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题型12 化学工艺流程
1．(2025 年1 月•“八省联考”河南卷，15)一种利用钛白粉副产品[主要成分为FeSO4·7H2O，含有少量
Fe2(SO4)3、TiOSO4、MgSO4、MnSO4等]和农药盐渣(主要成分为Na3PO4、Na2SO3等)制备电池级磷酸铁的工
艺流程如下。
一定条件下，一些金属氟化物的Ksp如下表。
氟化
物
FeF2
MgF2
MnF2
Ksp
回答下列问题：
(1)“除钛”中产生的少量气体是 (填化学式)；铁粉的作用之一是提高体系的pH，使得TiO2+水
解以TiO2·xH2O 沉淀形式除去，其另一个作用是 。
(2)“除杂1”中除去的离子是 (填化学式)。
(3)“氧化1”中若H2O2加入速度过快，会导致H2O2用量增大，原因是 。本步骤不能使用稀盐酸
代替H2SO4溶液，原因是 。
(4)滤渣3 的主要成分是MnO2·xH2O，生成该物质的离子方程式为 。
(5)“氧化2”的目的是减少 气体的排放(填化学式)。
(6)“沉铁”中如果体系酸性过强，会导致FePO4·2H2O 产量降低，原因是 。
2．(2025 年1 月•“八省联考”内蒙古卷，16)TiO2是冶炼金属钛的重要原料。氟化法从含钛电炉渣(主
要含有Ti、Si、Fe、Ca 元素)中制备TiO2的流程如下：
1
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回答下列问题：
(1)Ti 位于元素周期表 区。
(2)滤渣的主要成分为(NH4)3FeF6和 。
(3)“除铁”步骤溶液中残留的FeF6
3-以钠盐形式析出，离子方程式为 。
(4)“水解”步骤中(NH4)2SiF6和(NH4)2TiF6的水解率(α)与溶液pH 的关系如下图所示。为提高分离效果，
“水解”的最佳pH 为 。水解后的滤液需返回工艺进行循环，目的是 。
(5)“水解”生成(NH4)2TiOF4沉淀的化学方程式为 。
(6)“煅烧”产生的气体中可循环使用的物质是 和 (填化学式)。
(7)如下图所示，“煅烧”温度达1000℃时，锐钛矿型TiO2 (晶胞Ⅰ，
位于晶胞顶点、侧面和体心)
转换成金红石型TiO2 (晶胞Ⅱ)，晶胞体积
，
。则晶体密度比
(填最简整数比)。
2
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3．(2025 年1 月•“八省联考”四川卷，16)MnSO4具有广泛用途，一种从电解锌阳极泥回收电池级
MnSO4的流程如下。该阳极泥主要含有MnO2，以及Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Zn2+和微量Pb2+等杂质离子。
已知：Ksp(ZnS)=1.0×10－22，Ksp(PbS)=8.0×10－28，Ksp(MnS)=1.0×10－10。金属离子生成氢氧化物沉淀，其
和溶液pH 的关系如下图所示：
回答下列问题：
(1)基态锰原子的电子排布式为 。
(2)“溶解”步骤在酸性条件下进行，通入SO2的作用是 。
(3)“除钾钠”步骤中，控制溶液pH=2.0，K+和Na+与Fe2(SO4)3 反应分别生成KFe3[(OH)3SO4]2 和
NaFe3[(OH)3SO4]2沉淀，其中K+生成沉淀的离子方程式为 。
(4)“除杂Ⅰ”步骤中，加MnCO3调溶液pH=4.0，该步除杂的总反应方程式为 。
3
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(5)“除杂Ⅱ”步骤中，析出的“沉淀3”是 、 。
(6)“除杂Ⅲ”步骤中，随着“沉淀4”的生成，溶液
将 (填“升高”或“下降”或“不变”)。
(7)“浓缩结晶”步骤中，析出MnSO4后的滤液应返回到 步骤，其目的是 。
4．(2025 年1 月•“八省联考”云南卷，15)铜冶炼产生的铜渣是重要的二次矿产资源。从一种铜渣(主
要含Fe2SiO4、Co 2SiO4、CoFe2O4和SiO2及少量单质Cu、Co)中回收硅、铁、钴、铜的工艺如下：
已知：①H4SiO4易形成凝胶，难过滤，250℃时，易脱水。
②25℃时，相关物质的Ksp见下表
物
质
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Co(OH)2
Ksp
回答下列问题：
(1)“酸浸”前，采用 方法可提高酸浸效率(填一条即可)。
(2)“酸浸”时，有空气参与反应，Cu 溶解的化学方程式为 。从环保角度考虑，不使用HNO3酸
浸的原因可能是 (填一条即可)。
(3)“高温固化”的作用是 。
(4)“氧化”中可选用的最佳试剂X 为 (填标号)。
A．MnO2 B．H2O2 C．FeCl3
(5) 25℃“碱沉1”中，pH≥ 时，Fe3+沉淀完全(c≤1.0×10-5mol·L-1)。
(6)“滤液3”中可回收的盐主要有CoSO4和 。
(7)水胆矾部分晶体结构如下图。下列说法正确的是 (填标号)。
4
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A．Cu2+的杂化方式可能为sp3d2
B．SO4
2-中心原子的孤电子对数为2
C．晶体中有离子键、配位键和氢键等化学键
5．(2025 年1 月•“八省联考”陕西、山西、宁夏、青海卷，16) “三废”的科学治理是环境保护和资
源循环利用的重要举措。某含砷烟尘主要成分为As2O3、Pb5(AsO4)3Cl、CuS 和ZnS 等。一种脱砷并回收
As2O3、铜和锌的流程如下：
已知：
①As2O3微溶于冷水，易溶于热水；
②“氧化酸浸”中，金属硫化物转化成硫酸盐，难溶于热水的Pb5(AsO4)3Cl 转化成H3AsO4；
③萃取时，将萃取剂HL 溶于磺化煤油中，所得溶液作为有机相，萃取和反萃取原理为
，式中M2+为Cu2+或Zn2+。
回答下列问题：
(1)“水浸”时，采用热水的目的是 。
(2)“氧化酸浸”时，CuS 发生反应的离子方程式为 ，Pb5(AsO4)3Cl 与硫酸反应的化学方程式为
。
5
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(3)铜萃取剂
(
)中的N、酚羟基O 均与Cu2+配位，
形成配合物CuL2。该配合物中Cu2+的配位数为 ，HL 分子结构中设计正壬基的作用是 。
“反萃取铜”后，“富铜液”为 相(填“水”或“有机”)。
(4)“沉砷”时，采用生石灰处理，滤渣主要成分的化学式为 。
(5)“反萃取锌”时，试剂X 为 。
1．实验室利用废弃旧电池的铜帽(主要成分为Zn 和Cu)回收Cu 并制备ZnO 的实验流程如下：
(1)“溶解”时Cu 发生反应的离子方程式为 。
(2)“溶解”可适当升高温度以加快反应速率，但温度不宜过高。温度不宜过高的原因是 。
(3)滤渣中的主要物质是 (填化学式)。
(4)“沉锌”时生成碱式碳酸锌[
]，碱式碳酸锌在空气中加热可转化为ZnO，过
程中固体质量随温度的变化关系如下图所示。已知：Zn(OH)2加热至125℃、ZnCO3加热至350℃均分解成
ZnO，该碱式碳酸锌失去结晶水的温度与Zn(OH)2的分解温度接近。
6
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根据以上实现数据计算，确定
中x 的值(写出计算过程)。
2．碲广泛应用于冶金工业。以碲铜废料(主要含Cu2Te)为原料回收碲单质的一种工艺流程如下：
已知：
，
。
(1)“氧化酸浸”得到CuSO4和H2TeO3，该反应的化学方程式为 。
(2)“沉铜”时Na2C2O4过多会导致Cu2+与C2O4
2-生成环状结构的配离子[Cu(C2O4)2]2−，该配离子的结构式
为 (不考虑立体异构)
(3) CuC2O4可溶于H2C2O4，反应CuC2O4+H2C2O4
[Cu(C2O4)2]2−+2H+的平衡常数为 。
[已知：反应Cu2+ +2C2O4
2-
[Cu(C2O4)2]2−的平衡常数
]
(4)“还原”在
条件下进行，H2TeO3发生反应的离子方程式为 。
(5)“还原”时，Na2SO3的实际投入量大于理论量，其可能的原因为 。
(6)将一定质量的CuC2O4置于
气中热解，测得剩余固体的质量与原始固体的质量的比值随温度变化
的曲线如图所示。
下剩余固体的化学式为 。
3．金属铼(Re)广泛应用于国防、石油化工以及电子制造等领域，铼可通过还原高铼酸铵(NH4ReO4)制
备。以钼精矿(主要成分为钼的硫化物和少量铼的硫化物)制取高铼酸铵的流程如下图所示。
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(1)为了提高“焙烧”过程的效率，可以采取的措施为 (回答任意两点)。“焙烧”过程加入生石灰，
有效解决了SO2的危害，则ReS2转化为Ca(ReO4)2的方程式为 。
(2)“萃取”机理为：R3N+H++ReO4
-=R3N·HReO4，则“反萃取”所用试剂X 为 。
(3)如图表示萃取液流速与铼吸附率关系，萃取剂流速宜选用的范围是6~8BV/h，选择此范围的原因是
。
(4)已知高铼酸铵微溶于冷水，易溶于热水。提纯粗高铼酸铵固体的方法是 。
(5)经过上述反应后制备的铼粉中含有少量碳粉和铁粉(其熔沸点见表)，在3500℃下，利用氢气提纯可
得到纯度达99.995%的铼粉，请分析原因 。
物质
熔点(℃)
沸点(℃)
Re
3180
5900
C
3652
4827
Fe
1535
2750
(6)三氧化铼晶胞如下图所示(小黑点代表铼或氧原子)，铼原子填在了氧原子围成的 (填“四面
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体”“立方体”或“八面体”)空隙中。
4．氧缺位体(CuFe2O4-δ)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(CuFeS2，含
SiO2、Al2O3等杂质)、为原料制备CuFe2O4-δ的流程如下：
已知：①酸浸后溶液中的金属离子有Cu2+、Fe2+、Al3+和Fe3+
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
Fe(OH)3
Al(OH)3
Cu(OH)2
Fe(OH)2
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)Cu 位于元素周期表第四周期，第 族。
(2) CuFeS2 “焙烧”时生成三种氧化物，其化学方程式为 。
(3)加Cu“还原”的目是 。
(4)滤渣2 的主要成分为 。
(5)已知Cu(NH3)2Cl2有两种同分异构体，则“沉铁”过程中生成的[Cu(NH3)4]2+的空间构型是
。
(6)充分“煅烧” CuFe2O4得到的氧缺位体(CuFe2O4-δ)的质量为原质量的98%，则
。
氧缺位体分解水制氢分两步：
第一步 (完成方程式)；
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第二步：2CuFe2O4-δ=2CuFe2O4-δ+δO2↑。
(7)四方晶系CuFeS2晶胞结构如图所示，已知(CuFeS2晶体的密度是ρg· cm-3，则a= (设NA
为阿伏加德罗常数的值)。
5．实验室以含锌废液(主要成分为ZnSO4，还含有少量的
)为原料制备ZnCO3·2Zn(OH)2的
实验流程如下：
(1)写出基态
原子的电子排布式： ，Na2S2O8中
元素的化合价为 。
(2)写出“氧化除锰”时反应的离子方程式： 。
(3)常温下“调节
”时，试剂
可选用 ；已知溶液中Zn2+物质的量浓度为
的
的
，则
的调节范围为
。已知：当溶液中离子浓度小于或等于10-5 mol·L-1，认为该离子已除尽。
(4)写出“沉锌”时反应的离子方程式： 。
(5)“滤液”中的主要成分的用途： 。
(6) ZnCO3·2Zn(OH)2经焙解得到的活性
晶胞结构如图所示。该晶胞中
原子的配位数为
；已知晶胞参数为
，则该晶胞的密度为 g· cm-3。(写出计算表达式即可)
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6．CrCl3是重要的化工试剂，用高铝铬铁矿(主要含Cr2O3和Al2O3，还含Fe2O3、FeO、MgO、SiO2)制
取CrCl3的流程如下：
已知：①
②相关金属离子在不同浓度下生成氢氧化物沉淀的
如图：
回答下列问题
(1)滤渣1 主要成分是 ，滤渣2 主要成分是 。
(2)试剂X 可选用 ，简述该流程设计添加X 的好处与不好之处，好处是 ，不好
之处是 。
(3)“操作I”为过滤、洗涤，则证明沉淀洗涤干净的操作方法是 。
(4)蒸发结晶操作应在 条件下进行
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(5)硼化铬(CrB)可用作耐磨、抗高温氧化涂层和核反应堆中的中子吸收涂层，硼化铬是在650℃时由金
属镁与硼、氯化铬的混合物制得的，写出该反应的化学方程式： 。
7．Fe3O4是一种重要的化工产品，以黄铁矿烧渣(主要含Fe2O3、Fe3O4、
等物质)为原料制备Fe3O4
的过程如下。
(1)酸浸、过滤
①酸浸过程Fe3O4发生反应的离子方程式是 。
②充分酸浸后浸取液中仍有Ca2+残留，加入FeS2可进一步提高钙的脱除率，结合方程式解释原因
。
(2)纯化
Fe
①
粉的作用是 。
②检验纯化是否完全还原，应向滤液中加入 。
a．KMnO4溶液 b．K3[Fe(CN)6]溶液 c．KSCN 溶液
(3)制备
将NaOH 溶液与FeSO4溶液(稍过量)按一定比例混合，产生白色沉淀，继而转变为墨绿色，最后变为
黑色。溶液混合的同时通入空气并记录pH 的变化，如图所示。
已知：
ⅰ.pH≈7.8 时，浊液中主要存在Fe(OH)+、Fe(OH)2和少量Fe2+
ⅱ.墨绿色物质主要成分为Fe5O2(OH)5SO4制备过程可能发生了如下历程：
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①0~ t 1时段，pH 明显降低。结合离子方程式解释原因： 。
②t 1~ t 2时段，墨绿色物质的生成与转化(生成Fe3O4)同时进行。
a．生成墨绿色物质的方程式是： 。
b．墨绿色物质转化为Fe3O4的方程式是： 。
③t 2~ t 3时段，pH 继续降低的原因是： 。
8．硼化钛(结构式为B=Ti=B)常用于制备导电陶瓷材料和PTC 材料。工业上以高钛渣(主要成分为
TiO2、SiO2、Al2O3和CaO，另有少量MgO、Fe2O3)为原料制取TiB2的流程如下：
已知：①电弧炉是由石墨电极和石墨坩埚组成的高温加热装置；
②B2O3高温下蒸气压大、易挥发；
Ti
③
O2可溶于热的浓硫酸形成TiO2+。
回答下列问题：
(1)滤渣的主要成分为_______(填化学式)。
(2)“水解”需在沸水中进行，离子方程式为_______，该工艺中，经处理可循环利用的物质为
_______(填化学式)。
(3)“热还原”中发生反应的化学方程式为_______，B2O3的实际用量超过了理论化学计量所要求的用量，
原因是_______。仅增大配料中B2O3的用量，产品中的杂质含量变化如图所示。杂质TiC 含量随w%增大
而降低的原因是_______(用化学方程式解释)。
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(4)原料中的B2O3可由硼酸脱水制得。以
为原料，用电渗析法制备硼酸(H3BO3)的工作原理
如图所示，产品室中发生反应的离子方程式为_______。若反应前后NaOH 溶液的质量变化为m kg，则制
得H3BO3的质量为_______kg。
9．活性氧化锌能对太阳光线和其他大气物质形成防护，常用于敏感皮肤的面霜和化妆品．工业上可
用转炉炼铜所得的铜灰[主要含
及少量的
(II)、
、
、As 元素]制取活性氧化锌。流程如下：
已知：①活性炭主要吸附有机质；
25℃
②
时，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38；
③本流程中，沉锌前溶液环境中锌元素以[Zn(NH3)4]2+形式存在；
④部分金属离子开始沉淀和完全沉淀的
：
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金属离子
开始沉淀pH
1.9
7.0
4.5
8.1
完全沉淀pH
3.2
9.0
6.4
10.1
(1)滤渣I 的主要成分FeAsO4中，As 的化合价为_______。
(2)“浸取”步骤时，ZnO 发生反应的离子方程式____________。
(3)“浸取”步骤后，As 转化为AsO4
3-。写出“除杂1”步骤主要反应的离子方程式：_______________。
(4)加入适量KMnO4溶液的目的是除去铁元素的同时溶液中不会有明显的锰元素残留，则滤渣Ⅱ的成
分为MnO2、______，常温下此时体系中
残留最大浓度为_______
。
(5)已知“除杂3”是利用置换反应进行除杂，则试剂a 为____________。
(6)根据平衡移动原理，解释碱式碳酸锌的生成____________。
(7)活性氧化锌纯度测定：已知：与
相当的氧化锌质量为
。取mg 所
得活性氧化锌样品配成含
的待测液，用
标准液进行滴定，消耗标准液
。写出计算样
品中氧化锌质量分数的表达式____________。
10．铟(In)被广泛应用于电子工业、航空航天、太阳能电池新材料、合金制造等高科技领域。自然界
铟大多富集在闪锌矿(主要成分
，还含有
、
等杂质)中，工业上常采用铅锌冶炼过程中的含铟烟
灰作为回收铟的主要原料。如图为工业提取铟的流程图：
已知：①烟灰中钢主要以硫化铟、氧化铟以及InO·xSnO2和In2O·xSnO2形式存在，其中InO·xSnO2和
In2O·xSnO2的化学性质非常稳定，难以被硫酸溶解浸出。
②铅锌冶炼烟灰先经稀硫酸溶液pH=2.0 预处理后得到中浸渣，主要成分如下：
成分
In
质量分数(％)
0.72
3.01
60.48
8.92
1.16
③酸性条件下，温度过高，氯酸钠易分解释放出氯气。
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回答下列问题：
(1)铟元素位于元素周期表第______周期______族。
(2)闪锌矿经氧化焙烧可获得铅锌烟灰，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是__________。
(3)写出闪锌矿主要成分氧化焙烧反应的化学方程式__________。
(4)已知InCl3与Cl-发生反应生成配合离子InCl6
3-，不利于In3+的萃取，则“氯化浸出”实验中加入硫酸
的原因是__________。
(5)氯化步骤中，铟元素被氧化到最高正价，写出氯化过程中InO·xSnO2发生反应的离子方程式
__________(产物中
元素以SnO2形式存在)。在氯化过程中，反应温度、时长、盐酸、硫酸、氯酸钠的浓
度都会影响铟元素的浸出率，控制其他条件不变，考查不同浸出温度对铟浸出率的影响，结果如图所示。
实验采取的是80℃的条件，原因是__________。
(6)转化步骤中往往需要加入“锌粉”，其作用是__________。
11．铟被广泛应用于电子工业、航空航天等高科技领域。某企业采用铅锌冶炼烟灰中浸渣(InO·xSnO2)
氯化浸出工艺回收粗铟的工艺流程如下：
已知：①水溶液中铟主要以
的形式存在。
In
②
3++3HX
InX3+3H+
回答下列问题：
(1)“氯化浸出”时，主要反应的离子方程式为___________________，此步骤加热的目的是
_________________________；浸出温度选定80℃的原因之一是温度过高易反应产生_______气体(任写一
种)。
(2)在不同的溶液初始pH 下，萃取剂浓度对萃取率的影响如图所示，则适宜的条件为
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___________________。
(3)反萃取剂应选用_______(填化学式)。
(4)常温下，在0.1mol·L-1的InCl3溶液中存在平衡体系：In3+ (aq)+3H2O(l)
In(OH)3(aq)+3H+(aq)，
则该反应的化学平衡常数
_______(计算结果保留两位有效数字，常温下Ksp[In(OH)3]=1.3×10-37)。
(5)“置换”时，主要反应的离子方程式为_________________________；所得浊液经过滤、洗涤、干燥
等操作得到粗铟，检验粗铟已洗涤干净的方法为___________________。
12．废旧于电池中含有多种有害物质，随生活垃圾填埋会污染周边环境，解决问题的最好途径是对废
旧干电池回收利用。一种利用废旧干电池制备锰锌铁氧体(Mn0.5Zn0.5Fe2O4)的工艺流程如图所示。
已知：酸浸的浸出液中含有Mn2+、Zn2+、Fe3+及少量Ni2+、Cu2+、Al3+、Ca2+、Pb2+；某些离子需两道工
序除杂才能达标。
回答下列问题：
(1)酸浸时，H2O2的作用是 ；该过程H2O2的实际消耗量高于理论用量较多，原因是 ；浸
渣中含有硫酸盐，化学式为 、CaSO4。
(2)初级净化时，Cu2+，Pb2+、Ni2+均转化为硫化物沉淀除去，说明CuS、PbS 或NiS 的Ksp (填
“大于”或“小于”)MnS 或ZnS 的Ksp；已知CaF2的Ksp=2.7×10-11，欲使Ca2+完全沉淀，则沉淀后溶液中
的c(F-) mol·L-1(结果可带根号)。
(3)NH4Al(SO4)2(硫酸铝铵)微溶于水，初级净化时可能不析出或析出少量硫酸铝铵沉淀，加入硫酸铵深
度净化时进一步析出其沉淀，其原理是 。
(4)若共沉淀时析出MnCO3·ZnCO3·4Fe(OH)3，则反应的离子方程式为 。
(5)锰锌铁氧体(Mn0.5Zn0.5Fe2O4)的晶体结构与MgAl2O4相似，MgAl2O4晶体中，镁离子占据立方晶胞的
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顶点、面心及晶胞内相互交错的4 个小立方体的体心(如图，铝离子、氧离子未画出)。若MgAl2O4中
Mg2+被Mn2+和Zn2+替换，Al3+被Fe3+替换，即可得到Mn0.5Zn0.5Fe2O4晶体。若Mn0.5Zn0.5Fe2O4的晶胞边长为a
pm，则图中编号1 和2 两个粒子间的距离为 pm；M(Mn0.5Zn0.5Fe2O4)=236 g·mol-1，NA为阿伏加德罗
常数的值，锰锌铁氧体的密度为 g·cm-3(列出计算式即可)。
18
