大题逐点突破2 化工流程中物质的分离与提纯
【例】 （2024·湖北高考16题节选）铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐[Be3Al2（SiO3）6]中提取铍的路径为：
已知：Be2＋＋4HABeA2（HA）2＋2H＋。回答下列问题：
（1）为了从“热熔冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程的特点是 。
（2）写出反萃取生成Na2[Be（OH）4]的化学方程式： 。“滤液2”可以进入 步骤再利用。
（3）电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是 。
答案：（1）快速冷却
（2）BeA2（HA）2＋6NaOHNa2[Be（OH）4]＋4NaA＋2H2O 反萃取分液
（3）增强熔融氯化铍的导电性
【流程分析】
（1）基于操作目的的方法判断
（2）基于题给信息的陌生方程式书写
基于物质成分的工艺选择：
“反萃取分液”中加入过量NaOH、Na2[Be（OH）4]受热分解生成Be（OH）2和NaOH，“滤液2”的主要成分为NaOH，可进入“反萃取分液”步骤再利用。
（3）基于物质性质的作用判断
氯化铍熔融态导电性弱加入氯化钠的作用主要是增大熔融态氯化铍的导电性。
【模型构建】
1.从溶液中获取晶体的方法及实验操作
（1）溶解度受温度影响较小的物质（如NaCl）采取蒸发结晶的方法，实验过程为蒸发结晶、趁热过滤（如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出）、洗涤、干燥。
（2）溶解度受温度影响较大的物质、带有结晶水的盐或可水解的盐采取冷却结晶的方法，实验过程为蒸发浓缩（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。
2.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有机相进入水相的过程，为萃取的逆过程。
3.蒸发与蒸馏
（1）在某种气体氛围中进行蒸发可抑制水解。如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中蒸发，以防其水解。
（2）减压蒸馏的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止受热分解、氧化等。
4.固体物质的洗涤
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
洗涤沉淀的方法：向过滤器中加入洗涤剂至浸没沉淀，待洗涤剂自然流下后，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置于试管中，向其中滴入检验试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀洗涤干净
1.（2025·湖北高考16题节选）氟化钠是一种用途广泛的氟化试剂，通过以下两种工艺制备：
Ⅰ
Ⅱ
已知：室温下，TiO2是难溶酸性氧化物，CaTiO3的溶解度极低。
20 ℃时，NaF的溶解度为4.06 g/100 g水，温度对其溶解度影响不大。
回答下列问题：
（1）工艺Ⅱ水浸后NaF的产率可达81％，写出工艺Ⅱ的总化学反应方程式
。
（2）从滤液Ⅱ获取NaF晶体的操作为 （填字母）。
a.蒸发至大量晶体析出，趁热过滤
b.蒸发至有晶膜出现后冷却结晶，过滤
（3）研磨能够促进固相反应的原因可能有 （填字母）。
a.增大反应物间的接触面积
b.破坏反应物的化学键
c.降低反应的活化能
d.研钵表面跟反应物更好接触
2.（2024·北京高考18题）利用黄铜矿（主要成分为CuFeS2，含有SiO2等杂质）生产纯铜，流程示意图如下。
（1）矿石在焙烧前需粉碎，其作用是 。
（2）（NH4）2SO4的作用是利用其分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4。（NH4）2SO4发生热分解的化学方程式是 。
（3）矿石和过量（NH4）2SO4按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测得：“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图；400 ℃和500 ℃时，固体B中所含铜、铁的主要物质如表。
温度/℃ B中所含铜、铁的主要物质
400 Fe2O3、CuSO4、CuFeS2
500 Fe2（SO4）3、CuSO4、CuO
①温度低于425 ℃，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是 。
②温度高于425 ℃，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是
。
1.（2025·黔东南州模拟节选）钨（W）广泛用于国防军事、航空航天、信息制造等领域。工业上以黑钨矿（主要成分为FeWO4、MnWO4，同时还含有少量Zn、Co、Si等的化合物）为原料，利用如图流程冶炼钨：
已知：
①“焙烧”后的固体产物中主要含有Fe2O3、MnO2、Na2WO4以及Zn、Co、Si的可溶性盐；
②H2WO4是一种难溶于水的酸；
③H2S的Ka1＝1.1×10－7、Ka2＝1.3×10－13。
回答下列问题：
“系列操作”包括① （填操作名称，下同）、冷却结晶、过滤、洗涤和② ；从下列仪器中选出①②需使用的仪器，依次为 （填字母）。
2.（2025·河北唐山二模节选）科技人员提出用硫酸同时浸出软锰矿和辉铜矿的新工艺，用于联产硫酸锰和硫酸铜，具有较大的经济效益。其流程如图所示：
已知：软锰矿和辉铜矿中主要成分分别为MnO2、Cu2S，含有Fe2O3、SiO2等杂质。
请回答下列问题：
（1）已知硫酸锰和硫酸铜在水中的溶解度如表所示：
温度/℃ 0 20 40 60 80 100
硫酸铜/g 14.3 20.7 28.5 40.0 55.0 75.4
硫酸锰/g 53.2 64.5 68.8 55.0 48.0 34.9
“结晶一”中采用的方法是 ；为提高产率，“结晶二”所得母液应与 （填工序名称）后所得液体混合，循环利用。
（2）净化后所得混合溶液分离硫酸铜和硫酸锰，还可以采用羧酸酯类有机相“萃取”和硫酸“反萃”的方法。原理如下。
“废液”的主要无机溶质为 （填名称）。
大题逐点突破2 化工流程中物质的分离与提纯
【真题研做·明确考向】
1.（1）CaF2＋TiO2＋2NaOHCaTiO3＋2NaF＋H2O （2）a （3）ab
解析：（1）根据工艺Ⅱ的流程，CaF2、TiO2与NaOH反应生成CaTiO3、NaF和H2O，化学方程式为CaF2＋TiO2＋2NaOHCaTiO3＋2NaF＋H2O。（2）滤液Ⅱ主要是NaF溶液，因NaF溶解度受温度影响小（题干说明），故蒸发至大量晶体析出，趁热过滤即可得到NaF晶体，故选a；其溶解度随温度变化不明显，冷却结晶无法析出更多晶体，故不选b。（3）研磨将固体颗粒粉碎，减小粒径，从而显著增加反应物之间的接触面积，使反应更易发生，a选；研磨过程中的机械力可能导致晶体结构缺陷或局部化学键断裂，产生活性位点，使反应更易发生，b选；活化能是反应固有的能量屏障，研磨主要通过增加接触和产生缺陷来提高反应速率，但一般不直接降低活化能，c不选；研钵仅作为研磨工具，其表面不参与反应，因此与反应物接触更好并非促进反应的原因，d不选。
2.（1）增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分
（2）（NH4）2SO42NH3↑＋SO3↑＋H2O
（3）①温度低于425 ℃，随焙烧温度升高，（NH4）2SO4分解产生的SO3增多，可溶物CuSO4含量增加，故铜浸出率显著增加 ②温度高于425 ℃，随焙烧温度升高发生反应：4CuFeS2＋17O2＋2CuSO46CuO＋2Fe2（SO4）3＋4SO3，CuFeS2和CuSO4转化成难溶于水的CuO，铜浸出率降低
解析：（1）黄铜矿的矿石在焙烧前需粉碎，是为了增大反应物的接触面积，加快反应速率，使反应更充分。
（2）铵盐不稳定，易分解，（NH4）2SO4分解为非氧化还原反应，产物中有NH3和SO3，故化学方程式为（NH4）2SO42NH3↑＋SO3↑＋H2O。（3）①由题图可知，温度低于425 ℃，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大，是因为（NH4）2SO4分解产生的SO3增多，可溶物CuSO4含量增加，故铜浸出率显著增加；②温度高于425 ℃，随焙烧温度升高，CuFeS2和CuSO4转化成难溶于水的CuO，发生反应：4CuFeS2＋17O2＋2CuSO46CuO＋2Fe2（SO4）3＋4SO3，铜浸出率降低。
【对点演练·能力培养】
1.蒸发浓缩 干燥 BC
解析：“系列操作”得到结晶水合物，则“系列操作”包括①蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和②干燥；对溶液进行蒸发浓缩时可以使用蒸发皿，干燥时可以使用干燥器。
2.（1）蒸发结晶、趁热过滤 净化 （2）硫酸钠
解析：（1）硫酸锰的溶解度受温度影响不大，硫酸铜的溶解度随温度升高而增大，蒸发结晶析出硫酸锰，趁热过滤得到硫酸锰晶体，所以“结晶一”中采用的方法是蒸发结晶、趁热过滤；为提高产率，“结晶二”所得母液应与净化后所得液体混合，循环利用。（2）净化后所得混合溶液中含有硫酸铜和硫酸锰，采用羧酸酯类有机相“萃取”和硫酸“反萃”分离出硫酸铜和硫酸锰，过程中加入了羧酸酯类有机物、硫酸、氢氧化钠，所以“废液”的主要无机溶质为硫酸钠。
1 / 3(共30张PPT)
大题逐点突破2
化工流程中物质的分离与提纯
02
真题研做
01
典例分析
模型构建
明确考向
03
对点演练
能力培养
目 录
contents
典例分析 模型构建
【例】 （2024·湖北高考16题节选）铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝
硅酸盐[Be3Al2（SiO3）6]中提取铍的路径为：
已知：Be2＋＋4HA BeA2（HA）2＋2H＋。回答下列问题：
（1）为了从“热熔冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程的特点是 。
快速冷却
（2）写出反萃取生成Na2[Be（OH）4]的化学方程式：
。“滤液2”可以进入
步骤再利用。
（3）电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是
。
BeA2（HA）2＋
6NaOH Na2[Be（OH）4]＋4NaA＋2H2O
反
萃取分液
增强熔
融氯化铍的导电性
【流程分析】
（1）基于操作目的的方法判断
（2）基于题给信息的陌生方程式书写
“反萃取分液”中加入过量NaOH、Na2[Be（OH）4]受热分解生成Be
（OH）2和NaOH，“滤液2”的主要成分为NaOH，可进入“反萃取分
液”步骤再利用。
基于物质成分的工艺选择：
（3）基于物质性质的作用判断
氯化铍熔融态导电性弱 加入氯化钠的作用主要是增大熔融态氯化铍的导
电性。
【模型构建】
1. 从溶液中获取晶体的方法及实验操作
（1）溶解度受温度影响较小的物质（如NaCl）采取蒸发结晶的方法，实
验过程为蒸发结晶、趁热过滤（如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析
出）、洗涤、干燥。
（2）溶解度受温度影响较大的物质、带有结晶水的盐或可水解的盐采取
冷却结晶的方法，实验过程为蒸发浓缩（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。
2. 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有机相进入水相的过程，为萃取
的逆过程。
3. 蒸发与蒸馏
（1）在某种气体氛围中进行蒸发可抑制水解。如从溶液中析出FeCl3、
AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中蒸发，以防其水解。
（2）减压蒸馏的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止受热分解、氧
化等。
4. 固体物质的洗涤
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
洗涤试剂 适用范围 目的
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
洗涤沉淀的方法：向过滤器中加入洗涤剂至浸没沉淀，待洗涤剂自然流
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置于试管中，
向其中滴入检验试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀洗涤干净
真题研做 明确考向
1. （2025·湖北高考16题节选）氟化钠是一种用途广泛的氟化试剂，通过
以下两种工艺制备：
Ⅰ
Ⅱ
已知：室温下，TiO2是难溶酸性氧化物，CaTiO3的溶解度极低。
20 ℃时，NaF的溶解度为4.06 g/100 g水，温度对其溶解度影响不大。
回答下列问题：
（1）工艺Ⅱ水浸后NaF的产率可达81％，写出工艺Ⅱ的总化学反应方程
式 。
解析：根据工艺Ⅱ的流程，CaF2、TiO2与NaOH反应生成CaTiO3、NaF和H2O，化学方程式为CaF2＋TiO2＋2NaOH CaTiO3＋2NaF＋H2O。
（2）从滤液Ⅱ获取NaF晶体的操作为 （填字母）。
a.蒸发至大量晶体析出，趁热过滤
b.蒸发至有晶膜出现后冷却结晶，过滤
解析：滤液Ⅱ主要是NaF溶液，因NaF溶解度受温度影响小（题干说明），故蒸发至大量晶体析出，趁热过滤即可得到NaF晶体，故选a；其溶解度随温度变化不明显，冷却结晶无法析出更多晶体，故不选b。
CaF2＋TiO2＋2NaOH CaTiO3＋2NaF＋H2O
a
（3）研磨能够促进固相反应的原因可能有 （填字母）。
a.增大反应物间的接触面积
b.破坏反应物的化学键
c.降低反应的活化能
d.研钵表面跟反应物更好接触
ab
解析：研磨将固体颗粒粉碎，减小粒径，从而显著增加反应物之间的接触面积，使反应更易发生，a选；研磨过程中的机械力可能导致晶体结构缺陷或局部化学键断裂，产生活性位点，使反应更易发生，b选；活化能是反应固有的能量屏障，研磨主要通过增加接触和产生缺陷来提高反应速率，但一般不直接降低活化能，c不选；研钵仅作为研磨工具，其表面不参与反应，因此与反应物接触更好并非促进反应的原因，d不选。
2. （2024·北京高考18题）利用黄铜矿（主要成分为CuFeS2，含有SiO2等
杂质）生产纯铜，流程示意图如下。
（1）矿石在焙烧前需粉碎，其作用是
。
解析：黄铜矿的矿石在焙烧前需粉碎，是为了增大反应物的接触面积，加快反应速率，使反应更充分。
增大接触面积，加快反应速率，
使反应更充分
（2）（NH4）2SO4的作用是利用其分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化
为CuSO4。（NH4）2SO4发生热分解的化学方程式是
。
解析：铵盐不稳定，易分解，（NH4）2SO4分解为非氧化还原反应，产物中有NH3和SO3，故化学方程式为（NH4）2SO4 2NH3↑＋SO3↑＋H2O。
（NH4）2SO4
2NH3↑＋SO3↑＋H2O
（3）矿石和过量（NH4）2SO4按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测得：“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图；400 ℃和500 ℃时，固体B中所含铜、铁的主要物质如表。
温度/℃ B中所含铜、铁的主要物质
400 Fe2O3、CuSO4、CuFeS2
500 Fe2（SO4）3、CuSO4、CuO
①温度低于425 ℃，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是
。
温度
低于425 ℃，随焙烧温度升高，（NH4）2SO4分解产生的SO3增多，可溶物
CuSO4含量增加，故铜浸出率显著增加
②温度高于425 ℃，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温
度升高而降低的原因是
。
温度高于425 ℃，随焙烧温度升高发生反应：
4CuFeS2＋17O2＋2CuSO4 6CuO＋2Fe2（SO4）3＋4SO3，CuFeS2和
CuSO4转化成难溶于水的CuO，铜浸出率降低
解析：①由题图可知，温度低于425 ℃，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大，是因为（NH4）2SO4分解产生的SO3增多，可溶物CuSO4含量增加，故铜浸出率显著增加；②温度高于425 ℃，随焙烧温度升高，CuFeS2和CuSO4转化成难溶于水的CuO，发生反应：4CuFeS2＋17O2＋2CuSO4 6CuO＋2Fe2（SO4）3＋4SO3，铜浸出率降低。
对点演练 能力培养
1. （2025·黔东南州模拟节选）钨（W）广泛用于国防军事、航空航天、信息制造等领域。工业上以
黑钨矿（主要成分为FeWO4、
MnWO4，同时还含有少量Zn、
Co、Si等的化合物）为原料，
利用如图流程冶炼钨：
已知：
①“焙烧”后的固体产物中主要含有Fe2O3、MnO2、Na2WO4以及Zn、
Co、Si的可溶性盐；
②H2WO4是一种难溶于水的酸；
③H2S的Ka1＝1.1×10－7、Ka2＝1.3×10－13。
回答下列问题：
“系列操作”包括① （填操作名称，下同）、冷却结晶、过
滤、洗涤和② ；从下列仪器中选出①②需使用的仪器，依次
为 （填字母）。
蒸发浓缩
干燥
BC
解析：“系列操作”得到结晶水合物，则“系列操作”包括①蒸发浓缩、
冷却结晶、过滤、洗涤和②干燥；对溶液进行蒸发浓缩时可以使用蒸发
皿，干燥时可以使用干燥器。
2. （2025·河北唐山二模节选）科技人员提出用硫酸同时浸出软锰矿和辉
铜矿的新工艺，用于联产硫酸锰和硫酸铜，具有较大的经济效益。其流程
如图所示：
已知：软锰矿和辉铜矿中主要成分分别为MnO2、Cu2S，含有Fe2O3、SiO2
等杂质。
请回答下列问题：
（1）已知硫酸锰和硫酸铜在水中的溶解度如表所示：
温度/℃ 0 20 40 60 80 100
硫酸铜/g 14.3 20.7 28.5 40.0 55.0 75.4
硫酸锰/g 53.2 64.5 68.8 55.0 48.0 34.9
“结晶一”中采用的方法是 ；为提高产率，
“结晶二”所得母液应与 （填工序名称）后所得液体混合，
循环利用。
蒸发结晶、趁热过滤
净化
解析：硫酸锰的溶解度受温度影响不大，硫酸铜的溶解度随温度升高而增大，蒸发结晶析出硫酸锰，趁热过滤得到硫酸锰晶体，所以“结晶一”中采用的方法是蒸发结晶、趁热过滤；为提高产率，“结晶二”所得母液应与净化后所得液体混合，循环利用。
（2）净化后所得混合溶液分离硫酸铜和硫酸锰，还可以采用羧酸酯类有
机相“萃取”和硫酸“反萃”的方法。原理如下。
“废液”的主要无机溶质为 （填名称）。
硫酸钠
解析：净化后所得混合溶液中含有硫酸铜和硫酸锰，采用羧酸酯类有机相“萃取”和硫酸“反萃”分离出硫酸铜和硫酸锰，过程中加入了羧酸酯类有机物、硫酸、氢氧化钠，所以“废液”的主要无机溶质为硫酸钠。
THANKS
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