第三章 大题专玫1 无机化工流程综合题（配套教参）-【创新教程】2027年高考化学总复习大一轮讲义（鲁科版）

高考总复习化学(LK) 大题专攻① 无机化 [解法指导] 变化观念与 以化工流程为载体，考查元素化 平衡思想 合物知识，从而解决实际问题。 证据推理与 以化工流程为载体，考查化学反 核 模型认知 应原理，通过证据推理，培养解决 实际问题的能力 养 通过化学计算、实际生产流程解 科学态度与 决问题，培养严谨求实的科学态 社会责任 度，具有探索，崇尚真理的意识 一、工业流程试题的基本特点 1.试题的切入点（或试题素材）较多的采用了与生产生活 密切联系的化学新技术、新成果。故题干内容来源都 是真实的工业生产过程，内容丰富，提问灵活。 2.无机化工流程题的结构：分题头、题干和题尾三 部分。 (1)题头一般是介绍该工艺生产的原材料和工艺生产 的目的（包括获得副产品）； (2)题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生 产工艺流程表示出来； 原料预处理 陌生反应 除杂、净化 产品分离提纯 产*计算 原料 核心 所得产品 无机矿物 化学反应 了反应条件 酸溶、碱 控制心 排放物的无 ,注重环保 溶、水溶 原料循环利用 害化处理 母液的循环 氧化后调pH(与 K结合) 利用（生产 效率) (3)题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识设置 系列问题。 3.呈现形式：流程图；数据表格；图像；实验装置。 4.设问方式：措施；成分；物质；原因。 5.能力考查：获取、整合、处理、应用信息的能力；分解 问题的能力；表达能力。 6.知识落点：基本理论；元素化合物；实验。 二、工艺流程题的类型 1.以物质制备为目的的工艺流程 (1)工艺流程中的常见专业术语 释义 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液 研磨、 体分散成微小液滴，增大反应物接触面 雾化 积，以加快反应速率或使反应更充分 灼烧 使固体在高温下分解或改变结构、使杂 (煅烧) 质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石、高 岭土、硫铁矿 124 工流程综合题 学生用书P105 释义 向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中 浸取 可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、 碱溶、醇溶等 在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶 酸浸 液，不溶物通过过滤除去的过程 固体溶解后，离子在溶液中的含量的 浸出率 多少 定量测定，可用于某种未知浓度的物质 滴定 的物质的量浓度的测定 溶解、去氧化物（膜）、抑制某些金属离子 酸作用 的水解、除去杂质离子等 碱作用 去油污、去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化 硅、调节pH、促进水解（沉淀） )工艺流程题中常见问题的答题方向 常见问题 答题要考虑的角度 过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常 分离、 规操作，如从溶液中得到晶体的方 提纯 法：蒸发浓缩一冷却结晶一过滤 (洗涤、干燥) 提高原 绿色化学（物质的循环利用、废物处 子利 理、原子利用率、能量的充分利用) 用率 在空气中 或特定气 要考虑O2、H2O、CO2或特定气体 体中进行 是否参与反应或能否达到隔绝空 的反应或 气，防氧化、水解、潮解等目的 操作 方法：往漏斗中加入蒸馏水至浸没 洗涤沉淀 沉淀，待水自然流下后，重复以上 操作2~3次 判断沉淀 取最后洗涤液少量，检验其中是否 是否洗涤 还有某种离子存在等 干净 常见问题 答题要考虑的角度 ①调节溶液的酸碱性，抑制水解 (或使其中某些金属离子形成氢氧 化物沉淀) 控制溶 ②“酸作用”还可除去氧化物（膜） 液的pH 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特定的氧化还原反应需要的酸 性条件（或碱性条件） ①使化学平衡移动；控制化学反应 的方向 ②控制固体的溶解与结晶 控制温度 ③控制反应速率：使催化剂达到最 (常用水 大活性 浴、冰浴 ④升温：促进溶液中的气体逸出， 或油浴) 使某物质达到沸点挥发 ⑤加热煮沸：促进水解，聚沉后利 于过滤分离 2.以混合物的分离、提纯为目的的工艺流程题 (1)物质转化过程中分离提纯阶段的主要操作 加入沉淀剂或控制溶液的酸碱性使其形 成氢氧化物沉淀。如：除去含Cu+溶液 除杂 中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、 Cu2(OH),CO3等来调节溶液的pH 加快反应速率或使平衡向某个方向移动。 如果在制备过程中出现一些受热易分解的 物质或产物，则要注意对温度的控制。如： 加热 侯氏制碱中的NaHC(O3;还有如HO2、 Ca(HCO)2、KMnO,、AgNO3、HNO3(浓) 等物质 防止某物质在高温时会分解或使平衡向 降温 着题目要求的方向移动 固液分离—过滤 液液分离： a.有溶解度差异—结晶或重结晶（蒸 分离发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干；蒸 发结晶、趁热过滤) b.有溶解性差异 —(萃取)分液 c.有沸点差异—蒸馏 第三章物质的性质与转化 (2)获得产品阶段的主要操作 水洗：洗去晶体表面的杂质离子（适 用于溶解度小的物质)》 冰水洗涤：洗去晶体表面的杂质离 子，并减少晶体在洗涤过程中的溶 洗涤（冰 解损耗（适用于高温溶解度大、低温 水、热水、 溶解度小的物质) 有机溶 剂) 醇洗（常用于溶解度较大的物质）： 洗去晶体表面的杂质离子，并减少 晶体在洗涤过程中的溶解损耗（若对 溶解度小的物质进行醇洗，则是为了 洗去杂质离子，并使其尽快干燥) 蒸发时的 如从溶液中析出FeC13、A1C13、 气体氛围 MgCL2等溶质时，应在HC1的气流 抑制水解 中加热，以防其水解 如K2Cr2O2和少量NaCI的混合溶 液，若将混合溶液加热蒸发后再降 蒸发浓 温，则析出的固体主要是K2Cr2O,, 缩、冷却 母液中是NaCI和少量KCr2O,这 结晶 样就可分离出大部分KCr2O,;同 样原理可除去KNO3中的少 量NaCI 如NaC1和少量K,CrzO,的混合溶 蒸发结 液，若将混合溶液蒸发一段时间，析 晶、趁热 出的固体主要是NaCI,母液中是 过滤 KCr,O,和少量NaCl;同样原理可 除去NaC1中的少量KNO 三、工艺流程题的解题策略 1.粗读题干，挖掘图示 图示中一般会呈现超出教材范围的知识，但题目中 往往会有提示或者问题中不涉及，所以一定要关注 题目的每一个关键字，尽量弄懂流程图，但不必将 每一种物质都推出，只需问什么推什么。如制备类 无机化工题，可粗读试题，知道题目制取什么、大致 流程和有什么提示等。 2.携带问题，精读信息 这里信息包括三个方面：一是主干，二是流程图示， 三是设置问题。读主干抓住关键字、词；读流程图， 重点抓住物质流向(“进入”与“流出”)、实验操作方 法等。 25 高考总复习化学(LK) 3,跳跃思维，规范答题 答题时应注意前后问题往往没有“相关性”，即前一 问未答出，不会影响后面答题。要求用理论回答的 试题，应采用“四段论法”：改变了什么条件（或是什 么条件)→根据什么理论→有什么变化→得出什么 结论。 4.积累常考的答题模板 （1)除杂：除去…中的… (2)干燥：除去…气体中的水蒸气，防止… (3)增大原料浸出率（离子在溶液中的含量多少）的措 施：搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气体的流 速（浓度、压强），增大气、液或固、液接触面积。 (4)加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方 向（一般是有利于生成物生成的方向）移动。 (5)温度不高于××℃的原因：适当加快反应速率，但 温度过高会造成挥发（如浓硝酸）、分解（如H2O2、 NH,HCO3)、氧化（如Na2SO3)或促进水解（如 A1CL)等，影响产品的生成。 [典例剖析] [高频考点1]考查以物质制备为目的工艺流程题 的解答 [例1](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取金和银的流程，如图所示。 硫酸、H2O2盐酸、H2O2 铜阳极泥→浸取1浸渣工浸取2 浸出液1 Na2S2O3 浸渣2，浸取3 浸出液3电沉积一Ag 还原→Au 浸出液2 N2 Ha N2 回答下列问题： (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HAuC14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(S,O3)2]3。 (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)。 ·12( (6)“还原”步骤中，被氧化的N2H4与产物Au的物 质的量之比为 (7)Na2S2O3可被L2氧化为Na2S,O。从物质结构 的角度分析S,O的结构为(a)而不是(b)的原因： (b) 解析：精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等 元素，铜阳极泥加入硫酸、H2O2浸取，Cu被转化为 Cu2+进入浸出液1中，Ag、Au不反应，浸渣1中含 有Ag和Au;浸渣1中加入盐酸、H,O2浸取，Au转 化为HAuCl4进入浸出液2，Ag转化为AgCI,浸渣2 中含有AgCl;浸出液2中加入NH,将HAuCl4还原 为Au,同时NH被氧化为N2;浸渣2中加入 NaSO3,将AgC1转化为[Ag(S,O3)2]3,得到浸出液 3,利用电沉积法将[Ag(S,O3)2]3还原为Ag。 (1)Cu的原子序数为29，位于第四周期第IB族； (2)由分析可知，铜阳极泥加入硫酸、H2O2浸取， Cu被转化为Cu2+进入浸出液1中，故浸出液1中 含有的金属离子主要是Cu+;(3)浸取2步骤中， Au与盐酸、H,O2发生氧化还原反应，生成 HAuCl4和H2O,根据得失电子守恒及质量守恒， 可得反应的化学方程式为：2Au十8HC1+3H2O2 —2HAuC1+6H2O;(4)根据分析可知，浸渣2 中含有AgCl,与Na,S,O3反应转化为[Ag(S,O3)2]3; (5)电沉积步骤中，阴极发生还原反应，[Ag(S,O3)2] 得电子被还原为Ag,电极反应式为：[Ag(SO)]3十 e一Ag'十2S(O;阴极反应生成S,(Og,同时阴 极区溶液中含有Na,故电沉积步骤完成后，阴极 区溶液中可循环利用的物质为Na2S,O3;(6)还原 步骤中，HAuCl4被还原为Au,Au化合价由十3变 为0，一个HAuCl4转移3个电子，N2H4被氧化为 N2,N的化合价由一2变为0，一个N2H4转移4个 电子，根据得失电子守恒，被氧化的N2H,与产物 Au的物质的量之比为3：4；(7)(a)结构中电子云 分布较均衡，结构较为稳定，(b)结构中正负电中心 不重合，极性较大，较不稳定，且存在过氧根，过氧 根的氧化性大于I2,故Na2S2O3不能被L2氧化成 (b)结构。 答案：(1)四IB (2)Cu2 (3)2Au+8HCI+3H2O2=-2HAuCl,+6H2O (4)AgCI (5)[Ag(S,O3)2]3-+e--Ag↓+2S2O Na2S2O (6)3：4 (7)()结构中电子云分布较均衡，结构较为稳定， (b)结构中正负电中心不重合，极性较大，较不稳 定，且存在过氧根，过氧根的氧化性大于2，故 Na2S,O3不能被I2氧化成(b)结构 [变式训练] 1.(2025·常德市高三开学考)锰酸锂离子蓄电池是第二 代锂离子动力电池。一种以软锰矿浆（主要成分为 Mn(O2,含少量Al2O3、FeO3、Fe(O、SiO,等杂质)为原 料制备锰酸锂的流程如下图所示。 S)2 X氨水 K:S.Os Li,CO 款核一溶浸-→氧化除杂-Ms0. 溶液 →MnO2-→Li,Mn,O 滤渣 已知：室温下，Kp[A1(OH)3]=1×103, Km[Fe(OH)3]=1×109,Kp[Fe(OH)2]= 1×1015,pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀。 回答下列问题： (1)基态Mn原子的价层电子排布式为 (2)“氧化除杂”时使用的试剂X可以选择HO2溶 液或MnO2固体，这一步的目的是 (3)“氧化除杂”时需使溶液中Fe3+、A13+浓度小于 1×106mol/L,则应控制溶液pH范围为 (4)用过二硫酸钾(KzS,Os)可以缓慢地氧化Mn2 为MnO2,该反应的离子方程式为 解析：软锰矿浆（主要成分为MnO2,含少量Al2O3、 Fe2O3、FeO、SiO2等杂质)，溶浸时将SO2通入软 锰矿浆中，其中MnO2发生反应：MnO2+SO2 MnSO4,在浸出液中加入氧化剂将亚铁离子氧化为 铁离子，加入氨水调节溶液pH沉淀Fe3+、A13+便 于除去，过滤得到滤液含有Mn+,往其中加入 KzS,Os可将Mn2+氧化为MnO2,K2S2Os被还原 为K2SO4,MnO2与Li2CO3在一定温度下发生反 应，产生LiMn2O,； (1)Mn为25号元素，位于元素周期表第四周期第 IB族，价层电子排布式为3d4s2; (2)“氧化除杂”时使用的试剂X可以选择H2O2溶液或 MnO,固体，这一步的目的是将十2价的Fe氧化为十3 价，方便调节pH使Fe3转化为Fe(OH)3沉淀； (3)除杂时显然只能除去Fe3+和A13,不能损失Mn, 由题意可知，室温下，pH=7.1时Mn(OHD2开始沉淀，除 去MnSO,溶液中的Fe3+、A13+,氢氧化铝完全变成沉淀 ·12 第三章物质的性质与转化 时的Kn[A1(OH)3]=1X103=c(A1+)·c3(OH), c(A13+)=1×105mol·L1,解得：c(OH)=1× 109mol·L1,则溶液c(H)=1×105mol·L1,所 以pH=5.0;同理Fe(OH)3完全变成沉淀时， K[Fe(OH)3]=1X1039=c(Fe3+)·c3(OH), c(Fe3+)=1×106mol·L1,解得：c(OH)=1× 10"mol·L1,c(H)=1×103mol·L1,则pH约 为3.0，故pH范围是：5.0<pH<7.1; (4)过二硫酸钾(K,S2Os)缓慢地氧化Mn2+为 MnO2,K2S2Os被还原为K2SO4,则反应的离子方 程式为：Mn2++S,O+2H20=-MnO2↓+ 2SO+4H。 答案：(1)3d4s2 (2)将+2价的Fe氧化为+3价，方便调节pH使 Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀 (3)5.0<pH<7.1(4)Mn2++S2Og+2H2O -MnO2↓+2SO?+4H [典例剖析] [高频考点2]考查以混合物的分离、提纯为目的的 工艺流程题的解答 [例2](2025·济宁市高三检测)某废钒渣（主要成 分为V2O3,含有少量Al2O3、CaO)为原料生产 V2O,的工艺流程如图： (NH:)COg NH:CI Cao 盐酸石灰乳溶液固体 织益一陈空一酸浸一沉机☐一转记一沉机☑一黛织酸铵 (NH,VOg) 空勺滤渣]滤液口滤渣2 滤液2 己知：钒酸(HVO,)是强酸，NHVO3难溶于水；十5价 钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如表。 pH 4~66~88~10 10-12 主要离子VO2 VO3 V2O VO (1)“酸浸”前需将块状固体粉碎，其目的是 (2)已知Ca(VO3)2难溶于水，可溶于盐酸。若“酸 浸”时溶液的pH=4,则Ca(VO3)2溶于盐酸反应 的离子方程式为 (3)Kp(CaCO3)=m,Kp[Ca(V),)2]=n;则反应 Cas (VO)2(s)+3CO (aq)=2VO (aq)+ 3CaCO(s)的平衡常数为 。(用含m、n 的代数式表示) (4)“沉钒2”的沉钒率随100沉钒率/% 温度的变化如图所示，98 温度高于80℃沉钒率 96 下降的原因是 92 90 (5)NH,VO3灼烧脱氨 可得V,O。在硫酸酸 83060708090*10 沉淀温度/℃ 化条件下，V,O,可与草酸(H2C2O,)溶液反应得到 含VO+的溶液，反应的离子方程式为 高考总复习化学(LK) 解析：焙烧时，Al2(O3、V,O3和Ca)和空气中的氧 气反应生成Ca(AlO2)2和Ca(VO3)2;加入盐酸酸 浸除去Ca(AlO2)2,得到A1(OH)3,滤渣1为 A1(OH)3;V元素以VO2形式存在溶液中；加入 石灰乳得到Ca(VO,)2,再加入碳酸铵溶液将沉淀 转化，V元素以VO形式存在，最后加入氯化铵得 到NH,VO3,高温焙烧得到V2O; (1)“酸浸”前需将块状固体粉碎，可以增大反应物 接触面积，加快酸浸速率，使酸浸更加充分； (2)根据表中数据，Ca(VO3)2溶于盐酸反应的离子 方程式为Ca(VO3)2+4H+一Ca2++2VO, +2H20; (3)对于反应Ca(VO)2(s)+3CO(aq)= 2V0(aq)+3CaC0,(s,平衡常数为K=cV0) (CO) cc0g)‘C又CaC0,(s)=-Ca2+(aq)+ (VO)c (Ca Cg(aq),Kp(CaCO3)=c(CO）·c(Ca+)=m, Cas VO )2 (s)=3Ca2(aq)2VO (ag), K[Ca(VO1)2]=c2(VO)·c3(Ca2+)=n,所以 c2(VO) K= c2(V0).c3(Ca2+) c(CO) (CO)(Ca2) K.[Cas (VO):n [Kp(CaCO3)]m (4)NH在溶液中存在水解NH+H2O=一NH· H,O十H,且水解吸热，如图沉钒率随温度的变化为 80℃前温度升高，沉钒率增加，80℃以后，NH水解 程度增大，NH浓度减小导致沉钒率下降，随温度 升高沉钒率降低； (5)V2O中V为+5价，具有氧化性，草酸 (HC2O4)具有还原性，在硫酸酸化下，V,O可与 草酸(H2C2O,)溶液反应得到含V(O2的溶液，其反 应的离子方程式为V2O十H2C2O,+4H+ 2VO2++2CO2↑+3H2O。 答案：(1)增大反应物接触面积，加快酸浸速率，使 酸浸更加充分 (2)Ca(VO3)2+4H--Ca2++2VO,+2H2O (3)” (4)温度高于80℃时，NH对水解程度增大，NH 浓度减小导致沉钒率下降 (5)V2O5+H2C2O4+4H—2V)2++2CO2个 +3H2O [变式训练] 2.（2025·广东广州模拟预测)铅酸蓄电池的拆解、回 收和利用可以减少其对环境的污染，具有重要的可 持续发展意义。利用废铅酸蓄电池的铅膏（主要成 分为PbSO4、PbO2,还有少量Pb、FeO3、AlO3)制 备PbO的流程如图： NaOH CH3COOH溶液、 溶液 H2O2溶液 NaOH溶液 徐皮粉存裕总，反流粉溶巴鉴浓→一P0 过筛 溶液工 ·128 回答下列问题： (1)步骤①将废铅膏研磨过筛的目的是 (2)向废铅膏粉中加入NaOH溶液可将PbSO,转 化为PbO,并除去Al2O3,写出除去Al2O3的反应 的离子方程式 (3)溶液I中主要含有的阴离子有(OH、 (4)加入CH COOH溶液和H,O2溶液可将脱硫 铅膏中的含铅物质转化为(CH COO),Pb。PbO, 转化为(CH COO)2Pb反应的化学方程式是 (⑤)为使Pb2+完全沉淀并获得纯净的PbO,需向溶 液Ⅱ中分两次加入NaOH溶液。第一次加入的目 的是 ,过滤后，第二次加入NaOH溶液 调节溶液的pH至少为 。(已知：25℃， Kn[Fe(OH)3]=4×108,Km[Pb(OH)2]=1× 1016,离子浓度≤105mol/L可视为沉淀完全) 解析：由题给流程可知，将研磨过筛的废铅膏粉加入 氢氧化钠溶液碱浸，将氧化铝转化为四羟基合铝酸钠， 硫酸铅转化为氧化铅，过滤得到含有氢氧化钠、硫酸 钠、四羟基合铝酸钠的溶液I和脱硫铅膏；向脱硫铅膏 中加入醋酸溶液和过氧化氢溶液，将脱硫铅膏中的含 铅物质转化为溶于水的酷酸铅，氧化铁转化为酷酸铁， 向转化后的溶液中分两次加入氢氧化钠溶液，先调节 溶液pH将溶液中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过 滤后再加入氢氧化钠溶液调节溶液pH将铅离子完全 转化为氢氧化铅沉淀，过滤得到氢氧化铅；氢氧化铅经 洗涤、干燥、灼烧得到氧化铅。 (1)将废铅膏研磨过筛得到废铅膏粉，可使反应物 增大接触面积，加快反应速率，使反应更加充分； (2)向废铅膏粉中加入氢氧化钠溶液除去氧化铝的反 应为氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸 钠，反应的离子方程式为AlO3十2OH+3HO 2A1(OH)4]; (3)由分析可知，溶液I的主要成分为氢氧化钠、硫 酸钠、四羟基合铝酸钠，则溶液中的阴离子为氢氧 根离子、硫酸根离子和四羟基合铝酸根离子； (4)由题意可知，二氧化铅与醋酸和过氧化氢混合溶液 反应生成醋酸铅、氧气和水，反应的化学方程式为 PbO2+2CH3 COOH+H2O2-=(CHs COO)2Pb +O2↑+2H2O; (5)由分析可知，第一次加入氢氧化钠溶液的目的 是调节溶液pH将溶液中的铁离子转化为氢氧化 铁沉淀，过滤后第二次加入氢氧化钠溶液的目的是 调节溶液pH将铅离子完全转化为氢氧化铅沉淀， 由溶度积可知，铅离子完全沉淀时，溶液的 /1X106 c0H)√X10mo/L=1×10mol/L,则 溶液的pH为8.5。 答案：(1)增大反应物接触面积，提高反应速率 (2)A12O3+2OH+3H2O-2[A1(OH)4] (3)SO、[A1(OH)4] (4)PbO+2CH,COOH+H2O--(CHs COO)2Pb+ O,↑+2H,O (5)将Fe3+转为沉淀除去8.5