第4板块 大主题整合7 微课时突破3 综合深化解重难（化学工艺流程的解题策略）（课件）-【创新方案】2026年高考化学一轮复习Ⅰ

微课时突破 3　 综合深化解重难 （化学工艺流程的解题策略） 化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图的创新。它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离或提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，具有较强的实用性和综合性。高考命题引导学生关注与化学有关的社会热点问题，认识环境保护和资源合理开发的重要性，深刻理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系，培养学生的科学态度与社会责任。 1．常考无机化工流程的呈现形式 2．读图要领 (1)箭头：进入的是投料(反应物)，出去的是含产品中元素的物质(流程方向)、副产物或杂质(支线方向)。 (2)三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。 3．流程图中主要环节的分析 (1)原料的预处理 方法 目的 解题指导 粉碎、研磨 将块状或颗粒状的物质磨成粉末 增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分，也是提高“浸出率”的方法之一 浸取 水浸 与水接触而反应或溶解 (1)加热、搅拌、适当提高酸(或碱)浓度，可以加快酸(或碱)的浸出速率；增加浸出时间可使样品充分溶解，可提高浸出率。 (2)酸溶时所加酸的量不能太多。 ①过多消耗后续调节pH所加的碱性试剂； ②如果实验过程有硫化物，酸过量会形成有毒气体硫化氢 酸浸 与酸接触而反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去 碱浸 除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物 灼烧 (焙烧) ①除去可燃性杂质； ②使原料初步转化 ①除去硫、碳单质； ②使有机物转化或除去有机物； ③高温下原料与空气中氧气反应等； ④使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土 续表 (2)常见的流程中的条件控制 条件控制 解题指导 控制溶液的pH ①调节溶液的酸碱性，使金属离子形成氢氧化物沉淀析出(或抑制水解)； ②“酸作用”还可除去氧化物(膜)； ③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等； ④提供特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件) 续表 控制温度(常用水浴、冰浴或油浴) ①防止副反应的发生； ②使化学平衡移动；控制化学反应的方向； ③控制固体的溶解与结晶； ④控制反应速率；使催化剂达到最大活性； ⑤升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发； ⑥加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离； ⑦趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量； ⑧降温：防止物质高温分解或挥发，降温(或减压)可以减少能源成本，降低对设备的要求 (3)物质的分离与提纯 操作 解题指导 过滤 固体与液体的分离；要分清需要的物质在滤液中还是在滤渣中(滤渣是难溶于水的物质，如SiO2、PbSO4、难溶的金属氢氧化物和碳酸盐等) 萃取与 分液 选用合适的萃取剂(如四氯化碳、金属萃取剂)，萃取后，静置、分液——将分液漏斗玻璃塞的凹槽与分液漏斗口的小孔对准。下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出 续表 加入氧化剂 (或还原剂) ①转化为目标产物的价态； ②除去杂质离子[如把Fe2+氧化成Fe3+，而后调溶液的pH，使其转化为Fe(OH)3沉淀除去] 加入 沉淀剂 ①生成硫化物沉淀(如加入硫化钠、硫化铵、硫化亚铁等)； ②加入可溶性碳酸盐，生成碳酸盐沉淀； ③加入氟化钠，除去Ca2+、Mg2+ 续表 洗涤晶体 洗涤试剂 适用范围 目的 蒸馏水 冷水 产物不溶于水 除去固体表面吸附着的××杂质；可适当降低固体因为溶解而造成的损失 热水 特殊的物质溶解度随着温度升高而下降 有机溶剂(酒精、丙酮等) 固体易溶于水、难溶于有机溶剂 减少固体溶解；利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分，产品易干燥 饱和溶液 对纯度要求不高的产品 减少固体溶解 酸、碱溶液 产物不溶于酸、碱 除去固体表面吸附着的可溶于酸、碱的杂质；减少固体溶解 洗涤沉淀方法：向过滤器中加入洗涤剂至浸没沉淀，待洗涤剂自然流下后，重复以上操作2~3次 [典例]　(2024·全国甲卷)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10-5 mol·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　　　　 　　　　。 [解析]　“酸浸”时磨碎废渣，能够增大反应物与稀硫酸的接触面积，加快“酸浸”速率。 (2)“酸浸”步骤中，CoO发生反应的化学方程式是 　　　　　　　　　　　　　　。 [解析]　CoO溶于稀硫酸发生反应的化学方程式为CoO+H2SO4 === CoSO4+H2O。 加快“酸浸”速率 CoO+H2SO4 === CoSO4+H2O (3)假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10 mol·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”)。  [解析]　由题给信息可知，此时c(Zn2+)≤10-5 mol·L-1，则c(S2-)= ≥2.5×10-17 mol·L-1，则c(Co2+)=≤1.6×10-4 mol·L-1<0.10 mol·L-1，Co2+已经开始沉淀，故不能实现Zn2+和Co2+的完全分离。 1.6×10-4 不能 (4)“沉锰”步骤中，生成1.0 mol MnO2，产生H+的物质的量为　　　　　　。  [解析]　根据题给条件及氧化还原反应规律，可写出“沉锰”步骤中发生反应的离子方程式：Mn2++S2+2H2O === MnO2↓+2S+4H+，则生成1.0 mol MnO2时，产生4.0 mol H+。 (5)“沉淀”步骤中，用NaOH调pH=4，分离出的滤渣是　　　　。  [解析]　由已知②可知，溶液pH=4时，Fe3+转化为Fe(OH)3。 4.0 mol Fe(OH)3 (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 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 [解析]　“沉钴”时，Co2+与ClO-反应转化为Co(OH)3与Cl-，结合氧化还原反应规律可知，该反应的离子方程式为2Co2++5ClO-+5H2O === 2Co(OH)3↓+Cl-+4HClO。 (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________________________________________________________。 [解析]　由已知②可知，Zn2+在pH≈8.2~12时以Zn(OH)2沉淀形式析出，故回收Zn(OH)2时应调pH为8.2~12，再过滤分离。 2Co2++5ClO-+5H2O === 2Co(OH)3↓+Cl-+4HClO 用NaOH调节滤液pH为8.2~12，将析出的沉淀过滤、洗涤、干燥 [解题流程] 　 (1)整体分析流程图的含义 (2)逐一分析三个关键环节 [归纳总结] 通过“三审”建立系统思维 (1)审题干——明确原料成分和目的要求 (2)审流程——明确各步转化原理和目的 ①看箭头：进入的是原料(即反应物)；出去的是生成物(包括主产物和副产物)。 ②看三线：主线主产品、分支副产品、回头为循环。 ③找信息：明确反应条件控制和分离提纯方法。 ④关注所加物质的可能作用：参与反应、提供反应氛围、满足定量要求。 (3)审问题——明确答什么 ①不要答非所问：要看清题目要求，按要求答题，防止答非所问。 ②规范答题：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。 题点(一)　微型化工流程 1．(2025·安徽安庆模拟)聚酯反应催化剂乙二醇锑[Sb2(OCH2CH2O)3]是一种无毒的白色晶状粉末，其制备流程如下： 全训题点考法 下列说法错误的是 (　 ) A．煅烧过程需注意防治污染 B．乙二醇为非极性分子 C．醇化反应需及时分离出水蒸气以提高Sb2O3的平衡转化率 D．操作Ⅰ为冷却结晶、过滤，操作Ⅱ为洗涤、干燥 √ 解析：辉锑矿煅烧会产生SO2，需注意防治污染，A正确；乙二醇正电中心和负电中心不重合为极性分子，B错误；该条件下醇化反应是可逆反应且会生成水，故及时分离出水蒸气可提高Sb2O3的平衡转化率，C正确；根据制备流程可知操作1为冷却结晶、过滤，操作Ⅱ为洗涤、干燥，D正确。 2．(2024·贵州卷)贵州重晶石矿(主要成分BaSO4)储量占全国三分之一以上。某研究小组对重晶石矿进行“富矿精开”研究，开发了制备高纯纳米钛酸钡(BaTiO3)工艺。部分流程如下： 下列说法正确的是 (　 ) A．“气体”主要成分是H2S，“溶液1”的主要溶质是Na2S B．“系列操作”可为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 C．“合成反应”中生成BaTiO3的反应是氧化还原反应 D．“洗涤”时可用稀H2SO4去除残留的碱，以提高纯度 √ 解析：重晶石矿(主要成分为BaSO4)通过一系列反应，转化为BaS溶液；加盐酸酸化，生成BaCl2和H2S气体；在BaCl2溶液中加入过量的NaOH，通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到Ba(OH)2·8H2O；过滤得到的溶液1的溶质主要含NaCl及过量的NaOH；Ba(OH)2·8H2O加水溶解后，加入Ti(OC4H9)4，进行合成反应，得到BaTiO3粗品，最后洗涤得到最终产品。由分析可知，“气体”主要成分为H2S气体，“溶液1”的溶质主要含NaCl及过量的NaOH，A错误；由分析可知，“系列操作”得到的是Ba(OH)2·8H2O晶体，故“系列操作”可以是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，B正确；“合成反应”是Ba(OH)2·8H2O和Ti(OC4H9)4反应生成BaTiO3，该反应中元素的化合价未发生变化，不是氧化还原反应，C错误；“洗涤”时，若使用稀H2SO4，BaTiO3会部分转化为难溶的BaSO4，故不能使用稀H2SO4，D错误。 3．(2025·江西赣州检测)钪(Sc)是一种稀土金属，从钛白酸性废水(主要含有Ti4+、Fe2+，还含有微量Sc3+)中富集钪，并制备氧化钪(Sc2O3)的工艺流程如图所示[已知：Ti(OH)4、Sc(OH)3均难溶于水]。下列说法错误的是 (　 ) A．酸洗时加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+ B．实验室进行“操作Ⅰ”需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗 C．“滤渣Ⅰ”的成分是Ti(OH)4、Fe(OH)3 D．草酸钪焙烧时反应的化学方程式： 2Sc2(C2O4)3+3O2 2Sc2O3+12CO2 √ 解析：从钛白酸性废水(主要含有Ti4+、Fe2+，还含有微量Sc3+)中富集钪，酸洗时加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，加入NaOH溶液进行反萃取，过滤得到“滤渣Ⅰ”的主要成分是Ti(OH)4、Fe(OH)3、Sc(OH)3，然后加入10%盐酸调pH溶解Sc(OH)3得到含Sc3+的溶液。向该溶液中加入草酸溶液得到草酸钪，草酸钪与氧气焙烧时反应生成Sc2O3和CO2。酸洗时加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，A正确；由流程可知，“操作Ⅰ”是过滤，过滤操作需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗，B正确；“滤渣Ⅰ”的主要成分是 Ti(OH)4、Fe(OH)3、Sc(OH)3，C错误；草酸钪与氧气焙烧时反应生成Sc2O3和CO2，反应的化学方程式：2Sc2(C2O4)3+3O2 2Sc2O3+12CO2，D正确。 题点(二)　化工流程综合题 4．(2024·海南卷)锰锌铁氧体(MnxZn1-yFe2O4)元件是电子线路中的基础组成部分。某实验室利用废弃电子产品中的锰锌铁氧体制备MnO2、ZnO和FeC2O4·2H2O，可用于电池、催化剂等行业。其工艺流程如下： 回答问题： (1)氨浸的作用是将　　元素(填元素符号)有效转移到水溶液中。  解析：锰锌铁氧体粉末与氨水反应，锌元素转变为含锌配合物[Zn(NH3)4]2+存在于溶液B中，其他元素以氧化物的形式存在于固体A中。 (2)煮沸含有配合物的溶液B，产生混合气体，经冷凝后所得溶液可循环用于氨浸，该溶液是　　　　。  解析：分离后含[Zn(NH3)4]2+的溶液B经煮沸后得到Zn(OH)2和NH3，冷凝后NH3溶于水形成氨水，可进入氨浸步骤中循环使用。 Zn 氨水 (3)沉锰反应的离子方程式为 ____________________________________________________________。 某次实验时，将原料中的Mn以MnO2·nH2O形式定量沉淀完全，消耗了2.0 mol KMnO4，并产出81 g ZnO(纯度为99.9%)，则该原料 MnxZn1-yFe2O4化学式中x=　　 　。  解析：沉锰时Mn2+与Mn反应生成MnO2·nH2O沉淀，离子方程式为3Mn2++2Mn+(5n+2)H2O === 5MnO2·nH2O↓+4H+；沉锰时消耗2.0 mol KMnO4，结合离子方程式可知，锰锌铁氧体粉末中Mn元素为3 mol，同时产出了81 g ZnO，则原料中含1 mol Zn，故=，Mn、Zn元素的化合价均为+2价，则存在2x+2(1-y)=2×4-3×2，解得x=0.75。 3Mn2++2Mn+(5n+2)H2O === 5MnO2·nH2O↓+4H+或不含结晶水形式 0.75 (4)沉铁时，选择K2C2O4是为了便于从滤液中回收有价值的钾盐 __________(填化学式)。该钾盐在种植业中的一种用途是 　　　　　　　　　　。 解析：沉铁时加入K2C2O4后发生反应：K2C2O4+FeSO4+2H2O === FeC2O4·2H2O+K2SO4，同时产生的钾盐K2SO4在种植业中可作为钾肥供农作物吸收。 K2SO4 钾肥或其他合理用途 (5)通过加入CaSO4固体，除去滤液中危害环境的C2。已知Ksp(CaSO4)=7.1×10-5，Ksp(CaC2O4)= 2.3×10-9。反应CaSO4(s)+ C2(aq) ⥫⥬ CaC2O4(s)+S(aq)的平衡常数为　　　　　　。  解析：反应：CaSO4(s)+C2(aq) ⥫⥬ CaC2O4(s)+S(aq)的平衡常数K===≈3.1×104。 3.1×104 5．(2025年1月·八省联考河南卷)一种利用钛白粉副产品[主要成分为FeSO4·7H2O，含有少量Fe2(SO4)3、TiOSO4、MgSO4、MnSO4等]和农药盐渣(主要成分为Na3PO4、Na2SO3等)制备电池级磷酸铁的工艺流程如下。 一定条件下，一些金属氟化物的Ksp如下表。 回答下列问题： (1)“除钛”中产生的少量气体是　　　　(填化学式)；铁粉的作用之一是提高体系的pH，使得TiO2+水解以TiO2·xH2O沉淀形式除去，其另一个作用是　　　　　　。  解析：“除钛”过程加入的铁粉发生的主要反应有Fe+H2SO4 === FeSO4+H2↑、Fe2(SO4)3+Fe === 3FeSO4，故少量气体是H2，铁粉另一个作用是还原Fe3+。 氟化物 FeF2 MgF2 MnF2 Ksp 2.3×10-6 5.1×10-11 5.2×10-3 H2 还原Fe3+ (2)“除杂1”中除去的离子是　　　　　　　(填化学式)。  解析：“除钛”后溶液中主要含有Fe2+、Mg2+、Mn2+、S，由FeF2、MgF2、MnF2的Ksp可知，MgF2更难溶于水，加入NH4F与Mg2+ 反应生成难溶于水的MgF2，故 “除杂1”中除去的是Mg2+。 Mg2+ (3)“氧化1”中若H2O2加入速度过快，会导致H2O2用量增大，原因是　　　 　　　　　　　　　　。本步骤不能使用稀盐酸代替H2SO4溶液，原因是　　　 　 　　。  解析：该过程发生反应：2Fe2++H2O2+2H+ === 2Fe3++2H2O，需要在酸性条件下发生，本步骤若使用稀盐酸代替H2SO4溶液，则溶液中含有Cl-，在“除杂2”中会与KMnO4反应生成Cl2，产生污染。 氧化生成的Fe3+可以使H2O2分解速率增大，导致H2O2用量增大 防止盐酸与KMnO4反应生成Cl2，产生污染 (4)滤渣3的主要成分是MnO2·xH2O，生成该物质的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)“氧化2”的目的是减少　　　　气体的排放(填化学式)。  解析：农药盐渣成分中有Na2SO3，“除杂2”后溶液含有H+，二者混合会发生反应：S+2H+ === SO2↑+H2O， “氧化2”的目的是使S转化为S，从而减少SO2气体的排放。 3Mn2++2Mn+(5x+2)H2O === 5(MnO2·xH2O)↓+4H+ SO2 (6)“沉铁”中如果体系酸性过强，会导致FePO4·2H2O产量降低，原因是______________________________________________________________________________________________________。  解析：“沉铁”中如果体系酸性过强，则溶液中H+浓度较大，磷元素主要以H3P、H2P、HP形式存在，P浓度低，生成FePO4·2H2O沉淀量少，导致FePO4·2H2O产量降低。 溶液中H+浓度较大，磷元素主要以H3PO4、H2P、HP形式存在，P浓度低，生成FePO4·2H2O沉淀量少 课时跟踪检测 (单击进入电子文档) $$