第十二章 第54讲 无机化工流程题的解题策略(一)【精讲精练】2027届高三化学一轮复习讲义●专题突破（新高考通）

该高中化学高考复习讲义聚焦无机化工流程题，按原料预处理、反应除杂、分离提纯、产物制备、废液处理拆解流程，梳理物质转化与试剂作用，融合溶度积计算、温度pH调控等核心考点。通过考向预测、考点突破、真题讲解、分层练习四个环节，帮助学生构建解题框架，突破陌生方程式书写、数据分析等难点。 讲义以“流程逻辑-素养导向”为特色，创新采用“考向情境化”教学，如在温度控制考向中结合锗矿分步升温实例，引导学生分析物质熔沸点数据，培养科学思维和证据推理能力。设置“考点突破-限时训练”闭环，强化科学探究与实践，确保学生掌握工艺评价等关键能力，为教师把控复习节奏提供有力支持。

第十二章　水溶液中的离子反应与平衡 第54讲　无机化工流程题的解题策略(一) 【高考考向预测】 无机化工流程题按原料预处理、反应除杂、分离提纯、产物制备、废液处理拆解流程，梳理物质转化与试剂作用，熟练书写陌生反应方程式，结合溶度积、产率开展计算，依据平衡原理分析温度、pH 等调控目的，规范使用化学专业术语作答；该题型近三年高考年年必考，分值占比高，以金属矿物、废旧物料回收为常见命题载体；预测2027 年将侧重新能源材料提取、稀有金属分离场景，融合多模块知识综合设问，强化数据分析、工艺评价与方案优化类考查。 【考点突破●明方向】 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 ①溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸等。 水浸 与水接触发生反应或溶解 浸出 固体加水(酸)溶解得到离子 酸浸 在酸溶液中反应，使可溶性离子进入溶液，不溶物通过过滤除去 浸出率 固体中可溶性物质溶入浸出液中的百分率 ②灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解。 ③审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。 (2)核心反应——陌生方程式的书写 ①氧化还原反应：熟练应用氧化还原反应规律判断产物，并根据化合价升降相等原则配平。 ②非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。 (3)常用的分离方法 ①过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。 ②萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取、分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。 ③蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。 ④冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。 ⑤蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。 ⑥冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡体系混合气体中的NH3。 【考点突破●明方向】 考向一、调控化学反应速率提高效率 1.向铬铁矿(FeCr2O4)中通入O2进行焙烧，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是　　　 　　　　。  2.将催化剂负载在玻璃棉上而不直接平铺在玻璃管中，目的是　　　　。  3.向金属Bi中加入稀HNO3酸浸，过程中分次加入稀HNO3可降低反应剧烈程度，其原理是　　　 　　　　。  4.[2024·新课标卷，27(1)(2)]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： (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　　　　　　　　　　　　。取少量反应后的溶液，加入化学试剂　　　　　　　检验　　　　　　　，若出现蓝色沉淀，需补加MnO2。  5.[2024·北京，18(1)(2)]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。 (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　　　 　　　　。  考向二、结晶与分离提纯操作应用 6.由硫酸铁与硫酸铵的混合溶液，通过　　　   操作，经干燥得到硫酸铁铵晶体[NH4Fe(SO4)2·12H2O]样品。 7.过滤得到乙酰水杨酸结晶粗品，该固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体，采用的“纯化”方法为　　　　。  8.以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠，并测定产品中少量碳酸氢钠的含量，过程如下： 已知：(i)当温度超过35 ℃时，NH4HCO3开始分解。 (ii)相关盐在不同温度下的溶解度(g/100 g H2O)如表所示： 温度/℃ 0 10 20 30 40 50 60 NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 NH4HCO3 11.9 15.8 21.0 27.0 NaHCO3 6.9 8.2 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.2 晶体A的化学式为　　　　　　　，晶体A能够析出的原因是　　　　 　　　　。  9.(2026·内蒙古包头模拟)碘化镍(NiI2)在二维形式上具有“多铁性”，某小组以废镍催化剂(主要成分是Ni，含少量Zn、Fe、CaO、SiO2等杂质)为原料制备碘化镍的流程如下： (1)滤渣1的成分是CaSO4、　　　 　　(填化学式)。滤渣2经过洗涤、干燥、　　　　 　　(填操作名称)可制铁红。  (2)“萃取”中，萃取剂的密度小于1 g·cm-3，若在实验室中分离萃取液，具体操作是　　　　　。  (2)取下分液漏斗塞子，旋开活塞，放出下层液体，待下层液体刚好放完，立即关闭活塞，从上口倒出萃取液 考向三、温度控制与归因分析 10.(2025·上海，四节选)工业从低品位锗矿中提取精锗，使用分步升温的方法： 锗矿中含有H2O、煤焦油、As2O3等杂质，相关物质的熔沸点如表所示： 物质 H2O 煤焦油 As2O3 GeO GeO2 熔点 0 ℃ 20~30 ℃ 312 ℃ 710 ℃升华 1 100 ℃ 沸点 100 ℃ 70~80 ℃ 465 ℃ (3)使用分步升温的原因是　　　 　　　　。  (4)如图为在不同温度下，使用不同浓度的NaH2PO2·H2O真空还原时，Ge元素的萃出率变化，真空还原采用的最佳温度及浓度为　　　　　　。  A.1 000 ℃，2.5% B.1 000 ℃，5.0% C.1 100 ℃，2.5% D.1 200 ℃，2.5% 11.[2025·安徽，15(2)(4)(5)]某含锶(Sr)废渣主要含有SrSO4、SiO2、CaCO3、SrCO3和MgCO3等，一种提取该废渣中锶的流程如下所示。 已知25 ℃时，Ksp(SrSO4)=10-6.46，Ksp(BaSO4)=10-9.97。回答下列问题： (2)“浸出液”中主要的金属离子有Sr2+、　　　　(填离子符号)。  (4)其他条件相同时，盐浸2 h，浸出温度对锶浸出率的影响如图甲所示。随温度升高锶浸出率增大的原因是　　　 　　　　。  (5)“浸出渣2”中主要含有SrSO4、　　　 (填化学式)。 12.[2022·福建，11(3)]以某电厂的粉煤灰为原料(主要含SiO2、Al2O3和CaO等)提铝的部分工艺流程如下： “沉铝”时，体系中三种物质的溶解度曲线如下图所示，加入K2SO4沉铝的目的是　　　 　　　　，  “沉铝”的最佳方案为　　　　。  13.Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如图： (1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为　　　 　　　　。  (2)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示： 温度/℃ 30 35 40 45 50 TiO2·xH2O转化率/% 92 95 97 93 88 分析40 ℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因　　　　。  考向四、调pH或加沉淀剂沉淀金属离子问题 14.[2025·湖北，16(3)(4)(5)(6)]氟化钠是一种用途广泛的氟化试剂，通过以下两种工艺制备： Ⅰ. Ⅱ. 已知：室温下，TiO2是难溶酸性氧化物，CaTiO3的溶解度极低。20 ℃时，NaF的溶解度为4.06 g/100 g水，温度对其溶解度影响不大。 回答下列问题： (3)工艺Ⅰ中研磨引起的固相反应为CaF2+2NaOH===Ca(OH)2+2NaF。分析沉淀的成分，测得反应的转化率为78%。水浸分离，NaF的产率仅为8%。 ①工艺Ⅰ的固相反应　　　　　(填“正向”或“逆向”)进行程度大。  ②分析以上产率变化，推测溶解度S(CaF2)　　　　　(填“>”或“<”)S[Ca(OH)2]。  (4)工艺Ⅱ水浸后NaF的产率可达81%，写出工艺Ⅱ的总化学反应方程式：　　　　。  (5)从滤液Ⅱ获取NaF晶体的操作为　　　 (填标号)。 a.蒸发至大量晶体析出，趁热过滤 b.蒸发至有晶膜出现后冷却结晶，过滤 (6)研磨能够促进固相反应的原因可能有　　　 (填标号)。 a.增大反应物间的接触面积 b.破坏反应物的化学键 c.降低反应的活化能 d.研钵表面跟反应物更好接触 15.利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多种化工试剂，以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程，回答下列问题： 已知：①浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Mg2+、Ca2+等。 ②沉淀Ⅰ中只含有两种沉淀。 ③流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表： 沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2 开始沉淀 2.7 7.6 7.6 4.0 7.7 完全沉淀 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8 (1)浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式为　　　 　　　　。  (2)加入NaClO3的作用是　　　 　　　　。  (3)加入Na2CO3调pH至5.2，目的是　　　　；  萃取剂层含锰元素，则沉淀Ⅱ的主要成分为　　　　　　　　　(填化学式)。  【限时训练】 （40分钟） 1.(6分)(2025·吉林四平实验中学一模)辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示： (1)“回收S”过程中温度控制在50~60 ℃之间，不宜过高或过低的原因是　　　 　　　　。  (2)“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是　　　 　　　　；  “蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由是　　　 　　　　。  2.(8分)利用含钴废料(主要成分为Co3O4，还含有少量SiO2、Fe2O3、Al2O3等杂质)制备LiCoO2的工艺如下。 已知：常温下，部分金属离子沉淀的pH如下表。 金属离子 Fe2+ Fe3+ Al3+ Co2+ 开始沉淀的pH 8.5 2.2 3.4 7.8 完全沉淀[c(金属离子) ≤1×10-5 mol·L-1]的pH 10.0 3.0 4.5 9.4 (1)“酸浸”时　　　(填“可”或“不可”)用SO2代替H2O2。  (2)写出“沉钴”的离子方程式：　　　　。  (3)“调pH”的范围为4.5~7.8，滤液中残留的c∶c=　　　　　　　。  (4)“高温焙烧”时的化学方程式：　　　　。  3.(8分)锰常用于制造合金锰钢。某化工厂以软锰矿(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3、CaO等少量杂质)为主要原料制取金属锰的工艺流程如图1所示。 (1)“浸锰”步骤中往往有副产物MnS2O6生成，温度对“浸锰”反应的影响如图2所示。为减少MnS2O6的生成，“浸锰”的适宜温度是　　　　，“滤渣Ⅰ”的成分是　　　　　　(填化学式)。该步骤中可以再加入MnSO4以促进“滤渣Ⅰ”析出，结合平衡移动原理分析其原因：　　　　 　　　　。  (2)“滤液Ⅰ”中需要先加入MnO2充分反应后再调pH，写出加入MnO2时发生反应的离子方程式： 　　　 　　　　。  4.(8分)[2021·福建，11(1)(2)(5)]四钼酸铵是钼深加工的重要中间产品，具有广泛的用途。一种以钼精矿(主要含MoS2，还有Cu、Fe的化合物及SiO2等)为原料制备四钼酸铵的工艺流程如图所示。 回答下列问题： (1)“焙烧”产生的气体用　　　　吸收后可制取氮肥。  (2)“浸出”时，MoO3转化为Mo。提高单位时间内钼浸出率的措施有　　　　(任写两种)。  温度对90 min内钼浸出率的影响如图所示。当浸出温度超过80 ℃后，钼的浸出率反而降低，主要原因是温度升高使水大量蒸发，导致　　　 　　　　。  (5)“沉淀”时，加入NH4NO3的目的是　　　　　　　　　　。  5.(8分)被誉为“工业维他命”的金属钌(Ru)广泛用于航天航空、制药等领域。以下工艺实现了电子废弃物中金属钌(Ru)的回收利用。已知电子废弃物主要成分为Ru、Co、Cr、Si等物质，请回答以下问题： 已知：①lg 4=0.6。②常见物质的Ksp如下表所示： 化合物 Cr(OH)3 Co(OH)2 Ksp 6.4×10-31 1.8×10-15 (1)“氧化”环节反应的化学方程式为　　　 　　　　。  (2)“沉钴”反应的离子方程式为　　　 　　　　。  (3)滤液1中含Cr3+和Co2+的浓度分别为520 mg·L-1、106.2 mg·L-1，“调pH”时pH的范围为　　　　　　。[已知：当c(Mn+)≤10-5 mol·L-1时，可认为Mn+已经沉淀完全]  (4)除加NH4HCO3沉钴外，也可向除杂后的CoCl2溶液中加入(NH4)2C2O4溶液作沉淀剂，可得到草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)，但不能用同浓度的Na2C2O4溶液代替(NH4)2C2O4溶液，原因是　　　 　　　　。  6.(12分)(2025·陕晋青宁，16)一种综合回收电解锰工业废盐(主要成分为Mn2+、Mg2+、N的硫酸盐)的工艺流程如下。 已知：①常温下Ksp(MgCO3)=10-5.17， Ksp[Mg(OH)2]=10-11.25，Ksp[Mn(OH)2]=10-12.72； ②S2结构式为。 回答下列问题： (1)制备废盐溶液时，为加快废盐溶解，可采取的措施有　　　　、 　　　　(写出两种)。  (2)“沉锰Ⅰ”中，写出形成的Mn(OH)2被氧化成Mn3O4的化学方程式：　　　 　　　　。  当Mg2+(c=10-0.68 mol·L-1)将要开始沉淀时，溶液中剩余Mn2+浓度为　　　　 mol·L-1。  (3)“沉锰Ⅱ”中，过量的(NH4)2S2O8经加热水解去除，最终产物是NH4HSO4和　　　 (填化学式)。 (4)“沉镁Ⅰ”中，当pH为8.0~10.2时，生成碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O]，煅烧得到疏松的轻质MgO。pH过大时，不能得到轻质MgO的原因是　　　 　　　　。  (5)“沉镁Ⅱ”中，加H3PO4至pH=8.0时，Mg2+沉淀完全；若加至pH=4.0时沉淀完全溶解，据图分析，写出沉淀溶解的离子方程式：　　　 　　　　。  (6)“结晶”中，产物X的化学式为　　　　。  (7)“焙烧”中，Mn元素发生了　　　 (填“氧化”或“还原”)反应。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章　水溶液中的离子反应与平衡 第54讲　无机化工流程题的解题策略(一) 【高考考向预测】 无机化工流程题按原料预处理、反应除杂、分离提纯、产物制备、废液处理拆解流程，梳理物质转化与试剂作用，熟练书写陌生反应方程式，结合溶度积、产率开展计算，依据平衡原理分析温度、pH 等调控目的，规范使用化学专业术语作答；该题型近三年高考年年必考，分值占比高，以金属矿物、废旧物料回收为常见命题载体；预测2027 年将侧重新能源材料提取、稀有金属分离场景，融合多模块知识综合设问，强化数据分析、工艺评价与方案优化类考查。 【考点突破●明方向】 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 ①溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸等。 水浸 与水接触发生反应或溶解 浸出 固体加水(酸)溶解得到离子 酸浸 在酸溶液中反应，使可溶性离子进入溶液，不溶物通过过滤除去 浸出率 固体中可溶性物质溶入浸出液中的百分率 ②灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解。 ③审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。 (2)核心反应——陌生方程式的书写 ①氧化还原反应：熟练应用氧化还原反应规律判断产物，并根据化合价升降相等原则配平。 ②非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。 (3)常用的分离方法 ①过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。 ②萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取、分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。 ③蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。 ④冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。 ⑤蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。 ⑥冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡体系混合气体中的NH3。 【考点突破●明方向】 考向一、调控化学反应速率提高效率 1.向铬铁矿(FeCr2O4)中通入O2进行焙烧，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是　　　 　　　　。  【答案】增大反应物接触面积，提高化学反应速率 2.将催化剂负载在玻璃棉上而不直接平铺在玻璃管中，目的是　　　　。  【答案】增大接触面积，提高催化效果，加快反应速率 3.向金属Bi中加入稀HNO3酸浸，过程中分次加入稀HNO3可降低反应剧烈程度，其原理是　　　 　　　　。  【答案】控制稀HNO3的用量，防止放热反应温度过高，降低反应剧烈程度，使HNO3充分反应，防止挥发 【解析】强调分次加入对反应的影响：①控制用量，防止过量发生副反应；②降低反应剧烈程度；③防止放热反应温度过高，造成副反应的发生，以及物质的挥发、分解。 4.[2024·新课标卷，27(1)(2)]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： (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　　　　　　　　　　　　。取少量反应后的溶液，加入化学试剂　　　　　　　检验　　　　　　　，若出现蓝色沉淀，需补加MnO2。  【答案】(1)增大固液接触面积，加快酸浸速率，提高浸取效率　Pb　(2)将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，以便在后续调pH时除去Fe元素　K3[Fe(CN)6]溶液　Fe2+ 【解析】 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Co2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、等离子的溶液，Pb的单质或氧化物与硫酸反应生成难溶的PbSO4，则“滤渣1”为PbSO4；向滤液中加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，MnO2被还原为Mn2+，加入ZnO调节pH=4，Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀，“滤渣2”的主要成分为Fe(OH)3，滤液中的金属离子主要是Co2+、Zn2+和Mn2+；最后“氧化沉钴”，加入强氧化剂KMnO4，将溶液中Co2+氧化为Co3+，在pH=5时Co3+形成Co(OH)3沉淀，而KMnO4则被还原为MnO2，KMnO4还会与溶液中的Mn2+发生归中反应生成MnO2，得到Co(OH)3和MnO2的混合物，“除钴液”中主要含有ZnSO4、K2SO4，据此解答。 5.[2024·北京，18(1)(2)]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。 (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　　　 　　　　。  【答案】(1)增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分　(2)(NH4)2SO42NH3↑+SO3↑+H2O 【解析】(2)(NH4)2SO4不稳定，易分解，产物中有NH3和SO3，发生热分解的化学方程式为(NH4)2SO42NH3↑+SO3↑+H2O。 考向二、结晶与分离提纯操作应用 6.由硫酸铁与硫酸铵的混合溶液，通过　　　   操作，经干燥得到硫酸铁铵晶体[NH4Fe(SO4)2·12H2O]样品。 【答案】加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤 7.过滤得到乙酰水杨酸结晶粗品，该固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体，采用的“纯化”方法为　　　　。  【答案】重结晶 8.以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠，并测定产品中少量碳酸氢钠的含量，过程如下： 已知：(i)当温度超过35 ℃时，NH4HCO3开始分解。 (ii)相关盐在不同温度下的溶解度(g/100 g H2O)如表所示： 温度/℃ 0 10 20 30 40 50 60 NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 NH4HCO3 11.9 15.8 21.0 27.0 NaHCO3 6.9 8.2 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.2 晶体A的化学式为　　　　　　　，晶体A能够析出的原因是　　　　 　　　　。  【答案】NaHCO3　在30~35 ℃时NaHCO3的溶解度最小(答案合理即可) 9.(2026·内蒙古包头模拟)碘化镍(NiI2)在二维形式上具有“多铁性”，某小组以废镍催化剂(主要成分是Ni，含少量Zn、Fe、CaO、SiO2等杂质)为原料制备碘化镍的流程如下： (1)滤渣1的成分是CaSO4、　　　 　　(填化学式)。滤渣2经过洗涤、干燥、　　　　 　　(填操作名称)可制铁红。  (2)“萃取”中，萃取剂的密度小于1 g·cm-3，若在实验室中分离萃取液，具体操作是　　　　　。  【答案】(1)SiO2　灼烧 (2)取下分液漏斗塞子，旋开活塞，放出下层液体，待下层液体刚好放完，立即关闭活塞，从上口倒出萃取液 【解析】(1)SiO2不溶于硫酸，CaSO4微溶于水，所以滤渣1的成分是CaSO4、SiO2。“除铁”时，加入NaClO溶液将Fe2+氧化为Fe(OH)3除去，故滤渣2是Fe(OH)3，经过洗涤、干燥、灼烧可制铁红。(2)“萃取”中，萃取剂的密度小于1 g·cm-3，萃取液在上层，若在实验室中分离萃取液，具体操作是取下分液漏斗塞子，旋开活塞，放出下层液体，待下层液体刚好放完，立即关闭活塞，从上口倒出萃取液。 考向三、温度控制与归因分析 10.(2025·上海，四节选)工业从低品位锗矿中提取精锗，使用分步升温的方法： 锗矿中含有H2O、煤焦油、As2O3等杂质，相关物质的熔沸点如表所示： 物质 H2O 煤焦油 As2O3 GeO GeO2 熔点 0 ℃ 20~30 ℃ 312 ℃ 710 ℃升华 1 100 ℃ 沸点 100 ℃ 70~80 ℃ 465 ℃ (3)使用分步升温的原因是　　　 　　　　。  (4)如图为在不同温度下，使用不同浓度的NaH2PO2·H2O真空还原时，Ge元素的萃出率变化，真空还原采用的最佳温度及浓度为　　　　　　。  A.1 000 ℃，2.5% B.1 000 ℃，5.0% C.1 100 ℃，2.5% D.1 200 ℃，2.5% 【答案】(3)氧化焙烧阶段：选择600~700 ℃可以将煤焦油等杂质尽可能除去的同时将Ge元素转化为GeO2，便于后续得到纯净的GeO气体；真空还原阶段：选择1 000~1 200 ℃能将GeO2转化为较纯净的GeO气体升华蒸出，以便得到高纯度的Ge (4)C 【解析】(4)1 100 ℃、NaH2PO2·H2O浓度为2.5%时，Ge元素的萃出率已经较高，再升高温度或增大浓度，Ge元素的萃出率变化不大，故采用的最佳温度及浓度为1 100 ℃、2.5%。 11.[2025·安徽，15(2)(4)(5)]某含锶(Sr)废渣主要含有SrSO4、SiO2、CaCO3、SrCO3和MgCO3等，一种提取该废渣中锶的流程如下所示。 已知25 ℃时，Ksp(SrSO4)=10-6.46，Ksp(BaSO4)=10-9.97。回答下列问题： (2)“浸出液”中主要的金属离子有Sr2+、　　　　(填离子符号)。  (4)其他条件相同时，盐浸2 h，浸出温度对锶浸出率的影响如图甲所示。随温度升高锶浸出率增大的原因是　　　 　　　　。  (5)“浸出渣2”中主要含有SrSO4、　　　 (填化学式)。 【答案】(2)Ca2+、Mg2+ (4)温度升高，SrSO4溶解度增大，反应速率加快　(5)SiO2、BaSO4 【解析】(2)稀盐酸“酸浸”时，该废渣中的碳酸盐溶解，故“浸出液”中的金属离子除Sr2+外，还有Ca2+、Mg2+。(5)“酸浸”“盐浸”两个操作中，SiO2均不能被浸出，“盐浸”时生成BaSO4，故“浸出渣2”中包括SrSO4、SiO2、BaSO4。 12.[2022·福建，11(3)]以某电厂的粉煤灰为原料(主要含SiO2、Al2O3和CaO等)提铝的部分工艺流程如下： “沉铝”时，体系中三种物质的溶解度曲线如下图所示，加入K2SO4沉铝的目的是　　　 　　　　，  “沉铝”的最佳方案为　　　　。  【答案】使更多的铝元素转化为晶体析出，同时保证晶体纯度　加热溶解再冷却结晶 【解析】根据“沉铝”体系中低温下KAl(SO4)2·12H2O溶解度最小，更容易析出，加入K2SO4沉铝的目的是使更多的铝元素转化为KAl(SO4)2·12H2O析出，同时保证晶体纯度；KAl(SO4)2·12H2O溶解度受温度影响较大，“沉铝”的最佳方案为加热溶解再冷却结晶。 13.Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如图： (1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为　　　 　　　　。  (2)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示： 温度/℃ 30 35 40 45 50 TiO2·xH2O转化率/% 92 95 97 93 88 分析40 ℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因　　　　。  【答案】(1)100 ℃、2 h，90 ℃、5 h (2)低于40 ℃，TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加，超过40 ℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降 考向四、调pH或加沉淀剂沉淀金属离子问题 14.[2025·湖北，16(3)(4)(5)(6)]氟化钠是一种用途广泛的氟化试剂，通过以下两种工艺制备： Ⅰ. Ⅱ. 已知：室温下，TiO2是难溶酸性氧化物，CaTiO3的溶解度极低。20 ℃时，NaF的溶解度为4.06 g/100 g水，温度对其溶解度影响不大。 回答下列问题： (3)工艺Ⅰ中研磨引起的固相反应为CaF2+2NaOH===Ca(OH)2+2NaF。分析沉淀的成分，测得反应的转化率为78%。水浸分离，NaF的产率仅为8%。 ①工艺Ⅰ的固相反应　　　　　(填“正向”或“逆向”)进行程度大。  ②分析以上产率变化，推测溶解度S(CaF2)　　　　　(填“>”或“<”)S[Ca(OH)2]。  (4)工艺Ⅱ水浸后NaF的产率可达81%，写出工艺Ⅱ的总化学反应方程式：　　　　。  (5)从滤液Ⅱ获取NaF晶体的操作为　　　 (填标号)。 a.蒸发至大量晶体析出，趁热过滤 b.蒸发至有晶膜出现后冷却结晶，过滤 (6)研磨能够促进固相反应的原因可能有　　　 (填标号)。 a.增大反应物间的接触面积 b.破坏反应物的化学键 c.降低反应的活化能 d.研钵表面跟反应物更好接触 【答案】(3)①正向　②<　(4)CaF2+TiO2+2NaOH===CaTiO3+2NaF+H2O　(5)a　(6)ab 【解析】工艺Ⅰ中研磨引发的固相反应为CaF2+2NaOH===Ca(OH)2+2NaF，水浸后得到滤液Ⅰ主要是NaF、Ca(OH)2溶液，经过系列操作得到NaF固体；对比两种工艺流程，工艺Ⅱ中添加TiO2粉末，由题目可知，生成的CaTiO3的溶解度极低，使得Ca2+不转化为Ca(OH)2，提高了NaF的产率，据此解答。(3)①转化率为78%，说明固相反应主要向生成Ca(OH)2和NaF的方向进行，即正向进行程度大。②NaF产率仅为8%，说明大部分NaF未进入溶液，则溶液中存在Ca(OH)2向CaF2的转化过程，根据沉淀转化的规律可推测：S(CaF2)<S。(4)根据工艺Ⅱ的流程，CaF2、TiO2与NaOH反应生成难溶的CaTiO3、NaF和H2O，化学方程式为CaF2+TiO2+2NaOH===CaTiO3+2NaF+H2O。(5)NaF溶解度受温度影响小(题干说明)，故蒸发至大量晶体析出，趁热过滤即可得到NaF晶体，故选a；冷却结晶无法析出更多晶体，故不选b。(6)研磨将固体颗粒粉碎，减小粒径，从而增大反应物间的接触面积，使反应更易发生，a选；研磨过程中的机械力可能导致晶体结构缺陷或局部化学键断裂，产生活性位点，使反应更易发生，b选；活化能是反应固有的能量屏障，研磨主要通过增加接触和产生结构缺陷来提高反应速率，一般不直接降低活化能，c不选；研钵仅作为研磨工具，其表面不参与反应，因此与反应物接触更好并不能促进反应，d不选。 15.利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多种化工试剂，以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程，回答下列问题： 已知：①浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Mg2+、Ca2+等。 ②沉淀Ⅰ中只含有两种沉淀。 ③流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表： 沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2 开始沉淀 2.7 7.6 7.6 4.0 7.7 完全沉淀 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8 (1)浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式为　　　 　　　　。  (2)加入NaClO3的作用是　　　 　　　　。  (3)加入Na2CO3调pH至5.2，目的是　　　　；  萃取剂层含锰元素，则沉淀Ⅱ的主要成分为　　　　　　　　　(填化学式)。  【答案】(1)Co2O3++4H+===2Co2++S+2H2O (2)将Fe2+氧化为Fe3+，便于后面调节pH时生成Fe(OH)3沉淀而除去 (3)使Fe3+和Al3+沉淀完全　CaF2、MgF2 【解析】(1)浸出过程中，Co2O3与盐酸、Na2SO3发生反应，Co2O3转化为C，Co元素化合价降低，则S元素化合价升高，转化为，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式：Co2O3++4H+===2Co2+++2H2O。(3)根据工艺流程图，结合表格中提供的数据可知，加Na2CO3调pH至5.2，目的是使Fe3+和Al3+沉淀完全。滤液Ⅰ中含有的金属阳离子为Co2+、Mn2+、Mg2+、Ca2+等，萃取剂层含锰元素、产品含钴元素，结合流程图中向滤液Ⅰ中加入了NaF溶液，知沉淀Ⅱ的主要成分为MgF2、CaF2。 【限时训练】 （40分钟） 1.(6分)(2025·吉林四平实验中学一模)辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示： (1)“回收S”过程中温度控制在50~60 ℃之间，不宜过高或过低的原因是　　　 　　　　。  (2)“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是　　　 　　　　；  “蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由是　　　 　　　　。  【答案】(1)温度高苯容易挥发，温度低溶解速率小 (2)调节溶液的pH，促进Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀　抑制Cu2+水解 【解析】(1)苯是有机溶剂，易挥发，所以温度高苯容易挥发，而温度低溶解速率小，因此“回收S”过程中温度控制在50~60 ℃之间，不宜过高或过低。(2)加Fe置换，然后过滤，得到的固体物质是Cu和Fe，Cu和Fe与硝酸反应生成Cu(NO3)2和Fe(NO3)3，Fe3+水解：Fe3++3H2O⥫⥬Fe(OH)3+3H+，加入CuO的目的是调节pH，促进Fe3+水解，生成氢氧化铁沉淀；Cu(NO3)2溶液中Cu2+发生水解：Cu2++2H2O⥫⥬Cu(OH)2+2H+，加入硝酸，抑制Cu2+水解。 2.(8分)利用含钴废料(主要成分为Co3O4，还含有少量SiO2、Fe2O3、Al2O3等杂质)制备LiCoO2的工艺如下。 已知：常温下，部分金属离子沉淀的pH如下表。 金属离子 Fe2+ Fe3+ Al3+ Co2+ 开始沉淀的pH 8.5 2.2 3.4 7.8 完全沉淀[c(金属离子) ≤1×10-5 mol·L-1]的pH 10.0 3.0 4.5 9.4 (1)“酸浸”时　　　(填“可”或“不可”)用SO2代替H2O2。  (2)写出“沉钴”的离子方程式：　　　　。  (3)“调pH”的范围为4.5~7.8，滤液中残留的c∶c=　　　　　　　。  (4)“高温焙烧”时的化学方程式：　　　　。  【答案】(1)不可　(2)Co2+===CoCO3↓+H2O+CO2↑ (3)104.5∶1　(4)2Li2CO3+4CoCO3+O24LiCoO2+6CO2 【解析】(1)“酸浸”中H2O2作还原剂将Co3+还原为Co2+，若用SO2代替H2O2，SO2会将铁离子还原为亚铁离子，无法用氨水调pH除去铁元素，故不可用SO2代替H2O2。(3)由Fe3+完全沉淀时的pH可知c(OH-)=10-11 mol·L-1，则Ksp[Fe(OH)3]=1×10-5×10-33=1×10-38，同理可得Ksp[Al(OH)3]=1×10-5×10-28.5=1×10-33.5，则沉铁、铝后的滤液中，===1×104.5，即c∶c=104.5∶1。(4)由分析可知，“高温焙烧”时的反应物为CoCO3、Li2CO3、O2，生成物为LiCoO2和CO2，配平方程式可得2Li2CO3+4CoCO3+O24LiCoO2+6CO2。 3.(8分)锰常用于制造合金锰钢。某化工厂以软锰矿(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3、CaO等少量杂质)为主要原料制取金属锰的工艺流程如图1所示。 (1)“浸锰”步骤中往往有副产物MnS2O6生成，温度对“浸锰”反应的影响如图2所示。为减少MnS2O6的生成，“浸锰”的适宜温度是　　　　，“滤渣Ⅰ”的成分是　　　　　　(填化学式)。该步骤中可以再加入MnSO4以促进“滤渣Ⅰ”析出，结合平衡移动原理分析其原因：　　　　 　　　　。  (2)“滤液Ⅰ”中需要先加入MnO2充分反应后再调pH，写出加入MnO2时发生反应的离子方程式： 　　　 　　　　。  【答案】(1)90 ℃　SiO2、CaSO4　c(S)增大，使平衡Ca2+(aq)+S(aq)⥫⥬CaSO4(s)正向移动，促进CaSO4析出　(2)MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O 【解析】流程分析： 4.(8分)[2021·福建，11(1)(2)(5)]四钼酸铵是钼深加工的重要中间产品，具有广泛的用途。一种以钼精矿(主要含MoS2，还有Cu、Fe的化合物及SiO2等)为原料制备四钼酸铵的工艺流程如图所示。 回答下列问题： (1)“焙烧”产生的气体用　　　　吸收后可制取氮肥。  (2)“浸出”时，MoO3转化为Mo。提高单位时间内钼浸出率的措施有　　　　(任写两种)。  温度对90 min内钼浸出率的影响如图所示。当浸出温度超过80 ℃后，钼的浸出率反而降低，主要原因是温度升高使水大量蒸发，导致　　　 　　　　。  (5)“沉淀”时，加入NH4NO3的目的是　　　　　　　　　　。  【答案】(1)氨水　(2)适当升温、搅拌、增加Na2CO3用量(增大Na2CO3浓度)等(任写两条)　Na2MoO4晶体析出，混入浸渣　(5)提供N，使Mo充分转化为沉淀析出 【解析】(1)“焙烧”产生的气体为SO2，用氨水吸收后可制取氮肥。 5.(8分)被誉为“工业维他命”的金属钌(Ru)广泛用于航天航空、制药等领域。以下工艺实现了电子废弃物中金属钌(Ru)的回收利用。已知电子废弃物主要成分为Ru、Co、Cr、Si等物质，请回答以下问题： 已知：①lg 4=0.6。②常见物质的Ksp如下表所示： 化合物 Cr(OH)3 Co(OH)2 Ksp 6.4×10-31 1.8×10-15 (1)“氧化”环节反应的化学方程式为　　　 　　　　。  (2)“沉钴”反应的离子方程式为　　　 　　　　。  (3)滤液1中含Cr3+和Co2+的浓度分别为520 mg·L-1、106.2 mg·L-1，“调pH”时pH的范围为　　　　　　。[已知：当c(Mn+)≤10-5 mol·L-1时，可认为Mn+已经沉淀完全]  (4)除加NH4HCO3沉钴外，也可向除杂后的CoCl2溶液中加入(NH4)2C2O4溶液作沉淀剂，可得到草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)，但不能用同浓度的Na2C2O4溶液代替(NH4)2C2O4溶液，原因是　　　 　　　　。  【答案】(1)NaClO+H2RuCl6+8NaOH===Na2RuO4+7NaCl+5H2O (2)Co2++2HC===CoCO3↓+ CO2↑+H2O (3)5.6≤pH<8 (4)若用草酸钠溶液代替草酸铵溶液，会有氢氧化亚钴沉淀生成，导致CoC2O4的产率降低 【解析】(3)滤液1调节pH沉淀Cr3+得到Cr(OH)3沉淀，则需要使Cr3+沉淀完全，c(OH-)== mol·L-1=4×10-9 mol·L-1，则c(H+)== mol·L-1=×10-5 mol·L-1，则pH=5.6，而同时Co2+不沉淀，已知滤液1中Co2+的浓度为=1.8×10-3 mol·L-1，则c(OH-)== mol·L-1=1.0×10-6 mol·L-1，则c(H+)== mol·L-1=1.0×10-8 mol·L-1，即pH=8，所以“调pH”时的范围为5.6≤pH<8。 6.(12分)(2025·陕晋青宁，16)一种综合回收电解锰工业废盐(主要成分为Mn2+、Mg2+、N的硫酸盐)的工艺流程如下。 已知：①常温下Ksp(MgCO3)=10-5.17， Ksp[Mg(OH)2]=10-11.25，Ksp[Mn(OH)2]=10-12.72； ②S2结构式为。 回答下列问题： (1)制备废盐溶液时，为加快废盐溶解，可采取的措施有　　　　、 　　　　(写出两种)。  (2)“沉锰Ⅰ”中，写出形成的Mn(OH)2被氧化成Mn3O4的化学方程式：　　　 　　　　。  当Mg2+(c=10-0.68 mol·L-1)将要开始沉淀时，溶液中剩余Mn2+浓度为　　　　 mol·L-1。  (3)“沉锰Ⅱ”中，过量的(NH4)2S2O8经加热水解去除，最终产物是NH4HSO4和　　　 (填化学式)。 (4)“沉镁Ⅰ”中，当pH为8.0~10.2时，生成碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O]，煅烧得到疏松的轻质MgO。pH过大时，不能得到轻质MgO的原因是　　　 　　　　。  (5)“沉镁Ⅱ”中，加H3PO4至pH=8.0时，Mg2+沉淀完全；若加至pH=4.0时沉淀完全溶解，据图分析，写出沉淀溶解的离子方程式：　　　 　　　　。  (6)“结晶”中，产物X的化学式为　　　　。  (7)“焙烧”中，Mn元素发生了　　　 (填“氧化”或“还原”)反应。 【答案】(1)适当加热　搅拌(或将废盐固体粉碎等)　(2)6Mn(OH)2+O2===2Mn3O4+6H2O　10-2.15　(3)O2　(4)pH过大时，沉淀中MgCO3的比例降低，煅烧产生的CO2气体减少，故得不到疏松的轻质MgO (5)MgNH4PO4·6H2O+2H3PO4===3H2P+Mg2++N+6H2O (6)(NH4)2SO4　(7)还原 【解析】(2)“沉锰Ⅰ”中，形成的Mn(OH)2被O2氧化成Mn3O4，化学方程式是6Mn(OH)2+O2===2Mn3O4+6H2O。当Mg2+(c=10-0.68 mol·L-1)将要开始沉淀时，Q=10-0.68×c2(OH-)=Ksp[Mg(OH)2]=10-11.25，解得c2(OH-)=10-10.57(mol·L-1)2，则此时c(Mn2+)== mol·L-1=10-2.15 mol·L-1。(3)(NH4)2S2O8水解的化学方程式为(NH4)2S2O8+2H2O===2NH4HSO4+H2O2，而H2O2不稳定，加热时分解产生O2：2H2O22H2O+O2↑，总反应为2(NH4)2S2O8+2H2O4NH4HSO4+O2↑，故最终产物是NH4HSO4和O2。(4)“沉镁Ⅰ”中，当pH过大时，主要生成Mg(OH)2，沉淀中MgCO3的量较少，煅烧产生的CO2气体减少，故得不到疏松的轻质MgO。(5)据图可知，当pH=4.0时，磷元素主要以H2P形式存在，故离子方程式为MgNH4PO4·6H2O+2H3PO4===3H2P+Mg2++N+6H2O。(6)“沉镁Ⅱ”后的溶液中含有大量的N，故加H2SO4调节pH=6.0(弱酸性)“结晶”时得到的晶体X是(NH4)2SO4。(7)最后得到MnSO4·H2O，“焙烧”中Mn3O4和MnO2转化为+2价锰的化合物，Mn元素的化合价降低，发生还原反应。 学科网（北京）股份有限公司 $