2026届高三化学一轮复习工艺流程问题

工艺流程问题专题工艺流程的基本思路——像工程师一样考虑问题从原理分析——制备能否实现从条件考虑——从速率和平衡角度寻找最佳条件从实验入手——验证设计的合理性以“绿色环保”“经济实惠”为基本点——化工不能以牺牲环境为代价，工业是追求经济效益的，和实验室的实验有区别过滤、蒸发或蒸馏（分馏）、萃取、根据密度分离（如分液）、结晶（或重结晶）、加压液化等如溶液中得到晶体的常用方法：

蒸发浓缩→冷却结晶（升温结晶）→过滤（趁热过滤）→洗涤、干燥（如从FeCl3、AlCl3、MgCl2溶液中析出溶质，都会带有结晶水，若要得到无水FeCl3、AlCl3、MgCl2，应在HCl气体氛围中加热）根据密度大小分离：分液工业上电解熔融氯化钠，熔化的钠的密度小于熔融氯化钠1.分离、提纯一、工艺流程问题中常见的操作2.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，防止氧化、水解（如怎样将FeCl3·6H2O转化为FeCl3）、潮解（如MgCl2、CaCl2、NaOH）等目的3.控制溶液的pH①调节溶液的酸碱性，抑制水解（或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀）②“酸作用”可除去氧化物（膜）③“碱作用”可除去油污、除去铝片氧化膜、溶解铝或二氧化硅（比较慢）④特定的氧化还原反应需要的酸性条件（或碱性条件）4.控制温度——温度计（常用水浴、冰浴、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⑥升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发⑦加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离⑧趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量5.洗涤晶体（或沉淀）洗涤晶体（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，重复操作2-3次判断沉淀是否洗涤干净：取最后一次洗涤液少许，检验其中是否还有某种离子存在（如用硫酸钠和氯化钡制备硫酸钡，过滤后表面会有过量的硫酸钠或氯化钡，以及生成的氯化钠等）。①水洗：通常是为了除去晶体表面水溶性杂质②冰水洗涤：能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗及某些副反应的发生（如KNO3（含NaCl杂质）通过重结晶提纯KNO3，可用冰水洗涤KNO3）③用特定的有机试剂清洗晶体：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、有利于析出，减少损耗等（如用稀硫酸洗涤用硫酸钠和氯化钡制备的硫酸钡、用乙醇洗涤用硫酸铜和氨水制备的[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体）二、原料预处理的常用方法

1.研磨（或粉碎）：增大反应物接触面积，加快反应速率，使反应进行的更完全2.浸取与析出（尽可能使目标物质进入溶液或从溶液中析出）水浸：与水反应或溶解，使原料变成可溶性离子酸（碱、氨等）浸：与酸（碱）接触反应或溶解，使可溶性离子进入溶液，不溶性物质过滤分离Cu+H2SO4+H2O2=CuSO4+2H2O2Ag+H2SO4+H2O2=Ag2SO4+2H2OAg2SO4(s)+8Cl-(aq)≒2AgCl43-(aq)+SO42-(aq)

Pb+2HCl=PbCl2+H2↑PbSO4+2HCl=PbCl2+H2SO4加入物质控制沉淀或溶解的物质三、核心反应条件控制

考虑反应速率、限度、物质的溶解性、受热分解及挥发、弱离子的水解等

1.调节溶液pH：使某些氧化还原反应发生；pH增大，便于沉淀某些金属离子

2.控制温度：反应速率、溶解度、热稳定性、挥发性、平衡移动等因素3.控制压强：改变速率、平衡等（注意加压可能使易液化的气体液化）

4.使用催化剂：加快反应速率、提高生产效率、催化剂的选择性（催化剂不影响平衡转化率。催化剂只是在有多个副反应的情况下增加某一反应的反应速率，使得在一定时间内该反应的产率最大。实际生产很少有等到化学平衡再提取产物的，这样做十分浪费时间，所以工业生产一般不说平衡转化率而只说转化率。工业生产中一般都不达到平衡就进行下一次生产了。催化剂在这期间改变速率，会大大增加生产效率）工艺流程题的一般框架原料分离提纯核心反应产品工艺流程题核心考查内容物质的分离提纯操作、除杂试剂选择、生产条件的控制、核心反应、“三废”处理工艺流程题具体考查方式根据情境书写方程式滤渣、滤液的成分分析核心反应条件的选择原因分析除杂试剂选择及条件控制原因分析产率计算、产品分析工业上用MnO2粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备MnSO4，工艺如下：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pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9（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的作用是将

。（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=___________。典型试题——含氧化还原反应的工业制备原料分离提纯核心反应产品除SiO2或硅酸盐氧化Fe2+成Fe3+易除去除Fe3+和Al3+除去Zn2+和Ni2+除去Mg2+原料中含二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O

由于含有杂质比较多，但题目中很明确的告诉同学每一步的目的，通过读题，（1）“滤渣1”含有S和

。（2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是

.（3）“调pH”除Fe和Al，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=___________。SiO2(不溶性硅酸盐)MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O将Fe2+

氧化为Fe3+4.7NiS和ZnSF-与H+形成弱电解质HF，减小c(F-)，使平衡MgF2(s)≒Mg2+(aq)+2F-(aq)逆向移动Mn2++

2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O1/3典型试题——经典的侯氏制碱原理的应用例3：页岩气中含有较多的乙烷，可将其转化为更有工业价值的乙烯。（1）二氧化碳氧化乙烷制乙烯。将C2H6和CO2按物质的量之比为1:1通入反应器中，发生如下反应：ⅰ．C2H6(g)≒C2H4(g)+H2(g)△H1=+136.4kJ/molⅱ．CO2(g)+H2(g)≒CO(g)+H2O(g)△H2=+41.2kJ/molⅲ．C2H6(g)+CO2(g)≒C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)△H3=+177.6kJ/molⅳ：C2H6(g)≒2C(s)+3H2(g)二氧化碳氧化乙烷制乙烯的研究热点之一是选择催化剂，相同反应时间，不同温度、不同催化剂的数据如下表（均未达到平衡状态）：实验编号t/0C催化剂转化率/%选择性/%C2H6CO2C2H4COI650钴盐19.037.617.678.1II650

铬盐32.123.077.310.4III60021.212.479.79.3IV55012.08.685.25.4对比Ⅰ和Ⅱ，该反应应该选择的催化剂为

，理由是..

。

相同温度下，铬盐作催化剂时C2H6的转化率和C2H4的选择性均较高温度升高，反应ⅰ、ⅲ、ⅳ的化学反应速率均增大，反应ⅳ增大的更多铬盐

催化剂的选择性对反应的影响例4：乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1∶9)，控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下：①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实____________________________________。②控制反应温度为600℃的理由是

.

.

正反应方向气体分子数增加，体系恒压，加入水蒸气相当于起减压的效果.600℃时，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。高温不仅耗能大，而且还可能使催化剂失活催化剂的选择性对反应的影响例5：某化学小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO3，进一步处理得到产品Na2CO3和NH4Cl，实验流程如图：滤液中加入NaCl粉末目的是

，通氨气的目的是

.

，为使NH4Cl沉淀充分析出分离，根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线，需采取的温度为：100C200C300C，理由是

。增大c(Cl-)，有利于NH4Cl析出增大c(NH4-)，有利于NH4Cl析出，增强溶液碱性，使NaHCO3转化成溶解度大的Na2CO3，避免损失100C时，NH4Cl溶解度低于NaCl,有利于NH4Cl析出调控溶液中离子浓度和pH，实现物质转化目的例6：I2的一种制备方法如图所示：通入Cl2时，若氧化产物只有一种，反应的化学方程式为

；通入的氯气时要控制n(Cl2)/n(FeI2)，其合理的比值为

，当超过

时，单质碘的收率就会降低，原因是

。实验室中为了得到高纯碘，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.

。FeI2+Cl2=I2+FeCl21:11.5I2

被Cl2进一步氧化资料：I2在KI溶液中可发生I2+I-

≒I3-KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和I2I-与Cu2+反应生成CuI沉淀和I2，过量的I-与I2结合成I3-进入溶液，在水蒸气蒸馏时，I2+I-

≒I3-平衡逆向移动，I2被蒸出调控反应物的比例影响目标产物例7：Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下：（1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的

条件为

。“酸浸”后，钛主要以TiOCl42-形式存在，写出相应反应的离子方程式

。100℃、2h，90℃，5hFeTiO3+4H++4Cl−=Fe2++TiOCl42-+2H2O制备锂电池电极材料，感受制备最佳条件选择（2）TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示：温度/℃3035404550TiO2·xH2O转化率%9295979388分析40℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因.

。（3）若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02mol/L，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），使

恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1×10-5mol/L，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？..

（列式计算）。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10-22、1/0×10-24。

低于40℃，TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降

Fe3+恰好沉淀完全时，c(PO43-)=(1.3×10-22/1.0×10-5)mol·L−1=1.3×10–17mol·L−1，c3(Mg2+)×c2(PO43-)＝(0.01)3×(1.3×10–17)2=1.7×10–40＜Ksp[Mg3(PO4)2]，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀。

（4）写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式

。2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+H2O↑+3CO2↑（5）废旧电池是固体污染源，工业上采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片（除LiFePO4外，还含有Al箔、少量不溶于酸碱的导电剂）中的资源，部分流程如图：①“碱溶”时发生反应的离子方程式

。②“酸浸”时产生标准状况下2.24LNO时，则被氧化的LiFePO4为

mol。（其他杂质不与HNO3反应）

以上“酸浸”“碱浸”能否互换

,原因是

.

.

。2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2－＋3H2↑0.3不能互换后，酸依然能把Li、Al、Fe能浸入溶液，但过滤后加入过量NaOH，AlO2-依然存在于溶液，Li+、Fe2+会转化为LiOH、Fe(OH)3沉淀，而降低FePO4、LiCO3的回收率③实验测得滤液②中c(Li+)＝4mol·L－1，加入等体积的Na2CO3溶液后，在加热浓缩，趁热过滤，Li+的沉降率到99%，则滤液③中c(CO32－)＝________mol·L－1，[Ksp(Li2CO3)＝1.6×10－3]，趁热过滤的可能原因是

。4Li2CO3的溶解度随温度升高而降低①CuSO4·5H2OCuO+SO3+5H2OSO3+H2O=H2SO4

②2FeSO4·7H2OFe2O3+SO3+SO2+14H2O③NO+NO2+2SO2+H2O+O2=2NOHSO4

2NOHSO4+H2O=2H2SO4+NO↑+NO2↑催化剂

④2SO2+O22SO33.自然界中绿矾资源少，制硫酸不够经济污染

接触法制硫酸原料便宜尾气吸收利用较为容易1.历史回顾例8：工业制硫酸的再认识2.为什么历史上有很多制备硫酸的核心反应？工业上核心反应的选择受什么因素的影响？

接触法制硫酸（1）4FeS2(s)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)△H=-3310.1kJ/mol（2）2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)

△H=-196.6kJ/mol（3）SO3(l)+H2O(l)=H2SO4(aq)△H=-88kJ/mol增大接触面积，加快反应速率，使反应进行的更完全烟尘是气溶胶，在电场作用下定向移动1.制备条件和操作的选择①将黄铁矿粉碎，加入沸腾炉，同时从炉底通入空气，吹得黄铁矿颗粒上下翻滚，就像沸腾的液体一样。目的是

。②净化操作包含除尘、洗涤、干燥，其主要目的是

，其中烟尘常用电除尘法，依据的原理是

。防止催化剂中毒（1）4FeS2(s)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)△H=-3310.1kJ/mol（2）2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)

△H=-196.6kJ/mol（3）SO3(l)+H2O(l)=H2SO4(aq)△H=-88kJ/mol此温度下催化剂的活性最大③SO2的催化氧化是放热反应，但依然要加热到400——5000C，其主要原因是

。反应物质在催化剂表面上的吸附改变了反应的途径，从而改变了反应所需要的活化能④使用此接触室SO2的在某条件下，气体通过第一个催化剂滞留层SO2的转化率比通过第二层的转化率要高，可能的原因是

.

；通过第一层后，混合气体中含有SO3，阻碍反应2SO2+O22SO3

正向进行，SO2转化率降低小结工业条件的选择，是依据影响限度、速率的因素进行选择2.工业原料的获取——资源再生我国硫酸工业的三大原料为：硫磺、冶炼烟气、硫铁矿，分别占46.2%、28.5%、24.8%（2013年数据）。但我国硫磺资源不丰富，因此S主要是从其他物质中提取。如：石油精制、天然气净化过程产生H2S，什么方法能将其转化成硫磺，供制硫酸使用？碱法脱硫

用K2CO3溶液吸收H2S。已知：氢硫酸和碳酸的电离常数如下表。Ka1Ka2H2S1.1×10−71.3×10−13H2CO34.5×10−74.7×10−11

用过量的K2CO3溶液吸收H2S的离子方程式是

。H2S+CO32-==HS−+HCO3-资源再利用——S的获取科研工作者利用微波法处理尾气中的H2S并回收H2和S，H2S的转化率随温度变化的曲线如图。微波的作用是

。

。微波使分解反应的化学平衡向正反应方向移动，提高平衡转化率【方法一】分解法a表示H2S的平衡转化率与温度的关系，b表示不同温度下反应经过相同时间时H2S的转化率随着H2S分解温度的升高，曲线b向曲线a逐渐靠近？温度升高，反应速率加快，达到平衡所需时间缩短Al2O3是以上反应的催化剂，但在11000C时，有无Al2O3催化，其转化率几乎相等，其原因是

。催化剂失去催化活性

热解H2S制H2。根据文献，将H2S和CH4的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)，发生如下反应：Ⅰ2H2S(g)=2H2(g)+S2(g)△H1

=+170kJ/molⅡCH4(g)+S2(g)=CS2(g)+2H2(g)△H2

=+64kJ/mol总反应：Ⅲ2H2S(g)+CH4(g)=CS2(g)+4H2(g)投料按体积之比V(H2S):V(CH4)=2:1，并用N2稀释；常压，不同温度下反应相同时间后，测得H2和CS2体积分数如右表：温度/0C9501000105011001150H2/V(%)0.51.53.65.58.5CS2/V(%)0.00.00.10.41.8

反应Ⅲ能自发进行的条件是_______；其他条件不变时，用Ar替代N2作稀释气体，对实验结果

（填增大H2体积分数、降低H2体积分数、几乎无影响）；由实验数据推出H2S中的S-H键

（填强于、弱于、无法判断）CH4中的C-H键；恒温恒压下，增加N2的体积分数，H2的浓度将

（填升高、降低、不变），其原因是

.高温几乎无影响无法判断降低此时增加N2体积分数，相当于减压，平衡正向移动，n(H2)增加，但容积减小多2H2S+SO2=3S+2H2O33.3%【方法二】氧化法(1)工业上用克劳斯工艺处理含H2S的尾气获得硫黄，流程如下：相应的化学方程式

.2H2S+3O2=2SO2+2H2O为了提高H2S转化为S的比例，理论上应控制“反应炉”中H2S的转化率为

。(2)将H2S和空气的混合气体通入FeCl3

、FeCl2

、CuCl2的混合溶液中反应回收S，其物质转化如下图所示。在温度一定和不补加溶液的条件下，欲使生成的硫单质中不含CuS

。增加氧气的通入量或增加起始时c(Fe3+)工业上常采用如图电解装置电解K4[Fe(CN)6]和KHCO3混合溶液，电解一段时间后，通入H2S加以处理。利用生成的铁的化合物K3[Fe(CN)6]将气态废弃物中的H2S转化为可利用的S，自身转化为K4[Fe(CN)6]。①电解时，阳极的电极反应式为

。②通入H2S后发生的反应为（离子方程式）

，K4[Fe(CN)6]和KHCO3混合溶液[Fe(CN)6]4--e-=[Fe(CN)6]3-2[Fe(CN)6]3-+2CO32-+H2S=2[Fe(CN)6]4-+2HCO3-+S↓

①步骤Ⅰ中加入浓盐酸调节pH<5的原因是

。②步骤Ⅱ中，当测得吸收液的pH为

时，需要更换NaOH溶液。③利用邻菲罗啉分光光度法可测定样品中的含铁量。测定前需用盐酸羟基胺(NH2OH•HCl)将Fe3+还原为Fe2+。将下述离子