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大题01 化工流程综合题
内容概览
类型一 以物质制备为目的
类型二 以混合物的分离、提纯为目的
类型三 以化学基本原理考查为目的
类型四 以化学图表、图像信息加工考查为目的
类型五 以物质结构和性质考查为目的
类型一 以物质制备为目的
1．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）普通立德粉(BaSO4·ZnS)广泛用于工业生产中，可利用ZnSO4和BaS 共沉淀法
制备。以粗氧化锌(含Zn、CuO、FeO 等杂质)和BaSO4为原料制备立德粉的流程如下：
(1)生产ZnSO4的过程中，反应器Ⅰ要保持强制通风，原因是 。
(2)加入锌粉的主要目的是 (用主要的离子方程式表示)。
(3)已知KMnO4在酸性溶液中被还原为
，在弱酸性、弱碱性溶液中被还原为MnO2，在碱性溶液中被还
原为
。据流程判断，加入KMnO4时溶液的pH 应调至 ；
a．2.2~2.4 b．5.2~5.4 c．12.2~12.4
滤渣Ⅲ的成分为 。
(4)制备BaS 时，按物质的量之比计算，BaSO4和碳粉的投料比要大于1：2，目的是 ；生产过程中会
有少量氧气进入反应器Ⅳ，反应器Ⅳ中产生的尾气需用碱液吸收，原因是 。
(5)普通立德粉(BaSO4·ZnS)中ZnS 含量为29.4%，高品质银印级立德粉中ZnS 含量为62.5%。选取ZnSO4、
BaS、Na2S 三种试剂制备银印级立德粉的化学方程式为 。
2．（2024·辽宁·模拟预测）三氧化二铬(
)可用于制备陶瓷、合金、耐火材料等。由铬铁矿(含
1
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和少量
、
、
)制备
的一种流程如下：
已知：①该实验条件下，
、
、
，
；当溶液中离子浓度
时，认为该离子沉淀完全；
②
，
。
回答下列问题：
(1)“水浸”所得浸渣的主要成分为
和
，“球磨”时加入适量
的作用为 ；该
实验条件下，从浸渣中提取
的方法为浸渣酸溶、过滤，得到金属离子浓度均为
的滤液，调
节滤液pH 的范围是 ，过滤，洗涤，煅烧得产品。
(2)“焙烧”时
发生反应的化学方程式为 。
(3)“调pH 为7~8”和“酸化”两步不能合并的原因为 ；其中不能用盐酸代替硫酸的原因为
。
(4)“热还原”过程中生成
，该反应的化学方程式为 。
(5)
晶体为尖晶石结构，其中O 原子堆成如图所示的结构单元，该结构单元中O 原子围成的正四
面体空隙的
填充Cr，Fe 和剩余Cr 填充在O 原子围成的正八面体空隙中；
的立方晶胞由8 个图
示结构单元无隙并置而成。
2
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①
晶体中，O 原子围成的正八面体空隙的占用率为 。
②若该结构单元的棱长为
，设阿伏加德罗常数的值为
，则该晶体的密度为
(用
含a、
的代数式表示)。
3．（2024·辽宁锦州·模拟预测）氯化亚铜(CuCl)广泛应用于冶金工业，用作催化剂和杀菌剂。以工业废铜
渣(主要含CuO，还有CuS、
、CaO、
、
和FeO 等)为原料制备CuCl，工业流程如下：
已知：CuCl 难溶于醇和冷水，在热水中能被氧化，在碱性溶液中易转化为CuOH，CuCl 易溶于浓度较大的
体系中：
(无色)。
回答下列问题：
(1)滤渣1 含有淡黄色固体，此外还含
(2)除杂后对滤液进行加热的目的是
(3)关于该工艺流程，下列说法正确的是___________(填字母)。
A．把CuO 改为ZnO 也能达到除杂的目的
B．本流程还可以得到一种常用作化肥的副产物
C．为了加快浸取速率，可以采取的措施：粉碎废渣、搅拌，高温等
D．“系列操作”可能是抽滤、依次用温度较低的
水溶液与无水乙醇洗涤沉淀、真空干燥
(4)
参与反应的离子方程式为
(5)流程中Cu+的沉淀率与加入的
的量关系如图所示，随着加入的
的增多，Cu+的沉淀率降低的
原因是 。
3
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(6)如下图所示，Cu(II)配合物A 和B 可发生配位构型的转变，该转变可带来颜色的变化，因此可用作热致变
色材料，在温度传感器、变色涂料等领域应用广泛。
①A 中氢原子与其它原子之间存在的作用力类型有
②已知：当Cu(II)配合物A 和B 配位构型由八面体转变为四方平面时，配合物颜色会发生变化，现要实现这
一变化，需要进行的简单操作为 。
类型二 以混合物的分离、提纯为目的
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：
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：
4
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(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 。
5．（2024·黑龙江吉林·模拟预测）一种从废钼催化剂(主要成分为MoO3、MoS2，含少量CoO、CoS、NiO、
Fe2O3等)中回收有价值金属的工艺流程如图。
已知：①“碱浸”后滤液中主要成分为Na2MoO4。
②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH 如表：
金属离子
Fe3+
Co2+
Ni2+
开始沉淀时的pH
2.2
6.4
7.2
沉淀完全时(c=1.0×10-5mol•L-1)的
pH
3.2
9.0
8.7
③钼酸铵[(NH4)2MoO4]为白色晶体，具有很高的水溶性，不溶于乙醇。
回答下列问题：
5
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(1)催化剂中含多种金属元素，其中铁在元素周期表中的位置：第 周期第 族。基态Co 原子的价
电子排布式为 。
(2)钼酸铵[(NH4)2MoO4]中Mo 元素的化合价为 ；“焙烧”时MoS2转化为MoO3，该反应的化学方程式
为 。
(3)“碱浸”时，浸出温度、NaOH 加入量/钼理论耗量对钼浸出率的影响如图。
则“碱浸”时适宜的生产工艺条件：浸出温度 、NaOH 加入量/钼理论耗量 。
(4)“除铁”时应调节溶液pH 的范围为 。
(5)若“沉钴镍”时调节溶液pH=9.5，则此时溶液中p
= (pX=-lgX)。
(6)经过降温结晶、过滤、洗涤、干燥等操作得到(NH4)2MoO4•7H2O 晶体，洗涤时所选用的最佳试剂为
。
6．（2024·辽宁·模拟预测）钴广泛应用于电池、合金等领域。以含钴废料(主要含
和
，还含有
等元素以及
、碳、有机物)为原料制备钴的流程如下：
已知：①
难溶于水。
②
(焦亚硫酸钠)常作食品抗氧化剂。
③常温下，部分氢氧化物沉淀的
如表所示。
开始沉淀
0.3
2.7
7.6
7.2
9.6
6
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完全沉淀
1.2
3.2
9.6
9.2
11.1
④氧化性：
。
回答下列问题：
(1)“浸取”时硫酸不宜用浓盐酸代替，其原因是 (用离子方程式表示)。
(2)其他条件相同时，“氧化”过程中，氧化率与温度的关系如图1 所示，氧化率与
的关系如图2 所示
(不考虑
的情况)。
“氧化”的最佳条件是 。在此条件下，实际消耗的双氧水远大于理论用量，可能的原因是
。
(3)有人认为“除镁”可以通过调节
代替加入
，请你评价： (判断是否可行，简述理由)。
(4)工业上也可利用图3 装置实现制备
。
①石墨电极的电极反应式为 。生成
时，室1 中溶液理论上减少 g。
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②相较于直接电解
溶液，图3 中“三室两膜”装置突出优点是 。(从绿色化学角度分析)
(5)钴的一种氧化物的晶胞如图所示，已知
。钴离子的配位数为 ，晶胞中原子
空间利用率为 。[用含
和π 的代数式表示，已知：晶胞中原子空间利用率
]
类型三 以化学基本原理考查为目的
7．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）磷酸铁锂电池具有安全、稳定、可长期循环使用等优点。工业上用钛白
渣[主要成分为
，还含有少量
、
及
]为主要原料生产
的工艺流程如
下：
已知：磷酸铁化学式为
；
。请回答下列问题：
(1)“水溶”过程中，
发生水解生成难溶于水的
，反应的化学方程式为 。
(2)某温度时，实验测定滤液2 的
，
mol L
⋅
，则滤液2 中
。
[该温度下，
，
]
(3)“氧化”的目的是 。
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(4)一定条件下，探究不同pH 对磷、铁沉淀率的影响如图1 所示，“沉铁”步骤中应选取
，
的沉淀率最高。但随pH 的增大，磷的沉淀率又开始下降，而铁的沉淀率未下降，分析可能的原
因为 。
图1
(5)高温煅烧
步骤中，得到
的同时只生成一种气体(有毒)，该过程反应的化学方程式为
。
(6)已知某磷酸铁锂电池中聚合物隔膜只允许
通过，电池充放电过程中，正极结构变化如图2 所示。
图2
①写出电池放电时正极的电极反应式 。
②若用氢氧燃料电池为该电池充电，标准状况下消耗6.72 L
时，从
电极脱离的
数目为
。(
为阿伏加德罗常数的值)
8．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）铟是一种稀有贵金属，广泛应用于航空航天、太阳能电池等高科技领域。
从铜烟灰酸浸渣（主要含PbO、
、
、
）中提取铟的工艺如图所示：
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已知：焙烧后金属元素均以硫酸盐的形式存在。
(1)铟（In）分布在元素周期表 区，基态铟原子简化的核外电子排布式为 。
(2)①“水浸”工艺中的滤渣除
外，还含有 。
②在其他条件一定时，“水浸”铟、铁的萃取率结果如图所示，则萃取所采用的最佳条件为：萃取时间
，萃取温度 。
(3)“还原铁”中发生反应的离子方程式为 。
(4)通过萃取除铁、反萃取、置换等过程，可制备金属铟。已知
能被有机萃取剂P204（简称
）萃
取，其萃取原理可表示为
，平衡常数为K．已知
与萃取率（E％）的
关系符合公式：
。当pH＝2.30 时，萃取率为50％，若将萃取率提升到
95％，应调节溶液的pH＝ （
，忽略萃取剂浓度的变化，结果保留三位有效数字）。
(5)一种铜铟硒晶体（化学式为
）的晶胞结构如图所示，晶胞中In 和Se 未标明，用A 或者B 代替。
推断In 是 （填“A”或“B”），晶体中1mol Cu 周围与它最近且等距离的A 粒子的数目为
。
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9．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）碱式硫酸镁晶须
是一种无机镁盐晶须，
难溶于水，将其添加到以橡胶、塑料为基体的复合材料中，能使该复合材料有良好的阻燃功效。一种以蛇
纹石（主要含
、
、
、
、
等）为原料制备碱式硫酸镁晶须的流程如图：
已知：该工艺条件下，相关金属离子开始沉淀和完全沉淀时的pH 如表：
开始沉淀
7.6
2.2
3.5
9.5
完全沉淀
9.6
3.2
4.7
11.1
回答下列问题：
(1)滤渣1 的成分为 （填化学式）。
(2)氧化的目的是 （用离子方程式表示）。
(3)物质X 的化学式为 ，pH 的调控范围为 。
(4)“水热、陈化”步骤中发生反应的化学方程式为 。
(5)“一系列操作”为 。
(6)将碱式硫酸镁晶须
进行热重分析测定其化学式，TG 热重曲线[样品的固体
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残留率（
×100％）随温度变化]-DTG（微商热重曲线，表示质量的变化速率随温度的
变化）如图1 所示，第一次失重发生反应的化学方程式为
，第三次失重后获得的晶体的晶胞结构如图2 所
示。
①x、y、z 为最简整数比，则碱式硫酸镁晶须的化学式为 。
②图2 晶胞中白球的配位数为 。
类型四 以化学图表、图像信息加工考查为目的
10．（2024·黑龙江牡丹江·一模）SnO2是锡的重要氧化物，现以锡锑渣(主要含塑料及SnO2、Sb4O6、PbO2)
为原料，提纯SnO2的工艺流程图如下：
已知：①Sn、Pb 与Si 均为ⅣA 族元素，且SnO2、PbO2与强碱反应生成盐和水；
②Na2SnO3可溶于水，难溶于乙醇。
请回答下列问题：
(1)“焙烧”的主要目的是 。
(2)“沉铅”时同时生成S 沉淀的化学方程式 。
(3)“还原”时Na3SbO4发生的离子方程式为 。
(4)在不同溶剂中Na2SnO3的溶解度随温度变化如图。
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①相同温度下，Na2SnO3的溶解度随NaOH 浓度增大而减小，结合平衡移动原理解释原因 。
②由Na2SnO3溶液可获得Na2SnO3晶体，具体操作方法为 、用 洗涤、干燥。
(5)下列冶炼方法与本工艺流程中加入焦炭冶炼锡的方法相似的是_______。
A．工业制粗硅
B．电解熔融氯化钠制钠
C．氧化汞分解制汞
D．工业炼铁
(6)将10kg 锡锑渣进行碱浸，“还原”时消耗0. 13kg 锡粒，假设其余各步损失不计，干燥后称量锡酸钠质
量为4. 0kg，滴定测得锡酸钠中锡的质量分数为53. 5%。锡锑渣中锡元素的质量分数为 。
11．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）CCTV 在“新闻30 分”中介绍：王者归“铼”，我国发现超级铁矿，飞
机上天全靠它。铼(Re)是一种稀散金属，广泛应用于航空航天领域。工业上从高铼废料(含
等)中提取铼的一种工艺流程如图所示：
已知：浸液中含有的HReO4属于强酸；“离子交换”发生的反应可表示为
。
回答下列问题：
(1)“焙烧”时，高铼废料粉末与富氧空气逆流混合的目的为 。该工序中，ReS2发生反应的化学
方程式为 。
(2)其他条件相同时，“离子交换”过程中料液和D296 体积比与铼交换率、铼交换量的变化关系如图1 所
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示；混合溶液的pH 与
提取率的变化关系如图2 所示。
①由图推断，“离子交换”选择的适宜条件为 。
②其他条件相同，混合溶液的pH＞1.5 时，
的提取率降低的主要原因为 。
(3)“反萃取”时，选用的试剂X 为盐酸的理由为 。
(4)另一种途径从炼铜废液中来提取铼，其简易工艺流程如图，(部分副产物省略，铼在废液中以
形式
存在)：
已知高铼酸铵是白色片状晶体，微溶于冷水，易溶于热水。可通过 方法提纯高铼酸铵晶体。
(5)废料中的Ni 元素经一系列操作可得到金属镍，金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶
胞结构示意图及晶胞参数如图所示。该晶体的化学式为 ；晶体密度为 g∙cm-3 (列出
含a、b、NA的计算表达式，NA表示阿伏加德罗常数的值)。
12．（2024·黑龙江大庆·三模）红矾钠(重铬酸钠：
)是重要的基本化工原料，常在印染、电
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镀等工业中做辅助剂。工业上以铬铁矿(
，含Al、Si 氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠的工艺流
程如下。回答下列问题：
已知：①“焙烧”时，
转化为
和
。
②“浸取”时铁元素以
形式存在。
(1)写出“焙烧”时
被氧化的化学方程式： 。
(2)为了加快浸取速率可采取的措施有 (请写出两种方法)。
(3)矿物中相关元素可溶性组分的物质的量浓度c 与pH 的关系如图所示。当溶液中可溶性组分的浓度
时认为已除尽。
“中和”时pH 的理论范围是 ，滤渣的主要成分有 。
(4)“酸化”时，不可以将硫酸改为盐酸(HCl)，原因是(用离子方程式表示) 。
(5)“冷却结晶”所得母液中，除
外，可在上述流程中循环利用的物质还有 (用化学式表示)。
(6)
的三种结构：①
、②
、③
，
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下列说法错误的是_______。
A．①中配合离子空间结构为
或
(已略去位于正八面体中心的
)
B．②③中
的配位数都是6
C．②中存在的作用力有离子键、共价键、配位键和氢键等
D．等物质的量浓度、等体积的①②③溶液中，
的物质的量相等
类型五 以物质结构和性质考查为目的
13．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）铟(In)是制造半导体、电光源等的重要原料。从铜冶炼过程中产生的
铟砷烟灰(主要含有
、
)中提取铟的工艺方法如下：
已知：①
为强电解质；
②
为磷酸二异辛酯，密度为
，其在酸性溶液中可萃取三价金属离子；
③
。
回答下列问题：
(1)滤渣的主要成分除
外还有 、 (填化学式)；“氧化酸浸”过程中，
中
的砷元素被氧化为最高价的含氧酸，写出此反应的化学方程式： 。
(2)“还原铁”时反应的离子方程式为 。
(3)“萃取除铁”时，用
的
作萃取剂时，发现当溶液
后，铟萃取率随
值的升高而下降，
原因是 (用平衡移动原理解释)；反萃取时萃余液应从分液漏斗的 (填“下口放出”
或“上口倒出”)。
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(4)“萃取”过程中也可用酸(用
表示)作萃取剂，使
进入有机相，发生反应：
，平衡常数为
。已知
与萃取率
的关系符合公式：
。当
时，萃取率为
，若将萃取率提升到
，应调节溶液的
(已知
，忽略萃取剂浓度的变化，结果保留三位有效数字)。
(5)整个工艺流程中，可循环利用的物质是 。
(6)2023 年诺贝尔化学奖授予对量子点的发现有突出贡献的科研工作者。铜铟硫
量子点被广泛应用
于光电探测、发光二极管以及光电化学电池领域。立方晶系
的晶胞结构如图所示，晶胞中In 和
未
标明，用
或者
代替。
位于由
构成的 (填“四面体空隙”、“六面体空隙”或“八面体
空隙”)中。
14．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）硼是第ⅢA 族中唯一的非金属元素，可以形成众多的化合物。回答下
列问题：
(1)硼烷泛指一切硼和氢组成的化合物。乙硼烷(
)是最简单的硼烷，可以在 (填“乙酸”或“乙
醚”或“水”)介质中使用
还原
获得，
的电子式为 ，制备乙硼烷的化学方程式为
。
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硼酸(
)的溶解度
温
度
/
℃
0
10
20
30
40
80
溶
解
度
/g
2.7
7
3.6
5
4.8
7
6.7
7
8.9
0
23.5
4
(2)操作1 是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、 ，干燥；整个流程中可循环利用的物质是 。
(3)硼酸(
)是一元弱酸，在溶液中存在平衡：
(常温下：
)，
与NaOH 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
，该溶液pH= 。常温常压下，硼酸(
)晶体结构为层状，其
二维平面结构如图所示：
H3BO3的层状结构
从氢键的角度解释硼酸在冷水中的溶解度小而加热时溶解度增大的原因： 。
(4)相关化学键的键能如下表所示，简要分析和解释下列事实。
化学键
18
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键能(
)
389
561
293
自然界中不存在硼单质，硼氢化物也很少，主要是含氧化合物，其原因为 。
15．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池工作电压适中、放电功率高、在高温和高热
环境下的稳定性高，是新能源汽车的动力电池之一、一种利用硫酸法生产钛白粉过程的副产物硫酸亚铁(含
钛、铜、锰、铅、锌、钙、镁等杂质离子)制备磷酸亚铁锂的生产流程如图：
常温下各种硫化物溶度积常数如下：
物
质
FeS
Mns
CuS
PbS
ZnS
Ks
p
6.3×10-
18
2.5×10-
13
1.3×10-
36
3.4×10-
28
1.6×10-
24
已知：FePO4可溶于pH 小于2 的酸性溶液。
回答下列问题：
(1)铁在元素周期中的位置是 ，FePO4·2H2O 中Fe 元素的化合价是 。
(2)操作2 的名称是 。
(3)TiO2是一种白色颜料，用TiCl4制备TiO2·xH2O 的化学方程式是 。
(4)滤液2 与磷酸、双氧水生成FePO4·2H2O 的离子方程式为 ，向滤液2 中加入NaOH 溶液调节溶
液的pH，将溶液的pH 控制在2.0 的原因是 。
(5)聚丙烯的作用是 。
(6)LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O 围绕Fe 和P 分别形成4 个正八面体和4 个正四面体，电池
充电时，LiFePO4作极 (“阴”或“阳”)，脱出部分Li+，进而转化为Li1-xFePO4，Li1-xFePO4结构示
意图如(b)所示，则其中
。
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