2027届高三化学一轮复习专项训练：工艺流程大题

（2025·江西）16. 稀散金属镓(，ⅢA族)是重要的战略资源。以棕刚玉烟尘(主要成分为、、、和少量)为原料制备金属镓的工艺流程图如下：

回答下列问题：

（1）滤液1的为，依据(Ⅲ)和(Ⅳ)的分布系数图，铝元素在溶液中的主要存在形式为_______(填化学式)，与碱反应的离子方程式为_______、_______。

（2）水热再生过程中，需要定量补充固体的目的是_______，以获得高纯度分子筛()材料。滤液2的_______(填“大于”或“小于”)滤液1的。

（3）已知树脂片段的结构为。在吸附时，中心镓离子与树脂间存在的主要相互作用是_______。

（4）操作X为_______。

（5）硅-钾化肥可改良土壤环境。依据其一有效组分的晶胞结构，推测该组分中钾离子能被植物吸收的原因是_______。

一、命题意图

本题以稀散战略金属镓的工业制备工艺流程为载体，属于新高考化工流程综合大题。原料为工业副产物棕刚玉烟尘，融合元素化合物、分布系数图像、水热合成分子筛、离子交换树脂吸附、晶胞结构分析，兼顾无机化工与物质结构内容。

1. 梯度设问实现选拔功能。基础设问结合 pH‑分布系数图判断离子存在形式、书写离子方程式；中档设问考查工艺操作目的、pH 大小比较、树脂吸附作用；拔高设问结合晶胞结构图，从微观结构角度解释钾离子可被植物吸收的原因。由基础方程式书写进阶微观结构解释，多层次区分学生能力。
2. 立足资源综合利用情境。选用工业烟尘回收稀散金属，体现固废资源化，兼顾制备分子筛、硅‑钾化肥，一条流程实现多种产物，贴近真实工业生产。
3. 图像、晶胞模型信息量大。设置铝、硅的分布系数图、晶体晶胞示意图，不直接给出结论，要求学生读图提取信息，实现对信息迁移能力的考查，避免死记工艺流程模板。

二、考点分析

1. 元素化合物与分布系数图像（核心） ①根据溶液 pH，结合分布系数 δ‑pH 图像，判断铝元素主要存在形式； ②金属氧化物、两性氢氧化物与碱反应的离子方程式书写。
2. 化工工艺分析 ①水热再生补充固体反应物的工艺目的，理解分子筛合成反应物料配比； ②流程中滤液 pH 变化比较，判断反应前后体系酸碱度改变。
3. 物质分离：离子交换树脂吸附 镓离子与树脂之间的相互作用（配位键 / 配位作用），理解树脂吸附金属离子的原理。
4. 化工基本操作：流程中分离提纯操作 X 的判断。
5. 晶体结构与性质 结合硅‑钾化肥有效组分晶胞结构图，从微观角度解释钾离子能够被植物吸收的原因：晶胞内部钾离子位于孔道 / 空隙中，与骨架作用力弱，可以解离进入土壤溶液，被植物吸收。

覆盖高频考点：pH‑分布系数图像解读；两性物质与碱的离子方程式书写；化工流程物料补充目的；溶液 pH 变化；树脂吸附的相互作用；化工分离操作；晶胞微观结构与宏观性质的关联；稀散金属资源回收、固废综合利用。

三、考查学生的关键能力（高考评价体系）

1. 信息获取与加工能力 读懂化工流程，解读铝、硅两种元素的分布系数图像；看懂复杂晶胞示意图，提取晶体内部离子排布信息。

2. 证据推理与逻辑推断能力 依据 pH 和分布系数，判断粒子存在形态；结合工艺反应推断补加试剂的目的、滤液 pH 的相对大小；结合晶胞结构推理钾离子可被植物吸收的微观原因。
3. 化学用语表达能力：准确书写离子方程式，规范描述工艺目的、微观结构‑性质关系。
4. 模型迁移能力：迁移分布系数模型、离子交换树脂模型、晶胞结构模型解决陌生工业情境。
5. 思辨分析能力：把晶体微观排布和宏观化学性质（离子可迁移、可被植物吸收）建立联系。

四、化学学科核心素养

1. 宏观辨识与微观探析 宏观认识工业流程、原料产物、溶液酸碱性；微观层面通过分布系数认识不同 pH 下粒子形态；借助晶胞结构，从晶体内部离子的成键、位置关系解释宏观化学性质，建立 “微观结构决定宏观性质”。
2. 变化观念与平衡思想 认识 pH 改变会引起金属粒子存在形态转化；化工流程通过调控 pH、补充反应物，推动化学反应向着生成目标产物方向进行。
3. 证据推理与模型认知 以流程图、分布系数图、晶胞图作为推理证据；运用水溶液粒子分布模型、离子交换模型、晶体结构模型分析陌生化工问题。
4. 科学探究与创新意识 体会工业固废回收的思路，从工业烟尘中回收战略金属镓，同时副产分子筛、硅钾肥料，实现资源多途径利用，体现化工生产方案设计思维。
5. 科学态度与社会责任 认识稀散金属的战略价值；工业固废资源化回收利用，减少废弃物排放，体现绿色化学理念；化肥制备，认识化学对农业生产的价值。

 

（2026·江西）16. 稀散金属铟（In）是重要的战略资源。粗中主要杂质元素有As（Ⅲ）、Fe（Ⅲ）、Pb（Ⅱ），精制工艺流程图如下：

已知：

a）萃取剂[Hbet][]是离子液体

b），

c）分配率（Fe）

回答下列问题：