2026届高三化学一轮复习 第18讲 无机工艺流程解题策略

该高中化学高考复习课件聚焦“无机工艺流程”专题，依据高考评价体系梳理了原料预处理、反应条件控制、物质分离提纯等核心考点，结合近五年高考真题分析Ksp计算、离子方程式书写等高频考点权重，归纳沉锰沉钴等常考题型，构建系统解题思路。 课件亮点在于“真题导入+核心知识+典例突破”的备考模式，以2022全国甲卷菱锌矿制备硫酸锌真题为例，通过“化整为零”拆解流程培养科学思维，结合Fe³⁺沉淀pH计算实例强化化学观念，指导学生掌握循环物质确定等技巧，助力学生高效得分，为教师提供针对性复习教学指导。

第18讲　 无机工艺流程解题策略 (2022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： 产品线 杂质线 试剂线 操作线 【真题导入】 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_______ 、_______ 、_______。 【真题导入】 将焙烧后的产物粉碎，增大接触面积     增大硫酸的浓度等 B Fe(OH)3     CaSO4     SiO2     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 (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，同时得到副产物______ 、_____。 【真题导入】 将Cu2+置换为Cu从而除去  CaSO4     MgSO4 【目标与素养】 ❶原料预处理 ❸杂质的判断 ❺反应条件的控制 ❼试剂的作用 ❾相关计算 ❷方程式的书写 ❹循环物质的确定 ❻产品的分离与提纯 ❽融合结构与原理 【知识体系】 化整为零 ★工艺流程命题框架 煅烧/焙烧/灼烧 水浸/酸浸/碱浸/盐浸 浸出 物质转化 与分离阶段 净化除杂 矿物资源 海水资源 工业废料 研磨/粉碎/搅拌 【核心知识】 一、原料的预处理 预处理 潜在的作用（目的）分析 焙烧 焙烧过程可分为氧化焙烧、还原焙烧、氯化焙烧、碱性焙烧等。 焙烧有时也可以作为金属矿物精炼的过程。 煅烧 煅烧是指将物料在低于熔点的适当温度下加热，使其分解并除去所含结晶水、CO2或 SO2等挥发性物质的过程。煅烧在工业上可用于制备固体(或气体)原料， 如煅烧石灰石制备生石灰，同时得到副产物 CO2；还可以用于生产产品， 如侯氏制碱法最终通过煅烧 NaHCO3固体制Na2CO3等。 灼烧 灼烧将固体物质加热到高温以达到脱水、分解或除去挥发性杂质、有机物和 铵盐等目的的操作称为灼烧。 【核心知识】 一、原料的预处理 1、焙烧、煅烧、灼烧 提高浸取率的措施①将矿石研磨成粉； ②搅拌，使反应更充分； ③适当增大酸的浓度；④加热；⑤延长浸出时间。 浸 取 水浸 与水接触反应或溶解使原料变成离子进入溶液中，做到初步分离。 盐浸 用铵盐溶液、FeCl3溶液等。 醇浸 提取有机物，常采用有机溶剂(乙醚，二氯甲烷等)浸取的方法提取有机物。 浸 取 酸 浸 在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程。 常用硫酸、盐酸、硝酸等，用盐酸、硝酸时要注意控温，用硫酸时要关注Pb2+ 、Ca2+ 、Ag+会生成PbSO4、 CaSO4、Ag2SO4在滤渣中出现。 碱 浸 碱溶常用NaOH溶液、氨水、Na2CO3溶液等，与碱接触反应或溶解。 ①NaOH溶液与酸性氧化物和两性氧化物反应（如Si、Al、Zn、Cr等元素） ②与NH3形成配离子进入溶液。③除去油污 【核心知识】 一、原料的预处理 2、浸取：把固体转化为溶液，便于后继的转化或分离 卷 型 甲卷 乙卷 新课标卷 山东 辽宁 湖南 背景 以BaSO4为原料制备粉状BaTiO3 由菱锰矿制备LiMn2O4 从铬钒渣中分离提取铬和钒 以高镁卤水为原料除镁制备Li2CO3 以镍钴矿硫酸浸取液回收镍、钴、镁 以粗镓制备超纯Ga(CH3)3 主要元素 Ba Ti Li Mn Cr V Li Ni Co Mg Ga 命题特点 物质制备型 物质制备型 分离提纯型 物质制备+分离提纯型 分离提纯+理论渗透型 物质制备+结构分析型 卷 型 湖北 北京 重庆 广东 江苏 海南 背景 用SiCl4对锂电池正极材料氯化回收Li、Co等金属 以银锰精矿和氧化锰矿为原料联合提取银和锰 以FeCl2为原料制备Fe3O4 利用氨浸工艺可提取Ni和Co 回收 废催化剂并制 备 利用绿柱石生产BeO 主要元素 Li、Co Mn Ag Fe Ni Co V Ti Be 命题特点 分离提纯 +结构分析型 分离提纯 +理论渗透型 物质制备型 分离提纯 +结构分析型 物质制备 +理论渗透型 物质制备型 工业流程题考什么元素? 以过渡元素的物质转化为载体，Mg、Al、Fe、Cu等的化合物为杂质。 1. 原料所含杂质离子及化合物类： Ca2+、Fe2+/Fe3+、Al3+、Ni2+、Mg2+、 SiO2；Al2O3；FexOy；MgO；MnO2；CaO 2. 辅助试剂类： 碳粉、酸(H+)、碱(OH-)、碳酸盐(Na2CO3)、 生石灰、硫化物（BaS、ZnS、FeS、MnS )、MnO2、H2O2；KMnO4；K2Cr2O7；H2C2O4； 【核心知识】 二、核心反应及循环物质的确定 1、核心反应：热门试剂——NH4HCO3 ★使用碳酸氢铵(NH4HCO3)作为试剂时，要控制合适的温度， 温度低反应速率过慢，温度过高NH4HCO3分解，使其他反应物的转化率下降。 【核心知识】 二、核心反应及循环物质的确定 M2＋＋2HCO3— = MCO3↓＋H2O＋CO2↑ 高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如图所示。回答下列问题： 写出“沉锰”的离子方程式___________________________________________。 【核心知识】 二、核心反应及循环物质的确定 以黄铁矿(主要成分是FeS2，含少量SiO2)和软锰矿(主要成分是MnO2，含少量Fe2O3、Al2O3)为原料制备MnSO4·H2O的工艺流程如下。回答下列问题： (2)写出“沉锰”的离子方程式___________________________。 Mn2＋＋HCO3－＋ NH3·H2O=MnCO3↓＋NH4＋＋H2O 【核心知识】 二、核心反应及循环物质的确定 2、循环物质的确定 【核心知识】 二、核心反应及循环物质的确定 14 【核心知识】 三、反应条件的控制 1、控制pH 目的 (1)平衡移动(如电离、水解等)视角：调节pH使平衡向××方向移动 (2)分离提纯视角： ①抑制××水解，防止××损耗； ②促进××水解，使××离子(如Fe3+、Al3+、Cu2+、SiO32-、AlO2-等)生成沉淀 (3)氧化还原视角：溶液酸碱性对物质氧化性/还原性强弱的影响 (4)核心反应视角：①有些反应需要在酸性/碱性条件下才能够进行； ②调节pH可以转化某元素的存在形式等 方法 (1)直接法：加入酸或碱直接调节 (2)间接法：加入碱性氧化物、酸性氧化物、难溶氢氧化物、碱式盐、弱酸盐等 原则 不引入新的杂质；不能使主体离子或物质损耗 注意 调节pH要注意控制在合适范围 从物质性质方面考虑 双氧水、氨水、铵盐、硝酸、次氯酸、硝酸盐、草酸及草酸盐等易分解物质 易分解 易挥发 易被氧化 醛类、酚类、含Fe（Ⅱ）的化合物、硫化物、亚硫酸盐、KI等易被氧化物质 氨水、硝酸、盐酸等易挥发物质或低沸点物质 【核心知识】 三、反应条件的控制 2、控制温度 从反应原理机理分析 温度对反应平衡移动、反应物转化率的影响或生成物产率的影响 速率快慢 平衡移动 催化剂 反应历程 温度对催化剂 活性的影响 温度对反应速率或 固体溶解速率的影响 温度对副反应 发生的影响 【核心知识】 三、反应条件的控制 2、控制温度 3．调节反应物的浓度 (1)根据需要选择适宜浓度，控制一定的反应速率，使平衡移动有利于目标产物的生成，减小对后续操作产生的影响。 (2)反应物过量，能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率，但对后续操作也会产生影响。 4．控制反应体系的压强：(1)改变化学反应速率。(2)影响平衡移动的方向。 5．使用催化剂：加快反应速率，提高生产效率。 【核心知识】 三、反应条件的控制 【核心知识】 四、产品的分离与提纯 19 【核心知识】 五、常见的计算类型 【核心知识】 五、常见的计算类型 【核心知识】 五、常见的计算类型 ❶原料预处理 ❸杂质的判断 ❺反应条件的控制 ❼试剂的作用 与操作的目的 ❾Ksp相关计算 ❷方程式的书写 ❹循环物质的确定 ❻产品的分离与提纯 ❽融合结构与原理 【思维模型】 化零为整 1.(2024·黑吉辽卷)某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的Cl-并制备Zn,流程如下。“脱氯”步骤仅Cu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 Zn2+ Cu2+ Cl- 浓度/(g·L-1) 145 0.03 1 A.“浸铜”时应加入足量H2O2,确保铜屑溶解完全 B.“浸铜”反应:2Cu+4H++H2O2=2Cu2++H2↑+2H2O C.“脱氯”反应:Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl D. 脱氯液净化后电解,可在阳极得到Zn C 【典例分析】  2.(2024·湖南卷)中和法生产Na2HPO4·12H2O的工艺流程如下，已知: ①H3PO4的电离常数:K1=6.9×10-3,K2=6.2×10-8,K3=4.8×10-13　 ②Na2HPO4·12H2O易风化。 下列说法错误的是(　　) A.“中和”工序若在铁质容器中进行,应先加入Na2CO3溶液 B.“调pH”工序中X为NaOH或H3PO4 C.“结晶”工序中溶液显酸性 D.“干燥”工序需在低温下进行 C 【典例分析】 3.(2021·山东卷)工业上以SO2和纯碱为原料制备无水NaHSO3的主要流程如图,下列说法错误的是(　　) A.吸收过程中有气体生成 B.结晶后母液中含有NaHCO3 C.气流干燥湿料时温度不宜过高 D.中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3 B 【典例分析】 4.(双选)(2023·山东卷)一种制备Cu2O的工艺路线 如图所示,反应Ⅱ 所得溶液pH在3~4之间,反应Ⅲ 需及时补加NaOH以保持反应在pH=5条件下进行。 常温下,H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.3×10-2, Ka2=6.3×10-8。下列说法正确的是(　　) A.反应 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为氧化还原反应 B.低温真空蒸发主要目的是防止NaHSO3被氧化 C.溶液Y可循环用于反应 Ⅱ 所在操作单元吸收气体Ⅰ D.若Cu2O产量不变,参与反应Ⅲ的X与CuSO4物质的量 之比 增大时,需补加NaOH的量减少 CD 【典例分析】 B 5.(2023·福建卷) 【典例分析】 B 6.(2023·辽宁卷) 【典例分析】 C 7.(2022·湖南卷) 【典例分析】 8.(2024·安徽卷)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离提收金和银的流程，如下图所示。 (1）Cu位于元素周期表第_______周期第_______族。 (2)“浸出液1”中含有的金属离子主要是_______。 (3)“浸取2”步骤中，单质金转化为的化学方程式为_______ 。 (4)“浸取3”步骤中，“浸渣2”中的_______(填化学式)转化为Ag[(S2O3)2]3-。 Cu2+ 2Au+8HCl+3H2O2=2HAuCl4+6H2O AgCl 【典例分析】 四     ⅠB 8.(2024·安徽卷)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离提收金和银的流程，如下图所示。 (5)“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为 。 “电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为_______(填化学式)。 (6）“还原”步骤中，被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为_______。 【典例分析】 Na2S2O3 3：4 【典例分析】 9.(2024·新课标卷)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(C＜1×10-5)时的pH： 【典例分析】 (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MnO2的作用是_______ 。 取少量反应后溶液，加入试剂 检验_____，若出现蓝色沉淀，需补加MnO2。 (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Co3+浓度为_______mol/L。 增大接触面积，加快酸浸速率，提高浸取率 K3[Fe(CN)6] K2SO4 ZnSO4 Fe2+ Pb 10-16.7 10.(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10-5mol·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。 【典例分析】 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_____。 1.6 × 10-4 不能 4.0mol 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 【典例分析】 (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___ 。 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 【典例分析】 Mn2＋＋2HCO=MnCO3↓＋CO2↑＋H2O $$