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专题94 工艺流程——结合理论综合
1．【2023年广东卷】 均是重要的战略性金属。从处理后的矿石硝酸浸取液(含
)中，利用氨浸工艺可提取 ，并获得高附加值化工产品。工艺流程如下：
已知：氨性溶液由 、 和 配制。常温下， 与 形成可溶
于水的配离子： ； 易被空气氧化为 ；部分氢氧化物的 如下
表。
氢氧化物
回答下列问题：
（1）活性 可与水反应，化学方程式为 。
（2）常温下， 的氨性溶液中， (填“>”“<”或“=”)。
（3）“氨浸”时，由 转化为 的离子方程式为 。
（4） 会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中，
出现了 的明锐衍射峰。
① 属于 (填“晶体”或“非晶体”)。
② 提高了 的浸取速率，其原因是 。
（5）①“析晶”过程中通入的酸性气体A为 。
②由 可制备 晶体，其立方晶胞如图。 与O最小间距大于 与O最小间距，x、y为
整数，则 在晶胞中的位置为 ；晶体中一个 周围与其最近的O的个数为
。（6）①“结晶纯化”过程中，没有引入新物质。晶体A含6个结晶水，则所得 溶液中 与
的比值，理论上最高为 。
②“热解”对于从矿石提取 工艺的意义，在于可重复利用 和 (填化学式)。
2．【2022年北京卷】白云石的主要化学成分为 ，还含有质量分数约为2.1%的Fe O 和1.0%
2 3
的SiO。利用白云石制备高纯度的碳酸钙和氧化镁，流程示意图如下。
2
已知：
物质
（1）白云石矿样煅烧完全分解的化学方程式为___________。
（2） 用量对碳酸钙产品的影响如下表所示。
氧化物( )浸出率/% 产品中 纯度/% 产品中Mg杂质含量/%
(以 计)
计算值 实测值
2.1∶1 98.4 1.1 99.1 99.7 ——
2.2∶1 98.8 1.5 98.7 99.5 0.06
2.4∶1 99.1 6.0 95.2 97.6 2.20
备注：ⅰ、 浸出率=(浸出的 质量/煅烧得到的 质量) (M代表Ca或Mg)
ⅱ、 纯度计算值为滤液A中钙、镁全部以碳酸盐形式沉淀时计算出的产品中 纯度。
①解释“浸钙”过程中主要浸出 的原因是___________。②沉钙反应的离子方程式为___________。
③“浸钙”过程不适宜选用 的比例为___________。
④产品中 纯度的实测值高于计算值的原因是___________。
（3）“浸镁”过程中，取固体B与一定浓度的 溶液混合，充分反应后 的浸出率低于
60%。加热蒸馏， 的浸出率随馏出液体积增大而增大，最终可达98.9%。从化学平衡的角度解释
浸出率增大的原因是___________。
（4）滤渣C中含有的物质是___________。
（5）该流程中可循环利用的物质是___________。
3．（2021·福建真题）四钼酸铵是钼深加工的重要中间产品具有广泛的用途。一种以钼精矿(主要含 ，
还有 、 的化合物及 等)为原料制备四钼酸铵的工艺流程如下图所示。
回答下列问题：
（1）“焙烧”产生的气体用_______吸收后可制取氮肥。
（2）“浸出”时， 转化为 。提高单位时间内钼浸出率的措施有_______(任写两种)。温度对
内钼浸出率的影响如图所示。当浸出温度超过 后，钼的浸出率反而降低，主要原因是温度
升高使水大量蒸发，导致_______。
（3）“净化”时，浸出液中残留的 、 转化为沉淀除去。研究表明，该溶液中 和pH的关系为：
。为了使溶液中的杂质离子浓度小于 ，应控制溶液的pH不小于
_______。(已知： ； 和 的 分别为35.2和17.2)（4）“净化”后，溶液中若有低价钼(以 表示)，可加入适量 将其氧化为 ，反应的离子方程
式为_______。
（5）“沉淀”时，加入 的目的是_______。
（6）高温下用 还原(NH )MoO 可制得金属钼，反应的化学方程式为_______。（已知：(NH )MoO
4 2 4 13 4 2 4 13
受热分解生成 ）
4．（2021·辽宁真题）从钒铬锰矿渣(主要成分为 、 、 )中提铬的一种工艺流程如下：
已知：pH较大时，二价锰[ ](在空气中易被氧化.回答下列问题：
（1）Cr元素位于元素周期表第_______周期_______族。
（2）用 溶液制备 胶体的化学方程式为_______。
（3）常温下，各种形态五价钒粒子总浓度的对数[ ]与pH关系如图1。已知钒铬锰矿渣硫酸浸液
中 ，“沉钒”过程控制 ，则与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为
_______(填化学式)。
（4）某温度下， 、 的沉淀率与pH关系如图2。“沉铬”过程最佳pH为_______；在该条件下
滤液B中 _______ （ 近似为 ， 的 近似为 ）。
（5）“转化”过程中生成 的离子方程式为_______。
（6）“提纯”过程中 的作用为_______。5．（2021·全国乙卷真题）磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有 、 、 、 、 以及
少量的 。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。
该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的 见下表
金属离子
开始沉淀的 2.2 3.5 9.5 12.4
沉淀完全 的 3.2 4.7 11.1 13.8
回答下列问题：
（1）“焙烧”中， 、 几乎不发生反应， 、 、 、 转化为相应的硫酸盐，写出
转化为 的化学方程式_______。
（2）“水浸”后“滤液”的 约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节 至11.6，依次析出的金属离子是
_______。
（3）“母液①"中 浓度为_______ 。
（4）“水浸渣”在160℃“酸溶”最适合的酸是_______。“酸溶渣”的成分是_______、_______。
（5）“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热， 水解析出 沉淀，该反应的离子方程式是
_______。
（6）将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得_______，循环利用。
6．【2022年山东卷】工业上以氟磷灰石[ ，含 等杂质]为原料生产磷酸和石膏，工艺流程
如下：回答下列问题：
（1）酸解时有 产生。氢氟酸与 反应生成二元强酸 ，离子方程式为_______。
（2）部分盐的溶度积常数见下表。精制Ⅰ中，按物质的量之比 加入 脱氟，
充分反应后， _______ ；再分批加入一定量的 ，首先转化为沉淀的离子是
_______。
（3） 浓度(以 计)在一定范围时，石膏存在形式与温度、 浓度(以 计)的关系如图甲
所示。酸解后，在所得 、 为45的混合体系中，石膏存在形式为_______(填化学式)；洗涤
时使用一定浓度的硫酸溶液而不使用水，原因是_______，回收利用洗涤液X的操作单元是_______；
一定温度下，石膏存在形式与溶液中 和 的关系如图乙所示，下列条件能实现酸解所得石
膏结晶转化的是_______(填标号)。
A． 、 、 B． 、 、
C． 、 、 D． 、 、
7．【2022年全国乙卷】废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有 、 、 和Pb。还有少量BA．Fe、
Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。一些难溶电解质的溶度积常数如下表：
难溶电解质
一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的 如下表：
金属氢氧化物
开始沉淀的pH 2.3 6.8 3.5 7.2
完全沉淀的pH 3.2 8.3 4.6 9.1
回答下列问题：
（1）在“脱硫”中 转化反应的离子方程式为________，用沉淀溶解平衡原理解释选择 的原
因________。
（2）在“脱硫”中，加入 不能使铅膏中 完全转化，原因是________。
（3）在“酸浸”中，除加入醋酸( )，还要加入 。
(ⅰ)能被 氧化的离子是________；
(ⅱ) 促进了金属Pb在醋酸中转化为 ，其化学方程式为________；
(ⅲ) 也能使 转化为 ， 的作用是________。
（4）“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是________。
（5）“沉铅”的滤液中，金属离子有________。
8．【2022年广东卷】稀土( )包括镧、钇等元素，是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可
用离子交换法处理，一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下：已知：月桂酸 熔点为 ；月桂酸和 均难溶于水。该工艺条件下，稀土
离子保持 价不变； 的 ， 开始溶解时的pH为8.8；有关金属
离子沉淀的相关pH见下表。
离子
开始沉淀时的pH 8.8 1.5 3.6 6.2~7.4
沉淀完全时的pH / 3.2 4.7 /
（1）“氧化调pH”中，化合价有变化的金属离子是_______。
（2）“过滤1”前，用 溶液调pH至_______的范围内，该过程中 发生反应的离子方程式为
_______。
（3）“过滤2”后，滤饼中检测不到 元素，滤液2中 浓度为 。为尽可能多地提取 ，
可提高月桂酸钠的加入量，但应确保“过滤2”前的溶液中 低于_______ (保留两
位有效数字)。
（4）①“加热搅拌”有利于加快 溶出、提高产率，其原因是_______。
②“操作X”的过程为：先_______，再固液分离。
（5）该工艺中，可再生循环利用的物质有_______(写化学式)。
（6）稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂 。
①还原 和 熔融盐制备 时，生成1mol 转移_______ 电子。
② 用作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化 的还原，发生的电极反应为
_______。
9．（2021·山东真题）工业上以铬铁矿(FeCr O，含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠
2 4
(NaCr O•2HO)的工艺流程如图。回答下列问题：
2 2 7 2
（1）焙烧的目的是将FeCr O 转化为NaCrO 并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆
2 4 2 4
流而行，目的是___。
（2）矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓度c≤1.0×10-
5mol•L-1时，可认为已除尽。中和时pH的理论范围为___；酸化的目的是___；Fe元素在___(填操作单元的名称)过程中除去。
（3）蒸发结晶时，过度蒸发将导致___；冷却结晶所得母液中，除NaCr O 外，可在上述流程中循环利用
2 2 7
的物质还有____。
（4）利用膜电解技术(装置如图所示)，以NaCrO 为主要原料制备NaCr O 的总反应方程式为：
2 4 2 2 7
4NaCrO+4HO 2NaCr O+4NaOH+2H↑+O↑。则NaCr O 在___(填“阴”或“阳”)极室制得，
2 4 2 2 2 7 2 2 2 2 7
电解时通过膜的离子主要为___。
10．（2021·湖南真题） 可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居石中，铈(Ce)主要以
形式存在，还含有 、 、 、 等物质。以独居石为原料制备
的工艺流程如下：
回答下列问题：（1）铈的某种核素含有58个质子和80个中子，该核素的符号为_______；
（2）为提高“水浸”效率，可采取的措施有_______(至少写两条)；
（3）滤渣Ⅲ的主要成分是_______(填化学式)；
（4）加入絮凝剂的目的是_______；
（5）“沉铈”过程中，生成 的离子方程式为_______，常温下加入的 溶液呈
_______(填“酸性”“碱性”或“中性”)(已知： 的 ， 的 ，
)；
（6）滤渣Ⅱ的主要成分为 ，在高温条件下， 、葡萄糖( )和 可制备电极材料
，同时生成 和 ，该反应的化学方程式为_______
11．（2021·河北真题）绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团队设计了一种熔盐液
相氧化法制备高价铬盐的新工艺，该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料，不产生
废弃物，实现了Cr—Fe—Al—Mg的深度利用和Na+内循环。工艺流程如图：
回答下列问题：
（1）高温连续氧化工序中被氧化的元素是_______(填元素符号)。
（2）工序①的名称为__。
（3）滤渣的主要成分是__(填化学式)。
（4）工序③中发生反应的离子方程式为_______。
（5）物质V可代替高温连续氧化工序中的NaOH，此时发生的主要反应的化学方程式为__，可代替NaOH
的化学试剂还有_______(填化学式)。
（6）热解工序产生的混合气体最适宜返回工序_______(填“①”或“②”或“③”或“④”)参与内循环。
（7）工序④溶液中的铝元素恰好完全转化为沉淀的pH为__。(通常认为溶液中离子浓度小于10-5mol•L-1为
沉淀完全；A1(OH)
3
+OH- ⇌Al(OH) ：K=100.63，K
w
=10-14，K
sp
[A1(OH)
3
]=10-33)
12．（2020年新课标Ⅲ）某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少
量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO ·7H O)：
4 2溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
金属离子 Ni2+ Al3+ Fe3+ Fe2+
开始沉淀时(c=0.01 mol·L−1)的pH 7.2 3.7 2.2 7.5
沉淀完全时(c=1.0×10−5 mol·L−1)的pH 8.7 4.7 3.2 9.0
回答下列问题：
（1）“碱浸”中NaOH的两个作用分别是______________。为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中
性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式______________。
（2）“滤液②”中含有的金属离子是______________。
（3）“转化”中可替代HO 的物质是______________。若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即
2 2
“滤液③”中可能含有的杂质离子为______________。
（4）利用上述表格数据，计算Ni(OH) 的K =______________(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中
2 sp
Ni2+浓度为1.0 mol·L−1，则“调pH”应控制的pH范围是______________。
（5）硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离
子方程式______________。
（6）将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是______________。
13．（2020年山东新高考）用软锰矿(主要成分为MnO ，含少量Fe O、Al O)和BaS制备高纯MnCO 的
2 3 4 2 3 3
工艺流程如下：
已知：MnO 是一种两性氧化物；25℃时相关物质的K 见下表。
2 sp
物质 Fe(OH) Fe(OH) Al(OH) Mn(OH)
2 3 3 2
K
sp回答下列问题
（1）软锰矿预先粉碎的目的是____________，MnO 与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为
2
________。
（2）保持BaS投料量不变，随MnO 与BaS投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而Ba(OH) 的
2 2
量达到最大值后会减小，减小的原因是________。
（3）滤液I可循环使用，应当将其导入到________操作中(填操作单元的名称)。
（4）净化时需先加入的试剂X为________(填化学式)。再使用氨水调溶液的pH，则pH的理论最小值为
_______(当溶液中某离子浓度 时，可认为该离子沉淀完全)。
（5）碳化过程中发生反应的离子方程式为______________________。
14．【2017新课标1卷】LiTi O 和LiFePO 都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为
4 5 12 4
FeTiO，还含有少量MgO、SiO 等杂质）来制备，工艺流程如下：
3 2
回答下列问题：
（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
实验条件为___________________。
（2）“酸浸”后，钛主要以 形式存在，写出相应反应的离子方程式__________________。
（3）TiO·xHO沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示：
2 2
温度/℃ 30 35 40 45 50
TiO·xHO转化率% 92 95 97 93 88
2 2
分析40 ℃时TiO·xHO转化率最高的原因__________________。
2 2
（4）LiTi O 中Ti的化合价为+4，其中过氧键的数目为__________________。
2 5 15
（5）若“滤液②”中 ，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 ，此时是否有 Mg(PO ) 沉淀生成？
3 4 2（列式计算）。FePO 、Mg(PO ) 的K 分别为 。
4 3 4 2 sp
（6）写出“高温煅烧②”中由FePO 制备LiFePO 的化学方程式 。
4 4
