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题型16 无机化工流程综合分析
目录
.....................................................................................................................................1
【考向一】除杂、提纯类化工流程综合分析..................................................................................................1
【考向二】化学基本原理类化工流程综合分析..............................................................................................4
【考向三】图像、图表信息加工类化工流程综合分析..................................................................................8
【考向四】制备类化工流程综合分析............................................................................................................12
...................................................................................................................................16
【考向一】除杂、提纯类化工流程综合分析
【典例1】（2023 上·福建厦门）某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4和较多的Cu2+。为了减少污染并变
废为宝，工厂计划从该废水中回收FeSO4和金属铜。请根据以下流程图，回答下列问题：
（1）⑥操作方法的名称是 ；操作⑨包括：蒸发浓缩、 、过滤、洗涤、低温干燥。
（2）加入试剂⑤发生反应的离子方程式为 。
（3）试剂⑦的化学式为 。
（4）某兴趣小组同学欲鉴别④中的金属阳离子，设计如下实验：
甲同学取2.0mL④溶液，滴加氢氧化钠溶液，产生白色沉淀且很快变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀，其
中涉及氧化还原反应的化学方程式为 。
1
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乙同学取物质③，加入FeCl3溶液，观察到物质③溶解，涉及的离子反应方程式为 。
（5）若按上述工艺处理1000L 该工业废水，制得320g 铜，则该工业废水中c(Cu2+)= mol/L。
1．物质分离提纯四原则
不增
不引入新的杂质
不减
不减少被提纯的物质
易分离
被提纯物与杂质易于分离
易复原
被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。
2．解题方法
从试题中找出想要什么，要除去的杂质有哪些；加入的试剂都与哪些物质发生了反应，转化成了什么物质；
怎样操作才能将杂质除去(注重信息的提取与加工)。核心是杂质的去除要彻底。
3．常用的提纯方法
水溶法
除去可溶性杂质
酸溶法
除去碱性杂质
碱溶法
除去酸性杂质
氧化剂或还原剂法
除去还原性或氧化性杂质
加热灼烧法
除去受热易分解或易挥发的杂质
调节溶液的pH 法
如除去酸性Cu2＋溶液中的Fe3＋等
4．常用分离方法
（1）固体与固体的分离
（2）固体与液体的分离
（3）液体与液体的分离
5．答题模板
2
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（1）除杂：除去……中的……
（2）干燥：除去……气体中的水蒸气，防止……
（3）增大原料浸出率(离子在溶液中的含量多少)的措施：搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气体的流
速(浓度、压强)，增大气液或固液接触面积。
（4）加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利于生成物生成的方向)移动。
（5）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。
（6）从滤液中提取一般晶体(溶解度随温度升高而增大)的方法：蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、
过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗)、干燥。
（7）从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法：蒸发浓缩、趁热过滤，如
果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来、洗涤、干燥。
（8）控制某反应的pH 使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀，调节pH 所用试剂为主要元素对应的氧化
物、碳酸盐、碱，以避免引入新的杂质；pH 分离时的范围确定：范围过小导致某离子沉淀不完全，范围
过大导致主要离子开始沉淀。
（9）减压蒸馏(减压蒸发)的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)受热分
解、挥发。
（10）检验溶液中离子中是否沉淀完全的方法：将溶液静置一段时间后，向上层清液中滴入沉淀剂，若无
沉淀生成，则离子沉淀完全。
（11）洗涤沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作2～3 次。
（12）检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若未出现
特征反应现象，则沉淀洗涤干净。
（13）洗涤沉淀的目的：除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质。
（14）冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶
解损耗。
（15）乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗，得到较干燥的产物。
（16）蒸发、反应时的气体氛围：抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl3溶液时为获得AlCl3需在HCl 气流
中进行。
（17）事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的(如氧气)防止某物质被氧化。
【变式1-1】（2024 上·上海）为了从海带浸取液中提取碘，某同学设计了如图实验方案，解答下列问题：
3
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（1）
被称作绿色氧化剂的两个原因 ；
（2）实验操作②的名称为 ，操作②需要的仪器除烧杯、玻璃棒外，尚缺少的玻璃仪器有 ，
碘的
溶液位于 层(填“上”或“下”)，呈 色。检验水层是否仍含碘单质的方法是
。
（3）③是将富集在
中的碘单质利用化学转化重新富集在水中，称为反萃取，方程式为
，接下来④发生的反应方程式为 。
（4）本实验中可以循环利用的物质是 。
【变式1-2】（2023 上·云南红河·高一蒙自一中校考）电子工业中，常用FeCl3溶液腐蚀覆盖在绝缘板上的
铜箔制造印刷电路板。化学实验小组从腐蚀废液(含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中回收得并重新获得FeCl3晶体的流
程如图：
回答下列问题：
（1）FeCl3溶液腐蚀覆在绝缘板上的铜箔制造印刷电路板的化学反应方程式 。
（2）腐蚀废液中含有Fe3+最好用KSCN 溶液检验，该反应的离子方程式为： 。
（3）滤渣的成分是 (填化学式)。从滤渣中获得铜单质，可选用的试剂是 (填序号)。
A．稀盐酸 B．浓硫酸 C．稀硝酸 D．氯化铜溶液
（4）实际上Fe2+的还原性较强，实验室的FeCl2溶液常因氧化而变质。除杂的方法是 ，相关反应的离
子方程式： 。
【考向二】化学基本原理类化工流程综合分析
【典例2】（2023·北京卷）以银锰精矿(主要含
、
、
)和氧化锰矿(主要含
)为原料联合
提取银和锰的一种流程示意图如下。
已知：酸性条件下，
的氧化性强于
。
（1） “浸锰”过程是在
溶液中使矿石中的锰元素浸出，同时去除
，有利于后续银的浸出：矿
4
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石中的银以
的形式残留于浸锰渣中。
①“浸锰”过程中，发生反应
，则可推断：
(填“>”或
“<”)
。
②在
溶液中，银锰精矿中的
和氧化锰矿中的
发生反应，则浸锰液中主要的金属阳离子有
。
（2） “浸银”时，使用过量
和
的混合液作为浸出剂，将
中的银以
形式浸
出。
①将“浸银”反应的离子方程式补充完整： 。
②结合平衡移动原理，解释浸出剂中
的作用： 。
（3） “沉银”过程中需要过量的铁粉作为还原剂。
①该步反应的离子方程式有 。
②一定温度下，
的沉淀率随反应时间的变化如图所示。解释分钟后
的沉淀率逐渐减小的原因：
。
（4）结合“浸锰”过程，从两种矿石中各物质利用的角度，分析联合提取银和锰的优势： 。
高中化学涉及到的化学基本原理主要有：
1．化学反应热效应
化学反应中的热效应主要以热化学方程式的书写和盖斯定律的应用为考查重点。
2．平衡理论主要包括：
溶解平衡理论
水解平衡理论
电离平衡理论
化学平衡理论
平衡理论
5
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平衡理论主要以勒夏物列原理为指导在化工生产中的实际应用。
3．酸碱中和理论和氧化还原反应理论
酸碱中和滴定及拓展的应用----氧化还原反应的滴定和沉淀滴定是考查的重点。
根据氧化还原反应原理进行新情景条件下化学方程式书写是考查的重点。
4．电化学原理
新型原电池是目前高考考查的重点，电解原理的应用和金属腐蚀与防护也是考查的重点。
5．化工流程题的考向：
（1）据流程图或题目提供的反应物和部分生成物书写新情景方程式；
（2）滤渣的成分；
（3）滤液的成分；
（4）核心反应条件的控制和原因；
（5）选择化学除杂试剂及原因；
（6）调PH 值的范围及试剂的选择；
（7）常用的分离方法、实验操作及相关实验仪器；
（8）流程中的物质转化和循环；
（9）有关平衡的问题；
（10）相关化学计算
例如：
1、提高浸出率：粉碎、搅拌、升温、增大酸（或碱）浓度。【化学平衡原理】
2、调节pH 值：控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。【溶解平衡原理】
3、保持酸过量（酸化）的目的：通常是抑制某金属阳离子的水解。【水解平衡原理】
4、温度的控制（可用水浴或冰水浴或油浴来控制） 【化学平衡原理】
5、改变压强：加快反应速率，或促进化学平衡向某个方向移动。【化学平衡原理】
【变式2-1】（2024 上·山东济宁·高三统考期末）铊是一种有毒有害的重金属元素，对人体有较大的危害。
湿法炼锌工业废水中的主要阳离子有
，需要处理回收金属元素达标后排放，可以采用以下
不同方法处理废水：
6
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已知：①
氧化性强于
，
为两性氧化物，溶液
时开始溶解，常温下相关离子开始
沉淀和沉淀完全时的
如表所示：
离子
开始沉淀的
2.7
6.4
1.4
沉淀完全的
3.7
8.0
2.8
②萃取的反应原理为H++CH3CONR2+TlCl
[CH3CONR2H]TlCl4
请回答下列问题：
（1）“反应”步骤中总反应的离子方程式为 。
（2）“滤渣”的主要成分是 (填化学式)，通常在“分步沉淀”时加入絮凝剂，其目的是
。
（3）请从化学平衡的角度解释“反萃取”过程中加入
的原理和目的 。
（4）“分步沉淀”时，沉淀第二种离子时调节溶液
的范围为 ，当其恰好完全沉淀，则溶
液中先沉淀的离子浓度为 。
（5）废水中
吸附过程如图所示，该树脂为 (填“阳离子”或“阴离子”)交换树脂，若使
吸附剂再生，且回收
，可将离子交换树脂浸入 溶液。
a．
b．
c．
【变式2-2】（2023 上·山东·高三山东省实验中学校考）镍、钴是重要的战略物资，但资源匮乏。一种利用
酸浸出法从冶金厂废炉渣中提取镍和钴的工艺流程如下：
已知：i．酸浸液中的金属阳离子有Ni2+、Co2+、Cu2+、Mg2+、Ca2+等
ii．NiSO4在水中的溶解度随温度升高而增大
7
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回答下列问题：
（1）“滤渣1”的主要成分是 。(写化学式)
（2）黄钠铁矾的化学式为Na2Fe6(SO4)4(OH)12，“除铁”的离子方程式为 。
（3）“除钙镁”时，随pH 降低，NaF 用量急剧增加，原因是 (结合平衡理论解释)。Ca2+和
Mg2+沉淀完全时，溶液中F-的浓度c(F-)最小为 mol·L-1。[已知离子浓度≤10-5mol/L 时，认为该离
子沉淀完全，Ksp(CaF2)=1.0×10-10(mol/L)3，Ksp(MgF2)=7.5×10-11(mol/L)3]
（4）镍、钴萃取率与料液pH、萃取剂体积与料液体积比Va：V0的关系曲线如下图所示，则“萃取”时应
选择的pH 和Va：V0分别为 、 。
（5）获得NiSO4(s)的“一系列操作”是 。
（6）该工艺流程中，可循环利用的物质是 。
【考向三】图像、图表信息加工类化工流程综合分析
【典例3】（2023 上·湖南长沙·高三长郡中学校考）水钴矿主要成分为CoOOH，同时含有少量Fe、Al、
Mn、Mg、Ca、Ni 的氧化物及其他杂质。用水钴矿制取Co 的工艺流程如图甲所示：
已知部分阳离子形成氢氧化物沉淀时，溶液pH 见下表：
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沉淀物
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Co(OH)2
Mn(OH)2
Al(OH)3
开始沉淀时的pH
7.0
2.7
7.6
7.7
4.0
沉淀完全时的pH
9.6
3.7
9.2
9.8
5.2
请回答下列问题：
（1）基态Co 原子的价层电子排布式为 。
（2）“还原酸浸”中发生的氧化还原反应的化学方程式是 。浸出液中加入NaClO 溶液的目的：
(用离子方程式表示)。
（3）浸出过程中加入Na2CO3调pH 的范围是 。
（4）如图乙所示，萃取剂可以把滤液Ⅱ中部分阳离子选择性分离。萃取剂合适的pH 为___________(填标
号)。
A．2~3
B．3~4
C．6~7
D．7~8
（5）Co 能与强酸反应产生H2，工业上采用惰性电极电解CoCl2溶液制取钴，不能用CoSO4溶液代替CoCl2
溶液的理由是 。
（6）已知：Ksp(MgF2)=7.5×10－11，Ksp(CaF2)=1.5×10－10，加入NaF 后，所得“滤液Ⅱ”中
=
。
1．图象题类型
（1）单一曲线型 2.多重曲线型
解决图象题的基本思路：
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、图象中隐含的信息，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。
2．表格题类型
解决表格题的关键
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（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。
3．图表信息试题的问题解决的方法归纳：
①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：
②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；
③注意信息的情景化：理解所给信息作什么用？
④注意信息与基础知识间的有机联系
【变式3-1】（2023 上·山东淄博·高三统考期中）工业上利用冶炼烟尘(主要成分TeO2、SeO2、PbO、Au、Ag
等)回收Se、TeO2的工艺流程如下：
已知：①水溶液中各形态铅的分布系数
(x)与溶液pH 的关系如图所示。
②SeO2是酸性氧化物，TeO2、PbO 是两性氧化物。回答下列问题：
（1）Se 在元素周期表中的位置为 。
（2）碱浸时，NaOH 溶液对元素浸出率的影响如图甲所示，实际生产中所用NaOH 溶液的浓度为
100g/L，浓度不能过大的原因是 ；硫化时，Na2S 加入量对元素含量的影响如图乙所示，反应的离子方程
式为 。
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（3）精制1 时控制pH 范围为5.5~6.5，pH 过低导致TeO2中会混有Se 和黄色固体杂质，原因是 (用离子方
程式表示)，pH 过低还会导致沉磅率降低的原因是 。
（4）精制Ⅱ后的滤液可循环使用，应当导入到 操作中(填操作单元的名称)。
（5）测定粗硒样品中硒的含量：称量0.2500g 粗硒样品，用浓H2SO4将样品中的Se 氧化得到SeO2，生成的
SeO2加入硫酸酸化的KI 溶液中充分反应，加入淀粉溶液，用0.4000mol/L 的Na2S2O3标准溶液滴定至终点时
消耗20.00mL(杂质不参与反应)。则粗硒样品中硒的质量分数为 。测定原理为：SeO2+4I-
+4H+=Se+2I2+2H2O；I2+2S2O
=2I-+S4O
【变式3-2】（2023 上·云南·高三校联考）以辉铜矿(主要成分是 Cu2S。含少量 FeS2、FeS、SiO2等)为原料
制备胆矾、硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O)。流程如图所示。 回答下列问题：
已知：Cu(OH)2+4NH3·H2O [Cu(NH
═
3)4](OH)2+4H2O，[Cu(NH3)4](OH)2与硫酸反应生成CuSO4。
（1）焙烧时，粉碎矿石的目的是 ；滤渣2 的主要成分是 (填化学式)。
（2）向Na2S 和 Na2CO3的混合溶液中通入SO2制备硫代硫酸钠的化学方程式为 。
（3）某小组探究外界条件对 Na2S2O3相关反应的反应速率的影响，实验方案如下：
已知：①
(慢)，②
(快)。
体积/mL
实验序号
K2S2O8溶液
KI 溶液
Na2S2O3溶液
淀粉溶液
1
10.0
4.0
5.0
2.0
2
5.0
4.0
5.0
2.0
上述反应中，活化能较大的反应是 (填“①”或“②”)。下列叙述错误的是 (填标
号)。
A．在KI-淀粉溶液中滴加过量 Na2S2O3溶液，溶液始终不会变蓝
B．上述方案可以探究浓度对反应速率的影响
C．当n(Na2S2O3)：n(K2S2O8)的值小于2 时会出现蓝色
（4）检验溶液2 中含 Fe2+的试剂可能是___________(填标号)。
A．KSCN 溶液
B．K3Fe(CN)6溶液
C．酸性 KMnO4溶液
D．NaOH 溶液
（5）25.0 g CuSO4·5H2O 受热分解。残留固体的质量与温度的关系如图所示。
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①1300 ℃时，固体的成分是 (填化学式)。
②已知580～1000℃之间产生了两种气体和一种固体，写出发生反应的化学方程式： 。
【考向四】制备类化工流程综合分析
【典例4】（2023 上·陕西宝鸡·高三校联考）五氧化二钒(
)广泛用作合金添加剂及有机化工催化剂。从
废钒催化剂(含有
、
及少量
、
等杂质)回收
的部分工艺流程如图所示。
已知：常温下，部分含钒物质在水中的溶解性如表1；+5 价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH 的关系
如表2。
表1
物质
溶解性
难溶
可溶
易溶
难溶
表2
pH
<6
6～8
8～10
10～12
主要离子
回答下列问题：
（1）
中钒元素的化合价为 ，其在水溶液中电离方程式为 。
（2）工业生产中的钒催化剂一般以疏松多孔的硅藻土为载体，该做法的优点是 。
（3）“酸浸、氧化”时溶液的
，
转化为
，
发生反应的离子方程式为 。
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（4）“中和”时调节pH 为7 的目的是ⅰ.沉淀部分杂质离子，ⅱ. 。
（5）“沉钒”前需将溶液先进行“离子交换”和“洗脱”，再加入
生成
；“离子交换”
和“洗脱”两步操作可简单表示为：
(ROH 为强碱性阴离子交换树脂)。
为了提高洗脱效率，洗脱液为 (填字母)，从化学平衡移动的角度解释选择该试剂的原因：
。
A．稀
B．KOH 溶液 C．KCl 溶液
（6）“沉钒”前若滤液中
，“沉钒”完成时，若上层清液中
，
则钒元素的沉降率= ％［
，反应过程中溶液的体积不变］。
（7）在Ar 气氛中加热煅烧
，升温过程中固体的质量变化如图所示，加热分解
制备
需要控制的温度为 (填字母)。
A．250℃ B．350℃ C．450℃
一、物质制备过程中的常考知识点
1.原料处理阶段的常见考查点
研磨
减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率。
水浸
与水接触反应或溶解。
酸浸
与酸接触反应或溶解，使可溶性金属进入溶液，不溶物通过过滤除去。
灼烧
除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质。
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。
2．分离提纯阶段的常见考查点
（1）调pH 除杂
①控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如若要除去Al3＋、Mn2＋溶液中含有的Fe2
＋，先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH。
②调节pH 所需的物质一般应满足两点：能与H＋反应，使溶液pH 增大；不引入新杂质。例如：若要除去
Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。
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（2）加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。
如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如侯氏制碱法中的
NaHCO3；还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。
（3）降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)；使化学平衡向着题目要求的方向移动。
3．获得产品阶段的常见考查点
（1）洗涤(冰水、热水)：如乙醇洗涤既可洗去晶体表面的杂质，又可减少晶体溶解的损耗。
（2）蒸发时的气体氛围抑制水解：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。
（3）蒸发浓缩、冷却结晶：如NaCl 和K2Cr2O7混合溶液，若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固
体主要是K2Cr2O7，这样就可分离出大部分K2Cr2O7；同样原理可除去KNO3中的少量NaCl。
（4）蒸发结晶、趁热过滤：如NaCl 和K2Cr2O7混合溶液，若将混合溶液蒸发一段时间，析出的固体主要
是NaCl，同样原理可除去NaCl 中的少量KNO3。
二、破解物质制备的——“题眼”
1．如果在制备过程中出现或用到受热易分解的物质，则要注意对温度的控制。如侯德榜制碱中的
NaHCO3，还有H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。
2．如果产物是一种会水解的盐，且水解产物中有挥发性的酸产生时，则要加相对应的酸来抑制水解。如
制备FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu(NO3)2等物质，要蒸发其溶液得到固体溶质时，都要加相应的酸或在酸性气
流中进行来抑制其水解。
3．如果产物是一种强氧化性物质或强还原性物质，则要防止它们被其他物质还原或氧化。如产物是含Fe2
＋、SO、I－等离子的物质，要防止反应过程中O2的介入。
4．如果产物是一种易吸收空气中的CO2或水(潮解或发生反应)而变质的物质(如NaOH 固体等)，则要注意
在制备过程中对CO2或水的去除，也要防止空气中的CO2或水进入装置中。
5．当题目中给出多种物质的沸点、溶解度信息，则意味着需要用蒸馏、高温(或低温)过滤来进行分离。
6．在回答题目中条件的选择原因时主要可从以下几个方面分析：
（1）对反应速率有何影响。
（2）对平衡转化率是否有利。
（3）对综合效益有何影响。如原料成本、原料来源(是否广泛、可再生)、能源成本、对设备的要求、环境
保护(从绿色化学方面作答)等。
（4）识别流程图
化工流程中箭头指出的是投料(反应物)，箭头指向的是生成物(包括主产物和副产物)，返回的箭头一般是被
“循环利用”的物质。
【变式4-1】（2023 上·江苏泰州·高三统考期中）由菱锰矿(主要成分为
，还含有少量Si、Fe、Ni 等
元素)制备一种新型锂电池正极材料
的工艺流程如下：
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已知：①
，
，
，
，
。
②当溶液中离子浓度小于
时，可视为沉淀完全。
③
可溶于水。
（1）基态锰原子的核外电子排布式为 。
（2）加入少量
的目的是氧化
，实际生产中不用
替代
的原因是 。
（3）溶矿反应完成后，先向反应后溶液中加入石灰乳至溶液
，再加
进一步除去
。加石灰
乳调节溶液pH 时，不直接将
沉淀完全为
的原因是 。
（4）若分离后的溶液中
，要使
完全除尽，则需控制
的范围为 ；生
产中也可用 (填化学式)代替
除去
，同时增加
产量。
（5）电解废液中可循环利用的物质是 (填化学式)
（6）煅烧时，生成
的化学方程式为 。
【变式4-2】（2024 上·湖南长沙·高三长郡中学校考）银作为一种战略金属，在电子、化工、医药等行业广
泛使用。某铅锌矿(含有PbCO3、ZnCO3、ZnO 等)中含有低品位的辉银矿(Ag2S 与自然Ag 共生)，可以采用
NaCN 溶液氰化法提取出银，能耗低，生产工艺简便。其炼制工艺简介如图：
已知：①HCN 是一种弱酸，易挥发，有毒性，Ka=6.2×10-10。
②ZnCO3、ZnO 易溶解于NaCN 溶液中，且NaCN 对游离态和化合态的银均能以[Ag(CN)2]-形式浸出。
③调pH 过程中，PbCO3已经溶解为Pb(OH) 。
（1）NaCN 的电子式为 。
（2）铅锌矿破碎研磨的目的是 。
（3）“碱洗”后需调pH，使pH＞12，方可进行NaCN 溶液喷淋，其目的是 。
（4）“氰化”过程中Ag2S 与NaCN 溶液反应的化学方程式为 ，调pH 后不经过“过滤”操作直接
加NaCN 溶液“氰化”的理由是 。
（5）矿泥堆要有良好的渗透性和孔隙度，其原因是 。
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（6）“氰化法”中最终矿浆需要用NaClO 溶液消毒处理，发生的离子反应方程式为 ，处理100m3
含NaCN10.3mg/L 的废水，实际至少需NaClO g(实际用量应为理论值的4 倍)，才能使NaCN 含量低
于0.5mg/L，达到排放标准。
1．（2023·全国卷）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。
回答下列问题：
（1）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)。
（2）加入少量MnO2的作用是 。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是 。
（3）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 。
（4）加入少量BaS 溶液除去Ni2+，生成的沉淀有 。
（5）在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为 。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，
应不断 。电解废液可在反应器中循环利用。
（6）煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是 。
2．（2023·全国卷）
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”步骤中碳粉的主要作用是 。
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（2）“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 。
（3）“酸化”步骤应选用的酸是 (填标号)。
a．稀硫酸 b．浓硫酸 c．盐酸 d．磷酸
（4）如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？ ，其原因是 。
（5）“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，产生的
。
3．（2023·全国卷）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）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)。
（2）水浸渣中主要有SiO2和 。
（3）“沉淀”步骤调pH 到弱碱性，主要除去的杂质是 。
（4）“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 。
（5）“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
（6）“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为 。
4．（2023·天津卷）下面是制备硫酸的工业流程：
（1）
的晶体类型是 。
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（2）第一步时，硫粉液化并与氧气共热生成二氧化硫。若反应温度超过硫粉沸点，部分硫粉会转化为硫
蒸气，与生成的二氧化硫一同参加第二步反应，关于这种情况说法正确的是 。
a．硫粉消耗会增大 b．二氧化硫生成率降低 c. 二氧化硫生成率增大
（3）若每生成
气体三氧化硫，放出
能量，写出生成三氧化硫的反应的热化学方程式： ，
若反应温度升高，则二氧化硫转化率 (填“升高”或“降低”)。
（4）第二步反应中，从能量角度分析催化剂意义： 。
在第二步反应中，首先将反应物加热到
，通入催化剂层，进行第一轮反应，反应后体系温度升
高，导出产物与剩余反应物，与其他反应物进行热交换降温，随后再次通入催化剂层，如此进行四轮反应，
使反应转化率接近平衡转化率，得到较高产率的三氧化硫。
（5）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）关于四轮反应，说法正确的是 。
a．这一流程保证了在反应速率较大的情况下，转化率尽可能大
b．这一流程使这一反应最终达到平衡转化率
c．这一流程节约了能源
（7）如图是吸收三氧化硫时浓硫酸浓度、温度对吸收率影响曲线，读图可知，最适合吸收三氧化硫的浓
硫酸质量分数为 ，最适合吸收的温度为 。
（8）一批32 吨含硫元素
的硫粉，参加反应，在第一步反应中硫元素损失了
，二氧化硫在第二步
反应中
转化为了三氧化硫，三氧化硫在第三步反应中被吸收时，视作全部吸收，那么这批硫粉总计可
以生产
的浓硫酸 吨。
5．（2023·山东卷）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。
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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)。
（3）精制Ⅱ的目的是 ；进行操作
时应选择的试剂是 ，若不进行该操作而直接浓缩，将导致
。
6．（2023·海南卷）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）
中Be 的化合价为 。
（2）粉碎的目的是 ；残渣主要成分是 (填化学式)。
（3）该流程中能循环使用的物质是 (填化学式)。
（4）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
。
（5）沉铍时，将pH 从8.0 提高到8.5，则铍的损失降低至原来的 %。
1．（2024 上·辽宁朝阳·高一统考期末）某实验小组同学利用某工业废弃矿石（主要成分为
和
，
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其他成分不参与反应制备硫酸铜晶体与硫酸铁铵晶体，工艺流程如下图所示：
回答下列问题：
（1）气体X 的名称为 。
（2）“酸浸1”过程中红色固体被溶解的化学方程式为 。
（3）“酸浸2”得到的滤液为 （填主要物质的化学式）溶液，可以转移到 操作工序中循环利
用。
（4）“氧化2”过程发生反应的离子方程式为 ，实际操作日所加
的量要比理论计算值多，
可能原因是 。
（5）“系列操作”包括 、 、过滤、洗涤、干燥，该系列操作所需的仪器铁架台、酒精灯、
玻璃棒、蒸发皿、烧杯和 。
（6）若称取25.6 kg 废弃矿石经过上述流程最终得到25 kg 硫酸铜晶体，则矿石中Cu 元的质量分数为
%（保留1 位小数）。
2．（2023 上·吉林）高铝粉煤灰是火力发电厂燃煤锅炉排放出的固体废物，含有较多的
和
，少
量的MgO、铁的氧化物及其他不溶性杂质。从粉煤灰中提取
的工艺流程如图：
已知：
不溶于水，也不溶于稀盐酸
（1）操作Ⅰ所用的玻璃仪器有：烧杯、 、 。
（2）滤渣1 中除了其他不溶性杂质外，还有 (填化学式)。
（3）反应①的离子方程式为 ，检验生成物中阳离子的操作及现象是： 。
（4）“沉铝”中反应的化学方程式为 。
（5）沉铝后的滤液需要 (选填“减压”、“常压”或“加压”)蒸发才能得到
固体；
（6）下列实验方案中，不能测定
和
混合物中
质量分数的是_____。
A．取a 克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b 克
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B．取a 克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b 克固体
C．取a 克混合物充分加热，减重b 克
D．取a 克混合物与足量
溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b 克固体
3．（2023 上·湖南邵阳·高三湖南省邵东市第一中学校考）碳酸锶( SrCO3)主要用于制造磁性材料、电子元件
等。利用锶渣(主要成分SrSO4，含少量CaCO3、Fe2O3、Al2O3、MgCO3杂质)，工业上制备超细碳酸锶的工艺
如图1 所示：
已知：①25°C 时溶液中金属离子物质的量浓度c 与溶液pH 的关系如图2 所示：
②Sr (OH)2、Ca(OH)2在不同温度下的溶解度表
温度/℃
0
20
40
60
80
90
100
Ca(OH)2/g
0.19
0.17
0.14
0.12
0.09
0.08
0.07
Sr(OH)2/g
0.91
1.77
3.95
8.42
20.20
44.50
91.20
回答下列问题：
（1）“高温煅烧”得到的主要产物为锶的硫化物和一种可燃性气体。则“高温煅烧”的主要反应化学方
程式为 。
（2）不设置步骤1 的后果是 。
（3）“除铁铝”后溶液温度降至室温(25
)
℃，溶液中c(Fe3+) 为 mol/L。
（4）“除镁钙”过程温度控制在95℃～100℃的目的是 。
（5）“沉锶”的离子反应方程式为 。
（6）“沉锶”过程中反应温度对锶转化率的影响如图3 所示，温度高于60℃时，锶转化率降低的原因为
。
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（7）从平衡移动的角度分析“沉锶”过程中控制pH≥10 的原因 。
4．（2023 上·广西梧州）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的流程如图：
已知：①Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-32，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
②已知亚铁离子沉淀的pH 范围是8~9 之间
回答下列问题：
（1）硫酸溶矿主要反应的化学方程式为 ，硫酸不能太浓且反应温度不宜太高，原因是
。
（2）加入少量二氧化锰的作用是把亚铁离子氧化成正三价铁离子，写出该反应的离子方程式 ，
不用双氧水氧化亚铁离子的原因是 。
（3）溶矿反应完成后，调pH≈7，可完全沉淀的离子是 ，通过列式计算说明理由
(离子浓度小于10-5mol/L 即可认为完全沉淀)。
（4）加入少量BaS 溶液除去Ni2+，生成的沉淀有 。
（5）煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是 。
5．（2023·四川宜宾·统考一模）氟化镁(
)是用途广泛的无机化工原料。由菱镁矿(主要成分为
，
含少量Ca、Si、Fe、Mn 和Al 等元素)制备氟化镁的流程如下图：
已知：
，
。回答下列问题：
（1）“煅烧”时，菱镁矿主要成分发生反应的化学方程式是 。
（2）“蒸氨”过程中“尾气”的主要成分是 (填化学式)。
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（3）
溶液除“氧化除锰”外，还有 的作用。生产中，所需
用量远超理论值的原因
是 。
（4）“除铁铝”过程中，当
恰好沉淀完全时，溶液中
(计算结果保留两位有效
数字)。
（5）“除铁铝”时，用氨水调节溶液的pH，但pH 不宜过高，原因是 。
（6）“沉淀”时，发生反应的离子方程式是 。
6．（2023 上·湖北武汉·高三华中师大一附中校考期中）镍酸锂(
)是一种具有潜力的锂离子材料。
以镍催化剂废渣(主要成分是Ni，含少量Zn、Fe、CaO、
等杂质)为原料制备镍酸锂的流程如下。
回答下列问题：
（1）“酸浸”中，镍浸出率与液固比(稀硫酸浓度一定时溶液体积与镍渣质量比)的关系如图1 所示，最佳
液固比为 。当液固比一定时，镍浸出率与温度的关系如图2 所示，40℃之前，随着温度升高，
镍浸出率逐渐增大的主要原因是 。
（2）“除铁”步骤中发生反应的离子方程式为 。
（3）“除钙”步骤中pH 不能过低的原因是 。“除钙”不能在玻璃仪器中进行，其原因是
(用化学方程式表示)。
（4）已知“滤渣3”的主要成分是
，则“萃取”操作中加入的有机萃取剂的作用是 。
（5）“沉镍”时得到碳酸镍()沉淀，在空气中碳酸镍和碳酸锂共同“煅烧”可制得镍酸锂，请写出该反应
的化学方程式： 。
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