文档内容
押非选择题
化学工艺流程综合题
考情统计 考向预测 备考策略
2023·辽宁卷，16 以工艺流程图为载体，综合考 ①无机物的性质、转化及其类比应
2022·辽宁卷，16 查无机化学知识，并涉及实验 用；
2021·辽宁卷，16 操作、离子反应、氧化还原反 ②化学实验基本操作；
应、化学平衡移动等知识，意 ③方程式（离子方程式、氧化还原
在考查考生的变化观念与平衡 反应方程式）的书写；
思想、证据推理与模型认知的 ④化学平衡移动原理的应用及相关
学科素养，以及信息获取、理 计算（沉淀溶解平衡等）；
解掌握、知识整合和科学思维 ⑤物质结构与性质相关内容。
的关键能力。
1.（2023·辽宁卷）16. 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)。
【答案】（1）适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积
（2）N （3） ①. ②. Fe(OH)
A 3
（4）①. 9.0% ②. SO 有还原性，过多将会降低 的浓度，降低 (Ⅱ)氧化速率
2
（5）
（6）11.1
【解析】
【分析】在“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 ，用石灰乳
调节 ， 被 氧化为 ，发生反应 ，Fe3+水
解同时生成氢氧化铁，“沉钻镍”过程中，Co2+变为Co(OH) ，在空气中可被氧化成 。
2
【小问1详解】用硫酸浸取镍钴矿时，为提高浸取速率可适当增大硫酸浓度、升高温度或将镍钴矿粉碎增
大接触面积
【小问2详解】 的结构简式为 ，所以 中过氧键的数目为N
A
【小问3详解】用石灰乳调节 ， 被 氧化为 ，该反应的离子方程式为：
；氢氧化铁的Ksp=10-37.4，当铁离子完全沉淀时，溶液中
c(Fe3+)=10-5mol/L， ，c(OH-)=10-10.8mol/L，根据Kw=10-14，
pH=3.2，此时溶液的pH=4，则铁离子完全水解，生成氢氧化铁沉淀，故滤渣还有氢氧化铁；
【小问4详解】根据图示可知 体积分数为0.9%时， (Ⅱ)氧化速率最大；继续增大 体积分数时，由于SO 有还原性，过多将会降低 的浓度，降低 (Ⅱ)氧化速率
2
【小问5详解】“沉钻镍”中得到的Co(OH) ，在空气中可被氧化成 ，该反应的化学方程式为：
2
；
【小问6详解】氢氧化镁的Ksp=10-10.8， 当镁离子完全沉淀时，c(Mg2+)=10-5mol/L，根据Ksp可计算
c(OH-)=10-2.9mol/L，根据Kw=10-14，c(H+)=10-11.1mol/L，所以溶液的pH=11.1。
2.（2022·辽宁卷）某工厂采用辉铋矿(主要成分为 ，含有 、 杂质)与软锰矿(主要成分为
)联合焙烧法制备 和 ，工艺流程如下：
已知：①焙烧时过量的 分解为 ， 转变为 ；
②金属活动性： ；
③相关金属离子形成氢氧化物的 范围如下：
开始沉淀 完全沉淀
6.5 8.3
1.6 2.8
8.1 10.1
回答下列问题：
（1）为提高焙烧效率，可采取的措施为___________。
a．进一步粉碎矿石
b．鼓入适当过量的空气
c．降低焙烧温度
（2） 在空气中单独焙烧生成 ，反应的化学方程式为___________。
（3）“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出 和 ；②___________。
（4）滤渣的主要成分为___________(填化学式)。
（5）生成气体A的离子方程式为___________。
（6）加入金属 的目的是___________。
【答案】（1）ab （2）（3）抑制金属离子水解
（4）
（5）
（6）将 转化为
【解析】
【分析】联合焙烧：由已知信息①和第(2)问题干可知，发生转化： 、
、 ，故联合焙烧后得到 、 、 、
和 ；
水浸： 进入滤液，滤渣为 、 、 和 ；
酸浸：加入过量浓盐酸后， 和 发生转化： 、 ，因 有氧化
性，会与浓盐酸发生氧化还原反应： ，气体A为 ，滤
渣主要为不溶于浓盐酸的 ，滤液中金属离子为 ；
第(4)(5)问转化：由已知信息②知， 的金属活动性强于 ，且调pH=2.6时 和 进入滤液，可
知加入金属 的目的是将 还原为 。
【小问1详解】a.联合焙烧时，进一步粉碎矿石，可以增大矿石与空气的接触面积，能够提高焙烧效率，
选项a符合题意；b.鼓入适当过量的空气有利于矿石充分反应，选项b符合题意；c.降低焙烧温度，反应速
率减慢，不利于提高焙烧效率，选项c不符合题意；答案选ab；
【小问2详解】 在空气中单独焙烧生成 ，根据原子守恒可知还应生成 ，结合得失电子守
恒，反应的化学方程式为 ；
【小问3详解】加入浓盐酸后，溶液中含有的离子主要为 、 、 、 、 ，而酸浸后取滤
液进行转化，故要防止金属离子水解生成沉淀，进入滤渣，造成制得的 产率偏低；
【小问4详解】滤渣主要为不溶于浓盐酸的 ，答案为 ；
【小问5详解】因 有氧化性，会与浓盐酸发生氧化还原反应：
；
【小问6详解】由已知信息③知，调pH=2.6时， 会水解生成 沉淀，但 还没开始沉淀，
故要将 转化为 ，在调 后获得含 的滤液，为了不引入新的杂质，加入 作还原剂。
3.（2021·辽宁卷）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_______。
【答案】（1） ①. 4 ②. VIB
（2）FeCl +3H O Fe(OH) (胶体)+3HCl
3 2 3
（3）
（4） ①. 6.0 ②. 1×10-6
（5）Mn2++H O+2OH-=MnO+2H O
2 2 2 2
（6）防止pH较大时，二价锰[ ]被空气中氧气氧化，转化为MnO 附在Cr(OH) 的表面，使产物不
2 3纯
【解析】
【分析】分析本工艺流程图可知，“沉钒”步骤中使用氢氧化铁胶体吸附含有钒的杂质，滤液中主要含有
Mn2+和Cr3+，加热NaOH“沉铬”后，Cr3+转化为固体A为Cr(OH) 沉淀，滤液B中主要含有MnSO ，加入
3 4
NaSO 主要时防止pH较大时，二价锰[ ]被空气中氧气氧化，Cr(OH) 煅烧后生成Cr O ，“转化”
2 2 3 3 2 3
步骤中的反应离子方程式为：Mn2++H O+2OH-=MnO+2H O，据此分析解题。
2 2 2 2
【小问1详解】Cr是24号元素，价层电子对排布式为：3d54s1，根据最高能层数等于周期序数，价电子数
等于族序数，故Cr元素位于元素周期表第4周期VIB族，故答案为：4；VIB；
【小问2详解】用 溶液制备 胶体的化学方程式为FeCl +3H O Fe(OH) (胶体)+3HCl，故
3 2 3
答案为：FeCl +3H O Fe(OH) (胶体)+3HCl；
3 2 3
【小问3详解】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 ， =-2，从图中可知， “沉钒”过程控制 ，
=-2时，与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为 ，故答案为： ；
【小问4详解】某温度下， 、 的沉淀率与pH关系如图2，由图中信息可知“沉铬”过程最
佳 pH 为 6.0；则此时溶液中 OH-的浓度为：c(OH-)=10-8mol/L，在该条件下滤液 B 中
= =1×10-6 ，故答案为：6.0；1×10-6；
【小问5详解】由分析可知，“转化”过程中生成 的离子方程式为Mn2++H O+2OH-=MnO+2H O，
2 2 2 2
故答案为：Mn2++H O+2OH-=MnO+2H O；
2 2 2 2
【小问6详解】由分析可知，“提纯”过程中 的作用为防止pH较大时，二价锰[ ]被空气
中氧气氧化，转化为 MnO 附在Cr(OH) 的表面，使产物不纯，故答案为：防止pH较大时，二价锰[
2 3
]被空气中氧气氧化，转化为MnO 附在Cr(OH) 的表面，使产物不纯。
2 3
一、原料的预处理
1．原料预处理的目的
(1)原料经过预处理主要是除去不必要的杂质，净化所需要的原料。
(2)原料中的目标物质转化为易于化学处理的物质。
2．原料的预处理的方法与作用
方法 作用粉碎或研磨 减小固体的颗粒度，增大固体与液体、气体间的接触面积，增大反应速率
灼烧、焙
除去可燃性杂质；使原料初步转化为下一步可溶解的物质(氧化物等)
烧、煅烧
水浸 与水接触反应或溶解，分离可溶物与难溶物
酸浸 与酸反应或溶解，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；溶解铝(氧化铝)、二氧化硅；调节pH促进水解(金属离子的沉淀)
二、反应条件的控制
通过控制一定的反应条件，达到提高物质转化率或除去杂质的目的。反应条件最常见的是溶液的酸碱
性(pH)、反应的温度。
1．控制溶液的酸碱性(pH)
(1)增强物质的氧化性、还原性，调节离子的水解程度。
(2)通过控制溶液的pH可以除去某些金属离子。
①若要除去溶液中含有的 Fe3+、Al3+，可调节溶液的pH使之转变为Fe(OH) 、Al(OH) 沉淀。[若有
3 3
Fe2+，通常需先用氧化剂(H O 等)把Fe2+氧化为Fe3+]
2 2
②调节pH所利用的物质一般应满足能与H+反应，使溶液pH增大和不引入新杂质两点需求。例如:若
要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+，可加入CuO、Cu(OH) 、CuCO、Cu (OH) CO 等物质来调节溶液的pH。
2 3 2 2 3
2．控制反应的温度
(1)调节化学反应速率。
(2)调节平衡移动方向。
(3)控制固体的溶解与结晶，如趁热过滤能防止某物质降温时析出。
(4)促进溶液中气体的逸出或实现蒸馏。
(5)防止或实现某物质水解或分解。
(6)防止副反应的发生。
3．调节反应物的浓度
(1)通过控制反应物的浓度，控制反应的类型，有利于目标反应的进行。
(2)根据需要选择适宜浓度，控制一定的反应速率，使平衡向利于目标产物生成的方向进行。
(3)反应物过量，能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率，但对后续操作带来除杂问题。
三、陌生方程式的书写
从近五年高考试题考查点的统计可以得出结论：陌生化学方程式、离子方程式的书写每年必考，往往
还要进行多个方程式的书写。主要分为氧化还原反应、非氧化还原反应、电极反应三大类型。
1．氧化还原反应方程式、离子方程式的书写
(1)掌握常见氧化剂、还原剂发生氧化还原反应的产物。
反应产
常见氧化剂 常见还原剂 反应产物
物
NaO NaOH Fe2+ Fe3+
2 2
Fe3+ Fe2+ SO 、HSO 、NaSO 、NaHSO
2 2 3 2 3 3NO 2 NO H 2 S、Na 2 S、NaHS S、SO 2 、
HNO 3 (浓) NO 2 NaI、HI I 2 、I
HNO 3 (稀) NO H 2 C 2 O 4 、C 2
HO HO HO O
2 2 2 2 2 2
HSO (浓) SO
2 4 2
Cl、HClO、NaClO、
2
Cl-
Ca(ClO)
2
KMnO (H+) Mn2+
4
(2)通过练习掌握书写信息型氧化还原反应方程式的步骤
①确定发生氧化还原反应的物质或离子;
②依据掌握的氧化还原反应规律合理地预测产物(这里要重视题目中的信息提示，或给出的生成物);
③根据氧化还原反应的守恒规律确定氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物的相应化学计量数;
④根据原子守恒和溶液的酸碱性，通过在反应方程式的两端添加H+、OH-或HO的形式使方程式的两
2
端的电荷守恒。
2．非氧化还原反应方程式的书写
(1)广义的水解反应
广义的水解是指化合物中的正电性原子或原子团与OH结合，负电的原子或原子团与H部分结合形成
两种新的物质。
(2)酸(酸式盐)与碱可发生中和反应、强酸与弱酸盐反应生成强酸盐与弱酸。
(3)铵盐、弱酸酸式盐、难溶氢氧化物、难溶碳酸盐受热后的分解反应。
(4)多元弱酸盐与其多元弱酸反应生成其酸式盐。
3．电极反应式的书写
(1)原电池的电极反应都是自发氧化还原反应的半反应，其书写思路为:
①负极反应先考虑还原剂失电子后的合理产物(碳元素酸性生成CO 、碱性以 存在)，然后考虑产
2
物与电解质是否反应。
②正极反应则先考虑氧化剂得电子后的合理产物，然后考虑产物与电解质是否反应。
(2)电解池中的阳极有最强的氧化能力，阴极有最强的还原能力，所以可以发生平常不能发生的一些氧
化还原反应。同时考虑得失电子产物与电解液可能发生的反应。
(3)由于离子在电极上的放电顺序除了与离子氧化还原性有关外还与离子浓度等有关，所以有些电极反
应需要结合题目的信息完成。
四、产物的分离提纯
1．常用分离操作2．结晶方法：
①晶体不带结晶水，如NaCl、KNO 等：蒸发结晶
3
②晶体带结晶水，如胆矾等：将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
③要得到溶解度受温度影响小的溶质，如除去NaCl中少量的KNO：蒸发浓缩结晶、趁热过滤
3
④要得到溶解度受温度影响大的溶质，如除去KNO 中少量的NaCl：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
3
⑤重结晶的方法分离的原理：随温度的改变，两种物质的溶解度变化量差别较大
3．分离提纯中的答题规范
(1)关于结晶操作
从溶液中得到带结晶水的晶体的规范操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
(2)关于沉淀、过滤
①沉淀剂过量的判断
把反应后的混合物静置一段时间，吸取少量上层清液，置于一洁净的试管中，再滴加少量的沉淀剂，
若没有沉淀生成，则证明沉淀剂已过量。
②沉淀洗涤操作
向过滤得到的沉淀上慢慢注入适量蒸馏水至刚好浸没沉淀，然后静置，让其自然流下，重复以上操作
2～3次，直至洗涤干净。为了减少沉淀的溶解，可用冰水或有机溶剂洗涤。
③检验沉淀洗涤干净的答题规范
取少量最后一次洗涤液，置于一洁净的试管中，再滴加少量的检验试剂，若没有特征现象出现，则证
明沉淀已洗涤干净。
五、物质的转化与跟踪
1．循环物质的确定
2．滤渣、滤液成分的确定要考虑样品中原料和杂质的成分在每一步骤中与每一种试剂反应的情况：
(1) 反应过程中哪些物质(离子)消失了？
(2) 所加试剂是否过量或离子间发生化学反应，又产生了哪些新离子？要考虑这些离子间是否会发生
反应。
1．（2024·辽宁沈阳·高三一模）马日夫盐 是一种用于机械设备的防锈磷化剂，工业
上利用软锰矿(主要成分为 ，含少量硅、铁、铝等氧化物)为主要原料，联合处理含 的烟气并制备
马日夫盐的一种工艺流程如下。请回答下列问题：
已知：① 不稳定，易被空气氧化
②有机萃取剂是溶解了一种酸性磷酸酯(表示为 )的磺化煤油，萃取时发生的反应主要为
③ ， ，
(1)若含 的烟气中混有空气，不同的浸出时间下，浸出液中 、 的浓度和 测定结果如下图，
在“浸锰”步骤中，主反应的化学方程式为 ， 后曲线产生明显差异的
原因 。(用化学方程式表示)。
(2)萃取可分为扩散萃取和动力学萃取两种类型。萃取率随搅拌速度的增加而进一步增加称为扩散萃取，浸
出液受化学反应的控制称为动力学萃取。萃取时搅拌速度和溶液 对金属离子萃取率的影响如图所示。
萃取时，应采用的最佳实验条件为 ， 过大或过小都会降低 萃取率，结合平衡移动原理
解释其原因是 。(3)若浸出液中 的浓度为 ，则“调 ”的范围为 (当离子浓度小于
时认为沉淀完全)。
(4)“沉锰”步骤中为减少副产物 的生成，正确的操作是将 溶液逐量加入 溶液中，
并不断搅拌。
(5)“酸溶”后的操作步骤包括 、过滤、洗涤、干燥。
【答案】(1)
(2) ， 小于1时，氢离子浓度过大，反应的平衡逆移，萃取率下降， 过大，
水解生成氢氧化铁
(3)
(4)碳酸钠 硫酸锰
(5)蒸发浓缩、冷却结晶
【分析】该工艺流程原料为软锰矿(主要成分为 ，含少量硅、铁、铝等氧化物)，产品为马日夫盐
，流程主线中的主元素为锰，硅、铁、铝等元素在流程工艺中被依次除去，“浸
锰”过程二氧化硅不溶，过滤除去，滤渣1为二氧化硅，Mn、Fe、A1以离子形式进入“萃取分液”过程，
加入有机萃取剂，除去铁离子，调节水层的pH除去铝离子，滤渣2为氢氧化铝，溶液中主要含有硫酸锰，
加入碳酸钠溶液“沉锰”，过滤后再加入磷酸反应，一系列操作后得到 。
【详解】（1）在“浸锰”步骤中，主反应为 转化为 ，锰元素化合价发生降低，为还原反应，
故 与具有还原性的 反应，化学方程式为 ； 后浸出液中相同时间内
的浓度增加量小于 的浓度增加量，且 下降不明显，说明有副反应 发生，
故产生明显差异的原因为 ；
（2）萃取时搅拌速度在 时，萃取率最大，溶液 =1时， 萃取率最大，且 不会被
萃取，故答案为： ， =1；
小于1时， 萃取率下降，从萃取时的反应 可知，氢离子浓度过大，
反应的平衡逆移，导致 萃取率下降， 过大，氢离子浓度减小 该水解平衡
正移，生成氢氧化铁，且 萃取率提高而造成损失，故答案为： 小于1时，氢离子浓度过大，反应的平衡逆移，萃取率下降， 过大， 水解生成氢氧化铁；
（3）“调 ”的目的是使 完全沉淀除去， 不被沉淀出来， 完全沉淀，则
， ， ，
，故 完全沉淀，溶液 ， 不被沉淀出来， ，
， ， ， 不被
沉淀出来， ，故答案为： ；
（4）碳酸钠溶液显碱性，与硫酸锰“反应时可能有 生成，为减少副产物 的生成，应使
混合溶液的 ，则碳酸钠溶液不能过量，故正确的操作是将碳酸钠溶液逐量加入硫酸锰溶液中，并
不断搅拌，答案为：碳酸钠；硫酸锰；
（5）“沉锰”反应后过滤、洗涤，得到的 固体再加入适量磷酸反应，得 溶液，从溶
液中得到结晶水化合物操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶。
2．（2024·黑龙江哈尔滨·高三一模）高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级
氧化锌(含 等)为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如下：
已知 。
回答下列问题：
(1)浸出时，为了提高浸出效率可采取的措施有(写两种)： 。
(2)氧化时，加入 溶液是为了将浸出液中的 和 均转化为沉淀而除去，(溶液中 元素全部
转化为 )，请分别写出 除去 和 的离子方程式________________________________，
_________________________________。
(3)加入锌粉的目的是 。
(4)已知 浸出液中， 、 。
①若要除尽 上述浸出液中的 和 ，需加入 。
②加入 溶液反应一段时间后，溶液中 ，若溶液 ，则此时 (填
“能”或“不能”)生成沉淀。
【答案】(1)搅拌、将氧化锌粉碎、升高温度、增加硫酸浓度等(2)
(3)调节溶液pH，除去溶液中Cu2+、Ni2+、Cd2+等
(4)7.9 不能
【分析】工业级氧化锌加入硫酸酸浸，浸出液加入高锰酸钾氧化亚铁离子为氢氧化铁沉淀、氧化锰离子为
二氧化锰沉淀，然后加入锌调节pH，除去溶液中Cu2+、Ni2+、Cd2+等，过滤滤液加入碳酸钠将锌离子转化
为碳酸锌沉淀，吸滤、煅烧得到成品。
【解析】（1）增大接触面积可以提高浸出效率，如搅拌、将氧化锌粉碎等；也可以适当升高温度、增加
硫酸浓度等加快反应速率，提高浸出效率；
（2）高锰酸钾氧化亚铁离子反应中，Mn元素化合价由+7价降低为MnO 中+4价，共降低3价，Fe元素化
2
合价由+2价升高为Fe(OH) 中+3价，共升高1价，化合价升降最小公倍数为3，则高锰酸根离子的系数为
3
1，Fe2+的系数为3，结合质量守恒配平反应为： ；高锰酸钾
氧化锰离子反应中高锰酸钾Mn元素化合价由+7价降低为MnO 中+4价，共降低3价，锰离子中锰元素化
2
合价由+2价升高为二氧化锰中+4价，共升高2价，化合价升降最小公倍数为6，则高锰酸根离子的系数为
2，Mn2+的系数为3，结合质量守恒配平反应为： ；
（3）加入锌粉的目的是和溶液中氢离子反应，调节溶液pH，除去溶液中Cu2+、Ni2+、Cd2+等，使其转化为
沉淀；
（4）①浸出液中 、 ，1m3上述浸出液中，
Fe2+的物质的量为 ，Mn2+的物质的量 ，
、 ，可知需要高锰酸钾
的物质的量为 ，需要高锰酸钾的质量为0.05mol×158g/mol=7.9g；
②溶液中 ，若溶液 ，pOH=11，则
，故此时 不能生成沉淀。
3．（2024·黑龙江·统考一模）HDS废催化剂是石油精炼加氢脱硫工序中产生的危险固体废弃物，但又富含
钼、镍等有价金属，是一种重要的二次资源。以下是工业从HDS中回收钼的工艺流程：
已知：①HDS废催化剂氧化焙烧转化成
②浸出渣的成分为 和 ，
③(1)该流程中使用的能提高碱浸出率的措施为 ，操作1为 ，此操作在化学实验室中
用到的玻璃仪器有：玻璃棒、 、 。
(2)结合下图，碱浸时选择的最佳质量浓度 为 ，最佳浸出温度为 。
(3) 碱浸时有 生成，该反应的离子方程式为 。
(4)采用碳酸根型 萃取钼的反应为： 。参考有关文献
资料可知：一些阴离子被 萃取的顺序为 ，则加入 反萃取发生的化学
方程式为： 。
反萃取后有机相为 型，加入氢氧化钠处理可实现萃取剂再生。
(5)该流程中可循环利用的物质为
(6) 经 还原可得钼粉，涉及的金属冶炼方法为 。
A．热分解法 B．热还原法 C．电解法
【答案】(1) 研磨 过滤 烧杯（或漏斗） 漏斗（或烧杯）
(2)20 170℃
(3)
(4)
(5)萃取剂
(6)B
【分析】由流程和信息可知，HDS废催化剂氧化焙烧转化成 ，经研磨碱浸后，
Ni元素转化为NiO，和Al O 一起成为浸出渣，MoO 和 一起转化为 进入浸出液，浸出液中
2 3 3
加入N263有机试剂， 和有机溶剂发生 反应，再
加入反萃取剂 转化为 ，进而经过一系列变化，生成钼，以此来解答。
【解析】（1）根据流程图可知，该流程中使用的能提高碱浸出率的措施为研磨；由操作1得到浸出渣和浸
出液可知，操作1为过滤，此操作在化学实验室中用到的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯、漏斗；
（2）由图1分析可知，Mo浸出率在NaCO 添加量 20时已达90%以上，再提高 ，Mo浸出率变
2 3
化不大，因此 的最佳选择为20；同理，由图2分析可知，Mo浸出率在170℃时已达95%以上，再升温变化不大，因此温度的最佳选择为170℃；
（3） 碱浸时有 生成，且浸出渣有NiO，则该反应的离子方程式为
；
（4）由题意可知，加入 反萃取发生的化学方程式为
；
（5）由流程图和(4)可知，可循环利用的物质为萃取剂；
（6）由 经 还原可得钼粉可知，通过热还原法得到金属钼，答案选B。
4．（2024·吉林·统考模拟预测） 是一种重要的含锶化合物，广泛应用于许多领域。以天青石(主要成
分为 )为原料制备 的一种工艺方法如下：
天青石主要元素质量分数如下：
元素
质量分数( ) 36.4 2.0 4.0 0.5 5.0
。
回答下列问题：
(1)天青石与碳粉在一定投料比下“煅烧”生成 和碳氧化物，据矿样成分分析结果计算得出，生成 、
时失重率分别为 、 ，实际热重分析显示失重率为32.6%，则“煅烧”中主要生成的碳氧化
物为 (填“ ”或“ ”)。
(2)“煅烧”过程中还可能产生少量对环境有危害的气体，化学式为 和 。
(3)“水浸”后滤渣的主要成分除 和C外，还有两种氧化物，化学式为 和 。
(4)“水浸”时需加热， 与热水作用后的溶液呈碱性的主要原因为 (用化学方程
式表示)
(5)“水浸”后的滤液中 ，“除杂”过程中(忽略 溶液引起
的体积变化)，为使 不沉淀，应控制溶液中 ，每升滤液中篇加入
溶液的体积 。
(6)“沉锶”过程中，可溶性 发生反应的离子方程式为 。
【答案】(1)CO
2
(2)CO SO
2(3)AlO SiO
2 3 2
(4)SrS+2H O=====HS+Sr(OH)
2 2 2
(5)2×10-4 23.8
(6)Sr2++2OH-+CO =SrCO↓+H O
2 3 2
【分析】天青石与碳粉混合煅烧生成SrS和碳氧化物，水浸后滤液中加入硫酸，除去钡离子，过滤后滤液
中通入二氧化碳，生成碳酸锶。
【解析】（1）生成CO、CO时失重率分别为30.4%、38.6%，实际热重分析显示失重率为32.6%，说明两
2
者都有，设生成的碳氧化物中CO 含量为x，则CO含量为(1-x)，则有 ,
2
因此煅烧中主要生成的碳氧化物为CO；
2
（2）煅烧过程中还可能生成少量对环境有危害的气体，天青石的主要成分为SrSO ，能生成的有害气体只
4
有SO ，碳粉能生成的有害气体只有CO，其他物质无法生成有害气体，则两种气体的化学式为SO 和
2 2
CO；
（3）天青石中含有Ba、Ca、Al和Si，Si转化的SiO 和Al转化的Al O 不能溶于水，所以两种氧化物为
2 2 3
Al O 和SiO；
2 3 2
（4）SrS溶于水几乎完全水解，使溶液呈碱性，化学方程式为SrS+2H O=====HS+Sr(OH) ；
2 2 2
（5）根据K (SrSO )=3.4×10-7可知，SrSO 开始沉淀时，硫酸根离子浓度为 ，为使
sp 4 4
Sr2+不沉淀，硫酸根离子浓度需小于5×10-7mol/L，则钡离子浓度需大于 ，为使Sr2+不
沉淀，在1L溶液中总的钡离子物质的量减硫酸消耗的钡离子物质的量，还余下2×10-4mol，硫酸根与钡离
子满足1:1反应，则1L中硫酸的物质的量为 ，硫酸浓度为1mol/L，则体积
为23.8mL；
（6）沉锶过程中，可溶性Sr(OH) 溶液与二氧化碳反应生成碳酸锶沉淀和水，离子方程式为Sr2++2OH-
2
+CO =SrCO↓+H O。
2 3 2
5．（2024·吉林·统考一模）五氟化锑主要用作氟化工的催化剂，也用作纺织工业物阻燃剂，在染料工业中
用于制造染料中间体，此外，还用于制备高纯度金属锑、无机离子交换材料和胶体五氧化二锑。以某锑矿
(主要成分为 ，含有少量 、 、 等杂质)为原料制备 的工艺流程如下图：
已知：Ⅰ． 、 的 分别为 、 ；
Ⅱ． 微溶于水、 难溶于水，它们均为两性氧化物； 难溶于水。
回答下列问题：
(1)已知锑与氮元同素主族，原子序数为51，写出锑的价电子排布图 。(2)“浸出”时少量 转化为“滤渣1”。其成分为 ，加入氨水“除氯”，同时将其转化为 ，
能否用 溶液代替氨水 ，(填“能”或“否”)，原因是 。
(3)“沉淀”的过程是加入极稀的 溶液，其目的是使 和 转化为相应的硫化物而除去，当 、
共沉时， 。
(4)“除砷”时，HPO 转化为HsPO，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量比是 。
2 7 4
(5)“电解”中锑的产率与电压大小关系如下图所示。当电压未超过 V时，阴极反应方程式为
，当电压超过 V时，锑的产率降低，阴极还可能发生了 反应。(写出电极
反应式)
(6) 与 反应。首次实现了用化学方法制取 ，同时生成 和 ，化学反应方程式为
。
【答案】(1)
(2)否 在碱性条件下“除氯”转化为 ， 为两性氧化物，能溶于 溶液，实际操
作时 的量不易控制
(3)
(4)4∶3
(5)
(6)
【分析】由题干工艺流程图可知，锑矿用盐酸浸出，Sb O、CuO、PbO、As O 分别与盐酸反应生成
2 3 2 3
SbCl 、CuCl 、PbCl 、AsCl ，结合“浸出时少量Sb O 转化为SbOCl”，滤渣1的成分SbOCl，过滤除去难
3 2 2 3 2 3
溶性杂质，滤液中加入NaS，沉淀Cu2+、Pb2+，过滤除去CuS、PbS，滤液中含有SbCl 和AsCl ，加入
2 3 3
NaH PO 除去As，滤液中含有SbCl ，电解滤液制得金属Sb，用氯气氧化Sb制得SbCl ，通入HF制得
2 2 3 5
SbF ，据此分析解题。
5
【解析】（1）已知锑与氮元同素主族即VA，原子序数为51，锑在元素周期表中的位置第5周期第VA族，
锑的价电子排布图为：
（2）浸出时少量Sb O 转化为SbOCl，为“滤渣Ⅰ”的成分，加入氨水对其“除氯”转化为Sb O，即
2 3 2 3
SbOCl与NH •H O反应生成Sb O、NH Cl和HO，发生反应的离子方程式为
3 2 2 3 4 2；不宜用NaOH溶液代替氨水，是因为SbOCl在碱性条
件下“除氯”转化为Sb O，Sb O 为两性氧化物，能溶于过量的NaOH溶液，实际操作时NaOH的量不易
2 3 2 3
控制，故答案为：否；SbOCl在碱性条件下“除氯”转化为Sb O，Sb O 为两性氧化物，能溶于过的
2 3 2 3
NaOH溶液，实际操作时NaOH的量不易控制；
（3）当CuS、PbS共沉时， ，故答案为：
；
（4）“除砷”时， 转化为HPO ，As3+被还原为As单质，则发生反应的离子方程式为
3 4
，反应中As3+的化合价降低被还原，是氧化剂，中P的化合
价升高被氧化，是还原剂，故该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4:3，故答案为：4:3；
（5）当电压超过UV时，阴极周围的H+可能参与电极反应，被还原生成H，导致锑的产率降低，故阴极
0 2
还可能发生了电极反应；
（6）SbF 与KMnF 反应制取F，同时生成KSbF 和MnF ，该反应中F元素的化合价从-1价升高为0，Mn
5 6 2 6 3
的化合价从+5降低为+3，根据得失电子守恒、元素守恒配平该化学反应方程式为
， 故答案为： 。
6．（2024·安徽·统考模拟预测）钼( )及其化合物广泛地应用于医疗卫生、国防等领域。某镍钼矿中的
镍和钼以 和 形式存在，从镍钼矿中分离钼，并得到 的一种工艺流程如下：
回答下列问题：
(1) 位于元素周期表第 周期第 族。 中钼元素的化合价为 。
(2)“焙烧”中生成 的化学方程式为 。
(3) 用量对钼浸出率和浸取液中 浓度的影响如图1所示，分析实际生产中选择 用量为理
论用量1.2倍的原因： 。(4) 的溶解度曲线如图2所示，为充分分离 ，工艺流程中的“操作 ”应为
_____ __(填标号)。
A．蒸发结晶 B．低温结晶 C．蒸馏 D．萃取
(5)为充分利用资源，“离子交换萃取”步骤产生的交换溶液应返回“ ”步骤。
(6) 分解可得 。高温下，用铝粉还原 得到金属钼的化学方程式为 。
【答案】(1) 四 Ⅷ +6
(2)
(3)若高于1.2倍，会导致净化过程消耗过多的硫酸镁，若低于1.2倍，钼浸出率较低
(4)B
(5)浸取
(6)
【分析】镍钼矿（ 、 等）加入碳酸钠并通入空气焙烧，发生反应
， ，加
水后， 进入溶液中，加入硫酸镁除去多余的碳酸根，过滤后再通过低温结晶（根据
的溶解度随温度变化特点确定），将硫酸钠分离出来，溶液经过离子交换萃取等一系
列操作后可得钼酸铵。【解析】（1）Ni是第28号元素，位于元素周期表第四周期，第Ⅷ族；根据化合物中元素化合价代数和为
0，可得钼酸铵中Mo的化合价为+6价；
（2） 与碳酸钠和空气焙烧，反应化学方程式为：
（3）若高于1.2倍，会导致净化过程消耗过多的硫酸镁，若低于1.2倍，钼浸出率较低；
（4）温度较低时，硫酸钠的溶解度远低于钼酸钠，故选用低温结晶；
（5）交换溶液主要含Na+，应返回浸取步骤，可以大大降低废水的排放；
（6）高温下，用铝粉还原 得到金属钼和氧化铝，化学方程式为： 。
7．（2024上·安徽·高三一模）锰酸锂 可作为锂离子电池的正极材料，在工业上可利用软锰矿浆
(主要成分为 ，含少量 等杂质)吸收含硫烟气(主要成分 )制备 ，
生产流程如下：
已知：①软锰矿浆在吸收含硫烟气的过程中酸性逐渐增强；
②在此流程中部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的 如下表：
沉淀物
开始沉
2.7 7.6 3.4 7.7
淀
完全沉
3.7 9.6 4.7 9.8
淀
回答下列问题：
(1)滤渣1为 (填化学式)； 被 还原为 的离子方程式为 。
(2)由“滤液1”得到“滤液2”同时回收 的实验方案为[ 在 时溶解]：边搅拌边向滤液
1中滴加足量 ；搅拌，加入 溶液至 ，过滤得滤液2和固体；向所得固体中
加入 溶液至 ，搅拌、过滤，再向所得滤液中通入___________，____________、
___________、低温烘干得 (实验中须用到的试剂有： 溶液、 溶液、 )。
(3)已知室温下， ，当 时，要使 形成沉淀， 。(4)在实际生产中， 与 按物质的量之比 混合后，均匀加热制取 ，反应过程如下：
①升温到 时， 开始分解产生 ，同时生成固体 ，此时比预计 的分解温度
低得多，原因可能是 。
②升温到 时， 开始分解产生另一种气体 ，完全反应后， 恰好与①中产生的 的物质的
量相等，同时得到固体 。则固体 的化学式为 。
③升温到 时，第三阶段反应开始，固体质量逐渐增加，当质量不再增加时，得到高纯度的 。
写出该阶段反应的化学方程式： 。
【答案】(1)
(2) 溶液 4.7≤pH<7.7 过滤 洗涤
(3)
(4)MnO 对 的分解有催化剂的作 MnO
2 2 3
【分析】软锰矿浆通入含二氧化硫的烟气，二氧化硫溶于水生成亚硫酸， 、Fe O、FeO、Al O 都能
2 3 2 3
溶于酸，二氧化硅不溶于酸，得到滤渣1为二氧化硅，三价铁将二氧化硫氧化为硫酸同时生成二价铁，滤
液1含Al3＋、Mn2＋、Fe2＋，滴加足量过氧化氢将亚铁离子氧化为铁离子，利于将铁离子转化为沉淀，结合
图表数据，搅拌加入氢氧化钠溶液至4.7≤pH<7.7，使得铁、铝离子沉淀而锰离子不沉淀，过滤得到滤液2
和固体，固体含有氢氧化铝、氢氧化铁沉淀，向所得固体中加入氢氧化钠溶液至pH≥12，搅拌溶解氢氧化
铝得到四羟基合铝酸钠溶液，氢氧化铁不反应，过滤再向所得滤液中通入二氧化碳将四羟基合铝酸钠转化
为氢氧化铝沉淀，过滤洗涤，低温烘干得到氢氧化铝；滤液2中加入氢氧化钠溶液过滤得到Mn(OH) ，一
2
定条件下得到MnO ，LiCO 与MnO 按物质的量之比为1：4混合均匀加热制取LiMn O；
2 2 3 2 2 4
【解析】（1）由分析可知，滤渣1为 ；铁离子具有氧化性把二氧化硫氧化为硫酸而本身被还原为亚
铁离子，离子方程式为 ；
（2）由分析可知，由“滤液1”得到“滤液2”同时回收 的实验方案为：边搅拌边向滤液1中滴加
足量 溶液，搅拌，加入 溶液至4.7≤pH<7.7，过滤得滤液2和固体；向所得固体中加入
溶液至 ，搅拌、过滤，再向所得滤液中通入 ，过滤、洗涤、低温烘干得 ；
（3）当 时，pOH=6，要使 形成沉淀，此时 ，
故 ；
（4）①升温到515℃时， 开始分解产生 ，同时生成固体A氧化锂 ，此时比预计 的
分解温度(723℃)低得多，说明MnO 对 的分解有催化剂的作用；
2
②实际生产中， 与 按物质的量之比 混合后，均匀加热制取 ；升温到566℃时，
开始分解产生另一种气体X只能为氧气，氧气恰好与①中产生的CO 物质的量相等，假设LiCO 的
2 2 3物质的量为1mol，MnO 物质的量为4mol，则产生1molCO 即也生成1molO ，由元素守恒可知，生成B中
2 2 2
含4molMn和4mol×2-1mol×2=6molO，故得到固体B的化学式MnO；
2 3
③升温到720℃时，A( )、B (Mn O)反应，固体质量逐渐增加，当质量不再增加时，得到高纯度的锰
2 3
酸锂，LiO和MnO 反应生成LiMn O，反应中锰元素化合价化合价升高被氧化，则固体质量增加原因为
2 2 3 2 4
空气氧气作为氧化剂参与反应，反应的化学方程式为： 。
8．（2024·广东·高三一模）铋酸钠(NaBiO)是一种可测定锰的强氧化剂。由辉铋矿(主要成分为BiS，含
3 2 3
FeS、SiO、CuO等杂质)制备NaBiO 的工艺流程如下：
2 2 3
已知：① 易水解， 难溶于冷水，与热水反应， 不溶于水。
②“氧化浸取”时，硫元素转化为硫单质。
③常温下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如表：
金属离子
开始沉淀的pH 7.6 2.7 4.8 4.5
沉淀完全的pH 9.6 3.7 6.4 5.5
回答下列问题：
(1)基态 的3d电子轨道表示式为 。“滤渣1”的主要成分为 (填化学式)。
(2)“氧化浸取”过程中，需要控制温度不超过40℃的原因是 ， 发生反应的化学方程式为
。
(3)已知 ， 中 的配位数为 ，配体
的空间结构为 。
(4)“氧化”过程发生反应的离子方程式为 。
(5)取1.0g制得的 产品，加入足量稀硫酸和 稀溶液，发生反应
，完全反应后再用0.1000 的 标准溶液滴定生成的 ，当
溶液紫红色恰好褪去时，消耗23.50mL 标准溶液，则产品的纯度为 %。
(6)我国科学家对新型二维半导体芯片材料—— 的研究取得了突破性进展。 的晶胞结构中
的位置如图所示(略去 、 )，已知晶胞为竖直的长方体，高为bpm，晶体密度为 。设
为阿伏加德罗常数的值，则晶胞底边边长 (填含b、 、 的计算式，不必化简)。【答案】(1) S和SiO
2
(2) 防止盐酸挥发和双氧水分解
(3) 4 三角锥形
(4)
(5)65.8
(6)
【分析】已知，氧化浸取时，铋元素转化为Bi3+，硫元素转化为硫单质向辉铋矿中加入过氧化氢和盐酸进
行氧化浸取，过氧化氢具有氧化性，发生的反应有BiS+3H O+6H+＝2Bi3++3S+6H O，2FeS+3HO+6 H+＝
2 3 2 2 2 2 2
2Fe3++2S+6H O，CuO+2H+=Cu2++H O，得到含S和SiO 的滤渣1，滤液中含有Bi3+、Fe3+和Cu2+，再调节
2 2 2
pH除去Fe3+，得到滤渣2为Fe（OH）
3
，过滤后向滤液中加入氨水，发生反应Cu2++4NH 3⋅H
2
O
[Cu(NH )]2++4H O，Bi3+转化为氢氧化铋沉淀，过滤后得固体为氢氧化铋沉淀，滤渣中加入NaOH、Cl，
3 4 2 2
发生反应Na++Cl+Bi(OH) +3OH-=NaBiO ↓+2Cl-+3H O，得到产品NaBiO，据此分析解题。
2 3 3 2 3
【详解】（1）已知Fe是26号元素，基态 的3d的电子排布式为：3d6，则电子轨道表示式为
，由分析可知， “滤渣1”的主要成分为S和SiO，故答案为： ；S和
2
SiO；
2
（2）由题干工艺流程图可知，“氧化浸取”过程中使用的盐酸易挥发，HO 受热易分解，故反应中需要
2 2
控制温度不超过40℃，FeS 发生反应生成FeCl 、S，该反应的化学方程式为：
2 3
，故答案为：防止盐酸挥发和双氧水分解；
；
（3）已知每个NH 分子与Cu2+间形成一个配位键，故 中Cu2+的配位数为4，配体即NH 中
3 3
心原子N周围的价层电子对数=3+ =4，则其空间结构为三角锥形，故答案为：4；三角锥形；
（4）由分析可知，“氧化”过程发生反应的离子方程式为
，故答案为：
；（5）根据反应方程式： ，2
+5H C O+6H+=2Mn2++10CO ↑+8H O，可找到关系式：5NaBiO~2 ~5H C O，故有
2 2 4 2 2 3 2 2 4
n(NaBiO)=n(HC O)=0.1000mol/L×23.50×10-3L=2.35×10-3mol，则产品的纯度为
3 2 2 4
=65.8%，故答案为：65.8；
（6）由题干晶胞示意图可知，BiOSe的晶胞结构中Se2-的位置如图所示(略去O2-、Bi3+)，一个晶胞中含有
2 2
Se2-的个数为： =2，即一个晶胞中含有2个BiOSe，已知晶胞为竖直的长方体，高为bpm，晶体密
2 2
度为 ，设 为阿伏加德罗常数的值，则一个晶胞的质量为： ，一个晶胞的
体积为：a2b×10-30cm3，则有： ，故则晶胞底边边长 ，
故答案为： 。
9．（2023·辽宁沈阳·沈阳二中校考模拟预测）残渣油中含有大量的有机物，还含有少量金属元素Mo、
V、Ni、Fe的硫化物，其中Mo、V的含量最高，回收价值最大。但因油的粘度较大，增大了回收的难度，
工业生产中从残渣油里回收V、Mo的工艺流程如图所示。
已知：① 微溶于冷水、乙醉、乙醚，能溶于热水：
②“除杂”步骤后的 、 以 利 离子的形式存在；
③钒在不同 、不同浓度下的存在形态如图，其中 可简写成 。回答下列问题：
(1)已知 和 是同族相邻元素，写出Mo的外围电子轨道表示式 。
(2)脱油残渣空气焙烧的目的是 。
(3)“焙烧1”时生成的气体成分是 。
(4)用碳酸钠溶液除杂，调节 值范围为 。
(5)“沉钒”时，发现随着温度升高，沉钒率反而下降，推测可能的原因是 。
(6)在“焙烧2”制备 的操作中，若采取真空干燥焙烧，副产物经处理后可投入使用的流程步骤是
；若在空气中焙烧，可生成一种无毒气体，该反应的化学方程式为 。
【答案】(1)
(2)去除残渣中的有机物，并将残渣中的金属硫化物转化为金属氧化物
(3) 、
(4)6～9
(5) 受热分解，且 在热水中溶解度大
(6)沉矾
【分析】由题干工艺流程图信息可知，将残渣油用有机溶剂进行浸取操作，然后分液分离出浸取液和脱油
残渣，干燥后在空气中进行焙烧1，除去残渣表面的有机物，大部分有机物和残渣中含有硫化物焙烧生成
CO、SO 等气体，加入NaCO 溶液将V、Mo分别转化为 和 离子的形式存在，过滤除去不溶
2 2 2 3
性杂质，得到的滤液1中加入NH Cl进行沉钒即将 转化为NH VO ，过滤得到NH VO 沉淀和滤液2，
4 4 3 4 3
对NH VO 进行焙烧2得到VO，对滤液2进行沉钼，然后过滤得到沉淀，进行焙烧3得到MoO 。
4 3 2 5 3
【解析】（1）已知 和 是同族相邻元素， 的外围电子排布式为： ，所以Mo的外围电子轨道
表示式： ，答案为： ；（2）由题干信息可知，因油的粘度较大，增大了回收的难度，故脱油残渣空气焙烧的目的是除去有机物
表面的有机物和将硫化物转化为氧化物，故答案为：去除残渣中的有机物，并将残渣中的金属硫化物转化
为金属氧化物；
（3）由分析可知，在空气中进行焙烧1，除去残渣表面的有机物，大部分有机物和残渣中含有硫化物焙烧
生成CO、SO 等气体，故答案为：CO、SO ；
2 2 2 2
（4）由已知信息可知，“除杂”步骤后的V、Mo以 和 离子的形式存在，结合题干钒在不同
pH、不同浓度下的存在形态图可知，用碳酸钠溶液除杂，调节pH值范围为6～9，故答案为：6～9；
（5）由题干已知信息可知，NH VO 微溶于冷水、乙醇、乙醚，能溶于热水，故“沉钒”时，沉钒率反而
4 3
下降，可能的原因是温度升高，NH VO 的溶解度增大，故答案为： 受热分解，且 在热水
4 3
中溶解度大；
（6）有分析可知，沉钒得到NH VO ，故在“焙烧2”制备VO 的操作中，若采取真空干燥焙烧，则反应
4 3 2 5
方程式为：2NH VO 2NH +H O+VO，则副产物NH 经与HCl处理后生成NH Cl可投入使用的流程
4 3 3 2 2 5 3 4
步骤是沉钒，若在空气中焙烧，可生成一种无毒气体即N，该反应的化学方程式为：
2
，故答案为：沉钒； 。
10．（2023·辽宁阜新·校联考模拟预测）综合利用炼锌矿渣[主要含铁酸镓 、铁酸锌 ，
还含少量Fe及一些难溶于酸的物质]获得金属盐，并进一步利用镓盐制备具有优异光电性能的氮化镓(
)，部分工艺流程如图。
已知：① 在酸性条件下不稳定，易转化为 ；常温下，“浸出液”中金属离子的浓度、完全沉淀
的pH及对应浓度下开始沉淀的pH见表。
金属离子
浓度 1.5
完全沉淀的pH 8.34 3.2 8.2 5.3(当离子浓度)
开始沉淀的pH 7.34 2.4 5.8 3.8
②金属离子在该工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表。
金属离子
萃取率/% 0 99 0 97~98.5
③在电解过程中，电位为正表现出氧化性，电位为负表现出还原性。以Ga的电位为参照，Fe、Cu的电位
为正，Zn的电位为负；以 的电位为参照， 、 的电位为正， 的电位为负。
④已知：“水层”中只含有一种金属阳离子。
回答下列问题：
(1)基态铁原子的价层电子排布式为 ；“转化1”中加入 的作用是 。
(2)“转化2”中加入的固体X为 (填化学式)；Ga与Al同主族，化学性质相似，“反萃取”过程
中发生反应的离子方程式为 。
(3)“电解”过程包括电解反萃取液制粗镓和粗镓精炼两个步骤。若将某工业粗镓(含少量Zn、Fe、Cu杂质)
进行电解精炼制高纯镓，精炼时，以粗镓为阳极，以 溶液为电解液，阴极的电极材料为 (填
名称)，阳极泥中含有的金属有 (填化学式)。
(4)利用上述流程综合利用炼锌矿渣可获得的金属盐除镓盐、钠盐外、还有 、 (填
化学式)。
(5)采用MOCVD(金属有机物化学气相淀积)技术制备的 ，晶胞如图1，可看作金刚石晶胞内部的碳原
子被Ga原子取代。
①设晶胞边长为 ， 为阿伏加德罗常数的值，则 晶体的密度为 (填含a和 的表达
式) 。
②以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，若沿z轴投影的
晶胞中所有原子分布如图2，则3号原子的分数坐标为 。
【答案】(1) 把 氧化成
(2)Fe
(3)高纯镓 Cu、Fe
(4)(5)
【分析】炼锌矿渣用稀硫酸酸浸后所得滤液中含有亚铁离子、铁离子、锌离子、Ga3+，加入双氧水氧化亚
铁离子，调节pH=5.4，沉淀铁离子和Ga3+，滤液1中含有锌离子；得到的滤饼加入盐酸酸化得到氯化铁和
氯化镓，加入固体铁把铁离子转化为亚铁离子，然后利用萃取剂萃取Ga3+，加入氢氧化钠溶液使Ga3+转化
为NaCaO，电解NaCaO 溶液生成单质Ga，据此分析回答问题。
2 2
【解析】（1）Fe是26号元素，基态铁原子的价层电子排布式为 ；“转化1”中加入 的作用是
把 氧化成 。
（2）萃取前加入的固体X的目的是还原铁离子，且不能引进杂质，则X为Fe；由分析可知，“反萃取”
过程中加入氢氧化钠溶液使Ga3+转化为NaCaO，离子方程式为： 。
2
（3）电解精炼过程中，以粗镓为阳极，以粗镓为阳极，高纯镓；由信息③可知，以 的电位为参照，
、 的电位为正， 的电位为负，粗镓作阳极时，Cu、Fe会失去电子而存在阳极泥中。
（4）由分析可知，滤液1中为硫酸锌，萃取后的水层中含有氯化亚铁，则利用上述流程综合利用炼锌矿渣
可获得的金属盐除镓盐、钠盐外、还有 、 。
（5）Ga位于顶点和面心，个数为8× +6× =4，N原子位于体心，个数也为4，晶胞质量为
g，晶胞体积为（a×10-7)3cm3，则GaN晶体的密度为 = ；
①若沿y轴投影的晶胞中所有原子的分布图如图，已知2原子的分数坐标是(0.25，0.25，0.75)，3原子和2
原子的Z轴坐标相等，x、y的坐标加0.5，故的3原子分数坐标是 。
