2025年下學(xué)期高三化學(xué)工藝流程題專項訓(xùn)練（三）一、題型分析與核心考點化學(xué)工藝流程題作為高考化學(xué)的必考題型，以真實化工生產(chǎn)為背景，通過流程圖呈現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，綜合考查元素化合物、反應(yīng)原理、實驗操作等知識。2025年高考命題呈現(xiàn)三大趨勢：一是綠色化學(xué)理念深度融合，如工業(yè)廢渣回收、循環(huán)經(jīng)濟模式的流程設(shè)計；二是數(shù)據(jù)圖表信息密度增加，需結(jié)合溶解度曲線、pH分布系數(shù)圖等進(jìn)行定量分析；三是陌生情境與基礎(chǔ)原理結(jié)合，例如新型電池材料制備中涉及的電解原理應(yīng)用。從考查內(nèi)容看，試題可分為物質(zhì)制備類和提純回收類兩大類型。物質(zhì)制備類流程（如鈦白工業(yè)、鋰離子電池材料合成）通常包含原料預(yù)處理→核心反應(yīng)→分離提純?nèi)齻€階段；提純回收類流程（如廢舊電路板金屬回收、冶煉廢渣綜合利用）則側(cè)重雜質(zhì)去除順序優(yōu)化和資源循環(huán)利用。兩者共同的高頻考點包括：反應(yīng)條件控制：pH調(diào)節(jié)（如Fe3?沉淀需控制pH=2.7-3.2）、溫度選擇（如450℃煅燒Al(OH)?制備Al?O?）、氣體氛圍（如通入N?保護(hù)Fe2?不被氧化）分離提純操作：結(jié)晶方式選擇（NaCl蒸發(fā)結(jié)晶vsKNO?冷卻結(jié)晶）、洗滌劑選用（水洗除可溶性雜質(zhì)、醇洗加速干燥）、沉淀洗滌判斷（取最后一次洗滌液檢驗特定離子）化學(xué)計量關(guān)系：原料轉(zhuǎn)化率計算（如“浸出率92.3%”的誤差分析）、循環(huán)物質(zhì)判斷（如侯氏制堿法中NH?的循環(huán)利用）二、解題策略與模板構(gòu)建（一）流程分析四步法第一步：原料預(yù)處理階段研磨粉碎：增大接觸面積（如黃銅礦焙燒前粉碎，使反應(yīng)速率提升30%）酸浸/堿浸：選擇性溶解目標(biāo)組分（如用稀硫酸浸出鋅礦中的ZnO，而PbSO?形成濾渣）灼燒煅燒：改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)（如海帶提碘中灼燒去除有機雜質(zhì)，生成可溶的I?）第二步：核心反應(yīng)階段需重點識別氧化劑/還原劑（如MnO?在酸性條件下氧化Fe2?為Fe3?）、催化劑（如合成氨中的鐵觸媒）及反應(yīng)限度（如SO?氧化為SO?需在400-500℃、常壓下進(jìn)行以平衡速率與轉(zhuǎn)化率）。第三步：分離提純階段構(gòu)建“操作-原理-目的”對應(yīng)關(guān)系：萃取分液：利用分配系數(shù)差異分離物質(zhì)（如用TBP萃取劑分離稀土元素）趁熱過濾：防止目標(biāo)產(chǎn)物結(jié)晶損失（如除去KNO?中的NaCl雜質(zhì)）減壓蒸餾：降低沸點保護(hù)熱敏性物質(zhì)（如H?O?溶液的濃縮）第四步：綠色化學(xué)評價關(guān)注三個維度：原子利用率（如乙烯氧化制環(huán)氧乙烷的原子利用率100%）、能耗控制（如電解法vs熱還原法制備金屬鎂的成本對比）、三廢處理（如中和法處理酸性廢水，使pH由1.5調(diào)至6-9）（二）規(guī)范答題模板1.原因分析類調(diào)節(jié)pH目的：“將溶液pH調(diào)至3.5，使Fe3?完全沉淀為Fe(OH)?，而Cu2?仍以離子形式存在”溫度控制理由：“控制反應(yīng)溫度在80℃，既能保證反應(yīng)速率（k=0.056min?1），又可避免NH?HCO?分解（分解溫度＞90℃）”2.化學(xué)方程式書寫氧化還原反應(yīng)：“酸性條件下MnO?氧化Fe2?：MnO?+2Fe2?+4H?=Mn2?+2Fe3?+2H?O”水解反應(yīng)：“TiCl?水解制備TiO?·xH?O：TiCl?+(x+2)H?O=TiO?·xH?O↓+4HCl↑”3.計算類產(chǎn)率計算：“理論生成Al?O?51.2g，實際得到48.6g，產(chǎn)率=48.6/51.2×100%=94.9%”溶度積應(yīng)用：“已知Ksp(FeS)=6.3×10?1?，當(dāng)c(S2?)=2.0×10??mol/L時，c(Fe2?)=3.15×10??mol/L＜10??mol/L，沉淀完全”三、典型例題深度解析例題1：鈦白工業(yè)制備流程（物質(zhì)制備類）工藝流程：鈦鐵礦（FeTiO?）→粉碎→濃H?SO?酸浸（90℃）→過濾→濾液（含TiOSO?、FeSO?）→加熱水解→TiO?·xH?O沉淀→煅燒（800℃）→成品TiO?問題設(shè)計：（1）酸浸時發(fā)生反應(yīng)：FeTiO?+2H?SO?=TiOSO?+FeSO?+2H?O，若改用鹽酸浸出，可能的后果是__________（2）加熱水解需控制溫度在95℃，理由是__________（3）計算：用含F(xiàn)eTiO?85%的鈦鐵礦200kg，理論上可制得TiO?__________kg（Ti相對原子質(zhì)量48）解析要點：（1）Cl?會與TiO2?形成[TiCl?]2?絡(luò)離子，降低TiO?·xH?O沉淀率（2）低于95℃水解速率太慢，高于95℃易形成膠體難以過濾（3）根據(jù)Ti元素守恒：n(TiO?)=n(FeTiO?)=200×103g×85%/152g/mol=1118.4mol，m(TiO?)=1118.4mol×80g/mol=89.5kg例題2：廢舊鋰電池正極材料回收（提純回收類）工藝流程：LiCoO?正極粉→堿浸（NaOH溶液）→過濾→濾渣（含CoO、Al(OH)?）→酸浸（H?SO?+H?O?）→溶液（Co2?、Li?）→調(diào)pH=5→過濾→Co(OH)?沉淀→酸溶→CoSO?溶液問題設(shè)計：（1）堿浸的目的是__________（已知正極材料含鋁箔）（2）H?O?在酸浸中的作用是__________，寫出反應(yīng)離子方程式__________（3）若用氨水調(diào)pH，可能導(dǎo)致的問題是__________解析要點：（1）溶解鋁箔：2Al+2OH?+2H?O=2AlO??+3H?↑（2）將Co3?還原為Co2?：2Co3?+H?O?=2Co2?+O?↑+2H?（3）氨水易過量形成[Co(NH?)?]2?絡(luò)離子，導(dǎo)致Co2?沉淀不完全例題3：綜合實驗設(shè)計與評價背景：用工業(yè)廢鐵屑（含F(xiàn)e?O?、SiO?）制備FeSO?·7H?O晶體，流程如下：廢鐵屑→堿洗→水洗→酸浸→過濾→濾液→結(jié)晶→產(chǎn)品優(yōu)化方案討論：（1）對比實驗數(shù)據(jù)：|酸濃度|溫度|浸出率|產(chǎn)品純度||--------|------|--------|----------||3mol/L|60℃|89.2%|98.5%||5mol/L|80℃|95.6%|96.3%|（2）根據(jù)上表，選擇最佳工藝條件并說明理由__________（3）設(shè)計實驗驗證產(chǎn)品中不含F(xiàn)e3?：__________解析要點：（2）選擇3mol/LH?SO?、60℃，因雖然浸出率略低，但產(chǎn)品純度更高且能耗較低（3）取少量產(chǎn)品溶于水，滴加KSCN溶液，若溶液不變紅，則證明無Fe3?四、易錯點警示與突破技巧（一）條件控制誤區(qū)pH調(diào)節(jié)：誤認(rèn)為“pH越高沉淀越完全”，實際如Al3?在pH＞12時會形成AlO??溶解溫度選擇：忽略“高溫下物質(zhì)分解”（如NH?HCO?在60℃以上分解，需控制反應(yīng)溫度≤50℃）（二）計算常見錯誤有效數(shù)字：轉(zhuǎn)化率計算需保留三位有效數(shù)字（如92.3%而非92%）單位換算：注意“kg”與“g”、“L”與“mL”的換算（如1m3=1000L的體積換算）（三）實驗操作規(guī)范沉淀洗滌：正確操作應(yīng)為“向漏斗中加蒸餾水至浸沒沉淀，待自然流下后重復(fù)2-3次”誤差分析：趁熱過濾時若溫度下降，會導(dǎo)致目標(biāo)產(chǎn)物結(jié)晶損失，使產(chǎn)率偏低五、拓展訓(xùn)練與真題鏈接（2025年預(yù)測題）以菱鎂礦（MgCO?，含CaCO?雜質(zhì)）為原料制備高純MgO，需設(shè)計除去Ca2?的實驗方案。已知：Ksp(MgCO?)=6.8×10??，Ksp(CaCO?)=4.9×10??。（1）簡述除雜原理：__________（2）若溶液中c(Mg2?)=0.1mol/L，當(dāng)Ca2?沉淀完全時，c(CO?2?)應(yīng)控制在__________mol/L以上（2024全國甲卷改編）用含鈷廢渣（Co?O?、Fe?O?、SiO?）制備CoCl?·6H?O，流程中需用NaClO?將Fe2?氧化為Fe3?，寫出該反應(yīng)的離子方程式：__________（工業(yè)創(chuàng)新題）新型納米材料制備中，采用“微波輔助水熱法”合成ZnO納米棒，與傳統(tǒng)水熱法相比，反應(yīng)時間從24h縮短至2h，體現(xiàn)了化學(xué)工藝的__________發(fā)展方向（參