1．近几年化工工艺流程题的考查特点
近几年全国卷工艺流程题主要是以物质的制备、物质的分离提纯为考查素材，以工艺流
程图为信息背景，以物质的性质、转化、分离等为考查点，将元素化合物知识、化学反应原
理、实验等内容有机融合在一起的综合型试题。通常会涉及陌生的化学工业工艺和化学反应，
往往给考生较大的冲击力，考生不一定能完全理解整个流程的原理，但一般不会影响答题。
从试题给出的目的出发，主要可分为以物质制备为主要目的的工艺流程和以分离提纯为主要
目的的工艺流程。涉及物质的转化、物质的分离提纯、尾气等废弃物的处理等化学问题，体
现了变化观念、证据推理以及科学态度与社会责任的学科素养。
2．解答化工工艺流程题的一般思路
(1)读题干，找信息和目的。
找出题干中的“制备”或“提纯”等关键词，明确化工生产的原料、产品和杂质。
(2)看问题，根据具体的问题，找出流程中需重点分析的步骤或环节，重点抓住物质流向(进
入与流出)、操作方法等。
(3)局部隔离分析，分析加入什么物质，得到什么物质，发生什么反应(或起到什么作用)。
(4)特别提醒：每个题中基本上都有与流程无关的问题，可直接作答。
工艺流程图：
3．常考化工术语
常考化工术语关键词 释义
研磨、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(溶解)速率或使反应更充分，增大原料的转化率(或
浸取率)
灼烧(煅烧)
使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煅
烧石灰石、高岭土、硫铁矿
浸取 向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等
酸浸 在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去
过滤 固体与液体的分离
滴定 定量测定，可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定
蒸发结晶
蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会
呈晶体析出
蒸发浓缩 蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度
水洗 用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等
酸作用
溶解，除去氧化物(膜)，抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子
等
碱作用
除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节 pH、促进水
解(形成沉淀等)
4.常考条件控制
(1)控制溶液的 pH
①调节溶液的酸碱性，使某些金属离子形成氢氧化物沉淀析出(或抑制水解)。
②加入酸或调节溶液至酸性还可除去氧化物(膜)。
③加入碱或调节溶液至碱性还可除去油污，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)。
(2)控制温度：主要从物质性质(热稳定性、水解、氧化性或还原性、溶解度、熔沸点、挥
发性、胶体聚沉等)和反应原理(反应速率、平衡移动、催化剂活性、副反应)两个角度思考。
(3)控制压强：改变速率，影响平衡。
(4)使用合适的催化剂：加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间。
(5)趁热过滤：防止某物质降温时析出。
(6)洗涤：常见的洗涤方式有“水洗”和“乙醇洗”。“水洗”的目的是除去沉淀或晶体表
面残留的杂质，当沉淀物的溶解度随温度升高而增大时一般可用冰水洗；“乙醇洗”既可以
除去沉淀或晶体表面残留的杂质，又可以降低晶体的溶解度，减少损失，还可以利用乙醇易
挥发的性质，加快除去沉淀或晶体表面的水分。
(7)氧化：氧化剂的选择要依据试题设置的情境，常见的氧化剂有氯气、过氧化氢、氧气
和次氯酸钠等，为了避免引入新的杂质，通常选择的氧化剂有过氧化氢和氧气。
物质制备型
【题型方法技巧】
明确题目要制备什么物质，给的原料是什么，利用已有化学知识并结合题干给出的提示
信息勾勒出原料到目标产物的化学转化路径。流程中药品、各种条件的选择都是为了能更多地获得产品，核心是提高反应物的转化率。围绕这个核心分析药品、操作、条件的作用，做
到有的放矢。
1．如果在制备过程中出现或用到受热易分解的物质，则要注意对温度的控制。如侯德榜
制碱中的 NaHCO3，还有 H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。
2．如果产物是一种会水解的盐，且水解产物中有挥发性的酸产生时，则要加相对应的酸
来抑制水解。如制备 FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu(NO3)2 等物质，要蒸发其溶液得到固体溶质时，
都要加相应的酸或在酸性气流中进行来抑制其水解。
3．如果产物是一种强氧化性物质或强还原性物质，则要防止它们被其他物质还原或氧化。
如产物是含 Fe2＋、SO2－3 、I－等离子的物质，要防止反应过程中 O2 的介入。
4．如果产物是一种易吸收空气中的 CO2 或水(潮解或发生反应)而变质的物质(如 NaOH 固
体等)，则要注意在制备过程中对 CO2 或水的去除，也要防止空气中的 CO2 或水进入装置中。
5．当题目中给出多种物质的沸点、溶解度信息，则意味着需要用蒸馏、高温(或低温)过
滤来进行分离。
6．在回答题目中条件的选择原因时主要可从以下几个方面分析：
(1)对反应速率有何影响。
(2)对平衡转化率是否有利。
(3)对综合效益有何影响。如原料成本、原料来源(是否广泛、可再生)、能源成本、对设备
的要求、环境保护(从绿色化学方面作答)等。
【高考真题再现】
1．(2019·高考全国卷Ⅰ，T26，14 分)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻
璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含 Mg2B2O5·H2O、SiO2 及少量 Fe2O3、Al2O3)为原料
生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1) 在 95 ℃“ 溶 浸 ” 硼 镁 矿 粉 ， 产 生 的 气 体 在 “ 吸 收 ” 中 反 应 的 化 学 方 程 式 为
________________________________________________________________________。
(2)“滤渣 1”的主要成分有________。为检验“过滤 1”后的滤液中是否含有 Fe3＋离子，
可选用的化学试剂是__________。
(3)根据 H3BO3 的解离反应：H3BO3＋H2OH＋＋B(OH)－4 ，Ka＝5.81×10－10，可判断
H3BO3 是________酸；在“过滤 2”前，将溶液 pH 调节至 3.5，目的是
________________________________________________________________________。(4)在“沉镁”中生成 Mg(OH) 2·MgCO3 沉淀的离子方程式为_____________________，
母液经加热后可返回______________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是
______________。
解析：(1)硫酸铵溶液中存在水解平衡：NH＋4 ＋H2ONH3·H2O＋H＋，硼酸镁能与水解
出 的 H ＋ 反 应 ， 促 进 平 衡 向 右 移 动 ， 生 成 的 一 水 合 氨 浓 度 增 大 ， 因 溶 液 中 存 在 平 衡
NH3·H2ONH3＋H2O，一水合氨浓度增大，促进 NH3·H2O 分解产生 NH3。用 NH4HCO3
溶液吸收氨，发生反应的化学方程式为 NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3。(2)二氧化硅、氧化铁、
氧化铝不溶于硫酸铵溶液，滤渣 1 的主要成分是二氧化硅、氧化铁、氧化铝。检验 Fe3＋的试
剂可选用 KSCN。(3)由题给硼酸的解离反应方程式知，硼酸是一元弱酸。“过滤 2”之前，调
节 pH≈3.5，目的是将硼元素转化为硼酸，促进硼酸析出。(4)“沉镁”中，碳酸铵溶液与硫酸
镁 溶 液 发 生 相 互 促 进 的 水 解 反 应 生 成 碱 式 碳 酸 镁 ： 2MgSO4 ＋ 2(NH4)2CO3 ＋
H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋2(NH4)2SO4＋CO2↑，或者反应生成碱式碳酸镁和碳酸氢盐。母
液含硫酸铵，可以将母液返回“溶浸”工序循环使用，体现绿色化学理念和环境保护思想。
碱式碳酸镁转化成轻质氧化镁，联系碳酸镁、氢氧化镁受热都能分解生成氧化镁，也可以联
系碱式碳酸铜分解生成氧化铜、水和二氧化碳，可知采用的方法是高温焙烧法，化学方程式
为 MgCO3·Mg(OH)2 =====高温
2MgO＋H2O＋CO2↑。
答案：(1)NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3
(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3 KSCN
(3)一元弱 转化为 H3BO3，促进析出
(4)2Mg2 ＋ ＋ 3CO2－3 ＋ 2H2O===Mg(OH)2 · MgCO3 ↓ ＋ 2HCO－3 [ 或 2Mg2 ＋ ＋ 2CO2－3 ＋
H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋CO2↑] 溶浸 高温焙烧
2．(2019·高考全国卷Ⅱ，T26，13 分)立德粉 ZnS·BaSO 4(也称锌钡白)，是一种常用白色
颜料。回答下列问题：
(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧
立德粉样品时，钡的焰色为________(填标号)。
A．黄色 B．红色
C．紫色 D．绿色
(2)以重晶石(BaSO4)为原料，可按如下工艺生产立德粉：
① 在 回 转 炉 中 重 晶 石 被 过 量 焦 炭 还 原 为 可 溶 性 硫 化 钡 ， 该 过 程 的 化 学 方 程 式 为
________________________________________________________________________。
回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为 CO2 和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为__________________________________________。
②在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差，其原
因是“还原料”表面生成了难溶于水的______(填化学式)。
③沉淀器中反应的离子方程式为__________________________________。
(3)成品中 S2－的含量可以用“碘量法”测得。称取 m g 样品，置于碘量瓶中，移取 25.00 mL
0.100 0 mol·L－1 的 I2KI 溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应 5 min，有单质硫
析出。以淀粉为指示剂，过量的 I2 用 0.100 0 mol·L－1Na2S2O3 溶液滴定，反应式为 I2＋2S2O2－3
===2I－＋S4O2－6 。测定时消耗 Na2S2O3 溶液体积 V mL。终点颜色变化为____________________，
样品中 S2－的含量为________________(写出表达式)。
解析：(1)灼烧立德粉样品时钡的焰色为绿色。(2)①由流程图中经浸出槽后得到净化的 BaS
溶液以及回转炉尾气中含有有毒气体可知，在回转炉中 BaSO4 与过量的焦炭粉反应生成可溶
性的 BaS 和 CO；生产上可通过水蒸气变换反应除去回转炉中的有毒气体 CO，即 CO 与 H2O
反应生成 CO2 和 H2。②所得“还原料”的主要成分是 BaS，BaS 在潮湿空气中长期放置能与
空气中的 H2O 反应生成具有臭鸡蛋气味的 H2S 气体，“还原料”的水溶性变差，表明其表面生
成了难溶性的 BaCO3。③结合立德粉的成分可写出沉淀器中 S2－、Ba2＋、Zn2＋、SO 2－4 反应生
成 ZnS·BaSO4 的离子方程式。(3)达到滴定终点时 I2 完全反应，可观察到溶液颜色由浅蓝色变
成无色，且半分钟内颜色不再发生变化；根据滴定过量的 I2 消耗 Na2S2O3 溶液的体积和关系式
I2～2S2O2－3 ，可得 n(I2)过量＝1
2×0.100 0V×10－3 mol，再根据关系式 S2－～I2 可知，n(S2－)＝0.100
0×25.00×10－3 mol－1
2×0.100 0V×10－3 mol＝(25.00－V
2)×0.100 0×10－3 mol，则样品中 S2－
的含量为
(25.00－V
2) × 0.100 0 × 32
m × 1 000 ×100%。
答案：(1)D
(2)①BaSO4＋4C===BaS＋4CO↑ CO＋H 2O===CO2＋H2 ②BaCO3 ③S2－ ＋Ba2＋ ＋
Zn2＋＋SO2－4 ===ZnS·BaSO4↓
(3)浅蓝色至无色
(25.00－V
2) × 0.100 0 × 32
m × 1 000 ×100%
【题组模拟演练】
1．(2018·高考全国卷Ⅱ，T26，14 分)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种
以闪锌矿(ZnS，含有 SiO2 和少量 FeS、CdS、PbS 杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下：
金属离子 Fe3＋ Fe2＋ Zn2＋ Cd2＋
开始沉淀的 pH 1.5 6.3 6.2 7.4
沉淀完全的 pH 2.8 8.3 8.2 9.4
回答下列问题：
(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为_____________________________________。
(2)滤渣 1 的主要成分除 SiO 2 外还有____________；氧化除杂工序中 ZnO 的作用是
__________，若不通入氧气，其后果是__________________。
(3)溶液中的 Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_____________。
(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________________；沉积
锌后的电解液可返回________工序继续使用。
解析：(1)在焙烧过程中 ZnS 和 O2 反应生成 ZnO 和 SO2。(2)溶液中的 Pb2＋与 SO 2－4 不能
共存生成 PbSO4 沉淀，SiO2 不溶于 H2SO4，即滤渣 1 中含 SiO2 和 PbSO4。氧化除杂过程中 O2
能将溶液中 Fe2＋氧化生成 Fe3＋，加入 ZnO 能调节溶液的 pH，促进 Fe3＋完全水解。由题表可
知，Fe2＋、Zn2＋开始沉淀和沉淀完全时的 pH 非常接近，若不通入 O2 使 Fe2＋氧化为 Fe3＋，加
入 ZnO 后无法除去 Fe2＋，会影响 Zn 的纯度。(3)根据题中信息可知，还原除杂工序中涉及的
离子反应为 Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋。(4)结合图示可知，电解 ZnSO4 溶液时生成 Zn，即电解
时 Zn2＋ 在阴极被还原，电极反应式为 Zn 2＋ ＋2e －===Zn。沉积锌后的电解液中主要含有
H2SO4，可返回溶浸工序继续使用。
答案：(1)2ZnS＋3O2 =====焙烧
2ZnO＋2SO2
(2)PbSO4 调节溶液的 pH 无法除去杂质 Fe2＋
(3)Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋
(4)Zn2＋＋2e－===Zn 溶浸
2．氧化锌主要用作催化剂、脱硫剂、发光剂和橡胶添加剂。一种以锌焙砂(ZnO、ZnSiO3
和少量 As2O3、CuO、PbO 杂质，其中 As 与 N 同主族)为原料制备氧化锌的流程如图所示：
请回答下列问题。
(1)循环使用的物质有________、________和________。(填化学式)
(2)“浸出”时，锌以 Zn(NH3)2＋4 进入滤液。①锌浸出率与温度的关系如图 1 所示，请解释温度超过 55 ℃后浸出率显著下降的原因：
________________________________________________________________________。
②锌浸出率与 n(NH3)∶n[(NH4)2SO4]的关系如图 2 所示，6∶4 之后浸出率下降，说明
________(填编号)的浸出主要依赖硫酸铵浓度的大小。
A．ZnO 和 ZnSiO3 B．ZnO
C．ZnSiO3
(3)“除砷”过程中生成 Fe 3(AsO4)2 沉淀，其中铁元素的化合价是________；沉淀剂为
FeSO4·H2O、(NH4)2S2O8，添加(NH4)2S2O8 的目的是_____________________________。
(4)“除重金属”和“深度除重金属”除去的重金属是______(填名称)。
(5)“蒸氨”的产物主要是 ZnSO4 和 NH3，写出所发生反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
解析：(1)由流程图可知，浸出需要加入 NH3·H2O，NH3·H2O 在蒸氨过程中产生，浸出
需要加入(NH4)2SO4，(NH4)2SO4 在沉锌过滤后产生，沉锌需要通入 CO2, CO2 在焙烧过程中产
生，故 NH3·H2O 或 NH3、(NH4)2SO4、CO2 属于循环使用的物质。
(2)①锌浸出率在 55 ℃后显著下降，由反应原料可知，温度升高，氨挥发导致溶液浓度下
降，浸出率下降。
②氧化锌是两性氧化物，在氨与硫酸铵的比例大于 6∶4 时，可以和浓氨水发生反应，生
成络合物 Zn(NH3)2＋4 ，硅酸锌只与硫酸铵反应，而此时，硫酸铵比例较低，故浸出率降低，C
选项正确。
(3)由 As 与 N 同主族可知，Fe3(AsO4)2 中 As 元素化合价为＋5，则阴离子为 AsO3－4 ，铁元
素化合价为＋2；原本 As 元素化合价为＋3，在除砷过程中变为＋5，而(NH 4)2S2O8 具有强氧
化性，故加入(NH4)2S2O8 的目的是把砷元素氧化成 AsO3－4 ，以便于除去砷。
(4)由题意可知，Zn 元素在浸出后以 Zn(NH3)2＋4 进入滤液，除砷之后，加入 Zn，可将 Cu
与 Pb 置换出来过滤除去，再用 S2－沉淀残留的重金属离子，因此除去的重金属为铜和铅。
(5)由题意可知，Zn 元素在浸出后以 Zn(NH3)2＋4 进入滤液，结合产物为 ZnSO4 和氨，可分
析出化学方程式为 Zn(NH3)4SO4 =====△
ZnSO4＋4NH3↑。
答案：(1)NH3·H2O(或 NH3) (NH4)2SO4 CO2
(2)①温度升高，氨挥发而使溶液浓度下降，浸出率下降 ②C
(3)＋2 把砷元素氧化成 AsO 3－4 以便除去砷(4)铜和铅
(5)Zn(NH3)4SO4 =====△
ZnSO4＋4NH3↑
3．(2019·绵阳第一次诊断性考试)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉，可以用作染色工艺
的还原剂，纸浆、肥皂等的漂白剂。Na2S2O4 易溶于水，难溶于乙醇，在碱性介质中较稳定，
在空气中易被氧化。回答下列问题：
(1)Na2S2O4 在潮湿空气中被氧化，生成的两种常见酸式盐是_____________(填化学式)。
(2)锌粉法制备 Na2S2O4 的工艺流程如图所示：
①工业上常将锌块进行预处理得到锌粉水悬浊液，其目的是___________________。
②步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式为________________________________________。
③步骤Ⅲ中得到的 Na2S2O4 固体要用乙醇洗涤，其优点是_____________________，“后续
处理”最终要加入少量 Na2CO3 固体，其原因是_________________________________。
(3)目前，我国普遍采用甲酸钠法生产连二亚硫酸钠，其原理是先将 HCOONa 和烧碱加入
乙醇水溶液中，然后通入 SO2 使之发生反应，有 CO2 气体放出，总反应的离子方程式是
________________________________________________________________________。
(4)有人设计了如图方法同时制备连二亚硫酸钠和过二硫酸钠(Na2S2O8)。电解过程中，阴
极室生成 Na2S2O4，a 极的电极反应式为________________，通过阳离子交换膜的离子主要是
Na＋，其迁移方向是________________________(填“由左侧向右侧移动”或“由右侧向左侧
移动”)。
解析：(1)根据硫的含氧酸有亚硫酸和硫酸，再根据氧化还原反应的化学合价升降法可知，
Na2S2O4 在潮湿空气中被氧化生成的两种常见酸式盐为 NaHSO3 和 NaHSO4。
(2)①将锌块进行预处理得到锌粉水悬浊液，目的是增大锌粒的表面积，加快化学反应速
率。②步骤Ⅰ中 Zn 与 SO 2 反应生成 ZnS2O4，化学方程式为 Zn＋2SO 2===ZnS2O4。③根据
Na2S2O4 易溶于水，难溶于乙醇可知，步骤Ⅲ中得到的 Na2S2O4 固体用乙醇洗涤，可以减少
Na2S2O4 的溶解损失，且易于干燥。根据 Na2S2O4 在碱性介质中较稳定，在空气中易被氧化可
知，“后续处理”最终要加入少量 Na2CO3 固体，其原因是 Na2CO3 为碱性物质，“保险粉”在
碱性介质中较稳定。(3)根据 HCOONa→CO2，C 从＋2 价升为＋4 价，失 2e－，SO2→S2O2－4 ，
硫从＋4 价降为＋3 价，1 个 SO2 得 1 个 e－，根据得失电子守恒可知，HCOO－和 SO2 的化学
计量数之比为 1∶2，再根据电荷守恒和原子守恒配平离子方程式为 HCOO － ＋OH － ＋2SO2===S2O2－4 ＋CO2＋H2O。(4)a 极为阳极，SO 2－4 发生氧化反应转化为 S2O2－8 ，电极反应式
为 2SO2－4 －2e－===S2O2－8 。电解时阳离子向阴极移动，故 Na＋由左侧向右侧移动。
答案：(1)NaHSO3 和 NaHSO4
(2)①增大锌粒的表面积，加快化学反应速率 ②Zn＋2SO2===ZnS2O4 ③减少 Na2S2O4 的
溶解损失，易于干燥 Na2CO3 为碱性物质，“保险粉”在碱性介质中较稳定
(3)HCOO－＋OH－＋2SO2===S2O2－4 ＋CO2＋H2O
(4)2SO2－4 －2e－===S2O2－8 由左侧向右侧移动
分离提纯型
【题型方法技巧】
1．题型特点
分离提纯型工艺流程题多以矿物、各种废弃物为原料，经过各种处理，除去杂质获得有
价值的产品。考查的核心在各种分离提纯的实验操作以及条件的控制选择上。虽然把题目形
式设计为工艺流程框图，但其实质还是对混合物的除杂、分离、提纯操作的考查。
2．解题思路
从试题中找出想要什么，要除去的杂质有哪些；加入的试剂都与哪些物质发生了反应，
转化成了什么物质；怎样操作才能将杂质除去(注重信息的提取与加工)。核心是杂质的去除要
彻底。
3．常用分离方法
(1)固体与固体的分离
(2)固体与液体的分离
(3)液体与液体的分离
4．常见操作的答题思考角度
常见操作 答题思考角度分离、提纯
过滤、蒸发、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)；或蒸发结晶
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)
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、水解、潮解等目的
判断沉淀是否洗涤干净 取少量最后一次洗涤液，检验其中是否还有某种离子存在
控制溶液的 pH 方法见前述
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
洗涤晶体
①常见洗涤方式见前述；
②洗涤沉淀方法：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
表面处理
“水洗”除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法(打磨)或化
学法除去表面氧化物、提高光洁度等
【高考真题再现】
1．(2019·高考全国卷Ⅲ，T26，14 分)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，
工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含 Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si 等元素)制备，工艺如
图所示。回答下列问题：
相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下：
金属离子 Mn2＋ Fe2＋ Fe3＋ Al3＋ Mg2＋ Zn2＋ Ni2＋
开始沉淀的 pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9
沉淀完全的 pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9
(1)“滤渣 1”含有 S 和________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。(2)“氧化”中添加适量的 MnO2 的作用是____________________________________。
(3)“调 pH”除铁和铝，溶液的 pH 范围应调节为________～6 之间。
(4)“除杂 1”的目的是除去 Zn2＋和 Ni2＋，“滤渣 3”的主要成分是________。
(5)“除杂 2”的目的是生成 MgF2 沉淀除去 Mg2＋。若溶液酸度过高，Mg2＋沉淀不完全，
原因是____________________________________________________________________。
(6)写出“沉锰”的离子方程式：_________________________________________。
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为 LiNixCoyMnzO2，其中 Ni、
Co、Mn 的化合价分别为＋2、＋3、＋4。当 x＝y＝1
3时，z＝________。
解析：(1)硫化锰矿中硅元素主要以 SiO2 或不溶性硅酸盐形式存在，则“滤渣 1”的主要
成分为 S 和 SiO2(或不溶性硅酸盐)。结合“滤渣 1”中含 S 可知，“溶浸”时 MnO2 与 MnS 在
酸性条件下发生氧化还原反应生成 MnSO4 和 S，根据化合价升价法可配平该反应。(2)“溶浸”
后溶液中可能含 Fe2＋，“氧化”中加入的适量 MnO2 能将 Fe2＋氧化为 Fe3＋。(3)“调 pH”除去
Fe3＋和 Al3＋时，结合表格中数据信息可知，需控制溶液的 pH 范围为 4.7～6 之间。(4)“除杂
1”中加入 Na2S 能将 Zn2＋和 Ni2＋分别转化为沉淀除去，故“滤渣 3”的主要成分为 NiS 和
ZnS。(5)“除杂 2”中 F－与 Mg2＋反应生成 MgF2 沉淀，若溶液酸度过高，则 F－与 H＋结合生
成弱电解质 HF，导致 MgF2(s)Mg2＋(aq)＋2F －(aq)平衡向右移动，Mg 2＋不能完全除去。
(6)“沉锰”时 Mn2＋与 HCO －3 反应生成 MnCO3、CO2 和 H2O，由此可写出离子方程式。(7)化
合物 LiNixCoyMnzO2 中，当 x＝y＝1
3时，根据化合价代数和为 0 得 1＋2×1
3＋3×1
3＋4z－2×2＝
0，解得 z＝1
3。
答案：(1)SiO2(或不溶性硅酸盐) MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O
(2)将 Fe2＋氧化为 Fe3＋
(3)4.7
(4)NiS 和 ZnS
(5)F－与 H＋结合形成弱电解质 HF，MgF2(s)Mg2＋(aq)＋2F－(aq)平衡向右移动
(6)Mn2＋＋2HCO－3 ===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O
(7)1
3
2．[2017·高考全国卷Ⅲ，T27(1)(2)(3)(4)]重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿
制备，铬铁矿的主要成分为 FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：
回答下列问题：
(1)步骤①的主要反应为
FeO·Cr2O3＋Na2CO3＋NaNO3 ― ― →高温
Na2CrO4＋Fe2O3＋CO2＋NaNO2
上述反应配平后 FeO·Cr2O3 与 NaNO3 的系数比为________。该步骤不能使用陶瓷容器，
原因是______________________________________________________________________。
(2)滤渣 1 中含量最多的金属元素是________，滤渣 2 的主要成分是________及含硅杂质。
(3)步骤④调滤液 2 的 pH 使之变_____(填“大”或“小”)，原因是_________________(用
离子方程式表示)。
(4)有关物质的溶解度如图所示。向“滤液 3”中加入适量 KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过
滤得到 K2Cr2O7 固体。冷却到________(填标号)得到的 K2Cr2O7 固体产品最多。
a．80 ℃ b．60 ℃
c．40 ℃ d．10 ℃
步骤⑤的反应类型是______________。
解析：(1)1 mol FeO·Cr 2O3 参与反应共失去 7 mol 电子，而 1 mol NaNO3 参与反应得到 2
mol 电子，根据得失电子守恒，二者的系数比为 2∶7。由于高温下碳酸钠能与陶瓷中的二氧
化硅发生反应，所以该步骤不能使用陶瓷容器。(2)步骤①中生成的氧化铁因不溶于水而进入
滤渣 1，所以滤渣 1 中含量最多的金属元素是 Fe。结合流程图可知，滤渣 2 的主要成分是氢
氧化铝及含硅杂质。(3)滤液 2 中存在平衡：2CrO2－4 ＋2H＋Cr2O2－7 ＋H2O，氢离子浓度越大
(pH 越小)，越有利于平衡正向移动，所以步骤④应调节滤液 2 的 pH 使之变小。(4)根据题图
可知，温度越低，K2Cr2O7 的溶解度越小，析出的重铬酸钾固体越多，故 d 项正确。步骤⑤中
发生的反应为 Na2Cr2O7＋2KCl===K2Cr2O7↓＋2NaCl，其属于复分解反应。
答案：(1)2∶7 陶瓷在高温下会与 Na2CO3 反应
(2)Fe Al(OH)3(3)小 2CrO2－4 ＋2H＋Cr2O2－7 ＋H2O
(4)d 复分解反应
【题组模拟演练】
1．(2019·广州普通高中毕业班综合测试)某废旧锂电池材料含有钴酸锂(LiCoO 2)、导电剂
石墨和铝粉等。回收废旧锂电池中钴的工艺流程如下：
已知：Ksp(CoC2O4)＝2.5×10－9，Ksp(CoCO3)＝1.5×10－13。
回答下列问题：
(1)“浸出液”的主要成分是 LiHC2O4、Al(HC2O4)3，“浸出渣”的主要成分是 CoC2O4。“浸
出”中生成 CoC2O4 的化学方程式为___________________________________，若 H2C2O4 用量
过大，CoC2O4 的产率反而会降低，原因是__________________________________。
(2)“转化”中加入 Na2CO3 溶液发生反应的离子方程式为___________________，该反应
进行的程度较大，试用平衡常数 K 解释原因：___________________________________。
(3)“电解”时装置如图所示。阳极的电极反应式为__________________________，电解
后 a 室中的电解液可返回__________工序继续使用。
(4)某废旧锂电池粉末中 LiCoO2 的质量分数为 w，将 m kg 该废料进行回收利用，电解得
到钴 n kg，钴的回收率为________。
解析：(1)由文字信息及工艺流程知，反应物是 LiCoO2 与 H2C2O4，生成物有 LiHC2O4、
CoC2O4，故可先写出 LiCoO2＋H2C2O4―→LiHC2O4＋CoC2O4，此反应中钴的化合价降低了，
故有一部分草酸被氧化为 CO2，由此可得 LiCoO2＋H2C2O4―→LiHC2O4＋CoC2O4＋CO2，依据
得失电子守恒、质量守恒最后可得到 2LiCoO2＋5H2C2O4===2LiHC2O4＋2CoC2O4＋2CO2↑＋
4H2O。当 H2C2O4 用量过大时，H2C2O4 会与 CoC2O4 反应生成酸式盐 Co(HC2O4)2，从而导致
CoC2O4 产率降低。(2)CoC2O4 与 CoCO3 组成形式相同，由 Ksp 数值知，CoC2O4 遇 Na2CO3 易转
化为 CoCO3。CoC2O4＋CO2－3 CoCO3＋C2O2－4 ，K＝
c(C2O )
c(CO) ＝
Ksp(CoC2O4)
Ksp(CoCO3)≈1.67×104。(3)阳
极上是 H2O 放电生成 O2 与 H＋。电解过程中阳极室的 H＋进入 a 室，阴极室的 Cl－进入 a 室，
最终 a 室得到盐酸，可用于酸溶过程。(4)m kg LiCoO2 中钴的质量为59mw
98 ，回收率＝n÷59mw
98 ×100%＝ 98n
59mw×100%。
答案：(1)2LiCoO2＋5H2C2O4===2LiHC2O4＋2CoC2O4＋2CO2↑＋4H2O CoC2O4 与过量的
H2C2O4 反应转化成 Co(HC2O4)2 而溶解 (2)CoC2O4＋CO2－3 CoCO3＋C2O2－4 该反应的平
衡常数 K＝1.67×104，反应正向进行的趋势很大 (3)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 酸溶 (4)
98n
59mw×100%
2．(2019·河北九校高三联考)镍矿渣中主要含有 Ni(OH)2 和 NiS，还有 Fe、Cu、Ca、Mg、
Zn 等元素的杂质，由镍矿渣制备碳酸镍的流程如下：
已知：含镍浸出液中阳离子主要有 Ni2＋、Fe3＋、Cu2＋、Ca2＋、Mg2＋、Zn2＋。常温下，
部分物质的溶度积常数如下表：
难溶物 NiS ZnS CuS CaF2 MgF2
溶度积常数 1.07×10－21 2.93×10－25 1.27×10－36 4×10－11 7.42×10－11
请回答下列问题：
(1)写出含镍矿渣浸取时生成硫单质的离子方程式：___________________________。
(2)加入 Na2CO3 溶液沉铁时生成的沉淀 1 为难溶于水的黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]，同
时生成一种无色气体，写出此反应的离子方程式：_______________________________。
(3)向溶液 1 中加入 NiS 的作用是除去溶液中的 Cu2＋，原理是 Cu2＋(aq)＋NiS(s)Ni2＋
(aq)＋CuS(s)，该反应的化学平衡常数是________(保留三位有效数字)。
(4)“除锌”时，ZnSO4 与有机萃取剂(用 HA 表示)形成易溶于萃取剂的络合物 ZnA2·2HA，
一段时间后达到化学平衡。
①试写出萃取时反应的化学方程式：________________________________________。
②试分析“除锌”时锌的萃取率随料液 pH 的增大逐渐增大的原因：
________________________________________________________________________。
解析：(1)根据流程图分析可知，含镍矿渣浸取时生成硫单质的离子方程式为 3NiS＋ClO－3
＋6H＋===3Ni2＋＋3S＋Cl－＋3H2O。
(2)加入 Na2CO3 溶液沉铁时，生成黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]沉淀和一种无色气体，该气体为 CO2，反应的离子方程式为 Na＋＋3Fe3＋＋2SO2－4 ＋3H2O＋3CO2－3 ===NaFe3(SO4)2(OH)6
↓＋3CO2↑。
(3) 根 据 Cu2 ＋ (aq) ＋ NiS(s)Ni2 ＋ (aq) ＋ CuS(s) ， 可 得 K ＝
c(Ni2＋)
c(Cu2＋)＝
Ksp(NiS)
Ksp(CuS)＝
1.07 × 10－21
1.27 × 10－36＝8.43×1014。
(4)①由题目信息可知，向溶液 3 中加入有机萃取剂 HA 时，形成络合物 ZnA2·2HA，该
反应为可逆反应，其化学方程式为 ZnSO4＋4HAZnA2·2HA＋H2SO4。②“除锌”时增大
料液的 pH，使料液中 c(H＋)减小，促使平衡右移，从而使锌的萃取率增大。
答案：(1)3NiS＋ClO－3 ＋6H＋===Cl－＋3S＋3Ni2＋＋3H2O
(2)Na＋＋3Fe3＋＋2SO2－4 ＋3H2O＋3CO2－3 ===NaFe3(SO4)2(OH)6↓＋3CO2↑
(3)8.43×1014
(4)①ZnSO4＋4HAZnA2·2HA＋H2SO4 ②料液的 pH 增大时，料液中的 c(H＋)减小，
促使平衡向右移动，锌的萃取率增大
3．溴化锂是一种高效的水汽吸收剂和空气湿度调节剂，54%～55%的溴化锂水溶液是吸
收式绿色制冷剂，其对环境无污染。制备路线图如下：
(1)25 ℃时在 Li2CO3 与 LiF 的混合悬浊液中，
c(CO)
c2(F－)＝______(25 ℃，Li 2CO3 的 Ksp＝
8×10－4；LiF 的 Ksp＝2×10－3)，溶液显______(填“中性”“酸性”或“碱性”)。
(2)制得 LiBr 的关键是“合成”与“调 pH”阶段。
①“合成”制得 LiBr 时，绿色还原剂 CO(NH 2)2 与 Br2 恰好反应的物质的量之比是
________。
②“合成”后的生成液为橙黄色，且 Li2CO3 调节 pH 到 8～9，Li2CO3 转化为 LiHCO3，
同时溶液变为无色，加入 Li2CO3 的目的为________________。
③“合成”时温度与 BrO－3 %的关系如下表：
温度/℃ 20 30 40 50 60 70 80
BrO－3 /% 0 0.50 0.60 0.71 0.75 8.5 15.2
“合成”时选择的温度为________，理由是__________________________________。
(3)“除杂 1”利用 CS(NH2)2 去除 BrO－3 ，生成物为 Li2SO4、CO(NH2)2 等，写出相应的化
学方程式：________________________________________________________________。
(4)“除杂 2”先用 HBr 把溶液调到一定的酸度，加热到 70 ℃左右，然后用 LiOH 调至 pH
＝7，加热的作用是________________________________。解析：(1)
c(CO)
c2(F－)＝
c(CO) × c2(Li＋)
c2(F－) × c2(Li＋)＝
Ksp(Li2CO3)
K (LiF) ＝200。混合溶液因 CO2－3 、F－的水解而
显碱性。(2)①由图中信息知，反应中 Br2 是氧化剂、CO(NH2)2 是还原剂，氮元素转化为 N2、
碳元素转化为 CO2 ，化学方程式为 3Li2CO3 ＋3Br2 ＋CO(NH2)2===6LiBr＋4CO 2 ↑＋N2 ↑＋
2H2O，尿素与 Br2 物质的量之比为 1∶3。②由“合成”后的溶液颜色知 Br2 过量，故 Li2CO3
是用于除去溶液中多余的 Br2。③由表中数据知，温度为 60 ℃时较好，因为温度小于 60 ℃时，
反应速率较慢，高于 60 ℃时，副产物 BrO3%骤然增大，这样会较大程度地降低 LiBr 的产率。
(3)先写出 CS(NH 2)2 ＋LiBrO 3 ―→LiBr＋Li 2SO4 ＋CO(NH 2)2 ，依得失电子守恒 4LiBrO 3 ＋
3CS(NH2)2―→4LiBr＋3CO(NH2)2＋Li2SO4，再结合质量守恒及(2)②中信息知有 LiHCO3 参与
反应，最后得：4LiBrO3＋3CS(NH2)2＋6LiHCO3===4LiBr＋3CO(NH2)2＋3Li2SO4＋6CO2↑＋
3H2O。(4)HBr 与碳酸盐作用生成的 CO2 会有一部分溶解在水中，加热的目的是使溶液中的
CO2 逸出，以免消耗更多的 LiOH。
答案：(1)200 碱性
(2)①1∶3 ②除去多余的 Br2 ③60 ℃ 温度小于 60 ℃ 时，反应速率较慢，大于 60 ℃
时，副产物 BrO－3 %骤然增大，LiBr 的产率降低
(3)4LiBrO3＋3CS(NH2)2＋6LiHCO3===4LiBr＋3CO(NH2)2＋3Li2SO4＋6CO2↑＋3H2O
(4)使溶液中的 CO2 逸出，以免消耗更多的 LiOH
[专题针对训练]
1．(2018·高考北京卷)磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下：
已知：磷精矿主要成分为 Ca5(PO4)3(OH)，还含有 Ca5(PO4)3F 和有机碳等。
溶解度：Ca5(PO4)3(OH)”或“
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