新高考化学二轮复习强化练习重难点16 化学工艺流程综合题（2份打包，原卷版+解析版）

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化学工艺流程综合题是高考的重难点题型，试题主要将化工生产过程中的主要生产阶段（即生产流程）用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化学工艺试题。化学工艺流程综合题结构一般包括题头、题干和题尾三部分。
题头：简单介绍以何种物质（主要成分是什么、杂质是什么等）为原料制备哪种物质，以及物质的性质和用途；
题干：工业制备的简化工艺流程图，主要考查工艺流程分析，涉及方程式书写、原因解释、试剂作用分析、溶液组成的判定等考点。
题尾：根据工业生产流程中涉及到的化学知识，命题者精心设计的系列问题。
预测在2024年的高考试题中，化学工艺流程综合题将会把最新的科技成果融入试题中，可能会以陌生的新物质为背景，突出考查原料的选择、循环利用、绿色化学、环境保护、物质的分离提纯、产率的计算等。
【策略1】明确化工流程中条件控制的思考角度
【策略2】掌握工艺流程中的分离、提纯、除杂方法及答题要领
【策略3】工艺流程中的物质确定及方程式书写方法
1、工艺流程中的物质确定
首先分析题干信息，明确原料成分，看清流程图中的箭头指向，根据物质性质写出相关的化学反应(离子方程式或化学方程式)，最后根据题干信息确定滤液中物质的成分。滤液中物质的成分确定的思维模型如图所示：
2、工艺流程中的方程式书写
（1）明确一些特殊物质中元素的化合价
（2）认识并掌握常见的氧化剂、还原剂。
(1)强氧化性物质或离子：
Na2O2、Fe3＋、NO2、HNO3(浓)、HNO3(稀)、O2、O3、H2O2、H2SO4(浓)、Cl2、Br2、HClO、NaClO、Ca(ClO)2、KMnO4(H＋)。
(2)强还原性物质或离子：
Fe2＋、Fe(OH)2、SO2(H2SO3、Na2SO3、NaHSO3、SOeq \\al(2－,3))、H2S(Na2S、NaHS、S2－)、HI(NaI、I－)等。
（3）书写关键——识记常见氧化剂、还原剂及产物预测
①常见的氧化剂及还原产物预测
②常见的还原剂及氧化产物预测
【策略4】掌握化工流程中的有关计算
1．溶度积(Ksp)的有关计算
（1）已知溶度积，求溶液中的某种离子的浓度，如Ksp＝a的饱和AgCl溶液中c(Ag＋)＝eq \r(a) ml·L－1。
（2）已知溶度积、溶液中某离子的浓度，求溶液中另一种离子的浓度，如某温度下，AgCl的Ksp＝a，在0.1 ml·L－1 NaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后c(Ag＋)＝10a ml·L－1。
（3）计算反应的平衡常数，如反应Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)，Ksp(MnS)＝c(Mn2＋)·c(S2－)，Ksp(CuS)＝c(Cu2＋)·c(S2－)，平衡常数K＝eq \f(c（Mn2＋）,c（Cu2＋）)＝eq \f(Ksp（MnS）,Ksp（CuS）)。
（4）求解开始沉淀和沉淀完全时的pH，如判断M(OH)n(s)Mn＋(aq)＋nOH－(aq)开始沉淀与沉淀完全时的pH。
①开始沉淀时pH的求法：c(OH－)＝eq \r(n,\f(Ksp,c（Mn＋）))，c(H＋)＝eq \f(Kw,c（OH－）)，从而确定pH。
②沉淀完全时pH的求法：当Mn＋的浓度小于或等于1.0×10－5 ml·L－1时，认为该离子已经沉淀完全，c(OH－)＝eq \r(n,\f(Ksp,1.0×10－5)) ml·L－1，结合Kw求出c(H＋)，从而确定pH。
注意：有关Ksp的计算往往与pH的计算结合，要注意pH与c(OH－)关系的转换；难溶电解质的悬浊液即其沉淀溶解平衡状态，满足相应的Ksp。
（5）分步沉淀问题分析
①定义
如果一种溶液中同时含有I－和Cl－，当慢慢滴入AgNO3溶液时，刚开始只生成AgI沉淀；加入的AgNO3到一定量时才出现AgCl沉淀，这种先后沉淀的现象称为分步沉淀。
②原理
在含有同浓度I－和Cl－的溶液中，加入AgNO3溶液，之所以AgI沉淀先生成，是因为Ksp(AgI)比Ksp(AgCl)小，假定溶液中c(I－)＝c(Cl－)＝0.01 ml·L－1，刚开始生成AgI和AgCl沉淀时所需要的Ag＋浓度分别是：
c(Ag＋)AgI＝eq \f(9.3×10－17,0.01) ml·L－1＝9.3×10－15 ml·L－1
c(Ag＋)AgCl＝eq \f(1.8×10－10,0.01) ml·L－1＝1.8×10－8 ml·L－1
可见沉淀I－所需要的c(Ag＋)要小得多，所以AgI先沉淀，继续滴加AgNO3，当c(Ag＋)＝1.8×10－8 ml·L－1时，AgCl沉淀也开始生成，这时c(I－)、c(Cl－)和c(Ag＋)同时平衡：
c(Ag＋)·c(I－)＝Ksp(AgI)＝9.3×10－17
c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl)＝1.8×10－10
两式相除得：eq \f(cCl－,cI－)＝eq \f(1.8×10－10,9.3×10－17)≈1.9×106
如果溶液中c(Cl－)>1.9×106c(I－)，向其中滴加AgNO3溶液时，则要先生成AgCl沉淀。
2．溶度积常数的考查角度及思路分析
3、物质组成、含量的计算
4、利用“碘量法”进行物质含量测定
（1）直接碘量法
直接碘量法是用碘滴定液直接滴定还原性物质的方法。在滴定过程中，I2被还原为I－。
(1)指示剂
淀粉：淀粉遇碘显蓝色，反应极为灵敏。化学计量点稍后，溶液中有过量的碘，碘与淀粉结合显蓝色而指示终点到达。碘自身的颜色指示终点，化学计量点后，溶液中稍过量的碘显黄色而指示终点。
(2)适用对象
I2 是较弱的氧化剂，强还原性的S2－、S2Oeq \\al(2－,3)、SOeq \\al(2－,3)、As2O3、Vc等都可直接滴定。
（2）间接碘量法
(1)分类
①剩余碘量法
剩余碘量法是在供试品(还原性物质)溶液中先加入定量、过量的碘滴定液，待I2与测定组分反应完全后，然后用硫代硫酸钠滴定液滴定剩余的碘，以求出待测组分含量的方法。滴定反应为：
I2(定量过量)＋还原性物质―→2I－＋I2(剩余)
I2(剩余)＋2S2Oeq \\al(2－,3)―→S4Oeq \\al(2－,6)＋2I－
②置换碘量法
置换碘量法是先在供试品(氧化性物质)溶液中加入碘化钾，供试品将碘化钾氧化析出定量的碘，碘再用硫代硫酸钠滴定液滴定，从而可求出待测组分含量。滴定反应为：氧化性物质＋2I－―→I2
I2＋2S2Oeq \\al(2－,3)―→S4Oeq \\al(2－,6)＋2I－。
(2)指示剂
淀粉，淀粉指示剂应在近终点时加入，因为当溶液中有大量碘存在时，碘易吸附在淀粉表面，影响终点的正确判断。
(3)适用对象
I－是中等强度的还原剂。主要用来测氧化态物质：CrOeq \\al(2－,4)、Cr2Oeq \\al(2－,7)、H2O2、 KMnO4、IOeq \\al(－,3)、Cu2＋、NOeq \\al(－,3)、NOeq \\al(－,2)等。
考向一 以物质制备为主体的无机化工流程
1．（2023·河北·统考高考真题）闭环循环有利于提高资源利用率和实现绿色化学的目标。利用氨法浸取可实现废弃物铜包钢的有效分离，同时得到的可用于催化、医药、冶金等重要领域。工艺流程如下：
已知：室温下的。
回答下列问题：
(1)首次浸取所用深蓝色溶液①由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到，其主要成分为 (填化学式)。
(2)滤渣的主要成分为 (填化学式)。
(3)浸取工序的产物为，该工序发生反应的化学方程式为 。浸取后滤液的一半经氧化工序可得深蓝色溶液①，氧化工序发生反应的离子方程式为 。
(4)浸取工序宜在之间进行，当环境温度较低时，浸取液再生后不需额外加热即可进行浸取的原因是 。
(5)补全中和工序中主反应的离子方程式 + 。
(6)真空干燥的目的为 。
2．（2023·重庆·统考高考真题）是一种用途广泛的磁性材料，以为原料制备并获得副产物水合物的工艺如下。
时各物质溶度积见下表：
回答下列问题：
(1)中元素的化合价是和 。的核外电子排布式为 。
(2)反应釜1中的反应需在隔绝空气条件下进行，其原因是 。
(3)反应釜2中，加入和分散剂的同时通入空气。
①反应的离子方程式为 。
②为加快反应速率，可采取的措施有 。(写出两项即可)。
(4)①反应釜3中，时，浓度为，理论上不超过 。
②称取水合物，加水溶解，加入过量，将所得沉淀过滤洗涤后，溶于热的稀硫酸中，用标准溶液滴定，消耗。滴定达到终点的现象为 ，该副产物中的质量分数为 。
3．（2023·江苏·统考高考真题）实验室模拟“镁法工业烟气脱硫”并制备，其实验过程可表示为
(1)在搅拌下向氧化镁浆料中匀速缓慢通入气体，生成，反应为，其平衡常数K与、、、的代数关系式为 ；下列实验操作一定能提高氧化镁浆料吸收效率的有
(填序号)。
A．水浴加热氧化镁浆料
B．加快搅拌速率
C．降低通入气体的速率
D．通过多孔球泡向氧化镁浆料中通
(2)在催化剂作用下被氧化为。已知的溶解度为0.57g(20℃)，氧化溶液中的离子方程式为 ；在其他条件相同时，以负载钴的分子筛为催化剂，浆料中被氧化的速率随pH的变化如题图甲所示。在pH=6~8范围内，pH增大，浆料中的氧化速率增大，其主要原因是 。
(3)制取晶体。在如题图乙所示的实验装置中，搅拌下，使一定量的浆料与溶液充分反应。浆料与溶液的加料方式是 ；补充完整制取晶体的实验方案：向含有少量、的溶液中， 。(已知：、在时完全转化为氢氧化物沉淀；室温下从饱和溶液中结晶出，在150~170℃下干燥得到，实验中需要使用MgO粉末)
考向二 以物质分离提纯为主体的无机化工流程
4．（2023·广东·统考高考真题）均是重要的战略性金属。从处理后的矿石硝酸浸取液(含)中，利用氨浸工艺可提取，并获得高附加值化工产品。工艺流程如下：
已知：氨性溶液由、和配制。常温下，与形成可溶于水的配离子：；易被空气氧化为；部分氢氧化物的如下表。
回答下列问题：
(1)活性可与水反应，化学方程式为 。
(2)常温下，的氨性溶液中， (填“>”“<”或“=”)。
(3)“氨浸”时，由转化为的离子方程式为 。
(4)会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中，出现了的明锐衍射峰。
①属于 (填“晶体”或“非晶体”)。
②提高了的浸取速率，其原因是 。
(5)①“析晶”过程中通入的酸性气体A为 。
②由可制备晶体，其立方晶胞如图。与O最小间距大于与O最小间距，x、y为整数，则在晶胞中的位置为 ；晶体中一个周围与其最近的O的个数为 。
(6)①“结晶纯化”过程中，没有引入新物质。晶体A含6个结晶水，则所得溶液中与的比值，理论上最高为 。
②“热解”对于从矿石提取工艺的意义，在于可重复利用和 (填化学式)。
5．（2023·福建·统考高考真题）白合金是铜钴矿冶炼过程的中间产物，一种从白合金(主要含及少量)中分离回收金属的流程如下：
(1)“酸浸 1”中，可以加快化学反应速率的措施有 （任写其中一种），CO 发生反应的离子方程式 。
(2)“焙烧1”中，晶体[和]总质量随温度升高的变化情况如下：
①升温至过程中，晶体总质量变小的原因是 ；发生分解的物质是 (填化学式)。
②为有效分离铁、钴元素，“焙烧1”的温度应控制为 ℃。
(3)时，的。反应的平衡常数 (列出计算式即可)。经计算可判断难溶于稀硫酸。
II.铜的硫化物结构多样。天然硫化铜俗称铜蓝，其晶胞结构如图。
(4)基态的价电子排布式为 。
(5)晶胞中含有 个 。晶体中微粒间作用力有 (填标号)。
a．氢键 b．离子键 c．共价键 d．金属键
(6)“焙烧2”中发生反应的化学方程式为 ；“滤渣2”是 (填化学式)。
6．（2023·辽宁·统考高考真题）某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液（含和)。实现镍、钴、镁元素的回收。
已知：
回答下列问题：
(1)用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为 (答出一条即可)。
(2)“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸，中过氧键的数目为 。
(3)“氧化”中，用石灰乳调节，被氧化为，该反应的离子方程式为 (的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为、 (填化学式)。
(4)“氧化”中保持空气通入速率不变，(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。体积分数为 时，(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大体积分数时，(Ⅱ)氧化速率减小的原因是 。
(5)“沉钴镍”中得到的(Ⅱ)在空气中可被氧化成，该反应的化学方程式为 。
(6)“沉镁”中为使沉淀完全，需控制不低于 (精确至0.1)。
（建议用时：90分钟）
1．（2024·广西·统考模拟预测）层状结构薄膜能用于制作电极材料。薄膜由辉钼矿(主要含及少量FeO、)制得后再与S经气相反应并沉积得到，其流程如下。
回答下列问题：
(1)“焙烧”产生的用溶液吸收生成的离子方程式为 。
(2)“焙烧”后的固体用氨水“浸取”得到重钼酸铵溶液，为提高“浸取”速率，可采用的措施是 (举一例)。
(3)“灼烧”过程中需回收利用的气体是 (填化学式)。
(4)在650℃下“气相沉积”生成的反应需在特定气流中进行，选用Ar而不选用形成该气流的原因是 。
(5)层状晶体与石墨晶体结构类似，层状的晶体类型为 。将嵌入层状充电后得到的可作电池负极，该负极放电时的电极反应式为 。结合原子结构分析，能嵌入层间可能的原因是 。
2．（2024·河南·统考模拟预测）钢渣是钢铁行业的固体废弃物，含有和等物质。一种以钢渣粉为原料固定并制备的工艺流程如图所示。
已知钢渣中元素质量分数为在稀盐酸和混合溶液中不易被浸出。该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的如下表所示：
回答下列问题：
(1)浸出1过程生成的“包裹”在钢渣表面形成固体膜，阻碍反应物向钢渣扩散。提高浸出率的措施有 (除粉碎外，举1例)。该浸出过程不使用稀硫酸代替稀盐酸的原因是 。
(2)为避免引入杂质离子，氧化剂应为 (举1例)。
(3)滤液的溶质可循环利用，试剂应为 。
(4)若的浸出率为，理论上1吨钢渣在“固碳”中可固定 。
(5)富钒渣焙烧可生成钒钙盐，不同钒钙盐的溶解率随变化如图所示。已知浸出2的pH约为2.5，则应控制焙烧条件使该钒钙盐为 。该培烧反应的化学方程式是 。
(6)微细碳酸钙广泛应用于医药、食品等领域，某种碳酸钙晶胞如图所示。已知，该晶体密度为 (列出计算式，阿伏加德罗常数的值为)。
3．（2024·陕西宝鸡·统考模拟预测）工业上以铬铁矿(主要成分FeO·Cr2O3，含Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O7·2H2O)的工艺流程如图a。回答下列问题：
(1)“焙烧”时，将矿料磨碎且气体与矿料逆流而行，其目的是 。
(2)“焙烧”的目的是将FeO·Cr2O3转化为Na2CrO4，并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，写出焙烧时FeO·Cr2O3发生的化学方程式 。
(3)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图b所示。当溶液中可溶组分浓度c≤1.0×10-5ml/L时，可认为已除尽。
试分析：“中和”时pH的理论范围为 ；“酸化”的目的是 ；Fe元素在 (选填流程图a中操作步骤的名称)过程中除去。
(4)蒸发结晶步骤中的副产品主要是 。冷却结晶所得母液中，除Na2Cr2O7外，可在上述流程中循环利用的物质还有 。
(5)此方法生产过程中会产生大量含的酸性废水，可以用如图c装置处理。向废水中加入适量的NaCl进行电解，被电极产物还原为Cr2+，然后生成Cr(OH)3沉淀除去，废水则可以达到排放标准。
①写出阳极的电极方程式 。
②已知Ksp[Cr(OH)3]=1.0×10-32，若电解一段时间后，调节pH测得溶液中c(Fe3+)=1.0×10-12ml/L，则此时c(Cr3+)= ml/L。
4．（2024·陕西商洛·校联考一模）亚铁氰化钾晶体俗名黄血盐，化学式为，可溶于水，难溶于乙醇。用含NaCN的废液合成黄血盐的主要工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)NaCN中碳元素的化合价为 。
(2)“反应器”中投入等体积、等浓度的溶液和溶液，发生主要反应的离子方程式为 。
(3)“过滤1”后可以向滤液中加入少量铁粉，目的是 ；滤渣2的主要成分是 (填化学式)；“转化器”中生成黄血盐晶体的反应类型为 。
(4)实验室进行“步骤a”的具体操作为 。
(5)样品的纯度测定：
步骤1：准确称取8.884g黄血盐样品加入水中充分溶解，并配制成100.00mL溶液。
步骤2：量取25.00mL上述溶液，用的酸性高锰酸钾溶液滴定，达到滴定终点时，共消耗酸性高锰酸钾溶液30.50mL。
已知：。
①配制100.00mL样品待测液，必须用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 。
②该样品的纯度是 (保留4位有效数字)。
③下列操作会使测定结果偏高的是 (填字母)。
A．步骤1过程中黄血盐所含亚铁在空气中部分氧化
B．滴定前仰视滴定管读数，滴定后读数正确
C．滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后尖嘴部分无气泡
5．（2023·广东·校联考三模）氧缺位体()是热化学循环分解水制氢的催化剂。一种以黄铜矿主要成分是(，含、等杂质)、为原料制备的流程如下：
已知：①酸浸后溶液中的金属离子有、、和
②25℃时已知几种金属离子沉淀的pH如表所示：
请回答下列问题：
(1)Cu位于元素周期表第四周期，第 族。
(2)“焙烧”时生成三种氧化物，其化学方程式为 。
(3)加Cu“还原”的目是 。
(4)滤渣2的主要成分为 。
(5)已知有两种同分异构体，则“沉铁”过程中生成的的空间构型是 。
(6)充分“煅烧”得到的氧缺位体()的质量为原质量的98%，则 。
氧缺位体分解水制氢分两步：
第一步 (完成方程式)；
第二步：
(7)四方晶系晶胞结构如图所示，已知(晶体的密度是，则 (设为阿伏加德罗常数的值)。
6．（2024·贵州·统考模拟预测）钴属于稀缺性金属。利用“微波辅助低共熔溶剂”浸取某废旧锂离子电池中钴酸锂粗品制备产品，实现资源的循环利用。主要工艺流程如下：
已知：①氯化胆碱是一种铵盐；
②在溶液中常以(蓝色)和(粉红色)形式存在；
③时，。
回答下列问题：
(1)中的化合价为 。
(2)下图为“微波共熔”中氯化胆碱-草酸和粗品以不同的液固比在下微波处理后锂和钴的浸取率图，则最佳液固比为 。
(3)“水浸”过程中溶液由蓝色变为粉红色，该变化的离子方程式为 。
(4)时，“沉钴”反应完成后，溶液，此时 。
(5)“滤饼2”在高温烧结前需要洗涤、干燥，检验“滤饼2”是否洗涤干净的操作及现象是 。
(6)“高温烧结”中需要通入空气，其作用是 。
(7)锂离子电池正极材料在多次充放电后由于可循环锂的损失，结构发生改变生成，导致电化学性能下降。
①晶体(常式尖晶石型)的晶胞示意图如图所示，则顶点上的离子为 (用离子符号表示)。
②使用和溶液可以实现的修复，则修复过程中的化学反应方程式为 。
7．（2024·吉林·统考模拟预测）是一种重要的含锶化合物，广泛应用于许多领域。以天青石(主要成分为)为原料制备的一种工艺方法如下：
天青石主要元素质量分数如下：
。
回答下列问题：
(1)天青石与碳粉在一定投料比下“煅烧”生成和碳氧化物，据矿样成分分析结果计算得出，生成、时失重率分别为、，实际热重分析显示失重率为32.6%，则“煅烧”中主要生成的碳氧化物为 (填“”或“”)。
(2)“煅烧”过程中还可能产生少量对环境有危害的气体，化学式为 和 。
(3)“水浸”后滤渣的主要成分除和C外，还有两种氧化物，化学式为 和 。
(4)“水浸”时需加热，与热水作用后的溶液呈碱性的主要原因为 (用化学方程式表示)
(5)“水浸”后的滤液中，“除杂”过程中(忽略溶液引起的体积变化)，为使不沉淀，应控制溶液中 ，每升滤液中篇加入溶液的体积 。
(6)“沉锶”过程中，可溶性发生反应的离子方程式为 。
8．（2024·四川成都·校考一模）三氯化六氨合钴是一种重要的化工原料。利用含钴废料(含少量Fe、Al等杂质)制取的工艺流程如图所示：
已知：①“酸浸”过滤后的滤液中含有、、、等。
② 、 、
已知：溶液中金属离子物质的量浓度低于时，可认为沉淀完全。
③具有较强还原性。
回答下列问题：
(1)制备。
“除杂”过程中加调节pH后会生成两种沉淀，同时得到含的滤液，调节pH的范围为 。
(2)制备。
①“混合”过程中需先将，溶液混合，然后再加入活性炭，的作用是 。
②“氧化”过程应先加入 (选填“氨水”或“双氧水”)，原因是 。
③生成的离子方程式为 。
(3)分离提纯。将反应后的混合物趁热过滤，待滤液冷却后加入适量浓盐酸，过滤、洗涤、干燥，得到晶体。该过程中加入浓盐酸的目的是 。
(4)含量测定。通过碘量法可测定产品中的钴元素的含量。称取0.10g产品加入稍过量的NaOH溶液并加热，将C完全转化为难溶的，过滤洗涤后将滤渣完全溶于盐酸中，向所得的溶液中加入过量的KI和2~3滴淀粉溶液，再用溶液滴定(反应原理：、)，达到滴定终点时消耗溶液24.00mL，则产品中钴元素的含量 。
9．（2023·辽宁沈阳·校联考一模）马日夫盐是一种用于机械设备的防锈磷化剂，工业上利用软锰矿(主要成分为，含少量硅、铁、铝等氧化物)为主要原料，联合处理含的烟气并制备马日夫盐的一种工艺流程如下。请回答下列问题：
已知：①不稳定，易被空气氧化
②有机萃取剂是溶解了一种酸性磷酸酯(表示为)的磺化煤油，萃取时发生的反应主要为
③，，
(1)若含的烟气中混有空气，不同的浸出时间下，浸出液中、的浓度和测定结果如下图，在“浸锰”步骤中，主反应的化学方程式为 ，后曲线产生明显差异的原因 。(用化学方程式表示)。
(2)萃取可分为扩散萃取和动力学萃取两种类型。萃取率随搅拌速度的增加而进一步增加称为扩散萃取，浸出液受化学反应的控制称为动力学萃取。萃取时搅拌速度和溶液对金属离子萃取率的影响如图所示。萃取时，应采用的最佳实验条件为 ，过大或过小都会降低萃取率，结合平衡移动原理解释其原因是 。
(3)若浸出液中的浓度为，则“调”的范围为 (当离子浓度小于时认为沉淀完全)。
(4)“沉锰”步骤中为减少副产物的生成，正确的操作是将 溶液逐量加入 溶液中，并不断搅拌。
(5)“酸溶”后的操作步骤包括 、过滤、洗涤、干燥。
10．（2024·湖南株洲·统考一模）三氯化钉（）是重要的化工原料，广泛应用于催化、电镀、电解阳极、电子工业等。从催化剂废料中分离制各和的一种工艺流程如图所示。
回答下列问题：
(1)基态原子的价电子排布式为 。
(2)“焙烧”后所得固体主要成分为、、和 。
(3)“还原”过程会产生和沉淀，该反应的化学方程式为 。
(4)“酸溶”过程中，先加入盐酸溶解，然后加入盐酸羟胺（）得到和。则该两种产物的物质的量之比为 。
(5)“蒸发结晶”在真空度为时进行（此时水的沸点是），其目的是 。
(6)若维持不变，让沉淀完全（浓度不高于），则混合体系中的浓度不低于 。[已知：，，结果保留三位小数]
(7)“沉钴”时，若得到的是晶体，该反应的离子方程式为 。
(8)该流程中，还有一种重要成分未提取，你认为在哪一步骤后进行最合适： 。化学工艺流程综合题
考向一 以物质制备为主体的无机化工流程
考向二 以物质分离提纯为主体的无机化工流程
条件控制
思考角度
固体原料粉碎或研磨、液体原料雾化
将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分。
目的：提高原料转化率、利用率、浸取率，提高产品的产率等
增大接触面积的方法：固体——粉碎、研磨；液体——喷洒；气体——用多孔分散器等
焙烧或灼烧
①除去硫、碳单质；
②有机物转化、除去有机物；
③高温下原料与空气中氧气反应；
④除去热不稳定的杂质(如碳酸盐沉淀)等。
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，如煅烧高岭土。
酸浸
①溶解转变成可溶物进入溶液中，以达到与难溶物分离的目的；
②去氧化物(膜)
碱溶
①除去金属表面的油污；
②溶解两性化合物(Al2O3、ZnO等)，溶解铝、二氧化硅等
水浸
与水接触反应或溶解，使原料变成离子进入溶液中
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
加热
①加快反应速率或溶解速率；
②促进平衡向吸热反应方向移动(一般是有利于生成物生成的方向)；如：促进水解生成沉淀。
③除杂，除去热不稳定的杂质，如：H2O2、氨水、铵盐(NH4Cl)、硝酸盐、NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4等物质；
④使沸点相对较低或易升华的原料气化；
⑤煮沸时促进溶液中的气体(如氧气)挥发逸出等
降温
①防止某物质在高温时溶解(或分解)；
②使化学平衡向着题目要求的方向(放热反应方向)移动；
③使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离等；
④降低某些晶体的溶解度，使其结晶析出，减少损失等
控制温度在一定范围(综合考虑)
温度过低：反应速率过慢或溶解速率小
温度过高： = 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①催化剂逐渐失活，化学反应速率急剧下降
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②物质分解，如：NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、浓HNO3等
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③物质会挥发，如：浓硝酸、浓盐酸、醋酸、液溴、乙醇等
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④物质氧化，如：Na2SO3等
= 5 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑤物质升华，如：I2 升华
控制温度(常用水浴、冰浴或油浴)
①防止副反应的发生
②使化学平衡移动；控制化学反应的方向
③控制固体的溶解与结晶
④控制反应速率；使催化剂达到最大活性
⑤升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发
⑥加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离
⑦趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量
⑧降温：防止物质高温分解或挥发；降温(或减压)可以减少能源成本，降低对设备的要求
反应物用量或浓度
①酸浸时提高酸的浓度可提高矿石中某金属元素的浸取率；
②增大便宜、易得的反应物的浓度，可以提高其他物质的利用率，使反应充分进行；
③增大物质浓度可以加快反应速率，使平衡发生移动等
加入氧化剂
(或还原剂)
①氧化(或还原)某物质，转化为目标产物的价态；
②除去杂质离子[如把Fe2＋氧化成Fe3＋，而后调溶液的pH，使其转化为Fe(OH)3沉淀除去]
加入沉淀剂
①生成硫化物沉淀(如加入硫化钠、硫化铵、硫化亚铁等)；
②加入可溶性碳酸盐，生成碳酸盐沉淀；
③加入氟化钠，除去Ca2＋、Mg2＋
pH控制
(1)调节溶液的酸碱性，使金属离子形成氢氧化物沉淀析出，以达到除去金属离子的目的；
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了H+的浓度，使溶液pH值增大
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②pH控制的范围：杂质离子完全沉淀时pH值~主要离子开始沉淀时pH (注意两端取值)
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③需要的物质：含主要阳离子(不引入新杂质即可)的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，使pH增大的物质，如MgO、Mg(OH)2、MgCO3等类型的物质
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④实例：除去CuSO4溶液中少量Fe3+，可向溶液中加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、CuCO3，调节pH至3~4，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。Fe3+溶液中存在水解平衡：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，加入CuO后，溶液中H+浓度降低，平衡正向移动，Fe(OH)3越聚越多，最终形成沉淀
a．加入CuO的作用：调节溶液的pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3
b．加热的目的：促进Fe3＋水解
(2)抑制盐类水解；
像盐酸盐、硝酸盐溶液，通过结晶方法制备晶体或加热脱水结晶水合物制备相对应的无水盐时，由于水解生成的盐酸或硝酸挥发，促使了金属离子水解(水解反应为吸热反应)导致产品不纯
如：由MgCl2·6H2O制无水MgCl2要在HCl气流中加热，否则：
MgCl2·6H2OMg(OH)2＋2HCl↑＋4H2O
(3)促进盐类水解生成沉淀，有利于过滤分离
(4)“酸作用”还可除去氧化物(膜)
(5)“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等
(6)特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)
【注意】调节pH的试剂选取：
①选取流程中出现的物质；
②未学习过的物质且题目又无信息提示的一般不做考虑；
③已学的常见酸碱(NaOH、Na2CO3、HCl、H2SO4、NH3·H2O、HNO3)。
洗涤晶体
①水洗：通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质
②冰水洗涤：能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗
③用特定有机试剂清洗晶体：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、有利于析出，减少损耗等
④洗涤沉淀的方法：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次
在空气中或在其他气体中进行的反应或操作
要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应；或能否达到隔绝空气、防氧化、防水解、防潮解等目的
判断能否加其他物质
要考虑是否引入杂质(或影响产物的纯度)等
提高原子利用率
绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用)
分离、提纯
过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作
从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩―→冷却结晶―→过滤―→洗涤、干燥
操作
答题指导
过滤
固体与液体的分离；要分清楚需要的物质在滤液中还是在滤渣中。滤渣是难溶于水的物质，如SiO2、PbSO4、难溶的金属氢氧化物和碳酸盐等。过滤主要有常压过滤、减压过滤、热过滤。
(1)常压过滤：
通过预处理、调节pH等工序可实现对杂质的去除，但值得注意的是需要分析对产品的需求及生产目的的综合考虑，准确判断经过过滤后产生的滤液、滤渣的主要成分，准确判断是留下滤液还是滤渣。
(2)减压过滤(抽滤)：
减压过滤和抽滤是指一种操作，其原理与普通的常压过滤相同。相比普通过滤，抽滤加快了过滤的速度。抽滤的优点是快速过滤，有时候还可以过滤掉气体，并能达到快速干燥产品的作用。
(3)趁热过滤：
趁热过滤指将温度较高的固液混合物直接使用常规过滤操作进行过滤，但是由于常规过滤操作往往耗时较长，这样会导致在过滤过程中因混合物温度降低而使溶质析出，影响分离效果。因此可使用热过滤仪器、将固液混合物的温度保持在一定范围内进行过滤，所以又称为热过滤。
蒸发结晶
(1)适用范围：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如：NaCl
(2)蒸发结晶的标志：当有大量晶体出现时，停止加热，利用余热蒸干
(3)实例
①从NaCl溶液中获取NaCl固体
a．方法：蒸发结晶
b．具体操作：加热蒸发，当析出大量NaCl晶体时，停止加热，利用余热蒸干
②NaCl溶液中混有少量的 KNO3溶液
a．方法：蒸发结晶、趁热过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥
b．具体操作：若将混合溶液加热蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl，母液中是KNO3和少量NaCl，这样就可以分离出大部分NaCl
c．趁热过滤的目的：防止KNO3溶液因降温析出，影响NaCl的纯度
(4)减压蒸发的原因：减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止某物质分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)或失去结晶水(如题目要求制备结晶水合物产品)。
冷却结晶
(1)适用范围：提取溶解度随温度变化较大的物质(KNO3)、易水解的物质(FeCl3)或结晶水化合物(CuSO4·5H2O)。
(2)蒸发结晶的标志：当有少量晶体(晶膜)出现时
(3)实例：KNO3溶液中混有少量的 NaCl溶液
a．方法：蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥
b．具体操作：若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主要是KNO3，母液中是NaCl和少量KNO3，这样就可以分离出大部分KNO3。
重结晶
将结晶得到的晶体溶于溶剂制得饱和溶液，又重新从溶液结晶的过程。
萃取与分液
选用合适的萃取剂(如四氯化碳、金属萃取剂)，萃取后， 静置、分液——将分液漏斗玻璃塞的凹槽与分液漏斗口的小孔对准。下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出
萃取与反萃取
①萃取：利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。如用CCl4萃取溴水中的Br2。
②反萃取：用反萃取剂使被萃取物从负载有机相返回水相的过程，为萃取的逆过程。
洗涤晶体
洗涤试剂
适用范围
目的
蒸馏水
冷水
产物不溶于水
除去固体表面吸附着的××杂质；可适当降低固体因为溶解而造成的损失
热水
有特殊性的物质，其溶解度随着温度升高而下降
除去固体表面吸附着的××杂质；可适当降低固体因为温度变化溶解而造成的损失
有机溶剂(酒精、丙酮等)
固体易溶于水、难溶于有机溶剂
减少固体溶解；利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分，产品易干燥
饱和溶液
对纯度要求不高的产品
减少固体溶解
酸、碱溶液
产物不溶于酸、碱
除去固体表面吸附着的可溶于酸、碱的杂质；减少固体溶解
洗涤沉淀方法：向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次
检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀洗涤干净
蒸馏或分馏
蒸馏是利用液体混合物中各组分的沸点不同，给液体混合物加热，使其中的某一组分变成蒸气再冷凝成液体，跟其他组分分离的过程。
减压蒸馏
减小压强，使液体沸点降低，防止受热分解、氧化等。
冷却法
利用气体易液化的特点分离气体,如合成氨工业采用冷却法分离氨与氮气、氢气。
循环物质的确定
副产品的确定
滤渣成分的确定
①过量的反应物。
②原料中不参与反应的物质。
③由原料转化的生成物。
④由杂质转化的沉淀物。
CuFeS2：Cu为＋2，Fe为＋2，S为－2；
K2FeO4：Fe为＋6；
FePO4：Fe为＋3；
LiFePO4：Fe为＋2；
Li2NH、LiNH2、AlN：N为－3；
N2H4：N为－2；
Na2S2O3：S为＋2；
S2Oeq \\al(2－,8)：S为＋6；
VOeq \\al(＋,2)：V为＋5；
C2Oeq \\al(2－,4)：C为＋3；
HCN：C为＋2；N为－3；
CuH：Cu为＋1，H为－1；
BHeq \\al(－,4)：B为＋3、H为－1；
FeOeq \\al(n－,4)：Fe为＋(8－n)；
Si3N4：Si为＋4，N为－3；
MnO(OH)：Mn为＋3；
CrOeq \\al(2－,4)：Cr为＋6；
氧化剂
还原产物
KMnO4
Mn2＋(酸性)；MnO2(中性)；MnOeq \\al(2－,4)(碱性)
K2Cr2O7(酸性)
Cr3＋
浓硝酸
NO2
稀硝酸
NO
H2SO4(浓)
SO2
X2(卤素单质)
X－
H2O2
OH－(碱性)；H2O(酸性)
Na2O2
NaOH(或Na2CO3)
Cl2
Cl－
HClO、NaClO、Ca(ClO)2(或ClO－)
Cl－、Cl2
NaClO3
Cl2、ClO2、Cl－
PbO2
Pb2＋
Fe3＋
Fe2＋
还原剂
氧化产物
Fe2＋
Fe3＋(酸性)；Fe(OH)3(碱性)
SO2(或H2SO3、SOeq \\al(2－,3)、NaHSO3)
SOeq \\al(2－,4)
S2－(或H2S、NaHS)
S、SO2(或SOeq \\al(2－,3))、SOeq \\al(2－,4)
H2C2O4、C2Oeq \\al(2－,4)
COeq \\al(2－,3)、CO2
H2O2
O2
I－(或HI、NaI)
I2、IOeq \\al(－,3)
CO
CO2
金属单质(Zn、Fe、Cu等)
Zn2＋、Fe2＋(与强氧化剂反应生成Fe3＋)、Cu2＋
H2
H＋(酸性)、H2O(碱性)
考查角度
思路分析
判断沉淀的生成或沉淀是否完全
①根据离子浓度数据求得Q，若Q>Ksp，则有沉淀生成；
②利用Ksp的数值计算某一离子浓度，若该离子浓度小于10－5 ml·L－1，则该离子沉淀完全
常温下，计算氢氧化物沉淀开始和沉淀完全时的pH
①根据氢氧化物的Ksp以及开始沉淀时金属阳离子的初始浓度，计算溶液中c(OH－)，再求得溶液的pH；
②金属阳离子沉淀完全时的离子浓度为10－5 ml·L－1，根据Ksp可计算金属阳离子沉淀完全时溶液中的c(OH－)，进而求得pH
计算沉淀转化反应的平衡常数，并判断沉淀转化的程度
根据沉淀的转化反应和Ksp，计算该反应的平衡常数，K的值越大，转化反应越易进行，转化程度越大
沉淀先后的计算与判断
①沉淀类型相同，则Ksp小的化合物先沉淀；
②沉淀类型不同，则需要根据Ksp计算出沉淀时所需离子浓度，所需离子浓度小的先沉淀
计算
公式
物质的质量分数(或纯度)
eq \f(该物质的质量,混合物的总质量) ×100%
产品产率
eq \f(产品实际产量,产品理论产量) ×100%
物质的转化率
eq \f(参加反应的原料量,加入原料的总量) ×100%
Ksp的相关计算
AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)，
Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)
物质
溶度积
氢氧化物
温度区间/℃
晶体总质量
变小
不变
变小
不变
物质
金属离子
开始沉淀的
1.9
7.2
3.5
12.4
沉淀完全的
2.9
8.2
5.1
13.8
金属氢氧化物
开始沉淀的pH
1.9
3.4
6.4
7.0
完全沉淀的pH
3.2
4.7
7.6
9.0
元素
质量分数()
36.4
2.0
4.0
0.5
5.0