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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)。
【规范答案】适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积
【解题思路】用硫酸浸取镍钴矿时，为提高浸取速率可适当增大硫酸浓度、升高温度或将镍钴矿粉碎增大
接触面积。
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_______。
【规范答案】做还原剂，将
还原
【解题思路】“焙烧”步骤中，
与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到
、
、
和
，
被还原为
，因此，碳粉的主要作用是做还原剂，将
还原。
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。
2
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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)。
【规范答案】MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑ 粉碎菱锰矿
【解题思路】菱锰矿中主要含有MnCO3，加入硫酸后可以与其反应，硫酸溶矿主要反应的化学方程式为：
MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑；为提高溶矿速率，可以将菱锰矿粉碎。
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：
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_______、_______。
【规范答案】将焙烧后的产物碾碎，增大接触面积 增大硫酸的浓度等
【解题思路】可采用将焙烧后的产物碾碎，增大接触面积、增大硫酸的浓度等方式提高锌的浸取率。
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_______。
【规范答案】提高浸出率(或提高浸出速率)
【解题思路】温度高速率大，“浸出”时适当升温的主要目的是提高反应速率，提高浸出率。
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：
3
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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
【规范答案】ab
【解题思路】为提高焙烧效率，可采取的措施为：进一步粉碎矿石增大与氧气的接触面积；鼓入适当过量
的空气 使燃烧更加充分，故选ab。
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
4
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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)
【答案】适当升高浸取液温度(或将铜镉渣磨制成粉末等)
【解析】升高温度、增大反应物表面积等均可提高反应速率。
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___________________________________
【答案】除去油脂，溶解铝及其氧化物
【解析】因为废镍催化剂表面沾有油脂，所以“碱浸”的目的是除去油脂，同时还可以溶解催化剂中混有
的铝及氧化铝杂质。
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__________________________
【答案】除去油污和锌层
【解析】用碱性的Na2CO3溶液洗去表面的油污及Zn 层，得到纯固体Fe。
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
5
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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____________________
【答案】溶解、除去有机物
【解析】用乙醇洗涤的目的是溶解并除去有机物杂质，利用蒸馏的方法可将乙醇与其他有机物分离开；只
有SiO2不与硫酸反应，故滤渣a 的成分是SiO2。
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
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______________________________________
【答案】使铜转化为可溶于酸的氧化物
【解析】煅烧废铜料，将铜转化为溶于酸的氧化物。
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____________________
6
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【答案】使碳充分燃烧而除去
【解析】“钯碳”焚烧过程中空气一定要过量，目的是使碳充分燃烧转化为CO2气体除去。
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
【规范答案】(1)Al(OH)3
(2) 磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜
处理 会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根
离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀
(3)C
【解题思路】（1）由分析可知，沉淀步骤调pH 到弱碱性的目的是将Al 元素转化为氢氧化铝沉淀，故答
案为：Al(OH)3；
（2）由分析可知，加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液的目的是将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4
沉淀，若溶液pH<9 时，磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅
酸胶状沉淀不宜处理；若溶液pH>9 时，会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品
中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，故答案为：磷酸根会与H+反应
使其浓度降低导致MgNH4PO4，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理；会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不
能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀；
（3）由题给信息可知，五氧化二钒水能与酸溶液反应生成盐和水，也能与碱溶液发生生成盐和水的两性
氧化物，故选C；
7
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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。
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
。
【规范答案】(1)BeO+Cl2+C
CO+BeCl2
【解题思路】（1）BeO、
与足量C 在600~800°C 生成BeCl2同时生成CO，化学方程式为BeO+Cl2+C
CO+BeCl2；
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 。
【规范答案】(1) B Fe(OH)3 CaSO4 SiO2
(2)3Fe2++
+7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+
8
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【解题思路】（1）A．NH3·H2O 易分解产生NH3污染空气，且经济成本较高，故A 不适宜；
B．Ca(OH)2不会引入新的杂质，且成本较低，故B 适宜；
C．NaOH 会引入杂质Na+，且成本较高，C 不适宜；
故答案选B；
当沉淀完全时(离子浓度小于10-5mol/L)，结合表格Ksp 计算各离子完全沉淀时pH＜5 的只有Fe3+，故滤渣
①中有Fe(OH)3，又CaSO4是微溶物，SiO2不溶于酸，故滤渣①的主要成分是Fe(OH)3、CaSO4、SiO2；
（2）向80~90℃滤液①中加入KMnO4溶液，可氧化Fe2+，得到Fe(OH)3和MnO2的滤渣②，反应的离子方
程式为3Fe2++
+7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+；
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。
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。
【规范答案】(1)Fe2+
(2) 4.7
pH<6.2
(3)加热可以提高反应物粒子运动速度，搅拌增加溶剂与溶质的接触面积，使溶出更彻底，提高溶出速度，
提高产率 冷却结晶
【解题思路】（1）由分析可知，“氧化调pH”目的是除去含铁、铝等元素的离子，需要将Fe2+氧化为
Fe3+，以便后续除杂，所以化合价有变化的金属离子是Fe2+，故答案为：Fe2+；
（2）由表中数据可知，
沉淀完全的pH 为4.7，而
开始沉淀的pH 为6.2~7.4，所以为保证
、
沉淀完全，且
不沉淀，要用
溶液调pH 至4.7
pH<6.2 的范围内，该过程中
发生反应的
离子方程式为
，故答案为：4.7
pH<6.2；
；
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（3）①“加热搅拌”有利于加快
溶出、提高产率，其原因是加热可以提高反应物粒子运动速度，搅
拌增加溶剂与溶质的接触面积，使溶出更彻底，提高溶出速度，提高产率，故答案为：加热可以提高反应
物粒子运动速度，搅拌增加溶剂与溶质的接触面积，使溶出更彻底，提高溶出速度，提高产率；
② “操作X”的结果是分离出月桂酸，由信息可知，月桂酸
熔点为
，故“操作X”的过
程为：先冷却结晶，再固液分离，故答案为：冷却结晶；
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 。
【规范答案】(1) 二氧化硫和氧气的反应是放热反应 及时分离出三氧化硫并充分利用能量
【解题思路】（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：二氧化硫和氧气的
反应是放热反应；每轮反应后进行热交换降温的目的是：及时分离出三氧化硫并充分利用能量。
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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【规范答案】(1) 温度太低，不利于Ga 的熔化，温度太高，Ga 可能与NaoH 反应产生大量氢气，会有爆炸
危险。
+3eˉ+2H2O=Ga+4OH-（或[Ga(OH)4]-+3eˉ=Ga+4OH-）
【解题思路】（1）电解池温度控制在
，温度太低，不利于Ga 的熔化，温度太高，Ga 可能与
NaoH 反应产生大量氢气，会有爆炸危险；粗Ga 在阳极失去电子，阴极得到Ga，电极反应式为
+3eˉ+2H2O=Ga+4OH-（或[Ga(OH)4]-+3eˉ=Ga+4OH-）；
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
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（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
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：
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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
金属离子是 。
【答案】(1) 2.8×10-9 Al3+
【解析】（1）由溶度积可知，溶液pH 为4 时，溶液中铁离子浓度为
=2.8×10-9mol/L；用
石灰乳调节至pH 约为7 时，溶液中铝离子浓度为
=1.3×10-12mol/L，则溶液中铝离子完全转
化为氢氧化铝沉淀，所以用石灰乳调节至pH 约为7，除去的金属离子是Al3+。
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
。
【答案】(3)
【解析】（3）根据
，
时，
，则
，故溶液中
；
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(
13
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)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)。
【答案】(1)
或氨水、
等
【解析】（1）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
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
；
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。
已知：常温下
，
。
14
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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 。
【答案】(1) 温度为65℃～75℃、pH 为0．5～1．5 pH 升高后溶液中
下降，使得溶解
的能力下降
【解析】（1）①分析图2、图3，矿石粉末“浸泡”时的浸出率最高的条件为温度为65℃～75℃，pH 为
0.5~1.5。②pH 升高后溶液中
浓度下降，使得溶解
的能力下降，导致
铜、钴浸出率下降；
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，
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
15
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度为
。
a．
b．Ar c．
d．
【答案】(1) 1～2
介于4～6 之间时，铁离子水解完全，
主要以
形式存在 55
【解析】（1）①铁粉是和三价铁离子反应，而pH 较高时会生成氢氧化铁沉淀，不利于还原，故还原体系
中
的最佳
范围为：1～2；
由Fe3+水解呈酸性，pH 越大，越促进水解正向进行，则pH 介于4～6 之间时，Fe(Ⅲ)主要以Fe(OH)3形式
存在，Fe(Ⅲ)含量基本保持不变，故答案为：pH 介于4～6 之间时，铁离子水解完全，Fe(Ⅲ)主要以
Fe(OH)3形式存在；
②保持其它反应条件不变，还原体系中Fe(Ⅲ)含量随温度变化如图乙所示，由图可知，55℃是体系中
Fe(Ⅲ)含量最低，故还原体系中Fe(Ⅲ)的最佳反应温度为55℃；
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：
)。
【答案】(1)防止NH4HCO3分解，减少Fe2＋的水解 否 溶液中，c(Fe2+)•c2(OH-)=1.0×10-5×(1×10-
6)2=1.0×10-17＜Ksp[Fe(OH)2]，故无Fe(OH)2沉淀生成
【解析】（1）②步骤IV 的反应温度一般需控制在35°C 以下，温度过高碳酸氢铵会分解，温度升高促进亚
铁离子的水解，故答案为：防止NH4HCO3分解，减少Fe2＋的水解；
FeCO3达到沉淀溶解平衡时，溶液的pH 为8，常温下c(OH-)=10-6mol/L，c(Fe2+)为1.0×10-5mol•L-1时，根据
16
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氢氧化亚铁的Qc=c(Fe2+)•c2(OH-)=1.0×10-5mol•L-1×(10-6mol/L)2=10-17＜Ksp[Fe(OH)2]，所以不会出现氢氧化亚
铁沉淀，故答案为：否；溶液中，c(Fe2+)•c2(OH-)=1.0×10-5×(1×10-6)2=1.0×10-17＜Ksp[Fe(OH)2]，故无Fe(OH)2
沉淀生成；
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
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。
【规范答案】(1) 加热可以提高反应物粒子运动速度，搅拌增加溶剂与溶质的接触面积，使溶出更彻
底，提高溶出速度，提高产率 冷却结晶
【解题思路】（1）①“加热搅拌”有利于加快
溶出、提高产率，其原因是加热可以提高反应物粒子
运动速度，搅拌增加溶剂与溶质的接触面积，使溶出更彻底，提高溶出速度，提高产率，故答案为：加热
可以提高反应物粒子运动速度，搅拌增加溶剂与溶质的接触面积，使溶出更彻底，提高溶出速度，提高产
率；
② “操作X”的结果是分离出月桂酸，由信息可知，月桂酸
熔点为
，故“操作X”的过
程为：先冷却结晶，再固液分离，故答案为：冷却结晶；
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：
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回答下列问题：
(1)工序①的名称为 ，所得母液循环使用。
【规范答案】(1)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤
【解题思路】（1）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；
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
。
【规范答案】(1) 3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3 蒸馏
【解题思路】（1）“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，故答案为：3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3；蒸馏；
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
流程通过制备碳酸锂来提取锂。
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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。
【规范答案】(1) 蒸发浓缩 趁热过滤
【解题思路】（1）由Li2CO3的溶解度曲线可知，温度升高，Li2CO3的溶解度降低，即在温度高时，溶解
度小，有利于析出，所以为提高
的析出量和纯度，需要在较高温度下析出并过滤得到沉淀，即依次
蒸发浓缩，趁热过滤，洗涤。故答案为：蒸发浓缩，趁热过滤；
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
。
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已知：氯化亚砜(
)熔点-101℃，沸点76℃，易水解。
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 。
【规范答案】(1)漏斗
【解题思路】（1）过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。
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；
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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。
【规范答案】 a e d c
【解题思路】(3)Na2Cr2O7中加入KCl 发生反应Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7+2NaCl，根据各物质的溶解度随温
度的变化曲线可知，K2Cr2O7的溶解度随温度升高明显增大，NaCl 溶解度随温度升高变化不明显，50℃时
两者溶解度相等，故为了得到杂质较少的K2Cr2O7粗产品，步骤V 重结晶前的操作顺序为：溶解
KCl→50℃蒸发溶剂→蒸发至溶液出现晶膜，停止加热→冷却至室温→抽滤→重结晶；故答案为：aedc。
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：
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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。
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
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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
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：
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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 ，
【答案】(1)漏斗、玻璃棒
(2)分液
【解析】（1）实验室进行操作①为固液分离，是过滤操作，所需的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。
（2）滤液A 中的CeF3+能溶于有机物TBP，振荡静置后的水层与有机层采用分液的方法进行分离；
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
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。
【答案】(1) 蒸发浓缩 冷却结晶
【解析】（6）NiSO4·7H2O 是结晶水合物，则由母液4 获得NiSO4·7H2O 的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、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：
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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
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
。
【答案】(1) ecdf 0.128a% 重结晶
【解析】（1）硫代硫酸钠是强碱弱酸盐，在溶液中水解使溶液呈碱性，应用碱式滴定管盛装硫代硫酸钠
溶液，由方程式可知，用间接碘量法测定产物中Cu(Ⅱ)的质量分数的操作步骤为取2.0g 所制备的产品，用
稀硫酸溶解配成100mL 溶液，取25mL 该溶液转移入锥形瓶，加入蒸馏水和过量的KI 溶液，得到棕黄色
溶液，立即用碱式滴定管中0.01mol /L 硫代硫酸钠标准液快速进行滴定，当溶液变为浅黄色时，加入1mL
淀粉溶液，继续滴定至溶液蓝色恰好褪去，重复操作3 次，消耗硫代硫酸钠标准液平均值为amL，即正确
的操作排序为aecdf；由方程式可得如下转化关系：2Cu2+-I2-2Na2S2O3，滴定消耗amL0.01mol /L 硫代硫酸钠
标准液，则2.0g 样品中Cu(Ⅱ)的质量分数为
×100%=0.128a%；若产品纯度不
高，应用重结晶的方法提高产品的纯度。
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。
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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
【答案(1) 过滤 C
【解析】（1）①操作A 涉及分离固体和液体，名称为过滤；
NaH
②
2PO4·2H2O 易溶于水，不溶于乙醇，那么洗涤时用乙醇作洗涤剂可最大限度地减少固体的溶解损失，
故乙醇作洗涤剂最合适，选C。
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 。
【答案】(1)升华、冷凝结晶
【解析】（1）方案甲中利用碘单质易升华的特性将其分离，分离操作X 为升华或加热、冷凝结晶；
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：
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)。
【答案】(1) SiO2 灼烧
(2)取下分液漏斗塞子，旋开活塞，放出下层液体，待下层液体刚好放完，立即关闭活塞，从上口倒出萃取
液
26
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【解析】（1）SiO2不溶于硫酸，CaSO4微溶于水，所以滤渣1 的成分是CaSO4、SiO2；滤液中加NaClO 把
Fe2＋氧化为Fe(OH)3除去，滤渣2 是Fe(OH)3，经过洗涤、干燥、灼烧，Fe(OH)3分解可制铁红。
（2）萃取“中，萃取剂的密度小于1g•cm−3，萃取液在上层，若在实验室中分离萃取液，具体操作是：取
下分液漏斗塞子，旋开活塞，放出下层液体，待下层液体刚好放完，立即关闭活塞，从上口倒出萃取液。
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 。
【规范答案】(1) MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑
(2) Mn2++2H2O
H2↑+MnO2↓+2H+
(3)2Li2CO3+8MnO2
4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑
【解题思路】（1）菱锰矿中主要含有MnCO3，加入硫酸后可以与其反应，硫酸溶矿主要反应的化学方程
式为：MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑；为提高溶矿速率，可以将菱锰矿粉碎；故答案为：
MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑、粉碎菱锰矿。
（2）在电解槽中，Mn2+发生反应生成MnO2，反应的离子方程式为Mn2++2H2O
H2↑+MnO2↓+2H+；
（3）煅烧窑中MnO2与Li2CO3发生反应生成LiMn2O4，反应的化学方程式为2Li2CO3+8MnO2
4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑；故答案为：2Li2CO3+8MnO2
4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑。
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
。
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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 。
【规范答案】(1)
(2)
【解题思路】（1）“焙烧”后固体产物有
、易溶于水的
和微溶于水的
。易溶于水的
与过量的
可以发生复分解反应生成硫化钙沉淀，因此，“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：
+
+
=
。
（6）“热分解”生成粉状钛酸钡，该反应的化学方程式为，
，
因此，产生的
=
。
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。
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 。
【规范答案】(1)
(2) 取化合物A 加入足量氢氧化钠，反应完全后加入盐酸酸化，无明显现象，再加入氯化钡生成白色沉淀，
28
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说明A 中含有S 元素
+2NaOH=CH3OH+Na2SO4+H2O、
Na2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2NaCl
【解题思路】（1）氧气具有氧化性，能被四价硫氧化为六价硫，二氧化硫、空气中氧气、碳酸钙高温生
成硫酸钙和二氧化碳，反应为
；
（2）A 为
，A 碱性水解可以生成硫酸根、甲醇，硫酸根离子能和钡离子生成不溶于酸的
硫酸钡沉淀，故实验设计为：取化合物A 加入足量氢氧化钠，反应完全后加入盐酸酸化，无明显现象，再
加入氯化钡生成白色沉淀，说明A 中含有S 元素；涉及反应为：
+2NaOH=CH3OH+Na2SO4+H2O、Na2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2NaCl。
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 。
【规范答案】(1)
(2)
29
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【解题思路】
（1）用石灰乳调节
，
被
氧化为
，该反应的离子方程式为：
；
（2）“沉钻镍”中得到的Co(OH)2，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：
(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 。
【规范答案】(1)6HF+SiO2=2H++
+2H2O
【解题思路】（1）氢氟酸与SiO2反应生成二元强酸H2SiF6，该反应的离子方程式为6HF+SiO2=2H++
+2H2O。
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：
30
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(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 。
【规范答案】
【解题思路】(1)氧化铝转化为硫酸铝铵发生的反应为氧化铝、硫酸铵在高温条件下反应生成硫酸铝铵、氨
气和水，反应的化学方程式为Al2O3+4(NH4)2SO4
NH4Al(SO4)2+4NH3↑+3H2O，故答案为：
Al2O3+4(NH4)2SO4
NH4Al(SO4)2+4NH3↑+3H2O；
(2)酸溶后将TiOSO4溶液加入热水稀释并适当加热，能使TiOSO4完全水解生成TiO2·x H2O 沉淀和硫酸，反
应的离子方程式为TiO2++（x+1）H2O
TiO2·xH2O+2H+，故答案为：TiO2++(x+1)H2O
TiO2·xH2O+2H+；
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。
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：
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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 。
【答案】(1)CO2+2
=2Ga(OH)3↓+CO
+H2O
(2)
+3e-=Ga+4OH-
(3)Ga(CH3)3+NH3=GaN+3CH4
【解析】（1）“二次酸化”步骤中
与足量
反应生成Ca(OH)3和Na2CO3，离子方程式为
CO2+2
=2Ga(OH)3↓+CO
+H2O。
（2）电解过程中，阴极上得电子，化合价降低，因此阴极上是
得电子转化成Ga，其电极反应
式为
+3e-=Ga+4OH-。
（3）“合成”得到的三甲基镓与NH3反应时，反应为：Ga(CH3)3+NH3=GaN+3CH4。
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：
32
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金属离子
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 ．
【答案】(1)
【解析】（1）根据分析，“中和、还原”时，
被铁还原，化合价降低，得VO2+，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 。
【答案】(1)Cr3++
=CrPO4↓
【解析】（1）由分析可知，“沉铬”过程中发生反应为Cr2(SO4)3+2Na3PO4=CrPO4+3Na2SO4，该反应的离
子方程式为Cr3++
=CrPO4↓，故答案为：Cr3++
=CrPO4↓；
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：
33
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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 。
【答案】(1) 将Fe3+、Co3+还原以便固体溶解
+4H++SO
= SO
+2Co2++2H2O
(2)ClO +6Fe2++6H+=C1-+6Fe3++3H2O
【解析】（1）Co2O3中Co 元素为+3 价，Fe2O3中Fe 元素为+3 价，浸出液中含有Fe2+、Co2+，可知浸出过
程中加入Na2SO3的目的是将Fe3+、Co3+还原以便固体溶解。
发生反应的离子方程式为：
+4H+
+SO
= SO
+2Co2++2H2O。
（2）向浸出液中加入NaClO3把Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子反应方程式为ClO +6Fe2++6H+=C1-+6Fe3+
+3H2O。
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：
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： 。
【答案】(1)
+3
+10H+=4Cr3++5H2O+6
(2)2Cr3++3
+3H2O=2Cr（OH）3↓+3CO2↑
(3)2Cr(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2CrO4+3NaCl+5H2O
【解析】（1）已知+6 价铬在溶液中存在如下平衡：2
+2H+⇌
+H2O，因此加入稀硫酸的目的是
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将
转化为
，此时加入Na2S2O5固体，发生反应的离子方程式为
+3
+10H+=4Cr3+
+5H2O+6
，故答案为：
+3
+10H+=4Cr3++5H2O+6
；
（2）“中和”时，加入Na2CO3有大量气泡生成，由此可判断该气体为CO2，同时有沉淀生成，因此该反
应的离子方程式为2Cr3++3
+3H2O=2Cr(OH)3↓+3CO2↑，故答案为：2Cr3++3
+3H2O=2Cr(OH)3↓+3CO2↑；
（3）加NaOH 调节pH 后，溶液中Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓，“氧化”时，发生反应的化学方程式为
2Cr(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2CrO4+3NaCl+5H2O；
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)。
【答案】(1)2Bi2S3+6MnO2+9O2
2Bi2O3+6MnSO4
(2)Bi+3Fe3+=Bi3++3Fe2+、2Bi+3Cu2+=3Cu+2Bi3+
【解析】（1）“联合焙烧”时Bi2S3、MnO2和O2在高温下反应生成MnSO4和Bi2O3，化学方程式：
2Bi2S3+6MnO2+9O2
2Bi2O3+6MnSO4。
（2）按信息①金属活动性：Fe＞Bi＞Cu，结合Fe、Cu 均能与铁离子反应可知，Bi 能与铁离子反应，则
“转化”时加入足量金属Bi 的目的是：Bi+3Fe3+=Bi3++3Fe2+、2Bi+3Cu2+=3Cu+2Bi3+。
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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
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)。
【规范答案】(1)
、Mg(OH)2
CaO
【解题思路】（1）由分析可知，滤渣I 的主要成分是
、Mg(OH)2；精制I 后溶液中
的浓度为2.0
，由
可知，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，若不回收HCl，整个溶液将呈强酸性，
因此为达到除Mg2+离子所需的碱性pH 首先需要额外多消耗CaO，同时多引入的Ca2+离子需要更多的纯碱
除去，因此，还将增加生石灰（CaO）和纯碱（
）的用量。
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：
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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
。【规范答案】(1)
【解题思路】（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。
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。
【规范答案】(1) Fe(OH)3 2×10-7
【解题思路】（1）①由溶度积可知，向滤液1 中加入氢氧化钠溶液，溶解度小的氢氧化铁先沉淀，故答案
为：Fe(OH)3；
②由溶度积可知，25℃时，铜离子沉淀完全时，溶液中的氢氧根离子浓度为
=5×10-8mol/L，
则溶液中的氢离子浓度不大于2×10-7mol/L，故答案为：2×10-7；
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。
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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)
【规范答案】(1) 1.0×10 -7mol/L 在沉淀池2 中进行的沉淀Cu2+反应需要调节溶液体系pH=4，经
过计算可以发现此时c(Cd2+)<1.0×10-5mol/L，可以认为Cd2+与Cu2+此时均完全沉淀，即沉淀2 是CuS 和CdS
的混合物而无法准确分离开
【解题思路】（1）H2S 的
、
，pH=4 时，
，则
，而沉淀池2 中进行的沉淀
反应需要调节溶液体系
pH=4，此时
，可以认为Cd2+与Cu2+此时均完全沉淀，即沉淀2 是
CuS 和CdS 的混合物而无法准确分离开；
故答案为：
；在沉淀池2 中进行的沉淀Cu2+反应需要调节溶液体系pH=4，经过计算可以发现此时
c(Cd2+)<1.0×10-5mol/L，可以认为Cd2+与Cu2+此时均完全沉淀，即沉淀2 是CuS 和CdS 的混合物而无法准确
分离开。
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：
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(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 、 、 。
【规范答案】(1)B Fe(OH)3 CaSO4 SiO2
【解题思路】（1）A．NH3·H2O 易分解产生NH3污染空气，且经济成本较高，故A 不适宜；
B．Ca(OH)2不会引入新的杂质，且成本较低，故B 适宜；
C．NaOH 会引入杂质Na+，且成本较高，C 不适宜；
故答案选B；
当沉淀完全时(离子浓度小于10-5mol/L)，结合表格Ksp 计算各离子完全沉淀时pH＜5 的只有Fe3+，故滤渣
①中有Fe(OH)3，又CaSO4是微溶物，SiO2不溶于酸，故滤渣①的主要成分是Fe(OH)3、CaSO4、SiO2；
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
39
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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 。
【答案】(1) 2.8×10-9 Al3+
40
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【解析】（1）溶矿完成以后，反应器中溶液pH=4，此时溶液中c(OH-)=1.0×10-10mol·L-1，此时体系中含有
的c(Fe3+)=
=2.8×10-9mol·L-1，这时，溶液中的c(Fe3+)小于1.0×10-5，认为Fe3+已经沉淀完全；
用石灰乳调节至pH≈7，这时溶液中c(OH-)=1.0×10-7mol·L-1，溶液中c(Al3+)=1.3×10-12mol·L-1，
c(Ni2+)=5.5×10-4mol·L-1，c(Al3+)小于1.0×10-5，Al3+沉淀完全，这一阶段除去的金属离子是Al3+。
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
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。
【答案】(1) 3.7≤pH<5.6 4.0×10-11
【解析】（1）根据表格数据铁离子完全沉淀时的pH 为3.7，但不能沉淀其他金属离子，故结合各金属离
子沉淀时的pH 值可知，溶液的pH 不能高于5.6，则调节pH 调的范围为3.7～5.6（或3.7≤pH<5.6）；当溶
液pH 调为5 时，c(H+)=10-5mol/L，c(OH-)=
=10-9mol/L，已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，则
c(Fe3+) =
=4.0×10-11mol/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。
41
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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)
【答案】(1)0.001
【解析】（1）当溶液中
时，
，
；
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
调节c(NH )为 mol·L–1。
42
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【答案】(1) 6.0~8.5
(2) 0.8
【解析】（1）两种相比氢氧化铝更难沉淀，则
，
完全除尽，
，取最小值代入得
，
，故溶液
不
小于4.7 时，
完全沉淀；根据流程可知，调pH 后矾的存在形式为VO ，结合表格中信息可知需调节
pH 范围为：6.0~8.5，且此时两种离子都已经形成沉淀；
（2）为使钒元素的沉降率达到99%，溶液中剩余的
，
；
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
。
【答案】(1)
【解析】（1）用CaCO3发生反应
，
，当
恰好沉淀完全时(浓度为
)，溶液中
；
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
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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
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：
(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 。
【规范答案】(1) PbSO4(s)+CO
(aq)= PbCO3(s)+SO
(aq) 反应PbSO4(s)+CO
(aq)= PbCO3(s)+SO
(aq)的平衡常数K=
=3.4 105>105，PbSO4可以比较彻底的转化为PbCO3
(2)反应BaSO4(s)+CO
(aq)= BaCO3(s)+SO
(aq)的平衡常数K=
=0.04<<105，反应正向进行的程度有
限
(3) Fe2+ Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O 作还原剂
【解题思路】（1）“脱硫”中，碳酸钠溶液与硫酸铅反应生成碳酸铅和硫酸钠，反应的离子方程式为：
PbSO4(s)+CO
(aq)= PbCO3(s)+SO
(aq)，由一些难溶电解质的溶度积常数的数据可知，Ksp(PbCO3)=7.4 10-
44
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14，Ksp(PbSO4)=2.5 10-8，反应PbSO4(s)+CO
(aq)= PbCO3(s)+SO
(aq)的平衡常数K=
=
=
=
≈3.4 105>105，说明可以转化的比较彻底，且转化后生成的碳酸
铅可由酸浸进入溶液中，减少铅的损失。
（2）反应BaSO4(s)+CO
(aq)= BaCO3(s)+SO
(aq)的平衡常数K=
=
=
=
≈0.04<<105，说明该反应正向进行的程度有限，因此加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化。
（3）（i）过氧化氢有氧化性，亚铁离子有还原性，会被过氧化氢氧化为铁离子。
（ii）过氧化氢促进金属Pb 在醋酸溶液中转化为Pb(Ac)2，过氧化氢与Pb、HAc 发生氧还原反应生成
Pb(Ac)2和H2O，依据得失电子守恒和原子守恒可知，反应的化学方程式为：
Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O。
（iii）过氧化氢也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，铅元素化合价由+4 价降低到了+2 价，PbO2是氧化剂，则过氧
化氢是还原剂。
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 。
【规范答案】(1)除油污
(2)
(3)
【解题思路】（1）原料表面含有少量的油污，Na2CO3溶液呈碱性，可以除去原料表面的油污，因此，步
骤①的目的是：除去原料表面的油污。
（2）在加热的条件下，铜可以与浓硫酸发生反应生成CuSO4、SO2和H2O，二氧化硫是一种大气污染物，
步骤②中，若仅用浓H2SO4溶解固体B，将生成SO2污染环境。
（3）步骤②中，在H2O2存在下Cu 溶于稀H2SO4，生成CuSO4和H2O，该反应的化学方程式为Cu+ H2O2+
H2SO4=CuSO4+2H2O。
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
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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
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 。
【规范答案】(1)抑制金属离子水解
【解题思路】（1）“酸浸”中由于铁离子、Bi3＋易水解，因此溶浸时加入过量浓盐酸的目的是防止FeCl3
及BiCl3水解生成不溶性沉淀，提高原料的浸出率；过量浓盐酸的作用为：①充分浸出
和
；②抑
制金属离子水解；
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。
【规范答案】 2AgI+Fe=2Ag+ Fe2++2I- AgNO3
【解题思路】(1) ①由流程图可知悬浊液中含AgI ，AgI 可与Fe 反应生成FeI2和Ag，FeI2易溶于水，在离
子方程式中能拆，故加入
粉进行转化反应的离子方程式为2AgI+Fe=2Ag+ Fe2++2I-，生成的银能与硝酸反
应生成硝酸银参与循环中，故答案为：2AgI+Fe=2Ag+ Fe2++2I-；AgNO3；
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。
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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 。
【规范答案】(1) 与硫酸反应，使得TiOSO4+2H2O⇌TiO2·H2O↓+ H2SO4平衡正向移动，沉钛；
【解题思路】（1）与硫酸反应，使得TiOSO4+2H2O⇌TiO2·H2O↓+ H2SO4平衡正向移动，沉钛；
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 。
【规范答案】 过度蒸发可导致重铬酸钠提前析出 H2SO4
【解题思路】再向滤液中加入H2SO4，将Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，将溶液蒸发结晶将Na2SO4除去，所得
溶液冷却结晶得到Na2Cr2O7•2H2O 晶体，母液中还含有大量H2SO4。
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
（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)。
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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 。
【答案】(1)将Fe2+和Cu+被氧化为Fe3+和Cu2+
【解析】（1）过氧化氢具有氧化性，由分析知，“酸浸、过滤”中加入
的作用为将Fe2+和Cu+被氧
化为Fe3+和Cu2+；
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
取的工艺流程如下：
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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 。
【答案】(1) 还原剂 循环多次后，溶液中Cl-不断积累、浓度增大，
被氧化、浓度减小，均
不利于反应
正向进行，银的浸取率降低
【解析】（1）
的作用为还原剂；将银离子还原为银单质；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，可能的原因是循环多次后，溶液中Cl-不断积累、浓度增大，
被氧
化、浓度减小，均不利于反应
正向进行，银的浸取率降低；
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 。
【答案】(1) 还原Fe3+为Fe2+
【解析】（1）①据分析可知，接入Fe 粉还原Fe3+为Fe2+，故答案为还原Fe3+为Fe2+；
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；
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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 、 。
【答案】(1) 与硫酸反应，有利于
水解 将
还原为
【解析】（1）“水解”时反应为TiO2++2H2O
H2TiO3+2H+ ，“还原”时使用过量铁粉的目的是与硫酸
反应，有利于
水解，另外还可以将
还原为
。
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：
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 。
【答案】(1)将
还原为
，防止
在调pH 时变成
而除去
【解析】（1）还原流程后调pH 使得Al3+完全沉淀，而Cu2+、Fe3+不沉淀；由于铁离子会较铝离子首先沉
淀，故加Cu“还原”的目是将
还原为
，防止
在调pH 时变成
而除去；
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。
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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。
【答案】(1)(NH4)2SO4
【解析】（1）由分析可知，将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得(NH4)2SO4，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。
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)。
【答案】(1)
【解析】（1）①已知
中
元素的化合价为0 价，发生反应
，
该反应中，氧化剂
和还原剂
的物质的量之比为1：3；
②
是一种可以循环利用的物质，
是
。
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
51
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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 。
【答案】(1)萃余液
【解析】（1）萃余液中含有硫酸，可以循环利用。
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：
(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_______。
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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 。
【规范答案】(1)C
(2) 5TiO2+6C+10Cl2
5TiCl4+2CO+4CO2 随着温度升高，CO2与C 发生反应
【解题思路】（1）记①
，②
，③
，
④
；
A．由图可知，600℃时
的
，反应自发进行，故A 不符合题意；
B．由图可知，600℃时
的
，反应自发进行，故B 不符合题意；
C．由图可知，600℃时
的
，反应不能自发进行，故C 符合题意；
D．根据盖斯定律，
可由①+③得到，则600℃时其
，反应自
发进行，故D 不符合题意；
故选C；
（2）①根据表中数据可知，该温度下C 主要生成CO 和CO2，根据相同条件下气体的压强之比是物质的量
之比可知TiCl4、CO 和CO2的物质的量之比约是5：2：4，所以TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为
5TiO2+6C+10Cl2
5TiCl4+2CO+4CO2，故答案为：5TiO2+6C+10Cl2
5TiCl4+2CO+4CO2；
②随着温度升高，CO2与C 发生反应
，导致CO 含量升高，故答案为：随着温度升高，
CO2与C 发生反应
；
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。
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时相关物质的参数如下：
的溶解度：
化合物
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。
【规范答案】(1)Mg(OH)2
(2)将
转化成CaCO3沉淀除去，同时不引入新杂质
(3) 蒸发浓缩 趁热过滤
【解题思路】（1）浓缩卤水中含有
，当加入石灰乳后，转化为Mg(OH)2沉淀，所以沉淀1 为
Mg(OH)2；
54
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（2）滤液1 中含有
和
，结合已知条件：LiOH 的溶解度和化合物的溶度积常数，可推测，
加入Li2CO3的目的是将
转化成CaCO3沉淀除去，同时不引入新杂质；
（3）由Li2CO3的溶解度曲线可知，温度升高，Li2CO3的溶解度降低，即在温度高时，溶解度小，有利于
析出，所以为提高
的析出量和纯度，需要在较高温度下析出并过滤得到沉淀，即依次蒸发浓缩，趁
热过滤，洗涤。故答案为：蒸发浓缩，趁热过滤；
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 。
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；
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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。
【规范答案】 增大反应物的接触面积 BC a e d c AC
【解题思路】(1)步骤I 中铬铁矿与足量熔融Na2CO3发生高温氧化反应生成Na2CrO4、NaFeO2和CO2，将铬
铁矿粉碎，可增大反应物的接触面积，加快高温氧化的速率；故答案为：增大反应物的接触面积。
(2)A．根据Na2CrO4的溶解度随着温度的升高而增大，步骤II 中应用高温提高浸取率，A 错误；
B．步骤II 中用水浸取时NaFeO2发生强烈水解：NaFeO2+2H2O=NaOH+Fe(OH)3↓，经过滤可除去Fe(OH)3，
B 正确；
C．步骤III 酸化时，平衡2H++2
+H2O 正向移动，主要目的使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，C
正确；
D．根据分析，步骤IV 中过滤所得滤渣主要成分为Na2SO4，D 错误；
答案选BC。
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
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用量(填化学式)。
【规范答案】(1)
(2)
、Mg(OH)2
CaO
【解题思路】（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
，由B 元素守恒可知，
和
的浓度均为
，
，则该溶液
。
（2）由分析可知，滤渣I 的主要成分是
、Mg(OH)2；精制I 后溶液中
的浓度为2.0
，由
可知，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，若不回收HCl，整个溶液将呈强酸性，因此为达到除Mg2+离子所
需的碱性pH 首先需要额外多消耗CaO，同时多引入的Ca2+离子需要更多的纯碱除去，因此，还将增加生
石灰（CaO）和纯碱（
）的用量。
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)。
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(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
】。
【规范答案】(1)
(2) 6.0 1×10-6
【解题思路】（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
，
=-2，从图中可知， “沉钒”过程控制
，
=-2
时，与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为
，故答案为：
；
（2）某温度下，
、
的沉淀率与pH 关系如图2，由图中信息可知“沉铬”过程最佳pH 为
6.0；则此时溶液中OH-的浓度为：c(OH-)=10-8mol/L，在该条件下滤液B 中
=
=1×10-6
，故答案为：6.0；1×10-6；
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
回答下列问题：
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(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 。
【规范答案】(1) 9.0% SO2有还原性，过多将会降低
的浓度，降低
(Ⅱ)氧化速率
【解题思路】（4）根据图示可知
体积分数为0.9%时，
(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大
体积分数时，
由于SO2有还原性，过多将会降低
的浓度，降低
(Ⅱ)氧化速率
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。
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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。
（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：
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为减少
的生成，“浸锰”的适宜温度是 。
【答案】(3)90℃
【解析】（3）根据温度对“浸锰”反应影响的图像可知，为减少MnS2O6的生成，“浸锰”的适宜温度为
90℃。
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：
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
61
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沉淀率%
23.7
79.3
98.7
95.4
46.3
19.5
【答案】、
(4)低于60℃，浸取速率慢，高于60℃，稀硝酸易挥发，
会分解(或提高浸取速率，同时防止稀硝酸
挥发及
分解)
(6)
是两性氢氧化物，酸性过强，
会溶解
【解析】（4）“浸取”时，温度保持在60℃，其原因：低于60℃，浸取速率慢，高于60℃，稀硝酸易挥
发，
会分解(或提高浸取速率，同时防止稀硝酸挥发及
分解)；
（6）镓(Ga)、铝(Al)是同主族相邻元素，化学性质相似，Ga 元素在溶液中存在的形式有
、
、
，沉镓时加入硝酸，与
发生反应生成
，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：
是两性氢氧化物，酸性过强，
会溶解；
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。
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)。
【答案】(1)
【解析】（1）由分析可知，中和步骤加入醋酸中和调节溶液pH 在4.5-9.3 之间的目的是将硅酸钠、偏铝酸
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钠转化为硅酸、氢氧化铝沉淀，铬酸钠部分转化为重铬酸钠，故答案为：4.5-9.3；H2SiO3、Al(OH)3。
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
。
(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
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。
【答案】(1)溶解Al，使其分离出去
(2)
(3)
2.5 随pH 的增加，部分
沉淀转变为
沉淀，使得部分
释放，导致磷沉淀率下降，而铁仍在沉淀中
(4) D 0.51
【解析】（1）铝与氢氧化钠溶液反应生成可溶于水的
，则过程Ⅰ“碱浸”的目的是溶解Al，使其
分离出去，故答案为：溶解Al，使其分离出去。
（2）溶浸2 过程中
中+2 铁元素在酸性环境下被双氧水氧化成+3 价，且酸性较强的条件P 元素以
的形式存在，根据电子守恒和元素守恒可得反应的离子方程式为
。
（3）①根据“沉铁、磷”时，加入碳酸钠溶液，碳酸根结合氢离子促进
的电离，产生大量磷酸根
和氢离子，所以析出
沉淀，并生产
，反应的离子方程式为
；
②过程Ⅲ得到
，由图可知在pH 等于2.5 时；磷的沉淀率最高，则应选取的最佳沉淀pH 为
2.5，根据图像可知，随pH 的增加，磷的沉淀率开始下降，而铁沉淀率未下降，是因为随pH 的增加，部
分
沉淀转变为
沉淀，使得部分
释放，导致磷沉淀率下降，而铁仍在沉淀中。
（4）①由表中数据可知，相同温度下碳酸锂的溶解度比LiOH 小，且升高温度碳酸锂的溶解度减小，所以
题目所给选项中“沉锂”时所用的X 和适宜温度是
、60-80℃，故答案为：D；
②混合溶液中
，由分析可知X 溶液为
溶液，设该同学加入的
溶液的浓度为xmol/L，则混合溶液中
，二者混合未见沉淀，
，解得
，该同学加入的
溶液最大浓度为
，故答案为：0.51。
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：
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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]。
【答案】(1)向
溶液中边搅拌边滴加
溶液，至
略小于7.2，加热溶液至沸腾，边搅
拌边加入
溶液至不再产生沉淀，静置，过滤，洗涤，干燥
【解析】（1）根据图中信息，
浓度随pH 值的增大而逐渐减小，
浓度逐渐增大，因此由
溶液制备铬酸铅(
)的实验方案：向
溶液中边搅拌边滴加
溶液至
约为7.5，加热溶液至沸腾，边搅拌边加入
溶液至不再产生沉淀，静置，过滤，洗涤，
干燥，得
；故答案为：向
溶液中边搅拌边滴加
溶液至
约为7.5，加热溶
液至沸腾，边搅拌边加入
溶液至不再产生沉淀，静置，过滤，洗涤，干燥。
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
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
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“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
【答案(1)
(2) 175 C
【解析】（1）据分析，中和时需将Fe3+、Al3+完全沉淀，且防止Mn2+被沉淀，Zn2+在净化时除去，调节pH
的范围为4.7≤pH<6.0。
（2）由图可知，在170~180min 之间，产品中的锰含量已达到比较大的数值，再延长时间，变化不明显，
故最佳的氧化时间为175(170-180 之间均可)min；
A．前15min，主要发生的反应是6Mn(OH)2+O2=2Mn3O4+6H2O，对pH 影响较小，A 正确；
B．15-150min，主要发生的反应是3Mn2(OH)2SO4+O2=2Mn3O4+6H++3SO
，生成H+使pH 下降较快，B 正
确；
C．150min 之后，pH 趋于稳定，但是仍有所减小，且产品中的锰含量仍然在增加，则Mn2(OH)2SO4未被完
全氧化，C 错误；
D．250min 后，继续通O2，使产品中的锰含量下降，可能将锰元素进一步氧化成+3 价或+4 价，生成
Mn2O3及MnO2，D 正确；
故选C。
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