文档文本内容
1-1 工艺流程题思维模式
化工流程题主要考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决化工生产中实际问题的能力，具有考查
知识面广、综合性强、思维容量大的特点。工艺流程题设问的地方有：反应速率与平衡理论的运用，氧化
还原反应的判断、化学方程式的书写，利用控制pH 分离除杂，利用溶解度分离，常用的分离方法、实验
操作，流程中的物质转化和循环，绿色化学评价，电化学，计算产量、产率、产品纯度等。这类题型不但
综合考查考生在中学阶段所学的元素及其化合物知识以及物质结构、元素周期律、氧化还原反应、化学用
语、电解质溶液、化学平衡、电化学、实验操作等知识，而且更重要的是能突出考查考生的综合分析判断
能力、逻辑推理能力，且这类试题陌生度高，文字量大，包含信息多，思维能力要求高，近年来已成为高
考化学主观题中的必考题型。
1．无机工艺流程试题的结构模型
流程图一般三大部分：原料预处理、核心化学反应、产品的分离与提纯
呈现模式
识图方法
1
图
2
图
3
图
箭头的意义
图1：箭头进入的是反应物(投料)，箭头出去的是生成物(产物、副产物)
图2：箭头表示反应物分步加入和生成物出来
图3：返回的箭头一般是“循环利用”的物质
2．无机工艺流程题常考的设问角度
设问角度
(1)原料预处理方法及反应
(2)加入试剂判断及加入试剂的作用
(3)陌生化学(离子)方程式的书写
(4)分离、提纯的仪器、操作及操作目的
(5)滤渣、滤液成分判断
(6)实验条件的选择，温度或pH 调节
(7)图表、图像分析
(8)物质循环利用
(9)计算
2．化工流程试题的一般解题策略
（1）审题“四角度”
审题干
** 错误的表达式 **明确原料的主要成分和杂质成分
** 错误的表达式 **明确目的
审信息
** 错误的表达式 **寻找信息再流程中的作用
** 错误的表达式 **寻找信息与某设问的对立关系
审流程
** 错误的表达式 **明确三线：主线产物，分支副产物，回线为循环物
** 错误的表达式 **结合设问的问题细审流程中转化原理，找出进料物质(反应物)和
出去物质(生成物)的主产物和副产物
审设问
明确答什么，答的问题与哪步流程有关，考查的什么知识等
（2）破题“三方法”
首尾分析法
对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试题，首先对比分析流程图中
第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，从对比分析中找出原料与产品之间的关
系，弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工
艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答
分段分析法
对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工业流程题，用分
段分析法更容易找到解题的切入点
交叉分析法
有些化工生产选用多组原材料，先合成一种或几种中间产品，再用这一中间产品与部
分其他原材料生产所需的主流产品，这种题适合用交叉分析法。就是将提供的工业流
程示意图结合常见化合物的制取原理划分成几条生产流水线，然后上下交叉分析
[解题思路]
首尾对比：对比分析原料与目标产物之间的关系，比较物质变化和主要元素化合价的变化
主元素跟踪：跟踪主要物质(元素)的转化形式和转化方法，即原料→中间转化物质→目标产物
除杂分析：分析原料中的“杂质”转化除去过程，分析每一步骤的目的以及反应产物、反应过程
综合判断：根据题干信息、流程信息、题中设问信息审题、解题(读完全题再做题)
（3）解题“三步骤”
第一步：读题头，得目的，找原料，明产品，解决“干什么”
通过阅读题头，了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，通过对比分析
工业流程示意图中的第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，弄清从原料出发，要得到最终产品，必
须除去什么元素、引进什么元素
第二步：读题干，析过程，看措施，推用意，解决“怎么做”
题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来。分析流程中的每一步骤的反
应物是什么？发生了什么反应？利用了什么原理(氧化还原、溶解度、电离平衡、水解平衡、溶解平
衡)？该反应造成了什么后果？(除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？这些物质又是如何分离、提
纯和循环利用的？如何体现绿色化学思想？)每一步操作进行到什么程度最佳？在此过程中抓住一个关键
点：一切反应或操作都是为获得产品而服务，在回答相关操作的原因或目的时要从对产品的影响层面作
答。
第三步：读题问，逐空填答，用语要规范，解决“怎么写”
从化学原理的角度、用化学语言作答；要抓住主要问题，针对具体问题做具体分析。具体答题要点
如下：
审清楚
要看清题目要求，按要求答题。如：写离子方程式还是化学方程式；写物质的名称还是化
学式等；方程式中反应物、产物的分子式书写要正确；尤其是化学方程式要配平，电极反
应式和化学方程式一定要书写正确；正确使用等号或可逆符号；沉淀、气体、水溶液等符
号要标明
答规范
回答问题要准确全面，注意语言表达的规范性，例如评价或比较实验方案时要全面考虑：
反应物种类多少、是否易得、是否对环境有污染；反应产物的种类多少，对目标产物的分
离和提纯是否有影响；反应条件是否苛刻；仪器、设备是否要求高；工艺流程、实验步骤
的多少
答完整
要答到对产品生产的影响这一步！
①除杂：除去……中的……(只写“除杂”一类是不给分的)
②干燥：除去……气体中的水蒸气，防止……
【典例】某钨锰矿渣(主要成分为WO3、MnO、Sc2O3、SiO2及铁的氧化物)综合利用的流程如图：
已知：①P204 的萃取机理：
。
②当溶液中离子浓度小于或等于10-5mol·L-1时，认为该离子沉淀完全。
③常温下，一些常见物质的溶度积常数如下表：
物质
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Mn(OH)2
Ksp
2.8×10-39
4.9×10-17
1.6×10-13
lg2.8≈0.45
④
，lg2≈0.30.
回答下列问题：
（1）“沉淀1”的主要成分是___________(填化学式)。
（2）使“有机相2”中的P2O4萃取剂再生，需选择的试剂为___________(填名称)。
（3）“沉钪”工序中发生沉钪反应的化学方程式为___________。
（4）“氧化”工序中加入活性MnO2，其优点是___________；该工序中发生反应的离子方程式为
___________。
（5）若“除杂”时溶液中Mn2+的浓度为0.01mol·L-1，则加入NaOH 控制pH 的范围是___________ (溶
液体积变化忽略不计，保留3 位有效数字)。
（6）钨主要用于制作特种合金钢、灯丝和高速切削工具等，用氢气在高温下还原氧化钨可得到单质
钨，钨的体心立方晶胞结构如图，晶胞边长为a nm。设NA为阿伏加德罗常数的值。
①钨原子的配位数为___________。
②钨的密度为___________(填含a、NA的计算式)g·cm-3。
【答案】（1）WO3、SiO2
（2）盐酸
（3）
（4） 提高了MnCO3的产量且不引入新的金属离子
（5）2.82~8.60
（6） 8
【流程图深度析】
【解析】本题主要考查以钨锰矿渣为原料分离得到三种元素的化合物的工艺流程，首先用盐酸对原料进
行酸浸，其中WO3、SiO2和盐酸不反应，成为沉淀1 的主要成分，同时滤液1 中含有二价锰离子、
三价钪离子，同时可能含有二价和三价铁离子，用P2O4萃取后分别处理可以得到氧化钪和碳酸锰，
以此解题。
【解析】（1）根据碱浸“沉淀1”后所得溶液再“沉钨”，分析“沉淀1”中含有W 元素，且二氧化硅与
盐酸不反应，故“沉淀1”的主要成分是SiO2、WO3；
（2）结合已知①P2O4的萃取机理：
可知，使“有机相2”中的P2O4萃取剂再
生，最好选择酸性物质，再结合酸浸时使用的是盐酸，则此时最好选择盐酸；
（3）萃取时生成R3Sc，用氢氧化钠沉钪，则“沉钪”工序中发生沉钪反应的化学方程式为
；
（4）原料中含有铁的氧化物，为了除去铁，需要将二价铁氧化三价铁，同时氧化后进一步处理得到碳
酸锰，为了不引入杂质则可以选择二氧化锰作为氧化剂，故答案为：提高了MnCO3的产量且不引
入新的金属离子；
；
（5）常温下，由Fe3+完全沉淀时的浓度及Fe(OH)3的溶度积常数可知，
，则
，
，因为溶液
中
，为了不使Mn2+沉淀，根据
，可得
，所以
，pH<8.60，则控制pH 的
范围是
；
（6）①由图可知，该晶体中钨原子位于顶点和面心位置，则其配位数为8；
②根据均摊法，每个晶胞中含W 原子的个数为
，由密度计算公式可知，
。
1．（2025·四川·高考真题）为了节约资源，减少重金属对环境的污染，一研究小组对某有色金属冶炼厂
的高氯烟道灰(主要含有
等)进行研究，设计如下工
艺流程。实现了铜和锌的分离回收。
回答下列问题：
（1）铜元素位于元素周期表第 周期、第 族。
（2）“碱浸脱氯”使可溶性铜盐、锌盐转化为碱式碳酸盐沉淀。其中，铜盐发生反应的化学方程式为
。
（3）滤渣①中，除
外，主要还有 。
（4）“中和除杂”步骤，调控溶液
左右，发生反应的离子方程式为 。
（5）“深度脱氯”时，
的存在使锌粉还原产生的
与
反应，生成能被空气氧化的
沉淀，
使
被脱除。欲脱除
，理论上需要锌粉
。
（6）
可以通过 (填标号)将其溶解，并返回到 步骤中。
a．盐酸酸化、双氧水氧化 b．硫酸酸化、
氧化
c．硝酸酸化和氧化 d．硫酸酸化、双氧水氧化
（7）“电解分离”采用无隔膜电解槽，以石墨为阳极，铜为阴极。
①“电解分离”时，阴极产生大量气泡，说明铜、锌分离已完成，其理由是 。
②“电解分离”前，需要脱氯的原因有 。
【答案】（1） 四 ⅠB
（2）2CuCl2+3Na2CO3+2H2O=Cu2(OH)2CO3↓+4NaCl+2NaHCO3或
2CuCl2+2Na2CO3+H2O=Cu2(OH)2CO3↓+4NaCl+CO2
（3）PbSO4
（4）
（5）0.5
（6） d 碱浸脱氯
（7） 放电顺序：
，阴极产生大量气泡，说明溶液中已经没有Cu2+，Zn2+因氧化性
弱于氢离子未参与反应，留在溶液中，实现铜、锌的分离 若不脱氯，Cl-在阳极被氧化生成Cl2
污染环境，氯气可与阴极产生的氢气反应可能会发生爆炸，存在安全隐患，且影响铜、锌分离效果
【解析】烟道灰先通过“碱浸脱氯”，使可溶性铜盐、锌盐转化为碱式碳酸盐沉淀，即把CuCl2和ZnCl2
转化为碱式碳酸盐沉淀，再用稀硫酸进行酸浸，除去PbO 和SiO2。“中和除杂”通过调节pH 值使
Fe3+转化为氢氧化铁沉淀而除去。“深度脱氯”时，发生的反应为
，
，可通过比例关系计算出需要锌粉的量。CuCl 要溶解并返回到前面的流程
中，就不能引入新的杂质离子。“电解分离”时离子的放电顺序Cu2+在H+之前，Zn 2+在H+之后，
产生大量气泡时，说明H+开始放电，即Cu2+已经全部反应完，铜、锌分离已完成。
（1）铜是29 号元素，其核外电子排布为[Ar]3d104s1，根据元素周期表的结构，电子层数等于周期数，
铜有4 个电子层，所以位于第四周期；其价电子构型为3d104s1，属于第ⅠB 族。
（2）“碱浸脱氯”时，碳酸钠与氯化铜反应生成碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]、氯化钠和碳酸氢钠，化学
方程式为2CuCl2+3Na2CO3+2H2O=Cu2(OH)2CO3↓+4NaCl+2NaHCO3或
2CuCl2+2Na2CO3+H2O=Cu2(OH)2CO3↓+4NaCl+CO2
。
（3）烟道灰中的PbO 与稀H2SO4反应生成PbSO4沉淀，SiO2不与稀H2SO4反应，所以滤渣①中除SiO2
外，还有PbSO4。
（4）“中和除杂”步骤，调控溶液pH = 3.5 左右，此时溶液中的Fe3+会水解生成氢氧化铁沉淀，离子方
程式为
，加入的Zn2(OH)2CO3与H+反应，促进Fe3+的水解平衡正向移
动，
，总离子方程式为
；
（5）“深度脱氯”时发生的反应为
，从反应可知脱除2mol Cl-需要1mol Cu，
而Zn 与Cu2+反应生成Cu 的反应为
，即生成1mol Cu 需要1mol Zn。所以脱除
1.0mol Cl-，根据反应比例关系，理论上需要锌粉0.5mol。
（6）a．盐酸酸化和双氧水氧化使CuCl 转化为CuCl2，而最终要获得的是硫酸锌，氯离子为杂质，不能
用盐酸，a 错误；
b．KMnO4氧化会引入Mn2+、K+等杂质离子，b 错误；
c．硝酸酸化和氧化会引入
，c 错误；
d．
能被硫酸酸化的双氧水氧化，且没有引入杂质， d 正确；
故答案为：d；
硫酸酸化、双氧水氧化后的溶液可以返回到碱浸脱氯步骤。
（7）①“电解分离”时，放电顺序：
，阴极发生还原反应，阴极产生大量气泡，说明
溶液中已经没有Cu2+（因为Cu2+会先在阴极得到电子被还原），Zn2+因氧化性弱于氢离子未参与反
应，留在溶液中，此时溶液中的H+得到电子生成H2，产生气泡，所以说明铜、锌分离已完成。
②“电解分离”前，需要脱氯是因为Cl-在阳极会被氧化生成Cl2，污染环境，采用无隔膜电解槽，氯气
可与阴极产生的氢气反应可能会发生爆炸，存在安全隐患，同时Cl-存在会使锌粉还原产生的Cu 与
Cu2+反应生成CuCl 沉淀，影响铜的纯度。
2．（2025·全国卷·高考真题）我国的蛇纹石资源十分丰富，它的主要成分是
，伴生有少
量
、
、
等元素。利用蛇纹石转化与绿矾分解的耦合回收
并矿化固定二氧化碳的实验流
程如图所示。
已知：
回答下列问题：
（1）绿矾(
)在高温下分解，得到红棕色固体和气体产物，反应的化学方程式为 。
（2）经“焙烧①”“水浸”，过滤分离后，滤液中金属离子的浓度(
)分别为：
、
、
、
。滤渣①的主要成分是 、 。
（3）加入
“调
”，过滤后，滤渣②是 、 ，滤液中
的浓度为
。
（4）“焙烧②”后得到
。
晶胞如图所示，晶胞中含有
的个数为 。
（5）调节“沉镍”后的溶液为碱性，“矿化”反应的离子方程式为 。
（6）
蛇纹石“矿化”固定
，得到
，相当于固定
L(标准状况)。
【答案】（1）
（2）
（3）
（4）4
（5）
（6）89.6
【解析】蛇纹石资主要成分是
，伴生有少量
、
、
等元素和绿矾(
)
混合高温焙烧
经“焙烧①”，生成氧化镁、二氧化硅、水；
高温下分
解，得到红棕色固体
和气体产物三氧化硫、二氧化硫；加水水浸过滤得到滤渣①为
、
；滤液中含有
、
、
、
、
，加入
调节pH=6，将
、
转化为
、
沉淀，过滤滤渣②为
、
；滤液中含有
、
、
，加入
沉淀剂将镍离子转化为氢氧化镍沉淀，氢氧化镍焙烧后得到氧化镍；调节“沉镍”后的溶液通入二
氧化碳“矿化”发生反应
，得到产物。
（1）绿矾(
)在高温下分解，得到红棕色固体
和气体产物三氧化硫、二氧化硫，反应
的化学方程式为
，故答案为：
；
（2）
经“焙烧①”，生成氧化镁、二氧化硅、水；
分解生成
、二氧
化硫、三氧化硫， “水浸”，过滤分离后，滤渣①的主要成分是为
、
，故答案为：
；
；
（3）加入
“调
”，
，
，
，
，溶液中没有铁离子、氯离子，两
者均以氢氧化物沉淀下来，过滤后，滤渣②是为
、
；滤液中
的浓度为
，故答案为：
；
；
；
（4）因为离子半径
，
晶胞图中
位于8 个顶点，6 个面心，1 个晶胞中
的个数为
，故答案为：4；
（5）调节“沉镍”后的溶液为碱性，通入二氧化碳“矿化”发生反应
，故答案为：
；
（6）
物质的量为
，根据C 原子守恒
，固定
为
，标准状况下的体积为
，故答案为：89.6。
3．（2025·重庆·高考真题）硒(Se)广泛应用于农业和生物医药等领域，一种利用H2Se 热解制备高纯硒
的流程如下：
已知H2Se 的沸点为231K，回答下列问题：
（1）真空焙烧时生成的主要产物为
，其中Se 的化合价为 ，Al 元素基态原子的电子排布
式为 。
（2）氢化过程没有发生化合价的变化，Al 元素转化为Al2O3·xH2O，则反应的化学方程式为 。
（3）热解反应：
。冷凝时，将混合气体温度迅速降至500K 得到
固态硒。Se 由气态直接转变为固态的过程称为 。迅速降温的目的 ；冷凝后尾气的成
分为 (填化学式)。
（4）Se 的含量可根据行业标准YS/T 226.12-2009 进行测定，测定过程中Se 的化合价变化如下：
称取粗硒样品0.1000g，经过程①将其溶解转化为弱酸H2SeO3，并消除测定过程中的干扰。在酸性介质
中，先加入0.1000mol·L-1 Na2S2O3标准溶液40.00mL，在加入少量KI 和淀粉溶液，继续用Na2S2O3
标准溶液滴定至蓝色消失为终点(原理为
)，又消耗8.00mL。过程②
中Se(IV)与Na2S2O3反应的物质的量之比为1：4，且反应最快。过程③的离子方程式为 。
该样品中Se 的质量分数为 。
【答案】（1）
（2）
（3） 凝华 减少
生成，提高Se 产率
，
（4）
94.8%
【解析】粗Se 加入铝粉焙烧得到
，通入水蒸气氢化得到
，脱水后热解发生反应：
，冷凝后得到精Se；
（1）Al 是IIIA 族元素，化合价为+3 价，则Se 化合价为-2 价；铝的基态电子排布式为
；
（2）“氢化”过程是
与水蒸气反应生成
，化学方程式为
；
（3）从气态变为固态的过程为凝华；已知热解正向是吸热反应，降温时，为避免平衡逆向移动，需要
迅速冷凝Se 蒸汽，故目的是减少
生成，提高Se 产率；尾气种含有
以及少量的
；
（4）反应③是
被KI 还原为Se 的过程，离子方程式为：
；
第一次加入40.00mL 的
溶液和KI 溶液，二者同时做还原剂，将
还原为Se，第二次再加
入同浓度的
滴定上一步生成的碘单质，整个过程相当于48mL 0.1mol/L 的
溶液与
反应，根据已知条件Se(IV)与
反应的物质的量之比为
，则
，样品中Se 的含量：
。
4．（2025·广东·高考真题）我国是金属材料生产大国，绿色生产是必由之路。一种从多金属精矿中提取
Fe、Cu、Ni 等并探究新型绿色冶铁方法的工艺如下。
已知：多金属精矿中主要含有Fe、Al、Cu、Ni、O 等元素。
氢氧化物
（1）“酸浸”中，提高浸取速率的措施有 (写一条)。
（2）“高压加热”时，生成
的离子方程式为： 。
（3）“沉铝”时，pH 最高可调至 (溶液体积变化可忽略)。已知：“滤液1”中
，
。
（4）“选择萃取”中，镍形成如图的配合物。镍易进入有机相的原因有_______。
A．镍与N、O 形成配位键
B．配位时
被还原
C．配合物与水能形成分子间氢键
D．烷基链具有疏水性
（5）
晶体的立方晶胞中原子所处位置如图。已知：同种位置原子相同，相邻原子间的最近距
离之比
，则
；晶体中与Cu 原子最近且等距离的原子的数目为
。
（6）①“700℃加热”步骤中，混合气体中仅加少量
，但借助工业合成氨的逆反应，可使Fe 不断生
成。该步骤发生反应的化学方程式为 和 。
②“电解”时，
颗粒分散于溶液中，以Fe 片、石墨棒为电极，在答题卡虚线框中，画出电解池示
意图并做相应标注 。
③与传统高炉炼铁工艺相比，上述两种新型冶铁方法所体现“绿色化学”思想的共同点是 (写一
条)。
【答案】（1）搅拌、粉碎多金属精矿、提高酸浸温度等
（2）4Fe2++O2+4H2O
2Fe2O3↓+8H+
（3）5
（4）AD
（5） 3：1：1 12
（6） 2NH3
N2+3H2 Fe2O3+3H2
2Fe+3H2O
没有污染物产生
【解析】矿粉酸浸通入SO2酸浸，浸取液中含有Fe2+、Cu2+、Ni2+、Al3+等，调节pH=3.0，通入空气加热
得到Fe2O3，Fe2O3可以通过还原得到Fe 单质，也可以用电解得到Fe 单质，滤液1 在常温下沉铝，
滤液2 选择萃取得到含硫酸根的溶液和分别含Cu 配合物和Ni 配合物，最终得到产品NixCuyNz。
（1）“酸浸”中，提高浸取速率的措施有：搅拌、粉碎多金属精矿、提高酸浸温度等；
（2）由于通入
“酸浸”，故浸取液中不含有
，“高压加热”时，Fe2+在酸性条件下被氧化为
，离子方程式为：4Fe2++O2+4H2O
2Fe2O3↓+8H+；
（3）“沉铝”时，保证Cu2+和Ni2+不沉淀，Cu(OH)2的溶度积更小，
，根据
Ksp=c(Cu2+)×c2(OH-)=0.022×c2(OH-)=2.2×10-20，得出c(OH-)=10-9mol/L，pH=5；
（4）“选择萃取”中，镍形成如图的配合物。镍易进入有机相的原因有：
A、镍与N、O 形成配位键，可以使镍进入有机相，A 正确；
B、配体
中提供孤对电子的O 原子带一个单位负电，可以视作是得到一个电子的阴
离子，其余配体不带电，整个配合物不显电性，形成配合物后，中心离子还是Ni2+，Ni2+化合价不
变，B 错误；
C、配合物与水形成氢键，不能解释镍进入有机相，C 错误；
D、烷基具有疏水性，可以使其进入有机相，D 正确；
答案选AD；
（5）根据同种位置原子相同，相邻原子间的最近距离之比
，设晶胞边长为a，由几
何关系可知，面心的原子与顶点的原子距离为
，面心的原子与体心的原子距离为
，则可以
确定，晶胞中面心原子为Ni，有6×
个，顶点原子为Cu，有8×
个，体心的原子为N，有
1 个，则x：y：z=3：1：1；
根据分析，Cu 原子处于顶角，距离最近且等距离的原子为面心上Ni 原子，数目为
；
（6）①氨气分解为N2和H2，H2还原Fe2O3得到Fe 单质和水，化学方程式为：2NH3
N2+3H2、Fe2O3+3H2
2Fe+3H2O；
②电解Fe2O3颗粒得到Fe 单质，在阴极发生还原反应，则Fe 片为阴极，石墨做阳极，电解液为NaOH
溶液和
颗粒，装置图如下：
；
③与传统高炉炼铁工艺相比，上述两种新型冶铁方法所体现“绿色化学”思想的共同点是没有污染性的
CO 气体产生。
