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微专题27 化学工艺流程题-----物质的分离与提纯
1．（2023·山东·统考高考真题）盐湖卤水(主要含 、 和硼酸根等)是锂盐的重要来
源。一种以高镁卤水为原料经两段除镁制备 的工艺流程如下：
分离与提纯
已知：常温下， 。相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】回答下列问题：
(1)含硼固体中的 在水中存在平衡： (常温下， )；
与 溶液反应可制备硼砂 。常温下，在 硼砂溶液中，
水解生成等物质的量浓度的 和 ，该水解反应的离子方程式为 ，该溶
液 。
(2)滤渣Ⅰ的主要成分是 (填化学式)；精制Ⅰ后溶液中 的浓度为 ，则常温下精制Ⅱ过程中
浓度应控制在 以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ，除无法回收 外，还将增加 的
用量(填化学式)。
(3)精制Ⅱ的目的是 ；进行操作 时应选择的试剂是 ，若不进行该操作而直接浓缩，将导致
。
【答案】(1)
(2) CaO
(3) 加入纯碱将精制Ⅰ所得滤液中的 转化为 （或除去精制Ⅰ所得滤液中的 ），提高
纯度 盐酸 浓缩液中因 浓度过大使得 过早沉淀，即浓缩结晶得到的 中会混有
，最终所得 的产率减小
【解析】由流程可知，卤水中加入盐酸脱硼后过滤，所得滤液经浓缩结晶后得到晶体，该晶体中含有
Na+、Li+、Cl-、 等，焙烧后生成HCl气体；烧渣水浸后过滤，滤液中加生石灰后产生沉淀，在此条件下
溶解度最小的是 ，则滤渣Ⅰ的主要成分为 ；由于 微溶于水，精制Ⅰ所得滤液中再加纯
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】碱又生成沉淀，则滤渣Ⅱ为 ；精制Ⅱ所得滤液经操作X后，所得溶液经浓缩结晶、过滤得到氯化钠，
浓缩后的滤液中加入饱和碳酸钠溶液沉锂，得到 。
（1）含硼固体中的 在水中存在平衡： (常温下， )；
与 溶液反应可制备硼砂 。常温下.在 硼砂溶液中，
水解生成等物质的量浓度的 和 ，该水解反应的离子方程式为
，由B元素守恒可知， 和 的浓度均为
， ，则该溶液 。
（2）由分析可知，滤渣I的主要成分是 ；精制I后溶液中 的浓度为2.0 ，由
可知，则常温下精制Ⅱ过程中 浓度应控制在
以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ，若不回收HCl，整个溶液将呈强酸性，因此为达到除Mg2+离子所
需的碱性pH首先需要额外多消耗CaO，同时多引入的Ca2+离子需要更多的纯碱除去，因此，还将增加生石
灰（CaO）和纯碱（ ）的用量。
（3）精制Ⅰ中，烧渣水浸后的滤液中加生石灰后产生的滤渣Ⅰ的主要成分为 ；由于 微溶于
水，精制Ⅰ所得滤液中还含有一定浓度的 ，还需要除去 ，因此，精制Ⅱ的目的是：加入纯碱将精
制Ⅰ所得滤液中的 转化为 （或除去精制Ⅰ所得滤液中的 ），提高 纯度。操作X是
为了除去剩余的碳酸根离子，为了防止引入杂质离子，应选择的试剂是盐酸；加入盐酸的目的是除去剩余
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】的碳酸根离子，若不进行该操作而直接浓缩，将导致浓缩液中因 浓度过大使得 过早沉淀，即浓缩
结晶得到的 中会混有 ，最终所得 的产率减小。
一、化工流程答题基本思路
二、一个完整的无机化工生产流程一般具有下列过程：
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】原料 对原料的预处理 核心化学反应 产品的提纯和分离 目标产物
三、分离提纯的方法：
1．过滤：一贴二低三靠四洗； 四洗--为什么要洗--用什么洗----怎么洗涤----洗干净没？
①为什么洗：去除晶体表面的杂质；把目标产物尽可能洗出来，提升产率；
②用什么洗：蒸馏水、冷水、有机溶剂（醇、酮、醚）等；如酒精洗硫酸亚铁铵晶体可降低晶体因溶解造
成损失，可以出去表面的水，酒精易挥发，易干燥。
③怎么洗涤：沿着玻璃棒向过滤器中加入蒸馏水（其他溶剂）至浸没沉淀，待其自然流下后，重复2~3次。
④洗干净没：（离子检验）取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加某某试剂（其他操作），产生什么现象？
则是否洗干净。
2．减压过滤（吸滤、抽滤）：减压过滤装置由真空泵、布氏漏斗、吸滤瓶组成。
3．结晶（重结晶）：溶液单一溶质时，所得晶体不带结晶水，如氯化钠溶液结晶过程为----蒸发结晶；所
得晶体带有结晶水，如硫酸铜溶液得到CuSO 5H O晶体过程为：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤。
4 2
溶液为两种以上溶质时，要得到溶解度受温度影响小得溶质----蒸发结晶，趁热过滤，如除去NaCl中少量
的KCl；要得到溶解度受温度影响大得溶质----蒸发浓缩，冷却结晶，过滤, 如除KCl去中少量的NaCl。
4．晶体干燥：自然晾干、滤纸吸干、在干燥器中干燥、烘干（热稳定性较好）。
5．萃取（分液）：当向混合物加入有机试剂（苯、四氯化碳等）后分离的，且题目信息有涉及溶解度不
同时考虑萃取。常见液—液萃取（如用苯或CCl4萃取水中的溴），固--液萃取（如用酒精浸取黄豆中的豆
油以提高油产量）。一般萃取分液后的混合溶液采取蒸馏的方式分离。海带中提取碘（灼烧---溶解---过滤
—氧化---萃取—蒸馏）。
6．蒸馏（分馏）：题目信息有涉及沸点不同时，考虑蒸馏，常见混合液体或液-固体系.
1．（2021·浙江·高考真题）某兴趣小组用铬铁矿[Fe(CrO ) ]制备K Cr O 晶体，流程如下：
2 2 2 2 7
已知：4Fe (CrO ) + 10Na CO +7O 8Na CrO +4NaFeO +10CO 分离与提纯
2 2 2 3 2 2 4 2 2
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】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Na CrO 转变为Na Cr O
2 4 2 2 7
D．步骤IV，所得滤渣的主要成分是Na SO 和Na CO
2 4 2 3
(3)步骤V，重结晶前，为了得到杂质较少的K Cr O 粗产品，从下列选项中选出合理的操作(操作不能重复使
2 2 7
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K Cr 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
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】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K Cr 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K Cr O 待
2 2 7 2 2 7
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______。
【答案】 (1) 增大反应物的接触面积
(2) BC
(3) a e d c
(4) AC 再用洗瓶以少量蒸馏水吹洗锥形瓶内壁
(5) H SO 抑制Cr O 转化为CrO ，且与Cr O 不反应
2 4 2 2
【解析】
根据题给已知，铬铁矿与足量熔融Na CO 发生高温氧化反应生成Na CrO 、NaFeO 和CO ，所得固体冷却
2 3 2 4 2 2
后用水浸取，其中NaFeO 发生强烈水解：NaFeO +2H O=NaOH+Fe(OH) ↓，过滤得到含Na CrO 、NaOH、
2 2 2 3 2 4
Na CO 的滤液，加入适量硫酸酸化，NaOH、Na CO 与硫酸反应生成Na SO ，Na CrO 转化为Na Cr O （发
2 3 2 3 2 4 2 4 2 2 7
生的反应为2Na CrO +H SO Na Cr O +Na SO +H O），经蒸发结晶、过滤、洗涤得到的滤液中主要含
2 4 2 4 2 2 7 2 4 2
Na Cr O ，加入KCl后经多步操作得到K Cr O ，据此分析作答。
2 2 7 2 2 7
(1)步骤I中铬铁矿与足量熔融Na CO 发生高温氧化反应生成Na CrO 、NaFeO 和CO ，将铬铁矿粉碎，可增
2 3 2 4 2 2
大反应物的接触面积，加快高温氧化的速率；故答案为：增大反应物的接触面积。
(2)A．根据Na CrO 的溶解度随着温度的升高而增大，步骤II中应用高温提高浸取率，A错误；
2 4
B．步骤II中用水浸取时NaFeO 发生强烈水解：NaFeO +2H O=NaOH+Fe(OH) ↓，经过滤可除去Fe(OH) ，B
2 2 2 3 3
正确；
C．步骤III酸化时，平衡2H++2 +H O正向移动，主要目的使Na CrO 转化为Na Cr O ，C正确；
2 2 4 2 2 7
D．根据分析，步骤IV中过滤所得滤渣主要成分为Na SO ，D错误；
2 4
答案选BC。
(3)Na Cr O 中加入KCl发生反应Na Cr O +2KCl=K Cr O +2NaCl，根据各物质的溶解度随温度的变化曲线可知，
2 2 7 2 2 7 2 2 7
K Cr O 的溶解度随温度升高明显增大，NaCl溶解度随温度升高变化不明显，50℃时两者溶解度相等，故为
2 2 7
了得到杂质较少的K Cr O 粗产品，步骤V重结晶前的操作顺序为：溶解KCl→50℃蒸发溶剂→蒸发至溶液
2 2 7
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】出现晶膜，停止加热→冷却至室温→抽滤→重结晶；故答案为：aedc。
(4)①A．量筒属于粗量器，不能用量筒量取25.00mL溶液，由于K Cr O 具有强氧化性，量取25.00mL待测
2 2 7
液应用酸式滴定管，A错误；
B．滴定时要适当控制滴定的速率，确保反应物之间充分反应，同时防止滴加过快使得滴加试剂过量，B正
确；
C．滴定时应一直观察锥形瓶中溶液颜色的变化，以便准确判断滴定的终点，C错误；
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，平视读取读数，D正确；
E．为了确保每次滴定时滴定管中的溶液充足，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，并记录初始读数，E正确；
答案选AC。
②在接近终点时，使用“半滴操作”的方法是：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，再用洗瓶以少量蒸馏水吹洗锥形瓶内壁，继续摇动锥形瓶，观察颜色变化；故答案为：再
用洗瓶以少量蒸馏水吹洗锥形瓶内壁。
(5)根据题意，K Cr O 溶液的吸光度与其浓度成正比例，在K Cr O 溶液中存在平衡 +H O 2H++2
2 2 7 2 2 7 2
，即有部分 会转化为 ，从而使测得的质量分数明显偏低，为抑制 转化为 ，可
加入与 不反应的酸，如硫酸；故答案为：H SO ；抑制 转化为 ，且与 不反应。
2 4
1．（2021·山东·高考真题）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
(Na Cr O •2H O)的工艺流程如图。回答下列问题： 分离与提纯
2 2 7 2
(1)焙烧的目的是将FeCr O 转化为Na CrO 并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆流而
2 4 2 4
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。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】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Na Cr O 外，可在上述流程中循环利用的
2 2 7
物质还有____。
(4)利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na CrO 为主要原料制备Na Cr O 的总反应方程式为：
2 4 2 2 7
4Na CrO +4H O 2Na Cr O +4NaOH+2H ↑+O ↑。则Na Cr O 在___(填“阴”或“阳”)极室制得，电解
2 4 2 2 2 7 2 2 2 2 7
时通过膜的离子主要为___。
【答案】 (1) 增大反应物接触面积，提高化学反应速率
(2) 使 平衡正向移动，提高Na Cr O 的产率 浸
2 2 7
取
(3) 过度蒸发，导致Na Cr O ·2H O（提早）析出 H SO
2 2 7 2 2 4
(4) 阳 Na＋
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】【解析】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(Na Cr O •2H O)过程中，向铬铁
2 4 2 2 7 2
矿中加入纯碱和O 进行焙烧，FeCr O 转化为Na CrO ，Fe(II)被O 氧化成Fe O ，Al、Si氧化物转化为
2 2 4 2 4 2 2 3
NaAlO 、Na SiO ，加入水进行“浸取”，Fe O 不溶于水，过滤后向溶液中加入H SO 调节溶液pH使 、
2 2 3 2 3 2 4
转化为沉淀过滤除去，再向滤液中加入H SO ，将Na CrO 转化为Na Cr O ，将溶液蒸发结晶将Na SO
2 4 2 4 2 2 7 2 4
除去，所得溶液冷却结晶得到Na Cr O •2H O晶体，母液中还含有大量H SO 。据此解答。
2 2 7 2 2 4
(1)焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是利用热量使O 向上流动，增大固体与气体的接触面积，提高化学反
2
应速率，故答案为：增大反应物接触面积，提高化学反应速率。
(2)中和时调节溶液pH目的是将 、 转化为沉淀过滤除去，由图可知，当溶液pH≥4.5时，Al3+除尽，
当溶液pH＞9.3时，H SiO 会再溶解生成 ，因此中和时pH的理论范围为 ；将Al元素和
2 3
Si元素除去后，溶液中Cr元素主要以 和 存在，溶液中存在平衡：
，降低溶液pH，平衡正向移动，可提高Na Cr O 的产率；由上述分析可知，
2 2 7
Fe元素在“浸取”操作中除去，故答案为： ；使 平衡正向移
动，提高Na Cr O 的产率；浸取。
2 2 7
(3)蒸发结晶时，过度蒸发会导致Na Cr O ·2H O（提早）析出。
2 2 7 2
(4)由4Na CrO +4H O 2Na Cr O +4NaOH+2H ↑+O ↑可知，电解过程中实质是电解水，阳极上水失
2 4 2 2 2 7 2 2
去电子生成H＋和O ，阴极上H+得到电子生成H ，由 可知， 在氢离
2 2
子浓度较大的电极室中制得，即Na Cr O 在阳极室产生；电解过程中，阴极产生氢氧根离子，氢氧化钠在
2 2 7
阴极生成，所以为提高制备Na Cr O 的效率，Na＋通过离子交换膜移向阴极，故答案为：阳；Na＋。
2 2 7
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】1．（2023·重庆沙坪坝·重庆一中校考模拟预测）铋及其化合物广泛应用于电子材料、医药等领域。一种以
氧化铋渣(主要成分是 、 、 、 和 等)为原料，制取高纯 的工业流程如图所
示：
已知：①该工艺条件下，相关金属离子形成氢氧化物沉淀的 范围如下：
分离与提纯
离子
开始沉淀的 1.5 3.6 4.5
沉淀完全的 3.2 4.7 6.7
② 不溶于稀硫酸
(3)常温下， ，
③硫代乙酰胺( )在酸性溶液中会水解为乙酰胺( )和 回答下列问题：
(1) 与 同族， 原子处于基态时电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形。
(2)“滤渣1”的主要成分为 (填化学式)。
(3)“沉铋”时， 转化为 沉淀。往“滤液1”中加入铁粉，可回收其中的 金属。
(4)“洗涤”时先用水洗，再用稀硫酸洗涤。用稀硫酸洗涤的目的是 。
(5)“转化”分两步进行：
第一步，用 溶液将 转化为 。常温下，当该过程达到平衡状态时，测得溶液的 ，
则此时溶液中 ；
第二步 受热分解为 。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】(6)“酸溶”工序通常会加入过量的盐酸，其作用为：①充分溶出 ；② 。
(7)从“滤液3”中分离出乙酰胺以后，可返回“酸溶”或“酸浸”工序中循环使用，则“硫化”过程的化学
方程式为 。
【答案】(1)哑铃
(2)
(3)铜或
(4)除去 中的 杂质
(5)0.04
(6)抑制 的水解
(7) +3 +
【解析】铋矿渣(主要成分是 、 、 、 和 等)，加入盐酸酸浸，滤渣1为AgCl，溶
液中含有Cu2+、Bi3+、 Fe3+、Al3+，加入NaOH调节pH=2.5，滤饼中含有BiOCl和Fe(OH) ，再加入NaOH生成
3
Bi(OH) ，进而转化为Bi O ，用盐酸溶解Bi O 后加入硫代乙酰胺，得到Bi S ，以此解答。
3 2 3 2 3 2 3
（1）Bi与N同族，Bi原子处于基态时价层电子排布为6s26p3，占据最高能级的是6p，电子云轮廓图为哑铃
形。
（2）由分析可知，“滤渣1”的主要成分为 。
（3）“沉铋”时加入NaOH溶液，Bi3+转化为BiOCl，“沉铋"所得滤液中含有Cu2+、Bi3+、Fe3+、Al3+，加入
铁粉，发生反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，可回收其中的Cu。
（4）加入NaOH溶液，调节pH=2.5，滤饼中含有BiOCl和Fe(OH) ，用稀硫酸洗涤的目的是除去 中的
3
杂质。
（5）已知 ，用NaOH溶液将BiOCl转化为
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】Bi(OH) ，离子方程式为：BiOCl+OH-+H O Bi(OH) +Cl-，测得溶液的pH=13，c(OH-)=
3 2 3
=0.1mol，该反应的平衡常数K= = =0.4，
c(Cl-)=0.04mol/L。
（6）“酸溶”工序通常会加入过量的盐酸，其作用为：①充分溶出Bi3+；②抑制Bi3+的水解
。
（7）从“滤液3”中分离出乙酰胺以后，可返回“酸溶”或“酸浸”工序中循环使用，说明滤液3过滤后
的溶液中含有HCl，则 和 反应生成Bi S 、HCl和 ，化学方程式
2 3
为： +3 + 。
2．（2023·海南海口·海南华侨中学校考二模）穿甲弹的弹芯用钨合金制造。工业上以黑钨矿(主要成分是
FeWO 、MnWO ，含少量的Fe O 、SiO )为原料冶炼钨的流程如图所示。
4 4 2 3 2
分离与提纯
已知：钨酸H WO 难溶于水。
2 4
回答下列问题：
(1)浸取在加热、通空气条件下进行，FeWO 转化为Na WO 的化学方程式为 。
4 2 4
(2)“滤渣1”的成分为 。除硅时，加入稀盐酸调节pH时，如果pH太低，钨的产率会降低，其原因
是 。
(3)“系列操作X”的目的是去除部分氨，使(NH ) WO 转化为仲钨酸铵 析出并分离，则该系
4 2 4
列操作是 。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】(4)已知：含大量钨酸钙固体的溶液中存在 。 时，
，当温度升高至 时， ，则 (填“ ”“ ”或“ ”)0。
【答案】(1)
(2) 硅酸(或H SiO ) 若酸性太强，钨酸钠会转化成钨酸沉淀，导致钨的产率降低
2 3
(3)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤
(4)＜
【解析】黑钨矿(主要成分是FeWO 、MnWO ，含少量的Fe O 、SiO )中加入Na CO 浸取，生成Na WO 、
4 4 2 3 2 2 3 2 4
Na SiO 、Fe O 等，过滤分离出Fe O ；往滤液中加入HCl、调溶液的pH=8，Na SiO 转化为H SiO 等，过滤
2 3 2 3 2 3 2 3 2 3
得滤液；往滤液中加入CaCl 溶液，生成CaWO 等；加入盐酸发生反应，将CaWO 转化为H WO 沉淀；再
2 4 4 2 4
加氨水溶解，H WO 转化为(NH ) WO 进入溶液，过滤得滤液；将滤液经过系列操作X，使(NH ) WO 转化为
2 4 4 2 4 4 2 4
仲钨酸铵 析出并分离；煅烧后生成WO ；加入还原剂，将WO 还原为W。
3 3
（1）浸取在加热、通空气条件下进行，FeWO 转化为Na WO ，同时有O 参加反应，生成Fe O 等，化学
4 2 4 2 2 3
方程式为 。答案为：
；
（2）由分析可知，“滤渣1”的成分为硅酸(或H SiO )。除硅时，加入稀盐酸调节pH时，如果pH太低，
2 3
Na WO 会转化为H WO 沉淀，从而使钨的产率降低，则其原因是：若酸性太强，钨酸钠会转化成钨酸沉淀，
2 4 2 4
导致钨的产率降低。答案为：硅酸(或H SiO )；若酸性太强，钨酸钠会转化成钨酸沉淀，导致钨的产率降低；
2 3
（3）“系列操作X”的目的是去除部分氨，通过蒸发浓缩，使(NH ) WO 转化为仲钨酸铵 ，
4 2 4
同时增大浓度，降低温度后 结晶析出，则该系列操作是：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、
洗涤。答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤；
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】（4）温度由T K升高到T K，pCa由5增大到5.5，则c(Ca2+)减小，
1 2
平衡逆向移动，所以 ＜0。答案为：＜。
3．（2023·江西赣州·统考模拟预测）火电厂粉煤灰的主要成分为SiO 、Al O 、FeO、Fe O 、MgO、TiO 等。
2 2 3 2 3 2
某研究小组对其进行综合处理的流程如图所示：
分离与提纯
已知：①“酸浸”后钛主要以TiOSO 的形式存在，强电解质TiOSO 在溶液中仅能电离出 和TiO2+，
4 4
TiO2+在80℃左右水解生成TiO ·xH O。
2 2
②常温下，K [Al(OH) ]= 1.0×10-34，K [Fe(OH) ]=1. 0× 10-38，K [Mg(OH) ]=1.0×10-11，1g =0.3。
sp 3 sp 3 sp 2
回答下列问题：
(1)“酸浸”时TiO 发生反应的离子方程式为 ，滤渣1的主要成分为 (填化学式)。
2
(2)“反应”时加入铁粉的作用为 。
(3)“结晶”需控制在70 ℃左右，温度过高会导致的后果为 ，
(4)“水解”反应的离子方程式为 。
(5)实验室用MgCl 溶液制备MgCl ·6H O，需在不断通入 (填化学式， 下同)的条件下，进行蒸发浓
2 2 2
缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥操作。若不通入该物质，最终得到的产物中可能含有 。
【答案】(1) TiO +2H+=TiO2++H O SiO
2 2 2
(2)将Fe3+还原为Fe2+
(3)TiO2+提前水解使FeSO ·7H O中混有TiO ·xH O，并使TiO 产率降低(或其他合理答案)
4 2 2 2 2
(4)TiO2+ +(x+1)H O TiO ·xH O+2H+
2 2 2
(5) HCl Mg(OH) [或MgO或MgO和Mg(OH) 等]
2 2
【解析】粉煤灰加入硫酸酸浸，SiO 不与硫酸反应，则滤渣1为SiO ，“酸浸”后钛主要以TiOSO 形式存
2 2 4
在，同时滤液中含有Fe2+、Fe3+、Al3+、Mg2+等，加入铁粉，将Fe3+还原成Fe2+，结晶得到FeSO ·7H O，滤液
4 2
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】1水解得到TiO ·xH O，TiO ·xH O先用酸酸洗，再水洗，干燥后煅烧得到TiO ；滤液2加入双氧水，将Fe2+氧
2 2 2 2 2
化成Fe3+，调节pH，可生成Al(OH) 、Fe(OH) 沉淀，滤液3含有Mg2+，结晶得到MgCl ·6H O。
3 3 2 2
（1）“酸浸”后钛主要以TiOSO 的形式存在，TiOSO 在溶液中仅能电离出 和TiO2+，则“酸浸”时
4 4
TiO 发生的反应为TiO +2H+=TiO2++H O；由上述分析可知，滤渣1的主要成分为SiO ，故答案为：TiO
2 2 2 2 2
+2H+=TiO2++H O；SiO ；
2 2
（2）加入铁粉可将Fe3+还原为Fe2+，进而结晶得到FeSO ·7H O，故答案为：将Fe3+还原为Fe2+；
4 2
（3）TiO2+在80℃左右水解生成TiO ·xH O，因此“结晶”需控制在70 ℃左右，温度过高会导致TiO2+提前水
2 2
解使FeSO ·7H O中混有TiO ·xH O，并使TiO 产率降低(或其他合理答案)，故答案为：TiO2+提前水解使
4 2 2 2 2
FeSO ·7H O中混有TiO ·xH O，并使TiO 产率降低(或其他合理答案)；
4 2 2 2 2
（4）TiO2+在80℃左右水解生成TiO ·xH O，则“水解”反应的离子方程式为TiO2+ +(x+1)H O
2 2 2
TiO ·xH O+2H+，故答案为：TiO2+ +(x+1)H O TiO ·xH O+2H+；
2 2 2 2 2
（5）氯化镁易水解，因此滤液3在蒸发结晶制备MgCl ·6H O时，应不断通入HCl，否则氯化镁水解生成
2 2
Mg(OH) ，Mg(OH) 加热分解生成MgO，则最终产物可能含有Mg(OH) [或MgO或MgO和Mg(OH) 等]，故答
2 2 2 2
案为：HCl；Mg(OH) [或MgO或MgO和Mg(OH) 等]。
2 2
4．（2023春·湖南衡阳·高三衡阳市一中校考阶段练习）镍、钴元素在锂电池材料和国防工业方面应用广泛。
一种利用酸浸出法从冶金厂废炉渣(含Ni、Co及少量Cu、Mg、Ca的化合物)中提取镍和钴的工艺流程如图：
分离与提纯
已知：i．K (CaF )=1.0×10-10，K (MgF )=7.5×10-11；
sp 2 sp 2
ii．NiSO 在水中的溶解度随温度升高明显增大，不溶于乙醇和苯。
4
回答下列问题：
(1)“酸浸渣”主要成分的名称为 。
(2)基态Co原子的核外M层电子排布式为 。
(3)“除铁”的离子方程式为 。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】(4)“除钙镁”时，pH不宜过低的原因是 。Ca2+和Mg2+沉淀完全。时，溶液中c(F-)最小为
mol·L-1
(5)“萃取”原理为Co2+(aq)+2HA(有机相)⇌Co(A)
2
(有机相)+2H+(aq)。“反萃取”时为促进Co2+的转移，应选择
的实验条件或采取的实验操作有① ；②多次萃取。
(6)获得NiSO (s)的“一系列操作”中洗涤产品可选用 (填字母标号)试剂。
4
a．冷水 b．乙醇 c．苯
【答案】(1)硫酸钙
(2)3s23p63d7
(3)
(4) c(H+)过高，c(F-)减小，不利于钙镁沉淀完全 10-2.5或3.16×10-3
(5)酸性条件
(6)ab
【解析】废炉渣(含Ni、Co及少量Cu、Mg、Ca的化合物)，加入硫酸酸浸后，酸浸渣主要成分为硫酸钙；
滤液中主要含有硫酸镍、硫酸钴、硫酸铜、硫酸镁等，加入过量铁粉还原除铜得到铜，滤液再加入氯酸钠
氧化除铁，得到氢氧化铁，再加入NaF除钙镁，滤渣为CaF 、MgF ；加入萃取剂HA萃取得到含有NiSO 溶
2 2 4
液，一系列操作后得到NiSO 晶体，故为蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤干燥等；有机相加入硫酸反萃
4
取，得到CoSO 溶液；
4
（1）酸浸时用硫酸，产生的硫酸钙微溶，故“酸浸渣”主要成分的名称为硫酸钙,答案为：硫酸钙；
（2）Co是27号元素，基态Co原子的核外电子排布式为[Ar]3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2，故其M层电子
排布式为3s23p63d7，答案为：3s23p63d7；
（3）“除铁”时加入的氯酸钠将亚铁离子氧化，反应生成氢氧化铁，反应的离子方程式为
，答案为： ；
（4）“除钙镁”时，随着pH的降低，溶液中的H+增加，H++F- HF的平衡正向移动，溶液中c(F-)减小，
为使CaF 和MgF 的溶解平衡逆向移动，NaF用量更多；已知离子浓度≤10-5 mol/L时，认为该离子沉淀完
2 2
全，且K (CaF )=1.0 10-10，K (MgF )=7.5 10-11，钙离子沉淀完全时镁离子已沉淀完全，c(F- )=
sp 2 sp 2
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】= 10-2.5( mol/L)= 3.16 10-3( mol/L)，所以为使Ca2+和Mg2+沉淀完全，溶液中c(F- )最小为10-2.5或3.16×10-3；答
案为：c(H+)过高，c(F-)减小， 不利于钙镁沉淀完全；10-2.5或3.16×10-3；
（5）“反萃取”时为促进Co2+的转移，应选择的实验条件或采取的实验操作有①酸性条件；②多次萃取，
答案为：酸性条件；
（6）获得NiSO (s)的“一系列操作”中洗涤产品使其溶解度降低而晶体析出，故可选用冷水或乙醇，答案
4
选ab。
5．（2023·江西·统考二模）近日，西湖大学理学院何睿华课题组发现了世界首例具有本征相于性的光阴极
量子材料——钛酸锶。某小组以钛铁矿为原料制备钛酸锶的流程图如下：
分离与提纯
已知几种物质的主要成分如表所示。
物质 成分
钛铁矿 主要成分是FeTiO ，含少量SiO 、Fe O 等
3 2 3 4
浸液1 Fe3+、Fe2+、TiO2+、H+、
滤液2 Fe2+、TiO2+、H+、
滤液3 Fe2+、TiO2+、H+、
回答下列问题：
(1)“气体”分子的电子式为 。
(2)为了提高“焙烧”速率，宜采取的措施有 答一条合理措施即可)。从“滤渣2”中提纯铁粉的物理
方法是 。
(3)“滤液2”和“滤液3”中浓度有明显变化的离子为 (填离子符号)。设计简单实验检验滤液4含有
Fe2+： 。
(4)“热解”中主要反应的离子方程式为 。用“热水”而不用常温水，其目的是 。
(5)在“灼烧”中盛装H TiO 的仪器是 (填名称)。
2 3
(6)某钛铁矿中含钛元素的质量分数为ω，100kg该钛铁矿经上述流程最终制得mg钛酸锶，则钛的收率为
%(提示：钛的收率等于实际钛产量与理论钛产量之比)。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】【答案】(1)
(2) 粉碎固体、搅拌等 用强磁铁吸附铁粉
(3) Fe2+、 收少量滤液4于试管。滴几滴酸性KMnO 溶液(或K Fe(CN) 溶液)，溶液褪色(或产
4 3 6
生蓝色沉淀)
(4) TiO2-+2H O H TiO +2H+ 水解反应是吸热反应。升温、促进平衡右移、提高水解程度
2 2 3
(5)坩埚
(6)
【解析】钛铁矿主要成分是FeTiO ，含少量SiO 、Fe O ，SiO 与硫酸不反应，滤渣1是SiO ，浸液1中含有
3 2 3 4 2 2
Fe3+、Fe2+、TiO2+、H+、 ；浸液1中加铁粉把Fe3+还原为Fe2+，蒸发浓缩、冷却结晶得到绿矾晶体，过滤，
滤液3加热水使TiO2+水解为H TiO 固体，灼烧H TiO 得到TiO ，TiO 和SrCO 加热灼烧生成SrTiO 。
2 3 2 3 2 2 3 3
（1）TiO 和SrCO 加热灼烧生成SrTiO 和CO 气体，CO 的电子式为为 ；
2 3 3 2 2
（2）根据影响反应速率的因素，为了提高“焙烧”速率，宜采取的措施有粉碎固体、搅拌等。铁能被磁
铁吸引，从“滤渣2”中提纯铁粉的物理方法是用强磁铁吸附铁粉。
（3）“滤液2”中析出硫酸亚铁晶体得到“滤液3”，所以浓度有明显变化的离子为Fe2+、 。Fe2+与
K Fe(CN) 溶液反应生成蓝色沉淀，取少量滤液4于试管，滴几滴K Fe(CN) 溶液，产生蓝色沉淀，说明含有
3 6 3 6
Fe2+；
（4）“热解”中TiO2+水解为H TiO ，主要反应的离子方程式为TiO2-+2H O H TiO +2H+。水解吸热，用
2 3 2 2 3
“热水”而不用常温水，其目的是升温、促进平衡右移、提高水解程度。
（5）灼烧应在坩埚中进行，在“灼烧”中盛装H TiO 的仪器是坩埚。
2 3
（6）某钛铁矿中含钛元素的质量分数为ω，100kg该钛铁矿经上述流程最终制得mg钛酸锶，mg钛酸锶中
钛元素的质量为 ，则钛的收率为 。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】6．（2023·安徽黄山·统考三模）主要成分是NiFe O (铁酸镍)、NiO、FeO、CaO、SiO 等，从该矿渣中回收
2 4 2
六水合硫酸镍晶体的工艺流程如图：
分离与提纯
已知：(NH ) SO 在350℃以上会分解生成NH 和H SO 。
4 2 4 3 2 4
(1) Ni位于元素周期表 区(填“s”“p”“d”或“ds”)，其基态原子核外电子的空间运动状态有 种。
28
(2)“焙烧”中，SiO 几乎不发生反应，NiO、CaO、FeO转化为相应的硫酸盐。NiFe O 生成NiSO 、
2 2 4 4
Fe (SO ) ，发生该反应的化学方程式为 。
2 4 3
(3)“浸渣”的成分除Fe O 、FeO(OH)外还含有 (填化学式)，为检验浸出液中是否含有Fe3+，可选用的
2 3
化学试剂是 。
(4)“浸出液”中c(Ca2+)=1.0×10-3mol•L-1，加NaF固体时，忽略溶液体积变化，当除钙率达到99%时，除钙后
的溶液中c(F-)= 。[已知K (CaF )=4.0×10-11]
sp 2
(5)“萃取”时发生反应Mn+(水相)+nRH(有机相) MR (有机相)+nH+(水相)(Mn+为金属离子，RH为萃取剂)，
n
萃取率与 的关系如图所示，V /V 的最佳取值为 ；“反萃取”能使有机相再生而循环使用，
0 A
可在有机相中加入 ，待充分反应后再分液。
(6)资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如表关系：
温度 低于30.8℃ 30.8~53.8℃ 53.8~280℃ 高于280℃
晶体形态 NiSO •7H O NiSO •H O 多种结晶水合物 NiSO
4 2 4 2 4
从NiSO 溶液获得稳定的NiSO •H O晶体的操作是： 、 、过滤、洗涤、干燥等多步操作。
4 4 2
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】【答案】(1) d 15
(2)NiFe O +4(NH ) SO NiSO +Fe (SO ) +8NH ↑+4H O
2 4 4 2 4 4 2 4 3 3 2
(3) SiO 、CaSO 或CaSO •2H O 硫氰酸钾溶液(或KSCN溶液，或苯酚溶液)
2 4 4 2
(4)2.0×10-3mol•L-1
(5) 0.25 H SO 或盐酸
2 4
(6) 蒸发浓缩 冷却至30.8℃～53.8℃之间结晶
【解析】某矿渣的主要成分是NiFe O (铁酸镍)、NiO、FeO、CaO、SiO 等，加入硫酸铵研磨后，600℃焙烧，
2 4 2
已知：(NH ) SO 在350℃以上会分解生成NH 和H SO 。NiFe O 在焙烧过程中
4 2 4 3 2 4 2 4
生成NiSO 、Fe (SO ) ， 在90℃的热水中浸泡，Fe3+发生水解生成FeO(OH)沉淀；过滤得
4 2 4 3
到浸出液，加入NaF除去钙离子，过滤得到滤液加入萃取剂得到无机相和有机相，无机相通过一系列操作
得到硫酸镍，有机相循环使用。
（1）Ni是28号元素，位于元素周期表的d区，电子排布式为1s22s22p63s2sp63d84s2，含有电子的轨道有15
个，其基态原子核外电子的空间运动状态有15种。
（2）“焙烧”中，NiFe O 和(NH ) SO 反应生成NiSO 、Fe (SO ) ，发生该反应的化学方程式为
2 4 4 2 4 4 2 4 3
NiFe O +4(NH ) SO NiSO +Fe (SO ) +8NH ↑+4H O。
2 4 4 2 4 4 2 4 3 3 2
（3）“焙烧”中，SiO 几乎不发生反应，NiO、CaO、FeO转化为NiSO 、CaSO 、Fe (SO ) ，SiO 和CaSO 不
2 4 4 2 4 3 2 4
溶于水，过滤后存在于滤渣中，则“浸渣”的成分除Fe O 、FeO(OH)外还含有SiO 、CaSO 或
2 3 2 4
CaSO •2H O；为检验浸出液中是否含有Fe3+，可选用的化学试剂是硫氰酸钾溶液(或KSCN溶液，或苯酚溶
4 2
液)。
（4）当除钙率达到99%时，溶液中c(Ca2+) =1.0×10-3mol/L×(1-99%) =1.0×10-5 mol/L，根据K (CaF )
sp 2
=c(Ca2+)c2(F-)，得溶液中c(F-)= =2.0×10-3mol•L-1。
（5）结合工艺路线图分析知，萃取分离后无机相经过多步反应生成NiSO ，则应使Fe2+的萃取率达到最大，
4
同时使Ni2+的萃取率较小，根据图示，V /V=0.25时，Fe2+的萃取率达到最大值，Ni2+的萃取率几乎为0，符
0 A
合题意。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】（6）从NiSO 溶液获得稳定的NiSO •H O晶体的操作是：蒸发浓缩、冷却至30.8℃～53.8℃之间结晶、过
4 4 2
滤、洗涤、干燥等多步操作。
1．（2023·云南·校联考二模）六水合氯化镍(NiCl ·6H O)常用于电镀、陶瓷等工业。某实验室以镍矿渣(主要
2 2
含NiS、CuS、FeS)制备六水合氯化镍晶体，设计流程如图所示：
分离与提纯
已知： K (NiS)= 1.07×10-21， K (CuS)= 1.27×10-26。
sp sp
回答下列问题：
(1)①写出“酸溶”时，NiS发生反应的离子方程式： 。
②“酸溶”时，为减少生产过程对大气的污染，通常还需通入过量的 (填气体名称)。
(2)试剂a应选用下列物质中的_______(填标号)。
A．NaOH B．Ni(OH)
2
C．Na CO D．Ni(NO )
2 3 3 2
(3)“除铜”过程发生反应的离子方程式是 ，若要求溶液中Cu2+浓度小于1×10-5mol/L，则应控制溶液
中Ni2+浓度 。(结果保留两位小数)
(4)“沉镍”所得沉淀有多种组成，可表示为xNiCO ·yNi( OH) ·zH O，若试剂b为纯净物，试剂b可以是
3 2 2
。 为测定沉淀的组成，进行下列实验：称取干燥沉淀样品3. 41g，隔绝空气加热，剩余固体质量随温度变
化的曲线如图所示(500°C~750°C条件下加热，收集到的气体产物只有一种，750°C以上残留固体为NiO)。通
过计算确定该样品的化学式为 。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】(5)由xNiCO ·yNi( OH) ·zH O固体制备NiCl ·6H O的实验方案是：向固体中加入过量盐酸，搅拌，调节溶液
3 2 2 2 2
的pH值，蒸发浓缩， ，过滤， ，干燥(NiCl 溶解度曲线如图所示)。
2
【答案】(1) 3NiS+8H++2 =3Ni2++3S+2NO↑+4H O 空气
2
(2)B
(3) NiS+ Cu2+= CuS + Ni2+ 大于0.84mol/L
(4) Na CO (合理答案均可) NiCO ·2Ni(OH) ·2H O
2 3 3 2 2
(5) 冷却至0°C左右结晶 用冰水洗涤
【解析】某实验室以镍矿渣(主要含NiS、CuS、FeS)制备六水合氯化镍晶体，加入稀硫酸和稀硝酸进行酸溶，
该过程中-2的S元素被氧化为S单质，过滤除去，滤液中的溶质为Ni2+、Cu2+和Fe3+，向滤液中加入试剂a
调节pH使Fe3+转化为Fe(OH) 沉淀，该过程不能引入新的杂质，试剂a为Ni(OH) ，过滤后向滤液中加入NiS
3 2
沉淀Cu2+，然后加入试剂b沉镍，以此解答。
（1）①“酸溶”时，NiS和稀硝酸发生氧化还原反应生成S单质和NO，根据氧化还原反应的规律配平离子
方程式为：3NiS+8H++2 =3Ni2++3S+2NO↑+4H O；
2
②“酸溶”时会产生NO污染空气，可以先通入过量的空气氧化NiS，再加入稀硝酸酸化。
（2）向滤液中加入试剂a调节pH使Fe3+转化为Fe(OH) 沉淀，该过程不能引入新的杂质，NaOH和Na CO
3 2 3
会引入Na+，Ni(NO ) 不能调节pH，则试剂a可以是Ni(OH) ，故选B。
3 2 2
（3）“除铜”过程中NiS和Cu(NO ) 反应生成CuS和Ni(NO ) ，离子方程式为：NiS+ Cu2+= CuS + Ni2+；若要
3 2 3 2
求溶液中Cu2+浓度小于1×10-5mol/L，则溶液中c(S2-)= ，溶液
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】中Ni2+浓度c(Ni2+)= ，若要求溶液中Cu2+浓度小于1×10-5mol/L，则应
控制溶液中Ni2+浓度大于0.84mol/L。
（4）“沉镍”所得沉淀有多种组成，可表示为xNiCO ·yNi( OH) ·zH O，若试剂b为纯净物，试剂b可以是
3 2 2
Na CO 。700℃以上残留固体为NiO，所n(NiO)= =0.03mol，500°C~750°C条件下收集到的气体产物
2 3
只有一种，应是CO ，则n(CO )= =0.01mol，根据C元素守恒可知3.41g样品中含有
2 2
0.01molNiCO ，根据Ni元素守恒可知样品中含有0.02molNi(OH) ，第一阶段失去的成分应为H O，n(H O)=
3 2 2 2
=0.04mol，0.02molNi(OH) 可以产生0.02mol H O，所以样品中含有0.02mol H O，则
2 2 2
x:y:z=0.01mol:0.02mol:0.02mol=1:2:2，所以化学式为NiCO ·2Ni(OH) ·2H O。
3 2 2
（5）由xNiCO ·yNi( OH) ·zH O固体制备NiCl ·6H O的实验方案是：向固体中加入过量盐酸，搅拌，调节溶
3 2 2 2 2
液的pH值，蒸发浓缩，冷却至0°C左右结晶，过滤，用冰水洗涤，干燥。
2．（2023·陕西商洛·统考三模）固体电解质LATP的化学式为Li Al Ti (PO ) ，某研究人员以钛铁矿精粉
1.4 0.4 1.6 4 3
(主要成分为FeTiO ，含少量Al O ，SiO )为原料合成LATP的工艺流程如图所示。
3 2 3 2
请回答下列问题：
(1)LATP中钛的化合价为 价。 分离与提纯
(2)“粉碎”的目的是 ，为了达到这一目的，还可以采用的措施有 (答一条即可)。
(3)“碱浸”的目的是除去 (填化学式)。
(4)“碱浸”时加入适当过量的NaOH溶液，“酸浸”时加入适当过量的稀硫酸，且NaOH溶液和稀硫酸均不
宜过量太多，其主要原因是 。
(5)“沉钛”时生成Ti (PO ) 的化学方程式为 。
3 4 4
(6)本实验洗涤Ti (PO ) 时采用如图所示装置，该装置为抽滤装置，其原理是用抽气泵使吸滤瓶中的压强降
3 4 4
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】低，达到快速固液分离的目的。其中“安全瓶”的作用是 。
(7)常温下，Ti (PO ) 的K =a，当溶液中c(Ti4+)≤1.0×10-5mol·L-1时可认为Ti4+沉淀完全，则“沉钛”时，溶液
3 4 4 sp
中c( )最低为 mol·L-1。
【答案】(1)+4
(2) 增大固体接触面积，提高碱浸速率 适当加热(或搅拌或适当增大NaOH溶液浓度等合理答案)
(3)Al O 、SiO
2 3 2
(4)成本增大
(5)3TiOSO +4H PO =Ti (PO ) ↓+3H SO +3H O
4 3 4 3 4 4 2 4 2
(6)平衡气压、防倒吸稳定过滤速度等
(7) (或 )
【解析】（1）LATP的化学式为Li Al Ti (PO ) ，Li的化合价为+1价，Al为+3价，P为+5价，O为-2价，
1.4 0.4 1.6 4 3
根据正负化合价代数和为0的原则，Ti的化合价为+4价；
（2）“粉碎”的目的是增大接触面积，加快反应速率；为了达到加快反应速率的目的，还可以适当升温
或搅拌，以及适当增加NaOH溶液的浓度等；
（3）钛铁矿粉碎过筛后主要成分为FeTiO ，含少量Al O 、SiO ，加入NaOH溶液“碱浸”的目的是除去杂
3 2 3 2
质Al O ，SiO ；
2 3 2
（4）NaOH溶液、H SO 溶液均具有强烈的腐蚀作用，NaOH 溶液和稀硫酸均不宜过量太多，使用过量的
2 4
NaOH、H SO 会增加成本；
2 4
（5）“沉钛”时加入磷酸生成Ti (PO ) 的化学方程式为：4H PO + 3TiOSO = Ti (PO ) ↓+ 3H SO + 3H O；
3 4 4 3 4 4 3 4 4 2 4 2
（6）抽滤原理是用抽气泵使吸滤瓶中的压强降低，抽气泵中的压强降低容易出现倒吸现象，需要加入
“安全瓶”平衡气压，防止吸滤瓶中的液体倒吸到抽气泵中且可以稳定过滤速度等；
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】（7）Ti (PO ) (s) 3Ti4+(aq) + 4 (aq)，K = c3(Ti4+)·c4( )，当Ti4+沉淀完全时c ( )=
3 4 4 sp min
(或 )。
3．（2023·江西景德镇·统考二模）某化工厂利用废旧锂离子电池的正极材料(含有LiCoO 以及少量Ca、
2
Mg、Fe、Al等)制备Co O 和Li CO 的工艺流程如下：
2 3 2 3
已知：①草酸(H C O )是种二元弱酸，不稳定易分解，具有还原性。
2 2 4 分离与提纯
②常温时，有关物质Ksp如下表(单位已略)：
Fe(OH) Al(OH) Co(OH) Fe(OH) Co(OH) Mg(OH) Ca(OH) MgF CaF
3 3 3 2 2 2 2 2 2
2.6×10-39 1.3×10-33 4.0×10-44 4.9×10-17 5.9×10-15 5.6×10-12 4.7×10-6 9.0×10-9 1.5×10-10
③当离子浓度c≤1×10-5mol·L-1，可认为沉淀完全。
④常温下Li CO 的溶解度为1.3g，Li CO 的溶解度随温度的升高而逐渐减小。
2 3 2 3
回答下列问题：
(1)为了使拆解后的“正极材料”与酸充分反应，可采取的措施有 (任写两种)，溶解LiCoO 的反应的
2
离子方程式为 。
(2)“滤液I”中加入氨水调pH为5，则“滤渣Ⅱ”的主要成分是 (填化学式)。若先调节pH并控制到
5，再加入NaClO ，则NaClO 的作用为 。
3 3
(3)若取1.0L“滤液Ⅱ”，测得Ca2+、Mg2+浓度均为0.001mol·L-1，则至少需加入 molNH F固体才能使
4
Mg2+沉淀完全。
(4)生成Co (OH) CO 的离子方程式为 。
2 2 3
(5)为了获得更多更纯的Li CO 固体，“系列操作”依次为 和干燥。
2 3
【答案】(1) 粉碎正极材料、增长正极材料与酸反应的时间、搅拌
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】(2) Al(OH) 、Fe(OH) 将Fe2+氧化为Fe3+，以便转为Fe(OH) 而除去
3 3 3
(3)0.034
(4)2Co2++4 =Co (OH) CO ↓+3CO ↑+H O
2 2 3 2 2
(5)加热(或蒸发结晶)、趁热过滤、热水洗涤
【解析】废旧锂离子电池的正极材料(含有LiCoO 以及少量Ca、Mg、Fe、Al等)，加硫酸溶解Ca、Mg、
2
Fe、Al，加草酸把LiCoO 还原为Co2+；过滤除去不溶物，滤液Ⅰ加NaClO 把Fe2+氧化为Fe3+，加氨水调
2 3
为5，生成Fe(OH) 、Al(OH) 沉淀过滤除去Fe3+、Al3+；滤液Ⅱ加入NH F生成MgF 、CaF 沉淀过滤除去
3 3 4 2 2
Mg2+、Ca2+；滤液Ⅲ中加NH HCO 生成Co (OH) CO 沉淀，经焙烧得Co O ，过滤，滤液Ⅳ加入Na CO 经一
4 3 2 2 3 2 3 2 3
系列操作得Li CO 。
2 3
（1）为了使拆解后的“正极材料”与酸充分反应，可通过加快反应速率和延长反应时间实现，即采取的
措施有：粉碎正极材料、增长正极材料与酸反应的时间、搅拌等；酸性条件下，草酸将LiCoO 还原为
2
Co2+，草酸被氧化为二氧化碳，根据得失电子守恒，反应的离子方程式为
。
（2）根据题给溶度积常数可知，“滤液I”中加入氨水调 为5，Fe3+、Al3+的浓度都小于10-5，则“滤渣
Ⅱ”的主要成分是Fe(OH) 、Al(OH) ；若先调节 并控制到5，再加入 ， 具有氧化性，能
3 3
将Fe2+氧化为Fe3+，以便转为Fe(OH) 而除去。
3
（3）若取 “滤液Ⅱ”，测得 、 浓度均为 ，加入 生成0.001molMgF 、
2
0.001molCaF 沉淀，消耗0.001mol×2+0.001mol×2=0.004mol ，沉淀后溶液中c(F-)
2
，则至少需加入 的物质的量为
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】，才能使Mg2+沉淀完全。
（4）滤液Ⅲ中加NH HCO 生成Co (OH) CO 沉淀，反应的离子方程式为2Co2++4
4 3 2 2 3
=Co (OH) CO ↓+3CO ↑+H O。
2 2 3 2 2
（5）根据题给信息， 的溶解度随温度的升高而逐渐减小，为了获得更多更纯的 固体，“系列
操作”依次为加热(或蒸发结晶)、趁热过滤、热水洗涤和干燥。
4．（2023·贵州贵阳·统考二模）铍及其化合物用途广泛，以绿柱石(主要组成是3BeO·Al O ·6SiO ， 还含少
2 3 2
量铁元素)和方解石(主要成分是CaCO )为原料生产铍的工艺流程如图所示：
3
分离与提纯
已知：①铝铵矾[NH Al(SO ) ·12H O]在不同温度下的溶解度如下表：
4 4 2 2
温度/°C 0 10 20 30 40 60
溶解
2.10 5.00 7.74 10.9 14.9 26.7
度/g
②Be(OH) 性质和Al(OH) 相似，是两性氢氧化物。
2 3
回答下列问题：
(1)绿柱石中Be的化合价为 。“熔炼”中生成气体的电子式为 。
(2)滤渣1中除SiO 及难溶性硅酸盐外，还含有 (填化学式)； “转化”后，要得到铝铵矾晶体，
2
在中学实验室中可采取的操作是 、 、过滤、 洗涤、干燥。
(3)加H O 时，溶液中发生反应的离子方程式是 。
2 2
(4)“沉铍”时，若选用氢氧化钠溶液可能造成的影响是 ，所得母液中的主要溶质可返回到
工序循环利用。
(5)“沉铍”时加入氨水调节pH至7.5，列式并计算说明此时溶液中的铍离子是否沉淀完全 。(已
知：该条件下，K [Be(OH) ]＝1.6×10－22； 离子浓度≤1×10－5mol·L－1时，可认为离子沉淀完全。)
sp 2
【答案】(1) +2
(2) CaSO 蒸发浓缩 冷却结晶
4
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】(3)2Fe2++H O +2H+＝2Fe3++2H O
2 2 2
(4) Be(OH) 能溶于过量的NaOH溶液中[或Be(OH) +2OH－＝ + 2H O] 转化
2 2 2
(5)c(Be2+)＝ ＝1.6×10－9<10－5 mol·L－1， 所以Be2+沉淀完全
【解析】以绿柱石(主要组成是3BeO·Al O ·6SiO ， 还含少量铁元素)和方解石(主要成分是CaCO )为原料生
2 3 2 3
产铍，将绿柱石和方解石在高温下熔炼，再硫酸酸浸生成硫酸铝、硫酸铍和硅酸，滤渣1中除SiO 及难溶
2
性硅酸盐外，还含有CaSO ，滤液滴加硫酸铵生成铝铵矾晶体，过滤后向滤液中加入H O 溶液，将Fe2+氧
4 2 2
化为Fe3+，调pH使Fe3+转化为氢氧化铁，过滤后滴加氨水生成氢氧化铍，除杂煅烧生成氧化铍，最终得到
单质铍。
（1）3BeO·Al O ·6SiO 种O是-2价，根据化合价代数和为零可知，Be的化合价为+2，“熔炼”中CaCO 受
2 3 2 3
热分解产生CO 气体，CO 的电子式为 。
2 2
（2）由分析可知，滤渣1中除SiO 及难溶性硅酸盐外，还含有CaSO ；“转化”后，要得到铝铵矾晶体，
2 4
在中学实验室中可采取的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、 洗涤、干燥。
（3）向滤液中加入H O 溶液的目的是：将Fe2+氧化为Fe3+，发生反应的离子方程式是：2Fe2++H O +2H+＝
2 2 2 2
2Fe3++2H O。
2
（4）Be和Al的化学性质有相似的地方，“沉铍”时，若选用氢氧化钠溶液可能造成的影响是Be(OH) 能
2
溶于过量的NaOH溶液中[或Be(OH) +2OH－＝ + 2H O]，所得母液中含有(NH ) SO ，可返回到转化工
2 2 4 2 4
序循环利用。
（5）“沉铍”时加入氨水调节pH至7.5，溶液中c(OH-)= ，溶液中c(Be2+)=
＝1.6×10－9<10－5 mol·L－1， 所以Be2+沉淀完全。
5．（2023春·辽宁·高三校联考期中）五氧化二钒( )广泛用于冶金、化工等行业。一种以含钒废料(含
、MnO、 、 )为原料制备 的流程如图。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】分离与提纯
已知： 难溶于水和碱，可溶于酸，灼烧可生成 。
(1)基态钒原子的价层电子排布式为 ，提高含钒废料的浸取率，可采取的措施为 。
(2)“滤液1”中除了含有过量的NaOH，还含有的溶质为 (填化学式)。
(3)“烘干灼烧”的目的是 。
(4)“沉锰”时需将温度控制在70℃左右，温度不能过高的原因为 ；“滤渣2”的主要成分是
，写出生成 的离子方程式： 。
(5)证明 已洗涤干净的实验操作及现象为 。
(6)在煅烧 生成 的过程中无元素化合价变化，请写出反应的化学方程式： 。
【答案】(1) 延长浸取时间、搅拌、粉碎等
(2) 、
(3)将 氧化为
(4) 温度过高， 分解
(5)取少量最后一次洗涤液于洁净的试管中，滴加 溶液，无明显现象，证明 已洗涤干净
(6)
【解析】含钒废料(含 、MnO、 、 )中加入过量的氢氧化钠溶液进行碱浸，除去废料表面的
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】油污， 、 分别与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和硅酸钠，氧化锰和三氧化二钒不溶于氢氧化
钠溶液，过滤得到含有氢氧化钠、偏铝酸钠和硅酸钠的滤液1和含有氧化锰和三氧化二钒的滤渣；烘干灼
烧滤渣，三氧化二钒被空气中氧气氧化生成五氧化二钒；向烘干后的滤渣中加入硫酸溶液，氧化锰和五氧
化二钒与硫酸反应生成硫酸锰和（VO ） SO ，向溶解后的溶液中加入碳酸氢铵溶液，硫酸锰与碳酸氢铵溶
2 2 4
液反应生成碳酸锰沉淀，过滤得到含有（VO ） SO 的滤液，向滤液中加入过量硫酸铵溶液，浓缩结晶、过
2 2 4
滤、洗涤、干燥得到NH VO 晶体，煅烧NH VO 晶体得到五氧化二钒。
4 3 4 3
（1）钒原子序数为23，基态钒原子的电子排布式为 ，则价层电子排布式为 ；可通过适当
延长浸取时间、搅拌、粉碎等措施，来提高含钒废料的浸取率。
（2）由分析可知，加入氢氧化钠溶液的目的是将氧化铝、二氧化硅转化为可溶的偏铝酸钠和硅酸钠除去，
则滤液1中除了含有过量的NaOH，还含有Na SiO 、NaAlO 。
2 3 2
（3）灼烧是在空气中进行，由流程图可知，烘干灼烧滤渣的目的是利用空气中的氧气，将 氧化为
。
（4）温度过高，碳酸氢铵受热分解，会导致原料利用率降低，因此“沉锰”时需将温度控制在70℃左右；
向溶解后的溶液中加入碳酸氢铵溶液，硫酸锰与碳酸氢铵溶液反应生成碳酸锰沉淀、硫酸铵、二氧化碳和
水，反应的离子方程式为 。
（5）由题意可知，NH VO 晶体表面可能附有可溶的硫酸铵，则证明NH VO 已洗涤干净可通过检验最后一
4 3 4 3
次洗涤液中不存在硫酸根离子即可，其实验操作及现象为取少量最后一次洗涤液于洁净的试管中，滴加
溶液，无明显现象，证明 已洗涤干净。
（6）由题可知，煅烧NH VO 生成时，NH VO 受热分解生成五氧化二钒、氨气和水，反应的化学方程式为
4 3 4 3
。
6．（2023春·湖北十堰·高三统考期中）硝酸镍可用于电镀镍铬合金、蓄电池、金属表面处理剂。某兴趣小
组用含镍废催化剂(主要含有Ni，还含有Al、Al O 、CuO、SiO 及有机物)制备Ni(NO ) ，其工艺流程如下：
2 3 2 3 2
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】部分金属化合物的K 近似值如表所示：
sp
分离与提纯
化学式 Cu(OH) Al(OH) Ni(OH)
2 3 2
K 近似值 2.2×10-20 1.0×10-34 1.0×10-15
sp
回答下列问题：
(1)能溶解在石油醚中的物质是 。
(2)“过滤1”中用到的硅酸盐仪器有玻璃棒、 ，过滤时玻璃棒的作用是 。
(3)滤液2的主要成分是 (填化学式)。
(4)“酸浸”时，有同学提出用稀硫酸代替稀硝酸更合理，理由是 。Ni与稀硝酸反应时，氧化剂
与还原剂的物质的量之比为 。
(5)常温下，“调pH”时，溶液的pH最小为 (离子浓度小于或等于1.0×10-5mol·L-l时认为沉淀完全，
lg22=1.34，保留小数点后2位)。
(6)“一系列步骤”包括再次加入稍过量的NaOH溶液、过滤、向滤渣中加入稀硝酸、蒸发浓缩、冷却结晶、
过滤、洗涤、干燥。“再次加入稍过量的NaOH溶液、过滤、向滤渣中加入稀硝酸”的目的是 。
(7)用沉淀法测定产品Ni(NO ) 的纯度。
3 2
取ag粗品溶于水，加入稍过量的NaOH溶液，过滤、洗涤、干燥，得到bg沉淀。则粗品中Ni(NO ) 的纯度
3 2
是 (用含a、b的代数式表示)。
【答案】(1)有机物
(2) 漏斗、烧杯 引流
(3)NaOH、NaAlO 、Na SiO
2 2 3
(4) Ni与稀硝酸反应会生成污染环境的NO 2：1
2
(5)6.67
(6)使产品Ni(NO ) 更纯(或除去硝酸钠等)
3 2
(7)
【解析】镍废催化剂(主要含有Ni，还含有Al、Al O 、CuO、SiO 及有机物)，加入石油醚后溶解有机物，过
2 3 2
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】滤得到滤渣1，滤渣1碱浸过滤得到固体，过滤得到滤液2为NaOH、NaAlO 、Na SiO ；滤渣2加入硝酸酸
2 2 3
浸过滤，调节溶液PH使铜离子全部沉淀，镍离子不沉淀，过滤后经过一系列操作得到Ni(NO ) ；据此分析
3 2
解题。
（1）据分析可知，能溶解在石油醚中的物质是有机物；故答案为有机物。
（2）过滤时，用到的玻璃仪器有玻璃棒、漏斗、烧杯；玻璃棒的玻璃棒的作用是引流；故答案为漏斗、
烧杯；引流。
（3）据分析可知，滤渣1主要含有Ni，还含有Al、Al O 、CuO、SiO ；Al、Al O 、SiO 与碱反应，碱浸过
2 3 2 2 3 2
滤得到固体，过滤得到滤液2为NaOH、NaAlO 、Na SiO ；故答案为NaOH、NaAlO 、Na SiO 。
2 2 3 2 2 3
（4）“酸浸”时反应为 ；产物中有污染环境的NO ；所以有同学提
2
出用稀硫酸代替稀硝酸更合理；HNO 为氧化剂，所以氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：1；故答案为
3
Ni与稀硝酸反应会生成污染环境的NO ；2：1。
2
（5）调节溶液PH的目的是使铜离子全部沉淀， ，所以铜离子全部沉淀时
；所以溶液的pH最小为6.67；故答案为6.67。
（6）为了获得纯度高的Ni(NO ) ，可再次加入稍过量的NaOH溶液、过滤、向滤渣中加入稀硝酸；故答案
3 2
为使产品Ni(NO ) 更纯(或除去硝酸钠等)。
3 2
（7）取ag粗品溶于水，加入稍过量的NaOH溶液，过滤、洗涤、干燥，得到bg沉淀为Ni(OH) ，Ni物质的
2
量守恒，则粗品中Ni(NO ) 的纯度是 ；故答案为 。
3 2
7．（2023·广东梅州·统考二模）金属钼在工业和国防建设中有重要的作用，其化合物钼酸钠晶体
(Na MoO •10H O)可制造金属缓蚀剂。由钼精矿(主要成分为MoS ，含有少量不反应的杂质)制备钼及钼酸钠
2 4 2 2
晶体的工艺流程如图。回答下列问题：
分离与提纯
(1)S位于元素周期表中 区。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】(2)焙烧过程中采用“多层逆流(空气从炉底进入，钼精矿经粉碎后从炉顶进入)焙烧”，图1为焙烧时各炉
层固体物料的物质的量百分数(φ)。
①“多层逆流焙烧”的优点是 (任答一点)，x= 。
②某些生产工艺在焙烧时加入CaCO 会更环保，其原因是 (用化学方程式表示)。
3
(3)写出碱浸时发生反应的离子方程式： 。
(4)操作3为 ，本流程中，金属钼的冶炼方法为 (填字母)。
a.热还原法 b.热分解法 c.电解法 d.物理方法
(5)已知钼酸钠的溶解度曲线如图2所示，要获得钼酸钠晶体Na MoO •10H O的操作2为 、 、
2 4 2
过滤、洗涤、烘干。
【答案】(1)p
(2) 增加固体和气体的接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率 64 2CaCO +2SO +O
3 2 2
2CaSO +2CO
4 2
(3)MoO +CO =MnO +CO ↑
3 2
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】(4) 过滤 a
(5) 蒸发浓缩 冷却至10℃以下结晶
【解析】钼精矿(主要成分为MoS ，含有少量不反应的杂质)在空气中焙烧生成MoO 、SO ；加入Na CO 溶
2 3 2 2 3
液碱浸生成Na MoO 、CO ；经操作1得到的滤液中加入足量HCl得到H MoO 固体，H MoO 高温分解生成
2 4 2 2 4 2 4
MoO ，用H 高温还原MoO 得到金属钼；滤液经操作2得到Na MoO ·10H O。
3 2 3 2 4 2
（1）基态S的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，S位于元素周期表中p区；答案为：p；
（2）①“多层逆流焙烧”的优点是：增加固体和气体的接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率；
由图1可知，在炉层序号为6时，MoS 和MoO 的物质的量百分数均为18％，根据Mo元素守恒可知，
2 3
MoO 的物质的量百分数为100％-18％×2=64％。即x=64；答案为：增加固体和气体的接触面积，加快反应
2
速率，提高原料的利用率；64。
②某些生成工艺在焙烧时加入CaCO 会更环保，其原因是CaCO 能吸收SO ，反应的化学方程式为
3 3 2
2CaCO +2SO +O 2CaSO +2CO ；答案为：2CaCO +2SO +O 2CaSO +2CO ；
3 2 2 4 2 3 2 2 4 2
（3）碱浸时MoO 与Na CO 溶液反应生成Na MoO 和CO ，反应的离子方程式为MoO + =
3 2 3 2 4 2 3
+CO ↑；答案为：MoO + = +CO ↑；
2 3 2
（4）滤液中加入足量HCl发生反应Na MoO +2HCl=2NaCl+H MoO ↓，故操作3为过滤；本流程中用H 高温
2 4 2 4 2
下还原MoO 制得金属钼，该冶炼方法为热还原法；答案为：过滤；a；
3
（5）由图2可知，温度高于10℃，便不再析出Na MoO ·10H O晶体，所以要获得钼酸钠晶体
2 4 2
Na MoO •10H O的操作2为蒸发浓缩、冷却至10℃以下结晶、过滤、洗涤、烘干；答案为：蒸发浓缩；冷
2 4 2
却至10℃以下结晶。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】
