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第53讲
认识工艺流程的表现形式
第七章：无机工艺流程题主题系列
2025
无机化学工艺流程题是高考的热点题型，以实际的工业生产为背景，以简洁的工艺流程图再现生产的关键环节，情境真实而有意义，考查物质的制备、分离、提纯、检验等。试题通常以某矿石为原料制备某物质或以废渣、废液提取某物质为背景，呈现化工生产流程图，进行命题设计，综合考查元素化合物知识、氧化还原反应概念，及未学方程式的书写、化学反应原理中的化学反应速率、浸取率、电化学原理等，反应条件的控制与选择、产率的计算、Ksp的应用及计算、绿色化学思想（如原料循环利用、环境污染问题等）的体现等，题目综合性强，难度大。旨在考查考生提取信息，迁移应用所学知识解决实际问题的能力，体现学生化学学科素养的落实情况 ，从而体现“一核”的引领功能。能够培养运用知识解决实际问题的能力，树立绿色环保意识，提升化学学科素养。
考什么？《普通高中化学课程标准》（2017年版）：学科核心素养和必备知识
怎么考？《中国高考评价体系》 ：围绕“一核”，考查“四层”，体现“四翼”
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模型建构
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2025
知识重构
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2025
知识重构
地区 考点考向 陌生元素 熟悉元素
2024全国甲卷8题 从炼锌废渣中提取钴，资源的回收利用，主要涉及原料的预处理方法及其目的、流程中指定转化的方程式书写、化工流程中的分离提纯方法及原理、化工流程中滤液、滤渣的成分判断、结合化学反应原理Ksp的应用和氧化还原知识的考查。 Co/Mn/Pb Zn/Fe/Cu
2024全国新课标卷8题 从湿法炼锌废渣中得到含锰高钴成品，资源的回收利用，主要涉及原料的预处理方法及其目的、流程中指定转化的方程式书写、分离提纯方法及原理、化工流程中滤液、滤渣的成分判断、结合化学反应原理Ksp的应用、物质检验的考查。 Co/Mn/Pb Zn/Fe
2024河北卷16题 从石煤中提取V2O5，资源的回收利用，主要涉及原料的预处理方法及其目的、流程中指定转化的方程式书写和反应条件的控制、化工流程中的分离提纯方法及原理、化工流程中滤液、滤渣的成分判断、浸出率、绿色化学思想、物质结构的考查。 V Al/Ca/Na
2024山东卷18题 以铅精矿为主要原料提取金属Pb和Ag，矿物资源利用，主要涉及原料的预处理方法及其目的、流程中指定转化的方程式书写、化工流程中的分离提纯方法及原理、化工流程中滤液、滤渣的成分判断、电化学和氧化还原有关物质的量的计算的考查。 Pb/Ag Fe/S
2024湖南卷16题 从铜阳极泥回收贵金属Au和Ag，结合理论的综合类资源的回收利用工艺流程，主要涉及原料的预处理方法及其目的、流程中指定转化的方程式书写和反应条件的控制、化工流程中的分离提纯方法及原理、化工流程中滤液、滤渣的成分判断、结合化学反应原理定量分析平衡常数以及分布系数进行有关离子浓度的计算、物质结构知识的考查。 Au/Ag/Pb Cu/Se
整理一、2024年工艺流程考点考向统计
知识重构
地区 考点考向 陌生元素 熟悉元素
2024湖北卷16题 从宇航器件中提取铍，物质制备类工艺流程，主要涉及原料的预处理方法（萃取反萃取）、流程中指定转化的方程式书写、化工流程中的分离提纯方法及原理、流程中循环物质、电化学和物质结构知识的考查。 Be Si/Al
2024北京卷18题 利用黄铜矿生产纯铜，矿物资源利用物质制备类工艺流程，主要涉及原料的预处理方法及其目的、流程中指定转化的方程式书写和反应条件的控制、化工流程中的分离提纯方法及原理、由图像分析温度对浸取率的影响、电化学知识的考查。 Fe/Si/Cu
2024甘肃卷15题 以高炉渣原料，对炼钢烟气进行回收利用，结合理论的综合类资源的回收利用工艺流程，主要涉及原料的预处理方法及其目的、流程中指定转化的方程式书写、化工流程中的分离提纯方法及原理、化工流程中滤液、滤渣的成分判断。结合化学反应原理盐类水解及据Ksp大小判断沉淀的转化、物质结构知识的考查。 Ca/Mg/Al/Si
2024安徽卷15题 从铜阳极泥中分离提纯金和银，资源的回收利用，主要涉及原料的预处理方法、流程中指定转化的方程式书写、化工流程中的分离提纯方法及原理、化工流程中滤液、滤渣的成分判断、流程中循环物质，电化学和氧化还原知识、物质结构的考查。 Au/Ag Cu
2024吉林卷16题 以载金硫化矿粉冶炼金，矿物资源利用，主要涉及原料的预处理方法及其目的、流程中指定转化的方程式书写、反应条件的控制、净化除杂、化工流程中滤液、滤渣的成分判断、绿色化学思想和氧化还原的考查。 Au/As Zn/Fe
整理一、2024年工艺流程考点考向统计
知识重构
(2022全国甲卷26题)硫酸锌(ZnSO4)是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下：
试题赏析
产品线
杂质线
试剂线
操作线
试题内容表现方式
杂质元素：Si、 Ca、Mg、Fe、Cu
陌生元素：Zn
试题赏析
离子 Fe3+ Zn2+ Cu2+ Fe2+ Mg2+
Ksp 4.0×10-38 6.7×10-17 2.2×10-20 8.0×10-16 1.8×10-11
(1)菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为_______。
(2)为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有_______、_______。
(3)加入物质X调溶液pH=5，最适宜使用的X是_______(填标号)。
A．NH3·H2O B．Ca(OH)2 C．NaOH
滤渣①的主要成分是_______、_______、_______。
(4)向80~90℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，
滤渣②中有MnO2，该步反应的离子方程式为_______。
(5)滤液②中加入锌粉的目的是_______。
(6)滤渣④与浓H2SO4反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物
是___________。
未学方程式书写
原料预处理
调pH除杂质
未学方程式书写
杂质考查
原料预处理中除杂质
循环物质
考查角度
化学反应原理考查
【内容要求】
课标要求：常见的无机物及其应用
2.1 元素与物质
认识元素可以组成不同种类的物质，根据物质的组成和性质可以对物质进行分类；同类物质具有相似的性质，一定条件下各类物质可以相互转化；认识元素在物质中可以具有不同价态，可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化。
2.6 物质性质及物质转化的价值
结合实例认识金属、非金属及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
【学业要求】
4. 能利用典型代表物的性质和反应，设计常见物质制备、分离、提纯、检验等简单任务的方案。能从物质类别和元素价态变化的视角说明物质的转化路径。
知识重构
考什么？《普通高中化学课程标准》（2017年版）：学科核心素养和必备知识
怎么考？《中国高考评价体系》 ：围绕“一核”，考查“四层”，体现“四翼”
物质的转化：含同一元素的不同类别物质在一定条件下的相互转化；含同一元素不同价态的物质通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化。能利用典型代表物的性质和反应，设计常见物质制备、分离、提纯、检验等简单任务的方案。能从物质类别和元素价态变化的视角说明物质的转化路径。
化学反应原理
化学实验基础
分析与推测、理解与辨析、归纳与论证、设计与评价、探究与创新能力
证据模型、变化平衡、科学探究与创新意识
知识重构
工艺流程题的表现方式
工艺流程题的命题框架
知识重构
元素化合物的性质及转化
化学反应原理
物质分离提纯操作
变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知
科学探究与创新意识、科学态度与社会责任
无机化学工艺流程题是以实际的工业生产为背景，如从…资源中制备..或提取..或回收…物质的一种任务，以简洁的工艺流程图再现生产的关键环节。
1. 加快速率、提高浸取率的措施2．流程中指定转化的方程式书写和反应条件的控制。
3．流程中滤液、滤渣的成分判断。
4．物质分离提纯方法及原理。
5．定量计算。
目的类解释。
原因类解释。
矿物资源
海水资源
工业废料
物质转化
与分离阶段
产品线
杂质线
试剂线
操作线
（2022·江苏）实验室以二氧化铈(CeO2)废渣为原料制备Cl-含量少的Ce2(CO3)3，其部分实验过程如下：
怎么考？
知识重构
(1)“酸浸”时CeO2与H2O2溶液反应生成Ce3+并放出O2，该反应的离子方程式为 。
(2)pH约为7的CeCl3溶液与NH4HCO3溶液反应可生成Ce2(CO3)3沉淀，该沉淀中Cl-含量与加料方式有关。得到含Cl-量较少的Ce2(CO3)3的加料方式为 (填序号)。
A．将NH4HCO3溶液滴加到CeCl3溶液中
B．将CeCl3溶液滴加到NH4HCO3溶液中
(3)通过中和、萃取、反萃取、沉淀等过程，可制备Cl-含量少的Ce2(CO3)3。己知Ce3+能被有机萃取剂(简称HA)萃取，其萃取原理可表示为：Ce3+(水层)+3HA (有机层) Ce(A)3 (有机层)+ 3H+(水层)
①加氨水“中和”去除过量盐酸，使溶液接近中性。去除过量盐酸的目的是 。
②反萃取的目的是将有机层Ce3+转移到水层。使Ce3+尽可能多地发生上述转移，应选择的实验条件或采取的实验操作有 (填两项)。
③与“反萃取”得到的水溶液比较，滤去Ce2(CO3)3沉淀的滤液中，物质的量减小的离子有 (填化学式)。
怎么考？
知识重构
2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O
B
降低溶液中氢离子的浓度，提高Ce3+萃取率，促进碳酸氢根的电离，增大溶液中碳酸根的浓度
酸性条件，多次萃取
Ce3+、H+
整理二、知识的表现方式
试剂线：（酸、碱、氧化剂、还原剂、沉淀剂）
杂质线：滤渣、气体等
知识重构
操作线：原料预处理阶段（焙烧、煅烧、灼烧 、水浸、酸浸、碱浸、盐浸、除杂）
“四线法”顾名思义，通过分析四条主线，突破工艺流程题的整体把握，四条主线分别为试剂线，杂质线，操作线，产品线。根据工艺流程题的类型的不同，四条主线的呈现的具体内容不同。四线法，符合真实化工流程的目的，更快更好的得到更纯的产品，有利于提炼学生宏观辨识与微观探析的素养。
产品线：产品提纯（过滤、蒸发结晶、蒸馏、萃取、分液等。）
反应条件控制（氧化还原、pH值的调节、温度的控制、 防氧化、防水解、 防分解）
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模型建构
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2025
知识重构
（2024年全国甲卷8） 钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。
注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于10-5mol·L-1，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。
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已知：①Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp(ZnS)=2.5×10-22,Ksp(CoS)=4.0×10-21。
②以氢氧化物形式沉淀时，lg[c(M)/(mol·L-1)]和溶液pH的关系如图所示。
回答下列问题：
（1）“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是_____。
（2）“酸浸”步骤中，CoO发生反应的化学方程式是_____。
（3）假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10mol·L-1，向其中加入Na2S至Zn2+沉淀完全，此时溶液中c(Co2+)= mol·L-1，据此判断能否实现Zn2+和Co2+的完全分离_____(填“能”或“不能”)。
（4）“沉锰”步骤中，生成1.0molMnO2，产生H+的物质的量为_____。
（5）“沉淀”步骤中，用NaOH调pH=4，分离出的滤渣是_____。
（6）“沉钴”步骤中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入适量的NaClO氧化Co2+，其反应的离子方程式为_____。
（7）根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是___
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1.6 × 10-4
不能
4.0mol
Fe(OH)3
2Co2++5ClO-+5H2O=2Co(OH)3↓+Cl-+4HClO
向滤液中滴加溶液，边加边搅拌，控制溶液的pH接近12但不大于12，静置后过滤、洗涤、干燥
增大固体与酸反应的接触面积，提高钴元素的浸出效率
CoO+H2SO4=CoSO4+H2O
（2024河北16）V2O5是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取V2O5的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如下。
已知：i石煤是一种含V2O3的矿物，杂质为大量Al2O3和少量CaO等；苛化泥的主要成分为CaCO3、NaOH、NaCO3等。
ⅱ高温下，苛化泥的主要成分可与Al2O3反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙CaVO3和偏铝酸钙均难溶于水。回答下列问题：
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（1）钒原子的价层电子排布式为 ；焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为 ，产生的气体①为 (填化学式)。
（2）水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为 (填化学式)。
（3）在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙发生反应的离子方程式为 ；CO2加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为 ；浸取后低浓度的滤液①进入 (填工序名称)，可实现钒元素的充分利用。
（4）洗脱工序中洗脱液的主要成分为 (填化学式)。
（5）下列不利于沉钒过程的两种操作为 (填序号)。
a．延长沉钒时间 b．将溶液调至碱性 c．搅拌 d．降低NH4Cl溶液的浓度
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3d34S2
+5
CO2
NaAlO2
提高溶液中HCO3-浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙，释放VO3-
离子交换
NaCl
bd
（2024年北京卷18）利用黄铜矿（主要成分为CuFeS2，含有SiO2等杂质）生产纯铜，流程示意图如下。
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（1）矿石在焙烧前需粉碎，其作用是 。
（2）(NH4)2SO4的作用是利用其分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4。(NH4)2SO4发生热分解的化学方程式是 。
（3）矿石和过量(NH4)2SO4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；i．400℃和500℃时，固体B中所含铜、铁的主要物质如表。
增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分
①温度低于425℃，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是 。
②温度高于425℃，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Fe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CuSO4溶液做电解液，并维持一定的c(H+)和c(Cu2+)。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 。
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温度低于425℃，随焙烧温度升高，(NH4)2SO4分解产生的SO3增多，可溶物CuSO4含量增加，故铜浸出率显著增加
温度高于425℃，随焙烧温度升高发生反应：4CuFeS2+17O2+2CuSO4==CuO+2Fe2(SO4)3+4SO3，
CuFeS2和CuSO4转化成难溶于水的CuO，铜浸出率降低
Fe+Cu2+=Cu+Fe2+
粗铜若未经酸浸处理，其中杂质Fe会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量
（2023年全国乙卷27）LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿（MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素）制备LiMn2O4的流程如下：
已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
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回答下列问题：(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为 。为提高溶矿速率，可采取的措施 (举1例)。
(2)加入少量MnO2的作用是 。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是__。
(3)溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=4，此时c(Fe3+)= mol·L-1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是_____。
(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+，生成的沉淀有________ 。
(5)在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为 。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断 。电解废液可在反应器中循环利用。
(6)煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是 。
MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑
粉碎菱锰矿
将Fe2+氧化为Fe3+
Fe3+可以催化H2O2分解
2.8×10-9
Al3+
BaSO4、NiS
电解
Mn2++2H2O===H2↑+MnO2↓+2H+
加入Mn(OH)2
煅烧
2Li2CO3+8MnO2===4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑
（2022年全国乙卷26）废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb。还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表：
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一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的如下表：
回答下列问题：(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为________，用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因________。
(2)在“脱硫”中，加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化，原因是_______。
(3)在“酸浸”中，除加入醋酸，还要加入H2O2。(ⅰ)能被H2O2氧化的离子是____；
(ⅱ) H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2，其化学方程式为________；
(ⅲ) H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，H2O2的作用是________。
(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是________。
(5)“沉铅”的滤液中，金属离子有________。
重温经典
重温经典
(1)“沉淀1”为 。
(2)向“滤液1”中加入适量固体Li2CO3的目的是 。
Mg(OH)2
将Ca2+转化成CaCO3沉淀除去，同时不引入新杂质
(3)为提高Li2CO3的析出量和纯度，“操作A”依次为 、 、洗涤。
蒸发浓缩 趁热过滤
(2022年湖北卷)全球对锂资源的需求不断增长，“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后，得到浓缩卤水（含有Na+、Li+、Cl- 和少量Mg2+、Ca2+），并设计了以下流程通过制备碳酸锂来提取锂。
25℃时相关物质的参数如下： LiOH的溶解度：12.4g/100g H2O
（2022年河北卷15）以焙烧黄铁矿 FeS2 (杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝 Fe(NH4)Fe(CN)6 颜料。工艺流程如下：
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(1)红渣的主要成分为 (填化学式)，滤渣①的是主要成分为 (填化学式)。
(2)黄铁矿研细的目的是 。
(3)还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为 。
(4)工序①的名称为 ，所得母液循环使用。
(5)沉铁工序产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为 ，氧化工序发生反应的离子方程式为 。
(6)若用还原工序得到的滤液制备Fe2O3 xH2O和(NH4)2SO4，所加试剂为 和 (填化学式，不引入杂质)。
Fe2O3
SiO2
增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率
7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4
蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤
+2
6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ClO3-+6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6NH4+
H2O2
NH3·H2O
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物质 TiCl4 VOCl3 SiCl4 AlCl3
沸点/℃ 136 127 57 180
回答下列问题：
(1)已知ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略ΔH、ΔS随温度的变化。若ΔG＜0，则该反应可以自发进行。根据下图判断：600 ℃时，下列反应不能自发进行的是 。
(2022年湖南卷)钛（Ti）及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣（主要成分为TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物杂质）为原料，制备金属钛的工艺流程如下：
A．C(s)＋O2(g)＝CO2(g) B．2C(s)＋O2(g)＝2CO(g)
C．TiO2(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(g)＋O2(g)D．TiO2(s)＋C(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(g)＋CO2(g)
C
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(2)TiO2与C、Cl2，在600 ℃的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表：
①该温度下，TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为 ；
②随着温度升高，尾气中CO的含量升高，原因是 。
(3)“除钒”过程中的化学方程式为 ；“除硅、铝”过程中，分离TiCl4中含Si、Al杂质的方法是 。
(4)“除钒”和“除硅、铝”的顺序 （填“能”或“不能”）交换，理由是 。
(5)下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入Mg冶炼Ti的方法相似的是 。
A．高炉炼铁 B．电解熔融氯化钠制钠
C．铝热反应制锰 D．氧化汞分解制汞
600 ℃
5TiO2+6C+10Cl2==5TiCl4+2CO+4CO2
随温度升高，反应C＋O2=CO2的ΔG基本不变，反应2C＋O2==2CO的ΔG减小，更易发生，导致CO含量升高。
3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3
蒸馏
不能
若先“除硅、铝”再“除钒”，“除钒”时需要加入Al，又引入Al杂质
AC
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模型建构
名师导学
2025
知识重构
一、呈现形式
：明确原料、产品、杂质：“元素”
审题干
审信息
：1、寻找信息在流程中的作用
2、寻找信息与某设问的对应关系
审流程：
审设问
：看清设问，规范作答
1、化学用语规范
2、目的原因类简答
3、操作简答
二、解题思路
明确各步转化原理和目的:
①看箭头：进入的是反应物，出去的是生成物，回头为循环。
②看三线：转化线、试剂线、操作线。
③看条件：明确反应条件控制。
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。
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模型建构
名师导学
2025
知识重构
图1箭头表示反应物加入同时生成物出来；
图2箭头表示反应物分步加入和生成物出来；
图3箭头表示循环反应。
工艺流程题是高考的热点题型，综合性强，难度较大，是高考试卷中的拉分题目之一。该题型以工艺流程图的形式再现实际生产的关键环节，情境真实而富有意义，旨在引导学生学以致用，解决生产、生活中的实际问题，有利于培养学生的科学精神和社会责任感。考查的知识多为产物的判断，陌生化学方程式、离子方程式或电极反应式的书写，温度控制在一定范围的原因分析，溶度积常数的有关计算等。解题时，还要学会注意以下几个问题：
（2）规范答题：
要看清题目要求，按要求答题，不要答非所问。同时，回答问题要准确全面，注意语言表达的规范性，特别是化学用语的书写与表示要准确、规范。
（1）准确识图析图：
纵观近几年高考试题，化学工艺流程题均取材于成熟的化学工艺或改进工艺。该类试题以简洁的工艺流程图再现实际生产的关键环节，情境真实富有意义。
但在设计流程时考虑到高中学生所学实际情况，对相关条件、步骤进行了适当的处理，保留了关键操作，给出了必要的物质信息和操作信息，然后将与考查内容相关的关键流程、方法和技术处理成清晰、简洁的流程图。所设计的问题，大多是对主干知识的考查。 (这启示我们：题目虽新，但考查的知识大多是我们学过的内容，高考大题是完全可以得大部分分数的，全面放弃不足取。)
2021年河北等级考第14题采用了工艺流程与实验设计相结合的命题形式，这种创新尝试不仅能考查学生在真实情境中解决实际问题的能力而且更有利培养学生综合思维和创新思维，代表着以后高考考“活”考“新”的命题趋势。第 53 讲-认识工艺流程的表现方式
1.（2024年吉林卷13） 某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的并制备，流程如下“脱氯”步骤仅元素化合价发生改变。下列说法正确的是（ ）
锌浸出液中相关成分(其他成分无干扰)
离子
浓度 145 0.03 1
A. “浸铜”时应加入足量，确保铜屑溶解完全
B. “浸铜”反应：
C. “脱氯”反应：
D. 脱氯液净化后电解，可在阳极得到
2.（2023湖南卷9）处理某铜冶金污水(含)的部分流程如下：
已知：①溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的如下表所示：
物质
开始沉淀 1.9 4.2 6.2 3.5
完全沉淀 3.2 6.7 8.2 4.6
②。
下列说法错误的是（ ）
A．“沉渣Ⅰ”中含有和
B．溶液呈碱性，其主要原因是
C．“沉淀池Ⅱ”中，当和完全沉淀时，溶液中
D．“出水”经阴离子交换树脂软化处理后，可用作工业冷却循环用水
3.（2023辽宁卷16节选）某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液（含和)。实现镍、钴、镁元素的回收。
已知：
物质
回答下列问题：
(1)用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为 (答出一条即可)。
(3)“氧化”中，用石灰乳调节，被氧化为，该反应的离子方程式为 (的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为、 (填化学式)。
(5)“沉钴镍”中得到的(Ⅱ)在空气中可被氧化成，该反应的化学方程式为 。
4.（2024年全国新课标卷8）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：
开始沉淀的pH 15 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_______。
5.（2024年山东卷18）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)。
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”)。
6.（2023重庆15）是一种用途广泛的磁性材料，以为原料制备并获得副产物水合物的工艺如下。
时各物质溶度积见下表：
物质
溶度积
回答下列问题：
(1)中元素的化合价是和 。的核外电子排布式为 。
(2)反应釜1中的反应需在隔绝空气条件下进行，其原因是 。
(3)反应釜2中，加入和分散剂的同时通入空气。
①反应的离子方程式为 。
②为加快反应速率，可采取的措施有 。(写出两项即可)。
(4)①反应釜3中，时，浓度为，理论上不超过 。
②称取水合物，加水溶解，加入过量，将所得沉淀过滤洗涤后，溶于热的稀硫酸中，用标准溶液滴定，消耗。滴定达到终点的现象为 ，该副产物中的质量分数为 。
7．(2022年广东卷18题)稀土(RE)包括镧、钇等元素，是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理，一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下：
已知：月桂酸(C11H23COOH)熔点为44℃；月桂酸和(C11H23COO)3RE均难溶于水。该工艺条件下，稀土离子保持+3价不变；(C11H23COO)2Mg的Ksp=1.8×10-8，Al(OH)3开始溶解时的pH为8.8；有关金属离子沉淀的相关pH见下表。
离子 Mg2+ Fe3+ Al3+ RE3+
开始沉淀时的pH 8.8 1.5 3.6 6.2~7.4
沉淀完全时的pH / 3.2 4.7 /
(1)“氧化调pH”中，化合价有变化的金属离子是_______。
(2)“过滤1”前，用NaOH溶液调pH至_______的范围内，该过程中Al3+发生反应的离子方程式为_______。
(3)“过滤2”后，滤饼中检测不到Mg元素，滤液2中Mg2+浓度为2.7g·L-1。为尽可能多地提取RE3+，可提高月桂酸钠的加入量，但应确保“过滤2”前的溶液中c(C11H23COO―)低于_______mol·L-1(保留两位有效数字)。
(4)①“加热搅拌”有利于加快RE3+溶出、提高产率，其原因是_______。
②“操作X”的过程为：先_______，再固液分离。
(5)该工艺中，可再生循环利用的物质有_______(写化学式)。
(6)稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂Pt3Y。
①还原YCl3和PtCl4熔融盐制备Pt3Y时，生成1mol Pt3Y转移_______mol电子。
②Pt3Y/C用作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化O2的还原，发生的电极反应为_______。
8．(2021 河北卷)绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐的新工艺，该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料，不产生废弃物，实现了Cr—Fe—Al—Mg的深度利用和Na+内循环。工艺流程如图：
回答下列问题：
(1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是__________(填元素符号)
(2)工序①的名称为_________________
(3)滤渣的主要成分是______________(填化学式)
(4)工序③中发生反应的离子方程式为___________________
(5)物质V可代替高温连续氧化工序中的NaOH，此时发生的主要反应的化学方程式为__，可代替NaOH的化学试剂还有_____________(填化学式)
(6)热解工序产生的混合气体最适宜返回工序_______(填“①”或“②”或“③”或“④”)参与内循环
(7)工序④溶液中的铝元素恰好完全转化为沉淀的pH为________(通常认为溶液中离子浓度小于10-5mol L-1为沉淀完全；A1(OH)3+OH- Al(OH)：K=100.63，Kw=10-14，Ksp[A1(OH)3]=10-33)
9. (2021 湖南卷)Ce2(CO3)3可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居石中，铈(Ce)主要以CePO4形式存在，还含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaF2等物质。以独居石为原料制备Ce2(CO3)3 nH2O的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)铈的某种核素含有58个质子和80个中子，该核素的符号为_______
(2)为提高“水浸”效率，可采取的措施有______________________________(至少写两条)
(3)滤渣Ⅲ的主要成分是_____________(填化学式)
(4)加入絮凝剂的目的是__________________。
(5)“沉铈”过程中，生成Ce2(CO3)3 nH2O的离子方程式为_______________________________，常温下加入的NH4HCO3溶液呈_______(填“酸性”、“碱性”或“中性”，已知：NH3 H2O的Kb=1.75×10-5，H2CO3的Ka1=4.4×10-7 ，Ka2=4.7×10-11 )
(6)滤渣Ⅱ的主要成分为FePO4，在高温条件下，LiCO3、葡萄糖(C6H12O6)和FePO4可制备电极材料LiFePO4，同时生成CO和H2O，该反应的化学方程式为_______________________________________________。
10. (2021 山东卷)工业上以铬铁矿(FeCr2O4，含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O7 2H2O)的工艺流程如图。回答下列问题：
(1)焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是_______________________。
(2)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓度c≤1.0×10-5mol L-1时，可认为已除尽。中和时pH的理论范围为______________；酸化的目的是________________________________________；Fe元素在______________(填操作单元的名称)过程中除去。
(3)蒸发结晶时，过度蒸发将导致________________________________________；冷却结晶所得母液中，除Na2Cr2O7外，可在上述流程中循环利用的物质还有___________。
(4)利用膜电解技术(装置如上图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为：4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑。则Na2Cr2O7在_________(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为_________。
11. (2021 广东卷)对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(Al)、钼(Mo)、镍(Ni)等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下：
已知：25℃时，H2CO3的Ka1=4.5×10－7 ，Ka2=4.7×10－11 ；Ksp(BaMoO4)=3.5×10－8；Ksp(BaCO3)=2.6×10－9；该工艺中，pH>6.0时，溶液中Mo元素以MoO42－的形态存在
(1)“焙烧”中，有Na2MoO4生成，其中Mo元素的化合价为_______。
(2)“沉铝”中，生成的沉淀X为_______。
(3)“沉钼”中，pH为7.0
①生成BaMoO4的离子方程式为_________________________。
②若条件控制不当，BaCO3也会沉淀。为避免BaMoO4中混入BaCO3沉淀，须使溶液中c(HCO3－):c(MoO42－)=___________________(列出算式)时，应停止加入BaCl2溶液。
(4)①滤液Ⅲ中，主要存在的钠盐有NaCl和Y，Y为_____________。
②往滤液Ⅲ中添加适量NaCl固体后，通入足量_________(填化学式)气体，再通入足量CO2，可析出Y。
(5)高纯AlAs(砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示，图中所示致密保护膜为一种氧，可阻止H2O2刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应。
①该氧化物为_______。
②已知：Ga和Al同族，As和N同族。在H2O2与上层GaAs的反应中，As元素的化合价变为+5价，则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为_______。
第 53 讲-认识工艺流程的表现方式答案及解析
1.C
【解析】
【分析】铜屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2+，反应的离子方程式为：，再加入锌浸出液进行“脱氯”，“脱氯”步骤中仅Cu元素的化合价发生改变，得到CuCl固体，可知“脱氯”步骤发生反应的化学方程式为：，过滤得到脱氯液，脱氯液净化后电解，Zn2+可在阴极得到电子生成Zn。
【详解】A．由分析得，“浸铜”时，铜屑不能溶解完全，Cu在“脱氯”步骤还需要充当还原剂，故A错误；
B．“浸铜”时，铜屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2+，反应的离子方程式为：，故B错误；
C．“脱氯”步骤中仅Cu元素的化合价发生改变，得到CuCl固体，即Cu的化合价升高，Cu2+的化合价降低，发生归中反应，化学方程式为：，故C正确；
D．脱氯液净化后电解，Zn2+应在阴极得到电子变为Zn，故D错误；
故选C。
2.D
【分析】污水中含有铜离子、三价铁离子、锌离子、铝离子，首先加入石灰乳除掉三价铁离子和铝离子，过滤后，加入硫化钠除去其中的铜离子和锌离子，再次过滤后即可达到除去其中的杂质，以此解题。
【详解】A．根据分析可知氢氧化铁当pH=1.9时开始沉淀，氢氧化铝当pH=3.5时开始沉淀，当pH=4时，则会生成氢氧化铝和氢氧化铁，即“沉渣I”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3，A正确；
B．硫化钠溶液中的硫离子可以水解，产生氢氧根离子，使溶液显碱性，其第一步水解的方程式为：S2-+H2O HS-+OH-，B正确；
C．当铜离子和锌离子完全沉淀时，则硫化铜和硫化锌都达到了沉淀溶解平衡，则，C正确；
D．污水经过处理后其中含有较多的钙离子以及没有除净的铝离子，故“出水”应该经过阳离子交换树脂软化处理，达到工业冷却循环用水的标准后，才能使用，D错误；
故选D。
3.(1)适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积
(3) CaSO4、Fe(OH)3
(5)
4.（1） ①. 增大固液接触面积，加快酸浸速率，提高浸取效率 ②. Pb
（2） ①. 将溶液中的氧化为，以便在后续调pH时除去Fe元素
②. 溶液 ③.
（3） ①.
②.
（4） ①. 、 ②.
【解析】
【分析】由题中信息可知，用硫酸处理含有Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物的废渣，得到含有、、、、等离子的溶液，Pb的单质或氧化物与硫酸反应生成难溶的，则“滤渣1”为“酸浸”时生成的；向滤液中加入将氧化为，然后加入ZnO调节pH=4使完全转化为，则“滤渣Ⅱ”的主要成分为，滤液中的金属离子主要是、和；最后“氧化沉钴”，加入强氧化剂，将溶液中氧化为，在时形成沉淀，而则被还原为，还会与溶液中的发生归中反应生成，得到和的混合物，“除钴液”主要含有ZnSO4、K2SO4，据此解答。
【小问1详解】
在原料预处理过程中，粉碎固体原料能增大固体与液体的接触面积，从而加快酸浸的反应速率，提高浸取效率；由分析可知，“滤渣1”的主要成分为PbSO4，则“滤渣1”中金属元素主要为Pb；
【小问2详解】
酸浸液中含有、、、、等离子。由题表中数据可知，当完全沉淀时，未开始沉淀，而当完全沉淀时，已有一部分沉淀，因此为了除去溶液中的Fe元素且不沉淀，应先将氧化为，然后调节溶液的pH使完全水解转化为沉淀，因此，的作用是将氧化为，以便在后续调pH时除去Fe元素。常用溶液检验，若生成蓝色沉淀，则说明溶液中仍存在，需补加；
【小问3详解】
由分析可知，该过程发生两个氧化还原反应，根据分析中两个反应的反应物、产物与反应环境()，结合得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可写出两个离子方程式：、；
【小问4详解】
最终得到的“除钴液”中含有的金属离子主要是最初“酸浸”时与加入ZnO调pH时引入的、加入“氧化沉钴”时引入的，而阴离子是在酸浸时引入的，因此其中主要的盐有和。当溶液时，恰好完全沉淀，此时溶液中，则，则。“除钴液”的，即，则，此时溶液中。
5.（1） ①. 1:1 ②. H2S （2）热浸 （3）将过量的Fe3+还原为Fe2+
（4） ①. C ②. （5）阳极
【解析】
【分析】本题以铅精矿(含，等)为主要原料提取金属和， “热浸”时，难溶的和转化为和及单质硫，被还原为Fe2+，过滤I除掉单质硫滤渣，滤液中在稀释降温的过程中转化为PbCl2沉淀，然后用饱和食盐水热溶，增大氯离子浓度，使PbCl2又转化为，电解得到Pb；过滤II后的滤液成分主要为、FeCl2、FeCl3，故加入铅精矿主要将FeCl3还原为FeCl2，试剂X将置换为Ag，得到富银铅泥，试剂X为铅，尾液为FeCl2。
【小问1详解】
“热浸”时，将和中-2价的硫氧化为单质硫，被还原为Fe2+，在这个过程中Pb和Ag的化合价保持不变，所以等物质的量的和时，S2-物质的量相等，所以消耗的物质的量相等，比值为1:1；溶液中盐酸浓度过大，这里主要考虑氢离子浓度会过大，会生成H2S 气体。
【小问2详解】
“过滤Ⅱ”得到的沉淀反复用饱和食盐水热溶，会溶解为，电解溶液制备金属，在阴极产生，阳极Cl-放电产生Cl2， 尾液成分为FeCl2，FeCl2吸收Cl2后转化为FeCl3，可以在热浸中循环使用。
【小问3详解】
过滤Ⅱ所得的滤液中有过量的未反应的Fe3+，根据还原之后可以得到含硫滤渣，“还原”中加入铅精矿的目的是是将将过量的Fe3+还原为Fe2+。
【小问4详解】
“置换”中加入试剂X可以可以得到富银铅泥，为了防止引入其他杂质，则试剂X应为Pb，发生的反应为：。
【小问5详解】
“电解II”中将富银铅泥制成电极板，电解Ⅱ得到金属银和金属铅，将银和铅分离出来，所以不可能作为阴极，应作为阳极板，阳极放电视，银变成阳极泥而沉降下来，铅失电子为Pb2+，阴极得电子得到Pb，所以电极板应作阳极。
6.(1) +3 1s22s22p6 (2)防止二价铁被空气中氧气氧化为三价铁
(3) 适当升高温度、搅拌
(4) 11 最后半滴标准液加入后，溶液变为红色，且半分钟内不变色 66.6%
【分析】溶液加入氧化钙生成氢氧化亚铁，溶液加入氧化钙和空气生成氢氧化铁，反应釜1、2中物质混合后调节pH，加压过滤分离出沉淀处理得到四氧化三铁，滤液处理得到氯化钙水合物；，
【详解】（1）可以写成，故元素的化合价是和+3。为氧原子得到2个电子形成的，核外电子排布式为1s22s22p6；
（2）空气中氧气具有氧化性，反应釜1中的反应需在隔绝空气条件下进行，其原因是防止二价铁被空气中氧气氧化为三价铁；
（3）①反应釜2中，加入和分散剂的同时通入空气，氧气将二价铁氧化三价铁，三价铁与氧化钙和水生成的氢氧化钙生成氢氧化铁，反应的离子方程式为。
②为加快反应速率，可采取的措施有适当升高温度、搅拌等；
（4）①反应釜3中，时，浓度为，反应不能使钙离子生成沉淀，防止引入杂质，故此时，pOH=3，pH=11，故理论上不超过11。
②高锰酸钾溶液紫红色，故滴定达到终点的现象为：最后半滴标准液加入后，溶液变为红色，且半分钟内不变色；
氯化钙和草酸钠转化为草酸钙沉淀，草酸钙沉淀加入硫酸转化为草酸，草酸和高锰酸钾发生氧化还原反应：，结合质量守恒可知，，则该副产物中的质量分数为。
7.(1)Fe2+ (2)① 4.7≤pH<6.2 ②Al3++3OH― =Al(OH)3↓
(3)4.0×10-4 (4)①加热搅拌可加快反应速率 ②冷却结晶
(5)MgSO4 (6)① 15 ②O2+4e―+2H2O=4OH―
【解析】由流程可知，该类矿(含铁、铝等元素)加入酸化MgSO4溶液浸取，得到浸取液中含有RE3+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、SO等离子，经氧化调pH使Fe3+、Al3+形成沉淀，经过滤除去，滤液1中含有RE3+、Mg2+、SO等离子，加入月桂酸钠，使RE3+形成(C11H23COO)3RE沉淀，滤液2主要含有MgSO4溶液，可循环利用，滤饼加盐酸，经加热搅拌溶解后，再冷却结晶，析出月桂酸，再固液分离得到RECl3溶液。
(1)由分析可知，“氧化调pH”目的是除去含铁、铝等元素的离子，需要将Fe2+氧化为Fe3+，以便后续除杂，所以化合价有变化的金属离子是Fe2+，故答案为：Fe2+；
(2)由表中数据可知，Al3+沉淀完全的pH为4.7，而RE3+开始沉淀的pH为6.2~7.4，所以为保证Fe3+、Al3+沉淀完全，且RE3+不沉淀，要用NaOH溶液调pH至4.7≤pH<6.2的范围内，该过程中Al3+发生反应的离子方程式为Al3++3OH―=Al(OH)3↓，故答案为：4.7≤pH<6.2；Al3++3OH―=Al(OH)3↓；
(3)滤液2中Mg2+浓度为2.7g·L-1，即0.1125mol/L，根据Ksp[(C11H23COO)2Mg]=c(Mg2+)·c2(C11H23COO―)，若要加入月桂酸钠后只生成(C11H23COO)3RE，而不产生(C11H23COO)2Mg，
则c(C11H23COO―)< = =4×10-4mol·L-1，故答案为：4×10-4；
(4)①“加热搅拌”有利于加快RE3+溶出、提高产率，其原因是加热搅拌可加快反应速率，故答案为：加热搅拌可加快反应速率；
② “操作X”的结果是分离出月桂酸，由信息可知，月桂酸(C11H23COOH)熔点为44℃，故“操作X”的过程为：先冷却结晶，再固液分离，故答案为：冷却结晶；
(5)由分析可知，该工艺中，可再生循环利用的物质有MgSO4，故答案为：MgSO4；
(6)①YCl3中Y为+3价，PtCl4中Pt为+4价，而Pt3Y中金属均为0价，所以还原YCl3和PtCl4熔融盐制备Pt3Y时，生成1molPt3Y转移15mol电子，故答案为：15；
②碱性溶液中，氢氧燃料电池正极发生还原反应，发生的电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH，故答案为：O2+4e-+2H2O=4OH-。
8．(1)Fe、Cr
(2)溶解浸出
(3)MgO、Fe2O3
(4)2Na++2CrO42-+2CO2+H2O=Cr2O72- +2NaHCO3↓
(5)4Fe(CrO2)2+ 7O2+16NaHCO38Na2CrO4+2 Fe2O3+ 16CO2+8H2O Na2CO3
(6)②
(7)8.37
【解析】Cr2O72- CrO42-
(1)由分析可知，高温连续氧化工序中被氧化的元素是铁元素和铬元素；(2)由分析可知，工序①为将氧化后的固体加水溶解浸出可溶性物质，故答案为：溶解浸出；
(3)由分析可知，滤渣Ⅰ的主要成分是氧化铁和氧化镁，故答案为：MgO、Fe2O3；
(4)工序③中发生的反应为铬酸钠溶液与过量的二氧化碳反应生成重铬酸钠和碳酸氢钠沉淀，反应的离子方程式为2Na++2CrO42-
+2CO2+H2O= Cr2O72-+2NaHCO3↓，故答案为：2Na++2CrO42-+2CO2+H2O= Cr2O72-+2NaHCO3↓；
(5)碳酸氢钠代替高温连续氧化工序中的氢氧化钠发生的主要反应为高温下，，Fe(CrO2)2与氧气和碳酸氢钠反应生成铬酸钠、氧化铁、二氧化碳和水，反应的化学方程式为4Fe(CrO2)2+ 7O2+16NaHCO38Na2CrO4+2 Fe2O3+ 16CO2+8H2O；若将碳酸氢钠换为碳酸钠也能发生类似的反应，故答案为：4Fe(CrO2)2+ 7O2+16NaHCO38Na2CrO4+2 Fe2O3+ 16CO2+8H2O；
(6)热解工序产生的混合气体为二氧化碳和水蒸气，将混合气体通入滤渣1中可以将氧化镁转化为碳酸氢镁溶液，则混合气体最适宜返回工序为工序②，故答案为：②；
(7)工序④溶液中的铝元素恰好完全转化为沉淀的反应为Al(OH)4- + H+ Al(OH)3 + H2O，反应的平衡常数为K1====1013.37，当为10—5mol/L时，溶液中氢离子浓度为=mol/L=10—8.37mol/L，则溶液的pH为8.37，故答案为：8.37。
9. (1)
(2)适当升高温度，将独居石粉碎等
(3)Al(OH)3
(4)促使铝离子沉淀
(5)↑ 碱性
(6)3Li2CO3+C6H12O6+6FePO4=6LiFePO4+9CO↑+6H2O
【解析】
(1)铈的某种核素含有58个质子和80个中子，则质量数为58+80=138，该核素的符号为；
(2)为提高“水浸”效率，可采取的措施有适当升高温度，将独居石粉碎等；
(3)结合流程可知，滤渣Ⅲ的主要成分是Al(OH)3；
(4)加入絮凝剂的目的是促使铝离子沉淀；
(5)用碳酸氢铵“沉铈”，则结合原子守恒、电荷守恒可知生成的离子方程式为↑；铵根离子的水解常数Kh()=≈5.7×10-10，碳酸氢根的水解常数Kh()==≈2.3×10-8，则Kh(NH4+)(6)由在高温条件下，Li2CO3、葡萄糖(C6H12O6)和FePO4可制备电极材料LiFePO4，同时生成CO和H2O可知，该反应中Fe价态降低，C价态升高，结合得失电子守恒、原子守恒可知该反应的化学方程式为3Li2CO3+C6H12O6+6FePO4=6LiFePO4+9CO↑+6H2O。
10. (1)增大反应物接触面积，提高化学反应速率
(2)4.5≤pH≤9.3 使2CrO42-+2H+ Cr2O72- + H2O平衡正向移动，提高Na2Cr2O7的产率 浸取
(3)所得溶液中含有大量Na2SO4 10H2O H2SO4
(4)阳 Na＋
【解析】
(1)焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是利用热量使O2向上流动，增大固体与气体的接触面积，提高化学反应速率，故答案为：增大反应物接触面积，提高化学反应速率。
(2)中和时调节溶液pH目的是将AlO2-、SiO32-转化为沉淀过滤除去，由图可知，当溶液pH≥4.5时，Al3+除尽，当溶液pH＞9.3时，H2SiO3会再溶解生成SiO32-，因此中和时pH的理论范围为4.5≤pH≤9.3；将Al元素和Si元素除去后，溶液中Cr元素主要以Cr2O72-和CrO42-存在，溶液中存在平衡：2CrO42-+2H+ Cr2O72- + H2O，降低溶液pH，平衡正向移动，可提高Na2Cr2O7的产率；由上述分析可知，Fe元素在“浸取”操作中除去，故答案为：4.5≤pH≤9.3；使2CrO42-+2H+ Cr2O72- + H2O平衡正向移动，提高Na2Cr2O7的产率；浸取。
(3)蒸发结晶时，Na2SO4主要以Na2SO4 10H2O存在，Na2SO4 10H2O的溶解度随温度升高先增大后减小，若蒸发结晶时，过度蒸发将导致所得溶液中含有大量Na2SO4 10H2O；由上述分析可知，流程中循环利用的物质除Na2Cr2O7外，还有H2SO4，故答案为：所得溶液中含有大量Na2SO4 10H2O；H2SO4。
(4)由4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑可知，电解过程中实质是电解水，阳极上水失去电子生成H＋和O2，阴极上H+得到电子生成H2，由2CrO42-+2H+ Cr2O72- + H2O可知，Cr2O72-在氢离子浓度较大的电极室中制得，即Na2Cr2O7在阳极室产生；电解过程中，阴极产生氢氧根离子，氢氧化钠在阴极生成，所以为提高制备Na2Cr2O7的效率，Na＋通过离子交换膜移向阴极，故答案为：阳；Na＋。
11.(1)+6
(2)Al(OH)3
(3)MO42-+Ba2+=BaMO4↓
(4)①NaHCO3 ②NH3
(5)①Al2O3 ②4:1
【解析】
（1）“焙烧”中，有Na2MO4生成，其中Na和O的化合价为+1和-2，根据化合价的代数和为0可知，Mo元素的化合价为+6。
（2）“沉铝”中，偏铝酸钠转化为氢氧化铝，因此，生成的沉淀X为Al(OH)3。
（3）①滤液II中含有钼酸钠，加入氯化钡溶液后生成BaMO4沉淀，该反应的离子方程式为MO42-+Ba2+=BaMO4↓。
②若开始生成BaCO3沉淀，则体系中恰好建立如下平衡：，该反应的化学平衡常数为。为避免中混入沉淀，必须满足，由于“沉钼”中为7.0，，所以溶液中时，开始生成沉淀， 因此， 时，应停止加入溶液。
（4）①滤液I中加入过量的二氧化碳，偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀，同时生成碳酸氢钠，过滤得到的滤液II中含有碳酸氢钠和钼酸钠。滤液II中加入适量的氯化钡溶液沉钼后，因此，过滤得到的滤液Ⅲ中，主要存在的钠盐有和，故为。
②根据侯氏制碱法的原理可知，往滤液Ⅲ中添加适量固体后，通入足量，再通入足量，可析出。
（5）①由题中信息可知，致密的保护膜为一种氧化物，是由与反应生成的，联想到金属铝表面容易形成致密的氧化膜可知，该氧化物为。
②由和同族、和同族可知，中显+3价（其最高价）、显-3价。在与上层的反应中，元素的化合价变为+5价，其化合价升高了8，元素被氧化，则该反应的氧化剂为，还原剂为。中的O元素为-1价，其作为氧化剂时，O元素要被还原到-2价，每个参加反应会使化合价降低2，根据氧化还原反应中元素化合价升高的总数值等于化合价降低的总数值可知，该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为。
1第 53 讲-认识工艺流程的表现方式
无机化学工艺流程题是高考的热点题型，以实际的工业生产为背景，以简洁的工艺流程图再现生产的关键环节，情境真实而有意义，考查物质的制备、分离、提纯、检验等。试题通常以某矿石为原料制备某物质或以废渣、废液提取某物质为背景，呈现化工生产流程图，进行命题设计，综合考查元素化合物知识、氧化还原反应概念，及未学方程式的书写、化学反应原理中的化学反应速率、浸取率、电化学原理等，反应条件的控制与选择、产率的计算、Ksp的应用及计算、绿色化学思想（如原料循环利用、环境污染问题等）的体现等，题目综合性强，难度大。旨在考查考生提取信息，迁移应用所学知识解决实际问题的能力，体现学生化学学科素养的落实情况 ，从而体现“一核”的引领功能。能够培养运用知识解决实际问题的能力，树立绿色环保意识，提升化学学科素养。
1.知识重构 整理一、2024年工艺流程考点考向统计
地区 考点考向 陌生元素 熟悉元素
2024全国甲卷8题 从炼锌废渣中提取钴，资源的回收利用，主要涉及原料的预处理方法及其目的、流程中指定转化的方程式书写、化工流程中的分离提纯方法及原理、化工流程中滤液、滤渣的成分判断、结合化学反应原理Ksp的应用和氧化还原知识的考查。 Co/Mn/Pb Zn/Fe/Cu
2024全国新课标卷8题 从湿法炼锌废渣中得到含锰高钴成品，资源的回收利用，主要涉及原料的预处理方法及其目的、流程中指定转化的方程式书写、分离提纯方法及原理、化工流程中滤液、滤渣的成分判断、结合化学反应原理Ksp的应用、物质检验的考查。 Co/Mn/Pb Zn/Fe
2024河北卷16题 从石煤中提取V2O5，资源的回收利用，主要涉及原料的预处理方法及其目的、流程中指定转化的方程式书写和反应条件的控制、化工流程中的分离提纯方法及原理、化工流程中滤液、滤渣的成分判断、浸出率、绿色化学思想、物质结构的考查。 V Al/Ca/Na
2024山东卷18题 以铅精矿为主要原料提取金属Pb和Ag，矿物资源利用，主要涉及原料的预处理方法及其目的、流程中指定转化的方程式书写、化工流程中的分离提纯方法及原理、化工流程中滤液、滤渣的成分判断、电化学和氧化还原有关物质的量的计算的考查。 Pb/Ag Fe/S
2024湖南卷16题 从铜阳极泥回收贵金属Au和Ag，结合理论的综合类资源的回收利用工艺流程，主要涉及原料的预处理方法及其目的、流程中指定转化的方程式书写和反应条件的控制、化工流程中的分离提纯方法及原理、化工流程中滤液、滤渣的成分判断、结合化学反应原理定量分析平衡常数以及分布系数进行有关离子浓度的计算、物质结构知识的考查。 Au/Ag/Pb Cu/Se
2024湖北卷16题 从宇航器件中提取铍，物质制备类工艺流程，主要涉及原料的预处理方法（萃取反萃取）、流程中指定转化的方程式书写、化工流程中的分离提纯方法及原理、流程中循环物质、电化学和物质结构知识的考查。 Be Si/Al
2024北京卷18题 利用黄铜矿生产纯铜，矿物资源利用物质制备类工艺流程，主要涉及原料的预处理方法及其目的、流程中指定转化的方程式书写和反应条件的控制、化工流程中的分离提纯方法及原理、由图像分析温度对浸取率的影响、电化学知识的考查。 Fe/Si/Cu
2024甘肃卷15题 以高炉渣原料，对炼钢烟气进行回收利用，结合理论的综合类资源的回收利用工艺流程，主要涉及原料的预处理方法及其目的、流程中指定转化的方程式书写、化工流程中的分离提纯方法及原理、化工流程中滤液、滤渣的成分判断。结合化学反应原理盐类水解及据Ksp大小判断沉淀的转化、物质结构知识的考查。 Ca/Mg/Al/Si
2024安徽卷15题 从铜阳极泥中分离提纯金和银，资源的回收利用，主要涉及原料的预处理方法、流程中指定转化的方程式书写、化工流程中的分离提纯方法及原理、化工流程中滤液、滤渣的成分判断、流程中循环物质，电化学和氧化还原知识、物质结构的考查。 Au/Ag Cu
2024吉林卷16题 以载金硫化矿粉冶炼金，矿物资源利用，主要涉及原料的预处理方法及其目的、流程中指定转化的方程式书写、反应条件的控制、净化除杂、化工流程中滤液、滤渣的成分判断、绿色化学思想和氧化还原的考查 Au/As Zn/Fe
【试题赏析】(2022年全国甲卷)硫酸锌(ZnSO4)是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下：
本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表：
离子 Fe3+ Zn2+ Cu2+ Fe2+ Mg2+
Ksp 4.0×10-38 6.7×10-17 2.2×10-20 8.0×10-16 1.8×10-11
回答下列问题：
(1)菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为_______。
(2)为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有_______、_______。
(3)加入物质X调溶液pH=5，最适宜使用的X是_______(填标号)。
A．NH3·H2O B．Ca(OH)2 C．NaOH
滤渣①的主要成分是_______、_______、_______。
(4)向80~90℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MnO2，该步反应的离子方程式为_______。
(5)滤液②中加入锌粉的目的是_______。
(6)滤渣④与浓H2SO4反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是___________。
试题内容表现形式
考查角度：（1）未学方程式书写，（2）原料预处理，（3）调pH除杂质，化学反应原理考查，杂质考查，（4）未学方程式书写，（5）原料预处理中除杂质，（6）循环物质
【答案】
(1)ZnCO3ZnO+CO2↑
(2) 将焙烧后的产物碾碎，增大接触面积、增大硫酸的浓度等
(3)B Fe(OH)3 CaSO4 SiO2
(4)3Fe2++MnO+7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+
(5)置换Cu2+为Cu从而除去，不引入新杂质
(6) CaSO4 MgSO4
【课标内容要求】 常见的无机物及其应用
2.1 元素与物质
认识元素可以组成不同种类的物质，根据物质的组成和性质可以对物质进行分类；同类物质具有相似的性质，一定条件下各类物质可以相互转化；认识元素在物质中可以具有不同价态，可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化。
2.6 物质性质及物质转化的价值
结合实例认识金属、非金属及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
【学业要求】
4. 能利用典型代表物的性质和反应，设计常见物质制备、分离、提纯、检验等简单任务的方案。能从物质类别和元素价态变化的视角说明物质的转化路径。
工艺流程题的必备知识和学科核心素养
必备知识：物质的转化：含同一元素的不同类别物质在一定条件下的相互转化；含同一元素不同价态的物质通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化。能利用典型代表物的性质和反应，设计常见物质制备、分离、提纯、检验等简单任务的方案。能从物质类别和元素价态变化的视角说明物质的转化路径。化学反应原理、化学实验基础
关键能力：分析与推测、理解与辨析、归纳与论证、设计与评价、探究与创新能力
核心价值：证据模型、变化平衡、科学探究与创新意识
工艺流程题的命题框架
【试题赏析】(2022年江苏卷)实验室以二氧化铈(CeO2)废渣为原料制备Cl-含量少的Ce2(CO3)3，其部分实验过程如下：
(1)“酸浸”时CeO2与H2O2溶液反应生成Ce3+并放出O2，该反应的离子方程式为____________。
(2)pH约为7的CeCl3溶液与NH4HCO3溶液反应可生成Ce2(CO3)3沉淀，该沉淀中Cl-含量与加料方式有关。得到含Cl-量较少的Ce2(CO3)3的加料方式为______________(填序号)。
A．将NH4HCO3溶液滴加到CeCl3溶液中
B．将CeCl3溶液滴加到NH4HCO3溶液中
(3)通过中和、萃取、反萃取、沉淀等过程，可制备Cl-含量少的Ce2(CO3)3。己知Ce3+能被有机萃取剂(简称HA)萃取，其萃取原理可表示为：Ce3+(水层)+3HA (有机层)Ce(A)3 (有机层)+ 3H+(水层)
①加氨水“中和”去除过量盐酸，使溶液接近中性。去除过量盐酸的目的是_____________。
②反萃取的目的是将有机层Ce3+转移到水层。使Ce3+尽可能多地发生上述转移，应选择的实验条件或采取的实验操作有_________________________________(填两项)。
③与“反萃取”得到的水溶液比较，滤去Ce2(CO3)3沉淀的滤液中，物质的量减小的离子有_______(填化学式)。
【答案】 (1)2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O
(2)B
(3)①降低溶液中氢离子的浓度，提高Ce3+萃取率，促进碳酸氢根的电离，增大溶液中碳酸根的浓度 ②酸性条件，多次萃取 ③ Ce3+、H+
整理二、知识的表现方式——四线法
“四线法”顾名思义，通过分析四条主线，突破工艺流程题的整体把握，四条主线分别为试剂线，杂质线，操作线，产品线。根据工艺流程题的类型的不同，四条主线的呈现的具体内容不同。四线法，符合真实化工流程的目的，更快更好的得到更纯的产品，有利于提炼学生宏观辨识与微观探析的素养。
试剂线：（酸、碱、氧化剂、还原剂、沉淀剂）
杂质线：滤渣、气体等
操作线：原料预处理阶段（焙烧、煅烧、灼烧 、水浸、酸浸、碱浸、盐浸、 除杂）
反应条件控制（氧化还原、pH值的调节、温度的控制、 防氧化、防水解、防分解）
产品线：产品提纯（过滤、蒸发结晶、蒸馏、萃取、分液等。）
2.重温经典
例1.（2024年全国甲卷8）钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。
注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于10-5mol·L-1，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。
已知：①Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp(ZnS)=2.5×10-22,Ksp(CoS)=4.0×10-21。
②以氢氧化物形式沉淀时，lg[c(M)/(mol·L-1)]和溶液pH的关系如图所示。
回答下列问题：
（1）“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是_____。
（2）“酸浸”步骤中，CoO发生反应的化学方程式是_____。
（3）假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10mol·L-1，向其中加入Na2S至Zn2+沉淀完全，此时溶液中c(Co2+)=_____mol·L-1，据此判断能否实现Zn2+和Co2+的完全分离_____(填“能”或“不能”)。
（4）“沉锰”步骤中，生成1.0molMnO2，产生H+的物质的量为_____。
（5）“沉淀”步骤中，用NaOH调pH=4，分离出的滤渣是_____。
（6）“沉钴”步骤中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入适量的NaClO氧化Co2+，其反应的离子方程式为_____。
（7）根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是_____。
【答案】：
情境 考查内容 考查的熟悉元素 考查的陌生元素
资源回收利用 从炼锌废渣中提取钴 Zn、Fe、Cu、S Co、Mn、Pb
(1)增大固体与酸反应的接触面积，提高钴元素的浸出效率
(2)
(3) 不能 (4) (5)
(6)
(7)向滤液中滴加溶液，边加边搅拌，控制溶液的pH接近12但不大于12，静置后过滤、洗涤、干燥
例2.（2024年河北卷16） 是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如下。
已知：i石煤是一种含的矿物，杂质为大量和少量等；苛化泥的主要成分为等。
ⅱ高温下，苛化泥的主要成分可与反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙和偏铝酸钙均难溶于水。回答下列问题：
（1）钒原子的价层电子排布式为_______；焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为_______，产生的气体①为_______(填化学式)。
（2）水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为_______(填化学式)。
（3）在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙发生反应的离子方程式为_______；加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为_______；浸取后低浓度的滤液①进入_______(填工序名称)，可实现钒元素的充分利用。
（4）洗脱工序中洗脱液的主要成分为_______(填化学式)。
（5）下列不利于沉钒过程的两种操作为_______(填序号)。
a．延长沉钒时间 b．将溶液调至碱性 c．搅拌 d．降低溶液的浓度
【答案】
情境 考查内容 考查的熟悉元素 考查的陌生元素
资源回收利用 以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取V2O5 Al/Ca/Na V
（1） ①. ②. ③. （2）
（3） ①. ②. 提高溶液中浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙，释放 ③. 离子交换
（4） （5）bd
例3.（2024年北京卷18）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；i．和时，固体B中所含铜、铁的主要物质如表。
温度/ B中所含铜、铁的主要物质
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_______________________________________________________________________________。
【答案】：
情境 考查内容 考查的熟悉元素 考查的陌生元素
矿物资源利用 利用黄铜矿生产纯铜 Fe、Si、Cu
（1）增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分
（2）
（3）①温度低于，随焙烧温度升高，分解产生的增多，可溶物含量增加，故铜浸出率显著增加
②温度高于，随焙烧温度升高发生反应：，和转化成难溶于水的，铜浸出率降低
（4）
（5）粗铜若未经酸浸处理，其中杂质会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量
例4.（2023全国乙27）LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿（MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素）制备LiMn2O4的流程如下：
已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
回答下列问题：
(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为 。为提高溶矿速率，可采取的措施 (举1例)。
(2)加入少量MnO2的作用是 。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是 。
(3)溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=4，此时c(Fe3+)= mol·L-1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是 。
(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+，生成的沉淀有 。
(5)在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为 。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断 。电解废液可在反应器中循环利用。
(6)煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是 。
情境 考查内容 考查的熟悉元素 考查的陌生元素
矿物资源利用 由菱锰矿制备LiMn2O4 Si、S、Al、Fe、Ba Mn、Li、Ni
【答案】
(1)MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑ 粉碎菱锰矿
(2) 将Fe2+氧化为Fe3+ Fe3+可以催化H2O2分解
(3) 2.8×10-9 Al3+ (4)BaSO4、NiS
(5) Mn2++2H2OH2↑+MnO2↓+2H+ 加入Mn(OH)2
(6)2Li2CO3+8MnO24LiMn2O4+2CO2↑+O2↑
例5．(2022年全国乙卷)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb。还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表：
难溶电解质 PbSO4 PbCO3 BaSO4 BaCO3
Ksp 2.5×10-8 7.4×10-14 1.1×10-10 2.6×10-9
一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表：
金属氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Pb(OH)2
开始沉淀的pH 2.3 6.8 3.5 7.2
完全沉淀的pH 3.2 8.3 4.6 9.1
回答下列问题：
(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为________，用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因________。
(2)在“脱硫”中，加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化，原因是________。
(3)在“酸浸”中，除加入醋酸(HAc)，还要加入H2O2。
(ⅰ)能被H2O2氧化的离子是________；
(ⅱ) H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2，其化学方程式为________；
(ⅲ) H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，H2O2的作用是________。
(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是________。
(5)“沉铅”的滤液中，金属离子有________。
【答案】
情境 考查内容 考查的熟悉元素 考查的陌生元素
资源回收利用 废旧铅蓄电池的铅膏回收铅资源 Fe、Al、Ba Pb
(1) PbSO4(s)+CO32-(aq)= PbCO3(s)+SO42-(aq)
反应PbSO4(s)+CO32- (aq)= PbCO3(s)+SO42- (aq)的平衡常数
K= = = = = 3.4×105 > 105，
PbSO4可以比较彻底的转化为PbCO3。
(2)反应BaSO4(s)+CO32- (aq)= BaCO3(s)+SO42- (aq)的平衡常数
K= = = = = 0.04 << 105，反应正向进行的程度有限。(3) Fe2+ Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O 作还原剂
(4)Fe(OH)3、Al(OH)3 、BaSO4 (5)Ba2+、Na+
例6．(2022年湖北卷)全球对锂资源的需求不断增长，“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后，得到浓缩卤水（含有Na+、Li+、Cl- 和少量Mg2+、Ca2+），并设计了以下流程通过制备碳酸锂来提取锂。
25℃时相关物质的参数如下： LiOH的溶解度：12.4g/100g H2O
化合物 Ksp
Mg(OH)2 5.6×10-12
Ca(OH)2 5.5×10-6
CaCO3 2.8×10-9
Li2CO3 2.5×10-2
(1)“沉淀1”为____________。
(2)向“滤液1”中加入适量固体Li2CO3的目的是____________。
(3)为提高Li2CO3的析出量和纯度，“操作A”依次为____________、____________、洗涤。
【答案】
情境 考查内容 考查的熟悉元素 考查的陌生元素
盐湖水资源利用 由浓缩卤水制备碳酸锂来提取锂 Na、Li、Cl、Mg、Ca Li
Mg(OH)2 (2)将Ca2+转化成CaCO3沉淀除去，同时不引入新杂质
(3)蒸发浓缩 、趁热过滤
例7．(2022年河北卷15)以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝Fe(NH4)Fe(CN)6颜料。工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)红渣的主要成分为_______(填化学式)，滤渣①的是主要成分为_______(填化学式)。
(2)黄铁矿研细的目的是_______。
(3)还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为_______。
(4)工序①的名称为_______，所得母液循环使用。
(5)沉铁工序产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为_______，氧化工序发生反应的离子方程式为_______。
(6)若用还原工序得到的滤液制备Fe2O3 xH2O和(NH4)2SO4，所加试剂为_______和_______(填化学式，不引入杂质)。
【答案】
情境 考查内容 考查的熟悉元素 考查的陌生元素
矿物资源利用 焙烧黄铁矿产生的红渣为原料制备颜料铵铁蓝Fe(NH4)Fe(CN)6 Fe、S、Si、Cl
(1)①Fe2O3 ②SiO2
(2)增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率
(3)7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4
(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤
(5)① +2 ②6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ClO3-+6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6NH4+
(6)① H2O2 ②NH3·H2O
例8．(2022年湖南卷)钛（Ti）及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣（主要成分为TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物杂质）为原料，制备金属钛的工艺流程如下：
已知“降温收尘”后，粗TiCl4中含有的几种物质的沸点：
物质 TiCl4 VOCl3 SiCl4 AlCl3
沸点/℃ 136 127 57 180
回答下列问题：
(1)已知ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略ΔH、ΔS随温度的变化。若ΔG＜0，则该反应可以自发进行。根据下图判断：600 ℃时，下列反应不能自发进行的是 。
A．C(s)＋O2(g)＝CO2(g) B．2C(s)＋O2(g)＝2CO(g)
C．TiO2(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(g)＋O2(g) D．TiO2(s)＋C(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(g)＋CO2(g)
(2)TiO2与C、Cl2，在600 ℃的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表：
物质 TiCl4 CO CO2 Cl2
分压/MPa 4.59×10-2 1.84×10-2 3.70×10-2 5.98×10-9
①该温度下，TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为 ；
②随着温度升高，尾气中CO的含量升高，原因是 。
(3)“除钒”过程中的化学方程式为 ；“除硅、铝”过程中，分离TiCl4中含Si、Al杂质的方法是 。
(4)“除钒”和“除硅、铝”的顺序 （填“能”或“不能”）交换，理由是 。
(5)下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入Mg冶炼Ti的方法相似的是 。
A．高炉炼铁 B．电解熔融氯化钠制钠
C．铝热反应制锰 D．氧化汞分解制汞
【答案】
情境 考查内容 考查的熟悉元素 考查的陌生元素
资源回收利用 以钛渣为原料，制备金属钛的 Al、Mg、Si、Cl、 Ti、V
(1)C
(2)①5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2 ②随温度升高，反应C＋O2=CO2的ΔG基本不变，反应2C＋O22CO的ΔG减小，更易发生，导致CO含量升高。
(3) ①3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3 ②蒸馏
(4)①不能 ②若先“除硅、铝”再“除钒”，“除钒”时需要加入Al，又引入Al杂质 (5)AC
3.模型建构
（1）呈现形式
（2）解题思路
4.名师导学
工艺流程题是高考的热点题型，综合性强，难度较大，是高考试卷中的拉分题目之一。该题型以工艺流程图的形式再现实际生产的关键环节，情境真实而富有意义，旨在引导学生学以致用，解决生产、生活中的实际问题，有利于培养学生的科学精神和社会责任感。考查的知识多为产物的判断，陌生化学方程式、离子方程式或电极反应式的书写，温度控制在一定范围的原因分析，溶度积常数的有关计算等。解题时，还要学会注意以下几个问题：
（1）准确识图析图：
图1箭头表示反应物加入同时生成物出来；
图2箭头表示反应物分步加入和生成物出来；
图3箭头表示循环反应。
（2）规范答题：
要看清题目要求，按要求答题，不要答非所问。同时，回答问题要准确全面，注意语言表达的规范性，特别是化学用语的书写与表示要准确、规范。
纵观近几年高考试题，化学工艺流程题均取材于成熟的化学工艺或改进工艺。该类试题以简洁的工艺流程图再现实际生产的关键环节，情境真实富有意义。但在设计流程时考虑到高中学生所学实际情况，对相关条件、步骤进行了适当的处理，保留了关键操作，给出了必要的物质信息和操作信息，然后将与考查内容相关的关键流程、方法和技术处理成清晰、简洁的流程图。所设计的问题，大多是对主干知识的考查。 (这启示我们：题目虽新，但考查的知识大多是我们学过的内容，高考大题是完全可以得大部分分数的，全面放弃不足取。)
2021年河北等级考第14题采用了工艺流程与实验设计相结合的命题形式，这种创新尝试不仅能考查学生在真实情境中解决实际问题的能力而且更有利培养学生综合思维和创新思维，代表着以后高考考“活”考“新”的命题趋势。
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