資源簡介

(共35張PPT)
第53講
認識工藝流程的表現形式
第七章：無機工藝流程題主題系列
2025
無機化學工藝流程題是高考的熱點題型，以實際的工業生產為背景，以簡潔的工藝流程圖再現生產的關鍵環節，情境真實而有意義，考查物質的制備、分離、提純、檢驗等。試題通常以某礦石為原料制備某物質或以廢渣、廢液提取某物質為背景，呈現化工生產流程圖，進行命題設計，綜合考查元素化合物知識、氧化還原反應概念，及未學方程式的書寫、化學反應原理中的化學反應速率、浸取率、電化學原理等，反應條件的控制與選擇、產率的計算、Ksp的應用及計算、綠色化學思想（如原料循環利用、環境污染問題等）的體現等，題目綜合性強，難度大。旨在考查考生提取信息，遷移應用所學知識解決實際問題的能力，體現學生化學學科素養的落實情況 ，從而體現“一核”的引領功能。能夠培養運用知識解決實際問題的能力，樹立綠色環保意識，提升化學學科素養。
考什么？《普通高中化學課程標準》（2017年版）：學科核心素養和必備知識
怎么考？《中國高考評價體系》 ：圍繞“一核”，考查“四層”，體現“四翼”
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2025
知識重構
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2025
知識重構
地區 考點考向 陌生元素 熟悉元素
2024全國甲卷8題 從煉鋅廢渣中提取鈷，資源的回收利用，主要涉及原料的預處理方法及其目的、流程中指定轉化的方程式書寫、化工流程中的分離提純方法及原理、化工流程中濾液、濾渣的成分判斷、結合化學反應原理Ksp的應用和氧化還原知識的考查。 Co/Mn/Pb Zn/Fe/Cu
2024全國新課標卷8題 從濕法煉鋅廢渣中得到含錳高鈷成品，資源的回收利用，主要涉及原料的預處理方法及其目的、流程中指定轉化的方程式書寫、分離提純方法及原理、化工流程中濾液、濾渣的成分判斷、結合化學反應原理Ksp的應用、物質檢驗的考查。 Co/Mn/Pb Zn/Fe
2024河北卷16題 從石煤中提取V2O5，資源的回收利用，主要涉及原料的預處理方法及其目的、流程中指定轉化的方程式書寫和反應條件的控制、化工流程中的分離提純方法及原理、化工流程中濾液、濾渣的成分判斷、浸出率、綠色化學思想、物質結構的考查。 V Al/Ca/Na
2024山東卷18題 以鉛精礦為主要原料提取金屬Pb和Ag，礦物資源利用，主要涉及原料的預處理方法及其目的、流程中指定轉化的方程式書寫、化工流程中的分離提純方法及原理、化工流程中濾液、濾渣的成分判斷、電化學和氧化還原有關物質的量的計算的考查。 Pb/Ag Fe/S
2024湖南卷16題 從銅陽極泥回收貴金屬Au和Ag，結合理論的綜合類資源的回收利用工藝流程，主要涉及原料的預處理方法及其目的、流程中指定轉化的方程式書寫和反應條件的控制、化工流程中的分離提純方法及原理、化工流程中濾液、濾渣的成分判斷、結合化學反應原理定量分析平衡常數以及分布系數進行有關離子濃度的計算、物質結構知識的考查。 Au/Ag/Pb Cu/Se
整理一、2024年工藝流程考點考向統計
知識重構
地區 考點考向 陌生元素 熟悉元素
2024湖北卷16題 從宇航器件中提取鈹，物質制備類工藝流程，主要涉及原料的預處理方法（萃取反萃取）、流程中指定轉化的方程式書寫、化工流程中的分離提純方法及原理、流程中循環物質、電化學和物質結構知識的考查。 Be Si/Al
2024北京卷18題 利用黃銅礦生產純銅，礦物資源利用物質制備類工藝流程，主要涉及原料的預處理方法及其目的、流程中指定轉化的方程式書寫和反應條件的控制、化工流程中的分離提純方法及原理、由圖像分析溫度對浸取率的影響、電化學知識的考查。 Fe/Si/Cu
2024甘肅卷15題 以高爐渣原料，對煉鋼煙氣進行回收利用，結合理論的綜合類資源的回收利用工藝流程，主要涉及原料的預處理方法及其目的、流程中指定轉化的方程式書寫、化工流程中的分離提純方法及原理、化工流程中濾液、濾渣的成分判斷。結合化學反應原理鹽類水解及據Ksp大小判斷沉淀的轉化、物質結構知識的考查。 Ca/Mg/Al/Si
2024安徽卷15題 從銅陽極泥中分離提純金和銀，資源的回收利用，主要涉及原料的預處理方法、流程中指定轉化的方程式書寫、化工流程中的分離提純方法及原理、化工流程中濾液、濾渣的成分判斷、流程中循環物質，電化學和氧化還原知識、物質結構的考查。 Au/Ag Cu
2024吉林卷16題 以載金硫化礦粉冶煉金，礦物資源利用，主要涉及原料的預處理方法及其目的、流程中指定轉化的方程式書寫、反應條件的控制、凈化除雜、化工流程中濾液、濾渣的成分判斷、綠色化學思想和氧化還原的考查。 Au/As Zn/Fe
整理一、2024年工藝流程考點考向統計
知識重構
(2022全國甲卷26題)硫酸鋅(ZnSO4)是制備各種含鋅材料的原料，在防腐、電鍍、醫學上有諸多應用。硫酸鋅可由菱鋅礦制備。菱鋅礦的主要成分為ZnCO3，雜質為SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制備流程如下：
試題賞析
產品線
雜質線
試劑線
操作線
試題內容表現方式
雜質元素：Si、 Ca、Mg、Fe、Cu
陌生元素：Zn
試題賞析
離子 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)菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學方程式為_______。
(2)為了提高鋅的浸取效果，可采取的措施有_______、_______。
(3)加入物質X調溶液pH=5，最適宜使用的X是_______(填標號)。
A．NH3·H2O B．Ca(OH)2 C．NaOH
濾渣①的主要成分是_______、_______、_______。
(4)向80~90℃的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液充分反應后過濾，
濾渣②中有MnO2，該步反應的離子方程式為_______。
(5)濾液②中加入鋅粉的目的是_______。
(6)濾渣④與濃H2SO4反應可以釋放HF并循環利用，同時得到的副產物
是___________。
未學方程式書寫
原料預處理
調pH除雜質
未學方程式書寫
雜質考查
原料預處理中除雜質
循環物質
考查角度
化學反應原理考查
【內容要求】
課標要求：常見的無機物及其應用
2.1 元素與物質
認識元素可以組成不同種類的物質，根據物質的組成和性質可以對物質進行分類；同類物質具有相似的性質，一定條件下各類物質可以相互轉化；認識元素在物質中可以具有不同價態，可通過氧化還原反應實現含有不同價態同種元素的物質的相互轉化。
2.6 物質性質及物質轉化的價值
結合實例認識金屬、非金屬及其化合物的多樣性，了解通過化學反應可以探索物質性質、實現物質轉化，認識物質及其轉化在促進社會文明進步、自然資源綜合利用和環境保護中的重要價值。
【學業要求】
4. 能利用典型代表物的性質和反應，設計常見物質制備、分離、提純、檢驗等簡單任務的方案。能從物質類別和元素價態變化的視角說明物質的轉化路徑。
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考什么？《普通高中化學課程標準》（2017年版）：學科核心素養和必備知識
怎么考？《中國高考評價體系》 ：圍繞“一核”，考查“四層”，體現“四翼”
物質的轉化：含同一元素的不同類別物質在一定條件下的相互轉化；含同一元素不同價態的物質通過氧化還原反應實現含有不同價態同種元素的物質的相互轉化。能利用典型代表物的性質和反應，設計常見物質制備、分離、提純、檢驗等簡單任務的方案。能從物質類別和元素價態變化的視角說明物質的轉化路徑。
化學反應原理
化學實驗基礎
分析與推測、理解與辨析、歸納與論證、設計與評價、探究與創新能力
證據模型、變化平衡、科學探究與創新意識
知識重構
工藝流程題的表現方式
工藝流程題的命題框架
知識重構
元素化合物的性質及轉化
化學反應原理
物質分離提純操作
變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知
科學探究與創新意識、科學態度與社會責任
無機化學工藝流程題是以實際的工業生產為背景，如從…資源中制備..或提取..或回收…物質的一種任務，以簡潔的工藝流程圖再現生產的關鍵環節。
1. 加快速率、提高浸取率的措施2．流程中指定轉化的方程式書寫和反應條件的控制。
3．流程中濾液、濾渣的成分判斷。
4．物質分離提純方法及原理。
5．定量計算。
目的類解釋。
原因類解釋。
礦物資源
海水資源
工業廢料
物質轉化
與分離階段
產品線
雜質線
試劑線
操作線
（2022·江蘇）實驗室以二氧化鈰(CeO2)廢渣為原料制備Cl-含量少的Ce2(CO3)3，其部分實驗過程如下：
怎么考？
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(1)“酸浸”時CeO2與H2O2溶液反應生成Ce3+并放出O2，該反應的離子方程式為 。
(2)pH約為7的CeCl3溶液與NH4HCO3溶液反應可生成Ce2(CO3)3沉淀，該沉淀中Cl-含量與加料方式有關。得到含Cl-量較少的Ce2(CO3)3的加料方式為 (填序號)。
A．將NH4HCO3溶液滴加到CeCl3溶液中
B．將CeCl3溶液滴加到NH4HCO3溶液中
(3)通過中和、萃取、反萃取、沉淀等過程，可制備Cl-含量少的Ce2(CO3)3。己知Ce3+能被有機萃取劑(簡稱HA)萃取，其萃取原理可表示為：Ce3+(水層)+3HA (有機層) Ce(A)3 (有機層)+ 3H+(水層)
①加氨水“中和”去除過量鹽酸，使溶液接近中性。去除過量鹽酸的目的是 。
②反萃取的目的是將有機層Ce3+轉移到水層。使Ce3+盡可能多地發生上述轉移，應選擇的實驗條件或采取的實驗操作有 (填兩項)。
③與“反萃取”得到的水溶液比較，濾去Ce2(CO3)3沉淀的濾液中，物質的量減小的離子有 (填化學式)。
怎么考？
知識重構
2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O
B
降低溶液中氫離子的濃度，提高Ce3+萃取率，促進碳酸氫根的電離，增大溶液中碳酸根的濃度
酸性條件，多次萃取
Ce3+、H+
整理二、知識的表現方式
試劑線：（酸、堿、氧化劑、還原劑、沉淀劑）
雜質線：濾渣、氣體等
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操作線：原料預處理階段（焙燒、煅燒、灼燒 、水浸、酸浸、堿浸、鹽浸、除雜）
“四線法”顧名思義，通過分析四條主線，突破工藝流程題的整體把握，四條主線分別為試劑線，雜質線，操作線，產品線。根據工藝流程題的類型的不同，四條主線的呈現的具體內容不同。四線法，符合真實化工流程的目的，更快更好的得到更純的產品，有利于提煉學生宏觀辨識與微觀探析的素養。
產品線：產品提純（過濾、蒸發結晶、蒸餾、萃取、分液等。）
反應條件控制（氧化還原、pH值的調節、溫度的控制、 防氧化、防水解、 防分解）
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2025
知識重構
（2024年全國甲卷8） 鈷在新能源、新材料領域具有重要用途。某煉鋅廢渣含有鋅、鉛、銅、鐵、鈷、錳的+2價氧化物及鋅和銅的單質。從該廢渣中提取鈷的一種流程如下。
注：加沉淀劑使一種金屬離子濃度小于等于10-5mol·L-1，其他金屬離子不沉淀，即認為完全分離。
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已知：①Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp(ZnS)=2.5×10-22,Ksp(CoS)=4.0×10-21。
②以氫氧化物形式沉淀時，lg[c(M)/(mol·L-1)]和溶液pH的關系如圖所示。
回答下列問題：
（1）“酸浸”前，需將廢渣磨碎，其目的是_____。
（2）“酸浸”步驟中，CoO發生反應的化學方程式是_____。
（3）假設“沉銅”后得到的濾液中c(Zn2+)和c(Co2+)均為0.10mol·L-1，向其中加入Na2S至Zn2+沉淀完全，此時溶液中c(Co2+)= mol·L-1，據此判斷能否實現Zn2+和Co2+的完全分離_____(填“能”或“不能”)。
（4）“沉錳”步驟中，生成1.0molMnO2，產生H+的物質的量為_____。
（5）“沉淀”步驟中，用NaOH調pH=4，分離出的濾渣是_____。
（6）“沉鈷”步驟中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入適量的NaClO氧化Co2+，其反應的離子方程式為_____。
（7）根據題中給出的信息，從“沉鈷”后的濾液中回收氫氧化鋅的方法是___
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1.6 × 10-4
不能
4.0mol
Fe(OH)3
2Co2++5ClO-+5H2O=2Co(OH)3↓+Cl-+4HClO
向濾液中滴加溶液，邊加邊攪拌，控制溶液的pH接近12但不大于12，靜置后過濾、洗滌、干燥
增大固體與酸反應的接觸面積，提高鈷元素的浸出效率
CoO+H2SO4=CoSO4+H2O
（2024河北16）V2O5是制造釩鐵合金、金屬釩的原料，也是重要的催化劑。以苛化泥為焙燒添加劑從石煤中提取V2O5的工藝，具有釩回收率高、副產物可回收和不產生氣體污染物等優點。工藝流程如下。
已知：i石煤是一種含V2O3的礦物，雜質為大量Al2O3和少量CaO等；苛化泥的主要成分為CaCO3、NaOH、NaCO3等。
ⅱ高溫下，苛化泥的主要成分可與Al2O3反應生成偏鋁酸鹽；室溫下，偏釩酸鈣CaVO3和偏鋁酸鈣均難溶于水。回答下列問題：
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（1）釩原子的價層電子排布式為 ；焙燒生成的偏釩酸鹽中釩的化合價為 ，產生的氣體①為 (填化學式)。
（2）水浸工序得到濾渣①和濾液，濾渣①中含釩成分為偏釩酸鈣，濾液中雜質的主要成分為 (填化學式)。
（3）在弱堿性環境下，偏釩酸鈣經鹽浸生成碳酸鈣發生反應的離子方程式為 ；CO2加壓導入鹽浸工序可提高浸出率的原因為 ；浸取后低濃度的濾液①進入 (填工序名稱)，可實現釩元素的充分利用。
（4）洗脫工序中洗脫液的主要成分為 (填化學式)。
（5）下列不利于沉釩過程的兩種操作為 (填序號)。
a．延長沉釩時間 b．將溶液調至堿性 c．攪拌 d．降低NH4Cl溶液的濃度
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3d34S2
+5
CO2
NaAlO2
提高溶液中HCO3-濃度，促使偏釩酸鈣轉化為碳酸鈣，釋放VO3-
離子交換
NaCl
bd
（2024年北京卷18）利用黃銅礦（主要成分為CuFeS2，含有SiO2等雜質）生產純銅，流程示意圖如下。
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（1）礦石在焙燒前需粉碎，其作用是 。
（2）(NH4)2SO4的作用是利用其分解產生的SO3使礦石中的銅元素轉化為CuSO4。(NH4)2SO4發生熱分解的化學方程式是 。
（3）礦石和過量(NH4)2SO4按一定比例混合，取相同質量，在不同溫度下焙燒相同時間，測得：“吸收”過程氨吸收率和“浸銅”過程銅浸出率變化如圖；i．400℃和500℃時，固體B中所含銅、鐵的主要物質如表。
增大接觸面積，加快反應速率，使反應更充分
①溫度低于425℃，隨焙燒溫度升高，銅浸出率顯著增大的原因是 。
②溫度高于425℃，根據焙燒時可能發生的反應，解釋銅浸出率隨焙燒溫度升高而降低的原因是 。
（4）用離子方程式表示置換過程中加入Fe的目的 。
（5）粗銅經酸浸處理，再進行電解精煉；電解時用酸化的CuSO4溶液做電解液，并維持一定的c(H+)和c(Cu2+)。粗銅若未經酸浸處理，消耗相同電量時，會降低得到純銅的量，原因是 。
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溫度低于425℃，隨焙燒溫度升高，(NH4)2SO4分解產生的SO3增多，可溶物CuSO4含量增加，故銅浸出率顯著增加
溫度高于425℃，隨焙燒溫度升高發生反應：4CuFeS2+17O2+2CuSO4==CuO+2Fe2(SO4)3+4SO3，
CuFeS2和CuSO4轉化成難溶于水的CuO，銅浸出率降低
Fe+Cu2+=Cu+Fe2+
粗銅若未經酸浸處理，其中雜質Fe會參與放電，則消耗相同電量時，會降低得到純銅的量
（2023年全國乙卷27）LiMn2O4作為一種新型鋰電池正極材料受到廣泛關注。由菱錳礦（MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素）制備LiMn2O4的流程如下：
已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
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回答下列問題：(1)硫酸溶礦主要反應的化學方程式為 。為提高溶礦速率，可采取的措施 (舉1例)。
(2)加入少量MnO2的作用是 。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是__。
(3)溶礦反應完成后，反應器中溶液pH=4，此時c(Fe3+)= mol·L-1；用石灰乳調節至pH≈7，除去的金屬離子是_____。
(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+，生成的沉淀有________ 。
(5)在電解槽中，發生電解反應的離子方程式為 。隨著電解反應進行，為保持電解液成分穩定，應不斷 。電解廢液可在反應器中循環利用。
(6)煅燒窯中，生成LiMn2O4反應的化學方程式是 。
MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑
粉碎菱錳礦
將Fe2+氧化為Fe3+
Fe3+可以催化H2O2分解
2.8×10-9
Al3+
BaSO4、NiS
電解
Mn2++2H2O===H2↑+MnO2↓+2H+
加入Mn(OH)2
煅燒
2Li2CO3+8MnO2===4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑
（2022年全國乙卷26）廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb。還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等。為了保護環境、充分利用鉛資源，通過下圖流程實現鉛的回收。
一些難溶電解質的溶度積常數如下表：
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一定條件下，一些金屬氫氧化物沉淀時的如下表：
回答下列問題：(1)在“脫硫”中PbSO4轉化反應的離子方程式為________，用沉淀溶解平衡原理解釋選擇Na2CO3的原因________。
(2)在“脫硫”中，加入Na2CO3不能使鉛膏中BaSO4完全轉化，原因是_______。
(3)在“酸浸”中，除加入醋酸，還要加入H2O2。(ⅰ)能被H2O2氧化的離子是____；
(ⅱ) H2O2促進了金屬Pb在醋酸中轉化為Pb(Ac)2，其化學方程式為________；
(ⅲ) H2O2也能使PbO2轉化為Pb(Ac)2，H2O2的作用是________。
(4)“酸浸”后溶液的pH約為4.9，濾渣的主要成分是________。
(5)“沉鉛”的濾液中，金屬離子有________。
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(1)“沉淀1”為 。
(2)向“濾液1”中加入適量固體Li2CO3的目的是 。
Mg(OH)2
將Ca2+轉化成CaCO3沉淀除去，同時不引入新雜質
(3)為提高Li2CO3的析出量和純度，“操作A”依次為 、 、洗滌。
蒸發濃縮 趁熱過濾
(2022年湖北卷)全球對鋰資源的需求不斷增長，“鹽湖提鋰”越來越受到重視。某興趣小組取鹽湖水進行濃縮和初步除雜后，得到濃縮鹵水（含有Na+、Li+、Cl- 和少量Mg2+、Ca2+），并設計了以下流程通過制備碳酸鋰來提取鋰。
25℃時相關物質的參數如下： LiOH的溶解度：12.4g/100g H2O
（2022年河北卷15）以焙燒黃鐵礦 FeS2 (雜質為石英等)產生的紅渣為原料制備銨鐵藍 Fe(NH4)Fe(CN)6 顏料。工藝流程如下：
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(1)紅渣的主要成分為 (填化學式)，濾渣①的是主要成分為 (填化學式)。
(2)黃鐵礦研細的目的是 。
(3)還原工序中，不生成S單質的反應的化學方程式為 。
(4)工序①的名稱為 ，所得母液循環使用。
(5)沉鐵工序產生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合價為 ，氧化工序發生反應的離子方程式為 。
(6)若用還原工序得到的濾液制備Fe2O3 xH2O和(NH4)2SO4，所加試劑為 和 (填化學式，不引入雜質)。
Fe2O3
SiO2
增大固液接觸面積，加快反應速率，提高黃鐵礦的利用率
7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4
蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌
+2
6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ClO3-+6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6NH4+
H2O2
NH3·H2O
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物質 TiCl4 VOCl3 SiCl4 AlCl3
沸點/℃ 136 127 57 180
回答下列問題：
(1)已知ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG的值只決定于反應體系的始態和終態，忽略ΔH、ΔS隨溫度的變化。若ΔG＜0，則該反應可以自發進行。根據下圖判斷：600 ℃時，下列反應不能自發進行的是 。
(2022年湖南卷)鈦（Ti）及其合金是理想的高強度、低密度結構材料。以鈦渣（主要成分為TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物雜質）為原料，制備金屬鈦的工藝流程如下：
A．C(s)＋O2(g)＝CO2(g) B．2C(s)＋O2(g)＝2CO(g)
C．TiO2(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(g)＋O2(g)D．TiO2(s)＋C(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(g)＋CO2(g)
C
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(2)TiO2與C、Cl2，在600 ℃的沸騰爐中充分反應后，混合氣體中各組分的分壓如下表：
①該溫度下，TiO2與C、Cl2反應的總化學方程式為 ；
②隨著溫度升高，尾氣中CO的含量升高，原因是 。
(3)“除釩”過程中的化學方程式為 ；“除硅、鋁”過程中，分離TiCl4中含Si、Al雜質的方法是 。
(4)“除釩”和“除硅、鋁”的順序 （填“能”或“不能”）交換，理由是 。
(5)下列金屬冶煉方法與本工藝流程中加入Mg冶煉Ti的方法相似的是 。
A．高爐煉鐵 B．電解熔融氯化鈉制鈉
C．鋁熱反應制錳 D．氧化汞分解制汞
600 ℃
5TiO2+6C+10Cl2==5TiCl4+2CO+4CO2
隨溫度升高，反應C＋O2=CO2的ΔG基本不變，反應2C＋O2==2CO的ΔG減小，更易發生，導致CO含量升高。
3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3
蒸餾
不能
若先“除硅、鋁”再“除釩”，“除釩”時需要加入Al，又引入Al雜質
AC
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2025
知識重構
一、呈現形式
：明確原料、產品、雜質：“元素”
審題干
審信息
：1、尋找信息在流程中的作用
2、尋找信息與某設問的對應關系
審流程：
審設問
：看清設問，規范作答
1、化學用語規范
2、目的原因類簡答
3、操作簡答
二、解題思路
明確各步轉化原理和目的:
①看箭頭：進入的是反應物，出去的是生成物，回頭為循環。
②看三線：轉化線、試劑線、操作線。
③看條件：明確反應條件控制。
首尾分析法：對一些線型流程工藝(從原料到產品為一條龍的生產工序)試題，首先對比分析流程圖中第一種物質(原材料)與最后一種物質(產品)，從對比分析中找出原料與產品之間的關系，弄清生產過程中原料轉化為產品的基本原理和除雜、分離、提純產品的化工工藝，然后再結合題設的問題，逐一推敲解答。
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知識重構
圖1箭頭表示反應物加入同時生成物出來；
圖2箭頭表示反應物分步加入和生成物出來；
圖3箭頭表示循環反應。
工藝流程題是高考的熱點題型，綜合性強，難度較大，是高考試卷中的拉分題目之一。該題型以工藝流程圖的形式再現實際生產的關鍵環節，情境真實而富有意義，旨在引導學生學以致用，解決生產、生活中的實際問題，有利于培養學生的科學精神和社會責任感。考查的知識多為產物的判斷，陌生化學方程式、離子方程式或電極反應式的書寫，溫度控制在一定范圍的原因分析，溶度積常數的有關計算等。解題時，還要學會注意以下幾個問題：
（2）規范答題：
要看清題目要求，按要求答題，不要答非所問。同時，回答問題要準確全面，注意語言表達的規范性，特別是化學用語的書寫與表示要準確、規范。
（1）準確識圖析圖：
縱觀近幾年高考試題，化學工藝流程題均取材于成熟的化學工藝或改進工藝。該類試題以簡潔的工藝流程圖再現實際生產的關鍵環節，情境真實富有意義。
但在設計流程時考慮到高中學生所學實際情況，對相關條件、步驟進行了適當的處理，保留了關鍵操作，給出了必要的物質信息和操作信息，然后將與考查內容相關的關鍵流程、方法和技術處理成清晰、簡潔的流程圖。所設計的問題，大多是對主干知識的考查。 (這啟示我們：題目雖新，但考查的知識大多是我們學過的內容，高考大題是完全可以得大部分分數的，全面放棄不足取。)
2021年河北等級考第14題采用了工藝流程與實驗設計相結合的命題形式，這種創新嘗試不僅能考查學生在真實情境中解決實際問題的能力而且更有利培養學生綜合思維和創新思維，代表著以后高考考“活”考“新”的命題趨勢。第 53 講-認識工藝流程的表現方式
1.（2024年吉林卷13） 某工廠利用銅屑脫除鋅浸出液中的并制備，流程如下“脫氯”步驟僅元素化合價發生改變。下列說法正確的是（ ）
鋅浸出液中相關成分(其他成分無干擾)
離子
濃度 145 0.03 1
A. “浸銅”時應加入足量，確保銅屑溶解完全
B. “浸銅”反應：
C. “脫氯”反應：
D. 脫氯液凈化后電解，可在陽極得到
2.（2023湖南卷9）處理某銅冶金污水(含)的部分流程如下：
已知：①溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的如下表所示：
物質
開始沉淀 1.9 4.2 6.2 3.5
完全沉淀 3.2 6.7 8.2 4.6
②。
下列說法錯誤的是（ ）
A．“沉渣Ⅰ”中含有和
B．溶液呈堿性，其主要原因是
C．“沉淀池Ⅱ”中，當和完全沉淀時，溶液中
D．“出水”經陰離子交換樹脂軟化處理后，可用作工業冷卻循環用水
3.（2023遼寧卷16節選）某工廠采用如下工藝處理鎳鈷礦硫酸浸取液（含和)。實現鎳、鈷、鎂元素的回收。
已知：
物質
回答下列問題：
(1)用硫酸浸取鎳鈷礦時，提高浸取速率的方法為 (答出一條即可)。
(3)“氧化”中，用石灰乳調節，被氧化為，該反應的離子方程式為 (的電離第一步完全，第二步微弱)；濾渣的成分為、 (填化學式)。
(5)“沉鈷鎳”中得到的(Ⅱ)在空氣中可被氧化成，該反應的化學方程式為 。
4.（2024年全國新課標卷8）鈷及其化合物在制造合金、磁性材料、催化劑及陶瓷釉等方面有著廣泛應用。一種從濕法煉鋅產生的廢渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的單質或氧化物)中富集回收得到含錳高鈷成品的工藝如下：
已知溶液中相關離子開始沉淀和沉淀完全()時的pH：
開始沉淀的pH 15 6.9 — 7.4 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2
回答下列問題：
（1）“酸浸”前廢渣需粉碎處理，目的是_______；“濾渣1”中金屬元素主要為_______。
（2）“過濾1”后的溶液中加入的作用是_______。取少量反應后的溶液，加入化學試劑_______檢驗_______，若出現藍色沉淀，需補加。
（3）“氧化沉鈷”中氧化還原反應的離子方程式為_______、_______。
（4）“除鈷液”中主要的鹽有_______(寫化學式)，殘留的濃度為_______。
5.（2024年山東卷18）以鉛精礦(含，等)為主要原料提取金屬和的工藝流程如下：
回答下列問題：
（1）“熱浸”時，難溶的和轉化為和及單質硫。溶解等物質的量的和時，消耗物質的量之比為_______；溶液中鹽酸濃度不宜過大，除防止“熱浸”時揮發外，另一目的是防止產生_______(填化學式)。
（2）將“過濾Ⅱ”得到的沉淀反復用飽和食鹽水熱溶，電解所得溶液可制備金屬“電解I”陽極產物用尾液吸收后在工藝中循環使用，利用該吸收液的操作單元為_______。
（3）“還原”中加入鉛精礦的目的是_______。
（4）“置換”中可選用的試劑X為_______(填標號)。
A． B． C． D．
“置換”反應的離子方程式為_______。
（5）“電解II”中將富銀鉛泥制成電極板，用作_______(填“陰極”或“陽極”)。
6.（2023重慶15）是一種用途廣泛的磁性材料，以為原料制備并獲得副產物水合物的工藝如下。
時各物質溶度積見下表：
物質
溶度積
回答下列問題：
(1)中元素的化合價是和 。的核外電子排布式為 。
(2)反應釜1中的反應需在隔絕空氣條件下進行，其原因是 。
(3)反應釜2中，加入和分散劑的同時通入空氣。
①反應的離子方程式為 。
②為加快反應速率，可采取的措施有 。(寫出兩項即可)。
(4)①反應釜3中，時，濃度為，理論上不超過 。
②稱取水合物，加水溶解，加入過量，將所得沉淀過濾洗滌后，溶于熱的稀硫酸中，用標準溶液滴定，消耗。滴定達到終點的現象為 ，該副產物中的質量分數為 。
7．(2022年廣東卷18題)稀土(RE)包括鑭、釔等元素，是高科技發展的關鍵支撐。我國南方特有的稀土礦可用離子交換法處理，一種從該類礦(含鐵、鋁等元素)中提取稀土的工藝如下：
已知：月桂酸(C11H23COOH)熔點為44℃；月桂酸和(C11H23COO)3RE均難溶于水。該工藝條件下，稀土離子保持+3價不變；(C11H23COO)2Mg的Ksp=1.8×10-8，Al(OH)3開始溶解時的pH為8.8；有關金屬離子沉淀的相關pH見下表。
離子 Mg2+ Fe3+ Al3+ RE3+
開始沉淀時的pH 8.8 1.5 3.6 6.2~7.4
沉淀完全時的pH / 3.2 4.7 /
(1)“氧化調pH”中，化合價有變化的金屬離子是_______。
(2)“過濾1”前，用NaOH溶液調pH至_______的范圍內，該過程中Al3+發生反應的離子方程式為_______。
(3)“過濾2”后，濾餅中檢測不到Mg元素，濾液2中Mg2+濃度為2.7g·L-1。為盡可能多地提取RE3+，可提高月桂酸鈉的加入量，但應確保“過濾2”前的溶液中c(C11H23COO―)低于_______mol·L-1(保留兩位有效數字)。
(4)①“加熱攪拌”有利于加快RE3+溶出、提高產率，其原因是_______。
②“操作X”的過程為：先_______，再固液分離。
(5)該工藝中，可再生循環利用的物質有_______(寫化學式)。
(6)稀土元素釔(Y)可用于制備高活性的合金類催化劑Pt3Y。
①還原YCl3和PtCl4熔融鹽制備Pt3Y時，生成1mol Pt3Y轉移_______mol電子。
②Pt3Y/C用作氫氧燃料電池電極材料時，能在堿性溶液中高效催化O2的還原，發生的電極反應為_______。
8．(2021 河北卷)綠色化學在推動社會可持續發展中發揮著重要作用。某科研團隊設計了一種熔鹽液相氧化法制備高價鉻鹽的新工藝，該工藝不消耗除鉻鐵礦、氫氧化鈉和空氣以外的其他原料，不產生廢棄物，實現了Cr—Fe—Al—Mg的深度利用和Na+內循環。工藝流程如圖：
回答下列問題：
(1)高溫連續氧化工序中被氧化的元素是__________(填元素符號)
(2)工序①的名稱為_________________
(3)濾渣的主要成分是______________(填化學式)
(4)工序③中發生反應的離子方程式為___________________
(5)物質V可代替高溫連續氧化工序中的NaOH，此時發生的主要反應的化學方程式為__，可代替NaOH的化學試劑還有_____________(填化學式)
(6)熱解工序產生的混合氣體最適宜返回工序_______(填“①”或“②”或“③”或“④”)參與內循環
(7)工序④溶液中的鋁元素恰好完全轉化為沉淀的pH為________(通常認為溶液中離子濃度小于10-5mol L-1為沉淀完全；A1(OH)3+OH- Al(OH)：K=100.63，Kw=10-14，Ksp[A1(OH)3]=10-33)
9. (2021 湖南卷)Ce2(CO3)3可用于催化劑載體及功能材料的制備。天然獨居石中，鈰(Ce)主要以CePO4形式存在，還含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaF2等物質。以獨居石為原料制備Ce2(CO3)3 nH2O的工藝流程如下：
回答下列問題：
(1)鈰的某種核素含有58個質子和80個中子，該核素的符號為_______
(2)為提高“水浸”效率，可采取的措施有______________________________(至少寫兩條)
(3)濾渣Ⅲ的主要成分是_____________(填化學式)
(4)加入絮凝劑的目的是__________________。
(5)“沉鈰”過程中，生成Ce2(CO3)3 nH2O的離子方程式為_______________________________，常溫下加入的NH4HCO3溶液呈_______(填“酸性”、“堿性”或“中性”，已知：NH3 H2O的Kb=1.75×10-5，H2CO3的Ka1=4.4×10-7 ，Ka2=4.7×10-11 )
(6)濾渣Ⅱ的主要成分為FePO4，在高溫條件下，LiCO3、葡萄糖(C6H12O6)和FePO4可制備電極材料LiFePO4，同時生成CO和H2O，該反應的化學方程式為_______________________________________________。
10. (2021 山東卷)工業上以鉻鐵礦(FeCr2O4，含Al、Si氧化物等雜質)為主要原料制備紅礬鈉(Na2Cr2O7 2H2O)的工藝流程如圖。回答下列問題：
(1)焙燒的目的是將FeCr2O4轉化為Na2CrO4并將Al、Si氧化物轉化為可溶性鈉鹽，焙燒時氣體與礦料逆流而行，目的是_______________________。
(2)礦物中相關元素可溶性組分物質的量濃度c與pH的關系如圖所示。當溶液中可溶組分濃度c≤1.0×10-5mol L-1時，可認為已除盡。中和時pH的理論范圍為______________；酸化的目的是________________________________________；Fe元素在______________(填操作單元的名稱)過程中除去。
(3)蒸發結晶時，過度蒸發將導致________________________________________；冷卻結晶所得母液中，除Na2Cr2O7外，可在上述流程中循環利用的物質還有___________。
(4)利用膜電解技術(裝置如上圖所示)，以Na2CrO4為主要原料制備Na2Cr2O7的總反應方程式為：4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑。則Na2Cr2O7在_________(填“陰”或“陽”)極室制得，電解時通過膜的離子主要為_________。
11. (2021 廣東卷)對廢催化劑進行回收可有效利用金屬資源。某廢催化劑主要含鋁(Al)、鉬(Mo)、鎳(Ni)等元素的氧化物，一種回收利用工藝的部分流程如下：
已知：25℃時，H2CO3的Ka1=4.5×10－7 ，Ka2=4.7×10－11 ；Ksp(BaMoO4)=3.5×10－8；Ksp(BaCO3)=2.6×10－9；該工藝中，pH>6.0時，溶液中Mo元素以MoO42－的形態存在
(1)“焙燒”中，有Na2MoO4生成，其中Mo元素的化合價為_______。
(2)“沉鋁”中，生成的沉淀X為_______。
(3)“沉鉬”中，pH為7.0
①生成BaMoO4的離子方程式為_________________________。
②若條件控制不當，BaCO3也會沉淀。為避免BaMoO4中混入BaCO3沉淀，須使溶液中c(HCO3－):c(MoO42－)=___________________(列出算式)時，應停止加入BaCl2溶液。
(4)①濾液Ⅲ中，主要存在的鈉鹽有NaCl和Y，Y為_____________。
②往濾液Ⅲ中添加適量NaCl固體后，通入足量_________(填化學式)氣體，再通入足量CO2，可析出Y。
(5)高純AlAs(砷化鋁)可用于芯片制造。芯片制造中的一種刻蝕過程如圖所示，圖中所示致密保護膜為一種氧，可阻止H2O2刻蝕液與下層GaAs(砷化鎵)反應。
①該氧化物為_______。
②已知：Ga和Al同族，As和N同族。在H2O2與上層GaAs的反應中，As元素的化合價變為+5價，則該反應的氧化劑與還原劑物質的量之比為_______。
第 53 講-認識工藝流程的表現方式答案及解析
1.C
【解析】
【分析】銅屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2+，反應的離子方程式為：，再加入鋅浸出液進行“脫氯”，“脫氯”步驟中僅Cu元素的化合價發生改變，得到CuCl固體，可知“脫氯”步驟發生反應的化學方程式為：，過濾得到脫氯液，脫氯液凈化后電解，Zn2+可在陰極得到電子生成Zn。
【詳解】A．由分析得，“浸銅”時，銅屑不能溶解完全，Cu在“脫氯”步驟還需要充當還原劑，故A錯誤；
B．“浸銅”時，銅屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2+，反應的離子方程式為：，故B錯誤；
C．“脫氯”步驟中僅Cu元素的化合價發生改變，得到CuCl固體，即Cu的化合價升高，Cu2+的化合價降低，發生歸中反應，化學方程式為：，故C正確；
D．脫氯液凈化后電解，Zn2+應在陰極得到電子變為Zn，故D錯誤；
故選C。
2.D
【分析】污水中含有銅離子、三價鐵離子、鋅離子、鋁離子，首先加入石灰乳除掉三價鐵離子和鋁離子，過濾后，加入硫化鈉除去其中的銅離子和鋅離子，再次過濾后即可達到除去其中的雜質，以此解題。
【詳解】A．根據分析可知氫氧化鐵當pH=1.9時開始沉淀，氫氧化鋁當pH=3.5時開始沉淀，當pH=4時，則會生成氫氧化鋁和氫氧化鐵，即“沉渣I”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3，A正確；
B．硫化鈉溶液中的硫離子可以水解，產生氫氧根離子，使溶液顯堿性，其第一步水解的方程式為：S2-+H2O HS-+OH-，B正確；
C．當銅離子和鋅離子完全沉淀時，則硫化銅和硫化鋅都達到了沉淀溶解平衡，則，C正確；
D．污水經過處理后其中含有較多的鈣離子以及沒有除凈的鋁離子，故“出水”應該經過陽離子交換樹脂軟化處理，達到工業冷卻循環用水的標準后，才能使用，D錯誤；
故選D。
3.(1)適當增大硫酸濃度或適當升高溫度或將鎳鈷礦粉碎增大接觸面積
(3) CaSO4、Fe(OH)3
(5)
4.（1） ①. 增大固液接觸面積，加快酸浸速率，提高浸取效率 ②. Pb
（2） ①. 將溶液中的氧化為，以便在后續調pH時除去Fe元素
②. 溶液 ③.
（3） ①.
②.
（4） ①. 、 ②.
【解析】
【分析】由題中信息可知，用硫酸處理含有Co、Zn、Pb、Fe的單質或氧化物的廢渣，得到含有、、、、等離子的溶液，Pb的單質或氧化物與硫酸反應生成難溶的，則“濾渣1”為“酸浸”時生成的；向濾液中加入將氧化為，然后加入ZnO調節pH=4使完全轉化為，則“濾渣Ⅱ”的主要成分為，濾液中的金屬離子主要是、和；最后“氧化沉鈷”，加入強氧化劑，將溶液中氧化為，在時形成沉淀，而則被還原為，還會與溶液中的發生歸中反應生成，得到和的混合物，“除鈷液”主要含有ZnSO4、K2SO4，據此解答。
【小問1詳解】
在原料預處理過程中，粉碎固體原料能增大固體與液體的接觸面積，從而加快酸浸的反應速率，提高浸取效率；由分析可知，“濾渣1”的主要成分為PbSO4，則“濾渣1”中金屬元素主要為Pb；
【小問2詳解】
酸浸液中含有、、、、等離子。由題表中數據可知，當完全沉淀時，未開始沉淀，而當完全沉淀時，已有一部分沉淀，因此為了除去溶液中的Fe元素且不沉淀，應先將氧化為，然后調節溶液的pH使完全水解轉化為沉淀，因此，的作用是將氧化為，以便在后續調pH時除去Fe元素。常用溶液檢驗，若生成藍色沉淀，則說明溶液中仍存在，需補加；
【小問3詳解】
由分析可知，該過程發生兩個氧化還原反應，根據分析中兩個反應的反應物、產物與反應環境()，結合得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒可寫出兩個離子方程式：、；
【小問4詳解】
最終得到的“除鈷液”中含有的金屬離子主要是最初“酸浸”時與加入ZnO調pH時引入的、加入“氧化沉鈷”時引入的，而陰離子是在酸浸時引入的，因此其中主要的鹽有和。當溶液時，恰好完全沉淀，此時溶液中，則，則。“除鈷液”的，即，則，此時溶液中。
5.（1） ①. 1:1 ②. H2S （2）熱浸 （3）將過量的Fe3+還原為Fe2+
（4） ①. C ②. （5）陽極
【解析】
【分析】本題以鉛精礦(含，等)為主要原料提取金屬和， “熱浸”時，難溶的和轉化為和及單質硫，被還原為Fe2+，過濾I除掉單質硫濾渣，濾液中在稀釋降溫的過程中轉化為PbCl2沉淀，然后用飽和食鹽水熱溶，增大氯離子濃度，使PbCl2又轉化為，電解得到Pb；過濾II后的濾液成分主要為、FeCl2、FeCl3，故加入鉛精礦主要將FeCl3還原為FeCl2，試劑X將置換為Ag，得到富銀鉛泥，試劑X為鉛，尾液為FeCl2。
【小問1詳解】
“熱浸”時，將和中-2價的硫氧化為單質硫，被還原為Fe2+，在這個過程中Pb和Ag的化合價保持不變，所以等物質的量的和時，S2-物質的量相等，所以消耗的物質的量相等，比值為1:1；溶液中鹽酸濃度過大，這里主要考慮氫離子濃度會過大，會生成H2S 氣體。
【小問2詳解】
“過濾Ⅱ”得到的沉淀反復用飽和食鹽水熱溶，會溶解為，電解溶液制備金屬，在陰極產生，陽極Cl-放電產生Cl2， 尾液成分為FeCl2，FeCl2吸收Cl2后轉化為FeCl3，可以在熱浸中循環使用。
【小問3詳解】
過濾Ⅱ所得的濾液中有過量的未反應的Fe3+，根據還原之后可以得到含硫濾渣，“還原”中加入鉛精礦的目的是是將將過量的Fe3+還原為Fe2+。
【小問4詳解】
“置換”中加入試劑X可以可以得到富銀鉛泥，為了防止引入其他雜質，則試劑X應為Pb，發生的反應為：。
【小問5詳解】
“電解II”中將富銀鉛泥制成電極板，電解Ⅱ得到金屬銀和金屬鉛，將銀和鉛分離出來，所以不可能作為陰極，應作為陽極板，陽極放電視，銀變成陽極泥而沉降下來，鉛失電子為Pb2+，陰極得電子得到Pb，所以電極板應作陽極。
6.(1) +3 1s22s22p6 (2)防止二價鐵被空氣中氧氣氧化為三價鐵
(3) 適當升高溫度、攪拌
(4) 11 最后半滴標準液加入后，溶液變為紅色，且半分鐘內不變色 66.6%
【分析】溶液加入氧化鈣生成氫氧化亞鐵，溶液加入氧化鈣和空氣生成氫氧化鐵，反應釜1、2中物質混合后調節pH，加壓過濾分離出沉淀處理得到四氧化三鐵，濾液處理得到氯化鈣水合物；，
【詳解】（1）可以寫成，故元素的化合價是和+3。為氧原子得到2個電子形成的，核外電子排布式為1s22s22p6；
（2）空氣中氧氣具有氧化性，反應釜1中的反應需在隔絕空氣條件下進行，其原因是防止二價鐵被空氣中氧氣氧化為三價鐵；
（3）①反應釜2中，加入和分散劑的同時通入空氣，氧氣將二價鐵氧化三價鐵，三價鐵與氧化鈣和水生成的氫氧化鈣生成氫氧化鐵，反應的離子方程式為。
②為加快反應速率，可采取的措施有適當升高溫度、攪拌等；
（4）①反應釜3中，時，濃度為，反應不能使鈣離子生成沉淀，防止引入雜質，故此時，pOH=3，pH=11，故理論上不超過11。
②高錳酸鉀溶液紫紅色，故滴定達到終點的現象為：最后半滴標準液加入后，溶液變為紅色，且半分鐘內不變色；
氯化鈣和草酸鈉轉化為草酸鈣沉淀，草酸鈣沉淀加入硫酸轉化為草酸，草酸和高錳酸鉀發生氧化還原反應：，結合質量守恒可知，，則該副產物中的質量分數為。
7.(1)Fe2+ (2)① 4.7≤pH<6.2 ②Al3++3OH― =Al(OH)3↓
(3)4.0×10-4 (4)①加熱攪拌可加快反應速率 ②冷卻結晶
(5)MgSO4 (6)① 15 ②O2+4e―+2H2O=4OH―
【解析】由流程可知，該類礦(含鐵、鋁等元素)加入酸化MgSO4溶液浸取，得到浸取液中含有RE3+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、SO等離子，經氧化調pH使Fe3+、Al3+形成沉淀，經過濾除去，濾液1中含有RE3+、Mg2+、SO等離子，加入月桂酸鈉，使RE3+形成(C11H23COO)3RE沉淀，濾液2主要含有MgSO4溶液，可循環利用，濾餅加鹽酸，經加熱攪拌溶解后，再冷卻結晶，析出月桂酸，再固液分離得到RECl3溶液。
(1)由分析可知，“氧化調pH”目的是除去含鐵、鋁等元素的離子，需要將Fe2+氧化為Fe3+，以便后續除雜，所以化合價有變化的金屬離子是Fe2+，故答案為：Fe2+；
(2)由表中數據可知，Al3+沉淀完全的pH為4.7，而RE3+開始沉淀的pH為6.2~7.4，所以為保證Fe3+、Al3+沉淀完全，且RE3+不沉淀，要用NaOH溶液調pH至4.7≤pH<6.2的范圍內，該過程中Al3+發生反應的離子方程式為Al3++3OH―=Al(OH)3↓，故答案為：4.7≤pH<6.2；Al3++3OH―=Al(OH)3↓；
(3)濾液2中Mg2+濃度為2.7g·L-1，即0.1125mol/L，根據Ksp[(C11H23COO)2Mg]=c(Mg2+)·c2(C11H23COO―)，若要加入月桂酸鈉后只生成(C11H23COO)3RE，而不產生(C11H23COO)2Mg，
則c(C11H23COO―)< = =4×10-4mol·L-1，故答案為：4×10-4；
(4)①“加熱攪拌”有利于加快RE3+溶出、提高產率，其原因是加熱攪拌可加快反應速率，故答案為：加熱攪拌可加快反應速率；
② “操作X”的結果是分離出月桂酸，由信息可知，月桂酸(C11H23COOH)熔點為44℃，故“操作X”的過程為：先冷卻結晶，再固液分離，故答案為：冷卻結晶；
(5)由分析可知，該工藝中，可再生循環利用的物質有MgSO4，故答案為：MgSO4；
(6)①YCl3中Y為+3價，PtCl4中Pt為+4價，而Pt3Y中金屬均為0價，所以還原YCl3和PtCl4熔融鹽制備Pt3Y時，生成1molPt3Y轉移15mol電子，故答案為：15；
②堿性溶液中，氫氧燃料電池正極發生還原反應，發生的電極反應為O2+4e-+2H2O=4OH，故答案為：O2+4e-+2H2O=4OH-。
8．(1)Fe、Cr
(2)溶解浸出
(3)MgO、Fe2O3
(4)2Na++2CrO42-+2CO2+H2O=Cr2O72- +2NaHCO3↓
(5)4Fe(CrO2)2+ 7O2+16NaHCO38Na2CrO4+2 Fe2O3+ 16CO2+8H2O Na2CO3
(6)②
(7)8.37
【解析】Cr2O72- CrO42-
(1)由分析可知，高溫連續氧化工序中被氧化的元素是鐵元素和鉻元素；(2)由分析可知，工序①為將氧化后的固體加水溶解浸出可溶性物質，故答案為：溶解浸出；
(3)由分析可知，濾渣Ⅰ的主要成分是氧化鐵和氧化鎂，故答案為：MgO、Fe2O3；
(4)工序③中發生的反應為鉻酸鈉溶液與過量的二氧化碳反應生成重鉻酸鈉和碳酸氫鈉沉淀，反應的離子方程式為2Na++2CrO42-
+2CO2+H2O= Cr2O72-+2NaHCO3↓，故答案為：2Na++2CrO42-+2CO2+H2O= Cr2O72-+2NaHCO3↓；
(5)碳酸氫鈉代替高溫連續氧化工序中的氫氧化鈉發生的主要反應為高溫下，，Fe(CrO2)2與氧氣和碳酸氫鈉反應生成鉻酸鈉、氧化鐵、二氧化碳和水，反應的化學方程式為4Fe(CrO2)2+ 7O2+16NaHCO38Na2CrO4+2 Fe2O3+ 16CO2+8H2O；若將碳酸氫鈉換為碳酸鈉也能發生類似的反應，故答案為：4Fe(CrO2)2+ 7O2+16NaHCO38Na2CrO4+2 Fe2O3+ 16CO2+8H2O；
(6)熱解工序產生的混合氣體為二氧化碳和水蒸氣，將混合氣體通入濾渣1中可以將氧化鎂轉化為碳酸氫鎂溶液，則混合氣體最適宜返回工序為工序②，故答案為：②；
(7)工序④溶液中的鋁元素恰好完全轉化為沉淀的反應為Al(OH)4- + H+ Al(OH)3 + H2O，反應的平衡常數為K1====1013.37，當為10—5mol/L時，溶液中氫離子濃度為=mol/L=10—8.37mol/L，則溶液的pH為8.37，故答案為：8.37。
9. (1)
(2)適當升高溫度，將獨居石粉碎等
(3)Al(OH)3
(4)促使鋁離子沉淀
(5)↑ 堿性
(6)3Li2CO3+C6H12O6+6FePO4=6LiFePO4+9CO↑+6H2O
【解析】
(1)鈰的某種核素含有58個質子和80個中子，則質量數為58+80=138，該核素的符號為；
(2)為提高“水浸”效率，可采取的措施有適當升高溫度，將獨居石粉碎等；
(3)結合流程可知，濾渣Ⅲ的主要成分是Al(OH)3；
(4)加入絮凝劑的目的是促使鋁離子沉淀；
(5)用碳酸氫銨“沉鈰”，則結合原子守恒、電荷守恒可知生成的離子方程式為↑；銨根離子的水解常數Kh()=≈5.7×10-10，碳酸氫根的水解常數Kh()==≈2.3×10-8，則Kh(NH4+)(6)由在高溫條件下，Li2CO3、葡萄糖(C6H12O6)和FePO4可制備電極材料LiFePO4，同時生成CO和H2O可知，該反應中Fe價態降低，C價態升高，結合得失電子守恒、原子守恒可知該反應的化學方程式為3Li2CO3+C6H12O6+6FePO4=6LiFePO4+9CO↑+6H2O。
10. (1)增大反應物接觸面積，提高化學反應速率
(2)4.5≤pH≤9.3 使2CrO42-+2H+ Cr2O72- + H2O平衡正向移動，提高Na2Cr2O7的產率 浸取
(3)所得溶液中含有大量Na2SO4 10H2O H2SO4
(4)陽 Na＋
【解析】
(1)焙燒時氣體與礦料逆流而行，目的是利用熱量使O2向上流動，增大固體與氣體的接觸面積，提高化學反應速率，故答案為：增大反應物接觸面積，提高化學反應速率。
(2)中和時調節溶液pH目的是將AlO2-、SiO32-轉化為沉淀過濾除去，由圖可知，當溶液pH≥4.5時，Al3+除盡，當溶液pH＞9.3時，H2SiO3會再溶解生成SiO32-，因此中和時pH的理論范圍為4.5≤pH≤9.3；將Al元素和Si元素除去后，溶液中Cr元素主要以Cr2O72-和CrO42-存在，溶液中存在平衡：2CrO42-+2H+ Cr2O72- + H2O，降低溶液pH，平衡正向移動，可提高Na2Cr2O7的產率；由上述分析可知，Fe元素在“浸取”操作中除去，故答案為：4.5≤pH≤9.3；使2CrO42-+2H+ Cr2O72- + H2O平衡正向移動，提高Na2Cr2O7的產率；浸取。
(3)蒸發結晶時，Na2SO4主要以Na2SO4 10H2O存在，Na2SO4 10H2O的溶解度隨溫度升高先增大后減小，若蒸發結晶時，過度蒸發將導致所得溶液中含有大量Na2SO4 10H2O；由上述分析可知，流程中循環利用的物質除Na2Cr2O7外，還有H2SO4，故答案為：所得溶液中含有大量Na2SO4 10H2O；H2SO4。
(4)由4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑可知，電解過程中實質是電解水，陽極上水失去電子生成H＋和O2，陰極上H+得到電子生成H2，由2CrO42-+2H+ Cr2O72- + H2O可知，Cr2O72-在氫離子濃度較大的電極室中制得，即Na2Cr2O7在陽極室產生；電解過程中，陰極產生氫氧根離子，氫氧化鈉在陰極生成，所以為提高制備Na2Cr2O7的效率，Na＋通過離子交換膜移向陰極，故答案為：陽；Na＋。
11.(1)+6
(2)Al(OH)3
(3)MO42-+Ba2+=BaMO4↓
(4)①NaHCO3 ②NH3
(5)①Al2O3 ②4:1
【解析】
（1）“焙燒”中，有Na2MO4生成，其中Na和O的化合價為+1和-2，根據化合價的代數和為0可知，Mo元素的化合價為+6。
（2）“沉鋁”中，偏鋁酸鈉轉化為氫氧化鋁，因此，生成的沉淀X為Al(OH)3。
（3）①濾液II中含有鉬酸鈉，加入氯化鋇溶液后生成BaMO4沉淀，該反應的離子方程式為MO42-+Ba2+=BaMO4↓。
②若開始生成BaCO3沉淀，則體系中恰好建立如下平衡：，該反應的化學平衡常數為。為避免中混入沉淀，必須滿足，由于“沉鉬”中為7.0，，所以溶液中時，開始生成沉淀， 因此， 時，應停止加入溶液。
（4）①濾液I中加入過量的二氧化碳，偏鋁酸鈉轉化為氫氧化鋁沉淀，同時生成碳酸氫鈉，過濾得到的濾液II中含有碳酸氫鈉和鉬酸鈉。濾液II中加入適量的氯化鋇溶液沉鉬后，因此，過濾得到的濾液Ⅲ中，主要存在的鈉鹽有和，故為。
②根據侯氏制堿法的原理可知，往濾液Ⅲ中添加適量固體后，通入足量，再通入足量，可析出。
（5）①由題中信息可知，致密的保護膜為一種氧化物，是由與反應生成的，聯想到金屬鋁表面容易形成致密的氧化膜可知，該氧化物為。
②由和同族、和同族可知，中顯+3價（其最高價）、顯-3價。在與上層的反應中，元素的化合價變為+5價，其化合價升高了8，元素被氧化，則該反應的氧化劑為，還原劑為。中的O元素為-1價，其作為氧化劑時，O元素要被還原到-2價，每個參加反應會使化合價降低2，根據氧化還原反應中元素化合價升高的總數值等于化合價降低的總數值可知，該反應的氧化劑與還原劑物質的量之比為。
1第 53 講-認識工藝流程的表現方式
無機化學工藝流程題是高考的熱點題型，以實際的工業生產為背景，以簡潔的工藝流程圖再現生產的關鍵環節，情境真實而有意義，考查物質的制備、分離、提純、檢驗等。試題通常以某礦石為原料制備某物質或以廢渣、廢液提取某物質為背景，呈現化工生產流程圖，進行命題設計，綜合考查元素化合物知識、氧化還原反應概念，及未學方程式的書寫、化學反應原理中的化學反應速率、浸取率、電化學原理等，反應條件的控制與選擇、產率的計算、Ksp的應用及計算、綠色化學思想（如原料循環利用、環境污染問題等）的體現等，題目綜合性強，難度大。旨在考查考生提取信息，遷移應用所學知識解決實際問題的能力，體現學生化學學科素養的落實情況 ，從而體現“一核”的引領功能。能夠培養運用知識解決實際問題的能力，樹立綠色環保意識，提升化學學科素養。
1.知識重構 整理一、2024年工藝流程考點考向統計
地區 考點考向 陌生元素 熟悉元素
2024全國甲卷8題 從煉鋅廢渣中提取鈷，資源的回收利用，主要涉及原料的預處理方法及其目的、流程中指定轉化的方程式書寫、化工流程中的分離提純方法及原理、化工流程中濾液、濾渣的成分判斷、結合化學反應原理Ksp的應用和氧化還原知識的考查。 Co/Mn/Pb Zn/Fe/Cu
2024全國新課標卷8題 從濕法煉鋅廢渣中得到含錳高鈷成品，資源的回收利用，主要涉及原料的預處理方法及其目的、流程中指定轉化的方程式書寫、分離提純方法及原理、化工流程中濾液、濾渣的成分判斷、結合化學反應原理Ksp的應用、物質檢驗的考查。 Co/Mn/Pb Zn/Fe
2024河北卷16題 從石煤中提取V2O5，資源的回收利用，主要涉及原料的預處理方法及其目的、流程中指定轉化的方程式書寫和反應條件的控制、化工流程中的分離提純方法及原理、化工流程中濾液、濾渣的成分判斷、浸出率、綠色化學思想、物質結構的考查。 V Al/Ca/Na
2024山東卷18題 以鉛精礦為主要原料提取金屬Pb和Ag，礦物資源利用，主要涉及原料的預處理方法及其目的、流程中指定轉化的方程式書寫、化工流程中的分離提純方法及原理、化工流程中濾液、濾渣的成分判斷、電化學和氧化還原有關物質的量的計算的考查。 Pb/Ag Fe/S
2024湖南卷16題 從銅陽極泥回收貴金屬Au和Ag，結合理論的綜合類資源的回收利用工藝流程，主要涉及原料的預處理方法及其目的、流程中指定轉化的方程式書寫和反應條件的控制、化工流程中的分離提純方法及原理、化工流程中濾液、濾渣的成分判斷、結合化學反應原理定量分析平衡常數以及分布系數進行有關離子濃度的計算、物質結構知識的考查。 Au/Ag/Pb Cu/Se
2024湖北卷16題 從宇航器件中提取鈹，物質制備類工藝流程，主要涉及原料的預處理方法（萃取反萃取）、流程中指定轉化的方程式書寫、化工流程中的分離提純方法及原理、流程中循環物質、電化學和物質結構知識的考查。 Be Si/Al
2024北京卷18題 利用黃銅礦生產純銅，礦物資源利用物質制備類工藝流程，主要涉及原料的預處理方法及其目的、流程中指定轉化的方程式書寫和反應條件的控制、化工流程中的分離提純方法及原理、由圖像分析溫度對浸取率的影響、電化學知識的考查。 Fe/Si/Cu
2024甘肅卷15題 以高爐渣原料，對煉鋼煙氣進行回收利用，結合理論的綜合類資源的回收利用工藝流程，主要涉及原料的預處理方法及其目的、流程中指定轉化的方程式書寫、化工流程中的分離提純方法及原理、化工流程中濾液、濾渣的成分判斷。結合化學反應原理鹽類水解及據Ksp大小判斷沉淀的轉化、物質結構知識的考查。 Ca/Mg/Al/Si
2024安徽卷15題 從銅陽極泥中分離提純金和銀，資源的回收利用，主要涉及原料的預處理方法、流程中指定轉化的方程式書寫、化工流程中的分離提純方法及原理、化工流程中濾液、濾渣的成分判斷、流程中循環物質，電化學和氧化還原知識、物質結構的考查。 Au/Ag Cu
2024吉林卷16題 以載金硫化礦粉冶煉金，礦物資源利用，主要涉及原料的預處理方法及其目的、流程中指定轉化的方程式書寫、反應條件的控制、凈化除雜、化工流程中濾液、濾渣的成分判斷、綠色化學思想和氧化還原的考查 Au/As Zn/Fe
【試題賞析】(2022年全國甲卷)硫酸鋅(ZnSO4)是制備各種含鋅材料的原料，在防腐、電鍍、醫學上有諸多應用。硫酸鋅可由菱鋅礦制備。菱鋅礦的主要成分為ZnCO3，雜質為SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制備流程如下：
本題中所涉及離子的氫氧化物溶度積常數如下表：
離子 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
回答下列問題：
(1)菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學方程式為_______。
(2)為了提高鋅的浸取效果，可采取的措施有_______、_______。
(3)加入物質X調溶液pH=5，最適宜使用的X是_______(填標號)。
A．NH3·H2O B．Ca(OH)2 C．NaOH
濾渣①的主要成分是_______、_______、_______。
(4)向80~90℃的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液充分反應后過濾，濾渣②中有MnO2，該步反應的離子方程式為_______。
(5)濾液②中加入鋅粉的目的是_______。
(6)濾渣④與濃H2SO4反應可以釋放HF并循環利用，同時得到的副產物是___________。
試題內容表現形式
考查角度：（1）未學方程式書寫，（2）原料預處理，（3）調pH除雜質，化學反應原理考查，雜質考查，（4）未學方程式書寫，（5）原料預處理中除雜質，（6）循環物質
【答案】
(1)ZnCO3ZnO+CO2↑
(2) 將焙燒后的產物碾碎，增大接觸面積、增大硫酸的濃度等
(3)B Fe(OH)3 CaSO4 SiO2
(4)3Fe2++MnO+7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+
(5)置換Cu2+為Cu從而除去，不引入新雜質
(6) CaSO4 MgSO4
【課標內容要求】 常見的無機物及其應用
2.1 元素與物質
認識元素可以組成不同種類的物質，根據物質的組成和性質可以對物質進行分類；同類物質具有相似的性質，一定條件下各類物質可以相互轉化；認識元素在物質中可以具有不同價態，可通過氧化還原反應實現含有不同價態同種元素的物質的相互轉化。
2.6 物質性質及物質轉化的價值
結合實例認識金屬、非金屬及其化合物的多樣性，了解通過化學反應可以探索物質性質、實現物質轉化，認識物質及其轉化在促進社會文明進步、自然資源綜合利用和環境保護中的重要價值。
【學業要求】
4. 能利用典型代表物的性質和反應，設計常見物質制備、分離、提純、檢驗等簡單任務的方案。能從物質類別和元素價態變化的視角說明物質的轉化路徑。
工藝流程題的必備知識和學科核心素養
必備知識：物質的轉化：含同一元素的不同類別物質在一定條件下的相互轉化；含同一元素不同價態的物質通過氧化還原反應實現含有不同價態同種元素的物質的相互轉化。能利用典型代表物的性質和反應，設計常見物質制備、分離、提純、檢驗等簡單任務的方案。能從物質類別和元素價態變化的視角說明物質的轉化路徑。化學反應原理、化學實驗基礎
關鍵能力：分析與推測、理解與辨析、歸納與論證、設計與評價、探究與創新能力
核心價值：證據模型、變化平衡、科學探究與創新意識
工藝流程題的命題框架
【試題賞析】(2022年江蘇卷)實驗室以二氧化鈰(CeO2)廢渣為原料制備Cl-含量少的Ce2(CO3)3，其部分實驗過程如下：
(1)“酸浸”時CeO2與H2O2溶液反應生成Ce3+并放出O2，該反應的離子方程式為____________。
(2)pH約為7的CeCl3溶液與NH4HCO3溶液反應可生成Ce2(CO3)3沉淀，該沉淀中Cl-含量與加料方式有關。得到含Cl-量較少的Ce2(CO3)3的加料方式為______________(填序號)。
A．將NH4HCO3溶液滴加到CeCl3溶液中
B．將CeCl3溶液滴加到NH4HCO3溶液中
(3)通過中和、萃取、反萃取、沉淀等過程，可制備Cl-含量少的Ce2(CO3)3。己知Ce3+能被有機萃取劑(簡稱HA)萃取，其萃取原理可表示為：Ce3+(水層)+3HA (有機層)Ce(A)3 (有機層)+ 3H+(水層)
①加氨水“中和”去除過量鹽酸，使溶液接近中性。去除過量鹽酸的目的是_____________。
②反萃取的目的是將有機層Ce3+轉移到水層。使Ce3+盡可能多地發生上述轉移，應選擇的實驗條件或采取的實驗操作有_________________________________(填兩項)。
③與“反萃取”得到的水溶液比較，濾去Ce2(CO3)3沉淀的濾液中，物質的量減小的離子有_______(填化學式)。
【答案】 (1)2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O
(2)B
(3)①降低溶液中氫離子的濃度，提高Ce3+萃取率，促進碳酸氫根的電離，增大溶液中碳酸根的濃度 ②酸性條件，多次萃取 ③ Ce3+、H+
整理二、知識的表現方式——四線法
“四線法”顧名思義，通過分析四條主線，突破工藝流程題的整體把握，四條主線分別為試劑線，雜質線，操作線，產品線。根據工藝流程題的類型的不同，四條主線的呈現的具體內容不同。四線法，符合真實化工流程的目的，更快更好的得到更純的產品，有利于提煉學生宏觀辨識與微觀探析的素養。
試劑線：（酸、堿、氧化劑、還原劑、沉淀劑）
雜質線：濾渣、氣體等
操作線：原料預處理階段（焙燒、煅燒、灼燒 、水浸、酸浸、堿浸、鹽浸、 除雜）
反應條件控制（氧化還原、pH值的調節、溫度的控制、 防氧化、防水解、防分解）
產品線：產品提純（過濾、蒸發結晶、蒸餾、萃取、分液等。）
2.重溫經典
例1.（2024年全國甲卷8）鈷在新能源、新材料領域具有重要用途。某煉鋅廢渣含有鋅、鉛、銅、鐵、鈷、錳的+2價氧化物及鋅和銅的單質。從該廢渣中提取鈷的一種流程如下。
注：加沉淀劑使一種金屬離子濃度小于等于10-5mol·L-1，其他金屬離子不沉淀，即認為完全分離。
已知：①Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp(ZnS)=2.5×10-22,Ksp(CoS)=4.0×10-21。
②以氫氧化物形式沉淀時，lg[c(M)/(mol·L-1)]和溶液pH的關系如圖所示。
回答下列問題：
（1）“酸浸”前，需將廢渣磨碎，其目的是_____。
（2）“酸浸”步驟中，CoO發生反應的化學方程式是_____。
（3）假設“沉銅”后得到的濾液中c(Zn2+)和c(Co2+)均為0.10mol·L-1，向其中加入Na2S至Zn2+沉淀完全，此時溶液中c(Co2+)=_____mol·L-1，據此判斷能否實現Zn2+和Co2+的完全分離_____(填“能”或“不能”)。
（4）“沉錳”步驟中，生成1.0molMnO2，產生H+的物質的量為_____。
（5）“沉淀”步驟中，用NaOH調pH=4，分離出的濾渣是_____。
（6）“沉鈷”步驟中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入適量的NaClO氧化Co2+，其反應的離子方程式為_____。
（7）根據題中給出的信息，從“沉鈷”后的濾液中回收氫氧化鋅的方法是_____。
【答案】：
情境 考查內容 考查的熟悉元素 考查的陌生元素
資源回收利用 從煉鋅廢渣中提取鈷 Zn、Fe、Cu、S Co、Mn、Pb
(1)增大固體與酸反應的接觸面積，提高鈷元素的浸出效率
(2)
(3) 不能 (4) (5)
(6)
(7)向濾液中滴加溶液，邊加邊攪拌，控制溶液的pH接近12但不大于12，靜置后過濾、洗滌、干燥
例2.（2024年河北卷16） 是制造釩鐵合金、金屬釩的原料，也是重要的催化劑。以苛化泥為焙燒添加劑從石煤中提取的工藝，具有釩回收率高、副產物可回收和不產生氣體污染物等優點。工藝流程如下。
已知：i石煤是一種含的礦物，雜質為大量和少量等；苛化泥的主要成分為等。
ⅱ高溫下，苛化泥的主要成分可與反應生成偏鋁酸鹽；室溫下，偏釩酸鈣和偏鋁酸鈣均難溶于水。回答下列問題：
（1）釩原子的價層電子排布式為_______；焙燒生成的偏釩酸鹽中釩的化合價為_______，產生的氣體①為_______(填化學式)。
（2）水浸工序得到濾渣①和濾液，濾渣①中含釩成分為偏釩酸鈣，濾液中雜質的主要成分為_______(填化學式)。
（3）在弱堿性環境下，偏釩酸鈣經鹽浸生成碳酸鈣發生反應的離子方程式為_______；加壓導入鹽浸工序可提高浸出率的原因為_______；浸取后低濃度的濾液①進入_______(填工序名稱)，可實現釩元素的充分利用。
（4）洗脫工序中洗脫液的主要成分為_______(填化學式)。
（5）下列不利于沉釩過程的兩種操作為_______(填序號)。
a．延長沉釩時間 b．將溶液調至堿性 c．攪拌 d．降低溶液的濃度
【答案】
情境 考查內容 考查的熟悉元素 考查的陌生元素
資源回收利用 以苛化泥為焙燒添加劑從石煤中提取V2O5 Al/Ca/Na V
（1） ①. ②. ③. （2）
（3） ①. ②. 提高溶液中濃度，促使偏釩酸鈣轉化為碳酸鈣，釋放 ③. 離子交換
（4） （5）bd
例3.（2024年北京卷18）利用黃銅礦（主要成分為，含有等雜質）生產純銅，流程示意圖如下。
（1）礦石在焙燒前需粉碎，其作用是___________________________。
（2）的作用是利用其分解產生的使礦石中的銅元素轉化為。發生熱分解的化學方程式是___________________________。
（3）礦石和過量按一定比例混合，取相同質量，在不同溫度下焙燒相同時間，測得：“吸收”過程氨吸收率和“浸銅”過程銅浸出率變化如圖；i．和時，固體B中所含銅、鐵的主要物質如表。
溫度/ B中所含銅、鐵的主要物質
400
500
①溫度低于，隨焙燒溫度升高，銅浸出率顯著增大的原因是___________________________。
②溫度高于，根據焙燒時可能發生的反應，解釋銅浸出率隨焙燒溫度升高而降低的原因是___________________________。
（4）用離子方程式表示置換過程中加入的目的___________________________。
（5）粗銅經酸浸處理，再進行電解精煉；電解時用酸化的溶液做電解液，并維持一定的和。粗銅若未經酸浸處理，消耗相同電量時，會降低得到純銅的量，原因是_______________________________________________________________________________。
【答案】：
情境 考查內容 考查的熟悉元素 考查的陌生元素
礦物資源利用 利用黃銅礦生產純銅 Fe、Si、Cu
（1）增大接觸面積，加快反應速率，使反應更充分
（2）
（3）①溫度低于，隨焙燒溫度升高，分解產生的增多，可溶物含量增加，故銅浸出率顯著增加
②溫度高于，隨焙燒溫度升高發生反應：，和轉化成難溶于水的，銅浸出率降低
（4）
（5）粗銅若未經酸浸處理，其中雜質會參與放電，則消耗相同電量時，會降低得到純銅的量
例4.（2023全國乙27）LiMn2O4作為一種新型鋰電池正極材料受到廣泛關注。由菱錳礦（MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素）制備LiMn2O4的流程如下：
已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
回答下列問題：
(1)硫酸溶礦主要反應的化學方程式為 。為提高溶礦速率，可采取的措施 (舉1例)。
(2)加入少量MnO2的作用是 。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是 。
(3)溶礦反應完成后，反應器中溶液pH=4，此時c(Fe3+)= mol·L-1；用石灰乳調節至pH≈7，除去的金屬離子是 。
(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+，生成的沉淀有 。
(5)在電解槽中，發生電解反應的離子方程式為 。隨著電解反應進行，為保持電解液成分穩定，應不斷 。電解廢液可在反應器中循環利用。
(6)煅燒窯中，生成LiMn2O4反應的化學方程式是 。
情境 考查內容 考查的熟悉元素 考查的陌生元素
礦物資源利用 由菱錳礦制備LiMn2O4 Si、S、Al、Fe、Ba Mn、Li、Ni
【答案】
(1)MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑ 粉碎菱錳礦
(2) 將Fe2+氧化為Fe3+ Fe3+可以催化H2O2分解
(3) 2.8×10-9 Al3+ (4)BaSO4、NiS
(5) Mn2++2H2OH2↑+MnO2↓+2H+ 加入Mn(OH)2
(6)2Li2CO3+8MnO24LiMn2O4+2CO2↑+O2↑
例5．(2022年全國乙卷)廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb。還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等。為了保護環境、充分利用鉛資源，通過下圖流程實現鉛的回收。
一些難溶電解質的溶度積常數如下表：
難溶電解質 PbSO4 PbCO3 BaSO4 BaCO3
Ksp 2.5×10-8 7.4×10-14 1.1×10-10 2.6×10-9
一定條件下，一些金屬氫氧化物沉淀時的pH如下表：
金屬氫氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Pb(OH)2
開始沉淀的pH 2.3 6.8 3.5 7.2
完全沉淀的pH 3.2 8.3 4.6 9.1
回答下列問題：
(1)在“脫硫”中PbSO4轉化反應的離子方程式為________，用沉淀溶解平衡原理解釋選擇Na2CO3的原因________。
(2)在“脫硫”中，加入Na2CO3不能使鉛膏中BaSO4完全轉化，原因是________。
(3)在“酸浸”中，除加入醋酸(HAc)，還要加入H2O2。
(ⅰ)能被H2O2氧化的離子是________；
(ⅱ) H2O2促進了金屬Pb在醋酸中轉化為Pb(Ac)2，其化學方程式為________；
(ⅲ) H2O2也能使PbO2轉化為Pb(Ac)2，H2O2的作用是________。
(4)“酸浸”后溶液的pH約為4.9，濾渣的主要成分是________。
(5)“沉鉛”的濾液中，金屬離子有________。
【答案】
情境 考查內容 考查的熟悉元素 考查的陌生元素
資源回收利用 廢舊鉛蓄電池的鉛膏回收鉛資源 Fe、Al、Ba Pb
(1) PbSO4(s)+CO32-(aq)= PbCO3(s)+SO42-(aq)
反應PbSO4(s)+CO32- (aq)= PbCO3(s)+SO42- (aq)的平衡常數
K= = = = = 3.4×105 > 105，
PbSO4可以比較徹底的轉化為PbCO3。
(2)反應BaSO4(s)+CO32- (aq)= BaCO3(s)+SO42- (aq)的平衡常數
K= = = = = 0.04 << 105，反應正向進行的程度有限。(3) Fe2+ Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O 作還原劑
(4)Fe(OH)3、Al(OH)3 、BaSO4 (5)Ba2+、Na+
例6．(2022年湖北卷)全球對鋰資源的需求不斷增長，“鹽湖提鋰”越來越受到重視。某興趣小組取鹽湖水進行濃縮和初步除雜后，得到濃縮鹵水（含有Na+、Li+、Cl- 和少量Mg2+、Ca2+），并設計了以下流程通過制備碳酸鋰來提取鋰。
25℃時相關物質的參數如下： LiOH的溶解度：12.4g/100g H2O
化合物 Ksp
Mg(OH)2 5.6×10-12
Ca(OH)2 5.5×10-6
CaCO3 2.8×10-9
Li2CO3 2.5×10-2
(1)“沉淀1”為____________。
(2)向“濾液1”中加入適量固體Li2CO3的目的是____________。
(3)為提高Li2CO3的析出量和純度，“操作A”依次為____________、____________、洗滌。
【答案】
情境 考查內容 考查的熟悉元素 考查的陌生元素
鹽湖水資源利用 由濃縮鹵水制備碳酸鋰來提取鋰 Na、Li、Cl、Mg、Ca Li
Mg(OH)2 (2)將Ca2+轉化成CaCO3沉淀除去，同時不引入新雜質
(3)蒸發濃縮 、趁熱過濾
例7．(2022年河北卷15)以焙燒黃鐵礦FeS2(雜質為石英等)產生的紅渣為原料制備銨鐵藍Fe(NH4)Fe(CN)6顏料。工藝流程如下：
回答下列問題：
(1)紅渣的主要成分為_______(填化學式)，濾渣①的是主要成分為_______(填化學式)。
(2)黃鐵礦研細的目的是_______。
(3)還原工序中，不生成S單質的反應的化學方程式為_______。
(4)工序①的名稱為_______，所得母液循環使用。
(5)沉鐵工序產生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合價為_______，氧化工序發生反應的離子方程式為_______。
(6)若用還原工序得到的濾液制備Fe2O3 xH2O和(NH4)2SO4，所加試劑為_______和_______(填化學式，不引入雜質)。
【答案】
情境 考查內容 考查的熟悉元素 考查的陌生元素
礦物資源利用 焙燒黃鐵礦產生的紅渣為原料制備顏料銨鐵藍Fe(NH4)Fe(CN)6 Fe、S、Si、Cl
(1)①Fe2O3 ②SiO2
(2)增大固液接觸面積，加快反應速率，提高黃鐵礦的利用率
(3)7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4
(4)蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌
(5)① +2 ②6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ClO3-+6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6NH4+
(6)① H2O2 ②NH3·H2O
例8．(2022年湖南卷)鈦（Ti）及其合金是理想的高強度、低密度結構材料。以鈦渣（主要成分為TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物雜質）為原料，制備金屬鈦的工藝流程如下：
已知“降溫收塵”后，粗TiCl4中含有的幾種物質的沸點：
物質 TiCl4 VOCl3 SiCl4 AlCl3
沸點/℃ 136 127 57 180
回答下列問題：
(1)已知ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG的值只決定于反應體系的始態和終態，忽略ΔH、ΔS隨溫度的變化。若ΔG＜0，則該反應可以自發進行。根據下圖判斷：600 ℃時，下列反應不能自發進行的是 。
A．C(s)＋O2(g)＝CO2(g) B．2C(s)＋O2(g)＝2CO(g)
C．TiO2(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(g)＋O2(g) D．TiO2(s)＋C(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(g)＋CO2(g)
(2)TiO2與C、Cl2，在600 ℃的沸騰爐中充分反應后，混合氣體中各組分的分壓如下表：
物質 TiCl4 CO CO2 Cl2
分壓/MPa 4.59×10-2 1.84×10-2 3.70×10-2 5.98×10-9
①該溫度下，TiO2與C、Cl2反應的總化學方程式為 ；
②隨著溫度升高，尾氣中CO的含量升高，原因是 。
(3)“除釩”過程中的化學方程式為 ；“除硅、鋁”過程中，分離TiCl4中含Si、Al雜質的方法是 。
(4)“除釩”和“除硅、鋁”的順序 （填“能”或“不能”）交換，理由是 。
(5)下列金屬冶煉方法與本工藝流程中加入Mg冶煉Ti的方法相似的是 。
A．高爐煉鐵 B．電解熔融氯化鈉制鈉
C．鋁熱反應制錳 D．氧化汞分解制汞
【答案】
情境 考查內容 考查的熟悉元素 考查的陌生元素
資源回收利用 以鈦渣為原料，制備金屬鈦的 Al、Mg、Si、Cl、 Ti、V
(1)C
(2)①5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2 ②隨溫度升高，反應C＋O2=CO2的ΔG基本不變，反應2C＋O22CO的ΔG減小，更易發生，導致CO含量升高。
(3) ①3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3 ②蒸餾
(4)①不能 ②若先“除硅、鋁”再“除釩”，“除釩”時需要加入Al，又引入Al雜質 (5)AC
3.模型建構
（1）呈現形式
（2）解題思路
4.名師導學
工藝流程題是高考的熱點題型，綜合性強，難度較大，是高考試卷中的拉分題目之一。該題型以工藝流程圖的形式再現實際生產的關鍵環節，情境真實而富有意義，旨在引導學生學以致用，解決生產、生活中的實際問題，有利于培養學生的科學精神和社會責任感。考查的知識多為產物的判斷，陌生化學方程式、離子方程式或電極反應式的書寫，溫度控制在一定范圍的原因分析，溶度積常數的有關計算等。解題時，還要學會注意以下幾個問題：
（1）準確識圖析圖：
圖1箭頭表示反應物加入同時生成物出來；
圖2箭頭表示反應物分步加入和生成物出來；
圖3箭頭表示循環反應。
（2）規范答題：
要看清題目要求，按要求答題，不要答非所問。同時，回答問題要準確全面，注意語言表達的規范性，特別是化學用語的書寫與表示要準確、規范。
縱觀近幾年高考試題，化學工藝流程題均取材于成熟的化學工藝或改進工藝。該類試題以簡潔的工藝流程圖再現實際生產的關鍵環節，情境真實富有意義。但在設計流程時考慮到高中學生所學實際情況，對相關條件、步驟進行了適當的處理，保留了關鍵操作，給出了必要的物質信息和操作信息，然后將與考查內容相關的關鍵流程、方法和技術處理成清晰、簡潔的流程圖。所設計的問題，大多是對主干知識的考查。 (這啟示我們：題目雖新，但考查的知識大多是我們學過的內容，高考大題是完全可以得大部分分數的，全面放棄不足取。)
2021年河北等級考第14題采用了工藝流程與實驗設計相結合的命題形式，這種創新嘗試不僅能考查學生在真實情境中解決實際問題的能力而且更有利培養學生綜合思維和創新思維，代表著以后高考考“活”考“新”的命題趨勢。
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