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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。
第26 讲 化学工艺流程题-----核心反应与条件控制
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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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 。
(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 。
（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·河北·高考真题）
是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧
规律·方法·技巧
经典变式练
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。
2
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添加剂从石煤中提取
的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程
如下。
已知：i 石煤是一种含
的矿物，杂质为大量
和少量
等；苛化泥的主要成分为
等。
ⅱ高温下，苛化泥的主要成分可与
反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙
和偏铝酸钙均
难溶于水。回答下列问题：
(1)钒原子的价层电子排布式为 ；焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为 ，产生的气体①为
(填化学式)。
(2)水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为 (填化学
式)。
(3)在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙发生反应的离子方程式为 ；
加压导入盐浸工
序可提高浸出率的原因为 ；浸取后低浓度的滤液①进入 (填工序名称)，可实现钒元素的充
分利用。
(4)洗脱工序中洗脱液的主要成分为 (填化学式)。
(5)下列不利于沉钒过程的两种操作为 (填序号)。
a．延长沉钒时间 b．将溶液调至碱性 c．搅拌 d．降低
溶液的浓度
3
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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：
三、核心反应与条件控制：
1．溶液的PH：
提供酸碱性环境反应、抑制或促进离子水解等产生沉淀便于分离等。调节PH 的方法：调节pH 所需的物质
一般应满足两点：一是能与H＋反应，使溶液pH 增大；二是不引入新杂质。（一般酸、碱、氧化物、水解
的盐等）如：要除去Cu2＋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，
不可加入NaOH 溶液、氨水等。
①调节溶液的酸碱性，使某些金属离子形成氢氧化物沉淀析出(或抑制水解)。
②加入酸或调节溶液至酸性还可除去氧化物(膜)。
③加入碱或调节溶液至碱性还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等。
④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)。
2．温度：
(1)升温----加快反应（溶解）速率；促进平衡向吸热方向移动；去除热稳定性差的物质或易升华的物质。
(2)降温----防止物质分解，挥发；使平衡向放热方向移动；使高沸点的物质液化，使其与其他物质分离；
降低溶解度，减少损失。
核心知识精炼
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
4
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(3)控温-----水浴、沙浴、油浴-----受热均匀，便于控制温度。温度太高---速率太快；物质可能分解、
挥发、水解；催化剂可能中毒；发生副反应等。温度太低----速率可能太慢;催化剂活性不高;物质转化率、
产率不高等。
主要从物质性质(热稳定性、水解、氧化性或还原性、溶解度、熔沸点、挥发性、胶体聚沉等)和反应原理
(反应速率、平衡移动、催化剂活性、副反应)两个角度思考。
3．控制压强：改变速率，影响平衡。
4．使用合适的催化剂：加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间。
5．趁热过滤：防止某物质降温时析出。
6．洗涤：常见的洗涤方式有“水洗”和“乙醇洗”。“水洗”的目的是除去沉淀或晶体表面残留的杂质，
当沉淀物的溶解度随温度升高而增大时一般可用冰水洗；“乙醇洗”既可以除去沉淀或晶体表面残留的杂
质，又可以降低晶体的溶解度，减少损失，还可以利用乙醇易挥发的性质，加快除去沉淀或晶体表面的水
分。
7．氧化：氧化剂的选择要依据试题设置的情境，常见的氧化剂有氯气、过氧化氢、氧气和次氯酸钠等，
为了避免引入新的杂质，通常选择的氧化剂有过氧化氢和氧气。
1．（2024·福建厦门·模拟预测）一种利用炼锌渣(主要含
、
、
、
和一定量的
、不
溶性杂质)为原料制备硫化锌及高纯镓的流程如图所示：
已知：①电解制取镓时，溶液中的氯离子会影响镓的析出。②
。
(1)基态
的价层电子排布式为 ，
中含有
键的数目为 。
(2)黄钠铁矾的化学式为
，晶体颗粒大、易沉降。
①“沉铁”时生成黄钠铁矾的离子方程式为 。
②不采用调节
的方式沉铁，可能的原因是：
容易生成
而损失； (答2 点)。
(3)“还原除杂”时先向溶液中加入一定量的铜粉，反应一段时间后再向溶液中加入稍过量
粉，加入铜粉
的目的是 。
基础测评
5
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(4)
与
的各物种的分布分数随
的变化如图所示。“调节
”时，
不能过高的原因是
。
(5)通过计算探究氨水能否溶解
。已知：室温时，
，
，
。反应
的平衡常数为 。
(6)在沉铁前可以加入铁氰化钾检验
是否被完全氧化，若有
则会观察到蓝色沉淀。该蓝色沉淀是一
种铁的配合物
，其晶胞的
如图[
未标出，占据四个互不相邻的小立方体(晶胞的
部分)
的体心]。若该晶体的密度为
，则1 个该晶胞含 个
，
和
的最短距离为
(设
为阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可)。
6
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2．（2024·宁夏银川·模拟预测）金属镓被称为“电子工业脊梁”，GaN 凭借其出色的功率性能、频率性能
以及散热性能，不仅应用于5G 技术中，也让高功率、更快速充电由渴望变为现实。
【方法一】工业上利用粉煤灰(主要成分为
、
、
，还有少量
等杂质)制备氮化镓流程
如下：
已知：①镓性质与铝相似，金属活动性介于锌和铁之间；②常温下，相关元素可溶性组分物质的量浓度c
与pH 的关系如下图所示。当溶液中可溶组分浓度
mol/L 时，可认为已除尽。
回答下列问题：
(1)“焙烧”的主要目的是 。
(2)“滤渣1”主要成分为 。
(3)“二次酸化”中Na[Ga(OH4)]与过量
发生反应的离子方程式为 。
(4)“电解”可得金属Ga，写出阴极电极反应式 。
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(5)常温下，反应
的平衡常数K 的值为 。
【方法二】溶胶凝胶法
(6)步骤一：溶胶—凝胶过程包括水解和缩聚两个过程
①水解过程
②缩聚过程：在之后较长时间的成胶过程中，通过失水和失醇缩聚形成
无机聚合凝胶
失水缩聚：
失醇缩聚：
(在下划线将失醇缩聚方程补充完整)
(7)步骤二：高温氨化(原理：
)
已知：GaN 在空气中加热到800℃时开始氧化，生成氧化镓。
该实验操作为：将
无机聚合凝胶置于管式炉中，先通20min 氮气后停止通入，改通入氨气，并加热
至850~950℃充分反应20min，再 (补充实验操作)，得到纯净的GaN 粉末。
2．（23-24 高三下·河南周口·阶段练习）以主要成分为
的铁钴矿(杂质为
、
)为原料制取
和黄钠铁矾
的工艺流程如下图所示(已知还原性：
)：
已知：“焙烧”后，
、
元素完全转化为单质。
回答下列问题：
(1)黄钠铁矾中铁元素的化合价为 价，检验气体
中是否含有
的方法可以为 。
(2)第一次“氧化”中消耗的氧化剂与还原剂物质的量之比为 ，“调
”时反应的离子方程式为
。
(3)“氧化、沉钴”过程中加入的
和
物质的量之比为
，相应总反应的离子方程式为
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，
转化为
的基本方法是 。
(4)基态
的价层电子的轨道表示式为 ，铁可形成多种氧化物，其中一种铁的氧化物的晶胞结构
及该晶胞中的Ⅰ、Ⅱ两种结构如下图所示：
则图中表示
的是 (填“
”或“
”)，若晶体密度为
，则阿伏加德罗常数
(用含
、
的式子表示)。
4．（23-24 高三下·四川成都·阶段练习）以某菱锰矿(含
、
、
和少量
等)为原料通
过以下方法可获得碳酸锰粗产品。
已知
，
，
(1)Mn 元素在周期表中的位置 。
(2)滤渣中，含铁元素的物质主要是 (填化学式，下同)；加NaOH 调节溶液的pH 约为5，如果
pH 过大，可能导致滤渣中 含量减少。
(3)滤液中，＋1 价阳离子除了
外还有 (填离子符号)。
(4)取“沉锰”前溶液a mL 于锥形瓶中，加入少量
溶液(作催化剂)和过量的1.5%
溶液，
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加热，
被氧化为
，反应一段时间后再煮沸5min[除去过量的
]，冷却至室温。选用适
宜的指示剂，用b
的
标准溶液滴定至终点，消耗
标准溶液V
mL。
①
与
反应的还原产物为 。
②“沉锰”前溶液中
。(列出表达式)
(5)其他条件不变，“沉锰”过程中锰元素回收率与
，初始浓度(
)、反应时间的关系如图所示。
①
初始浓度越大，锰元素回收率越 (填“高”或“低”)。
②若溶液中
，加入等体积1.8
溶液进行反应，计算20～40min 内速
率
。
5．（23-24 高三下·河南·阶段练习）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：
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已知：最高价铬酸根在酸性介质中以
存在，在碱性介质中以
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)“浸取”步骤中，为了提高浸取率，结合工业生产实际，可以采取的措施有： (答两条)。
(3)“沉淀”步骤中需严格控制稀硫酸的用量，只需将溶液调至弱碱性。若加入稀硫酸偏多，某种杂质将不
能有效除去，原因是 。“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以
和
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，其原因是 。
(4)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(
)溶液。
①理论上，反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 ；
②若用过氧化氢还原
过程中还会生成较稳定的蓝色的过氧化铬(
，Cr 为＋6 价)。
分子中存
在过氧键，其结构式可表示为 。
(5)
是一种灰绿色粉末，其化学性质与
相似，试写出
与NaOH 溶液反应的离子方
程式 。
1．（23-24 高三下·安徽·阶段练习）以钒矿石为原料制备化工产品
的一种工艺流程如下；
能力提升
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已知：i．“焙烧”后，固体中主要含有
、
、
、
；“酸浸”后，钒
以
形式存在。
ii．P204 对四价钒
具有高选择性，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，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH 如下表所示：
金属离子
开始沉淀pH
1.9
7.0
11.9
8.1
完全沉淀pH
3.2
9.0
13.9
10.1
回答下列问题：
(1)基态Fe 的价电子排布式为 。
(2)“还原中和”时，还原步骤中
参与反应的离子方程式为 。
(3)钒的漫出率与焙烧温度、硫酸加入量的关系如图1、图2 所示。指出适宜的工艺条件为 。使用
冰水洗涤多钒酸铵的目的是 。
(4)流程中可循环使用的物质有 。
(5)萃取后的“水相”中含有丰富的金属资源，经三道工序可回收
溶液。请根据题给信息，参照上
述工艺流程，选用括号中所给试剂，将下列工艺流程剩余两步工序补充完整 （
、稀
、
MnO、
、
）。
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(6)已知常温下
、
的
分别为
、
，若上述水相“沉钙”后
，理论上
不超过
。
2．（23-24 高三下·山东·阶段练习）污染物的处理和资源的充分利用是化学重要的研究课题，工业上用化
工厂尾气中低浓度
还原软锰矿(主要成分为
，另含有少量铁、铝、铜、镍、铅等金属化合物)制备
高性能磁性材料的主要原料
的流程如下：
已知：①常温时部分硫化物难溶盐的
即如下
难溶物
②
难溶于水、乙醇，潮湿时易被空气氧化，
时开始分解；
③溶液中某离子的浓度
时，即可认为该离子已沉淀完全。
(1)为提高“还原酸浸”的效率，可以采取的措施有 (答出一条即可)；上述流程多次涉及过滤操作，
实验室进行过滤操作时需要用到的玻璃仪器有烧杯、 。
(2)“还原酸浸”中所发生的最主要的氧化还原反应的离子方程式为 。
(3)“除铁铝”时用
除去溶液中的
时发生反应的离子方程式为 。
(4)“除铜镍铅”时，为使它们完全沉淀，需控制溶液中
的浓度的最小值为
。
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(5)“沉锰”反应的离子方程式为 。
(6)“洗涤、干燥”中，为减少损失，宜选用的洗涤剂为 。
3．（2024·山西·模拟预测）
是生产含钼催化剂的重要原料，能溶于氨水和强碱。以钼精矿(主要成分
是
，还含有
、
、
、
等杂质)为原料制备
的工艺流程如图所示：
已知：①“焙烧”时
和
发生反应；
元素转化为
、
、
；
②“氨浸”时，
元素以
的形式进入滤液1 中，而
元素进入滤渣1 中；
③
。
回答下列问题：
(1)尾气的成分有
和 (填化学式)。
(2)“滤渣1”的主要成分是
和 (填化学式)。
(3)写出“除杂”时反应的离子方程式 。除杂后测得溶液中
，列式计算并判断
是否沉淀完全 。
(4)“酸沉”时加入
的作用是 。
(5)写出四钼酸铵[
]发生“焙解”的化学方程式 。
(6)
的结构和
相似，如图
，易升华，则
晶体类型为 。
晶体有多
种晶胞，正交相
具有独特的层状结构，层与层之间的作用力为范德华力，根据结构和作用力预测正
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交相
晶体在日常生活中可用作 。
(7)工业上还可以在碱性环境下用
溶液和
反应制备钼酸盐，同时生成副产品硫酸盐，写出该反
应的离子方程式 。
4．（2024·陕西渭南·三模）重铬酸钾(K2Cr2O7)是一种重要的化工原料，可用于制铬矾、火柴、铬颜料，并
供鞣革、电镀、有机合成等。工业上以铬铁矿[主要成分为Fe(CrO2)2，质量分数为67.2%，杂质主要为硅、
铁、铝的氧化物]为原料制备重铬酸钾的工艺流程如图所示：
已知：
①焙烧时Fe(CrO2)2中的Fe 元素转化为NaFeO2，Cr 元素转化为Na2CrO4；铝的氧化物转化为NaAlO2。
Fe(CrO
②
2)2的摩尔质量为224g/mol，K2Cr2O7的摩尔质量为294g/mol。
③矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c(mol•L-1)的对数值与pH 的关系如图所示。
某化工厂利用1000kg 铬铁矿为原料，制备重铬酸钾。
请回答下列问题：
(1)写出“焙烧”过程中发生的主要反应的化学方程式： 。
(2)“水浸”所得滤渣1 的主要成分是Fe(OH)3，写出生成此滤渣的离子方程式： 。
(3)在“中和”步骤中加冰醋酸调节pH 约等于7，中和后滤渣2 的主要成分是 (填化学式)。
(4)“酸化”时加冰醋酸调节pH 约等于5，写出酸化过程中发生反应的离子方程式： 。
(5)工序I 经过滤、洗涤后获得粗产品，经工序Ⅱ得到661.5kg 产品，则工序Ⅱ的操作方法是 ，生产
过程的产率为 。
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(6)测定产品中K2Cr2O7含量：称取样品2.50g 配成250mL 溶液，取25.00mL 于锥形瓶中，加入足量稀硫酸
和几滴指示剂，用0.1000mol•L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准液进行滴定。三次实验消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准液的平
均体积为25.00mL。则样品中K2Cr2O7的纯度为 。(滴定过程中发生的反应为Cr2O
+Fe2++H+→Cr3+
+Fe3++H2O)
5．（2024·宁夏银川·模拟预测）活性炭载钯(Pd/C)催化剂被广泛应用于医药和化工行业，某废钯催化剂(钯
碳)的杂质主要含炭、有机物及少量Fe、Zn 等。如图是利用钯碳制备氧化钯(
)和Pd 的流程。
已知：王水是由浓硝酸和浓盐酸按照体积比1 3∶混合而成的具有强氧化性的溶液。
回答下列问题：
(1)实验室中可在 (填仪器名称)中模拟“焚烧”过程。
(2)“溶浸”步骤中钯与王水发生反应生成
和一种有毒的无色气体A，A 为 (填化学式)，其
在空气中变化的化学反应方程式为 ，钯的浸出率与反应的时间、温度的关系如图所示，则最佳的
浸取时间和温度为 ，写出“除锌铁”步骤中钯的化合物与试剂Ⅰ反应的化学反应方程式 。
(3)“沉钯”步骤中试剂Ⅱ应为 (填名称)，加入该试剂的目的是 。
(4)海绵钯具有优良的储氢功能。假设海绵钯的密度为
，其吸附的氢气是其体积的n 倍(标准状况)，
则此条件下，氢气的浓度
mol(氢气的浓度r 为1mol Pd 吸附氢气的物质的量，用含
、n 的分数
式表示)。
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