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专题09 化学工艺流程综合
2 大考点概览
题型01 分离提纯工艺流程
题型02 物质制备工艺流程
1. （2026·四川省绵阳市·一模）钴在新能源、新材料领域的核心用途集中在电池材料和高温合金。某炼锌
废渣含有钙、镁、铅、铜、铁、钴、锰的+2 价氧化物及铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下：
回答下列问题：
（1）钴元素位于元素周期表第___________周期、第___________族。
（2）浸渣的成分除铜外，还有___________。
（3）“除铜”步骤中，发生反应的化学方程式为___________。
（4）“除杂II”步骤得到的滤渣2 是MnO2，适量Na2S2O8的作用有___________。Na2S2O8中含有过氧键“-
O-O-”，则其中-1 价和-2 价氧的原子个数之比为___________。
（5）“除杂Ⅲ”步骤需加入CoO 调节pH=4，该步骤反应的离子方程式为___________。
（6）“沉钴”步骤得到的产品是Co(OH)3，产生的滤液应该返回到___________步骤。
2. （2026·四川省德阳市·一模）镍及其化合物在工业上有广泛的应用。工业上用红土镍矿(主要含有
MgO、NiO、FeO、
、
等)制备镍的部分工艺流程如下：
已知：①在本工艺条件下，H2O2、Fe3+不能氧化Ni2+；
②常温下，
。
回答下列问题：
题型01
分离与提纯工艺流程
（1）镍元素在周期表中的位置为_______，滤渣1 的成分是_______。
（2）“沉铁”步骤中，加入H2O2时发生反应的离子方程式为_______，Na2CO3能沉铁的原因是_______。
（3）若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是_______，取“沉镁”后的溶液1 L，已知
c(Mg2+)=0.02mol/L，要使溶液中c(Mg2+) ≤ 1.0×10-5 mol/L，则至少需要加入_______molNaF(忽略体积的变
化，保留3 位小数)。
（4）沉镍所得的草酸镍晶体(NiC2O4·2H2O)脱水后在高温下煅烧，可以制得Ni2O3，同时获得混合气体，
NiC2O4煅烧分解的化学方程式为_______。
（5）NiO 的晶胞结构如图所示，离O2-最近的Ni2+形成的空间结构为_______。
3. （2026·四川省广安市·一模）铊(Tl)是一种剧毒重金属，广泛存在于酸性废水中。某研究团队设计如下
工艺从酸性废水（pH≈2，含Fe2+、Zn2+、微量Tl+）中回收铊：
已知：①常温下，
②ZnS 对
有极强的吸附共沉淀作用
回答下列问题：
（1）Tl 元素位于周期表第六周期第ⅢA 族，其价电子排布式是_______。
（2）“氧化”时，
发生反应的离子方程式是_____________。
（3）“滤渣A”主要是____（填化学式）。此时，溶液中
_______；
是否沉淀完全？____
（填“是”或“否”）。
（4）“沉淀”过程中，微量
能在“滤渣B”中富集的原因是_________________。
（5）“电解”回收单质铊时，阴极的电极反应式为______________。
4. （2026·四川省广安市前峰区·一模）铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐[Be3Al2(SiO3)6]中提取铍
的路径为：
已知：
回答下列问题：
（1）基态Be2+的轨道表示式为_______。
（2）为了从“热熔、冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程的特点是_______。
（3）“萃取分液”的目的是分离Be2+和Al3+，向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液，观察到的
现象是_______。
（4）写出反萃取生成Na2[Be(OH)4]的化学方程式_______。“滤液2”可以进入_______步骤再利用。
（5）电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是_______。
（6）Be(OH)2与醋酸反应得到某含4 个Be 的配合物，4 个Be 位于以1 个O 原子为中心的四面体的4 个顶
点，且每个Be 的配位环境相同，Be 与Be 间通过CH3COO-相连，其化学式为_______。
5. （2026·四川省凉山州·一模） 采用两段焙烧-水浸法从铁锰氧化矿(主要含Fe2O3、MnO2及Co、Cu、
Ca、Si 等元素的氧化物)分离提取Cu、Co、Mn 等元素，工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）钴元素位于元素周期表第_______周期、第_______族。
（2）“低温焙烧”时(NH4)2SO4分解为NH4HSO4，金属氧化物均转化为硫酸盐：MnO2与NH4HSO4反应转
化为MnSO4时有N2生成，则该反应中氧化剂与氧化产物的物质的量之比为_______。
（3）水浸所得滤渣主要成分除Fe2O3外还含有_______、_______(填化学式)。
（4）HR 萃取Cu2+的反应为：2HR(有机相)+Cu2+(水相)
CuR2(有机相)+2H+(水相)，反萃取时加入的试剂
为_______(填字母)
A. HR
B. H2SO4
C. CuSO4
D. CuR2
（5）溶解CoS 时温度不宜过高，原因是_______。
（6）写出“沉锰”操作单元发生反应的离子方程式_______。沉锰所得滤液经处理后所得产品可导入
_______(填操作单元名称)循环利用。
6 （2026·四川外国语大学附属中学·一模）一种从深海多金属结核[主要含
、
、
，
有少量的
、
、NiO、CuO]中分离获得金属资源和电池级镍钴锰混合溶液(
、
、
)的工艺流程如下：
已知：①金属氢氧化物胶体具有吸附性，可吸附金属阳离子。
②常温下，溶液中金属离子(假定浓度均为
)开始沉淀和完全沉淀(
)的
pH；
Fe3+
Al3+
Cu2+
Ni2+
Co2+
Mn2+
开始沉淀的pH
1.9
3.3
4.7
6.9
7.4
8.1
完全沉淀的pH
3.2
4.6
6.7
8.9
9.4
10.1
回答下列问题：
（1）基态Ni 的价层电子排布式为___________。
（2）“酸浸还原”时，“滤渣”的主要成分是___________(写化学式)；SO2还原Co2O3的化学方程式为
___________。
（3）“沉铁”时，Fe2+转化为Fe2O3的离子方程式为___________，加热至200℃的主要原因是
___________。
（4）“沉铝”时，未产生Cu(OH)2沉淀，该溶液中c(Cu2+)不超过___________mol/L。
（5）“第二次萃取”时，___________、___________(填离子符号)与混合萃取剂形成的配合物更稳定。
7. （2026·四川省巴中市·一模）以“湿法炼锌”的烟尘(主要成分为ZnO、PbO、少量镉和铜的氧化物，同
时存在少量SiO2等杂质)为原料制备硫酸锌并回收镉的工艺流程如图所示。
回答下列问题：
（1）“酸浸”时，ZnO 所发生反应的离子方程式为_______。“酸浸渣”的主要成分为_______、
_______(填化学式)。
（2）“酸浸”时，在控制其他条件不变时，Zn 浸出率(%)随H2SO4的质量浓度(g/L)的变化关系如图所示。
①为提高Zn 浸出率，控制H2SO4的质量浓度范围为_______g/L。
②若“酸浸”选择更高浓度的硫酸，可能造成的后果是_______(答出一点即可)。
（3）“硫化除铜”时，溶液中金属离子
与
的关系如图所示。
①反应
的平衡常数为_______。
题型02
物质制备工艺流程
②“硫化除铜”时，若溶液中Cd2+为0.1mol/L，为尽可能去除Cu2+，可调节溶液中c(S2-) <
_______mol/L。
（4）立德粉是一种常见的白色涂料，可由硫酸锌溶液跟硫化钡溶液混合制得，其反应的化学方程式为
_______。
8.（2026·四川省达州市·一模） 铋及其化合物广泛应用于冶金、催化、材料、医疗等领域。一种以含铋烧
渣（主要成分为Bi2O3、MnSO4，还含有少量Fe2O3、SiO2、CuO 等）为原料，制取Bi2O3和NaBiO3的工艺
流程如下：
已知：①NaBiO3和Bi2(C2O4)3难溶于水；
②Bi3+或BiCl 易水解为BiOCl 沉淀；
③浸出液中铋主要以BiCl 存在，高酸度下易被有机萃取剂TBP 萃取为H2BiCl·2TBP；
④常温，在该工艺条件下，溶液中金属离子转化为氢氧化物开始沉淀和完全沉淀（c≤1.0×10-5 mol/L）的
pH 如下表：
Fe2+
Fe3+
Cu2+
Bi3+
开始沉淀的pH
6.3
1.9
4.7
4.2
完全沉淀的pH
8.3
3.2
6.7
5.5
回答下列问题：
（1）铋与氮同族，基态铋原子的价电子排布式为_______。
（2）“滤渣1”的成分为_______，“酸浸”时用浓盐酸并维持较高离子浓度的目的是_______。
（3）“除铜”后分离出的滤液2 中所含铜元素的微粒为______，“沉铋”后滤液3 中的Bi3+浓度为
_______mol/L。
（4）“氧化”时反应的离子方程式为______。
（5）“反萃取”时加入草酸溶液提供低酸度水相，使萃取平衡逆向移动，另一作用是______。
（6）如图为Bi2O3的立方晶胞结构（O 占据部分Bi 的四面体空隙），以A 点为原点建立分数坐标，C 点分
数坐标为
，则B 点分数坐标为_______；若B、C 两点间距离为a pm，设NA为阿伏加德罗常数
的值，Bi2O3的摩尔质量为M g/mol。则晶胞密度为_______g/cm3。
9. （2026·四川省成都市·一模）从废钴钼系催化剂（主要含MoS2、CoS 及少量Al2O3、CuO、ZnO）中回
收钼的工艺如下所示：
已知酸浸后钼元素主要存在形式为
和
，仲钼酸盐中为
。
回答下列问题：
（1）Co 位于元素周期表第四周期、第______族。
（2）MoS2在空气中高温焙烧生成两种氧化物，有MoO3和______。
（3）“焙烧”中加入CaCO3的优点是_____________（写一条）。
（4）“酸浸”后Mo 的价态不再发生改变，则
中
______。
（5）“净化”产生废渣2，其中难溶硫化物主要有ZnS 和______。参考溶液中含铝形体浓度负对数
与pH 关系（如下图所示），则“净化”时pH 最佳控制范围是________（选填标号）。
A .4～6 B. 6～8 C.>8
（6）“洗脱”时加入氨水的最佳浓度为1.25mol/L。氨水浓度过大，会导致有机萃取剂（酯类物质）失
效，从而降低Mo 的洗脱效率，有机萃取剂失效的可能原因是________。
（7）用NaClO—NaOH 湿法氧化MoS2，直接生成MoO 和SO，对应的离子方程式为_________。
10. （2026·四川省泸州市·一模）电解锰渣中主要含MnO2、MnCO3和少量的Fe2O3、Al2O3、MgO、CaSO4
等。综合利用其中锰、铁、钙等金属元素的一种工艺流程如下。
（1）“浸锰”前，电解锰渣先经___________，再用适量水调配为浆料；“浸锰”过程中，
发生反
应的离子方程式为___________。
（2）Fe(OH)3、Al(OH)3的溶度积常数(Ksp)分别为
、
。当c ≤
10-6mol/L 时，该离子视为沉淀完全。“除铁铝”时，溶液pH 应不低于___________，可用于代替双氧水的
试剂是下列中的___________(填序号)。
a．NaClO b．空气 c．Na2O2 d．KMnO4
实际过程中双氧水消耗量通常较理论用量偏大，主要原因是___________；充分反应后，保持溶液温度
80℃足够长时间再行分离，原因是___________。
（3）基态Mn2+离子核外未成对电子数为___________。若HX 为
，在配合物MnX2中存在2 个
五元环，提供孤电子对的原子是___________。从“滤液2”获得沉淀的离子方程式为___________。
11. （2026·四川省乐山市·一模）硝酸锌常用作织物染色的媒染剂。一种从炼锌净化渣（主要成分为Zn，
少量Mn2O3和镍的氧化物）为原料制备硝酸锌的工艺流程如下：
已知：（i）在酸性条件下，Mn2O3转化为MnO2和Mn2+，Mn2+能被氧化剂a 氧化为MnO2。
（ⅱ）SOCl2的沸点为
。
回答下列问题：
（1）Zn 在元素周期表中的位置为______，第二电离能（I2）：Zn______（填“>”或“<”）
。
（2）“滤渣1”的主要成分是______。
（3）“除镍”时使用的有机净化剂，为大分子立体网格结构的聚合物，除镍原理如下图所示。
已知
，
，推测“除镍”时Zn2+不会同时沉淀
原因是______。
（4）“沉锌”时有CO2生成，则发生反应的离子方程式为______。
（5）“物质b”可以实现碱式碳酸锌到硝酸锌的一步转化，则“物质b”的化学式为______；制备无水
Zn(NO3)2时，SOCl2的作用为______。
（6）“氧化剂a”的选择可以通过标准电动势（
）来判断：当
，反应才能自发进行。
已知：（i）
[
和
表示原电池正、负极标准电极电势]，
例如：反应
。
（ⅱ）部分电对的标准电极电势如下表：
电对
①写出“氧化剂a”不能选用稀HNO3的原因______（用计算说明）。
②
可用于计算反应的标准平衡常数
，两者的关系为：
，其中R 和F 为常数，
，
，n 为氧化还原反应转移的电子数，T 为热力学温度，单位为
K。则
时，反应
的
______（列出计算式）。
12. （2026·四川省自贡市·一模）一种综合回收电解锰工业废盐(主要成分为Mn2+、Mg2+、
的硫酸盐)
的工艺流程如下。
已知：①常温下
；
②温度达到280℃左右时，(NH4)2SO4容易分解为氨气和硫酸氢铵。
回答下列问题：
（1）基态Mn2+的价层电子排布式为_______
（2）“沉锰I”时，O2要在碱性条件下反应，下列最适合用于调节pH 的是_______(填序号)。
A．NH3·H2O B．NaOH C．Na2CO3
该过程中Mn2+先形成Mn(OH)2后被氧化成Mn3O4，当Mg2+(c=1.0×10-0.78mol/L)将要开始沉淀时，溶液中
Mn2+浓度为_______mol/L。
（3）“沉锰”分I、Ⅱ两步进行的原因是_______。
（4）将“沉镁I”中得到的碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O]加入“回转窑”中，在500~600℃下煅烧
可得轻质MgO，煅烧时间控制在15~30min 的理由为_______。
（5）“沉镁Ⅱ”中，加H3PO4至pH=8.0 时，Mg2+沉淀完全，同时也能使溶液中的
沉淀。据图分析，
写出生成沉淀的离子方程式_______。
（6）“结晶”中，获得(NH4)2SO4晶体的方法为_______过滤、洗涤、干燥。
13. （2026·四川省广安市前峰区·一模）ZnO 是一种难溶于水的白色固体，在化学工业中主要用作橡胶和
颜料的添加剂，医药上用于制软膏、橡皮膏等。工业上由菱锌矿（主要成分为ZnCO3、ZnO，还含有少量
Ni2O3、FeO、MgCO3、PbO2等杂质）制备ZnO 的工艺流程如图所示：
已知：①常温下：
，
；
②“溶浸”后的溶液所含金属离子主要有：
、
、
、
；
③氧化性顺序：
。
回答下列问题：
（1）基态Zn 原子的最高能层符号为__________。
（2）滤渣1 的化学式是__________，“溶浸”过程中Ni2O3发生反应的离子方程式是__________。
（3）“氧化”时适当加热，其目的是__________，但温度不能过高，其原因是__________。
（4）已知“氧化”后溶液中
，“调pH”的pH 范围是__________（保留两位有效数
字）。（已知：溶液中离子浓度小于等于
时，认为该离子沉淀完全。）“还原”时加入锌粉
的目的是__________。
（5）有机萃取剂HA 与ZnSO4反应的化学方程式为
，则“反萃取”时
加入试剂X 的化学式是__________。
（6）在“沉锌”与“灼烧”之间进行的操作是__________，“沉锌”得到碱式碳酸锌[化学式为
]，碱式碳酸锌升温过程中固体的质量变化如图所示。350℃时，剩余固体中
已不含碳元素，则剩余固体的成分是__________（填化学式）。
14. （2026·四川省内江市·一模）由铝土矿生产氧化铝产生的废渣(赤泥)中含有Al2O3、Fe2O3、TiO2和少量
Sc2O3，可通过下列工艺将各金属元素回收利用。
Ⅰ．Al 和Fe 的回收
（1）基态Ti 原子的价层电子排布式为_______，Na[Al(OH)4]晶体中不存在的化学键有_______(填标号)。
a．离子键 b．极性键 c．非极性键 d．配位键
（2）“操作
”利用了一种简单方法分离生铁和残渣
，该方法为_______。
Ⅱ．萃取法回收Ti 和Sc
已知：A--可与TiO2+和Fe3+、Sc3+形成易溶于有机溶剂的配合物，如
(
为络合配位
数)，A--由
解离(
)提供。
（3）常温下，
，“沉淀分离”时加入NaOH 溶液，使
，滤液中pH 为_______。
（4）HA 是一种易溶于有机溶剂的有机弱酸，酸性强弱顺序为
。写出煤油相E 中的
TiOA2与足量Na2CO3溶液转化成水相中TiO(OH)2沉淀的化学方程式：_______。
（5）溶液C 中钛以TiO2+存在且含一定量Fe3+。HA 对钛和铁的萃取率随pH 变化如图。
①由图可知pH<2.4 时，Fe3+萃取率随着pH 增大而增大，结合化学平衡移动原理说明其原因：_______；
“气体Y”可以是_______，理由是_______。
②萃取时，在一定温度、压强下，一种物质在两种互不相溶的溶剂甲、乙中的浓度之比是一个常数(分配系
数
)，c(甲)、c(乙)分别表示溶质在有机相、水相两种溶剂中的浓度，
。萃取TiO2+的过程如图所
示。已知：萃取率
，分配系数
_______(忽略溶液体积变化)。
15. （2026·四川省遂宁市·一模）铟(In)是一种主要用于液晶显示屏和半导体生产的重要稀有金属。从铅、
锌的冶炼过程中产生的高铟烟灰(主要含ZnO、PbO、Fe2O3、In2O3、In2S3、SiO2)中提取铟的流程如图：
已知：①滤液中铟以In3+的形式存在，In3+与Al3+相似，易水解。②萃取剂HX 可用H2A2表示，在酸性溶液
中H2A2可萃取三价金属离子：
回答下列问题：
（1）49In 基态价电子排布图为：_______。
（2）“氧化酸浸”时在加热时，不能用浓盐酸代替稀硫酸，原因是：_______。
（3）氧化酸浸：硫元素被氧化为硫酸根。
①写出In2S3反应的离子方程式：_______。
②过滤所得滤渣含MnO2和_______(填化学式)。
（4）“净化”加入H2C2O4的目的是：_______。
（5）使In3+进入有机相，萃取过程In3+发生的反应方程式为：
，平衡常
数为K。“萃取”时萃取率的高低受溶液的pH 影响很大，已知平衡常数K 与萃取率(E%)的关系符合如下
公式：
。当
时，萃取率为50%，若将萃取率提升到90%，应调节
溶液的pH 为_______(已知lg3=0.48，忽略萃取剂浓度的变化，结果保留三位有效数字)。
（6）整个工艺中可循环利用的物质是：_______(填化学式)。
（7）“置换”步骤加入适量的锌粉发生的主要的反应的化学方程式为：_______。
16. （2026·四川省资阳市·一模）氮化镓是5G 技术中广泛应用的新型半导体材料。利用粉煤灰(主要成分为
Ga2O3、Al2O3、SiO2，还有少量Fe2O3等杂质)制备氮化镓的流程如图：
已知：
①“碱浸”后溶液的主要成分为Na[Ga(OH)4]、Na[Al(OH)4]、Na2SiO3；
②
。
回答下列问题：
（1）镓与铝同主族且相邻，其化合物性质相似。基态镓原子的电子排布式为___________
（2）“焙烧”的目的是将Ga2O3转化为NaGaO2，该反应的化学方程式为___________。
（3）“沉淀”步骤中，滤渣2 的主要成分是___________(写化学式)。
（4）步骤①中通入过量气体A，发生沉铝反应的离子方程式为___________。
（5）取mgGaN 样品溶于足量的热NaOH 溶液中，产生NH3被H3BO3溶液完全吸收，用
的盐酸
滴定，消耗盐酸VmL，则样品的纯度是___________(用含m、c、V 的式子表示)。
（6）一种含镓的抗癌药物合成方法如图所示：
①化合物Ⅰ中N 原子的杂化方式为___________。
②化合物Ⅱ中Ga 的配位数为___________。
③已知Ga 元素存在同位素。确定该配合物中Ga 的同位素种类，可采用的方法是___________。
A．X 射线衍射法 B．质谱法 C．红外光谱法
