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2023——2024 年解密高考化学大一轮复习精讲案
微专题十一 无机化工流程
(一)工业流程题的结构
(二)流程图中主要环节的分析
1．核心反应——陌生方程式的书写
关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。
(1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律判断产物，并根据化合价升降相等配平。
(2)非氧化还原反应：结合物质性质和实际反应判断产物。
2．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。
3．常用的控制反应条件的方法
1
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(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH 所需的物质一般应满足两点：
①能与H＋反应，使溶液pH 增大；
②不引入新杂质。
例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的
pH，不可加入NaOH 溶液、氨水等。
(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。
(3)趁热过滤。防止某些物质降温时析出。
(4)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
4．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、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氨气。
1.以硫酸厂矿渣(含F e2O3，α −A l2O3，SiO2等)为原料制备铁黄( FeOOH )的一种工艺流程如图所示：
资料：i．α −A l2O3化学性质极不活泼，不溶于水也不溶于酸或碱。
ii．K sp(CaC O3)=2.8×10
−9；K sp(FeC O3)=2×10
−11。
回答下列问题：
(1)为了提高“酸浸”的效率可以采用的措施有_______。
(2)“还原”过程中的离子方程式为_______。
(3)“滤渣”中主要成分为(填化学式)_______。
2
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(4)①“沉铁”过程中有C O2气体产生，反应的离子方程式为 _______。
②“沉铁”过程中往往有副产物Fe(OH )2生成，分析原因是 _______。
③若用CaC O3“沉铁”，则无副产物Fe(OH )2产生，当反应完成时，溶液中c(C a
2+)
c(F e
2+)
= _______
(5)写出氧化过程生成铁黄的化学方程式为_______。
(6)工业上为了充分利用铁资源，硫酸厂矿渣也可以用来炼铁，在1225℃、n(C)
n(O) =1.2时，焙烧时间与金
属产率的关系如下图：
请分析焙烧时间超过15min时，金属产率下降的原因可能是_______。
2.金属钛及其合金在医疗中有重要用途，钛镍形状记忆合金在空间站建设中有不可替代的作用。钛铁矿又
称钛磁铁矿(钛铁矿主要成分的晶胞结构如图甲所示)，是提炼钛的主要矿石，工业上提炼金属钛的流程如
乙所示。
回答下列问题：
(1)钛铁矿主要成分的化学式为__________。
(2)钛铁矿的主要成分和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4，反应中无气体生成，写出反应的化学方程式：
__________；结合题给条件简述用金红石(主要成分为
)、焦炭、氯气、金属镁为原料制备金属钛的
生产过程：__________。
3
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(3)钛铁矿矿石粒度对钛元素的提取率的影响如图丙所示，原因是__________。
(4)上述生产流程中加入铁屑，所得溶液I中含有F e
2+、TiO
2+和少量M g
2+等阳离子，常温下，其对应氢
氧化物的K sp如表所示。
氢氧化物
Fe(OH )2
TiO(OH )2
Mg(OH )2
K sp
8.0×10
−16
1.0×10
−29
1.8×10
−11
①常温下，若所得溶液I中
的物质的量浓度为
，当溶液的pH =________ 时，
开始沉淀。若将含有
和M g
2+的溶液加水稀释，立即析出大量白色沉淀，该反应
的离子方程式为 _______。
②溶液I经过冷却结晶、过滤，得到副产品甲的化学式是_________。
3.磷酸亚铁锂电池是新能源汽车的动力电池之一。用含锂废渣(主要金属元素有 Li、Ni、Ca、Mg)制得
Li₂CO₃，纯化后用其制备电池的正极材料 LiFePO，工艺流程
如下：
足量碳、FePO₄
巳知：①EDTA 能与某些二价金属离子形成稳定的水溶性配合物。
②滤液1、滤液2中部分离子的浓度(g· L−′ )见下表。
4
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Li+
¿²+
Ca²+
Mg²+
滤液1
22.72
20.68
0.36
60.18
滤液2
21.94
7.7×10=1
0.08
7.8×10−3
③某些物质的溶解度(S)见下表。
T /℃
20
40
60
80
100
S( Li₂CO ,)/ g
1.33
1.17
1.01
0.85
0.72
S( Li₂SO ₄)/ g
34.7
33.6
32.7
31.7
30.9
回答下列问题：
(1)为加快“浸出”速率，本工艺中采取的措施有 ________ ．
(2)滤渣2的主要成分有_______ 和 Ca(OH )₂ (填化学式)。
(3)“沉锂”中，先加入 EDTA，其作用是 ________ ;再加入饱和 Na₂CO， 溶液，控制温度
在95℃充分反应后，分离出粗 Li，CO，的操作是 ________ ．
(4)生成纯 Li₂CO，的离子方程式为 _______ ．
(5)纯Li₂CO，和足量碳、FePO，高温下反应，生成LiFePO，和一种可燃性气体，该反应
的化学方程式为 _________
4.胆矾(CuSO4·5 H 2O)是一种重要的含铜化合物，某课外研究小组用粗铜(含少量Fe)通过不同的化学反
应制取胆矾的过程如图：
物质
完全沉淀时的pH
Fe(OH )3
3.2
Fe(OH )2
9.6
Cu(OH )2
6.4
当溶液中被沉淀离子的物质的量浓度小于1×10
−5mol / L时，认为该离子沉淀完全。
试回答下列问题：
(1)下列物质中，最适合作为试剂X的是________(填序号)。
A.KMnO4 B. K 2C r2O7 C . H 2O2 D . NaClO
(2)由粗铜通过两种途径制取胆矾，与途径Ⅱ相比，途径Ⅰ有明显的两个优点，分别是______________、
5
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____________________。
(3)试剂Y 可以是______________________(任填一种物质的化学式)。
(4)若溶液C中C u
2+、F e
3+的浓度分别为1mol/ L、0.1mol/ L，则向溶液C中加入少量试剂Y 的过程中
应控制溶液C的pH范围约为________。
(5)氢化亚铜(CuH )是一种红色固体，40～50℃时，滤液E和H 3 PO2溶液混合反应可得氢化亚铜沉淀
同时得到硫酸和磷酸，该反应的离子方程式为___________________________________，该反应每转移
1.5 N A个电子，生成CuH的物质的量为________mol。
(6)纳米氧化亚铜(C u2O)是一种用途广泛的光电材料，电化学法可用铜棒和石墨作电极，电解滤液E获得
纳米氧化亚铜，电解过程中无气体产生，则铜棒作________ 极，生成C u2O的电极反应式为
______________________，电解过程中滤液E的浓度____________(填“增大”“不变”或“减小”)。
(7)得
到
CuSO4·5 H 2O晶
体
，
乙
醇
代
替
蒸
馏
水
洗
涤
晶
体
的
目
的
是
____________________________________________________。
5.明矾在日常生活中用途非常广泛。用废铝灰(含Al、A l2O3、Fe、F e2O3、FeO等)为原料制取明矾的工
艺流程如下图。回答下列问题：
已知：F e
3+开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH为1.9～3.7。
(1)明矾净水的原理是_______________________________________(用离子方程式表示)。
(2)“酸溶”时，A l2O3溶解的化学方程式为_______________________________________。
(3)“氧化”时，发生反应的离子方程式为_______________________________________。
(4)“步骤①”的目的是________________________；“滤渣2”经碱洗、水洗、干燥和煅烧，得到的产品
的名称是____________(填俗称)。
(5)“步骤②”包含的操作有_________、_________、过滤及干燥。
6.氧化锌是一种无毒的无机化合物，可用于生产婴儿爽身粉。锌焙砂主要含ZnO、ZnF e2O4，还含有少量
A l2O3、FeO、F e2O3、CuO、SiO2等氧化物。下图是工业上利用锌焙砂制取氧化锌的流程图。
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已知：几种常见金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH值如下表：
氢氧化物
Fe(OH )2
Fe(OH )3
Al(OH )3 Cu(OH )2
Zn(OH )2
开始沉淀pH
7.0
2.7
3.7
4.2
6.4
完全沉淀pH
9.2
3.2
5.2
6.7
8.0
回答下列问题：
(1)ZnF e2O4中铁的化合价是_____________，H 2O2的电子式为_____________。
(2)“酸浸”时ZnF e2O4会生成两种盐，该反应的化学方程式为___________________。
(3)“除杂(1)”是为了除去浸出液中的F e
3+、F e
2+、A l
3+，加入H 2O2溶液的目的是(用离子方程式表
示)______________________________，为了加快反应速率，可适当加热。加入的H 2O2溶液比预计的要多
了许多，原因是：________________________；需要调节的pH的范围是_____________，所加的试剂X是
_________(填化学式)。
(4)“沉淀”时，需要控制温度在40℃，目的是：____________________________。
(5)“滤液”中溶质的主要成分是_______________________(写化学式)。
7.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、磷等氧化
物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如图所示：
已知：i)最高价铬酸根在酸性介质中以C r2O❑7
2−存在，在碱性介质中以CrO❑4
2−存在；
ii) pH <7时，硅元素以H 2SiO3形式存在；
iii) pH在4−12之间，铝元素以Al(OH )3形式存在。
回答下列问题：
(1)Cr元素的价电子轨道表示式________。
(2)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为_____(填化学式)。
7
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(3)水浸渣中主要物质为_____(填化学式)。
(4)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质为______(填化学式)。
(5)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgN H 4 PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH以
达到最好的除杂效果，下列说法中，正确的是_____。
a.若pH过小，磷酸根会与H
+反应使其浓度降低导致MgN H 4 PO4无法完全沉淀
b.若pH过小，会抑制硅酸根离子水解，导致硅酸镁无法完全沉淀
c .若pH过大，会导致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
d .若pH过大，溶液中铵根离子浓度增大，降低导致MgN H 4 PO4无法完全沉淀
(6)“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V 2O5沉淀，V 2O5在pH <1时，溶解为VO❑2
+或V O
3+
在碱性条件下，溶解为VO❑3
−或VO❑4
3−，上述性质说明V 2O5具有_____(填标号)。
A.酸性 B.碱性 C .两性
(7)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠( N a2S2O5)溶液，反应的离子方程式为_______。
8.“如果有谁想利用我们出口稀土所制造的产品，反用于遏制打压中国的发展，赣南原中央苏区人民、中国
人民，都会不高兴的。”钇是一种稀土元素，常见化合价为+3价，我国蕴藏着丰富的含钇矿石
(Y 2 FeB e2Si2O10)，工业上通过如下生产流程可获得氧化钇。
已知：①该流程中有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH见下表：
离子
开始沉淀时的pH
完全沉淀时的pH
F e
3+
2.1
3.1
Y
3+
6.0
8.2
②在元素周期表中，铍元素和铝元素处于第二周期和第三周期的对角线位置，化学性质相似。
(1)若改用氧化物的形式表示Y 2 FeB e2Si2O10组成，则化学式为_____________________
(2)欲从N a2SiO3和N a2BeO2混合溶液中制得Be(OH )2沉淀。最好选用盐酸和_______两种试剂，再通
过必要的操作即可实现。
8
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A . NaOH溶液 B.氨水 C .C O2 D . HN O3溶液
(3)为使F e
3+沉淀完全，用氨水调节pH =a时，a应控制在______________________范围内；继续加氨水
调节pH =b发生反应的离子方程式为____________________________；检验F e
3+是否沉淀完全的操作方法
是：_____________________________________________________________
(4)煅烧草酸钇时发生分解反应，其固体产物为氧化钇，气体产物能使澄清石灰水变浑浊。写出草酸钇
[Y 2(C2O4)3·n H 2O]煅烧的化学方程式 _____________________________
9.钴基合金中含少量镁、镍和铁单质，在化工、航空航天和机械工业应用广泛．现有钴基废合金需要回收
再利用，设计流程如图：
已知：①有关钴、镍、镁、铁化合物的性质见下表：
化学式
沉淀开始时的pH
沉淀完全时的pH
有关性质
Co(OH )2 7.2
9.4
Co+2 HCl =CoC l2+ H 2↑
C o
2++2 N H 3⋅H 2O =Co(OH )2↓+2 N H 4
+
C o
2++2 H 2O⇌Co(OH )2+2 H
+
¿+2 HCl = NiC l2+ H 2↑
N i
2++6 N H 3⋅H 2O =∋( N H 3)6]
2++6 H 2O
Fe(OH )2 7.1
9.6
Fe(OH )3 2.3
3.7
Mg(OH )2 10.8
12.4
25
②
℃K sp( Mg F2)=7.4×10
−11、K sp( MgC O3)=3.5×10
−3
请回答：
(1)“除镍”步骤必须控制在一定时间内完成，否则沉淀中将有部分Co(OH )2转化为Co(OH )3，此反应的
化学方程式为______
9
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(2)在“盐酸调pH = 4”步骤中，加入盐酸的作用是______．
(3)“净化”步骤中加入H 2O2的作用是______(请用离子方程式表示).废渣的成分______(请用化学式表示)．
(4)已知25℃时，K sp[ Fe(OH )3]= 4.0×10
−38，则该温度下反应F e
3++3 H 2O⇌Fe(OH )3+3 H
+的平
衡常数K =______．
(5)二水合草酸钴晶体(CoC2O4⋅2 H 2O)中C元素的化合价为______，在空气中高温反应的化学方程式为
______．
10.二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料，工业上以软锰矿、菱锰矿为原料来制备。某软锰矿主要成分为
MnO2，还含有Si(16.27 %)、Fe(5.86 %)、Al(3.42%)、Zn(2.68 %)和Cu(0.86 %)等元素的化合物，其
处理流程图如下：
化合物
Al(OH )3
Fe(OH )2
Fe(OH )3
K sp近似值
10
−31
10
−16
10
−38
(1)硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为
_______________________________________________。
(2)“氨水、搅拌”，其中“搅拌”不仅能加快反应速率，还能_________；滤渣A的成分是Fe(OH )3、
Al(OH )3，加入氨水需调节pH至少达到_________，恰好能使F e
3+、A l
3+沉淀完全(当c≤10
−5mol· L
−1
时，认为该离子沉淀完全)。
(3)滤渣B的成分是_________。
(4)碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应式为________________________________。
(5)MnO2也可在MnSO4 — H 2SO4 — H 2O为体系的电解液中电解获得，其阳极反应式为
__________________________。
(6)工业上采用间接氧化还原滴定法测定MnO2纯度，其操作过程如下：准确称量0.9200 g该样品，与足
量酸性KI溶液充分反应后，配制成100mL溶液。取其中10.00mL，恰好与
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25.00mL0.0800mol· L
−1 N a2S2O3溶液反应( I 2+2S2O3
2−=2 I
−+ S4O6
2−)。计算可得该样品纯度为
_________。
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