大单元八　化学工艺流程 大单元整合　提能力验考情八 学案 （含答案）2026届高三化学一轮大单元复习

大单元八　化学工艺流程
物质的跟踪
1. 原料到产品的转化：比对原料与产品，确定要除去什么元素，要引进什么元素。
2. 沉淀成分的判断
考查角度 举例 滤渣的成分(填化学式)
原料中不参与反应的物质 蛇纹石是一种富镁硅酸盐矿物的总称，工业上由蛇纹石(主要成分MgO、FeO和Fe2O3、Al2O3、SiO2)制取碱式碳酸镁产品的流程如下： 滤渣a为_________
原料中不参与反应的物质及过量的反应物 以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如图： 滤渣为___________________________
原料中不参与反应的物质及生成物 某粉煤灰经预处理后含Cu2O、SiO2、Al2O3、FeO，一种综合利用工艺设计的流程如下：已知：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O 滤渣Ⅰ为__________________
杂质转化的物质 工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4，碱式硫酸铁易溶于水]的工艺流程如图： 滤渣为_____________________
对所加试剂的要求
试剂 目的 追问
硫酸 酸溶 酸液不能加过多，否则_____________________________________________
盐酸 酸溶 盐酸不能加过多，否则后续可能会与KMnO4等氧化剂反应并生成有毒气体Cl2
碱液 碱溶(溶解Al、Al2O3等物质) 碱液不能加过多，否则_____________________________________________
SO2 作还原剂(还原MnO2、Fe3＋等) 温度不宜过高，温度越高，SO2的_______________
Na 2SO3 作还原剂(还原MnO2、Fe3＋等) 实际用量高于理论量的原因是____________________________________
NH4F、NaF 除去Ca2＋、Mg2＋ pH太小，Ca2＋、Mg2＋去除率降低的原因：____________________________________________________________________________________
Na2S、FeS 除重金属离子(如Cu2＋、Hg2＋) pH太小，Cu2＋、Hg2＋去除率降低的原因：_____________________________________________________________________________________________________
条件的控制目的
控制溶液的pH ①使某种或几种金属离子转化为氢氧化物沉淀，而目标离子不生成沉淀，以达到分离的目的(常利用题给金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH信息，选择pH范围，使杂质离子以氢氧化物形式沉淀出来)；②“酸作用”可除去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解等；③“碱作用”可除去油污、除去铝片表面的氧化膜、溶解铝等；④金属离子的萃取率与溶液的pH 密切相关
例　以软锰矿(主要成分为MnO2，含少量铁的氧化物)制备高纯MnCO3。流程如图：
控制溶液的pH 常温下，已知：Ksp[Mn(OH)2]＝2×10－13、Ksp[Fe(OH)3]＝1×10－39。工业上，当某离子浓度小于1×10－6 mol/L时，认为该离子已除净。氧化后所得溶液中c(Mn2＋)＝0.2 mol/L，为使溶液中Fe3＋除净，调节pH的范围应为_________
调节溶液pH常用试剂：①稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸(注意氧化性)、酸性气体(二氧化硫)等；②氢氧化钠、氨水、碳酸钠、碳酸氢铵、金属氧化物等
控制温度(常用水浴、冰水浴或油浴) ①控制反应速率(升温加快反应速率)、适宜的温度使催化剂的活性最大、防止副反应的发生；②控制化学反应进行的方向，使化学平衡发生移动；③升温：使溶液中的气体逸出，使易挥发的物质挥发，使易分解的物质分解；煮沸：使气体逸出；促进水解，聚沉后便于过滤分离；④控制温度，结晶与过滤
循环物质的确定
考查角度 举例 可循环物质
可逆反应的反应物 _________
前面步骤的反应物，后面步骤的生成物 以菱锰矿(主要成分为MnCO3，还含有FeCO3、CaCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgCO3等杂质)为原料制备二氧化锰的工艺流程如图：已知：草酸钙、草酸镁不溶于水 ______
箭头回头 联碱法(侯氏制碱法)和氨碱法的生产流程简要表示如图： _______________
化学工艺流程(选择题)
1. (2024·湖南卷)中和法生产Na2HPO4·12H2O的工艺流程如图所示。
已知：①H3PO4的电离常数：Ka1＝6.9×10－3，Ka2＝6.2×10－8，Ka3＝4.8×10－13；
②Na2HPO4·12H2O易风化。下列说法错误的是( 　　)
A. “中和”工序若在铁质容器中进行，应先加入Na2CO3溶液
B. “调pH”工序中X为NaOH或H3PO4
C. “结晶”工序中溶液显酸性
D. “干燥”工序需在低温下进行
工艺流程综合题型
2. (2024·广东卷)镓(Ga)在半导体、记忆合金等高精尖材料领域有重要应用。一种从电解铝的副产品炭渣(含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素)中提取镓及循环利用铝的工艺如下。
工艺中，LAEM是一种新型阴离子交换膜，允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区。用LAEM提取金属离子Mn＋的原理如图所示。已知：①pKa(HF)＝3.2。②Na3AlF6(冰晶石)的Ksp为4.0×10－10。③浸取液中，Ga(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)以(m－3)－(m＝0～4)粒子形式存在，Fe2＋最多可与2个Cl－配位，其他金属离子与Cl－的配位可忽略。
(1) “电解”中，反应的化学方程式为___________________________________________。
(2) “浸取”中，由Ga3＋形成－的离子方程式为_______________________________________。
(3) “还原”的目的：避免___元素以_____________________(填化学式)粒子的形式通过LAEM，从而有利于Ga的分离。
(4) “LAEM提取”中，原料液的Cl－浓度越___，越有利于Ga的提取；研究表明，原料液酸度过高，会降低Ga的提取率。因此，在不提高原料液酸度的前提下，可向Ⅰ室中加入____________(填化学式)，以进一步提高Ga的提取率。
(5) “调pH”中，pH至少应大于_________，使溶液中c>c(HF)，有利于3－配离子及Na3晶体的生成。若“结晶”后溶液中c＝0.10 mol/L，则3－浓度为______________mol/L。
3. (2024·安徽卷)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离提收金和银的流程，如图所示。
(1) Cu位于元素周期表第___周期______族。
(2) “浸出液1”中含有的金属离子主要是____________。
(3) “浸取2”步骤中，单质金转化为HAuCl4的化学方程式为__________________________________ _______________________________________。
(4) “浸取3”步骤中，“浸渣2”中的____________(填化学式)转化为[Ag(S2O3)2]3－。
(5) “电沉积”步骤中阴极的电极反应式为_______________________________________________ ___________________。
“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为____________(填化学式)。
(6) “还原”步骤中，被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为__________。
(7) Na2S2O3可被I2氧化为Na2S4O6。从物质结构的角度分析S4O的结构为(a)而不是(b)的原因：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(a)　 (b)
4. (2024·湖北卷)铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐中提取铍的路径如图所示。已知：Be2＋＋4HA??BeA2(HA)2＋2H＋。
(1) 基态Be2＋的轨道表示式为___。
(2) 为了从“热熔、冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程的特点是____________。
(3) “萃取、分液”的目的是分离Be2＋和Al3＋，向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液，观察到的现象是____________________________________。
(4) 写出反萃取生成Na2的化学方程式：_________________________________ _______________________________________________________________________。“滤液2”可以进入__________________步骤再利用。
(5) 电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是_________________________________。
(6) Be(OH)2与醋酸反应得到某含4个Be的配合物，4个Be位于以1个O原子为中心的四面体的4个顶点，且每个Be的配位环境相同，Be与Be间通过CH3COO－相连，其化学式为____________________________________。
5. (2024·湖南卷)铜阳极泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)是一种含贵金属的可再生资源，回收贵金属的化工流程如图所示。
已知：①当某离子的浓度低于1.0×10－5 mol/L时，可忽略该离子的存在；
②AgCl＋Cl－??,\s\up6())－　K＝2.0×10－5；
③Na2SO3易从溶液中结晶析出；
④不同温度下Na2SO3的溶解度如下：
温度/℃ 0 20 40 60 80
溶解度/g 14.4 26.1 37.4 33.2 29.0
(1) Cu属于______区元素，其基态原子的价层电子排布式为_____________________。
(2) “滤液1”中含有Cu2＋和H2SeO3，“氧化酸浸”时Cu2Se反应的离子方程式为_________________________________________________________________________________________。
(3) “氧化酸浸”和“除金”工序均需加入一定量的NaCl：
①在“氧化酸浸”工序中，加入适量NaCl的原因是_______________________________________。
②在“除金”工序溶液中，Cl－浓度不能超过_________ mol/L。
(4) 在“银转化”体系中，[Ag(SO3)2]3－和[Ag(SO3)3]5－浓度之和为0.075 mol/L，两种离子分布分数δ随SO浓度的变化关系如图所示。若SO浓度为1.0 mol/L，则5－的浓度为____________ mol/L。
(5) 滤液4中溶质主要成分为__________________(填化学式)；在连续生产的模式下，“银转化”和“银还原”工序需在40 ℃左右进行，若反应温度过高，将难以实现连续生产，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。
6. (2024·山东卷)以铅精矿(含PbS，Ag2S等)为主要原料提取金属Pb和Ag的工艺流程如下：
(1) “热浸”时，难溶的PbS和Ag2S转化为2－和－及单质硫。溶解等物质的量的PbS和Ag2S时，消耗Fe3＋物质的量之比为_________；溶液中盐酸浓度不宜过大，除防止“热浸”时HCl挥发外，另一目的是防止产生_________(填化学式)。
(2) 将“过滤Ⅱ”得到的PbCl2沉淀反复用饱和食盐水热溶，电解所得溶液可制备金属Pb。“电解Ⅰ”阳极产物用尾液吸收后在工艺中循环使用，利用该吸收液的操作单元为______。
(3) “还原”中加入铅精矿的目的是_____________________________________________。
(4) “置换”中可选用的试剂X为___(填字母)。
A. Al B. Zn
C. Pb D. Ag
“置换”反应的离子方程式为____________________________________________________。
(5) “电解Ⅱ”中将富银铅泥制成电极板，用作______(填“阴极”或“阳极”)。
7. (2024·新课标卷)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下：
已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10－5 mol/L)时的pH：
相关离子 Fe3＋ Fe2＋ Co3＋ Co2＋ Zn2＋
开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2
(1) “酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是__________________________________________________；
“滤渣1”中金属元素主要为______。
(2) “过滤1”后的溶液中加入MnO2的作用是_______________________________________ _________________________________________________________。
取少量反应后的溶液，加入化学试剂________________________________检验____________，若出现蓝色沉淀，需补加MnO2。
(3) “氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为______________________________________ ___________________________________________________________________________________________、_______________________________________________________________________________________。
(4) “除钴液”中主要的盐有__________________________(写化学式)，残留的Co3＋浓度为_____________________mol/L。
大单元整合　提能力验考情八
[能力提升]
提升1　1. SiO2　CaCO3、Ca(OH)2　SiO2、Cu　Al(OH)3
提升2　会造成后续调pH时消耗过多试剂
会造成后续调pH时消耗过多试剂
溶解度越小　Na 2SO3被空气中的O2氧化
pH太小，溶液中的F－与H＋结合生成HF，使溶液中的F－浓度减小
pH太小，溶液中的S2－与H＋结合生成HS－、H2S，使溶液中的S2－浓度减小
提升3　例　3～8
【解析】 Fe3＋除净时，c(OH－)＝＝mol/L＝1×10－11 mol/L，pH＝3；锰离子开始沉淀时，c(OH－)＝＝ mol/L＝1×10－6 mol/L，pH＝8，故应调节pH的范围是3～8
提升4　N2、H2　硫酸　母液、CO2
[高考新视野]
1. C　【解析】 H3PO4和Na2CO3先发生反应，通过加入X调节pH，使产物完全转化为Na2HPO4，通过结晶、过滤、干燥，最终得到Na2HPO4·12H2O成品。铁是较活泼金属，可与H3PO4反应生成氢气，故“中和”工序若在铁质容器中进行，应先加入Na2CO3溶液，A正确；若“中和”工序加入Na2CO3过量，则需要加入酸性物质来调节pH，为了不引入新杂质，可加入H3PO4；若“中和”工序加入H3PO4过量，则需要加入碱性物质来调节pH，为了不引入新杂质，可加入NaOH，所以“调pH”工序中X为NaOH或H3PO4，B正确；“结晶”工序中的溶液为饱和Na2HPO4溶液，HPO的水解常数Kh＝＝≈1.6×10－7，由于Kh＞Ka3，则Na2HPO4的水解程度大于电离程度，溶液显碱性，C错误；由于Na2HPO4·12H2O易风化失去结晶水，故“干燥”工序需要在低温下进行，D正确。
2. (1) 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
(2) Ga3＋＋4Cl－===[GaCl4]－　(3) 铁　[FeCl4]－　(4) 高　NaCl　(5) 3.2　4.0×10－7
【解析】 电解铝的副产品炭渣(含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素)进行“焙烧”，金属转化为氧化物，焙烧后的固体加入盐酸“浸取”，浸取液加入铝片是将Fe3＋进行“还原”，得到原料液，原料液用“LAEM提取”，[GaCl4]－通过交换膜进入Ⅱ室并转化为Ga3＋，Ⅱ室溶液进一步处理得到镓，Ⅰ室溶液加入含F－的废液“调pH”并结晶得到NaAlF6晶体用于电解铝。(3) 由信息知浸取液中，Ga(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)以[MClm](m－3)－(m＝0～4)粒子形式存在，LAEM是一种新型阴离子交换膜，允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区，为了避免铁元素的配离子通过LAEM，故要先加入铝片还原Fe3＋，从而有利于Ga的分离。(4) “LAEM提取”中，原料液的Cl－浓度越高，更有利于生成[GaCl4]－的反应正向移动，更有利于Ga的提取，在不提高原料液酸度的前提下，同时又不引入新杂质，可向Ⅰ室中加入NaCl，以提高Cl－浓度，进一步提高Ga的提取率。(5) 由pKa(HF)＝3.2，Ka(HF)＝＝10－3.2，为了使溶液中c(F－)>c(HF)，故c(H＋)<10－3.2 mol/L，故pH至少应大于3.2，有利于[AlF6]3－配离子及Na3AlF6晶体的生成。若“结晶”后溶液中c(Na＋)＝0.10 mol/L，根据Na3 AlF6(冰晶石)的Ksp＝4.0×10－10，[AlF6]3－＝＝ mol/L＝4.0×10－7 mol/L。
3. (1) 四　ⅠB　(2) Cu2＋
(3) 2Au＋8HCl＋3H2O2===2HAuCl4＋6H2O　(4) AgCl
(5) [Ag(S2O3)2]3－＋e－===Ag↓＋2S2O　Na2S2O3
(6) 3∶4　(7) (a)结构中电子云分布较均衡，结构较为稳定，(b)结构中正、负电荷中心不重合，极性较大，较不稳定，且存在过氧键，过氧键的氧化性大于I2，故Na2S2O3不能被I2氧化成(b)结构
【解析】 (3) “浸取2”步骤中，Au与盐酸、H2O2发生氧化还原反应，生成HAuCl4和H2O，根据得失电子守恒及原子守恒，可得反应的化学方程式。(4) 浸渣2中含有AgCl，与Na2S2O3反应转化为[Ag(S2O3)2]3－。(5) “电沉积”步骤中，阴极发生还原反应，[Ag(S2O3)2]3－得电子被还原为Ag，电极反应式为[Ag(S2O3)2]3－＋e－===Ag↓＋2S2O；阴极反应生成S2O，同时阴极区溶液中含有Na＋，故“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为Na2S2O3。(6)“还原”步骤中， HAuCl4被还原为Au，Au元素的化合价由＋3变为0，一个HAuCl4转移3个电子，N2H4被氧化为N2，N元素的化合价由－2变为0，一个N2H4转移4个电子，根据得失电子守恒，被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为3∶4。
4. (1) 　(2) 快速冷却　(3) 出现白色浑浊，后迅速消失　(4) BeA2(HA)2＋6NaOH===Na2[Be(OH)4]＋4NaA＋2H2O　反萃取、分液　(5) 增强熔融氯化铍的导电性
(6)C12H18Be4O13
【解析】 铝硅酸盐先加热熔融，然后快速冷却到其玻璃态，再加入稀硫酸酸浸过滤，滤渣的成分为H2SiO3，“滤液1”中有Be2＋和Al3＋，加入含HA的煤油将Be2＋萃取到有机相中，水相1中含有Al3＋，有机相为BeA2(HA)2，加入过量氢氧化钠反萃取Be2＋使其转化为Na2[Be(OH)4]进入水相2中，分离出含NaA的煤油，最后对水相2加热过滤，分离出Be(OH)2，通过系列操作得到金属铍。(2) 熔融态物质冷却凝固时，缓慢冷却会形成晶体，快速冷却会形成非晶态，即玻璃态。(3) “滤液1”中有Be2＋和Al3＋，加入含HA的煤油将Be2＋萃取到有机相中，则水相1中含有Al3＋，则向过量烧碱的溶液中逐滴加入少量水相1的溶液，出现白色浑浊，后迅速消失。(4) 滤液2的主要成分为NaOH，可进入反萃取步骤再利用。(6)由题意可知，该配合物中有4个铍位于四面体的四个顶点上，四面体中心只有一个O，Be与Be之间总共有6个CH3COO－，则其结构简式为Be4O(CH3COO)6，化学式为C12H18Be4O13。
5. (1) ①ds　3d104s1
(2) Cu2Se＋4H2O2＋4H＋===2Cu2＋＋H2SeO3＋5H2O　(3) ①使银元素转化为AgCl沉淀　② 0.5　(4) 0.05
(5) Na2SO3　高于40 ℃后，Na2SO3的溶解度下降，“银转化”和“银还原”的效率降低，难以实现连续生产
【解析】 (3) ②在“除金”工序溶液中，根据反应AgCl＋Cl－－，若Cl－加入过多，AgCl则会转化为－，当某离子的浓度低于1.0×10－5 mol/L时，可忽略该离子的存在，为了不让AgCl发生转化，则令c{[AgCl2]－}＝1.0×10－5 mol/L，由K＝＝2.0×10－5，可得c＝0.5 mol/L，即Cl－浓度不能超过0.5 mol/L。(4) 在“银转化”体系中，3－和5－浓度之和为0.075 mol/L，溶液中存在平衡关系：3－＋SO??5－，当c(SO)＝0.5 mol/L时，此时c＝c＝0.037 5 mol/L，则该平衡关系的平衡常数K＝＝＝2，当c(SO)＝1 mol/L时，K＝＝＝2，解得此时c＝0.05 mol/L。(5) 滤液4中溶质主要成分为Na2SO3；由不同温度下Na2SO3的溶解度可知，高于40 ℃后，Na2SO3的溶解度下降，“银转化”和“银还原”的效率降低，难以实现连续生产。
6. (1) 1∶1　H2S　(2) 热浸　(3) 将过量的Fe3＋还原为Fe2＋　(4) C　Pb＋2[AgCl2]－===2Ag＋[PbCl4]2－
(5) 阳极
【解析】 (1) “热浸”时，Fe3＋将PbS和Ag2S中－2价的硫氧化为单质硫，Fe3＋被还原为Fe2＋，在这个过程中Pb和Ag的化合价保持不变，所以等物质的量的PbS和Ag2S时，S2－物质的量相等，所以消耗Fe3＋的物质的量相等，比值为1∶1；溶液中盐酸浓度过大，这里主要考虑氢离子浓度会过大，会生成H2S 气体。(2) “过滤Ⅱ”得到的PbCl2沉淀反复用饱和食盐水热溶，会溶解为2－，电解2－溶液制备金属Pb，Pb在阴极产生，阳极Cl－放电产生Cl2, 尾液成分为FeCl2，FeCl2吸收Cl2后转化为FeCl3，可以在热浸中循环使用。(3) 过滤Ⅱ所得的滤液中有过量的未反应的Fe3＋，根据还原之后可以得到含硫滤渣，“还原”中加入铅精矿的目的是将过量的Fe3＋还原为Fe2＋。(4) “置换”中加入试剂X可以得到富银铅泥，为了防止引入其他杂质，则试剂X应为Pb，发生的反应为Pb＋2[AgCl2]－===2Ag＋[PbCl4]2－。(5) “电解Ⅱ”中将富银铅泥制成电极板，“电解Ⅱ”得到金属银和金属铅，将银和铅分离出来，阳极放电，银变成阳极泥而沉降下来，铅失电子为Pb2＋，阴极得电子得到Pb，所以电极板应作阳极。
7. (1) 增大固液接触面积，加快酸浸速率，提高浸取效率　Pb　(2) 将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，以便在后续调pH时除去Fe元素　K3[Fe(CN)6]溶液　　Fe2＋　(3) 3Co2＋＋MnO＋7H2O===3Co(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋　3Mn2＋＋2MnO＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋
(4) ZnSO4 、K2SO4　10－16.7
【解析】 (3) “氧化沉钴”，加入强氧化剂KMnO4，将溶液中Co2＋氧化为Co3＋，在pH＝5时Co3＋形成Co(OH)3沉淀，而KMnO4则被还原为MnO2，KMnO4还会与溶液中的Mn2＋发生归中反应生成MnO2，得到Co(OH)3和MnO2的混合物。(4) 最终得到的“除钴液”中含有的金属离子主要是加入ZnO调pH时引入的Zn2＋、加入KMnO4“氧化沉钴”时引入的K＋，而阴离子是在“酸浸”时引入的SO，因此其中主要的盐有ZnSO4和K2SO4；由表可知，当溶液pH＝1.1时，Co3＋恰好完全沉淀，此时溶液中c(Co3＋)＝1.0×10－5 mol/L，c(OH－)＝10－12.9 mol/L，则Ksp[Co(OH)3]＝1.0×10－5×(10－12.9)3＝10－43.7，“除钴液”的pH＝5，即c(H＋)＝10－5 mol/L，则c(OH－)＝10－9 mol/L，此时溶液中c(Co3＋)＝＝ mol/L＝10－16.7 mol/L。