文档文本内容
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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：结合物质性质和反应实际判断产物。
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
第53 讲 无机化工流程题的解题策略
01 培养从试题提供的新信息中准确地提取实质性内容，并与已有知识块整合重组为新知识块的能力。
02 培养将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题的能力。
03 培养将分析和解决问题的过程及成果用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达并做出解
释的能力。
重点·夯基易错
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．辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如
图所示：
(1)“回收S”过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低的原因是_________________。
(2)“保温除铁”过程中，加入CuO 的目的是_____________________________；
“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由是____________________。
2．利用某钴矿石(主要成分为Co2O3)制取Co(OH)2粗品及其他工业产品的工艺流程如图1 所示。
已知：浸出液中含有的阳离子主要有H＋、Cu2＋、Co2＋、Fe2＋、Mg2＋。
点拨·能力培养
2
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回答下列问题：
(1)钴矿石浸出时加入Na2SO3的目的为________________________________。
(2)溶液中lg c(X)(X 表示Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋、Co2＋、Mg2＋、Ca2＋)与pH 的变化关系如图2 所示(离子浓度小
于10－5 mol·L－1时可认为已除尽)，在萃取余液中通入空气的目的是______________，用熟石灰调pH 至
3.2，过滤1 所得滤渣的主要成分为_______________，萃取和反萃取的目的是_______________。
(3)用氧化镁调滤液1 的pH 为9.1 时，得到的氢氧化钴粗品中含有的主要杂质为____________，多次洗涤可
提高粗产品中钴含量。“过滤2”后所得滤液直接排放会造成水体污染，须进行处理，用熟石灰调节pH 使
c(Mg2＋)≤10－5 mol·L－1，则Ksp[Mg(OH)2]＝________。
3．某废钒渣(主要成分为V2O3，含有少量Al2O3、CaO)为原料生产V2O5的工艺流程如图：
已知：钒酸(H3VO4)是强酸，NH4VO3难溶于水；＋5 价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH 的关系如表：
pH
4～6
6～8
8～10
10～12
主要离子
VO
VO
V2O
VO
(1)向钒渣中加入生石灰焙烧，将V2O3转化为Ca(VO3)2的化学方程式为_____________________。
(2)已知Ca(VO3)2难溶于水，可溶于盐酸。若“酸浸”时溶液的pH＝4，则Ca(VO3)2溶于盐酸的离子方程式
为_______________________________________________________________。
(3)已知加入石灰乳后生成Ca3(VO4)2沉淀，则加入石灰乳的作用是______________________。
(4)反应Ca3(VO4)2(s)＋3CO(aq)2VO(aq)＋3CaCO3(s)的平衡常数为____________(用含m、n 的代数式表
示)，已知：Ksp(CaCO3)＝m，Ksp[Ca3(VO4)2]＝n。
(5)沉钒2 过程中加入氯化铵溶液，控制溶液的pH＝7.5，当pH>8 时，NH4VO3的产量明显降低，原因是
______________。
1．（2024·贵州·高考真题）煤气化渣属于大宗固废，主要成分为
及少量MgO 等。一种
真题·明考向
3
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利用“酸浸—碱沉—充钠”工艺，制备钠基正极材料
和回收
的流程如下：
已知：
25℃
①
时，
；
②
。
回答下列问题：
(1)“滤渣”的主要成分为 (填化学式)。
(2)25℃时，“碱沉”控制溶液pH 至3.0，此时溶液中
。
(3)“除杂”时需加入的试剂X 是 。
(4)“水热合成”中，
作为磷源，“滤液2”的作用是 ，水热合成
的离子方程式为
。
(5)“煅烧”得到的物质也能合成钠基正极材料
，其工艺如下：
①该工艺经碳热还原得到
，“焙烧”生成
的化学方程式为 。
②
的晶胞结构示意图如甲所示。每个晶胞中含有
的单元数有 个。
4
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③若“焙烧”温度为
时，生成纯相
，则
，其可能
的结构示意图为 (选填“乙”或“丙”)。
2．（2024·北京·高考真题）利用黄铜矿(主要成分为
，含有
等杂质)生产纯铜，流程示意图如下。
(1)矿石在焙烧前需粉碎，其作用是 。
(2)
的作用是利用其分解产生的
使矿石中的铜元素转化为
。
发生热分解
的化学方程式是 。
(3)矿石和过量
按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测得：“吸收”过
程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图；
和
时，固体B 中所含铜、铁的主要物质如表。
温
B 中所含铜、铁的主要物质
5
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度/℃
400
500
①温度低于
，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是 。
②温度高于
，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是 。
(4)用离子方程式表示置换过程中加入
的目的 。
(5)粗铜经酸浸处理，再进行电解精炼；电解时用酸化的
溶液做电解液，并维持一定的
和
。粗铜若未经酸浸处理，消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量，原因是 。
3．（2024·广东·高考真题）镓(
)在半导体、记忆合金等高精尖材料领域有重要应用。一种从电解铝的副
产品炭渣(含
和少量的
等元素)中提取镓及循环利用铝的工艺如下。
工艺中，
是一种新型阴离子交换膜，允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区。用
提取金属离子
的原理如图。已知：
①
。
②
(冰晶石)的
为
。
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③浸取液中，
和
以
微粒形式存在，
最多可与2 个
配位，其他金属
离子与
的配位可忽略。
(1)“电解”中，反应的化学方程式为 。
(2)“浸取”中，由
形成
的离子方程式为 。
(3)“还原”的目的：避免 元素以 (填化学式)微粒的形式通过
，从而有利于
的分离。
(4)“
提取”中，原料液的
浓度越 ，越有利于
的提取；研究表明，原料液酸度过高，会
降低
的提取率。因此，在不提高原料液酸度的前提下，可向I 室中加入 (填化学式)，以进一步提
高
的提取率。
(5)“调
”中，
至少应大于 ，使溶液中
，有利于
配离子及
晶体
的生成。若“结晶”后溶液中
，则
浓度为
。
(6)一种含
、
、
元素的记忆合金的晶体结构可描述为
与
交替填充在
构成的立方体体心，
形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中，粒子个数最简比
，其立方晶胞的体积为
。
4．（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：
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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 。
(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
。
1．（2024·山东·高考真题）以铅精矿(含
，
等)为主要原料提取金属
和
的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)“热浸”时，难溶的
和
转化为
和
及单质硫。溶解等物质的量的
和
时，
消耗
物质的量之比为 ；溶液中盐酸浓度不宜过大，除防止“热浸”时
挥发外，另一目的
是防止产生 (填化学式)。
(2)将“过滤Ⅱ”得到的
沉淀反复用饱和食盐水热溶，电解所得溶液可制备金属
，“电解I”阳极产
物用尾液吸收后在工艺中循环使用，利用该吸收液的操作单元为 。
(3)“还原”中加入铅精矿的目的是 。
(4)“置换”中可选用的试剂X 为 (填标号)。
演练·提能力
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A．
B．
C．
D．
“置换”反应的离子方程式为 。
(5)“电解II”中将富银铅泥制成电极板，用作 (填“阴极”或“阳极”)。
2．（2023·北京·高考真题）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 。
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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： 。
3．（2023·浙江·高考真题）工业上煅烧含硫矿物产生的
可以按如下流程脱除或利用。
已知：
请回答：
(1)富氧煅烧燃煤产生的低浓度的
可以在炉内添加
通过途径Ⅰ脱除，写出反应方程式
。
(2)煅烧含硫量高的矿物得到高浓度的
，通过途径Ⅱ最终转化为化合物A。
①下列说法正确的是 。
A．燃煤中的有机硫主要呈正价 B．化合物A 具有酸性
C．化合物A 是一种无机酸酯 D．工业上途径Ⅱ产生的
也可用浓
吸收
②一定压强下，化合物A 的沸点低于硫酸的原因是 。
(3)设计实验验证化合物A 中含有S 元素 ；写出实验过程中涉及的反应方程式 。
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4．（2023·湖北·高考真题）
是生产多晶硅的副产物。利用
对废弃的锂电池正极材料
进
行氯化处理以回收Li、Co 等金属，工艺路线如下：
回答下列问题：
(1)Co 位于元素周期表第 周期，第 族。
(2)烧渣是LiCl、
和
的混合物，“500℃焙烧”后剩余的
应先除去，否则水浸时会产生大量
烟雾，用化学方程式表示其原因 。
(3)鉴别洗净的“滤饼3”和固体
常用方法的名称是 。
(4)已知
，若“沉钴过滤”的pH 控制为10.0，则溶液中
浓度为
。“850℃煅烧”时的化学方程式为 。
(5)导致
比
易水解的因素有 (填标号)。
a．Si-Cl 键极性更大 b．Si 的原子半径更大
c．Si-Cl 键键能更大 d．Si 有更多的价层轨道
5．锰常用于制造合金锰钢。某化工厂以软锰矿(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3、CaO 等少量杂质)为
主要原料制取金属锰的工艺流程如图1 所示。
(1)“浸锰”步骤中往往有副产物MnS2O6生成，温度对“浸锰”反应的影响如图2 所示。为减少MnS2O6的
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生成，“浸锰”的适宜温度是________，“滤渣Ⅰ”的成分是____________(填化学式)。该步骤中可以再
加入MnSO4以促进“滤渣Ⅰ”析出，结合平衡移动原理分析其原因：____________________。
(2)“滤液Ⅰ”中需要先加入MnO2 充分反应后再调pH，写出加入MnO2 时发生反应的离子方程式：
_________________。
(3)“滤液Ⅱ”中加入MnF2的目的是除去溶液中的Ca2＋，已知25 ℃时，Ksp(CaF2)＝3.2×10－11，则常温下
CaF2在纯水中的溶解度为________g。
6．以硫酸渣(含Fe2O3、SiO2等)为原料制备铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如图：
(1)“酸溶”中加快溶解的方法为________________(任意写出一种)。
(2)“还原”过程中的离子方程式为__________________________________________。
(3)写出“滤渣”中主要成分的化学式：______________________________________。
(4)①“沉铁”过程中生成Fe(OH)2的化学方程式为__________________________________。
②若用CaCO3“沉铁”，则生成FeCO3沉淀。当反应完成时，溶液中＝____________。[已知Ksp(CaCO3)＝
2.8×10－9 mol2·L－2，Ksp(FeCO3)＝2×10－11 mol2·L－2]
(5)“氧化”时，用NaNO2浓溶液代替空气氧化Fe(OH)2浆液，能缩短氧化时间，但缺点是______________。
7．钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含
钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如图：
回答下列问题：
(1)洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。
混合的实验操作是_______________________________________________________。
(2)先加入氨水调节pH＝3，过滤，滤渣主要成分是____________；再向滤液中加入氨水调节pH＝6，滤液
中Sc3＋的浓度为_______。{已知：25 ℃时，Ksp[Mn(OH)2]＝1.9×10－13 mol3·L－3，Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39
mol4·L－4，Ksp[Sc(OH)3]＝9.0×10－31 mol4·L－4}
(3)用草酸“沉钪”。25 ℃时pH＝2 的草酸溶液中＝____________(保留两位有效数字)。写出“沉钪”得到
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草酸钪的离子方程式：____________________________________。[已知：25 ℃时，Ka1(H2C2O4)＝5.9×10
－2 mol·L－1，Ka2(H2C2O4)＝6.4×10－5 mol·L－1]
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