第32講無機化工流程題的解題策略

目錄

考情分析考向1考查信息方程式的書寫

考向2考查物質分離、提純的方法

網絡構建

3考點三工藝流程題的類型

1考點一認識工業流程試題

【夯基?必備基礎知識梳理】

【夯基?必備基礎知識梳理】知識點1以物質制備為目的工藝流程題

知識點1工業流程試題的基本特點知識點2以混合物的分離、提純為目的的工

知識點2工藝流程題的主線分析方法藝流程題

2考點二工藝流程題的解題策略【提升?必考題型歸納】

考向1考查以物質制備為目的工藝流程題

【夯基?必備基礎知識梳理】

考向2考查以混合物的分離、提純為目的的

知識點1工藝流程題的審題方法

工藝流程題

知識點2工藝流程題的解題方法

【提升?必考題型歸納】

真題感悟

考點要求考題統計考情分析

分析近三年來的高考試題有以下規律：

無機化工流程題是近年來高考中備受關注的一種題

2023全國乙卷27題，14分型，該類題源于生產實際，以解決化學實際問題為目的，

以物質制備為目

2022全國甲卷26題，14分將化工生產過程中的主要生產流程用框圖形式展示出來，

的工藝流程題

2021全國甲卷26題，14分并根據其中涉及的化學知識步步設問，使問題情境真實，

構成與化工生產緊密聯系的化學工藝流程題。試題新穎，

內容豐富，閱讀量大，其結構分題頭、流程圖和問題三部

以混合物的分2023全國乙卷27題，14分分。題頭一般簡單介紹該工藝生產的原料和生產目的，流

離、提純為目的2022全國甲卷26題，14分程圖部分主要用框圖形式將原料到產品的主要生產工藝

的工藝流程題2021全國甲卷26題，14分展示出來，問題部分主要根據生產過程中涉及的化學知識

設計一系列的問題。題型可以是選擇題，也可以是主觀題。

以物質制備和物質的分離提純為主的工藝流程題考查元

素化合物和實驗操作、實際生產的相關知識。

生產過程

以物質制備為目生產工藝

的工藝流程題

條件控制

以混合物的分離、提純呈現形式

為目的的工藝流程題/!土與都土循環利用

化學其他

反應原理工藝

流程

物料流向原料預處理：除朵、凈化

也通

反應條件核心反應

物質分離產品的分離提純

應對策略

綠色化學流程構成所需產品

主、副產品物質的循環利用

產率計算其眼物的無害化處理

考點一認識工業流程試題

?夯基?必備基礎知識梳理

知識點1工業流程試題的基本特點

1、試題的切入點（或試題素材）較多的采用了與生產生活密切聯系的化學新技術、新成果。故題干內容來

源都是真實的工業生產過程，內容豐富，提問靈活。

2、無機化工流程題的結構：分題頭、題干和題尾三部分。

（1）題頭一般是介紹該工藝生產的原材料和工藝生產的目的（包括獲得副產品）；

（2）題干部分主要用框圖形式將原料到產品的主要生產工藝流程表示出來；

（3）題尾主要是根據生產過程中涉及的化學知識設置系列問題。

3、呈現形式：流程圖、數據表格、圖像、實驗裝置。

4、設問方式：措施、成分、物質、原因。

5、能力考查：獲取、整合、處理、應用信息的能力、分解問題的能力、表達能力。

6、知識落點：基本理論、元素化合物、實驗。

知識點2工藝流程題的主線分析方法

考慮副產品的循環利用

對原料的核心化產品的分目標

------?

顧1預處理學反應離提純產物

主要是股燒、/\過濾、結晶、蒸儲、

酸溶、堿溶等V考慮可能'萃取分液等分離操作.

操作,初步除八的副反應通常要考慮分離條件:

掉雜質7pH、溫度等

1.讀流程圖

①箭頭：箭頭進入的是投料(反應物)、出去的是主產物或副產物(生成物)。

②三線：出線和進線均表示物料流向或操作流程，可逆線表示物質循環。

2.解題要點

①審題要點：a.了解生產目的、原料及產品，b.了解題目提供的信息，c.分析各步的反應

條件、原理及物質成分，d.理解物質分離、提純、條件控制等操作的目的及要點。

②答題切入點：a.原料及產品的分離提純，b.生產目的及反應原理，c.生產要求及反應條

件，d.有關產率、產量及組成的計算，e.綠色化學。

3.原料預處理的常用方法及其作用

(1)研磨:減小固體顆粒度,增大物質間接觸面積，加快反應速率,提高浸出率。

(2)水浸或酸浸:與水接觸反應或溶解;與酸接觸反應或溶解，得可溶性金屬離子溶液，不溶物過濾除去。

(3)浸出:固體加水(酸)溶解得到溶液(離子)=

(4)灼燒:除去可燃性雜質或使原料初步轉化。

(5)煨燒:改變結構,使一些物質能溶解或高溫下氧化、分解。

4.無機化工流程題中的除雜、凈化

1)常用的方法

(1)水溶法：除去可溶性雜質。

(2)酸溶法：除去堿性雜質。

(3)堿溶法：除去酸性雜質。

(4)氧化劑或還原劑法：除去還原性或氧化性雜質。

(5)加熱灼燒法：除去受熱易分解或易揮發的雜質。

(6)調節溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3+等。

2)常用的操作

(1)過濾：分離難溶物和易溶物，根據特殊需要采用趁熱過濾或者抽濾等方法。

(2)萃取和分液：利用溶質在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質，如用CCL或苯萃取澳水中的澳。

(3)蒸發結晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質，如從溶液中提取NaCl。

(4)冷卻結晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質、易水解的溶質或結晶水合物，如KNO3、FeCb、CuCL、

CUSO4-5H2O>FeSO#7H2。等。

(5)蒸儲或分儲：分離沸點不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇或甘油。

(6)冷卻法：利用氣體液化的特點分離氣體，如合成氨工業采用冷卻法分離平衡混合氣體中的氨氣。

3)結合沉淀溶解平衡進行的條件控制

(1)運用Ksp計算反應所需要的pH條件；

(2)根據題目要求計算某條件下的離子濃度、需要加入的試劑量等。

5、制備過程中應注意的反應條件

(1)溶液的pH:

①控制反應的發生,增強物質的氧化性或還原性，或改變水解程度。

②常用于形成或抑制某些金屬離子的氫氧化物沉淀。

(2)溫度：

根據需要選擇適宜溫度,改變反應速率或使平衡向需要的方向移動，減少副反應的發生，確保一定的反應速率，

控制溶解度便于提純。

⑶濃度：

①根據需要選擇適宜濃度,控制一定的反應速率，使平衡移動利于目標產物的生成，減小對后續操作產生的影

響。

②過量，能保證反應的完全發生或提高其他物質的轉化率，但對后續操作也會產生影響。

(4)趁熱過濾:防止某物質降溫時會大量析出。

(5)冰水洗滌:洗去晶體表面的雜質離子，并減少晶體損耗。

6、無機化工流程中的分離方法

(1)洗滌(冰水、熱水):洗去晶體表面的雜質離子；

(2)過濾(熱濾或抽濾):分離難溶物和易溶物；

(3)萃取和分液:利用溶質在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質；

(4)蒸發結晶:提取溶解度隨溫度的變化不大的溶質；

(5)冷卻結晶:提取溶解度隨溫度的變化較大的溶質、易水解的溶質或結晶水合物，如KNCh、FeCb、CuCb、

CUSO4-5H2O^FeSO4-7H2O等；

(6)蒸儲或分儲:分離沸點不同且互溶的液體混合物；

(7)冷卻法:利用氣體易液化的特點分離氣體。

考點二工藝流程題的解題策略

—夯基?必備基礎知識梳理

知識點1工業流程試題的審題方法

1.粗讀題干，挖掘圖示

圖示中一般會呈現超出教材范圍的知識，但題目中往往會有提示或者問題中不涉及，所以一定要關注

題目的每一個關鍵字，盡量弄懂流程圖，但不必將每一種物質都推出，只需問什么推什么。如制備類無機

化工題，可粗讀試題，知道題目制取什么、大致流程和有什么提示等。

2.攜帶問題，精讀信息

這里信息包括三個方面：一是主干，二是流程圖示，三是設置問題。讀主干抓住關鍵字、詞；讀流程

圖，重點抓住物質流向（“進入”與“流出”卜實驗操作方法等。

3.跳躍思維，規范答題

答題時應注意前后問題往往沒有“相關性”，即前一問未答出，不會影響后面答題。要求用理論回答的試

題，應采用“四段論法”：改變了什么條件（或是什么條件）—根據什么理論-有什么變化一得出什么結論。

知識點2工藝流程題的解題方法

1.積累常考的答題模板

（1）除雜：除去...中的....

（2）干燥：除去……氣體中的水蒸氣，防止……

（3）增大原料浸出率（離子在溶液中的含量多少）的措施：攪拌、升高溫度、延長浸出時間、增大氣體的流速（濃

度、壓強），增大氣液或固液接觸面積。

（4）加熱的目的：加快反應速率或促進平衡向某個方向（一般是有利于生成物生成的方向）移動。

⑸溫度不高于xx。。的原因：適當加快反應速率，但溫度過高會造成揮發（如濃硝酸）、分解（如H2O2>

NH4HCO3）、氧化（如Na2so3）或促進水解（如AlCb）等，影響產品的生成。

（6）從濾液中提取一般晶體（溶解度隨溫度升高而增大）的方法：蒸發濃縮（至少有晶膜出現）、冷卻結晶、過濾、

洗滌（冰水洗、熱水洗、乙醇洗等）、干燥。

（7）從濾液中提取溶解度受溫度影響較小或隨溫度升高而減小的晶體的方法：蒸發濃縮、趁熱過濾（如果溫度

下降，雜質也會以晶體的形式析出來）、洗滌、干燥。

（8）控制某反應的pH使某些金屬離子以氫氧化物的形式沉淀，調節pH所用試劑為主要元素對應的氧化物、

碳酸鹽、堿等，以避免引入新的雜質；沉淀時pH范圍的確定：范圍過小導致某離子沉淀不完全，范圍過大

導致主要離子開始沉淀。

（9）減壓蒸儲（減壓蒸發）的原因：減小壓強，使液體沸點降低，防止（如H2O2、濃硝酸、NH4HCO3）受熱分解、

揮發。

（10）檢驗溶液中離子是否沉淀完全的方法：將溶液靜置一段時間后，向上層清液中滴入沉淀劑，若無沉淀生

成，則離子沉淀完全。

(11)洗滌沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸儲水至液面浸沒沉淀，待水自然流下后，重復操作2?3次。

(12)檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法：取少量最后一次的洗滌液于試管中，向其中滴入某試劑，若未出現特征

反應現象，則沉淀洗滌干凈。

(13)洗滌沉淀的目的：除掉附著在沉淀表面的可溶性雜質。

(14)冰水洗滌的目的：洗去晶體表面的雜質離子并降低被洗滌物質的溶解度，減少其在洗滌過程中的溶解損

耗。

(15)乙醇洗滌的目的：降低被洗滌物質的溶解度，減少其在洗滌過程中的溶解損耗，得到較干燥的產物。

(16)蒸發、反應時的氣體氛圍：抑制某離子的水解，如加熱蒸發AlCb溶液時為獲得AlCb需在HC1氣流中

進行。

(17)事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的氧化性氣體(如氧氣)，防止某物質被氧化。

2.化工流程氧化還原反應方程式的解答措施

第1步：根據題干信息或流程圖，判斷氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物

第2步：按“氧化劑+還原劑-還原產物+氧化產物”寫出方程式，根據氧化還原反應的守恒規律配平氧化劑、還

原劑、還原產物、氧化產物的相應化學計量數。

第3步：根據電荷守恒和溶液的酸堿性，通過在反應方程式的兩端添加H+或OIF的形式使方程式的兩端的

電荷守恒。

第4步：根據原子守恒，通過在反應方程式兩端添加H20(或其他小分子)使方程式兩端的原子守恒。

3.解決本類題目的三步驟：

(1)從題干中獲取有用信息，了解生產的產品。

⑵然后整體瀏覽一下流程,基本辨別出預處理、反應、提純、分離等階段。

(3)分析流程中的每一步驟,從以下幾個方面了解流程：

①反應物是什么；

②發生了什么反應；

③該反應造成了什么后果，對制造產品有什么作用；

④抓住一個關鍵點:一切反應或操作都是為獲得產品而服務。

?■提升?必考題型歸納

考向1考查信息方程式的書寫

例1.(2023秋?福建龍巖?高三校聯考期末)某工廠利用下列途徑處理含銘(VI)廢水：

H2sO,FcSO4石灰乳

(VI)廢水一|調工化3沉淀i凈化水

下列說法錯誤的是

A.“調pH”時可用濃鹽酸代替硫酸

2++3+3+

B.“轉化”過程發生的反應方程式：6Fe+Cr2O；-+14H=6Fe+2Cr+7H2O

C.“轉化”過程不能用Na2s◎替換FeSC)4

D.“沉淀”過程，生成的Fe(OH)3膠體可作為絮凝劑，加速Cr(OH)3沉淀

【分析】含銘(VI)廢水中Cr元素為50歹，硫酸酸化后與FeSCU反應，為。手轉化為C/+,加入石灰乳，Fe3+

轉化為Fe(0H)3沉淀，C#+轉化為Cr(0H)3沉淀。

【解析】A.er2。于具有強氧化性，在酸性條件下會和濃鹽酸反應產生氯氣，故不能用濃鹽酸酸化，A項錯

誤；B.“轉化”過程中Fe2+在酸性條件下將50次轉化為CW+,化學方程式為6Fe2++Cr2。/

+3+3+

+14H=6Fe+2Cr+7H2O,B項正確;C.Na2s2O3在酸性條件下易分解,不能替代FeSCU,C項正確;D.Fe(OH)3

可作為絮凝劑，使水中懸浮的細小顆粒聚集成較大的顆粒，從而加速Cr(OH)3沉淀速度，D項正確。答案選

A?

【答案】A

【變式訓練】(2023?湖南長沙?長沙市明德中學校考模擬預測)氧化鈾(CeCh)是應用廣泛的稀土氧化物。一

種用氟碳鈾礦(CeFCCh,含BaO、SiCh等雜質)為原料制備CeCh的工藝如圖。

廣濾渣A

氟碳空氣卜燒酒稀HA。］

錦礦焙燒步彝①L含Ce管

W^Ce2(CO3)3WceO

2—含+溶液

,濾液?Ce3步驟②“沉淀2

下列說法不正確的是

A.濾渣A的主要成分為BaSO4和SiO2

B.Ce2(CC>3)3中陰離子的空間結構為正四面體

C.步驟①、②中均有過濾操作

D.步驟②反應的離子方程式為2Ce3++6HC。；=Ce2(CC>3)3(+3c3H2。

焙燒

【分析】由流程可知，在空氣中焙燒主要發生4CeFCCh+O2旦=3CeO2+CeF4+4CC>2,Ce3+被氧化為Ce，+,

用硫酸浸取，Ce4+進入溶液，SiCh不反應，BaO與硫酸反應生成BaSCU沉淀，過濾分離，濾渣A為SiCh、

BaSO4,濾液A中加還原劑將Ce4+還原為Ce3+,加入碳酸氫鏤使Ce3+轉化為Ce2(CC>3)3,最后灼燒分解生成

CeO2o

【解析】A.由上述分析可知，濾渣A的主要成分為BaSCU和SiCh,A正確；B.Ce2(CCh)3中陰離子即CO；

中心原子C周圍的價層電子對數為：3+1(4+2-3X2)=3,故其空間結構為平面三角形，B錯誤；C.步驟①、

②中均分離出沉淀，均為過濾操作，C正確；

D.步驟②反應即加入碳酸氫錢使Ce3+轉化為Ce2(CO3)3,該反應的離子方程式為

3+

2Ce+6HCO-=Ce2(CO3)3+3CO2T+3H2O,D正確；故答案為：B。

【答案】B

考向2考查物質分離、提純的方法

例2.(2023秋?河北保定?高三校考期末)工業上以鋁土礦(主要成分是AI2O3,含Fe2O3雜質)為原料冶煉鋁

的工藝流程如圖：

下列敘述錯誤的是

A.試劑X是NaOH溶液，濾液A中的溶質有兩種

B.濾渣C為Fe2O3,濾液B為Na2cO3溶液

C.試劑Y是二氧化碳，它與濾液A反應生成A1(OH)3沉淀

D.圖中所示轉化反應中只包含1個氧化還原反應

【分析】鋁土礦主要成分是AI2O3,含FezCh雜質，加入過量的NaOH溶液，AI2O3與NaOH溶液反應生成

NaAlCh,濾液A含有NaAlCh和過量的NaOH,濾渣C為Fe2O3,濾液A中通入過量的二氧化碳，與NaAlO2

反應生成氫氧化鋁沉淀和NaHCCh,加熱A1(OH)3生成A12O3和水，電解熔融A12O3得到A1單質,據此分析

解答。

【解析】A.試劑X是NaOH溶液，濾液A中的溶質有NaAlCh和NaOH兩種，故A正確；B.濾渣C為

Fe2O3,濾液B為NaHCCh溶液，故B錯誤；C.試劑Y是二氧化碳，它與濾液A反應生成A1(OH)3沉淀，

故C正確；D.圖中所示轉化反應中只包含1個氧化還原反應，即電解熔融AbCh得到A1單質是氧化還原

反應，故D正確；故選B。

【答案】B

【變式訓練】(2023秋?江西南昌?高三統考開學考試)鴇在自然界的儲量只有620萬噸，江西獨占有520萬

噸。江西每年產生大量的鴇冶煉渣(主要含SiO?、MnO?、A12O3>CaO、MgO、Fe的氧化物以及少量重金屬

氧化物等)，以鴇冶煉渣為原料，提煉制備電池級硫酸鎬的工藝流程如下：

加入卸入加入加入加人稀

漁漁I泣施2渡港3墟清4

已知①溶液中金屬離子的物質的量濃度410-5moi.「時可以看成沉淀完全，

37433

Ksp[Fe(OH)3]=1x10--,Ksp[Al(OH)3]=1xW。

②Mn(OH)2易被空氣中的氧氣氧化生成MnO?,MnO?一般難溶于酸溶液。

(1)“酸浸”時，為提高鑄的浸出率，可采取的措施是(寫一種即可)，濾渣1的主要成分為Si。?、

(填化學式)。

(2)酸浸后所得浸出液中金屬陽離子包括Mn?+，寫出生成Mn?+的離子方程式。

(3)浸出液加入Hz。?需要過量的原因_______。若要使Fe?+和A產沉淀完全，則需調節溶液的pH最小值

為o

(4)濾渣3的主要成分是C嗎和。

(5)力口MnS的目的是=

(6)分批加入Na2c溶液的原因是o

⑺如圖為MnS。,溶解度曲線。從MnS。,溶液中提取M11SO4晶體的操作為,洗滌，干燥，碾磨，即

M

應

S

&

3

密

言

【分析】鴇冶煉渣(主要含Si。?、MnO?、A12O3,CaO、MgO、Fe的氧化物以及少量重金屬氧化物等)酸浸后

232

得到的浸出液中含有Mn2+、AF+、Ca\Fe\Mg\Fe?+和重金屬離子，SiO?和MnO2不溶于酸存在于濾

渣1中，浸出液中加入H2O2溶液將Fe?+氧化為Fe3+,調節pH使AF+、Fe3+轉化為A1(OH)3、Fe(OH)3沉淀,

2

過濾后向濾液中加入MnF2使Ca\Mg2+轉化為CaF2>MgF?沉淀，過濾后向濾液中加入MnS除去重金屬

離子，過濾后向濾液中加入Na2c03使Md+轉化為MnCCh沉淀，MnCCh溶于稀硫酸并且調節pH,最終得

到電池級硫酸錦。

【解析】(1)“酸浸”時，為提高鎰的浸出率，可采取的措施是：升高溫度、粉碎鴇冶煉渣、充分攪拌等；

由分析可知，濾渣1的主要成分為SiCh、MnO2o

(2)MnO?具有氧化性，“酸浸”時MnCh將Fe2+氧化為Fe3+,本身被還原為MG,離子方程式為：

+2+3+2+

MnO2+4H+2Fe=2Fe+Mn+2H2Oo

(3)由分析可知，浸出液加入H2O2的作用是將Fe?+氧化為Fe3+；

37433

Ksp[Fe(OH)3]=IxlO-<Ksp[A1(OH)3]=IxlO_,當A1(OH)3完全沉淀時，Fe(0H)3也沉淀完全，當完

(K[A1(OH)1bio-

3+

全沉淀時，溶液中c(OH-)=V―C(R3+)—={1義1。-5mol/L=lxlOmol/L,c(H)=

1f)T4

47則需調節溶液的最小值為。

lx1()9933moVL^lxlO--moVL,rpH=4.7,pH4.7

(4)由分析可知，濾渣3的主要成分是CaF2和MgF2。

(5)由分析可知，加MnS的目的是除去重金屬離子。

(6)分批加入Na2c03溶液的原因是：使MM+慢慢轉化為MnCCh沉淀，同時避免有二氧化碳氣體產生。

(7)MnS04的溶解度隨溫度變化較大，從MnSCM溶液中提取MnSCU晶體的操作為：蒸發濃縮、冷卻結晶,

洗滌，干燥，碾磨，即得到了電池級硫酸錦。

【答案】(1)升高溫度、粉碎鴇冶煉渣、充分攪拌等Mn02

+2+3+2+

(2)MnO2+4H+2Fe=2Fe+Mn+2H2O

⑶將Fe2+氧化為Fe3+4.7

(4)MgF2

(5)除去重金屬離子

(6)使Mn2+慢慢轉化為MnC03沉淀，同時避免有二氧化碳氣體產生

(7)蒸發濃縮、冷卻結晶

考點三工藝流程題的類型

?夯基?必備基礎知識梳理

知識點1以物質制備為目的工藝流程題

1.工藝流程中的常見專業術語

釋義

將塊狀或顆粒狀的物質磨成粉末或將液體分散成微小液滴，增大反應物接觸面

研磨、霧化

積，以加快反應速率或使反應更充分

使固體在高溫下分解或改變結構、使雜質高溫氧化、分解等。如煨燒石灰石、

灼燒(煨燒)

高嶺土、硫鐵礦

向固體中加入適當溶劑或溶液，使其中可溶性的物質溶解，包括水浸取、酸溶、

浸取

堿溶、醇溶等

酸浸在酸性溶液中使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去的過程

浸出率固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少

滴定定量測定，可用于某種未知濃度物質的物質的量濃度的測定

酸作用溶解、去氧化物(膜”抑制某些金屬離子的水解、除去雜質離子等

堿作用去油污、去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅、調節pH、促進水解(沉淀)

2.工藝流程題中常見問題的答題方向

常見問題答題要考慮的角度

過濾、蒸發、萃取、分液、蒸儲等常規操作，如從溶液中得到晶體的

分離、提純

方法：蒸發濃縮一冷卻結晶一過濾一(洗滌、干燥)

提高原子利用率綠色化學(物質的循環利用、廢物處理、原子利用率、能量的充分利用)

在空氣中或特定氣

要考慮02、H2O>CO2或特定氣體是否參與反應或能否達到隔絕空氣，

體中進行的反應或防氧化、水解、潮解等目的

操作

方法：往漏斗中加入蒸儲水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復以上

洗滌沉淀

操作2?3次

判斷沉淀是否洗滌

取最后洗滌液少量，檢驗其中是否還有某種離子存在等

干凈

①調節溶液的酸堿性，抑制水解（或使其中某些金屬離子形成氫氧化物

沉淀）

控制溶液的pH②“酸作用”還可除去氧化物（膜）

③“堿作用”還可除去油污，除去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅等

④特定的氧化還原反應需要的酸性條件（或堿性條件）

①使化學平衡移動；控制化學反應的方向

②控制固體的溶解與結晶

控制溫度（常用水浴、

③控制反應速率：使催化劑達到最大活性

冰浴或油浴）

④升溫：促進溶液中的氣體逸出，使某物質達到沸點揮發

⑤加熱煮沸：促進水解，聚沉后利于過濾分離

知識點2以混合物的分離、提純為目的的工藝流程題

1.物質轉化過程中分離提純階段的主要操作

加入沉淀劑或控制溶液的酸堿性使形成氫氧化物沉淀。如：除去含Cu2+溶液中混

除雜

有的Fe3+,可加入CuO、CU（OH）2、CU2（OH）2cCh等來調節溶液的pH

加快反應速率或使平衡向某個方向移動。如果在制備過程中出現一些受熱易分解

加熱的物質或產物，則要注意對溫度的控制。如：侯氏制堿中的NaHCCh;還有如

H2O2>Ca（HCO3）2>KMnO4>AgNO3>HNC）3（濃）等物質

降溫防止某物質在高溫時會分解或使平衡向著題目要求的方向移動

固液分離——過濾

液液分離：

a.有溶解度差異——結晶或重結晶（蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、烘干；蒸

分離

發結晶、趁熱過濾）

b.有溶解性差異——（萃取）分液

C.有沸點差異一蒸儲

2.獲得產品階段的主要操作

洗滌（冰水、水洗：洗去晶體表面的雜質離子（適用于溶解度小的物質）

熱水、有機冰水洗滌：洗去晶體表面的雜質離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗（適

溶劑)用于高溫溶解度大、低溫溶解度小的物質)

醇洗(常用于溶解度較大的物質)：洗去晶體表面的雜質離子，并減少晶體在洗

滌過程中的溶解損耗(若對溶解度小的物質進行醇洗，則是為了洗去雜質離子，

并使其盡快干燥)

蒸發時的氣

如從溶液中析出FeCb、AlCb、MgCb等溶質時，應在HC1的氣流中加熱，以

體氛圍抑制

防其水解

水解

如KzCrzO7和少量NaCl的混合溶液，若將混合溶液加熱蒸發后再降溫，則析

蒸發濃縮、

出的固體主要是KzCnCh，母液中是NaCl和少量KzCnCh，這樣就可分離出

冷卻結晶

大部分K2Cr2O7；同樣原理可除去KNO3中的少量NaCl

如NaCl和少量K2Cr2O7的混合溶液，若將混合溶液蒸發一段時間，析出的固

蒸發結晶、

體主要是NaCL母液中是KzCnCh和少量NaCl；同樣原理可除去NaCl中的

趁熱過濾

少量KNCh

考向1考查以物質制備為目的工藝流程題

例1、磷酸鐵鋰(LiFePCU)被認為是最有前途的鋰離子電池正極材料。某企業利用富鐵浸出液生成磷酸鐵鋰,

開辟了處理硫酸亞鐵廢液一條新途徑。其主要流程如下：

已知:HzTiCh是種難溶于水的物質。

(1)鈦鐵礦用濃硫酸處理之前，需要粉碎，其目的是o

(2)TiC)2+水解生成H2TiO3的離子方程式為-

(3)加入NaClO發生反應的離子方程式為-

(4)在實驗中，從溶液中過濾出H2TiO3后,所得濾液渾濁，應如何操作0

(5)為測定鈦鐵礦中鐵的含量，某同學取經濃硫酸等處理的溶液(此時鈦鐵礦中的鐵已全部轉化為二價鐵離子),

采取KMnCU標準液滴定Fe2+的方法:(不考慮KM11O4與其他物質反應)在滴定過程中，若未用標準液潤洗滴定

管，則使測定結果(填“偏高”、“偏低”或“無影響”)，滴定終點的現象

是0滴定分析時，稱取ag鈦鐵礦，處理后，用cmol/LKMnO4標準液

滴定，消耗VmL,則鐵元素的質量分數的表達式為o

【析圖】按照主線分析法分析如下：

2

【信息處理】鈦鐵礦用濃硫酸處理后得到含Fe2+、SO4\TQ2+的溶液，水解后得到鈦酸沉淀，再對濾液進

行處理得到目標產物磷酸鐵鋰(LiFePO。。(1)粉碎的目的是增大固體與溶液反應時的接觸面積,加快反應的進

行(2)根據水解規律，TiCP+水解生成H2TiO3和H+；(3)酸性條件下C1CT將Fe?+氧化為Fe3+,C1CT被還原成CF；

(4)濾液渾濁，說明過濾器損壞，應換上新過濾器后，重新過濾；(5)如果未用標準液潤洗滴定管，會導致標準液被

稀釋，消耗KMnCU標準液體積偏大，使測定結果偏高;當滴定達終點時,滴加最后一滴KMnCU標準液，溶液變成

紫紅色，且半分鐘內不褪色，根據電子得失守恒進行計算解答。學=科網

【解析】(1)將鈦鐵礦粉碎，可以增大表面積，增大濃硫酸的接觸面積，加快反應速率;故答案為：增大表面

積，增大濃硫酸的接觸面積，加快反應速率；

(2)TiC)2+水解生成HzTiCh,同時生成氫離子，反應離子方程式為：TiO2++2H2O-H2TiO31+2H+；故答案為:

2++

TiO+2H2O^-H2TiO3；+2H；

(3)C1O具有強氧化性，將Fe2+氧化為Fe3+,自身被還原為Cl,酸性條件下，同時生成水，反應離子方程式

2++3+2++3+

為：ClO+2Fe+2H=2Fe+Cl+H2O；故答案為：CIO+2Fe+2H=2Fe+Cl+H2O；

(4)從溶液中過濾出H2TiC>3后，所得濾液渾濁，需要更換過濾器，重新過濾；故答案為：更換過濾器，重新

過濾；

(5)如果未用標準液潤洗滴定管，會導致標準液被稀釋，消耗KMnO4標準液體積偏大，使測定結果偏高;當滴定

達終點時,滴加最后一滴KMnCU標準液，溶液變成紫紅色,且半分鐘內不褪色。由MnO；?5Fe2+知，

w(Fe)=：'100%=誓％。

【答案】(1)增大固體的表面積，加快化學反應速率

2++

(2)TiO+2H2O^H2TiO3+2H

2++3+

(3)ClO+2Fe+2H===2Fe+C1-+H2O

(4)換上新的過濾器,將渾濁濾液重新過濾

(5)偏高滴加最后一滴KMnCU標準液，溶液變成紫紅色，且在半分鐘內不褪.色為止"*%

.

【變式訓練】(2023秋?江蘇南通?高三如皋市第一中學開學考試)CuS是一種重要的P型半導體材料。以一

種石膏渣[含CaSO4及少量CU(OH)2、C%(OH)2so4、Zn(OH)2等]為原料制備CuS的實驗流程如下:

氨水Na2s溶液

3623

已知：常溫下，Ksp(CuS)=1.27xlO-,Ksp(ZnS)=1.2xl0-o

2+

⑴“浸取”時，生成[Cu(NH3)4]“與[Zn(NH3)4]等。Cu2(OH)2SO4參加反應的離子方程式為。

(2)“沉淀”時Na2s溶液的用量不宜過多，其原因是o

(3)循環“浸取”多次后，“濾液X”中濃度增大的陽離子主要有o

(4)為測定“浸取”時Cu元素浸出率，需先測定石膏渣中Cu元素含量。稱取50.00g石膏渣，加入足量稀H2sO’

充分溶解，過濾并洗滌濾渣，將濾液轉移至250mL容量瓶中，加水稀釋至刻度；準確量取25.00mL稀釋后

的溶液于錐形瓶中，加入足量KI溶液(2。？*+4[=2CuIJ+L),用。SOOOmol.l/Na2s2O3標準溶液滴定至

終點(2S2O，+l2=SQ；+2：T),平行滴定3次，平均消耗Na2s2O3標準溶液23.50mL。計算石膏渣中Cu元

素質量分數(寫出計算過程)o

【分析】以一種石膏渣[含CaSCU及少量CU(OH)2、CU2(OH)2so4、Zn(OH)2等]為原料制備CuS,石膏渣加入

過量氨水浸取，CU(OH)2、CU2(OH)2so4、Zn(OH)2“浸取”時生成[Cu(NH3)4F+與[Zn(NH3)4]2+等，同時生成氫

氧化鈣，過濾除去氫氧化鈣，濾液加入Na2s溶液，使C1+生成CuS沉淀，過濾得到CuS,濾液可以循環利

用，據此解答。

【解析】(I)CU2(OH)2s04反應生成[CU(NH3)4]2+,離子方程式為CU2(OH)2so4+8NH3=2[CU(NH3)4]2++SO;

+20Ho

(2)常溫下，Ksp(CuS)=1.27xlO-36,Ksp(ZnS)=1.2xl0-23,“沉淀”時Na2s溶液的用量不宜過多，硫離子濃度

過大會生成ZnS沉淀，故其原因是生成的CuS沉淀中會混有ZnS沉淀。

(3)結合制備流程，[Zn(NH3)4]2+在濾液X中，且加入了Na?S,引入了鈉離子，故循環“浸取”多次后，“濾

液X”中濃度增大的陽離子主要有[Zn(NH3)4]2+和Na+。

2+

(4)根據2szOj+L=SQ『+2「，2Cu+4r=2CuU+I2,得關系式為2Cu+?I2?2s2。；一，25.00mL稀

釋后的溶液中：n(Cu2+)=0.02000mol/Lx0.0235L=4.700xlOWl,石膏渣中銅元素的質量

m=4.700xl0-4molx64g/molx=0.3008g,石膏渣中Cu元素質量分數^^^■xl00%=0.6016%。

25.005U.uug

2+-

【答案】(1)CU2(OH)2SO4+8NH3=2[CU(NH3)4]+SO4+2OH-

(2)生成的CuS沉淀中會混有ZnS沉淀

(3)[Zn(NH3)4]2+和Na+

(4)0.6016%

【名師點睛】制備類工業流程題，是近年高考中必考的題型之一，關鍵是掌握工業流程題的解題技巧，明

確常考的知識點。工業流程題目在流程上一般分為3個過程：（1）原料預處理階段，經常考查加快反應速

率、溶解等方法，如本題就考查了通過粉碎來加快反應速率；（2）分離提純階段，經常考到調節pH、加

氧化劑（還原劑）、改變溫度等方法涉及的反應，以及混合物分離的常見操作；（3）獲得產品階段，常考到

蒸發、結晶、洗滌等操作。

考向2考查以混合物的分離、提純為目的的工藝流程題

例2.工業上設計將VOSO4中的K2so4、SiCh雜質除去并回收得到V2O5流程：

（1）步驟①所得廢渣的成分是（寫化學式），操作I的名稱；

（2）步驟②、③的變化過程可簡化為（下式R表示V02+,HA表示有機萃取劑）：R2（SCU）n（水層）+2nHA

（有機層）=^2RAn（有機層）+nH2SO4（水層）

②中萃取時必須力口入適量堿，其原因是;

③中X試劑為（寫化學式）；

（3）④的離子方程式為；

（4）25℃時，取樣進行實驗分析，得到機沉淀率和溶液pH之間關系如下表：

PH1.31.41.51.61.71.81.92.02.1

機沉淀率％88.194.896.598.098.898.896.493.189.3

結合上表，在實際生產中，⑤中加入氨水，調節溶液的最佳pH為；若帆沉淀率為93.1%時不

產生Fe（0H）3沉淀，則溶液中c（Fe3+）＜；（已知：25℃時，Ksp[Fe（OH）3]=2.6xlO-39）

（5）該工藝流程中，可以循環利用的物質有和o

【析圖】按照主線分析法分析如下：

【信息處理】將V0S04中的K2so4、SiO2雜質除去并回收得到V2O5的流程，水溶過濾得到含VO2+、SO4”、

K+的溶液，加入有機萃取劑分液得到含VCP+的有機層，再經過反萃取得到水層，加入KClCh氧化V02+為

V03-,加入氨水調節溶液PH形成NH4V03沉淀，灼燒得到V2O5。

【解析】(1)含有K2s04、SiO2雜質VOSO4水溶后，二氧化硅不溶于水，過濾得到濾渣為二氧化硅，故

答案為SiO2；過濾；

(2)②中萃取時必須加入適量堿，能中和反應生成的硫酸，使平衡正向移動，有利于提高萃取率，③中反

萃取時加入的X試劑是抑制平衡正向進行，可以加入硫酸抑制平衡正向進行，故答案為加入堿中和硫酸，

促使平衡正向移動，提高鈾的萃取率；H2s04；

2++

(3)④的離子方程式為：C103+9H2O+6VO=6VO3+18H+Cl,故答案為CIO3—+9H2O+6VC)2+=6VO3-

+18H++C1；

(4)根據表中數據判斷，⑤中加入氨水，調節溶液pH最佳值為1.7-L8,此時釧沉淀率達到最大，需要氨

水量較小；若釧沉淀率為93.1%時不產生Fe(OH)3沉淀，此時pH=2,c(H+)=10-2mol/L,c(OH-)=1012mol/L,

3+3+33+

則溶液中c(Fe)濃度依據溶度積計算,KsP[Fe(OH)3]=c(Fe)xc(OH)=2.6*10土9,計算得到c(Fe)

=2.6xlO-3molL-1,不產生Fe(OH)3沉淀，則溶液中c(Fe3+)<2.6xlO-3molL1,故答案為L7-1.8；2.6X103

mol-L-1；

(5)由流程圖，物質參加反應，反應過程中又生成的物質，或重復利用的物質可以循環利用，流程中有機

萃取劑、氨氣可以循環利用，故答案為有機萃取劑；氨氣。

【答案】(1)SiO2過濾

(2)②加入堿中和硫酸，促使平衡正向移動，提高帆的萃取率③H2sCU

-2+-

(3)C1O3+9H2O+6VO=6VO3+18H++CF

(4)1.7—1.82.6xlO-3molL1

(5)氨氣(或氨水)有機萃取劑

【變式訓練】(2023秋?河北保定?高三河北省唐縣第一中學校考期中)高品質MnCh可用于生產鋰離子電池

正極材料鎰酸鋰。以軟銃礦與黃鐵礦為主要原料采用“兩礦一步浸出法”制備高品質MnCh的某工藝流程如圖

所示：

濾渣1濾渣2濾渣3濾液1

已知：①軟錦礦與黃鐵礦的主要成分分別為Mn02、FeS2,還含少量Fe、Ca、Mg、AhSi等元素的氧化物;

②該工藝條件下，相關金屬離子完全形成氫氧化物沉淀的pH如下：

金屬離子Fe2+Fe3+Mn2+Mg2+Al3+

開始沉淀pH6.91.96.69.13.4

沉淀完全(c=1.0xl(y5moLL-i)的pH8.33.210.110.94.7

回答下列問題:

(1)“配礦”過程中，將軟錦礦與黃鐵礦粉碎混勻的目的是o

(2)“酸浸”操作中需先后分批加入H2SO4、H2O2?加入H2SO4后發生酸浸過程的主要反應離子方程式為

+3+2+2++3+2+

2FeS2+3MnO2+12H=2Fe+3Mn+4S+6H20,2Fe+MnO2+4H=2Fe+Mn+2H2O0

①已知濾渣1的主要成分為S、SiO2>CaSO4等，其附著在礦粉顆粒表面使上述反應受阻，此時加入H2O2,

利用其迅速分解產生的大量氣泡可破除該不利影響。分析導致H2O2迅速分解的因素是。

②礦粉顆粒表面附著物被破除后，H2O2還可以繼續與MnCh反應，從而提高鋅元素的浸出率，該反應的化

學方程式是o

(3)“調pH”時調節溶液pH范圍為4.7-6.0,此時“濾渣2”的主要成分為(填化學式)。

(4)“沉鎰”步驟發生主要反應的離子方程式為o

(5)利用惰性電極電解H2s04—MIISOLHZO體系獲得MnCh的機理(部分)如圖1甲所示，硫酸濃度與電流效

率的關系如圖2所示。硫酸濃度超過3.0moLL-i時，電流效率降低的原因是。

%92

、

Mn2+Mn3+->MnOOHMnO樹84

2與

，)、之而)W76

T也極I出68

)和(為快反應O

(iii)4..05..0

(iii)為慢反應

硫酸濃度/(mol-L”

甲乙

【分析】“酸浸”過程濾液中主要含有Fe3+、Mn2\Mg2\Ca2\AF+等金屬禺子，濾渣1中主要是s、SiCh、

CaSCU等；“調pH"，則Fe3+和AF+以Fe(OH)3和A1(OH)3形式沉淀(濾渣2),濾液中主要含有