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化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识
步步设问，是无机框图的创新。它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融
合，考查物质的制备、检验、分离提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，要求考生依据流程图分
析原理，紧扣信息，抓住关键、准确答题。这类试题具有较强的实用性和综合性，是高考化学命题的常考
题型。
1．（2024·全国·高考真题）钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。
一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe 的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺
如下：
已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(
)时的pH：
开始沉淀的pH
1.5
6.9
—
7.4
6.2
沉淀完全的pH
2.8
8.4
1.1
9.4
8.2
回答下列问题：
(1)“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是 ；“滤渣1”中金属元素主要为 。
第25 讲 化学工艺流程题-----原料的预处理
01 考情分析 02 真题精研 03 规律·方法·技巧 04 经典变式练
05 核心知识精炼 06 基础测评 07 能力提升
考情分析
真题精研
1
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(2)“过滤1”后的溶液中加入
的作用是 。取少量反应后的溶液，加入化学试剂 检验
，若出现蓝色沉淀，需补加
。
(3)“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为 、 。
(4)“除钴液”中主要的盐有 (写化学式)，残留的
浓度为
。
解答化工工艺流程题的三种方法
（1）首尾分析法：对比流程中第一种物质与产品，从对比中找出原料与产品之间的关系，理清流程中原
料转化为产品的基本原理以及分离除杂的方式，结合题问逐一作答。
（2）截段分析法：对于较复杂的采用截段，再进行整合。
（3）“瞻前顾后”分析法：在流程中除了考虑将原料转化为产品，还要考虑副产品的循环使用，这类题
常要瞻前又要顾后。
1．（2024·甘肃张掖·三模）以水钴矿(
，含
、
、
)和辉铜矿(
，含
、
)为原料制取胆矾和单质钴。
已知：
①常温下，
，
，
；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的
见下表：
金属离子
开始沉淀时
的
2.7
7.5
7.6
4.7
规律·方法·技巧
经典变式练
2
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完全沉淀时
的
3.7
9.0
9.1
6.2
③萃取
的反应原理；
；
④
、
、
、
均能与强酸反应产生
。
回答下列问题：
(1)“酸浸”过程硫元素价态变为
价，写出“酸浸”过程中主要反应的化学方程式： 。
(2)“滤渣1”的主要成分为 。
(3)常温下，“滤液1”中(
元素都以
形式存在)加“氧化铜”调
不小于 。
(4)常温下，若“滤液2”中
(忽略溶液中极少量的
)，除去
“滤液2”中的
，
至少需加入
固体的质量为
(忽略溶液体积的变化，计算结果精确到小数点后两位)。
(5)“反萃取”步骤中加入的“试剂
”为 。
(6)采用惰性电极电解
溶液、在无离子交换膜的条件下，不能用
溶液代替
溶液的理由是
。
一、化工流程答题基本思路
二、一个完整的无机化工生产流程一般具有下列过程：
核心知识精炼
3
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三、原料预处理：
酸浸：溶解、去氧化膜等，使得可溶性的离子进入溶液中，不溶物过滤去除。
碱浸：去油污（酯）、溶解铝、二氧化硅、氧化铝等，使得可溶性的离子进入溶液中，不容物过滤去除。
水浸：与水反应或溶解，使原料变成离子进入溶液中。
研磨（雾化、粉碎）：增大反应接触面积，以加快化学反应速率或使反应更充分。
灼烧（焙烧、煅烧）：使物质高温分解或者氧化去除杂质、改变物质结构，使物质能溶解。如从海带中提
取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质。如煅烧高岭土。
加入其他物质：如有机物醇、四氯化碳、无机盐等----反应、溶解。
四、原料预处理过程中常考知识点：
1．增大原料浸出率（离子在溶液中的含量多少）的措施：搅拌、适当升高温度、延长浸出时间、增大浸
出液的浓度、固体粉碎增大接触面积
2．提高固体的焙烧效率方法：增加氧气的量、固体充分粉碎、逆流焙烧、适当升温等。
3．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
1．（2024·四川成都·模拟预测）某铜硫矿中富含黄铁矿和磁黄铁矿等硫铁矿物，占原矿矿物总量的38%，
实验室以此为原料模拟工业制备纯铜并利用黄铁精矿进行含铬废水处理，工艺流程如下：
已知：①粉碎解离度(不同成分矿石分离程度)与粉碎程度有关，颗粒越细，解离度越高，最高可达93%，
但颗粒越细对设备要求越高。
②铜蓝矿的主要成分为CuS，黄铁矿的主要成分为
。
③可能用到的数据如下：
开始沉淀pH
1.9
4.2
沉淀完全pH
3.2
6.7
目标产物
产品的提纯和分离
核心化学反应
对原料的预处理
原料
基础测评
4
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(1)黄铁矿中硫元素的化合价为 。
(2)在酸浸时为了加快酸浸速率，除使用精磨外，还可采取的措施有 (写出两种即可)；酸浸一般
选用硫酸溶液在纯氧环境中进行，酸浸的离子方程式为 。
(3)生石灰碱浸时调节pH 的范围为 。
(4)滤渣X 的主要成分是 (填化学式)。
(5)向滤液B 中通入高压
，可成功制得单质铜，
的作用是 。
(6)利用黄铁精矿为原料，可进一步制得有广泛用途的铁氧体。其中浸取黄铁精矿过程中相关物质的转化关
系如图所示，反应I 的离子方程式为 ，检验浸取后的溶液中存在
的方法是 。
2．（2024·湖北武汉·模拟预测）V 有“工业味精”之称。工业上提取钒的工艺有多种，一种从钒页岩(一种
主要含Si、Fe、Al、V 元素的矿石)中提取V 的工艺流程如下：
已知：①“酸浸”时有
生成。②“萃取”时离子萃取率的大小顺序为
。回
答下列问题：
(1)“焙烧”时可添加适量“盐对”NaCl-Na2SO4与钒页岩形成混合物，这样做的目的是 。
(2)“滤渣Ⅰ”除掉的主要杂质元素是 (填元素符号)。
(3)H2C2O4作用是将
转化为
，转化的目的是 ，发生的离子反应方程式为 。
(4)“沉钒”时，生成
沉淀，“步骤X”的目的是 ，写出“煅烧”时的化学反应方程式
5
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。
(5)以“沉钒率”(
沉淀中V 的质量和钒页岩中钒的质量之比)表示钒的回收率如图所示，温度高于
80℃时沉钒率下降的原因是 。
3．（2024·陕西榆林·模拟预测）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：
回答下列问题：
(1)碱浸时，绝大部分铝被浸出，滤液中含铝元素的离子符号为 。
(2)酸溶时，
转化为
、
，该反应的离子方程式为 ；若用盐酸代替
和
溶液，酸溶也可得到
和
溶液，但缺点是 。
(3)碱浸后少量残余的铝在酸溶时进入溶液，需调
至5.0 以上将铝离子沉淀除去。若
6
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，调
的范围是 。(已知
(4)鉴别
和固体
常用方法的名称是 。
(5)将
和
按物质的量之比
混合，在空气中煅烧可制得
，该反应的化学方程式为
。
(6)
热分解质量变化过程如图所示(其中
前隔绝空气，
后在空气
中)。
点残留固体为
，则
；
后固体残留物质量增加的主要原因是
。
4．（2024·湖北·模拟预测）从“钛磁铁矿”冶炼金属铁后的“含钛高炉渣”中提取金属钛的工艺流程如下：
已知：①“含钛高炉渣”的组成如下：
组分
其他
质量分数%
34
6~16
17~19
14~16
8.0~9.0
3.0~4.2
0.8
②“水浸”溶液的
。
请回答下列问题：
(1)“熔融”时，为了使反应物充分受热融化反应，可以采取的措施有 。
(2)某实验小组模拟“熔融”过程的反应，将固体
与
按物质的量1：2 混合反应生成
7
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反应过程的热重曲线如图所示。
①“熔融”过程生成
的方程式为 。
②“水浸”后滤渣主要有 。
(3)整合剂EDTA(乙二胺四乙酸三钠，
)能够与金属阳离子按1：1 反应形成非常稳定的整合物(
)。已知
，
①“水解”步骤加入EDTA 的目的是 。
②常温下，某溶液中
和Fe3+浓度均为：
的溶液中，用氨水调pH 至4 时溶液中的
。
(4)一种
晶体结构如图(黑球表示
，白球表示
)，其熔点为1850℃。
①
的配位数为 。
②“电解”时，以覆盖氮化硼的石墨电极为阳极，电解
的共熔物得到金属钛，
的作用是 。
5．（2024·山东泰安·模拟预测）BiOCl 是一种新型的高档环保珠光材料。以辉铋矿和软锰矿为原料制取氯
氧化铋和超细氧化铋的工艺流程如下：
8
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已知：i. Bi3＋易与Cl-形成
；pH>3，
易发生水解为BiOCl。ii.几种离子沉淀与pH 的关系如下。
离子
Mn2+
Fe2+
Fe3+
开始沉淀pH
8.1
6.3
1.9
沉淀完全pH
10.1
8.3
3.3
(1)“联合焙烧”时，Bi2S3和MnO2在空气中反应生成 Bi2O3和MnSO4，该反应的化学方程式为 。
(2)“酸浸”时需及时补充浓盐酸调节浸取液的 pH，一般控制浸取液pH 小于1.4，其目的是 。
(3)“转化”时加入金属Bi 的作用是 ，得到BiOCl 的离子方程式为 。
(4)铋能被有机萃取剂(简称 TBP)萃取，其萃取原理可表示为
。“萃取”时需向溶液中加入NaCl 固体调节Cl-浓度，
萃取率随c(Cl-)变化关系如图所示，c(Cl-)最佳为1.3 mol·L-1。c(Cl-)＞1.3mol·L−1 时，铋离子萃取率下降的可
能原因是 。
9
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(5)“沉淀反萃取”时生成草酸铋[Bi2(C2O4)3·7H2O] 晶体。为得到含 Cl- 较少的草酸铋晶体，“萃取”后有机
相与草酸溶液的混合方式为 。
1．（2024·全国·高考真题）钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、
锰的
价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。
注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于
，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。
已知：①
。
②以氢氧化物形式沉淀时，
和溶液
的关系如图所示。
回答下列问题：
(1)“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是 。
(2)“酸浸”步骤中，
发生反应的化学方程式是 。
(3)假设“沉铜”后得到的滤液中
和
均为
，向其中加入
至
沉淀完全，
此时溶液中
，据此判断能否实现
和
的完全分离 (填“能”或“不
能”)。
(4)“沉锰”步骤中，生成
，产生
的物质的量为 。
能力提升
10
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(5)“沉淀”步骤中，用
调
，分离出的滤渣是 。
(6)“沉钴”步骤中，控制溶液
，加入适量的
氧化
，其反应的离子方程式为 。
(7)根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是 。
2．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）二氧化铈(
)是一种用途广泛的稀土化合物。以氟碳铈矿(主要含
)为原料制备
的一种工艺流程如图所示：
已知：①
能与
结合成
，也能与
结合成
；
②在硫酸体系中
能被萃取剂[
]萃取，而
不能。
回答下列问题：
(1)氧化焙烧中氧化的目的是 。
(2)“萃取”时存在反应：
，如图中D 是分配比，表示Ce(IV)分别在
有机层中与水层中存在形式的物质的量浓度之比
保持其它条件不变，若在起始料液
中加入不同量的
以改变水层中的
，请解释D 随起始料液中
变化的原因：
。
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(3)“反萃取”中，在稀硫酸和
的作用下
转化为
，反应的离子方程式为： 。
(4)向水层中加入NaOH 溶液来调节溶液的pH，pH 应大于 时，
完全生成
沉淀。
(已知
[
])
(5)
是汽车尾气净化催化剂的关键成分，它能在还原气氛中供氧，在氧化气氛中耗氧，在尾气消除过
程中发生着
(0≤x≤0.25)的循环，请写出
消除NO 尾气(气体产物是空气的某一
成分)的化学方程式 。
(6)氧化铈
，常用作玻璃工业添加剂，在其立方晶胞中掺杂
，
占据原来
的位置，可以得
到更稳定的结构，如图所示，
晶胞中
与最近
的核间距为a pm。(已知：
的空缺率=
)
①已知M 点原子的分数坐标为
，则N 点原子的分数坐标为 。
②
晶体的密度为 (只需列出表达式)。
③若掺杂
后得到
的晶体，则此晶体中
的空缺率为 。
3．（23-24 高三上·四川攀枝花·阶段练习）磷酸锌[
]常用作氯化橡胶合成高分子材料的阻燃剂。
工业上利用烧渣灰(主要含ZnO，还含少量FeO、Al2O3、CuO 及SiO2)为原料制取磷酸锌的工艺流程如图所
示：
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已知：①
在水中几乎不溶，其在水中的溶解度随温度的升高而降低；
②“溶液1”中几种金属离子开始沉淀与沉淀完全的pH 如表所示：
金属离子
开始沉淀的pH
3.0
2.2
5.4
6.5
完全沉淀的pH
5.0
3.6
6.7
8.5
(1)用硫酸浸烧渣灰，为提高酸浸时锌的浸出率，可以采取的措施是 (填一条)。
(2)加入H2O2的作用
(3)经过滤2 得到滤渣的主要成分是
和
，则用NaOH 溶液调节pH 的范围是 。
(4)加入Na2HPO4溶液发生反应的离子方程式为 。
(5)洗涤磷酸锌沉淀时应选用 (填“冷水”或“热水”)，确认磷酸锌洗涤干净的操作是
。
(6)通入H2S 是为了除铜离子，25℃时，当通入H2S 达到饱和时测得溶液的pH=1，
，此
时溶液中
，则CuS 的溶度积
(已知：25℃时，H2S 的电离平衡
常数
，
)。
4．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）钛酸钡(
)是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一，被誉为“电子陶瓷
工业的支柱”。用高钛渣(主要成分为
，含
、
、
、
等杂质)为原料制备
的工艺流程如图所示：
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已知：a．
在溶液中呈绿色；
是强电解质；
b．部分金属离子开始沉淀的pH 如表所示：
金属离子
开始沉淀pH(
)
1.9
7.0
9.1
回答下列问题：
(1)“碱浸”操作过程中除去的杂质为 (填化学式)。
(2)“水洗”过程中
与水发生离子交换反应：
，滤液2 呈绿色，经除杂处理后可在
(填操作单元名称)步骤循环利用：“熔盐反应”过程中
发生反应的离子方程式为 。
(3)“水解”操作加入
的目的是调节溶液
，可适当提高水解速率。已知
，水解反应
的平衡常数K= 。
(4)“转化”过程加入铁粉的目的是 ，滤液3 中含有的金属阳离子有 。
(5)“共沉淀”过程发生反应：
，“灼烧”
时隔绝空气，发生反应的化学方程式为 。
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