工业流程题解题策略（讲义）-2025年高考化学一轮复习（新教材新高考）

第05讲工业流程题解题策略

目录

01考情透视目标导航........................................................

02知识导图思维引航........................................................

03考点突破考法探究.........................................................

考点一微型工业流程题.......................................................

知识点1微型工艺流程中题的呈现方式...............................................

知识点2工艺流程中的实验操作分析................................................

考向1微型工艺流程中的实验操作...................................................

考向2微型工艺流程中的过程评价..................................................

考点二化工流程综合题.......................................................

知识点1反应条件的控制.........................................................

知识点2常用的分离、提纯方法...................................................

考向1化学工艺流程与物质制备...................................................

考向2化学工艺流程与反应原理...................................................

04真题练习•命题洞见.........................................................

0

人着情透孤，月标导航八

考点要求考题统计考情分析

2023浙江6月选考12题，2分；2023湖北卷3化工流程题是高考的热点题型，通

题，3分；2023湖南卷9题，3分；2023辽宁卷10常以实际的工业生产为背景，通过工艺

微型实验设计

题，3分；2023山东卷13题，4分；2022福建卷6流程图的形式再现生产的关键环节。该

与评价

题，4分；2022河北卷4题，3分；2022山东卷9类题主要以化工流程或实验装置图

题，2分；2022山东卷9题，2分；2021湖南卷6为载体，以考查实验设计、探究与实

题，3分；2021河北卷6题，3分;验分析能力为主，同时涉及基本操

作、基本实验方法、装置与仪器选择、

误差分析等知识，题目综合性强，难

2023山东卷17题，13分；2023全国甲卷26题，度大。重要考查考生提取信息的能力，

14分；2023全国乙卷26题，14分；2023全国新课检验学生化学学科素养的落实情况，体

标卷27题，14分；2023湖南卷17题，15分；2023现“一核”的引领功能。化学工艺流程题

辽宁卷16题，14分；2023湖北卷16题，14分；2023主要从以下两点设置：（1）环境与化学：

浙江6月选考18题，10分；2023北京卷18题，13主要涉及“废水、废气、废渣”的来源，

分；2023广东卷18题，14分；2021浙江6月选考对环境的影响和处理原理。（2）重要化工

30题，10分；2021山东卷18题，12分；2022重庆生产及资源利用：旨在用所学的基本理

卷15题，15分；2022湖北卷16题，14分；2022论（氧化还原、化学平衡、盐类水解、

辽宁卷16题,14分；2022北京卷18题，13分;2022-电化学、热化学、有机物结构与性质等）

综合实验设计海南卷15题，10分；2022河北卷15题，14分；2022指导化工生产。从命题趋势来看，一般

与评价山东卷17题，13分；2022全国乙卷26题，14分；有三种题型：一是从实验设计和评价的

2022全国甲卷26题，14分；2022湖南卷17题，14角度对化工生产进行模拟；二是根据一

分；2022江苏卷15题，12分；2022广东卷18题，些化工生产的流程来考查考生的综合

14分；2021全国甲卷26题，14分；2021全国乙卷应用能力；三是关于化工生产的相关计

26题，14分；2021湖南卷17题，14分；2021湖北算。

卷16题，14分；2021•海南卷15题，10分；2021

河北卷15题，14分；2021广东卷16题，14分；2022

山东卷17题，13分；2021北京卷16题，13分；2021

辽宁卷16题，14分；2021浙江1月选考30题，10

分；

复习目标：

1.掌握本题型的基本特征，熟悉化工流程图的表示形式以及分析工艺流程图的方法。

2.掌握工业生产中常见的化学术语，如碱洗、酸溶、酸浸等。

3.掌握陌生化学方程式的书写方法，掌握氧化还原反应的基本规律及基应用等。

4.掌握物质除杂、物质回收利用的常见方法。

5.掌握原料预处理、制备过程中控制反应条件的目的和方法。

6.掌握相关计算，如利用化学方程式计算、氧化还原滴定计算、pH计算、各种常数的计算等。

4)2

原料预处理的为中常用方法

制蠢画隹制反应条藤拓法

厂「化学工艺'海基与物质制备］

工艺、;凝中的常见专业术语

温度、浓黑壁的物।

化学

工艺［化学工艺'海呈与反应原理］pH的1琳！|___________________

流程体系环境氛围及其它条件的控制

物质分离的常用方法

化学工艺》耨呈与物质提纯

获得产品阶段的主期弟作

㈤3

考点一微型工业流程题

知识点一微型工艺流程中题的呈现方式

预处理阶段物质转化与分离阶段目标产品生成阶段

知识点二工艺流程中的实验操作分析

1.流程中的“操作步骤”

操作步骤高频设问答题指导

①将矿石粉碎；②适当加热加快反应速率；③充分搅拌；④

如何提高“浸出

原料处理适当提高浸取液的浓度等

率”？

分析“浸出率”图表，解释“浸出率”高低变化的原因（“浸出率”

升高一般是反应温度升高，反应速率加快；但当“浸出率”达

到最大值后，温度升高“浸出率”反而下降，一般是反应试剂

的分解或挥发）。选择达到一定较高“浸出率”的时间及温度

（注意：一般不止一个答案）

①高温下硫化物与空气中氧气反应（如FeS2与氧气生成氧化

焙烧铁和二氧化硫）；②除去硫、碳单质；③有机物转化（如蛋白

质燃烧）、除去有机物等

酸性气体的吸

常用碱性溶液吸收（如S02用Na2cCh或NaOH溶液吸收）

收

除去杂质的方

加氧化剂，转变金属离子的价态（如Fe2+^Fe3+）

法

调溶液pH常用氢氧化钠、碳酸钠、金属氧化物［还有酸性气

调节溶液的pH体（二氧化硫）、稀盐酸或稀硫酸］等。常利用题给金属离子沉

淀的pH信息，使特定金属离子以氢氧化物沉淀出来

控制条件

跟踪物质，分析每一步骤中可能发生的化学反应，书写化学

方程式或离子方程式

物质转化的分

滤渣、滤液中物质的判断，书写物质的化学式或电子式，分

析

析物质中的化学键

确定循环物质

仪器的选择（如玻璃仪器的选择）

结晶方法：

①晶体不带结晶水，如NaCl、KNO3等；蒸发结晶

过滤、蒸发结②晶体带结晶水，如胆矶等；将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、

晶、重结晶、分过滤

物质分离

液与萃取③要得到溶解度受温度影响小的溶质，如除去NaCl中少量

的KN03：蒸发浓缩结晶，趁热过滤

④要得到溶解度受温度影响大的溶质，如除去KNO3中少量

的NaCl：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤

晶体的洗涤用乙醇等有机溶剂洗涤晶体的目的：可以除去晶体表面可溶

性的杂质和水分、减少晶体溶解损耗，利用乙醇的易挥发性，

有利于晶体的干燥

2.流程中的“操作目的”

操作目的答题指导

固体原料进行

减小颗粒直径，增大浸取时的反应速率，提高浸取率

“粉碎”

①原料经酸（或碱）溶后转变成可溶物进入溶液中，以达到与难溶物分离的

酸（或碱）溶目的

②用碱性溶液吸收酸性气体原料

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

灼烧（焙烧）

氧气反应等

金属用热碳酸

除去金属表面的油污

钠溶液洗涤

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

过滤

难溶于水的物质，如SiO2、PbSO4＞难溶的金属氢氧化物和碳酸盐等

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——

萃取与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

①转化为目标产物的价态

加入氧化剂（或

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

还原剂）

Fe（OH）3沉淀除去）

①生成硫化物沉淀（如加入硫化钠、硫化镂、硫化亚铁等）

加入沉淀剂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+

判断能否加其

要考虑是否引入杂质（或影响产物的纯度）等

他物质

在空气中或在

要考虑。2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应；能否达到隔绝空气、防

其他气体中进行

氧化、防水解、防潮解等目的

的反应或操作

①生成金属氢氧化物，以达到除去金属离子的目的

②抑制盐类水解

③促进盐类水解生成沉淀，有利于过滤分离

调溶液pH④用pH计测量溶液的pH

⑤用pH试纸测定溶液的pH：将一小块pH试纸放在洁净干燥的玻璃片或

表面皿上，用洁净的玻璃棒蘸取少量待测液点在pH试纸的中部，待试纸

变色后再与标准比色卡对照读数

①控制物质的溶解与结晶

②防止某些物质分解或挥发（如H2O2、氨水、草酸）

③控制反应速率、使催化剂达到最大活性、防止副反应的发生

控制温度

④控制化学反应的方向，使化学平衡移动

⑤煮沸：促进溶液中的气体（如氧气）挥发逸出

⑥趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量

洗涤试剂适用范围目的

除去固体表面吸附着的XX杂

冷水产物不溶于水质；可适当降低固体因为溶解

蒸储而造成的损失

水有特殊的物质其溶解除去固体表面吸附着的XX杂

热水度随着温度升高而下质；可适当降低固体因为温度

降变化溶解而造成的损失

减少固体溶解;利用有机溶剂

洗涤晶体有机溶剂（酒精、固体易溶于水、难溶

的挥发性除去固体表面的水

丙酮等）于有机溶剂

分，产品易干燥

对纯度要求不高的产

饱和溶液减少固体溶解

品

除去固体表面吸附着的可溶

酸、碱溶液产物不溶于酸、碱于酸、碱的杂质；减少固体溶

解

洗涤沉淀方法：向过滤器中加入蒸储水至浸没沉淀，待水自然流下后，重

复以上操作2〜3次

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）

【方法技巧】

1.首尾分析法：对一些线型流程工艺（从原料到产品为一条龙的生产工序）试题，首先对比分析流程图

中第一种物质（原材料）与最后一种物质（产品），从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产过程中

原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺，然后结合题设的问题，逐一推敲解答。

2.截段分析法：对于用同样的原材料生产两种或多种产品（包括副产品）的工艺流程题，用截段分析法

更容易找到解题的切入点。关键在于看清主、副产品是如何分开的，以此确定截几段更合适，一般截段以

产品为准点。

3.交叉分析法：有些化工生产选用多组原材料，先合成一种或几种中间产品，再用这一中间产品与部

分其他原材料生产所需的主流产品，这种题适合用交叉分析法。就是将提供的工业流程示意图结合常见化

合物的制取原理划分成几条生产流水线，然后上下交叉分析。

考向1微型工艺流程中的实验操作

【例1】（2024•江苏省苏州市南京航空航天大学苏州附属中学高三二模）实验室从含的溶液中提取b的

流程如下：

AgNO3溶液适量Fe粉Cl

II2

溶液—*富集-----X过滤1————»|过滤2|一a国碎一粗碘

I|I

滤液X蒸储水滤渣丫

已知2Fe3++21=2Fe2++l2。下列说法不正确的是（）

A.“过滤1”所得沉淀为Agl

B.“过滤2”所得滤液中铁元素主要以Fe3+的形式存在

C.用稀HNO3溶解滤渣Y得到的溶液可循环利用

D.氧化时，理论上通入CL的物质的量为r物质的量的g

【答案】B

【解析】含r的溶液加入硝酸银生成碘化银沉淀，过滤1得到碘化银后加入铁置换出银单质同时生成碘

化亚铁，过滤2分离出银得到Y,滤液加入氯气氧化碘离子得到碘单质。A项，由分析可知，“过滤1”所得

沉淀为AgLA正确；B项，铁离子会和碘离子发生氧化还原反应生成碘单质，故“过滤2”所得滤液中铁元

素主要以Fe2+的形式存在，B错误；C项，用稀HNCh溶解滤渣Y银单质生成硝酸银溶液，故得到的溶液可

循环利用，C正确；D项，氯气氧化碘离子得到碘单质C12+21=2C「+l2,则氧化时，理论上通入CL的物质

的量为I-物质的量的，D正确；故选B。

【名师点睛】

微型工艺流程题目在流程中一般分为3个过程：原料处理一分离提纯一获得产品，其中化工生产过程

中分离提纯、除杂等环节，与高中化学基本实验的原理紧密联系，包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、

烘干，或蒸管、萃取、分液等基本实验操作及原理，并要熟悉所用到的相关仪器。

【变式训练】（2024•江苏省苏州市南京航空航天大学苏州附属中学高三下月考）已知苯胺（液体）、苯甲酸

（固体）微溶于水，苯胺盐酸盐易溶于水。实验室初步分离甲苯、苯胺、苯甲酸混合溶液的流程如下。下列说

法正确的是（）

0.5mol,L-1

A.苯胺既可与盐酸也可与NaOH溶液反应

B.由①、③分别获取相应粗品时可采用相同的操作方法

C.苯胺、甲苯、苯甲酸粗品依次由①、②、③获得

D.①、②、③均为两相混合体系

【答案】C

【解析】由题给流程可知，向甲苯、苯胺、苯甲酸的混合溶液中加入盐酸，盐酸将微溶于水的苯胺转

化为易溶于水的苯胺盐酸盐，分液得到水相I和有机相I；向水相中加入氢氧化钠溶液将苯胺盐酸盐转化为苯

胺，分液得到苯胺粗品①；向有机相中加入水洗涤除去混有的盐酸，分液得到废液和有机相II,向有机相n

中加入碳酸钠溶液将微溶于水的苯甲酸转化为易溶于水的苯甲酸钠，分液得到甲苯粗品②和水相n；向水相

II中加入盐酸，将苯甲酸钠转化为苯甲酸，经结晶或重结晶、过滤、洗涤得到苯甲酸粗品③。A项，苯胺分

子中含有的氨基能与盐酸反应，但不能与氢氧化钠溶液反应，故A错误；B项，得到苯胺粗品①的分离方

法为分液，得到苯甲酸粗品③的分离方法为结晶或重结晶、过滤、洗涤，获取两者的操作方法不同，故B

错误；C项，苯胺粗品、甲苯粗品、苯甲酸粗品依次由①、②、③获得，故C正确；D项，①、②为液相，

③为固相，都不是两相混合体系，故D错误；故选C。

考向2微型工艺流程中的过程评价

【例2】（2024•安徽省安庆市三模）聚酯反应催化剂乙二醇睇［Sb2（OCH2cH20入］是一种无毒的白色晶状

粉末，其制备流程如下：

辉锦矿一烧一.0HOCH2cH20H_操作I_Sb2（OCH2CH2O）3操作」一u

（Sb2s3）23醇化反应，140七粗品"产口口

下列说法错误的是（）

A.燃烧过程需注意防治污染

B.乙二醇为非极性分子

C.醇化反应需及时分离出水蒸气以提高SbQs的平衡转化率

D.操作I为冷却结晶、过滤，操作n为洗涤、干燥

【答案】B

【解析】A项，辉睇矿煨烧会产生二氧化硫，需注意防治污染，A正确；B项，乙二醇正电中心和负电

中心不重合为极性分子，B错误；C项，该条件下醇化反应是可逆反应且会生成水，故及时分离出水蒸气可

提高SbzCh的平衡转化率，C正确；D项，根据制备流程可知操作1为冷却结晶、过滤，操作H为洗涤、干

燥，D正确；故选B。

【思维建模】

流程的最终目的就是收益最大化，工艺流程题设中的问题顺序通常与流程图的流程顺序是一致的，且

一个问题对应流程图的一个或依次相连的若干个环节，做题时只需找到所需回答的问题与流程图中相关信

息的一一对应关系，“顺藤摸瓜”就可以有效解决相关问题，对流程进行在效评价。微型工艺流程中的过程评

价思路：

1.化学反应原理——化学原理在实际工业上是否可行；

2.成本要低——原料的选取使用、设备的损耗等；

3.原料的利用率要高——利用好副产品、循环使用原料、能量尽可能利用；

4.生产过程要快——化学反应速率；

5.产率要高——化学平衡；

6.产品要纯——产品的分离、提纯；

7.环保问题——反应物尽可能无毒无害无副作用，“三废”处理。

【变式训练】（2024•江苏省苏州市南京航空航天大学苏州附属中学高三二模）实验室从含1-的溶液中提

取h的流程如下:

AgNC）3溶液适量Fe粉Cl2

II

溶液---->富集-----X过滤1————»|过滤2I~~>圉也一粗碘

I|I

滤液X蒸储水滤渣丫

已知2Fe3++2r=2Fe2++L。下列说法不正确的是（）

A.“过滤1”所得沉淀为Agl

B.“过滤2”所得滤液中铁元素主要以Fe3+的形式存在

C.用稀HNO3溶解滤渣Y得到的溶液可循环利用

D.氧化时，理论上通入CL的物质的量为I物质的量的g

【答案】B

【解析】含I-的溶液加入硝酸银生成碘化银沉淀，过滤1得到碘化银后加入铁置换出银单质同时生成碘

化亚铁，过滤2分离出银得到Y,滤液加入氯气氧化碘离子得到碘单质。A项，由分析可知，“过滤1”所得

沉淀为Agl,A正确；B项，铁离子会和碘离子发生氧化还原反应生成碘单质，故“过滤2”所得滤液中铁元

素主要以Fe2+的形式存在，B错误；C项，用稀HNCh溶解滤渣Y银单质生成硝酸银溶液，故得到的溶液可

循环利用，C正确；D项，氯气氧化碘离子得到碘单质C12+2r=2Cl+h,则氧化时，理论上通入CL的物质

的量为r物质的量的，D正确；故选B。

考点二化工流程综合题

知识点1反应条件的控制

1.反应条件控制

条件控制目的

固体原料减小颗粒直径，增大反应物接触面积，增大浸取时的反应速率，提高浸

粉碎或研磨取率

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

燃烧或灼烧

中氧气反应；④除去热不稳定的杂质等

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

酸浸

化物（膜）

碱溶①除去金属表面的油污；②溶解铝、氧化铝等

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；③除杂，

除去热不稳定的杂质，如NaHCCh、Ca(HCO3)2、KMnO4,NH4cl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

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

反应物用量

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

或浓度

行；③增大物质浓度可以加快反应速率，使平衡发生移动等

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

降温向(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，减少损失等

①结晶获得所需物质；②防止某种物质(如H2O2、草酸、浓硝酸、钱盐

控温等)温度过高时会分解或挥发；③使某物质达到沸点挥发出来；④使催

化剂的活性达到最好；⑤防止副反应的发生等

加入氧化剂①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

(或还原剂)后调溶液的pH,使其转化为Fe(OH)3沉淀除去］

①生成硫化物沉淀(如加入硫化钠、硫化镂、硫化亚铁等)；②加入可溶

加入沉淀剂

性碳酸盐，生成碳酸盐沉淀；③加入氟化钠，除去Ca2+、Mg2+

①生成金属氢氧化物，以达到除去金属离子的目的；②抑制盐类水解；

pH控制

③促进盐类水解生成沉淀，有利于过滤分离

2.常用的控制反应条件的方法

(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点：

①能与H+反应，使溶液pH增大；

②不引入新杂质。

例如：若要除去Ci?+中混有的Fe3+,可加入CuO、C11CO3、CU(OH)2>CU2(OH)2cO3等物质来调节溶液

的pH,不可加入NaOH溶液、氨水等。

(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。

(3)趁热过滤。防止某物质降温时会析出。

(4)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。

知识点2常用的分离、提纯方法

1.常用的分离方法

(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。

(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCL或苯萃取澳水中

的澳。

(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCL

(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNCh、FeCb、CuCb、

CuSO4-5H2O>FeSO4-7H2O等。

(5)蒸储或分储：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。

(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。

2.常用的提纯方法

(1)水溶法：除去可溶性杂质。

(2)酸溶法：除去碱性杂质。

(3)碱溶法：除去酸性杂质。

(4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。

(5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。

(6)调节溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3+等。

【方法技巧】

可循环物质的判断

1.流程图中回头箭头的物质。

2.生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶后的母液)，可能是前面某一步反应的相关物

质。

(1)从流程需要加入的物质去找

先观察流程中需要加入的物质，再研究后面的流程中有没有生成此物质。

(2)从能构成可逆反应的物质去找

可逆反应的反应物不能完全转化，应该回收再利用。

(3)从过滤后的母液中寻找

析出晶体经过过滤后的溶液称为母液，母液是该晶体溶质的饱和溶液，应该循环再利用。

(考向洞察J

考向1化学工艺流程与物质制备

【例1】(2024•福建福州八县协作校高三联考)废SCR催化剂(含TiO2、V2O5、WO3等)的回收对环境保

护和资源循环利用意义重大。通过如下工艺流程可以回收其中的钛、机、鸨等。

NaOHH2sOqH2O

(\(

SCR

T球磨|一A碱浸I-A酸浸|-A热水解I->TiOxHO

催化剂||22

沉

<-

T沉鸨——A|瓦烧••……>wo3

3

雪c

Vo4HCl+CaCL

已知：TiCh、V2O5和WO3都能与NaOH溶液反应生成可溶性的NaVCh、NazWCU和不溶性的NazTiCh;

回答下列问题：

(1)元素V在周期表中的位置_______o在NH4VCh中V元素的化合价是=

⑵“球磨”的目的是O

(3)请写出“碱浸”过程中W03与NaOH溶液反应的离子方程式。

(4)“酸浸”后钛主要以TiO2+形式存在，“热水解”反应的离子方程式为。

(5)“燃烧，NH4VCh的化学方程式为=

(6)“沉鸨”中为促进CaWCU尽可能析出完全，需要进行的措施是0

【答案】(1)第四周期VB族+5

(2)增大接触面积，提高“碱浸”反应速率

(3)WO3+2OH-=WO42-+H2O

2++

(4)TO+(x+1)H2OATiO-xH2O；+2H

(5)2NH4VO3V2O5+2NH3T+H20T

(6)加入过量CaCh

【解析】废SCR催化剂(含TO2、V2O5、W03等)经过球磨预处理后，进行碱浸，TO2、V2O5和WCh都

能与NaOH溶液反应生成可溶性的NaVCh、NazWCM和不溶性的NazTiCh;过滤的到NazTiCh,加入硫酸进

行溶解，进行热水解后得到TiOxJhO；滤液中加入氯化铁进行沉帆，过滤后得到NH4V03,经过煨烧分解

出V2O5;滤液中加入HC1和CaCb沉鸨，沉淀经煨烧后生成WCh。⑴元素V的原子序数是23,在周期表

中的位置是第四周期VB族；在NH4VCh中V元素的化合价是+5价；(2)“球磨”的目：增大接触面积，提高“碱

浸”反应速率；(3)碱浸过程中，WCh与NaOH溶液反应生成可溶性的Na2WO4,离子方程式为WO3+2OH：

2

WO4-+H2O；(4)“酸浸”后钛主要以TiC)2+形式存在，TO2+“热水解”生成「。2+.阳2。，离子方程式：

2++

TO+(x+l)H2OATiOxH2Oi+2H；(5)煨烧NH4VO3可生成V2O5,反应化学方程式：2NH4V。3蹴V2O5+

2NH3T+H2OT；(6)“沉鸨”中析出CaWCU时，为促进CaWCU尽可能析出完全，可利用同离子效应，加入过量

CaCl2,促进CaWCU尽可能析出完全。

【思维建模】

“四线法”解题模型

试剂线：为达到最终目的加入的物质，起到氧化还原、非氧化还原的作用；

转化线：元素守恒一焙烧、溶浸、沉淀、燃烧、电解、结晶等；

除杂线：复分解沉淀、置换沉淀、氧化还原沉淀；加热产生气体等；

分离线：蒸发、结晶、过滤(趁热过滤)、洗涤、干燥等。

【变式训练】(2024•福建福州市八县一中高三联考)电池级碳酸锂是制造LiCoCh等锂离子电池必不可少

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的原材料。享誉“亚洲锂都”的宜春拥有亚洲储量最大的锂云母矿，以锂云母浸出液(含Li+、Fe\Mg2+、SO4-

等)为原料制取电池级Li2c。3的工艺流程如图:

Na2c。3适量草酸

HR…』操作2广滤液去离子水弟石灰T

f溶液妒一(|作f滤液f|除杂一滤渣3

曹窗f滤渣1—I苛化反应］-----

f有机层过量C02f滤渣2

_T碳化反应卜|、

黑默电运肝篝麝液

已知:①HR为有机萃取剂，难溶于水,可萃取Fe3+,萃取时发生的反应可表示为:Fe3++3HRUFeR3+3H+；

②常温时，Imol-L-iLiOH溶液的pH=14。

回答下列问题：

(1)“有机层”的主要成分为(填化学式，下同)；“滤渣1”中含有的物质为；使用

HR萃取剂时，需加入一定量的NaOH进行处理，其目的是。

(2)某种HR的结构简式为09H©,该分子中可能与Fe3+形成配位键的原子

\Uri

\=N

有=

(3)加适量草酸的目的o

(4)“混合沉锂”的离子方程式为=

(5)Li2cCh与CO3O4在空气中加热可以制备重要的电极材料钻酸锂(LiCoCh)。写出对应的化学方程

式o

(6)钻酸锂(LiCoOz)是常见的锂离子电池正极材料，其晶胞结构示意图如下图所示，各离子位于晶胞的顶

点、棱和体内。

①基态Co原子核外电子排布式为

②该晶胞密度为g-cm-3»(写出计算式，阿伏加德罗常数为NA)

【答案】(和消耗萃取反应时生成的促进萃取反应的正向进

l)FeR3HRLi2co3、MgCO3H+,

行，提高萃取率

(2)0、N

(3)使钙离子生成草酸钙，便于除掉

+

(4)2Li+HCO3-+OH-=H2O+Li2CO3i

(5)6Li2co3+4CO3O4+O2Al2UCOO2+6CO2

,,2.94xlO23

(6)[Ar]3d74s2,

MNAa2b

【解析】⑴根据Fe3++3HR=^FeR3+3H+平衡可知，有机层中主要是FeRa和HR,根据流程可知沉淀

主要是碳酸锂和碳酸镁。加入氢氧化钠后氢离子会被消耗，从而使平衡正向移动。(2)从结构可知氧原子、

氮原子都有孤对电子，所以能形成配位键的是N、0；(3)加入草酸的目的是沉淀多余的钙离子；(4)从流程

可知是碳酸氢锂和氢氧化锂反应生成了碳酸锂，离子方程式为：2Li++HCO3-+OH=H2O+Li2co31；(5)钻元素

的化合价从+2和+3归到+3价部分被氧化，所以有氧气参加反应。化学方程式为：

6Li2CO3+4Co3O4+O2Al2LiCoO2+6CO2；(6)Co为第四周期第VIII族元素，其核外电子排布式为：[Ar]3d74s2,

3+

该晶胞中Li+：8x[+2=3、Co：4xJ+2=3、0%8xl+4=6,其晶胞化学式为：Li3co3。6,故其密

844

p=—等Fg/cm3=2.94xlO23

度为:g/cm3

2212o

NAabxlONAab

考向2化学工艺流程与反应原理

[例2](2024河北省强基联盟高三模拟)利用“微波辅助低共熔溶剂”浸取废旧锂离子电池中钻酸锂粗品

制备LiCoCh产品，以实现资源的循环利用。主要工艺之流程如下:

氯化胆碱-草酸NaOH溶液

LiCoO?粗品T微七熔

‘J'—J—油布。T高温烧香―LiCoC)2产品

滤渣滤液2——胭十理产史引

Na2cO3溶液

已知:①氯化胆碱[HOCH2cH2N+(CH3)3•C口是一种钱盐；

②C02+在溶液中常以[CoC14]2-(蓝色)和[Co(H2O)6]2+(粉红色)形式存在;

③25℃时，Ksp[Co(OH)2]=1.6xlO-15«

回答下列问题:

(l)LiCoO2中Co的化合价为。

(2)“微波共熔”中氯化胆碱-草酸和LiCoCh粗品以不同的液固比在120。(2下微波处理lOmin后锂和钻的

浸取率如图，则最佳液固比为mL/g,草酸的作用为。

1001一一一

•—•—•*♦

90/

8o

％(

)7o

楙一锂浸取率(％)

后6o

一钻浸取率(％)

照5O

40・，

301.........................

020406080100

液固比(mL/g)

(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o

(4)25(时，“沉钻”反应完成后溶液pH=10,此时c(Co2+)=mol/L。

(5)“滤饼2”在高温烧结前需要洗涤、干燥，洗涤沉淀的实验操作为0

(6)锂离子电池正极材料LiCoCh在多次充放电后结构发生改变生成CO3O4,导致电化学性能下降，使用

LiOH和30%压。2溶液可以实现LiCoCh的修复，则修复过程发生反应的化学方程式为0

【答案]⑴+3

(2)60mL/g作还原剂，将Co元素还原为+2价

22+

(3)[CoCl4]+6H2O=[Co(H2O)6]+4Cr

(4)1.6x10-7

(5)沿玻璃棒向过滤器中加入蒸储水至浸没沉淀，待水滤出后，重复2到3次

(6)6LiOH+H2O2+2Co3O4=6LiCoO2+4H2O

【解析】氯化胆碱-草酸和LiCoCh微波共熔的过程中，C。被还原为+2价，经过水浸滤液中C。以

[Co(H2O)6]2+存在，加入氢氧化钠沉钻，得到Co(OH)2沉淀和含有锂离子的溶液，Co(OH)2固体经过煨烧得

到CO3O4固体，含有锂离子的溶液中加入碳酸钠溶液生成碳酸锂沉淀，碳酸锂和CO3O4高温烧结(通入空气

氧化)得到LiCoCh产品。(DLiCoCh中Li为+1价，O为-2价，因此Co为+3价；(2)图中信息显示当液固比

为60mL/g时钻的浸取率最高，锂的