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专题95 工艺流程——污染处理载体
1．【2023年辽宁卷】某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液含（ 和
)。实现镍、钴、镁元素的回收。
已知：
物质
回答下列问题：
（1）用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为 (答出一条即可)。
（2）“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸 ， 中
过氧键的数目为 。
（3）“氧化”中，用石灰乳调节 ， 被 氧化为 ，该反应的离子方程式为 (
的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为 、 (填化学式)。
（4）“氧化”中保持空气通入速率不变， (Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。 体积分数为 时，
(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大 体积分数时， (Ⅱ)氧化速率减小的原因是 。（5）“沉钴镍”中得到的 (Ⅱ)在空气中可被氧化成 ，该反应的化学方程式为 。
（6）“沉镁”中为使 沉淀完全 ，需控制 不低于 (精确至0.1)。
2．（2021·湖北真题）废旧太阳能电池CIGS具有较高的回收利用价值，其主要组成为CuIn Ga Se 。某
0.5 0.5 2
探究小组回收处理流程如图：
回答下列问题：
（1）硒(Se)与硫为同族元素，Se的最外层电子数为___；镓(Ga)和铟(In)位于元素周期表第IIIA族，
CuIn Ga Se 中Cu的化合价为___。
0.5 0.5 2
（2）“酸浸氧化”发生的主要氧化还原反应的化学方程式为____。
（3）25℃时，已知：K(NH ·H O)≈2.0×10-5，K [Ga(OH)]≈1.0×10-35，K [In(OH) ]≈1.0×10-33，
b 3 2 sp 3 sp 3
K [Cu(OH) ]≈1.0×10-20，“浸出液”中c(Cu2+)=0.01mol·L-1。当金属阳离子浓度小于1.0×10-5mol·L-1时沉
sp 2
淀完全，In3+恰好完全沉淀时溶液的pH约为___(保留一位小数)；若继续加入6.0mol·L-1氨水至过量，
观察到的实验现象是先有蓝色沉淀，然后___；为探究Ga(OH) 在氨水中能否溶解，计算反应
3
Ga(OH) +NH·H O [Ga(OH)]-+NH 的平衡常数K=___。
3 3 2 4
(已知：Ga3++4OH- [Ga(OH)]- K′= ≈1.0×1034)
4
（4）“滤渣”与SOCl 混合前需要洗涤、干燥，检验滤渣中SO 是否洗净的试剂是___；“回流过滤”中
2
SOCl 的作用是将氢氧化物转化为氯化物和___。
2
（5）“高温气相沉积”过程中发生的化学反应方程式为___。3．【2021年重庆卷】电镀在工业生产中具有重要作用，某电镀厂生产的废水经预处理后含有 和少
量的Cu2+、Ni2+，能够采用如图流程进行逐一分离， 实现资源再利用。
已知： K (CuS)=6.3 ×10-36和K (NiS)=3.0×10-19
sp sp
回答下列问题：
（1） 中Cr元素的化合价为_______。
（2）还原池中有Cr3+生成，反应的离子方程式为_______。
（3）沉淀1为Cr(OH) ，其性质与Al(OH) 相似，则Cr(OH) 与NaOH溶液反应的化学方程式_______。
3 3 3
（4）NaS溶液呈碱性的原因是_______(用离子方程式表示)，沉淀2为_______。
2
（5）若废水中还含有Cd2+，pH=4时Cd2+的浓度为_______mol·L-1，用该结果说明Cd2+影响上述流程进行分
离的原因是_______(设HS平衡浓度为1.0× 10-6mol·L-1。已知：HS的K=1.0×10-7，K=7.0×10-15，
2 2 1 2
Ksp(CdS)=7.0×10-27)
4．【2022年江苏卷】实验室以二氧化铈( )废渣为原料制备 含量少的 ，其部分实验过程
如下：
（1）“酸浸”时 与 反应生成 并放出 ，该反应的离子方程式为_______。
（2）pH约为7的 溶液与 溶液反应可生成 沉淀，该沉淀中 含量与加料方式有
关。得到含 量较少的 的加料方式为_______(填序号)。
A．将 溶液滴加到 溶液中 B．将 溶液滴加到 溶液中
（3）通过中和、萃取、反萃取、沉淀等过程，可制备 含量少的 。已知 能被有机萃取剂
(简称HA)萃取，其萃取原理可表示为
(水层)+3HA(有机层) (有机层)+ (水层)
①加氨水“中和”去除过量盐酸，使溶液接近中性。去除过量盐酸的目的是_______。
②反萃取的目的是将有机层 转移到水层。使 尽可能多地发生上述转移，应选择的实验条件或
采取的实验操作有_______(填两项)。
③与“反萃取”得到的水溶液比较，过滤 溶液的滤液中，物质的量减小的离子有
_______(填化学式)。（4）实验中需要测定溶液中 的含量。已知水溶液中 可用准确浓度的 溶液滴定。
以苯代邻氨基苯甲酸为指示剂，滴定终点时溶液由紫红色变为亮黄色，滴定反应为
。请补充完整实验方案：①准确量取 溶液[ 约为 ]，
加氧化剂将 完全氧化并去除多余氧化剂后，用稀硫酸酸化，将溶液完全转移到 容量瓶中后
定容；②按规定操作分别将 和待测 溶液装入如图所示的滴定管中：
③_______。
5．【2022年海南卷】胆矾( )是一种重要化工原料，某研究小组以生锈的铜屑为原料[主要成
分是Cu，含有少量的油污、CuO、 、 ]制备胆矾。流程如下。
回答问题：
（1）步骤①的目的是_______。
（2）步骤②中，若仅用浓 溶解固体B，将生成_______(填化学式)污染环境。
（3）步骤②中，在 存在下Cu溶于稀 ，反应的化学方程式为_______。
（4）经步骤④得到的胆矾，不能用水洗涤的主要原因是_______。
（5）实验证明，滤液D能将 氧化为 。
ⅰ.甲同学认为不可能是步骤②中过量 将 氧化为 ，理由是_______。
ⅱ.乙同学通过实验证实，只能是 将 氧化为 ，写出乙同学的实验方案及结果_______(不要求写具体
操作过程)。
6．（2021.1·浙江真题）某兴趣小组用铬铁矿[Fe(CrO )]制备KCr O 晶体，流程如下：
2 2 2 2 7已知：4Fe (CrO ) + 10Na CO+7O 8NaCrO +4NaFeO+10CO
2 2 2 3 2 2 4 2 2
2H++2CrO Cr O +H O
2 2
相关物质的溶解度随温度变化如下图。
请回答：
（1）步骤I，将铬铁矿粉碎有利于加快高温氧化的速率，其理由是______。
（2）下列说法正确的是______。
A．步骤II，低温可提高浸取率
B．步骤II，过滤可除去NaFeO 水解产生的Fe(OH)
2 3
C．步骤III，酸化的目的主要是使NaCrO 转变为NaCr O
2 4 2 2 7
D．步骤IV，所得滤渣的主要成分是NaSO 和NaCO
2 4 2 3
（3）步骤V，重结晶前，为了得到杂质较少的KCr O 粗产品，从下列选项中选出合理的操作(操作不能重
2 2 7
复使用)并排序：溶解KCl →______→______→______→______→重结晶。
a．50℃蒸发溶剂；
b．100℃ 蒸发溶剂；
c．抽滤；
d．冷却至室温；
e．蒸发至溶液出现晶膜，停止加热；
f．蒸发至溶液中出现大量晶体，停止加热。
（4）为了测定KCr O 产品的纯度，可采用氧化还原滴定法。
2 2 7
①下列关于滴定分析的操作，不正确的是______。
A．用量筒量取25.00mL待测液转移至锥形瓶B．滴定时要适当控制滴定速度
C．滴定时应一直观察滴定管中溶液体积的变化
D．读数时应将滴定管从架上取下，捏住管上端无刻度处，使滴定管保持垂直
E．平行滴定时，须重新装液并调节液面至“0”刻度或“0”刻度以下
②在接近终点时，使用“半滴操作”可提高测量的准确度。其方法是：将旋塞稍稍转动，使半滴溶液悬
于管口，用锥形瓶内壁将半滴溶液沾落，______继续摇动锥形瓶，观察颜色变化。(请在横线上补
全操作)
（5）该小组用滴定法准确测得产品中KCr O 的质量分数为98.50%。某同学还用分光光度法测定产品纯度
2 2 7
(K Cr O 溶液的吸光度与其浓度成正比例)，但测得的质量分数明显偏低。分析其原因，发现配制
2 2 7
KCr O 待测水溶液时少加了一种试剂。该试剂是______，添加该试剂的理由是______。
2 2 7
7．（2021·广东真题）对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝( )、钼( )、镍
( )等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下：
已知：25℃时， 的 ， ； ；
；该工艺中， 时，溶液中 元素以 的形态存在。
（1）“焙烧”中，有 生成，其中 元素的化合价为_______。
（2）“沉铝”中，生成的沉淀 为_______。
（3）“沉钼”中， 为7.0。
①生成 的离子方程式为_______。
②若条件控制不当， 也会沉淀。为避免 中混入 沉淀，溶液中
_______(列出算式)时，应停止加入 溶液。
（4）①滤液Ⅲ中，主要存在的钠盐有 和 ， 为_______。
②往滤液Ⅲ中添加适量 固体后，通入足量_______(填化学式)气体，再通入足量 ，可析出 。
（5）高纯 (砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示，图中所示致密保护膜为
一种氧化物，可阻止 刻蚀液与下层 (砷化镓)反应。①该氧化物为_______。
②已知： 和 同族， 和 同族。在 与上层 的反应中， 元素的化合价变为+5价，
则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为_______。
8．【2016江苏卷】实验室以一种工业废渣（主要成分为MgCO 、MgSiO 和少量Fe、Al的氧化物）为原
3 2 4
料制备MgCO ·3H O。实验过程如下：
3 2
（1）酸溶过程中主要反应的热化学方程式为
MgCO (s)+2H+(aq)===Mg2+(aq)+CO (g)+HO(l) ΔH=－50.4 kJ·mol–1
3 2 2
MgSiO(s)+4H+(aq)===2 Mg2+(aq)+H SiO(s)+HO(l) ΔH=－225.4 kJ·mol–1
2 4 2 3 2
酸溶需加热的目的是______；所加HSO 不宜过量太多的原因是_______。
2 4
（2）加入HO 氧化时发生发应的离子方程式为___________。
2 2
（3）用下图所示的实验装置进行萃取分液，以除去溶液中的Fe3+。
①实验装置图中仪器A的名称为_______。
②为使Fe3+尽可能多地从水相转移至有机相，采取的操作：向装有水溶液的仪器A中加入一定量的有
机萃取剂，______、静置、分液，并重复多次。
（4）请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO ·3H O的实验方案：边搅拌边向溶液中滴加氨水，
3 2______，过滤、用水洗涤固体2～3次，在50℃下干燥，得到MgCO ·3H O。
3 2
[已知该溶液中pH=8.5时Mg(OH) 开始沉淀；pH=5.0时Al(OH) 沉淀完全]。
2 3
9．[2019江苏]实验室以工业废渣（主要含CaSO·2H O，还含少量SiO 、Al O 、Fe O ）为原料制取轻质
4 2 2 2 3 2 3
CaCO 和(NH )SO 晶体，其实验流程如下：
3 4 2 4
（1）室温下，反应CaSO(s)+ (aq) CaCO (s)+ (aq)达到平衡，则溶液中 = ▲
4 3
[K (CaSO)=4.8×10−5，K (CaCO)=3×10−9]。
sp 4 sp 3
（2）将氨水和NH HCO 溶液混合，可制得(NH )CO 溶液，其离子方程式为 ▲ ；浸取废渣时，
4 3 4 2 3
向(NH )CO 溶液中加入适量浓氨水的目的是 ▲ 。
4 2 3
（3）废渣浸取在如图所示的装置中进行。控制反应温度在 60~70 ℃，搅拌，反应3小时。温度过高
将会导致CaSO 的转化率下降，其原因是 ▲ ；保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量
4
不变，实验中提高CaSO 转化率的操作有 ▲ 。
4
（4）滤渣水洗后，经多步处理得到制备轻质CaCO 所需的CaCl 溶液。设计以水洗后的滤渣为原料，
3 2
制取CaCl 溶液的实验方案： ▲ [已知pH=5时Fe(OH) 和Al(OH) 沉淀完全；pH=8.5时
2 3 3
Al(OH) 开始溶解。实验中必须使用的试剂：盐酸和Ca(OH) ]。
3 2
10．【2016北京卷】以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO 、PbSO 及炭黑等）和HSO 为原料，
2 4 2 4
制备高纯PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下：
（1）过程Ⅰ中，在Fe2+催化下，Pb和PbO 反应生成PbSO 的化学方程式是__________。
2 4
（2）过程Ⅰ中，Fe2+催化过程可表示为：
i：2Fe2++ PbO +4H++SO2−＝2Fe3++PbSO+2H O
2 4 4 2
ii: ……
①写出ii的离子方程式：________________。
②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。
a.向酸化的FeSO 溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO ，溶液变红。
4 2
b.______________。
（3）PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO（s）+NaOH（aq） NaHPbO （aq），其溶解度
2
曲线如图所示。
①过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用，其目的是____(选填序号)。
A．减少PbO的损失，提高产品的产率
B．重复利用氢氧化钠，提高原料的利用率
C．增加NaSO 浓度，提高脱硫效率
2 4
②过滤Ⅲ的目的是提纯，综合上述溶解度曲线，简述过程Ⅲ的操作___________。
11．【2016四川卷】资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。磷尾矿主要含
Ca (PO )F和CaCO ·MgCO 。某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案，制备具有重要工业用途
5 4 3 3 3
的CaCO 、Mg(OH) 、P 和H，其简化流程如下：
3 2 4 2
已知：①Ca (PO )F在950℃不分解；
5 4 3
②4Ca (PO )F+18SiO +30C 2CaF +30CO+18CaSiO +3P
5 4 3 2 2 3 4
请回答下列问题：
（1）950℃煅烧磷尾矿生成气体的主要成分是___________。
（2）实验室过滤所需的玻璃仪器是_____________。
（3）NH NO 溶液能从磷矿Ⅰ中浸取出Ca2+的原因是__________。
4 3（4）在浸取液Ⅱ中通入NH ，发生反应的化学方程式是____________。
3
（5）工业上常用磷精矿[Ca (PO )F]和硫酸反应制备磷酸。已知25℃，101kPa时：
5 4 3
CaO(s)+H SO (l)=CaSO (s)+HO(l) ΔH=-271kJ/mol
2 4 4 2
5 CaO(s)+3H PO (l)+HF(g)= Ca (PO )F (s)+5HO(l) ΔH=-937kJ/mol
3 4 5 4 3 2
则Ca (PO )F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是_________________。
5 4 3
（6）在一定条件下CO(g)+HO(g) CO(g)+H(g)，当CO与HO(g)的起始物质的量之比为1:5，达
2 2 2 2
平衡时，CO转化了 。若a kg含Ca (PO )F（相对分子质量为504）的质量分数为10%的磷尾矿
5 4 3
在上述过程中有b%的Ca (PO )F转化为P ，将产生的CO与HO(g)按起始物质的量之比1:3混合，
5 4 3 4 2
则相同条件下达平衡时能产生H________kg。
2
