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查补易混易错 16 化学工艺流程
化学工艺流程试题就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流
程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。高考中“化学工艺流程试题”
命题内容广泛，密切联系生产、生活实际，设问方式灵活，充分体现了“化学是真实的”的命题指导思想，
主要特征是以化工生产为背景，用框图的形式表述生产流程，主题内容广泛，密切联系生产、生活实际，
题材丰富。主要考查学生对已学知识的掌握、理解、迁移、转换、重组和解决实际问题的能力。这类题型
不但综合考查考生在中学阶段所学的元素及其化合物知识以及物质结构、元素周期律、氧化还原反应、化
学用语、电解质溶液、化学平衡、电化学、实验操作等知识，而且更重要的是能突出考查考生的综合分析
判断能力、逻辑推理能力，且这类试题陌生度高，文字量大，包含信息多，思维能力要求高，是近年来已
成为高考化学主观题中得分较低的题型。
易错01物质制备型工艺流程题
1.原料处理阶段
(1)常见原料处理的方法:溶解、水(酸或碱)浸、浸出、灼(焙、煅)烧等。
(2)加快反应速率的方法:搅拌、加热、粉碎等。
2.分离提纯阶段
(1)调pH除杂:控制溶液的酸碱性,使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。
(2)加热:加快反应速率或促进平衡向某个反应方向移动。
(3)降温:防止某物质在高温时会溶解(或分解)或使化学平衡向着题目要求的方向移动。
(4)水(酸或碱)溶法:除去可溶性(碱性或酸性)杂质。
(5)氧化剂或还原剂法:除去还原性或氧化性杂质。
(6)分离方法:过滤、蒸发(冷却)结晶、萃取和分液、蒸馏(或分馏)等。
3.获得产品阶段
(1)洗涤:(冰水、热水)洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中溶解损耗。
(2)根据物质溶解度差异选择正确的方法,如蒸发浓缩、冷却结晶或蒸发结晶、趁热过滤。
易错02物质分离提纯型工艺流程题1.“加过量试剂”:常考虑反应完全或增大转化率、产率等。
2.“控制pH”:常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。
3.“能否加其他物质”:常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。
4.“控制较低温度”:常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。
5.“判断沉淀是否洗净”:常取少量最后一次洗涤液于试管中,向其中滴加某试剂,以检验其中的某种离子。
6.“检验某物质的设计方案”:通常取少量某物质于试管中,加水溶解,再加入另一试剂产生某现象,然后得出结
论。
7.“用某些有机试剂清洗”:(1)降低物质溶解度有利于产品析出;(2)洗涤沉淀可减少损耗和提高利用率等。
8.“在空气中或在其他气体中”:主要考虑O、HO、CO 或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、
2 2 2
防潮解等目的。
1．（2022·福建·统考高考真题）粉煤灰是火电厂的大宗固废。以某电厂的粉煤灰为原料(主要含
和 等)提铝的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)“浸出”时适当升温的主要目的是_______， 发生反应的离子方程式为_______。
(2)“浸渣”的主要成分除残余 外，还有_______。实验测得， 粉煤灰( 的质量分数为 )经
浸出、干燥后得到 “浸渣”( 的质量分数为 )， 的浸出率为_______。
(3)“沉铝”时，体系中三种物质的溶解度曲线如下图所示，加入 沉铝的目的是_______，“沉铝”的
最佳方案为_______。(4)“焙烧”时，主要反应的化学方程式为_______。
(5)“水浸”后得到的“滤液2”可返回_______工序循环使用。
2．（2022·河北·高考真题）以焙烧黄铁矿 (杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝
颜料。工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)红渣的主要成分为_______(填化学式)，滤渣①的主要成分为_______(填化学式)。
(2)黄铁矿研细的目的是_______。
(3)还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为_______。
(4)工序①的名称为_______，所得母液循环使用。
(5)沉铁工序产生的白色沉淀 中 的化合价为_______，氧化工序发生反应的离子方程式
为_______。(6)若用还原工序得到的滤液制备 和 ，所加试剂为_______和_______(填化学式，不
引入杂质)。
3．（2022·广东·高考真题）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_______。
4．（2021·重庆·统考高考真题）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)Na S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)
5．（2023·山西运城·统考二模）工厂的含砷废水必须经过一定的处理。 某厂用某含砷废水(含HAsO、
2
HSO 、及少量Fe3+、Cu2+、Bi3+ )提取三氧化二砷(俗称砒霜，分子式：As O)的流程如下：
2 4 2 3
已知：K [Fe(OH) ]=2.8 ×10-3920 ，K [Cu(OH) ]=2.2 ×10-22，K [Bi(OH) ]=4.4 ×10-31。
sp 3 sp 2 sp 3
回答下列问题：
(1)滤渣a的成分是___________(写化学式)。
(2)“沉淀”时，CuSO 溶液必须过量的原因是_________________。
4
(3)写出“还原”时Cu(AsO ) 与HO、SO 发生反应的化学方程式：_____________。
2 2 2 2
(4)红色还原渣(不溶于水)“氧化”时反应的离子方程式为___________。(5)“沉砷”后废水中残留的砷可用PFS(聚铁)进一步去除，用石灰乳调节废水的pH值，通入空气，PFS用
量[以 表示]、终点pH值与砷去除率的关系如图所示。PFS除砷的最佳条件是_________。
(6) 当废水中砷质量浓度为5.0g·L-1时，若实验取75 L含砷废水，制得475.2 gAs O，则As元的素回收率
2 3
为________。
(7)砷化镓(GaAs)为第三代半导体，其立方晶胞结构如图所示。已知晶胞参数为a nm，阿伏加德罗常数值为
N ，则砷化镓晶体密度为____________g· cm-3。
A
6．（2023·山东济宁·统考二模）钪(Sc)元素在国防、航天、激光、核能、医疗等方面有广泛应用。赤泥含
有 、 、 、 等，以赤泥为原料提取氧化钪 的流程如下：
已知：① ， 易水解；②常温下，“浸出液”中 ， 。回答下列问题：
(1)操作A是___________。
(2)“溶解”中 作用有将 转化成 、作溶剂和___________。
(3)“萃取”是用酸性磷酸酯萃取剂(P507)、苯乙酮、磺化煤油配得的混合液作萃取剂，P507质量分数(w)对
萃取率的影响如表所示、料液温度对分离系数(β)的影响如图1所示，萃取时P507最佳质量分数及料液温
度分别为___________、___________。“萃取”过程中应控制pH小于___________。
[分离系数指分离后混合体系中某物质的物质的量分数，如 ％]
w(P507) 分相情况 钪萃取率(％) 铁萃取率(％)
1％ 分相容易 90.74 14.89
2％ 分相容易 91.74 19.88
3％ 分相容易 92.14 13.30
5％ 有第三相 90.59 28.47
8％ 轻微乳化 90.59 34.85
(4)已知 ， ， 。“沉钪”时，发生反应：
，此反应的平衡常数 ___________(用含m、n、p的代数式表示)。
(5)草酸钪晶体 隔绝空气加热， 随温度的变化情况如图所示。550℃时，晶体的成分是___________(填化学式)，550～850℃，生成气体的物质的量之比为
___________(已知 的摩尔质量为 )。
7．（2023·江苏南京·统考二模）高纯ZnO可用作电子元件材料。以次氧化锌酸浸液(主要含有 、 ，
还含有 、 、 、 等)为原料制备高纯ZnO的实验流程如下：
已知：常温下， ， ， 。
(1)“除铁”时，须将 氧化为 的原因是___________。
(2)“除锰”反应的离子方程式为___________。其他条件不变时， 与锰去除率、溶液中锰含
量的关系如图所示。 时，溶液中锰去除率下降，其原因是___________。(3)为考查Zn粉用量对“除铅”过程中铅元素去除率的影响，设计若干对照实验组，这些实验组控制不变
的因素有：“除锰”滤液浓度与体积、反应温度、___________。
(4)写出以“ 溶液”为原料制备高纯ZnO的实验方案：___________。[可选用的试剂： 溶液、
氨水- 混合溶液、蒸馏水、稀盐酸、 溶液]
8．（2023·福建·校联考三模）金属镓被称为“电子工业脊梁”，与铝同族，性质与铝相似。氮化镓是5G
技术中广泛应用的新型半导体材料。利用粉煤灰(主要成分为 、 、 ，还有少量 等杂
质)制备镓和氮化镓的流程如下：
常温下，相关元素可溶性组分的物质的量浓度的对数与pH的关系如下图所示，当溶液中可溶性组分浓度
时，可认为已除尽。回答下列问题：
(1)“焙烧”过程中 变为 ，则 与纯碱反应的化学方程式为___________。
(2)“碱浸”后滤渣的主要成分为___________(写化学式)。用惰性电极电解含 的溶液可得到金属
Ga，阴极的电极反应式为___________。
(3)常温下，反应 的平衡常数 ___________。
(4)“碱浸”后溶液的主要成分为 、 、 。请补充完整流程中“操作”过
程的步骤(在方框内填入试剂的化学式或pH值)：___________。
(实验中须使用的试剂：0.1 溶液、0.1 NaOH溶液)
(5)用石墨为电极电解熔融 得到Ga单质，电极材料需要定期补充的是___________极(填“阴”或
“阳”)。
9．（2023·河北沧州·统考一模）一水合硫酸锰 主要用于饲料添加剂和植物合成叶绿素的催
化剂。一种以软锰矿(主要成分是 ，还有 ， 等杂质)和废铁屑(主要成分是 ，还含有少量 )为原料制备 的工艺流程如下：
已知： 时相关物质的 如下表：
物质
回答下列问题：
(1)净化铁屑：为去除废铁屑表面的油污，可采用的方法为_______。
(2)“浸出”时，锰的浸出率随 摩尔比、反应温度的变化曲线如下图所示，则最佳的反应条件为
_______。
(3)“浸出”后所得混合溶液中部分离子浓度如下表所示：
离子
0.601 0.15 0.3 0.001 0.1
① 、稀硫酸、 发生总反应的离子方程式为_______。
②反应过程中硫酸不能过量太多的原因是_______。
(4)“氧化”时，过氧化氢的实际消耗量大于理论消耗量的原因是_______。(5)“除铁、铝”调节溶液的 不小于_______(保留1位小数；已知：离子浓度小于 时，可
认为该离子沉淀完全)。
(6)滤渣Ⅳ的主要成分是_______(填化学式)。
(7)硫酸锰在不同温度下的溶解度和一定温度范围内析出晶体的组成如图所示，“除杂”所得滤液控制温度
在 之间蒸发结晶，_______(填操作名称)，得到 。
10．（2023·辽宁·朝阳市第一高级中学校联考二模）硫酸亚锡( )是应用于镀锡及铝合金表面处理的化
学试剂。利用锡精矿(主要成分是 ，含少量 、S、Cu、Pb、Fe)制备硫酸亚锡的流程如下：
已知：
①在酸性条件下，溶液中的 可被 氧化成 ；
②常温下，相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表(开始沉淀的pH按金属离子浓度为0.01mol/L计
算)：
金属离子
开始沉淀的pH 7.5 2.1 4.7 1.7 0.3
完全沉淀的pH 95 3.5 6.7 3.7 1.3(1)滤渣X的化学式是________。
(2)焙烧2中 发生反应的化学方程式是________。
(3)若氧化时不引入新的杂质，则足量的Y溶液与金属离子发生反应的离子方程式为________。
(4)利用表格数据，计算 的 ________；沉锡控制溶液pH的范围是________；试剂Z可以是
________(填字母)。
a. b. c. 溶液 d.氨水
(5)锡有多种同素异形体，其中白锡为四方晶系，晶胞参数a=b=0.5832nm，c=0.3181nm，灰锡为立方晶系，
晶胞参数a=0.6489nm(如图)。在低温下，白锡转化为灰锡的现象常被称为锡疫。列式比较并说明发生“锡
疫”时体积如何变化________。
参考答案
1．(1) 提高浸出率(或提高浸出速率)
(2) 和 84%
(3) 使更多的铝元素转化为晶体析出，同时保证晶体纯度 高温溶解再冷却结晶
(4) 或
(5)沉铝
【分析】粉煤灰为原料(主要含SiO、Al O 和CaO等)加入硫酸，浸渣为二氧化硅、硫酸钙，加入硫酸钾，
2 2 3
产生复盐明矾沉铝，干燥脱水，焙烧产生氧化铝、硫酸钾和二氧化硫或三氧化硫气体，水浸除去硫酸钾，
得到氧化铝。【详解】（1）温度高速率大，“浸出”时适当升温的主要目的是提高反应速率，提高浸出率；Al O 和
2 3
HSO 发生反应生成Al (SO ) 和HO，离子反应方程式为Al O+6H+=2Al3++3H O；
2 4 2 4 3 2 2 3 2
故答案为：提高浸出率(或提高浸出速率)；Al O+6H+=2Al3++3H O。
2 3 2
（2）“浸渣”的主要成分除残余Al O 外，还有二氧化硅、硫酸钙；5.0g粉煤灰Al O 的质量为
2 3 2 3
5.0g×30%=1.5g，3.0g“浸渣”Al O 的质量为3.0g×8%=0.24g，则Al O 的浸出率为 ；
2 3 2 3
故答案为：SiO 和CaSO；84%。
2 4
（3）根据沉铝体系中，Al (SO )·18H O溶解度最大，KAl(SO )·12H O溶解度最小，更容易析出，加入
2 4 3 2 4 2 2
KSO 沉铝的目的是更多的使Al (SO ) 转化为KAl(SO )·12H O，使更多的铝元素转化为晶体析出，同时保
2 4 2 4 3 4 2 2
证晶体纯度；KAl(SO )·12H O溶解度受温度影响较大，“沉铝”的最佳方案为高温溶解再冷却结晶；
4 2 2
故答案为：使更多的铝元素转化为晶体析出，同时保证晶体纯度；高温溶解再冷却结晶。
（4）“焙烧”时，KAl(SO ) 分解为KSO 、Al O 和SO 或KSO 、Al O、SO 和O，反应方程式为
4 2 2 4 2 3 3 2 4 2 3 2 2
2KAl(SO ) KSO +AlO+3SO↑或4KAl(SO ) 2KSO +2AlO+6SO↑+3O ↑；
4 2 2 4 2 3 3 4 2 2 4 2 3 2 2
故答案为：2KAl(SO ) KSO +AlO+3SO↑或4KAl(SO ) 2KSO +2AlO+6SO↑+3O ↑。
4 2 2 4 2 3 3 4 2 2 4 2 3 2 2
（5）“水浸”后得到的“滤液2”成分为KSO ，可在沉铝工序循环使用；
2 4
故答案为：沉铝。
2．(1) Fe O SiO
2 3 2
(2)增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率
(3)7Fe (SO )+FeS +8H O=15FeSO +8H SO
2 4 3 2 2 4 2 4
(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤
(5) +2； 6Fe(NH )Fe(CN) + +6H+=6Fe(NH)Fe(CN) +3H O+Cl-+
4 2 6 4 6 2
(6) H O NH ·H O
2 2 3 2
【分析】已知黄铁矿高温煅烧生成Fe O，反应原理为：4FeS+11O 2Fe O+8SO，故产生的红渣主要
2 3 2 2 2 3 2成分为Fe O 和SiO，将红渣粉碎后加入足量的50%的HSO 溶液加热充酸浸，反应原理为：
2 3 2 2 4
Fe O+3H SO =Fe (SO )+3H O，过滤出滤渣①，主要成分为SiO，向滤液中加入黄铁矿进行还原，将
2 3 2 4 2 4 3 2 2
Fe3+还原为Fe2+，由(3)小问可知不生成S沉淀，则硫元素被氧化为 ，反应原理为：14Fe3+
+FeS +8H O=15Fe2++2 +16H+，然后进行工序①为蒸发浓缩、冷却结晶，得到FeSO 晶体和母液主要含
2 2 4
有FeSO 溶液和HSO ，加水溶解FeSO 晶体，向所得溶液中加入(NH )SO 、K[Fe(CN) ]并用HSO 调节
4 2 4 4 4 2 4 4 6 2 4
溶液的pH为3，进行沉铁过程，反应原理为：Fe2++2 +[Fe(CN)]3-=Fe(NH)Fe(CN) ↓，然后过滤出沉淀，
6 4 2 6
洗涤后加入HSO 和NaClO 进行氧化步骤，反应原理为：6Fe(NH )Fe(CN) +
2 4 3 4 2 6
+6H+=6Fe(NH)Fe(CN) +3H O+Cl-+6 ，过滤、洗涤干燥即制得Fe(NH )Fe(CN) ，据此分析解题。
4 6 2 4 6
【详解】（1）由分析可知，红渣的主要成分为：Fe O，滤渣①的主要成分为：SiO，故答案为：Fe O；
2 3 2 2 3
SiO；
2
（2）黄铁矿研细的主要目的是增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率，故答案为：增
大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率；
（3）由分析可知，还原工序中，不产生S单质沉淀，则硫元素被氧化为 ，反应原理为：14Fe3+
+FeS +8H O=15Fe2++2 +16H+，故化学方程式为：7Fe (SO )+FeS +8H O=15FeSO +8H SO ，故答案为：
2 2 2 4 3 2 2 4 2 4
7Fe (SO )+FeS +8H O=15FeSO +8H SO ；
2 4 3 2 2 4 2 4
（4）由分析可知，工序①的名称为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，所得母液主要含有FeSO 溶液和
4
HSO 可以循环利用，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤；
2 4
（5）沉铁工序中产生的白色沉淀Fe(NH )Fe(CN) 中Fe的化合价为+2价和[Fe(CN) ]4-中的+3价，由分析可
4 2 6 6
知，氧化工序所发生的离子方程式为：6Fe(NH )Fe(CN) + +6H+=6Fe(NH)Fe(CN) +3H O+Cl-+6 ，
4 2 6 4 6 2
故答案为：+2；6Fe(NH )Fe(CN) + +6H+=6Fe(NH)Fe(CN) +3H O+Cl-+6 ；
4 2 6 4 6 2
（6）由分析可知，还原工序所得的滤液中主要含有FeSO 溶液和HSO ，向滤液中先加入一定量的HO
4 2 4 2 2溶液将Fe2+完全氧化为Fe3+，在向氧化后的溶液中加入氨水至不再产生沉淀为止，过滤洗涤，对沉淀进行
灼烧，即可制得Fe O·x H O和(NH )SO ，故所需要加入的试剂为HO 和NH ·H O，故答案为：HO；
2 3 2 4 2 4 2 2 3 2 2 2
NH ·H O。
3 2
3．(1)Fe2+
(2) 4.7 pH<6.2
(3)4.0 10-4
(4) 加热搅拌可加快反应速率 冷却结晶
(5)MgSO
4
(6) 15 O +4e-+2H O=4OH-
2 2
【分析】由流程可知，该类矿(含铁、铝等元素)加入酸化MgSO 溶液浸取，得到浸取液中含有 、
4
、 、 、 、 等离子，经氧化调pH使 、 形成沉淀，经过滤除去，滤液1中含
有 、 、 等离子，加入月桂酸钠，使 形成 沉淀，滤液2主要含有
MgSO 溶液，可循环利用，滤饼加盐酸，经加热搅拌溶解后，再冷却结晶，析出月桂酸，再固液分离得到
4
RECl 溶液。
3
【详解】（1）由分析可知，“氧化调pH”目的是除去含铁、铝等元素的离子，需要将Fe2+氧化为Fe3+，以
便后续除杂，所以化合价有变化的金属离子是Fe2+，故答案为：Fe2+；
（2）由表中数据可知， 沉淀完全的pH为4.7，而 开始沉淀的pH为6.2~7.4，所以为保证 、
沉淀完全，且 不沉淀，要用 溶液调pH至4.7 pH<6.2的范围内，该过程中 发生反应的
离子方程式为 ，故答案为：4.7 pH<6.2； ；
（3）滤液2中 浓度为 ，即0.1125mol/L，根据
，若要加入月桂酸钠后只生成 ，而不产生 ，则 = =4.0 10-4 ，故答案
为：4.0 10-4；
（4）①“加热搅拌”有利于加快 溶出、提高产率，其原因是加热搅拌可加快反应速率，故答案为：
加热搅拌可加快反应速率；
② “操作X”的结果是分离出月桂酸，由信息可知，月桂酸 熔点为 ，故“操作X”的过
程为：先冷却结晶，再固液分离，故答案为：冷却结晶；
（5）由分析可知，该工艺中，可再生循环利用的物质有MgSO ，故答案为：MgSO ；
4 4
（6）① 中Y为+3价， 中Pt为+4价，而 中金属均为0价，所以还原 和 熔融盐制
备 时，生成1mol 转移15 电子，故答案为：15；
②碱性溶液中，氢氧燃料电池正极发生还原反应，发生的电极反应为O+4e-+2H O=4OH，故答案为：
2 2
O+4e-+2H O=4OH-。
2 2
4．(1)+6
(2)
(3)Cr(OH) + NaOH = NaCrO + 2H O
3 2 2
(4) S2- + H O HS- + OH- CuS
2
(5) 1.0×10 -7mol/L 在沉淀池2中进行的沉淀Cu2+反应需要调节溶液体系pH=4，经过计算可以发
现此时c(Cd2+)<1.0×10-5mol/L，可以认为Cd2+与Cu2+此时均完全沉淀，即沉淀2是CuS和CdS的混合物而
无法准确分离开
【分析】废水经预处理后含有 和少量的 、 ，题目要对其中所含离子进行逐一分离， 实现资
源再利用。这是解题的关键，根据要求“逐一分离”这一点，结合流程及题目给出的信息
，可以推断沉淀1、沉淀2、沉淀3分别为 、CuS、NiS。【详解】（1）利用化合物中元素化合价代数和为0来解答，不过这里的是离子，所以各元素化合价代数和
等于该离子所带的电荷数（要带上正负），即：若假设 ，则2x+7×(-2)=-2，可得x=+6，
故答案为：+6；
（2）从流程可知，还原池中加入了含有 和少量的 、 废水， 和用于调节溶液酸碱性的
，且还原池中有 生成，即 转变成了 ，依据氧化还原反应的规律可推断 转变
为 ，按照电子守恒和质量守恒即可写出正确的离子反应方程式：
，
故答案为： ；
（3） 的性质与 相似，依据反应 ，可以写出 与NaOH
溶液反应的化学方程式 ，
故答案为： ；
（4） 溶液呈碱性是由于盐类水解， 是多元弱酸的正盐，水解反应分两步进行：第一步
，第二步 ；沉淀池2和沉淀池3都是利用 溶液进行分
离，结合 可知，CuS更容易沉淀，故沉淀2为CuS；
故答案为： ；CuS；
（5）HS的 、 ，pH=4时，
2
，则，而沉淀池2中进行的沉淀 反应需要调节溶液体系
pH=4，此时 ，可以认为Cd2+与Cu2+此时均完全沉淀，即沉淀2是
CuS和CdS的混合物而无法准确分离开；
故答案为： ；在沉淀池2中进行的沉淀Cu2+反应需要调节溶液体系pH=4，经过计算可以发现此时
c(Cd2+)<1.0×10-5mol/L，可以认为Cd2+与Cu2+此时均完全沉淀，即沉淀2是CuS和CdS的混合物而无法准确
分离开。
5．(1)Fe(OH) 、Cu(OH) 、Bi(OH)
3 2 3
(2)为了使砷完全沉淀
(3)3Cu(AsO )+ 3SO +6H O=Cu (SO ) ·2H O+ 6HAsO + H SO
2 2 2 2 3 3 2 2 2 2 4
(4)2Cu (SO )·2H O+4H+ + 3O =6Cu2+ +4 +6H O
3 3 2 2 2 2
(5)终点pH值为8，PFS用量为4或
(6)96%
(7)
【分析】含砷废水(含HAsO、HSO 、及少量Fe3+、Cu2+、Bi2+ )中加入NaOH溶液调节pH=6，由已知数据
2 2 4
和后续除杂过程中不在设置步骤除去Fe3+、Cu2+、Bi2+可知，该步骤中Fe3+、Cu2+、Bi2+转化为Fe(OH) 、
3
Cu(OH) 、Bi(OH) 沉淀，过滤后存在于滤渣a中除去，滤液中加入过量CuSO 溶液将AsO 转化为
2 3 4
Cu(AsO) 沉淀，再用SO 还原Cu(AsO) 得到HAsO 和HSO ，经过沉砷得到As O，以此解答。
2 2 2 2 2 4 2 3
【详解】（1）由分析可知，滤渣a的成分是Fe(OH) 、Cu(OH) 、Bi(OH) 。
3 2 3
（2）“沉淀”时，为了使砷完全沉淀，CuSO 溶液必须过量。
4
（3）“还原”时Cu(AsO ) 与HO、SO 反应生成Cu (SO ) 2HO、HAsO 和HSO ，化学方程式为
2 2 2 2 3 3 2 2 2 2 4
3Cu(AsO )+ 3SO +6H O=Cu (SO ) ·2H O+ 6HAsO + H SO 。
2 2 2 2 3 3 2 2 2 2 4
（4）Cu (SO ) 2HO (不溶于水)“氧化”时和O、HSO 溶液反应得到CuSO 溶液，O元素由0价下降到-2
3 3 2 2 2 2 4 4价，S元素由+4价上升到+6价，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：2Cu (SO )·2H O+4H+
3 3 2 2
+ 3O =6Cu2+ +4 +6H O。
2 2
（5）PFS除砷时，去除率最高时的条件是终点pH值为8，PFS用量为4或 。
（6）当废水中砷质量浓度为5.0g·L-1时，若实验取75 L含砷废水，根据As守恒，理论上生成As O 的质
2 3
量为 495g，As元素的回收率为 =96%。
（7）由晶胞结构可知，每个晶胞含有8 =4个Ga和4个As，则砷化镓晶体密度为
。
6．(1)过滤
(2)抑制Sc3+水解
(3) 3% 65℃ 4
(4)
(5) Sc (C O) 1:1
2 2 4 3
【分析】向赤泥中加入稀硫酸，Sc O、Al O、 Fe O 和盐酸反应生成ScCl 、AlCl 、FeCl ，而SiO 不与
2 3 2 3 2 3 3 3 3 2
硫酸反应，故滤渣为SiO；向反应后的溶液中加入萃取剂，分液后得到AlCl 、FeCl 水溶液和含有ScCl 的
2 3 3 3
有机相，向有机相中加入盐酸洗涤，再向有机相中加入反萃取剂将Sc3+转化为Sc(OH) 沉淀，经过过滤并
3
加入SOCl 溶解沉淀，使Sc(OH) 转化为ScCl ，ScCl 和草酸反应生成草酸钪晶体，煅烧后得到Sc O，以
2 3 3 3 2 3
此解答。
【详解】（1）由分析可知，操作A是过滤。
（2）由信息②可知， 易水解，加入SOCl ，除了可以将 转化成 、作溶剂，还可以抑制
2
Sc3+水解。
（3）分析表中数据可知，P507浓度为3%时，钪萃取率最大，铁萃取率最小，且分相容易，分析图像可知，料液温度为65℃时，分离系数最大，则萃取时P507最佳浓度为3%，料液温度为65℃；常温下，“浸出
液”中 ， ，当Sc3+开始沉淀时，溶液中c(OH-)=
，pH=-lgc(H+)= ，“萃取”过
程中应控制pH小于4。
（4）反应 的平衡常数
= 。
（5）设有1mol草酸钪晶体(462g)在空气中受热，550℃时，剩余固体质量为462g×76.6%=353.89g，失水重
量为462g-353.89g≈108g，即550℃时，1mol晶体失去 =6mol水，则此时晶体的主要成分是
Sc (C O)；850℃时，剩余固体质量为462g×29.8%=137.68g≈138g，由于M(Sc O)=138g/mol，故可知550~
2 2 4 3 2 3
850℃，1molSc (C O) 分解产生1molSc O，则碳元素全部转化为气体，由于草酸根离子中碳为+3价，则
2 2 4 3 2 3
反应产生二氧化碳和一氧化碳二种气体，根据得失电子守恒可知二氧化碳和一氧化碳物质的量为1:1。
7．(1) 与 沉淀时pH相近，不易通过调pH分离 和 ； 与 沉淀时
pH相差较大，易于通过调pH分离 和
(2) 过量的 进入溶液
(3)反应时间、搅拌速率
(4)在搅拌下向 溶液中缓慢滴加氨水 混合溶液；当向上层清液中继续滴加氨水-
溶液后不再产生沉淀时，过滤，所得滤渣用蒸馏水洗涤，直至最后一次洗涤滤液加入稀盐酸和 溶液
后不再产生浑浊；将所得沉淀烘干后灼烧至恒重【分析】以次氧化锌酸浸液(主要含有 、 ，还含有 、 、 、 等)为原料制备高纯
ZnO，向酸浸液中加入HO 溶液，将 氧化为 ，该过程中溶液pH上升将 转化为Fe(OH) 沉淀
2 2 3
除去，过滤向滤液中加入高锰酸钾溶液将Mn2+转化为MnO 除去，过滤后向滤液中加入Zn粉将 转化
2
为Pb除去，得到硫酸锌溶液，硫酸锌溶液经过一系列操作得到高纯ZnO，以此解答。
【详解】（1）由 与 的K 数据可知 与 沉淀时pH相近，不易通过调
sp
pH分离 和 ； 与 沉淀时pH相差较大，易于通过调pH分离 和 。
（2）“除锰”过程中，高锰酸钾溶液将Mn2+转化为MnO ，离子方程式为：
2
；由图可知，当 时，溶液中锰含量增大，而锰去除
率下降，其原因是：过量的 进入溶液。
（3）为考查Zn粉用量对“除铅”过程中铅元素去除率的影响，实验组控制不变的因素有：“除锰”滤液
浓度与体积、反应温度、反应时间、搅拌速率。
（4）以“ 溶液”为原料制备高纯ZnO的实验方案为：在搅拌下向 溶液中缓慢滴加氨水-
混合溶液；当向上层清液中继续滴加氨水- 溶液后不再产生沉淀时，过滤，所得滤渣
用蒸馏水洗涤，直至最后一次洗涤滤液加入稀盐酸和 溶液后不再产生浑浊；将所得沉淀烘干后灼烧
至恒重。
8．(1)
(2)(3)100.4
(4) ，NaOH，3.7
(5)阳
【分析】粉煤灰(主要成分为 、 、 ，还有少量 等杂质)与纯碱反应，镓转化为可溶性
盐、二氧化硅转化为硅酸钠、氧化铝转化为偏铝酸钠，加入碱性溶液碳酸钠，只有氧化铁不反应不溶解，
过滤除去氧化铁，得到滤液经过一系列操作得到 ，电解得到镓，最终转化为氮化镓；
【详解】（1）由图可知，加入碳酸钠焙烧，“焙烧”的目的是将 和碳酸钠反应生成 和二氧
化碳，该反应的化学方程式为 ；
（2）焙烧后，镓转化为可溶性盐、二氧化硅转化为硅酸钠、氧化铝转化为偏铝酸钠，加入碱性溶液，只
有氧化铁不反应不溶解，故过滤后“滤渣1”主要成分为 ；“电解”可得金属Ga，阴极 发
生还原反应得到金属镓，电极反应式 ；
（3）由图可知， = 时，pH为9.4，则pOH=4.6，故常温下，反应
的平衡常数K= ；
（4）“碱浸”后溶液的主要成分为 、 、 ，通入0.1
溶液至生成的沉淀不再溶解得硅酸沉淀和氯铝离子、镓离子，向滤液中再次滴入0.1 NaOH溶液
至pH为3.7时停止，过滤洗涤得氢氧化镓沉淀，氢氧化镓沉淀加入0.1 氢氧化钠溶解得到溶液；
（5）阴极上发生还原反应，即阴极反应式为Ga3＋＋3e－=Ga；阳极产生的氧气与阳极材料中的碳发生反应，
故需定期补充的是阳极材料。
9．(1)用热的纯碱溶液浸泡废铁屑
(2) 摩尔比为0.75、反应温度为
(3) 会增大后续碳酸钙的消耗量
(4) 是过氧化氢分解的催化剂
(5)4.7
(6)
(7)趁热过滤、洗涤、干燥
【分析】软锰矿加入废铁屑、稀硫酸浸出，除去滤渣Ⅰ，主要成分为二氧化硅等，滤液加入双氧水氧化，
再加入碳酸钙调节pH以除铁、铝，得到滤渣Ⅱ，主要成分为氢氧化铁、氢氧化铝，滤液再加入硫化钡除
铜，得到滤渣Ⅲ主要成分为硫化铜，滤液再加入氟化锰除杂，滤渣Ⅳ主要成分为 ，滤液一系列
操作后得到一水合硫酸锰；
【详解】（1）去除废铁屑表面的油污，可采用的方法为用热的纯碱溶液浸泡废铁屑；
（2）“浸出”时，由图可知，最佳反应条件： 摩尔比为0.75、反应温度为 ；
（3）“浸出”时， 、稀硫酸、 总反应的离子方程式为
，反应过程中硫酸过量太多会增大后续碳酸钙的消耗量；
（4）“氧化”时，由于 是过氧化氢分解的催化剂，则部分过氧化氢会分解。故过氧化氢的实际消耗
量大于理论消耗量；
（5）“除铁、铝”加入碳酸钙的目的是将 和 转化为 和 沉淀，则调节溶液的不小于 完全沉淀的 ； 完全沉淀时，溶液中 ，则 ；
（6）“除铜”时， 转化为硫化物沉淀，则“除杂”中加入二氧化锰将 和 转化为氟化物沉
淀，则滤渣Ⅳ的主要成分是 ；
（7）“除杂”所得滤液为硫酸锰溶液，在 之间蒸发结晶，趁热过滤，得到 。
10．(1)PbSO
4
(2)WO+Na CO=Na WO+CO ↑
3 2 3 2 4 2
(3)2Fe3++2H++H O= 2H O+2Fe3+
2 2 2
(4) 1 10-56.8 1.3~2.1 cd
(5) > ，“锡疫”时白锡变
成灰锡，密度减小，体积增大
【分析】锡精矿(主要成分是 ，含少量 、S、Cu、Pb、Fe)在氧气中焙烧得到SO 气体，Cu、Pb、
2
Fe转化为CuO、PbO 、Fe O，焙烧2中WO 和碳酸钠发生反应，由后续除钨步骤可知WO 转化成了
2 2 3 3 3
NaWO，说明该过程中没有化合价的变化，则气体X为CO，焙烧后的固体水浸除钨，过滤后的滤渣用硫
2 4 2
酸溶解，CuO、PbO 、Fe O 转化为硫酸铜、硫酸铁、硫酸锡，硫酸铅溶于水，滤渣X为PbSO ，根据已知
2 2 3 4
信息①，溶液中的 可被 氧化成 ，在加入碳酸氢铵溶液调节pH沉锡，得到的固体在硫酸中溶
解，再加入Sn单质将 还原为 得到SnSO ，以此解答。
4
【详解】（1）酸溶之前的步骤中，已经把S、W除去了，加入硫酸溶解时，硫酸铜、硫酸铁、硫酸锡都是
可溶于水的，但硫酸铅难溶于水，所以滤渣X就是硫酸铅PbSO 。
4
（2）焙烧2中WO 和碳酸钠发生反应，由后续除钨步骤可知WO 转化成了NaWO，说明该过程中没有
3 3 2 4
化合价的变化，则气体X为CO，化学方程式为：WO+Na CO=Na WO+CO ↑。
2 3 2 3 2 4 2
（3）氧化步骤是的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，Y是能把Fe2+氧化成Fe3+的物质，且不引入新的杂质，则Y
为HO，该过程的离子方程式为：2Fe3++2H++H O= 2H O+2Fe3+。
2 2 2 2 2（4）由表格数据可知，c( )=0.01mol/L的溶液中，当pH=0.3时， 开始沉淀生成 ，则
的 =1 10-56.8；要能使Sn4+全部沉淀，还不能沉淀其它离
子，根据表格信息，沉淀pH应在1.3~2.1范围内；Z用碳酸氢铵溶液或氨水最合适，碳酸氢根或一水合氨
可以和氢离子反应，消耗溶液中的氢离子，达到调pH的目的；a的碱性太强，很容易使溶液pH过高，b
是固体，可能会和沉淀出来的氢氧化锡混在一起，引入杂质，故选cd。
（5）由白锡晶胞结构可知，其中Sn原子的个数为 =4，密度为
，由灰锡的晶胞结构可知，其中Sn原子的个数为
=8，密度为 ，则
> ，“锡疫”时白锡变成
灰锡，密度减小，体积增大。
