剖析01 工艺流程的题型考法-备战2025年高考【化学工艺流程】考点剖析 与对点精练（全国通用）

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一、化学工艺流程的命题特点
该类试题取材于真实的工业生产，根据考查内容和能力的需要，对物质的实际工业合成流程进行简化处理，设置基本概念、反应及转化、反应原理和实际工业操作等相关问题。展现研究过程或者生成过程的具体实际问题，考查学生应用相关知识解决实际问题的能力，探究与创新能力。
二、化学工艺流程图的结构
（1）流程图一般三大部分：
原料预处理：研磨（或粉碎）、灼烧（或焙烧、煅烧）、浸出（水浸、酸浸、碱洗）、搅拌等。
核心化学反应：氧化（或还原）、除杂（加入或多或正好）沉淀剂、调控溶液的pH范围，控制反应温度、加入保护气等。
产品的分离与提纯：结晶与过滤、洗涤与干燥、脱水的各种不同方法等。
（2）流程中要分析“进” 、“出” 物质和仍然留在溶液中的离子等（否则可能漏掉副产品或干扰离子）。
图1：箭头进入的是反应物(投料)，箭头出去的是生成物(产物、副产物)。
图2：箭头表示反应物分步加入和生成物出来。
图3：返回的箭头一般是“循环利用”的物质。
（3）一般默认进入的物质过量，确保每一步目标元素利用率或转化率最高，产品产率最高，损失最小。当然在某些特殊情况下要控制用量。
（4）后续阶段：滴定计算，转化率计算，产率计算，质量分数计算等。
三、“化工流程”大题的常考点
（1）原料的预处理。
（2）转化过程中反应条件的控制方法。
（3）分离、提纯等基本操作。
（4）物质的转化原理。
（5）陌生化学方程式的书写。
（6）物质成分的判断(滤渣、循环物质等)。
（7）加入试剂的作用。
（8）有关Ksp及含量测定等计算。
四、解题思维和备考策略
（1）浏览一下流程，基本辨别出预处理、提纯、分离等阶段。
（2）分析流程中的每一步骤，并获取有价值的信息(如：反应物是什么，发生了什么反应，该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用)，并能从设问中获取信息。
（3）解答时要抓住“一个答题中心”：一切反应或操作都是为获得产品而服务，从而确定思维方向。
（4）工艺流程涉及的相关问题：工艺流程题的命制是以元素化合物为知识载体的，熟练掌握元素化合物的相关知识及其转化过程，是学好化学工艺流程的必要前提条件，需平时自主温故。
五、化学工艺流程解题思路举例
【例1】(2024·福建泉州·模拟预测)磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。
该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表：
回答下列问题：
(1)“焙烧”中，TiO2、SiO2几乎不发生反应，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3转化为相应的硫酸盐。写出Al2O3转化为NH4Al(SO4)2的化学方程式：______________________________。
(2)“水浸”后“滤液”的pH约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6，依次析出的金属离子是__。
(3)“母液①”中Mg2＋浓度为________ml·L－1。
(4)“水浸渣”在160 ℃“酸溶”，最适合的酸是________。“酸溶渣”的成分是________、________。
(5)“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，TiO2＋水解析出TiO2·xH2O沉淀，该反应的离子方程式是___。
(6)将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得________，循环利用。
【考情分析】
【例2】(2024·湖北武汉·模拟预测)碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题：
(1)I2的一种制备方法如下图所示：
①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为________，生成的沉淀与硝酸反应，生成_____后可循环使用。
②通入Cl2的过程中，若氧化产物只有一种，反应的化学方程式为______________；若反应物用量比n(Cl2)/n(FeI2)＝1.5时，氧化产物为______；当n(Cl2)/n(FeI2)>1.5后，单质碘的收率会降低，原因是_____。
(2)以NaIO3为原料制备I2的方法是：先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO3，生成碘化物；再向混合溶液中加入NaIO3溶液，反应得到I2。上述制备I2的总反应的离子方程式为______________。
(3)KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和I2，若生成1 ml I2，消耗的KI至少为________ml。I2在KI溶液中可发生反应：I2＋I－Ieq \\al(－,3)。实验室中使用过量的KI与CuSO4溶液反应后，过滤，滤液经水蒸气蒸馏可制得高纯碘。反应中加入过量KI的原因是________________________。
【考情分析】
1．（2024·吉林·模拟预测）高铁酸钾(K2FeO4)是新型多功能水处理剂，其生产工艺如图1所示：
已知：①Cl2与NaOH溶液反应的产物与反应温度有关，温度较低时产物为NaCl、NaClO和H2O；温度较高时产物为NaCl、NaClO3和H2O。
②同一条件下，溶液的碱性越强，高铁酸盐的稳定性越高。回答下列问题：
(1)写出Cl2与NaOH溶液在较高温度下反应的离子方程式： 。
(2)向“溶液I”中加入NaOH固体起到的作用有降低NaCl的溶解度、 、 。
(3)配制NaOH溶液时，将44gNaOH固体溶解在100mL水中，所得溶液的密度为1.33g•mL-1，则该溶液的物质的量浓度为 (保留1位小数)ml•L-1。
(4)步骤③发生的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比n(氧化剂)：n(还原剂)= 。对“湿产品”进行“洗涤、干燥”时，洗涤剂最好选用 (填标号)溶液和异丙醇。
A．Fe(NO3)3 B．NH4Cl C．CH3COOK
(5)从环境保护的角度看，制备K2FeO4较好的方法为电解法。维持一定的电流强度和电解温度，KOH起始浓度对K2FeO4浓度的影响如图2(电解液体积相同的情况下进行的实验)。适宜的电解时间应选用 h；当KOH起始浓度为14ml•L-1时，1.0～1.5h内生成K2FeO4的速率是 ml•L-1•h-1。
2．（2024·云南大理·模拟预测）砷化镓可在一块芯片上同时处理光电数据，因而被广泛应用于遥控、手机、DVD计算机外设、照明等诸多光电子领域。从砷化镓废料(主要成分为、、和)中回收镓和砷的工艺流程如图所示：
已知：Ga与Al化学性质相似。
(1)Ga位于周期表 区。
(2)“碱浸”后得到的滤渣Ⅰ的化学式为 。“浸出液”中含有的阴离子为、、、 等离子，碱浸反应发生反应的离子方程式为 。
(3)“中和”发生反应的离子方程式为 。
(4)若“操作”在实验室完成，则使用到的硅酸盐仪器有酒精灯、烧杯、 、 、玻璃棒。
(5)“酸溶”分离出的滤渣Ⅲ化学式为 。
(6)惰性电极电解溶液时，在电极有金属镓生成，该电极反应式为 。
(7)实际工业中采用硫酸镓溶液与氨水反应“沉镓”，已知常温下，，使硫酸镓溶液中镓离子刚好沉淀完全[为]，则溶液中 。
3．（2024·湖北·一模）钛用途广泛，焦磷酸镁不溶于水，是牙膏、牙粉的稳定剂。一种以含钛废料(主要成分为，含少量)为原料，分离提纯并制取少量焦磷酸镁的工艺流程如图：
已知：不与碱反应，与酸反应后以的形式存在。回答下列问题：
(1)基态的价电子排布式是 。
(2)步骤“碱浸”的作用是 。
(3)滤渣2的主要成分为 (填化学式)。
(4)过二硫酸钠结构如下图所示，过二硫酸钠有强氧化性的原因是 ，“氧化”时转化为的离子方程式为 。
(5)离子浓度时表示该离子沉淀完全。常温下，为了使沉淀完全，调节的最小值为 (已知：)。
(6)钛是一种性能非常优越的金属。工业上可利用与反应制备金属钛。下列金属冶炼方法与冶炼的方法相似的是 (填字母标号)。
A．电解熔融制钠 B．铝热反应制锰 C．加热分解制银
4．（2024·海南省直辖县级单位·模拟预测）碱式碳酸镍在工业上可作为制备其他含镍化合物的原料。工业上以某含镍废渣（主要成分为）为原料制备碱式碳酸镍的流程如图所示。
已知：①25℃时，相关离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示。
②25℃时，。
回答下列问题：
(1)“滤渣1”的主要成分为 （填化学式）。
(2)“除杂1”时，加入溶液调节溶液pH的范围为 。
(3)“除杂2”时，加入NiS的作用是除去溶液中的，发生反应的离子方程式为 ，该反应的化学平衡常数 （保留两位有效数字）。
(4)“萃取”和“反萃取”的最终目的是富集获得含有 （填化学式）的水溶液。
(5)“沉镍”时，应控制温度为95℃，反应除生成碱式碳酸镍外，还有一种无色气体，该气体为 。
5．（2024·广西玉林·一模）钴在新能源、新材料、航空航天、电器制造领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。
已知：金属阳离子(M)以氢氧化物形式沉淀时，和溶液的关系如下图所示。
回答下列问题：
(1)“酸浸”前，需将废渣磨碎，其原因是 。
(2)C在元素周期表的位置为 ；Cu的价电子排布式为 。
(3)“沉锰”步骤中，加发生反应的离子方程式为，该反应中是_______。
A．还原剂B．氧化剂C．氧化产物D．还原产物
(4)"酸浸"步骤中，浸渣的成分为铜和 ；"沉淀"步骤中，用NaOH调pH分离出的滤渣成分只有，则调节的的范围为 。
(5)"酸浸"步骤中，CO发生反应的化学方程式是 。
(6)若“沉钴”步骤中，控制溶液，则从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是 。
6．（2024·湖南永州·一模）以一种废旧锂离子电池(主要成分为钴、锰、镍、锂的氧化物，还含有铝箔、炭黑、有机粘合剂等)为原料回收钴、锰、镍、锂的工艺流程如下：
已知：i．的溶解度随温度升高而减小；
ⅱ．“碱浸”后的滤渣中主要含有和；
ii．，。
回答下列问题：
(1)“灼烧”步骤的目的是 。
(2)“碱浸”步骤中反应的化学方程式为 。
(3)“酸浸”步骤中的作用是 。
(4)“沉钴”步骤中溶液中的浓度均为，欲使完全沉淀而不沉淀，需调节的范围为 。
(5)“沉锰”过程中加入溶液后，溶液先变为紫红色，后紫红色又褪去，请写出溶液变为紫红色时的离子反应方程式 。
(6)“沉镍”得到的，可作为制备的原料。一种的立方晶胞结构如图所示，该晶胞的俯视图为_______(填字母代号)。
A．B．C．D．
(7)“沉锂”步骤中加入溶液，将溶液温度升高至，得到固体的系列操作为 。
7．（2024·山西运城·三模）以钒钼铅矿(主要成分为)、，还含有少量)为原料分离钒和钼的工艺流程如下：
已知：①随溶液pH变化，钒以、等形式存在；
②。
回答下列问题：
(1)钒原子核外电子排布式 。
(2)“球磨破碎”的目的是 。
(3)“浸出”后，钒主要以形式存在，写出相应反应的离子方程式： 。
(4)“净化渣”的主要成分除外，还有 (填化学式)。
(5)“浸出”操作中，加入要适量，从保护环境的角度分析其原因： 。
(6)煅烧过程中发生反应的化学方程式为 。
(7)向10 mL 0.2 ml⋅L的滤液中加入等体积的溶液，欲使沉淀完全，则溶液的最小浓度为 ml⋅L(忽略混合过程中溶液的体积变化，当溶液中某离子的浓度ml⋅L时，认为该离子沉淀完全)。
8．（2024·四川成都·模拟预测）菱锰矿主要成分为、、和少量，一种利用该矿石制取高纯二氧化锰的工艺流程如图所示：
已知：常温下，的，；。回答下列问题：
(1)“研磨”的目的是 。
(2)“氯化焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为 。
(3)分析下列图1、图2、图3，氯化铵焙烧菱锰矿的最佳条件是：焙烧温度为 、氯化铵与锰矿粉的质量之比为 、焙烧时间为 。

(4)“浸出”后的浸渣的主要成分有铁的氧化物、、 (填化学式)。
(5)若“沉锰"后所得滤液中、，此时溶液中 (保留2位有效数字)。
(6)检验“沉锰”后得到的沉淀洗涤干净的方法是 。
(7)氧化焙烧是在空气中进行，写出“氧化焙烧”反应的化学方程式： 。
(8)请从流程经济效益角度出发，提出一个充分利用气体A和气体B的方案： 。
9．（2025·河北·一模）钴酸锂(LiCO2)是锂离子电池的电极材料。以水钴矿(主要成分为C2O3，含少量Fe2O3、MgO、CaO、SiO2等杂质)为原料制备LiCO2的工艺流程如图所示。
已知：①在水中不稳定，易溶于有机溶剂；
②常温下，，。
回答下列问题：
(1)钴位于元素周期表 区；Li2CO3中阴离子的空间结构为 。
(2)滤渣的主要成分是 (填化学式)；“酸浸”工序中不能用盐酸替代硫酸，可能的原因是 。
(3)“除钙、镁”工序得到的滤液中 。
(4)在水中的稳定性： (填“>”“=”或“1.5时，有些学生没有想到单质碘将进一步被氧化
第(2)题：通过陌生离子方程式的书写，考查学生对物质转化的总反应过程分析及离子型氧化还原反应方程式的配平能力
此小题与第(1)题①问相比，难度大，得分率低
错因：①审题不细，写的是分步反应。
②对多元弱酸的酸式酸根拆分原则掌握错误。
③不会迁移相关知识，导致配平错误
第(3)题第一空：借助配平判断消耗物质的量，考查学生分析和计算能力
此小题得分率为30%
错因：学生没有认真分析反应过程，没有把复分解消耗的KI计算在内，导致最终结果错误
第(3)题第二空：根据制备要求，从平衡移动角度分析试剂用量特点，考查学生解决实际问题的能力
此小题得分率极低
错因：学生不能根据信息中平衡移动和分离原理，说明加过量碘化钾的原因，体现出学生平时对简答题训练不到位，不能确定答题方向
离子
开始沉淀时的pH
6.4
2.2
4.4
完全沉淀时的pH
8.4
3.5
6.7