（6）2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O42LiFePO4＋3CO2↑＋H2O
3．（2016·全国卷Ⅲ）以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生产硫酸的催化剂。
从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。
废钒催化剂的主要成分为：
物质
V2O5
V2O4
K2SO4
SiO2
Fe2O3
Al2O3
质量分数/%
2.2～2.9
2.8～3.1
22～28
60～65
1～2
＜1
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：
回答下列问题：
（1）“酸浸”时V2O5转化为VO，反应的离子方程式为
____________________________________，同时V2O4转化成VO2＋。
“废渣1”的主要成分是__________。
（2）“氧化”中欲使3mol的VO2＋变为VO，则需要氧化剂KClO3至少为______mol。
（3）“中和”作用之一是使钒以V4O形式存在于溶液中。
“废渣2”中含有________。
（4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：
4ROH＋V4OR4V4O12＋4OH－（ROH为强碱性阴离子交换树脂）。
为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性（填“酸”“碱”或“中”）。
（5）“流出液”中阳离子最多的是________。
（6）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式________________________________________________________________________。
[把脉考点]
第
（1）问
考查陌生离子方程式的书写、化工原理的分析
第
（2）问
考查氧化还原反应的计算
第（3）问
考查化工原理的分析
第（4）问
考查反应条件的控制
第（5）问
考查化工原理的分析
第（6）问
考查陌生化学方程式的书写
解析：
（1）“酸浸”时V2O5转化为VO，V2O5、VO中V元素均显＋5价，V元素化合价不变，则该反应是非氧化还原反应，结合溶液的酸碱性及元素守恒写出离子方程式：
V2O5＋2H＋===2VO＋H2O。
废钒催化剂中除SiO2外，其余物质均与稀硫酸反应生成易溶于水的盐，则“废渣1”的主要成分是SiO2。
（2）“氧化”中使3mol的VO2＋变为VO，转移电子的物质的量为3mol×（5－4）＝3mol；氧化剂KClO3被还原为KCl，Cl元素由＋5价降低到－1价，根据电子守恒可知，需要KClO3的物质的量至少为＝0.5mol。
（3）由图可知，加入KOH中和后产生废渣2，而“中和”作用之一是使钒以V4O形式存在于溶液中，后续操作中未进行除杂操作，显然该过程中还生成Fe（OH）3和Al（OH）3沉淀，从而除去Fe3＋、Al3＋，故“废渣2”中含有Fe（OH）3和Al（OH）3。
（4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为4ROH＋V4OR4V4O12＋4OH－（ROH为强碱性阴离子交换树脂）。
为了提高洗脱效率，应增加溶液中c（OH－），使平衡逆向移动，故淋洗液应该呈碱性。
（5）“氧化”和“中和”操作中分别加入KClO3、KOH，而“离子交换”过程中，消耗V4O同时生成OH－，而阳离子未参与离子交换，故“流出液”中阳离子最多的是K＋。
（6）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，“煅烧”过程中生成V2O5，考虑铵盐的不稳定性，还应生成NH3和H2O，结合元素守恒写出化学方程式：
2NH4VO3V2O5＋H2O＋2NH3↑。
答案：
（1）V2O5＋2H＋===2VO＋H2O SiO2
（2）0.5 （3）Fe（OH）3和Al（OH）3 （4）碱
（5）K＋ （6）2NH4VO3V2O5＋H2O＋2NH3↑
化学工艺流程题是高考的必考题型，题目综合性强，难度大，通常以化工生产流程图的形式，以陌生元素或陌生化合物知识为载体，综合考查元素化合物知识、氧化还原反应方程式的书写、实验基本操作、实验步骤的分析、通过化工原理的分析判断流程中残渣或废液的成分、反应条件的控制与选择、产率的计算、Ksp的应用、绿色化学思想的体现等，可以说是真正的学科内综合题，无所不考。
必备知能系统归纳——通流程
（一）分析试题结构特点——掌握解题流程
1．分析试题结构特点
题头
（2016·全国卷Ⅰ）NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：
题干
题尾
回答下列问题：
（1）NaClO2中Cl的化合价为________。
（2）写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式_____________________
___________________________________________________________________________________________________________________。
（3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2＋和Ca2＋，要加入的试剂分别为________、________。
“电解”中阴极反应的主要产物是________。
（4）“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。
此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________，该反应中氧化产物是________。
（5）“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：
每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。
NaClO2的有效氯含量为________。
（计算结果保留两位小数）
说明
2．掌握解题流程
（1）审题
先审题头，从题头中获取有用信息，了解制取的产品，再整体浏览流程图（题干），分清原料预处理、反应条件的控制、核心反应、物质的分离与提纯等，最后审设问（题尾），逐一回答问题。
（2）答题
①先答以“点”设问的问题
（即不需要理清工艺流程图的主线即可以答题）
如“试题结构特点”题尾第
（1）问NaClO2中Cl的化合价为＋3和第（3）问“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2＋和Ca2＋，需加入的试剂分别为NaOH溶液、Na2CO3溶液。
解题时完全没有必要考虑流程图，直接利用所学知识回答即可。
②再答以“线”设问的问题
（即先理清工艺流程图的前后关系才能答题）
如“试题结构特点”题尾第
（2）问写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式2NaClO3＋SO2＋H2SO4===2ClO2＋2NaHSO4和第（3）问中……，“电解”中阴极反应的主要产物是ClO（或NaClO2）。
解题时无法直接作答，需带着问题，找工艺流程图中相应的“反应”和“电解”位置，找到反应物和生成物，再具体问题具体回答即可。
（二）多研高考经典化工流程——提升流程分析能力
1．（2017·全国卷Ⅰ）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：
[涉及反应]
①“酸浸”后，钛主要以TiOCl形式存在，其反应的离子方程式为FeTiO3＋4H＋＋4Cl－===Fe2＋＋TiOCl＋2H2O
②由FePO4制备LiFePO4的化学方程式为2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O42LiFePO4＋3CO2↑＋H2O
2．（2017·海南高考）以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO4·7H2O的过程如图所示：
硼镁泥的主要成分如下表：
MgO
SiO2
FeO、Fe2O3
CaO
Al2O3
B2O3
30%～40%
20%～25%
5%～15%
2%～3%
1%～2%
1%～2%
[涉及反应]
①酸解中发生的主要离子方程式为
MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
②除杂中发生的主要离子方程式为
2H＋＋ClO－＋2Fe2＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O
2Fe3＋＋3MgO＋3H2O===2Fe（OH）3↓＋3Mg2＋
2Al3＋＋3MgO＋3H2O===2Al（OH）3↓＋3Mg2＋
3．（2016·全国卷Ⅲ）以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生产硫酸的催化剂。
从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。
废钒催化剂的主要成分为：
物质
V2O5
V2O4
K2SO4
SiO2
Fe2O3
Al2O3
质量分数/%
2.2～2.9
2.8～3.1
22～28
60～65
1～2
＜1
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：
[涉及反应]
①“酸浸”时V2O5转化为VO的离子方程式：
V2O5＋2H＋===2VO＋H2O
②“氧化”时，所发生的离子方程式：
6VO2＋＋ClO＋3H2O===6VO＋Cl－＋6H＋
③“煅烧”偏钒酸铵（NH4VO3）时，发生反应的化学方程式：
2NH4VO3V2O5＋2NH3↑＋H2O
4．（2016·海南高考）某废催化剂含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS和12.8%的CuS。
某同学用15.0g该废催化剂为原料，回收其中的锌和铜。
采用的实验方案如下：
[涉及反应]
①ZnO＋H2SO4===ZnSO4＋H2O
②ZnS＋H2SO4===ZnSO4＋H2S↑
③CuS＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋S＋2H2O
5．（2015·全国卷Ⅱ）实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2（亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备ClO2：
[涉及反应]
①电解时发生反应的化学方程式为
NH4Cl＋2HCl3H2↑＋NCl3
②制备ClO2的化学方程式为
6NaClO2＋NCl3＋3H2O===
6ClO2＋NH3↑＋3NaCl＋3NaOH
6．（2013·全国卷Ⅰ）锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。
某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔等。
充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C＋xLi＋＋xe－===LixC6。
现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。
[涉及反应]
①正极碱浸的离子方程式：
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
②酸浸中发生的主要氧化还原反应方程式为
2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2
Li2SO4＋2CoSO4＋O2↑＋4H2O
③“沉钴”过程中发生反应的化学方程式为
CoSO4＋2NH4HCO3===
CoCO3↓＋（NH4）2SO4＋H2O＋CO2↑
7．（2013·全国卷Ⅱ）氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。
纯化工业级氧化锌[含有Fe（Ⅱ）、Mn（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）等杂质]的流程如下：
[涉及反应]
①反应b中发生的离子方程式为
MnO＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe（OH）3↓＋MnO2↓＋5H＋
2MnO＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋
②反应d中发生的离子方程式为
CO＋Zn2＋===ZnCO3↓
③反应e中发生的反应为
ZnCO3ZnO＋CO2↑
高考题点逐一研究——清盲点
化学工艺流程题以工业上制备某物质（纯净物）为目的，把实际生产（或设计）中的过程以简图的形式表现出来：
一般以无机矿物、工农业生产或生活废旧物质为原料，利用化学反应原理知识，首先对原料经过一定的预处理，再通过一系列化学反应，经过多次分离提纯，最后得到目标产物。
其工艺流程及各环节的主要关键点图解如下：
命题点一 化学工艺流程题中原料的预处理
原料预处理的常用方法
方法
目的
研磨
减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，增大反应速率
水浸
与水接触反应或溶解
酸浸
与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去
碱浸
除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物
灼烧
除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质
煅烧
改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土
[对点训练]
1．（2015·全国卷Ⅰ节选）硼及其化合物在工业上有许多用途。
以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如下所示：
写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式：
__________________________________
________________________________________________________________________。
为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有________________________________________________________________________（写出两条）。
解析：
盐跟酸反应生成新盐和新酸，据此可写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式：
Mg2B2O5·H2O＋2H2SO42MgSO4＋2H3BO3。
可采取升高温度、将矿石粉碎增大接触面积或搅拌等措施，以提高浸出速率。
答案：
Mg2B2O5·H2O＋2H2SO42H3BO3＋2MgSO4 提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径
2．某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg（CO3）2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：
试回答在“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有________________________________________________________________________（两条即可）。
解析：
采取措施其目的是让更多的镁的化合物能与硫酸反应。
答案：
增大硫酸浓度、加热升高温度、边加硫酸边搅拌
3．（2018·石家庄二模）稀土是一种不可再生的战略性资源，被广泛应用于电子信息、国防军工等多个领域。
一种从废弃阴极射线管（CRT）荧光粉中提取稀土元素钇（Y）的工艺流程如下：
已知：
废弃CRT荧光粉的化学组成（某些不参与反应的杂质未列出）
成分含量/%
Y2O3
ZnO
Al2O3
PbO2
MgO
预处理前
24.28
41.82
7.81
1.67
0.19
预处理后
68.51
5.42
4.33
5.43
0.50
试回答步骤Ⅰ中进行原料预处理的目的为_________________________________。
解析：
由已知中预处理前和预处理后的成分含量变化可得，预处理的目的为除去ZnO和Al2O3。
答案：
除去ZnO和Al2O3
4．碲（Te）位于元素周期表第ⅥA族，由该元素组成的物质可用作石油裂化的催化剂，电镀液的光亮剂，玻璃的着色材料，合金材料的添加剂等。
碲化铜渣是电解精炼铜时产生的一种矿渣，其主要含Cu2Te、Au、Ag等，利用下列工艺流程可回收碲：
已知：
TeO2的熔点为733℃，微溶于水，可溶于强酸和强碱。
回答下列问题：
（1）Te与S的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱顺序为________（用化学式表示）。
（2）“酸浸1”需加热，加热的目的是______________________________，
“酸浸1”发生反应的氧化产物是________（写化学式）。
（3）“水浸”后“滤液1”的颜色是________。
（4）“滤渣1”进行“碱浸”的离子方程式
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