粒]含量随
变化如
图1，由图可知，还原体系中
的最佳
范围为 ，试分析，在
介于
之间时，
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量基本保持不变的原因： 。
②保持其它条件不变，体系中
含量随温度变化如图2，由图可知，还原体系中
的最佳反应温
度为
。
a．
b．Ar c．
d．
6．（2023 上·福建宁德·高三福建省福安市第一中学校考阶段练习）工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为
、FeO、
等)为原料制备高档颜料铁红
，具体生产流程如图：
试回答下列问题：
(1)②步骤IV 的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是 。
③步骤IV 中，
达到沉淀溶解平衡时，室温下测得溶液的pH 为8，
为
。试判
断所得
中是否混有
(填“是”或“否”)，请通过简单计算说明理由 (已知：
)。
常设考向三 工艺流程中的分离与提纯
1．（2022·广东·高考真题）稀土(
)包括镧、钇等元素，是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土
矿可用离子交换法处理，一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下：
已知：月桂酸
熔点为
；月桂酸和
均难溶于水。该工艺条件下，稀土
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离子保持
价不变；
的
，
开始溶解时的pH 为8.8；有关金属离子
沉淀的相关pH 见下表。
离子
开始沉淀时的pH
8.8
1.5
3.6
6.2~7.4
沉淀完全时的pH
/
3.2
4.7
/
(1)
“
①加热搅拌”有利于加快
溶出、提高产率，其原因是 。
②“操作X”的过程为：先 ，再固液分离。
2．（2022·河北·高考真题）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)工序①的名称为 ，所得母液循环使用。
3．（2022·湖南·高考真题）钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为
，
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
中含有的几种物质的沸点：
物质
沸点/
136
127
57
180
回答下列问题：
(1)“除钒”过程中的化学方程式为 ；“除硅、铝”过程中，分离
中含
、
杂质的方法是
。
4．（2022·湖北·统考高考真题）全球对锂资源的需求不断增长，“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小
组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后，得到浓缩卤水(含有
和少量
)，并设计了以下
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流程通过制备碳酸锂来提取锂。
时相关物质的参数如下：
的溶解度：
化合物
回答下列问题：
(1)为提高
的析出量和纯度，“操作A”依次为 、 、洗涤。
5．（2021·海南·统考高考真题）无水
常作为芳烃氯代反应的催化剂。某研究小组设计了如下流程，
以废铁屑(含有少量碳和
杂质)为原料制备无水
。
已知：氯化亚砜(
)熔点-101℃，沸点76℃，易水解。
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回答问题：
(1)操作①是过滤，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 。
6．（2021·浙江·统考高考真题）某兴趣小组用铬铁矿[Fe(CrO2)2]制备K2Cr2O7晶体，流程如下：
已知：4Fe (CrO2)2 + 10Na2CO3+7O2
8Na2CrO4 +4NaFeO2+10CO2
2H++2CrO
Cr2O
+H2O
相关物质的溶解度随温度变化如下图。
请回答：
(3)步骤V，重结晶前，为了得到杂质较少的K2Cr2O7粗产品，从下列选项中选出合理的操作(操作不能重复
使用)并排序：溶解KCl → → → → →重结晶。
a．50℃蒸发溶剂；
b．100℃ 蒸发溶剂；
c．抽滤；
d．冷却至室温；
e．蒸发至溶液出现晶膜，停止加热；
f．蒸发至溶液中出现大量晶体，停止加热。
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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
（1）常压过滤
使用范围
分离难溶物和易溶物
仪器
铁架台、铁圈、漏斗、滤纸、玻璃棒、烧杯
注意事项
一贴：滤纸紧贴漏斗；两低：滤纸边沿低于漏斗边沿，液体低于滤纸。三
靠：玻璃棒紧靠三层滤纸处，烧杯紧靠玻璃棒，漏斗下端紧靠烧杯内壁。
过滤后所得的滤液仍然浑浊，需更换滤纸，重新过滤，直至溶液澄清透明
为止 原因可能是：玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损；
过滤时液体高于滤纸边缘等
（2）减压过滤（抽滤）：加快过滤速度；减少晶体含有的水分。
（3）趁热过滤：减少过滤时间、保持过滤温度；
a.要滤渣（产品）：防止降温时析出××杂质，提高产品纯度；
b.要滤液（产品）：或防止降温过程中××析出产品而损耗；
2.蒸发结晶
（1）适用范围：适用于溶解度受温度影响不大的物质(如NaCl)。
（2）实例： ①从NaCl 溶液中获取NaCl 晶体
a.方法：蒸发结晶 b.具体操作：加热蒸发，当析出大量NaCl 晶体时，停止加热，利用余热蒸干。
NaCl
②
溶液中混有少量的KNO3溶液
a.方法：蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥 b.趁热过滤的目的：防止KNO3溶液因降温析出，影响NaCl
的纯度
3.冷却结晶：
（1）适用范围：适用于溶解度受温度影响大的物质(如KNO3)、带结晶水的物质（例CuSO4·5H2O）、受
热易分解的物质（如铵盐、KMnO4）、易水解的物质（如FeCl3）。
（2）常考的“一系列操作”：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
（3）易水解的盐蒸发时的气氛：
如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl 的气流中加热，以防其水解
4.重结晶：将晶体重复溶解、制成热饱和溶液、冷却结晶、再过滤、洗涤的过程。
5.蒸馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇或甘油。
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图1 图2 图3
（1）仪器：铁架台、铁圈、石棉网、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、牛角管（尾接管）、锥形瓶、碎瓷片
（2）冷凝管有直形、球形和蛇形冷凝管三种（图3），蒸馏只能用直形冷凝管，冷凝回流直形、球形和
蛇形冷凝管均可使用，冷凝效果蛇形冷凝管最好。沸点较高的物质的冷却用空气冷凝即可。
（3）冷凝管的作用；图1 蒸馏时起冷凝作用 图2 反应发生器中起冷凝回流作用。
（4）步骤及操作注意事项：①温度计水银球位于支管处；②两种情况冷凝水都是从下口通入；③加碎瓷
片防止暴沸
（5）减压蒸馏：减小压强，使液体沸点降低，防止（如双氧水、硝酸等）受热分解、挥发。
6、灼烧（硫酸铜结晶水测定、干燥）
（1）仪器：研钵、托盘天平、药匙、酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳、干燥器
坩埚使用：必须用坩埚钳夹取，不可用手拿；灼烧碱性物质不可用瓷坩埚和石英坩埚；
（2）硫酸铜结晶水测定步骤：（四秤、两热两冷、一算）
①称量坩埚质量m1 ②称量坩埚及晶体m2 ③加热至白色 ④冷却称量 ⑤再加热 ⑥冷却再称量m3
研钵研磨有利于晶体失去结晶水；晶体必须放在坩埚内称量，以免造成误差；坩埚要放到干燥器中冷
却。
硫酸铜晶体质量：m2-m1 ;无水硫酸铜质量：m3-m1
（3）如何证明晶体完全失去结晶水（已干燥）：加热，冷却后称量，再加热，冷却后称量，至两次称量
质量差不超过0.1g 或连续两次称量质量不变
（4）如何从MgCl2·6H2O 中得到无水MgCl2：
在干燥的HCl 气流中加热，干燥的HCl 气流中抑制了MgCl2的水解，且带走MgCl2·6H2O 受热产生的水汽
7.萃取与反萃取
（1）萃取：利用溶质在互不相溶的两种溶剂里溶解度不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成
的溶液里提取出来的方法叫萃取。分液：分液是把两种不相混溶的液体进行分离的操作。
仪器：
铁架台、铁圈、烧杯、分液漏斗
萃取剂选择
的原则
两种溶剂互不混溶；溶质在两种溶剂中的溶解度相差很大；溶质和
萃取剂不发生化学反应。
注意事项
①分液漏斗使用之前必须检漏②放液时,打开分液漏斗上端塞子，或
使塞上的凹槽与分液漏斗上的小孔对齐；使使内外空气相通，保证
下层液体顺利流下③下层液体从分液漏斗下口放出，上层液体从上
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口倒出；
（2)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，可看作是萃取的逆过程。
如：用反萃取法从碘的CCl4溶液提取碘单质
1．（2024 下·云南昆明·高三云南师大附中校考阶段练习）铈(
)的氧化物在半导体材料、高级颜料及汽
车尾气的净化器方面有广泛应用。以氟碳铈矿(含
、
、
等)为原料制备
的工艺流程如
图：
回答下列问题：
(1)实验室进行操作①所需的玻璃仪器有烧杯、 。
(2)“系列操作”包含下图几个过程：
已知：
不能溶于有机物
；
能溶于有机物
，且存在反应
。
“滤液
”中加入有机物
后的分离方法是 ，
2．（2024 下·全国·高三专题练习）利用废镍电池的金属电极芯(主要成分为Co、Ni，还含少量Fe、Al 等)
生产醋酸钴晶体、硫酸镍晶体的工艺流程如下
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已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH 如下表：
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Co(OH)2
Co(OH)3
Al(OH)3
Ni(OH)2
开始沉淀pH
2.2
7.4
7.6
0.1
4.0
7.6
完全沉淀pH
3.2
8.9
9.2
1.1
5.2
9.2
(1)由“母液4”获取NiSO4·7H2O 的操作是 、 、过滤、洗涤。
3．（2024 下·全国·高三专题练习）Cu 元素在生命活动中占有举足轻重的地位，缺铜会造成贫血、记忆力
减退、反应迟钝、运动失常等。设计如下实验制备有机补铜剂顺式甘氨酸合铜水合物并测定其组成。
查阅资料：
①制备反应为：
②该反应同时生成顺式产物(天蓝色针状)和反式产物(蓝紫色鳞片状)，其反应进程如图所示：
制备有机补铜剂顺式甘氨酸合铜水合物实验过程为：
回答下列问题：
(1)用间接碘量法测定产物中Cu(Ⅱ)的质量分数。
已知：2Cu2++4I-=I2+2CuI↓ I2+2S2O
=S4O
+2I-
请选择以下正确的操作排序：
取2.0g 所制备的产品，用稀硫酸溶解配成100mL 溶液→a→ ，重复操作3 次，消耗Na2S2O3标
准液平均值为amL。
a．取25mL 该溶液转移入锥形瓶
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b．立即用酸式滴定管中0.01 molL-1Na2S2O3标准液快速进行滴定
c．立即用碱式滴定管中0.01 mol L-1Na2S2O3标准液快速进行滴定
d．当溶液变为浅黄色时，加入1mL 淀粉溶液
e．加入蒸馏水和过量的KI 溶液，得到棕黄色溶液
f．继续滴定至溶液蓝色恰好褪去
g.继续滴定至溶液由无色变为蓝色
根据实验数据，所得晶体中Cu(Ⅱ)质量分数为 ，若要提高产品的纯度，所用的实验方法名称是
。
4．（2024 下·全国·高三专题练习）某研究小组用磷酸和碳酸钠制备NaH2PO4·2H2O，按如下流程开展实验。
已知：常温下NaH2PO4·2H2O 为无色晶体，易溶于水，不溶于乙醇，熔点60℃，热至100℃时失去全部结
晶水。磷酸易溶于乙醇。25℃，H3PO4的电离常数：Ka1=6.9×10-3，Ka2=6.2×10-8，Ka3=4.8×10-13；H2CO3的电
离常数：Ka1=4.5×10-5，Ka2=4.7×10-11。
回答下列问题：
(1)一系列操作包括：操作A、洗涤和干燥。
①写出操作A 的名称 。
②洗涤时，下列洗涤剂最合适的是 (填序号)。
A．冷水 B．热水 C．乙醇 D．乙醇-水混合溶液
5．（2023 上·海南·高三海南中学校考阶段练习）从海水中可以提取很多有用的物质，例如从海水制盐所得
到的卤水中可以提取碘。活性炭吸附法是工业提碘的方法之一，其流程如下：
资料显示：Ⅰ．pH=2 时，NaNO2溶液只能将I-氧化为I2；
Ⅱ．
；
Ⅲ．
；
(1)方案甲中，根据I2的特性，分离操作X 的名称是 。
6．（2024 下·全国·高三专题练习）《自然》杂志公布最新科学研究成果：碘化镍(NiI2)在二维形式上具有
多铁性。某小组以废镍催化剂(主要成分是Ni，含少量Zn、Fe、CaO、SiO2等杂质)为原料制备碘化镍的流
程如下：
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请回答下列问题：
(1)滤渣1 的成分是CaSO4、 (填化学式)。滤渣2 经过洗涤、干燥、 (填操作名称)可
制铁红。
(2)“萃取"中，萃取剂的密度小于1 g·cm-3，若在实验室中分离萃取液，操作是 (填操作名称)。
常设考向四 工艺流程中化学（离子）方程式的书写
1．（2023·全国·统考高考真题）LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿
（MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al 等元素）制备LiMn2O4的流程如下：
已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
回答下列问题：
(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为 。
(2)在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为 。
(3)煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是 。
2．（2023·全国·统考高考真题）
是一种压电材料。以
为原料，采用下列路线可制备粉状
。
回答下列问题：
(1)“焙烧”后固体产物有
、易溶于水的
和微溶于水的
。“浸取”时主要反应的离子方程式为
。
(2)“沉淀”步骤中生成
的化学方程式为 。
3．（2023·浙江·统考高考真题）工业上煅烧含硫矿物产生的
可以按如下流程脱除或利用。
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已知：
请回答：
(1)富氧煅烧燃煤产生的低浓度的
可以在炉内添加
通过途径Ⅰ脱除，写出反应方程式
。
(2)设计实验验证化合物A 中含有S 元素 ；写出实验过程中涉及的反应方程式 。
4．（2023·辽宁·统考高考真题）某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液（含
和
)。实现镍、钴、镁元素的回收。
已知：
物
质
回答下列问题：
(1)“氧化”中，用石灰乳调节
，
被
氧化为
，该反应的离子方程式为 (
的电离第一步完全，第二步微弱)；
(2)“沉钴镍”中得到的
(Ⅱ)在空气中可被氧化成
，该反应的化学方程式为 。
5．（2022·山东·高考真题）工业上以氟磷灰石[
，含
等杂质]为原料生产磷酸和石膏，工艺
流程如下：
回答下列问题：
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(1)酸解时有
产生。氢氟酸与
反应生成二元强酸
，离子方程式为 。
6．（2021·全国·统考高考真题）磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有
、
、
、
、
以及少量的
。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
见下表
金属离子
开始沉淀的
2.2
3.5
9.5
12.4
沉淀完全
的
3.2
4.7
11.1
13.8
回答下列问题：
(1)“焙烧”中，
、
几乎不发生反应，
、
、
、
转化为相应的硫酸盐，写出
转化为
的化学方程式 。
(2)“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，
水解析出
沉淀，该反应的离子方程式是 。
1．书写思路
首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式，再根据反应前后元素化合价有无变化判
断反应类型：
(1)元素化合价无变化则为非氧化还原反应，遵循质量守恒定律；
(2)元素化合价有变化则为氧化还原反应，既遵循质量守恒定律，又遵循得失电子守恒规律。
2．流程中陌生的氧化还原反应的书写流程
(1)首先根据题给材料中的信息确定氧化剂(或还原剂)与还原产物(或氧化产物)，结合已学知识根据加入的
还原剂(或氧化剂)判断氧化产物(或还原产物)。
(2)根据得失电子守恒配平氧化还原反应。
(3)根据电荷守恒和反应物的酸碱性，在方程式左边或右边补充H＋、OH－或H2O 等。
(4)根据质量守恒配平反应方程式。
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1．（2024·黑龙江哈尔滨·哈尔滨三中校考一模）镓是优良的半导体材料。氮化镓是制作发光二极管的新材
料，用于雷达、卫星通信设备等。某工厂利用铝土矿（主要成分为
、
，还有少量
等杂
质）制备氮化镓流程如下：
已知：①镓性质与铝相似，金属活动性介于锌和铁之间。
②当溶液中可溶组分浓度
时，可认为已除尽。
③金属离子氢氧化物的溶度积（25℃）
④
、
均为两性，
的酸性略强于
。
回答下列问题：
(1)“二次酸化”中
与足量
发生反应的离子方程式为 。
(2)“电解”可得金属镓（铝不干扰镓盐的电解），写出阴极电极反应式 。
(3)“合成”得到的三甲基镓与氨反应得到氮化镓，写出此反应的化学方程式 。
2．（2024·黑龙江齐齐哈尔·统考一模）
广泛用于冶金、化工等行业，主要用于冶炼钒铁．以钒矿石
为原料制备
的工艺流程如下：
已知：i．“焙烧”后，固体中主要含有
;“酸浸”后钒以
形式存在，“中和、还原”后钒以
形式存在．
ii．有机溶剂
对四价钒
具有高选择性，且萃取
而不萃取
．
iii．多钒酸铵微溶于冷水，易溶于热水．
iv．该工艺条件下，溶液中金属离子（浓度均为
）开始沉淀和完全沉淀的
如下表所示：
金属离子
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开始沉淀
1.9
7.0
11.9
8.1
完全沉淀
3.2
9.0
13.9
10.1
回答下列问题：
(1)“中和、还原”时，
参与反应的离子方程式为 ．
3．（2023·海南·校联考一模）以电镀污泥[含Ni(OH)2、Fe(OH)3、Cr(OH)3和SiO2]为原料，利用以下工艺可
制备硫酸镍晶体(NiSO4·6H2O)并获得副产品黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]。
已知：黄钠铁矾沉淀易于过滤，相对于Fe(OH)3，沉淀不易吸附Ni2+。
请回答下列问题：
(1)“沉铬”过程中发生反应的离子方程式为 。
4．（2022·陕西渭南·统考一模）草酸钻可用于指示剂和催化剂。工业上用水钻矿(主要成分为
，含少
量
、
、MnO、MgO、CaO、
等)制取
的工艺流程如图所示：
已知：①浸出液含有的阳离子主要有
、
、
、
、
、
、
等；
②酸性条件下，
不会氧化
，
转化为
；
③部分阳离子的氢氧化物沉淀时溶液的pH 如下表：
沉淀物
开始沉淀
2.7
7.6
4.0
7.6
7.7
完全沉淀
3.7
9.6
5.2
9.2
9.8
(1)浸出过程中加入
的主要目的是 ，
发生反应的离子方程式为 。
(2)向浸出液中加入
发生反应的离子方程式为 。
5．（2023·广东广州·广州市培正中学校考三模）铬元素是一种重金属元素，工业上处理含铬废水并将其资
源化的工艺有多种，其中两种工艺如下图所示：
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已知：①含铬废水中铬元素主要有
和
两种价态，
价铬在酸性环境中氧化性更强。
②
。
回答下列问题：
(1)“还原”时，先加入
酸化，再加入
固体，其发生反应的离子方程式为 ，
(2)“中和”过程中，有大量气泡生成，写出中和时产生
的离子方程式： 。
(3)“氧化”时，发生反应的化学方程式为： 。
6．（2023·四川成都·石室中学校考模拟预测）以辉铋矿(主要成分为Bi2S3，含有CuS、FeS2、SiO2杂质)和
软锰矿(主要成分为MnO2)为原料联合制备BiOCl 和MnSO4•H2O 的工艺流程如图：
离子
开始沉淀pH
完全沉淀pH
Fe2+
6.3
8.3
Fe3+
1.6
3.1
已知：①金属活动性：Fe＞Bi＞Cu。
Bi
②
3+易水解为BiOCl 沉淀；常温下，BiOCl 存在的pH 范围约为2.0~11.0。
③常温下，该工艺中有关金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH 见表。
(1)“联合焙烧”时Bi2S3、FeS2、CuS 分别转化为Bi2O3、Fe2O3、CuO，写出生成MnSO4和Bi2O3的化学方程
式： 。
(2)“转化”时加入足量金属Bi 的目的是 (用离子方程式表示)。
常设考向五 工艺流程中的KSP的相关计算
1．（2023·山东·统考高考真题）盐湖卤水(主要含
、
和硼酸根等)是锂盐的重要
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来源。一种以高镁卤水为原料经两段除镁制备
的工艺流程如下：
已知：常温下，
。相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。
回答下列问题：
(1)滤渣Ⅰ的主要成分是 (填化学式)；精制Ⅰ后溶液中
的浓度为
，则常温下精制Ⅱ过程中
浓度应控制在
以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ，除无法回收
外，还将增加 的
用量(填化学式)。
2．（2023·湖北·统考高考真题）
是生产多晶硅的副产物。利用
对废弃的锂电池正极材料
进行氯化处理以回收Li、Co 等金属，工艺路线如下：
回答下列问题：
(1)已知
，若“沉钴过滤”的pH 控制为10.0，则溶液中
浓度为
。3．（2022·重庆·统考高考真题）电子印制工业产生的某退锡废液含硝酸、锡化合物及少量
Fe3+和Cu2+等，对其处理的流程如图。
Sn 与Si 同族，25℃时相关的溶度积见表。
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化学式
Sn(OH)4(或SnO2·2H2O)
Fe(OH)3
Cu(OH)2
溶度积
1.0×10-56
4×10-38
2.5×10-20
(1)滤液1 的处理
①滤液1 中Fe3+和Cu2+的浓度相近，加入NaOH 溶液，先得到的沉淀是 。
25℃
②
时，为了使Cu2+沉淀完全，需调节溶液H+浓度不大于 mol•L-1。
4．（2021·重庆·统考高考真题）电镀在工业生产中具有重要作用，某电镀厂生产的废水经预处理后含有
和少量的Cu2+、Ni2+，能够采用如图流程进行逐一分离， 实现资源再利用。
已知： Ksp(CuS)=6.3 ×10-36和Ksp(NiS)=3.0×10-19
回答下列问题：
(1)若废水中还含有Cd2+，pH=4 时Cd2+的浓度为 mol·L-1，用该结果说明Cd2+影响上述流程进行分离
的原因是 (设H2S 平衡浓度为1.0× 10-6mol·L-1。已知：H2S 的K1=1.0×10-7，K2=7.0×10-15，
Ksp(CdS)=7.0×10-27)
5．（2022·全国·高考真题）硫酸锌(ZnSO4)是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应
用。硫酸锌可由菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu 等的化合物。
其制备流程如下：
本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表：
离子
回答下列问题：
(1)加入物质X 调溶液
，最适宜使用的X 是 (填标号)。
A．
B．
C．
滤渣①的主要成分是 、 、 。
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一、工艺流程题中有关Ksp的计算的类型
类型① 已知溶度积求溶液中的某种离子的浓度
饱和溶液时的物质的量浓度与Ksp的关系
应用：比较溶解度的大小
1:1 型
x=√Ksp
1:2 型或2：1 型
x=
3√
K sp
4
1:3 型或3:1 型
x=
4√
Ksp
27
类型② 已知溶度积、溶液中某离子的浓度，求溶液中的另一种离子的浓度
类型③ 根据溶度积规则判断沉淀是否生成
类型④ 沉淀溶解平衡中的除杂和提纯
类型⑤ 沉淀溶解平衡中沉淀转化的计算
类型⑥ Ksp 与水解常数的关系
1．化工流程中Ksp有关计算的常考角度
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1．LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al 等
元素)制备LiMn2O4的流程如下：
已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
(1)溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=4，此时c(Fe3+)= mol·L-1；用石灰乳调节至pH≈7，除去
的金属离子是 。
2．（2024 上·河北唐山·高三遵化市第一中学校考阶段练习）铜及其化合物在工业生产上有许多用途。某工
厂以辉铜矿(主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质)为原料制备不溶于水的碱式碳酸铜的流程如下：
已知：①常温下几种物质开始形成沉淀与完全沉淀时的pH 如下表
金属离
子
Fe2+
Fe3+
Cu2+
Mn2+
开始沉
淀
7.5
2.7
5.6
8.3
31
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完全沉
淀
9.0
3.7
6.7
9.8
K
②
sp[Fe(OH)3]=4.0×10-38
(1)常温下“除铁”时加入的试剂A 可用CuO 等，调节pH 调的范围为 ，若加A 后溶液的pH 调
为5，则溶液中Fe3+的浓度为 mol/L。
3．（2024·四川南充·统考一模）锰废渣的硫酸浸出液含有大量
、
、
以及少量的
、
、
、
。通过沉淀-萃取法可以回收其中的锰、钴、镍，流程如图所示。
已知：萃取剂a 和b 均为有机物，可用通式
表示，萃取金属离子时，发生反应：
(
代表被萃取的金属)。
(1)已知：
，
，向除铁后的溶液中加入
，当溶液中
时，
。(保留1 位有效数字)
4．（2024 上·山东烟台·高三统考期末）工业上以富钒炉渣(主要含FeO·V2O3、V2O5和少量的SiO2、Al2O3
等)为原料制备V2O5的工艺流程如下：
已知：①+ 5 价钒元素在溶液中的存在形式与溶液pH 的关系：
溶液pH
<1.0
1.0~4.0
4.0~6.0
6.0~8.5
8.5~13.0
>13.0
钒元素存在形式
VO
V2O5
多矾酸
根
VO
多矾酸
根
VO
备注
多矾酸盐在水中溶解度较小
K
②
sp[Fe(OH)3]=2.6×10–39；Ksp[Al(OH)3]=1.0×10–33；Ksp(NH4VO3)=1.6×10–3
回答下列问题：
(1)“调pH”时需将Fe3+、Al3+除尽(浓度≤1×10–5 mol∙L–1时，可认为已除尽)，需调节pH 的范围为
。
(2)若“沉钒”前溶液中c(VO )=0.2 mol∙L–1，忽略溶液体积变化，为使钒元素的沉降率达到99%，至少应
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调节c(NH )为 mol·L–1。
5．（2024·陕西西安·统考一模）以硫酸厂矿渣（含
等）为原料制备铁黄
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)若用
“沉铁”,则无副产物
产生,当
恰好沉淀完全时(浓度为
),溶液中
为
。
常设考向六 工艺流程中加入试剂的作用和循环物质的确定
1．（2022·全国·统考高考真题）废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有
、
、
和Pb。还有少量
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
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
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
回答下列问题：
33
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(1)在“脱硫”中
转化反应的离子方程式为 ，用沉淀溶解平衡原理解释选择
的原因
。
(2)在“脱硫”中，加入
不能使铅膏中
完全转化，原因是 。
(3)在“酸浸”中，除加入醋酸(
)，还要加入
。
(ⅰ)能被
氧化的离子是 ；
(ⅱ)
促进了金属Pb 在醋酸中转化为
，其化学方程式为 ；
(ⅲ)
也能使
转化为
，
的作用是 。
2．（2022·海南·统考高考真题）胆矾(
)是一种重要化工原料，某研究小组以生锈的铜屑为原
料[主要成分是Cu，含有少量的油污、CuO、
、
]制备胆矾。流程如下。
回答问题：
(1)步骤①的目的是 。
(2)步骤②中，若仅用浓
溶解固体B，将生成 (填化学式)污染环境。
(3)步骤②中，在
存在下Cu 溶于稀
，反应的化学方程式为 。
3．（2022·辽宁·统考高考真题）某工厂采用辉铋矿(主要成分为
，含有
、
杂质)与软锰矿(主
要成分为
)联合焙烧法制各
和
，工艺流程如下：
已知：①焙烧时过量的
分解为
，
转变为
；
②金属活动性：
；
③相关金属离子形成氢氧化物的
范围如下：
开始沉淀
完全沉淀
6.5
8.3
1.6
2.8
8.1
10.1
34
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回答下列问题：
(1)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出
和
；② 。
4．（2021·全国·高考真题）碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列
问题：
(1)
的一种制备方法如下图所示：
①加入
粉进行转化反应的离子方程式为 ，生成的沉淀与硝酸反应，生成 后可循环使用。
5．（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FeSO4·H2O，含少量TiOSO4和不溶物
ii.TiOSO4+(x+1)H2O⇌TiO2·xH2O↓+H2SO4
iii.0.1 mol/L Fe2+生成Fe(OH)2，开始沉淀时pH=6.3，完全沉淀时pH=8.3；
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 。
6．（2021·山东·统考高考真题）工业上以铬铁矿(FeCr2O4，含Al、Si 氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠
(Na2Cr2O7•2H2O)的工艺流程如图。回答下列问题：
(3)蒸发结晶时，过度蒸发将导致 ；冷却结晶所得母液中，除Na2Cr2O7外，可在上述流程中循环利用的
物质还有 。
试剂加入的作用与循环物质的确定
1.初步判断试剂加入目的及分析试剂的作用
35
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（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、所含元素化合价、周期表中的位置）。
（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体重设问提供的信息。
2.工艺流程中循环物质的确定
(1)循环物质的确定
①从流程图上看：箭头回头。
②从物质的转化上看：在流程中加入的物质，后续步骤中又会产生(在滤渣或滤液中寻找)。
优点：提高利用率、降低成本、保护环境、减少污染等
(2)副产品的判断
①从流程图上看：支线产品。②从制备的目的上判断：不是主产品。
(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。
1．（2023 上·河南濮阳·高三油田第一中学校考阶段练习）
是有机合成的重要催化剂，可用于颜料、
防腐等工业。工业上由废铜料(主要成分为金属铜，还含
、
及其化合物、
杂质)生产
的工艺
流程如下：
已知：①常温下，部分阳离子开始沉淀和完全沉淀(离子浓度小于
)时的
如下表：
物质
开始沉淀时的
1.6
3.2
5.2
完全沉淀时的
3.1
4.7
6.7
②高温煅烧时铜生成
，
溶于
的浓溶液可生成
，
的溶液用水稀释后可生成
沉淀。
(1)“酸浸、过滤”中加入
的作用为 。
2．（2024 上·重庆·高三重庆南开中学校考阶段练习）粗铜精炼的副产品铜阳极泥中含有Au、Ag、
Ag2Se、Cu2Se 等物质，其含量远高于常规开采的矿石，是提取稀贵金属和硒的重要原料，其中一种分离提
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取的工艺流程如下：
已知：①常温下，
的溶度积常数
②常温下，
的平衡常数
(1)
的作用为 ；将滤液2 返回“分银”工序循环使用，发现循环多次后银的浸出率降低，
可能的原因是 。
3．（2023 上·湖北武汉·高三武汉市第六中学校考阶段练习）
是一种重要的化工产品，以黄铁矿烧渣
(主要含
、
、
等物质)为原料制备
的过程如下。
Fe
①
粉的作用是 。
4．（2024 上·河北保定·高三河北省唐县第一中学校考期末）钛被誉为“现代金属”和“战略金属”，工业
上以钛铁矿[主要成分为偏钛酸亚铁(FeTiO3)，难溶于水，以及Fe、Si、Al 的氧化物等杂质]制备TiO2和
Fe3O4，工艺流程如图所示：
已知：①25℃时，Ksp[Fe(OH)2]=5.0×10-17，Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1×10-32；
②当溶液中离子浓度小于1×10-5mol/L 时，认为沉淀完全；
③“水解”时反应为TiO2++2H2O
H2TiO3+2H+(H2TiO3难溶于水)。
回答下列问题：
(1)“还原”时使用过量铁粉的目的是 、 。
5．（2023·广东·惠州一中校联考三模）氧缺位体(
)是热化学循环分解水制氢的催化剂。一种以黄
铜矿主要成分是(
，含
、
等杂质)、为原料制备
的流程如下：
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已知：①酸浸后溶液中的金属离子有
、
、
和
25℃
②
时已知几种金属离子沉淀的pH 如表所示：
金属氢氧化物
开始沉淀的pH
1.9
3.4
6.4
7.0
完全沉淀的pH
3.2
4.7
7.6
9.0
请回答下列问题：
(1)加Cu“还原”的目是 。
6．（2023 上·宁夏银川·高三校联考阶段练习）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，回答下列问题：
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=1.0×10-5mol·L-1)的pH
3.2
4.7
11.0
13.8
(1)将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得 ，循环利用。
7．（2024·四川自贡·统考一模）对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含
、
、
。一种回收利用废催化剂的工艺流程如下图。
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回答下列问题：
(1)已知
中
元素的化合价为0 价。
②
是一种可以循环利用的物质，
是 (填化学式)。
8．（2023 上·福建·高三莆田二中校联考期中）铟(In)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。从铜烟灰酸浸渣(主要含PbO，
、
、
)中提取铟和铅的工艺流程
如下：
已知：①焙烧后金属元素均以硫酸盐的形式存在；②
性质与
类似。
(1)整个工艺流程中，可循环利用的溶液是 。
常设考向七 工艺流程题中的图像分析
1．（2022·湖南·高考真题）钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为
，
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
中含有的几种物质的沸点：
物质
沸点/
136
127
57
180
回答下列问题：
39
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(1)已知
，
的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略
、
随温度的变化。若
，
则该反应可以自发进行。根据下图判断：
时，下列反应不能自发进行的是_______。
A．
B．
C．
D．
(2)
与C、
，在
的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表：
物质
分压
①该温度下，
与C、
反应的总化学方程式为 ；
②随着温度升高，尾气中
的含量升高，原因是 。
2．（2022·湖北·统考高考真题）全球对锂资源的需求不断增长，“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小
组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后，得到浓缩卤水(含有
和少量
)，并设计了以下
流程通过制备碳酸锂来提取锂。
时相关物质的参数如下：
的溶解度：
化合物
40
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回答下列问题：
(1)“沉淀1”为 。
(2)向“滤液1”中加入适量固体
的目的是 。
(3)为提高
的析出量和纯度，“操作A”依次为 、 、洗涤。
3．（2021·浙江·统考高考真题）某兴趣小组用铬铁矿[Fe(CrO2)2]制备K2Cr2O7晶体，流程如下：
已知：4Fe (CrO2)2 + 10Na2CO3+7O2
8Na2CrO4 +4NaFeO2+10CO2
2H++2CrO
Cr2O
+H2O
相关物质的溶解度随温度变化如下图。
请回答：
(1)步骤I，将铬铁矿粉碎有利于加快高温氧化的速率，其理由是 。
(2)下列说法正确的是 。
41
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A．步骤II，低温可提高浸取率
B．步骤II，过滤可除去NaFeO2水解产生的Fe(OH)3
C．步骤III，酸化的目的主要是使Na2CrO4转变为Na2Cr2O7
D．步骤IV，所得滤渣的主要成分是Na2SO4和Na2CO3
(3)步骤V，重结晶前，为了得到杂质较少的K2Cr2O7粗产品，从下列选项中选出合理的操作(操作不能重复
使用)并排序：溶解KCl → → → → →重结晶。
a．50℃蒸发溶剂；
b．100℃ 蒸发溶剂；
c．抽滤；
d．冷却至室温；
e．蒸发至溶液出现晶膜，停止加热；
f．蒸发至溶液中出现大量晶体，停止加热。
4．（2023·山东·统考高考真题）盐湖卤水(主要含
、
和硼酸根等)是锂盐的重要
来源。一种以高镁卤水为原料经两段除镁制备
的工艺流程如下：
已知：常温下，
。相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。
回答下列问题：
(1)含硼固体中的
在水中存在平衡：
(常温下，
)；
与
溶液反应可制备硼砂
。常温下，在
硼砂溶液中，
水解生成等物质的量浓度的
和
，该水解反应的离子方程式为 ，该溶
液
。
(2)滤渣Ⅰ的主要成分是 (填化学式)；精制Ⅰ后溶液中
的浓度为
，则常温下精制Ⅱ过程中
浓度应控制在
以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ，除无法回收
外，还将增加 的
用量(填化学式)。
42
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5．（2021·辽宁·统考高考真题）从钒铬锰矿渣(主要成分为
、
、
)中提铬的一种工艺流程如
下：
已知：pH 较大时，二价锰[
](在空气中易被氧化.回答下列问题：
(1)常温下，各种形态五价钒粒子总浓度的对数[
]与pH 关系如图1。已知钒铬锰矿渣硫酸浸液中
，“沉钒”过程控制
，则与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为 (填
化学式)。
(2)某温度下，
、
的沉淀率与pH 关系如图2。“沉铬”过程最佳pH 为 ；在该条件下
滤液B 中
【
近似为
，
的
近似为
】。
6．（2023·辽宁·统考高考真题）某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液（含
和
)。实现镍、钴、镁元素的回收。
已知：
物
质
43
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回答下列问题：
(1)“氧化”中保持空气通入速率不变，
(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。
体积分数为 时，
(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大
体积分数时，
(Ⅱ)氧化速率减小的原因是 。
一、图像题类型
1.单一曲线型 2.多重曲线型
解决图像题的基本思路：
（1）会识图：一看面、二看线、三看点（弄清纵、横坐标的含义；弄清起点、拐点、终点的含义；看清
曲线的变化趋势）。
（2）会析数：分析数据、图像中隐含的信息，弄清各数据的含义及变化规律，将数据和图像信息加工成
化学语言，同时联系化学概念、化学原理等理论知识进行分析解答。
二、表格题类型
解决表格题的关键
（1）理解表格中各个列项中文字、数字信息点的意义，巧妙地将表格语言转换成化学语言。
（2）理顺表格中数据间的变化趋势，联系相关的化学知识，寻找其中的变化规律，快速准确地解决问
题。
三、图表信息试题的问题解决的方法归纳：
应用分析归纳的方法，得出表格数据中蕴涵的具有本质性的规律：
应用观察方法，准确理解图示中纵横轴代表的含义，并能结合化学知识分析判断曲线的走向趋势及起
点、拐点、水平线含义；
注意信息的情景化：理解所给信息作什么用？
注意信息与基础知识间的有机联系
四、解沉淀溶解平衡图像题三步骤
第一步：明确图像中纵、横坐标的含义。
纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。
第二步：理解图像中线上点、线外点的含义。
（1）曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态，此时Qc=Ksp。在
温度不变时，无论改变哪种离子的浓度，另一种离子的浓度只能在曲
线上变化，不会出现在曲线以外。
44
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（2）曲线上方区域的点均为过饱和溶液，此时Qc>Ksp。
（3）曲线下方区域的点均为不饱和溶液，此时Qc<Ksp。
第三步：抓住Ksp 的特点，结合选项分析判断。
（1）溶液在蒸发时，离子浓度的变化分两种情况：
①原溶液不饱和时，离子浓度都增大；
②原溶液饱和时，离子浓度都不变。
（2）溶度积常数只是温度的函数，与溶液中溶质的离子浓度无关，在同一曲线上的点，溶度积常数相
同。
1．（2023 上·福建南平·高三福建省邵武第一中学校考阶段练习）工业以软锰矿(主要成分是
，含有
、
等少量杂质)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰(
)。其工业流程如下：
(3)“浸锰”反应中往往有副产物
生成，温度对“浸锰”反应的影响如图所示：
为减少
的生成，“浸锰”的适宜温度是 。
2．（2023 上·贵州贵阳·高三统考阶段练习）氧化镓(Ga2O3)可用作有机及无机合成的催化剂及制备高纯镓
的原料。以砷化镓废料(主要成分为
、
、
)为原料生产
的工艺流程如图所示：
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已知：镓(Ga)、铝(Al)是同主族相邻元素，Ga 元素在溶液中存在的形式有
、
、
。
回答下列问题：
(3)硝酸用量一定时，在相同的浸取时间内，氧化剂不同时，镓浸取率随时间的变化如图所示。用空气作氧
化剂的浸取率明显低于过氧化氢，其原因是 。
(4)“浸取”时，温度保持在60℃，其原因是 。
(6)写出“沉镓”时反应的离子方程式： 。不同
时，镓的沉淀率如下表所示。
时，镓
的沉淀率显著降低的原因是 。
4
5
6
7
8
9
沉淀率%
23.7
79.3
98.7
95.4
46.3
19.5
3．（2023 上·辽宁沈阳·高三沈阳二十中校考阶段练习）重铬酸钾(
)在实验室和工业上都有广泛应
用，如用于制铬矾、制火柴、电镀、有机合成等。工业上。以铬铁矿［主要成分为
，杂质主要
为硅、铁、铝的氧化物］制备重铬酸钾的工艺流程如下图所示：
已知：①焙烧时
，中的Fe 元素转化为
，Cr 元素转化为
；
②矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c 与pH 的关系如图所示。当溶液中可溶性组分浓度
时，可认为已除尽。
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请回答下列问题：
(1)中和步骤中理论pH 的范围是 ，中和后滤渣的主要成分是 、 (填化学式)。
4．（2023 上·湖南湘西·高三统考竞赛）磷酸亚铁锂(
)为近来新开发的锂离子电池电极材料，主要
用于动力锂离子电池，
废料中(含Al、石墨)，其中磷、铁、锂的综合回收工艺流程图如下：
已知：①常温下，
LiOH
②
、
的溶解度与温度的关系如下表：
温度/℃
0
20
40
60
80
100
溶解度/g
LiOH
11.9
12.4
13.2
14.6
16.6
19.1
1.54
1.33
1.17
1.01
0.85
0.72
(1)过程I“碱浸”的目的是 。
(2)若浸出液中存在大量
离子，则反应的离子方程式为 。
(3)①过程III 得到“沉淀Y”的离子方程式为 。
②一定条件下，探究了pH 对磷酸铁沉淀的影响，结果如下图所示。由图可知，过程III 应选取的最佳沉淀
时的pH 为 。随pH 的增加，磷的沉淀率开始下降，而铁沉淀率未下降，分析原因为
。
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(4)①为充分沉淀，“沉锂”时所用的X 和适宜的温度是 。
A．NaOH20-40℃ B．NaOH80-100℃
C．
20-40℃ D．
60-80℃
②常温下，测得滤液1 中
，某同学取该100ml 滤液进行“沉锂”反应。加入50mlX 溶
液却未见沉淀，若不考虑液体混合时的体积变化，则该同学加入的X 溶液最大浓度为
。
5．（2023 上·江苏苏州·高三统考阶段练习）工业上以铬铁矿[主要成分为
，杂质主要为硅和铝的
氧化物]制备重铬酸钾的工艺流程如下图所示：
已知：焙烧时
转化为
和
，硅和铝的氧化物分别转化为
和
。
(1)铬酸铅(
)是一种黄色颜料，难溶于水，可由沸腾的铬酸盐溶液与铅盐溶液反应制得。
已知：①
开始沉淀时
为7.2，完全沉淀时
为8.7。
②六价铬在溶液中物种分布分数与
关系如图所示。
请设计由
溶液制备铬酸铅(
)的实验方案： ，得
。[实验中须使用的试剂
有：
溶液，
溶液]。
6．（2023 上·辽宁沈阳·高三沈阳二十中校联考期中）工业上利用软锰矿(主要成分为
，含
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等元素)与纤维素制备
，工艺如下图所示。
(1)“中和”时，相关离子形成氢氧化物沉淀的
范围如下：
金属离子
开始沉淀的
1.5
3.0
8.9
6.0
8.1
完全沉淀的
2.8
4.7
10.9
8.0
10.1
“中和”步骤要调节溶液
，最适宜的
范围是 。
(2)“氧化”时，氧化时间对产品中的锰含量及溶液pH 的影响如下图。最佳的氧化时间为
；下列
说法错误的是 。
A．前
，主要发生的反应是
下降较慢
B．
，主要发生的反应是
，
下降较快
C．
之后，
趋于稳定，则
已完全氧化
D．
后，继续通入空气，可能将产品氧化生成
及
，使产品中锰含量下降
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