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易错专题 20 化学工艺流程题解题策略
聚焦易错点：
一、物质制备型
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。
二、物质分离提纯型
物质分离提纯型工艺流程题主要是针对混合物的除杂、分离和提纯。解题时找出要得到的主要物质是什么,
混有的杂质有哪些,分析加入某一试剂后,能与什么物质发生反应,生成了什么物质,要用什么样的方法才能
将杂质除去,将工艺流程转化为物质的转化流程,明确各步所加试剂或相关操作的目的。工艺流程题中文字
表述题答题方法如下：
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。
考点精练
1．（2024·安徽黄山·二模）氧缺位体 是热化学循环分解水制氢的催化剂。一种以黄铜矿(主要
成分是 ，含 、 等杂质)为原料制备 流程如图所示：
已知：①酸浸后溶液中的金属离子有 和
② 时已知几种金属离子沉淀的 如表所示：
金属氢氧化物
开始沉淀的 1.9 3.4 6.4 7.0
完全沉淀的 3.2 4.7 7.6 9.0
请回答下列问题：
(1) “焙烧”时生成三种氧化物，其中金属氧化物的化学式为 。
(2)焙烧产物中的 在有氧条件下利用石灰石浆液吸收可制得一种副产品 。(填化学式)
(3)流程中，若无“还原”工序，造成的后果是 。
(4)已知 有两种同分异构体，则“沉铁”过程中生成的 的空间结构是
。
(5)“灼烧”工序的化学方程式是 ，“煅烧”时通入 的作用是 。
(6)“煅烧” 得到氧缺位体 时，不同温度范围内，发生变价的金属元素不同，某温度下制得的氧缺位体质量为原质量的 ，则 。
(7)氧缺位体催化分解水制氢可分为两步：
第一步： (完成方程式)；
第二步： 。
2．（2024·四川成都·二模）草酸镍(NiC O )是一种不溶于水的浅绿色粉末，常用于制镍催化剂和镍粉等。以
2 4
铜镍合金废料(主要成分为镍和铜，含有一定量的铁和硅)为原料生产草酸镍的工艺流程如图：
已知：①“浸出”液含有的离子主要有H+、Ni2+、Cu2+、Fe3+、 、 ；
②pH增大，Fe2+被氧化的速率加快，同时生成的Fe3+水解形成更多的胶体能吸附Ni2+。
③草酸的K =6.0×10-2，K =5.0×10-5。
a1 a2
回答下列问题：
(1)生产时为提高合金废料浸出率，下列措施可行的是 (填字母)。
a．适当延长浸出时间 b．高温浸出 c．分批加入混酸浸取并搅拌
(2)“萃取”步骤中萃取除去的主要金属阳离子是 。
(3)“氧化”过程中，控制70℃、pH小于3的条件下进行。
①“氧化”过程的离子方程式为 。
②若pH大于3镍的回收率降低的原因是 。
(4)“过滤”后的滤液中加入(NH ) C O 溶液反应得到草酸镍，过滤得到的草酸镍需要用蒸馏水洗涤，检验晶
4 2 2 4
体是否洗涤干净的方法是 。已知常温下K [NiC O ]=1.70×10-17，当溶液pH=2时，Ni2+沉淀完全
sp 2 4
[c(Ni2+)≤1×10-5mol·L-1时认为完全沉淀]，则此时溶液中草酸的浓度c(H C O )= (保留两位有效数字)。
2 2 4
(5)在空气中加热二水合草酸镍得到NiO，该反应的化学方程式为 。
3．（2024·山西晋中·二模）锰可用于制造特种钢材，在汽车电池、高端装备制造、新材料等领域有广泛应
用。二氧化锰广泛应用于电池、电子工业。以主要成分为 的某锰矿(杂质为 、
等)为原料制备单质锰的一种流程如图所示：已知：金属离子浓度的负对数 与溶液 的关系如图所示：
回答下列问题：
(1)滤液中的溶质为 、 (填化学式)，“氧化除硫”过程中有红褐色固体生成，则 参与
反应的化学方程式为 。
(2)“酸浸氧化”过程 被氧化的离子方程式为 。
(3)为何不通过调 的方法将 除去： ；已知若溶液中 同时沉淀完全时，溶液
中 ，则相同温度下， 。
(4)通过控制适当的反应条件，电解 溶液时，既可得到 也可得到 ，则生成单质时， 应
在 (填“阳极”或“阴极”)上放电；写出生成 时的电极反应式： 。
(5)已知单质锰的立方晶胞结构如图所示：则锰的配位数是 ；若锰原子半径为 ，阿伏加德罗常数值为 ，则单质锰的密度为
(用含 的代数式表示)。
4．（2024·广东惠州·三模）为回收利用废钒催化剂(含有V O 、VOSO 、SiO 、Fe O 以及钾和铝的硅酸盐)，
2 5 4 2 3 4
科研人员研制了一种回收V O 的新工艺，主要流程如下图。
2 5
已知：i．该工艺条件下，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 Fe3+ Fe2+ Al3+
开始沉淀pH 1.9 7.0 3.0
完全沉淀pH 3.2 9.0 4.7
ii．VOSO 可溶、(VO ) SO 易溶、V O 和NH VO 难溶； ＋2OH-= +H O
4 2 2 4 2 5 4 3 2
(1)“酸浸氧化”时，VO2＋转化成 反应的离子方程式为 ，同时V O 转化为 。滤渣①主要成分
2 5
是 。
(2)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V O ·2H O，随滤液②可除去金属离子K＋以及部分的金属离子有 。
2 5 2
(3)“沉淀转溶”中，V O ·2H O转化为KVO 溶解，写出V O ·2H O与KOH反应的化学方程式 。
2 5 2 3 2 5 2
(4)“调pH”中滤渣④的主要成分是 。
(5)全钒液流储能电池可实现化学能和电能的相互转化，其原理如图所示。①充电过程中，左槽电极反应式为 。
②放电过程中，右槽溶液颜色变化的情况是 。
(6)钒的某种氧化物的立方晶胞结构如图所示，钒原子的配位数为 。若该晶胞的密度为ρg/cm3，且用
N 表示阿伏加德罗常数，则该晶胞的边长为 nm。
A
5．（2024·新疆·二模）以菱锰矿(主要成分为MnCO ，还含有铁、镍的碳酸盐以及SiO 杂质)为原料生产次
3 2
锰酸钠(Na MnO )的工艺流程如图：
3 4
已知：
物质 MnS NiS
K 2.0×10-13 1.0×10-21
sp
(1)次锰酸钠中Mn的化合价为 ；滤渣1的主要成分为MnO 和 (填化学式)。
2(2)锰的浸出率结果如图所示。由图可知，所采用的最佳实验条件为 。
(3)浸出液加入MnO 发生的离子反应方程式为 。
2
(4)“除镍”步骤发生的反应为：MnS(s)+Ni2+(aq)=NiS(s)+Mn2+(aq)。反应的平衡常数K= 。
(5)“母液1”中主要溶质的用途 。
(6)煅烧产物MnO 在“共熔”过程中，反应得到Na MnO 及一种单质气体，则该反应的化学方程式为
2 2 4
。
(7)某MnO，四方晶胞结构及其投影如图所示，该晶胞由O2-和Mn3+构成。
x
该晶体中Mn的配位数为 ，Mn与Mn之间最近(顶点和体心)距离为 pm。(用含a、
b的代数式表示)
6．（2024·河北·一模）某铜硫矿富含黄铁矿和磁黄铁矿等硫铁矿物，占原矿矿物总量38％，实验室以此为
原料模拟工业制备纯铜并利用黄铁精矿进行含铬废水处理，工艺流程转化如下：
［注］1.粉碎解离度(不同成分矿石分离程度)与粉碎程度有关，颗粒越细，解离度越高，最高可达93％，但颗粒越细对设备要求越高。
2.铜蓝矿的主要成分为CuS，黄铁矿的主要成分为 。
3.可能用到的数据如下：
开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2
沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2
(1)基态铜原子的空间运动状态为 种。
(2)精磨酸浸过程中，精磨的作用是 ；酸浸一般选用硫酸溶液在纯氧环境中进行，酸浸的化学方程式
为 。
(3)已知增大氧气的浓度可以提高 的浸取率，请结合化学用语解释其原因 。
(4)生石灰碱浸时调节pH的范围为 。
(5)滤渣X的主要成分是 。
(6)向滤液B中通入高压 ，可成功制得单质铜的原因是 。
(7)黄铁精矿处理含铬废水的机理如图所示：
在溶液反应中，黄铁精矿会部分溶解与( )发生氧化还原反应，请结合信息写出此过程的离子反应方
程式： 。
7．（2024·福建龙岩·二模）以锌灰(含ZnO及少量PbO、CuO、Fe O 、SiO )和Fe (SO ) 为原料制备的ZnFe O
2 3 2 2 4 3 2 4
脱硫剂，可用于脱除煤气中的H S。脱硫剂的制备过程可表示为
2(1)“浸取”时需不断通入高温水蒸气，其目的是 。
(2)“除杂”包括：向浸取后的滤液中加足量锌粉、过滤、加H O 氧化等步骤。过滤所得滤渣的成分为(填化
2 2
学式) 。
(3)ZnSO 溶液经结晶可得ZnSO ·7H O固体。加热该固体，固体质量保留百分数与温度的关系如图所示。温
4 4 2
度从688℃升高到1050℃时，分解生成的产物中有两种气体(只有一种是氧化物)，该过程中发生反应的化
学方程式为 。
(4)400℃时，将一定比例H 、H S的混合气体以一定流速通过装有ZnFe O 脱硫剂的硫化反应器进行硫化。
2 2 2 4
已知：硫化过程中ZnFe O 反应后生成ZnS和FeS，该过程中发生的化学反应方程式为
2 4
。
(5)①氧化锌晶体的一种晶胞是如图甲所示的立方晶胞，其中与Zn原子距离最近的O原子数目有
个，请在图乙中画出该晶胞沿y轴方向的平面投影图 。
②Zn2+能形成多种配离子，已知Zn2+形成的一种配离子[Zn(NH ) (H O) ]2+只有一种空间结构，则[Zn(NH ) ]2+的
3 2 2 2 3 4
空间结构为 。8．（2024·江西九江·二模）利用废镍催化剂(主要含金属 及其氧化物)合成硫酸镍晶体的一种工
艺流程如下：
常温下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 如表所示：
金属离子
开始沉淀时 的 7.2 3.7 2.2 7.5
沉淀完全时 的 8.7 4.7 3.2 9.0
回答下列问题：
(1)“碱浸”时发生的主要反应的离子方程式为 。
(2)“滤液②”中含有的金属离子是 。
(3)若“转化”后的溶液中 浓度为 ，则“调 ”应控制的 范围是 。
(4)资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如下关系。
温度 低于30.8℃ 30.8~53.8℃ 53.8~280℃ 高于280℃
晶体形
多种结晶水合物
态
由 溶液获得稳定的 晶体的操作依次是蒸发浓缩、 、过滤、洗涤、干燥。
(5)① 三种元素二价离子的硫酸盐晶体的晶胞类型相同，其熔点由高到低的顺序为 ；
② 中阴离子的空间构型为 ；
③丁二酮肟常用于检验 。在稀氨水中，丁二酮肟与 反应生成鲜红色沉淀，其结构如图所示：该配合物中 的配位数为 ；丁二酮肟分子中所含的第二周期元素的第一电离能由大到小的
顺序为 。
9．（2024·广东·一模）钒是重要的战略资源，以硫酸工业产生的废钒催化剂为原料(含 、 、
、 以及少量的 等)，综合回收利用钒、硅、钾实现变废为宝、保护环境的目的，回收工艺
流程如下：
已知：钒的氧化物在酸性条件下以 、 存在， 增大时 可转化为 沉淀。
(1)“水浸”前，通常需要将催化剂粉碎，其目的是 。
(2)“滤渣2”转化为 的化学方程式是 。
(3)“还原酸浸”时：
①硫酸的用量会影响钒的浸出率， 需保持在1.2以下的原因是 。
②过程中除了有 被还原成 ，还涉及的反应离子方程式为 。
③若以磷酸为介质处理废催化剂，可以提高钒的浸出率。一种钒磷配合物的结构如图所示，形成配位键时
V提供 (选填“孤对电子”或“空轨道”)。(4)“萃取”时选择有机萃取剂，原理是： (有机层) (有机层)，“反萃取”应选
择在 环境中进行(选填“酸性”、“中性”或“碱性”)。
(5)加氨水生成 沉淀，若经焙烧得到 产品，则消耗空气中 。
(6)近年来，研究人员发现含钒的锑化物在超导方面表现出潜在的应用前景。某含钒的锑化物晶胞如图1所
示，晶体中包含由V和 组成的二维平面如图2。
该含钒的锑化物化学式为 ，钒原子周围紧邻的锑原子数为 。
10．（2024·黑龙江哈尔滨·二模）钽（Ta）和铌（Nb）为高新技术产业的关键元素，其单质的性质相似。
一种以花岗伟晶岩型铌钽矿（主要成分为 、 、 和少量的FeO、CaO、MgO等）为原料制
取钽和铌的流程如图一：“浸取”后的浸出液中含有 、 两种二元强酸。
已知：①MIBK为甲基异丁基酮：
② ， ， 。
(1)加快“浸取”速率可采取的措施是 。
(2)“浸取”时得到的“浸渣”主要成分为 （填化学式），“浸取”时还会产生“废气”，“废气”
中除了挥发出的HF还可能有 （填化学式）。 与氢氟酸反应的离子方程式为 。
(3)“萃取”时，若萃取剂MIBK的量一定， （填“一次萃取”或“少量多次萃取”）的萃取效率更高。
(4)用金属钠还原 制取金属铌的化学方程式为 。
(5)钽形成的晶体TaAs在室温下拥有超高的空穴迁移率和较低的电子迁移率。TaAs的晶胞结构如图二所示。
诗写出As的配位数： 。晶体的密度为 （列出计算式，阿伏伽德罗常数的值为 ）。
11．（2024·宁夏银川·一模）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Ga O 、Al O 、SiO ，还有少量Fe O 等杂质)制备
2 3 2 3 2 2 3
镓和氮化镓的流程如图：
常温下，相关元素可溶性组分的物质的量浓度的对数与pH的关系如图所示，当溶液中可溶性组分浓度
c≤10-5 mol·L-1时，可认为已除尽。
回答下列问题：(1)“焙烧”过程中Al O 变为NaAlO ，则Ga O 与纯碱反应的化学方程式为 。
2 3 2 2 3
(2)“碱浸”后滤渣的主要成分为 (写化学式)。用惰性电极电解含[Ga(OH) ]-的溶液可得到金属
4
Ga，阴极的电极反应式为 。
(3)常温下，反应[Ga(OH) ]-(aq) Ga(OH) (s)＋OH-(aq)的平衡常数K= 。
4 3
(4)用石墨为电极电解熔融Ga O 得到Ga单质，电极材料需要定期补充的是 极(填“阴”或
2 3
“阳”)。
(5)高纯AlAs(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H O 刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应。
2 2
①该氧化物为 。
②已知：Ga和Al同族，As和N同族。在H O 与上层GaAs的反应中，As元素的化合价变为+5价，则该反
2 2
应的氧化剂与还原剂物质的量之比为 。
(6)利用CVD(化学气相沉积)技术，将热分解得到的Ga O 与NH 在高温下反应可制得GaN，同时生成另一种
2 3 3
产物，该反应化学方程式为 。
12．（2024·河北·一模）天然锆英砂(主要成分为 )常含有 等氧化物杂质。工业上
以锆英砂为原科制备 的一种工艺流程如图所示。
已知：i．有机溶剂 (三辛胺与壬醇的混合溶液)与水互不相溶；ii．“萃取”过程中铁元素由 转化成有机配合物进入有机相。
(1)“碱熔”时，锆英砂转化为 ，该反应的化学方程式为 。
(2)“水浸”时，所得“滤液”中溶质的主要成分除 外，还有 (填化学式)。
(3)“酸浸”后，锆元素以 的形式存在于溶液中，此过程中 发生反应的离子方程式为
。
(4)“除铜”时，若测得剩余滤液中 ，通过计算判断溶液中 是否除尽 已知：
常温下， ，溶液中离子浓度低于 即可认为该离子被除尽)。
(5)“有机溶剂 ”中的壬醇 几乎与水互不相溶，解释其原因为 。
(6)已知氯氧化锆 的溶解度、铁的萃取率与盐酸浓度的关系如下图所示。
在“萃取”过程中，应选用盐酸的最适宜浓度为_______(填选项字母)。
A． B． C． D．
(7)“煅烧”时，需要在 条件下发生反应，所得两种气体的体积之比 。
13．（2024·山东·一模）以某种铁钴矿(主要成分为 ，还含有少量 等杂质)为原料制取
和黄钠铁矾的工艺流程如下图所示：回答下列问题：
(1)滤渣3的主要成分为 ；确定“滤液1”中的 已被完全氧化的方法是 。
(2)向“溶液A”中加入适量的 溶液，生成颗粒较大的黄钠铁矾[ ]沉淀的同时还
生成一种气体，这种气体的化学式是 。
(3)向“滤液3”中按物质的量之比为 加入 和 ，若“滤渣4”的成分为 ，总反应的
离子方程式是 。经检测，“滤渣4”是由 和 形成的混合物。隔绝空气灼烧
时， 发生反应的化学方程式是 ；如果控制温度不当， 会生成 杂质，
反应的化学方程式是 。
(4)向“滤液1”中加入的“ 溶液”须控制用量，请解释原因 。
14．（2024·四川南充·一模）锰废渣的硫酸浸出液含有大量 、 、 以及少量的 、 、
、 。通过沉淀-萃取法可以回收其中的锰、钴、镍，流程如图所示。已知：萃取剂a和b均为有机物，可用通式 表示，萃取金属离子时，发生反应：
( 代表被萃取的金属)。
(1) 的作用是 。
(2)该流程中涉及的实验操作有___________(填字母标号)。
A．过滤 B．蒸发结晶 C．分液 D．蒸馏
(3)加入 调 的目的是 。
(4)已知： ， ，向除铁后的溶液中加入 ，当溶液中
时， 。(保留1位有效数字)
(5)写出反萃取出 的离子方程式 。
(6) 、 利用萃取剂b进行分离，二者萃取率随无机相 变化如图所示。无机相的 控制在
左右为宜。
(7)回收液中 浓度的测定：取 回收液，滴入几滴紫脲酸胺指示剂(遇 显橙黄色)，用浓度为 的 溶液进行滴定( )，达到滴定终点时消耗 溶
液的体积 。 物质的量浓度为 。
15．（2023·山西太原·二模）MnCO 可用作电器元件材料，也可作为瓷釉、颜料的制作原料。工业上用酸
3
性含锰废水(主要含Mn2+、Cl-、H+、Fe2+、Cu2+)制备MnCO ：
3
已知：几种金属离子沉淀的pH如表。
金属离子 Fe2+ Fe3+ Cu2+ Mn2+
开始沉淀的pH 7.5 3.2 5.2 8.8
完全沉淀的pH 9.7 3.7 6.4 10.4
回答下列问题：
(1)①中加入过量MnO 的作用是 。
2
(2)过程③中调pH的目的是 。
(3)过程④中有CO 生成，则生成MnCO 的离子方程是 。
2 3
(4)过程④中得到的副产品的化学式是 。
(5)MnCO 在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物，其固体残留率随温度的变化如图所示。则300℃
3
时，剩余固体中n(Mn)：n(O)为 ；图中点D对应固体的成分为 (填化学式)。
(6)NF 与NH 的立体构型相同，两者中心原子的轨道杂化类型均为 ，但NF 不易与Cu2+形成配离子，
3 3 3
其原因 。
(7)一种Hg－Ba－Cu－O高温超导材料的晶胞(长方体)如图所示。已知该晶胞中两个 Ba2+的间距为 cpm，则距离 Ba2+最近的 Hg+数目为 个，二者的最短距离为
pm。(列出计算式即可)。
参考答案
1．(1)CuO、Fe O
3 4
(2)CaSO
4
(3)还原工序是将Fe3+还原为Fe2+，若没有还原工序，会使Fe3+发生沉淀
(4)平面正方形
(5) CuO+2Fe(OH) CuFe O +3H O N 在煅烧时做保护气
3 2 4 2 2
(6)0.15
(7)
【分析】氧气具有氧化性，已知酸浸后的溶液中金属离子有Cu2+，Fe2+，Al3+和Fe3+，CuFeS 焙烧生成三种氧
2
化物，结合质量守恒可知，三种氧化物为SO 、CuO、Fe O ，加入硫酸金属氧化物转化为相应的硫酸盐，
2 3 4
滤渣1为SiO ，加入Cu还原Fe3+为Fe2+，加入CuO调节pH使Al3+沉淀，，而Cu2+和Fe2+不沉淀，滤渣2中有
2
Al(OH) 、CuO、Cu，加H O 将Fe2+氧化为Fe3+离子，加入过量的氨水反应生成Cu(NH ) SO ，Fe3+生成Fe(OH)
3 2 2 3 4 4 3
沉淀，Cu(NH ) SO 经过系列操作生成CuO，灼烧CuO和Fe(OH) 生成 CuFe O ，在N 做保护气下煅烧生成
3 4 4 3 2 4 2
。
【详解】（1）已知酸浸后的溶液中金属离子有Cu2+，Fe2+，Al3+和Fe3+，CuFeS 焙烧生成三种氧化物，结合
2
质量守恒可知，三种氧化物为SO 、CuO、Fe O ，其中金属氧化物的化学式为CuO、Fe O ；
2 3 4 3 4
（2）焙烧产物中的 在有氧条件下利用石灰石浆液Ca(OH) 吸收可制得一种副产品是CaSO ；
2 4
（3）加入Cu还原Fe3+为Fe2+，若没有还原工序，调节pH值时会使Fe3+发生沉淀；（4）已知 有两种同分异构体，则可知其结构不是四面体结构，而是平面四边形结构，故
的空间构型为平面正方形；
（5）灼烧CuO和Fe(OH) 生成 CuFe O ，反应的方程式为CuO+2Fe(OH) CuFe O +3H O；N 做保护气，
3 2 4 3 2 4 2 2
防止生成物被氧化；
（6）“煅烧” 得到氧缺位体 ，质量减少的是氧气质量，
，得出 =0.15
（7）制取氢气的总反应为：2 H O=2 H ↑+ O ↑，结合第二步反应 ，可
2 2 2
知第一步反应为 。
2．(1)ac
(2)Cu2+
(3) pH过高，Fe3+生成氢氧化铁胶体吸附大量Ni2+，导致镍
回收率降低
(4) 取最后一次的洗涤液少许于试管中，先加盐酸酸化，再加氯化钡溶液，若无沉淀生成，则证明洗
涤干净
(5)
【分析】由已知信息可知，合金废料中加入混酸浸取液浸取后，得到的溶液中含有的离子有H+、Ni2+、
Cu2+、Fe3+、 、 ，向溶液中加入萃取剂，用萃取剂除去溶液中的Cu2+，向萃取后的溶液中加入还原
剂，将Fe3+还原为Fe2+，然后加入H O ，将Fe2+氧化为FeOOH沉淀，除去溶液中的铁元素；过滤后，向滤
2 2
液中加入，(NH ) C O 溶液反应得到NiC O 。
4 2 2 4 2 4
【详解】（1）a．适当延长浸出时间可以使反应更充分，提高浸出率，a项选；b．高温条件下可以加快反应速率，但是在高温条件下硝酸会挥发，故不能用高温浸出，b项不选；
c．分批加入混酸浸取并搅拌能使反应物混合更均匀，更充分，提高浸出率，c项选；
答案选ac；
（2）由流程分析可知，后续的操作不能除去Cu2+，故只能在萃取步骤中除去Cu2+；
（3）①由题意可知，氧化过程是在70℃、pH小于3的条件下进行，过氧化氢与亚铁离子发生氧化还原反
应生成FeOOH沉淀，反应的离子方程式为 ；
②由题给信息可知，溶液pH增大，Fe2+被氧化的速率加快，同时生成的Fe3+水解形成更多的胶体能吸附
Ni2+，导致镍回收率降低；
（4）由流程可知，草酸镍晶体表面附有可溶的硫酸铵和硝酸铵，检验晶体是否洗涤干净实际上就是检验
洗涤液中是否存在硫酸根，则检验方法为取最后一次的洗涤液少许于试管中，先加盐酸酸化，再加氯化钡
溶液，若无沉淀生成，则证明洗涤干净；常温下K [NiC O ]=1.70×10-17，当溶液pH=2时，Ni2+沉淀完全，假
sp 2 4
设Ni2+浓度为1×10-5mol·L-1，则 = = ，溶液pH=2，
，草酸的K = =5.0×10-5，则 = =
a2
，K = =6.0×10-2，则 = ，
a1
（5）在空气中加热二水合草酸镍得到NiO，该反应的化学方程式为
。
3．(1)
(2)
(3) 当 沉淀完全时， 也会形成 沉淀(4) 阴极
(5) 12
【分析】矿石中的 能与 溶液反应生成 ，“酸浸氧化”过程中，二价铁被氧化为 ，
被还原为 ，调 的方法将Fe3+、Cu2+除去，加入(NH ) S除Ni2+，最后电解得到锰或二氧化锰。
4 2
【详解】（1）矿石中的 能与 溶液反应生成 ，故滤液中的溶质为NaOH、Na SiO ；由图
2 3
可知，硫化物中硫元素转化为单质硫，红褐色固体是 ，相应反应的化学方程式为
。
（2）“酸浸氧化”过程中，二价铁被氧化为 ， 被还原为 ，离子方程式为
。
（3）由已知图可知，当 沉淀完全时， 也会形成 沉淀，当同时形成 沉淀时，
溶液中存在 、 。
（4） 转化为 时发生还原反应，故 在阴极上放电； 转化为 时发生氧化反应，电极
反应式为 。
（5）由图可知锰的配位数是12；由于面心上的原子与顶点上的原子相切，故面对角线长度为 ，设晶
胞参数为 ，则 ，解得 ，晶胞体积为 ，由均摊法知，一个晶胞中含有4个锰原子，故晶胞的质量为 ，锰的密度为 。
4．(1) 6VO2++ +3H O=6 +Cl-+6H+ SiO H SiO
2 2、 2 3
(2)Fe3+、Al3+
(3)V O •2H O+2KOH=2KVO +3H O
2 5 2 3 2
(4)Al(OH)
3
(5) VO2++H O-e-= +2H+ 紫色变为绿色
2
(6) 6
【分析】废钒催化剂(含有V O 、VOSO 、SiO 、Fe O 以及钾和铝的硅酸盐)加入30%硫酸、氯酸钾进行酸浸
2 5 4 2 3 4
氧化，滤液中含有 、Fe3+、K+、Al3+，二氧化硅难溶于酸，硅酸盐与酸反应生成硅酸沉淀，二氧化硅和
硅酸则是滤渣①，往滤液中加入KOH调节pH=3.0~3.1，由表中数据知，Fe3+、Al3+只有部分转化为沉淀；过
滤后，Fe(OH) 、Al(OH) 、V O ·2H O成为滤饼；再加入KOH调节pH＞13，此时Fe3+转化为Fe(OH) 沉淀，
3 3 2 5 2 3
Al(OH) 转化为K[Al(OH) ]，V O ·2H O转化为KVO ；加入盐酸调节pH=8.5，此时K[Al(OH) ]转化为Al(OH) 沉
3 4 2 5 2 3 4 3
淀；过滤后往滤液加入NH Cl，生成NH VO 沉淀，煅烧后得到V O 。
4 4 3 2 5
【详解】（1）“酸浸氧化”时，VO2＋被氯酸钾在酸性环境下氧化成 反应的离子方程式为6VO2++
+3H O=6 +Cl-+6H+，二氧化硅难溶于酸，硅酸盐与酸反应生成硅酸沉淀，滤渣①的主要成分是二氧化
2
硅和硅酸。
（2）“中和沉淀”中，加入KOH调节pH=3.0~3.1，由表中数据知，Fe3+、Al3+只有部分转化为沉淀，所以随
滤液②可除去金属离子K＋以及部分的金属离子有Fe3+、Al3+。
（3）“沉淀转溶”中，加入KOH调节pH＞13，V O ·2H O转化为KVO 溶解，方程式为
2 5 2 3
V O •2H O+2KOH=2KVO +3H O。
2 5 2 3 2
（4）加入盐酸“调pH”， 此时K[Al(OH) ]转化为Al(OH) 沉淀，所以滤渣④的主要成分是Al(OH) 。
4 3 3
（5）①充电过程，由图中装置可以看出，左槽电极连电源正极，是电解池阳极，所以电极反应式为：VO2++H O-e-= +2H+。
2
②放电过程中，右槽电极是负极，V2+失电子生成V3+，右槽溶液颜色变化的情况是紫色变为绿色。
（6）由晶胞结构可以看出钒原子最近的氧原子有6个，所以钒原子的配位数是6。
结合晶胞结构进行计算，钒原子的个数为 ，氧原子的个数为 ，晶胞密度为
，所以a= nm。
5．(1) +5 SiO
2
(2)温度80℃，浸出时间90min
(3)5Fe2++ +8H+=5Fe3++Mn2++4H O
2
(4)
(5)用作氮肥
(6)5MnO +2NaNO +8NaOH 5Na MnO +N +4H O
2 3 2 4 2 2
(7) 6
【分析】菱锰矿(主要成分为MnCO ，还含有铁、镍的碳酸盐以及SiO 杂质)中加入硫酸进行溶浸，可以发
3 2
生反应生成硫酸盐，向其中加入具有氧化性的MnO ，可以将Fe2+氧化为Fe3+，滤渣1为SiO 和过量的
2 2
MnO ；向滤液中加入氨水调节pH=4将Fe3+以Fe(OH) 沉淀下来，过滤后向滤液中加入MnS，可以将Ni2+、
2 3
Co2+形成CoS和NiS沉淀下来，滤渣2为过量的MnS、CoS和NiS；向MnSO 溶液中加入NH HCO 溶液和氨
4 4 3
水，使Mn2+形成MnCO 沉淀，MnCO 经过煅烧后和NaNO 、NaOH共溶，再酸化还原得到锰酸钠(Na MnO )
3 3 3 3 4
溶液。
【详解】（1）由化合价代数和为零可知，Na MnO 中Mn的化合价为+5价，滤渣1的主要成分为MnO 和
3 4 2
SiO 。
2
（2）物质的浸出率越高，反应消耗的时间越短，反应要求的温度越低，反应条件越佳。根据图2可知，所
采用的最佳实验条件是温度80℃，浸出时间90min。（3）浸出液加入MnO 可以将Fe2+氧化为Fe3+，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：5Fe2++
2
+8H+=5Fe3++Mn2++4H O。
2
（4）“除镍”步骤发生的反应为：MnS(s)+Ni2+(aq)=NiS(s)+Mn2+(aq)，反应的平衡常数K=
。
（5）向MnSO 溶液中加入NH HCO 溶液和氨水，使Mn2+形成MnCO 沉淀，同时得到母液为(NH ) SO ，可
4 4 3 3 4 2 4
以用作氮肥。
（6）煅烧产物MnO 在“共熔”过程中，反应得到Na MnO 及一种单质气体，Mn元素由+4价上升到+6价，
2 2 4
由得失电子守恒可知，NaNO 中N元素化合价由+5价下降到0价生成N ，则该反应的化学方程式为：
3 2
5MnO +2NaNO +8NaOH 5Na MnO +N +4H O。
2 3 2 4 2 2
（7）根据晶胞投影图可知,在该晶体中与Mn原子距离相等且最近的O原子有6个，所以 Mn的配位数为
6。由晶胞结构可知，在该晶胞中距离最近的2个Mn之间的距离为晶胞体对角线长度的一半，晶胞的体对
角线长度为 pm，所以该晶体中Mn之间的最近距离为 pm。
6．(1)15
(2) 精磨可以使颗粒更细，提高酸浸效率
(3)CuS难溶于硫酸溶液，在溶液中存在沉淀溶解平衡 ，增大 的浓度，可以反
应消耗 ，使之转化为S，从而使沉淀溶解平衡正向移动，从而可促进 的浸取
(4)3.2≤pH<4.2
(5) 和
(6)向滤液中通入高压 ， 被还原为Cu单质，通过过滤分离出来
(7)【分析】铜硫矿原石中经过粉碎解离得到主要成分为CuS的铜蓝矿和主要成分为FeS 的黄铁矿。 但解离度
2
达不到100%，即铜蓝矿含杂质FeS ，经过纯氧环境下的精磨酸浸，Cu生成Cu2+，S转变为单质和 ，杂
2
质二价铁被氧化成三价铁，碱浸时Fe3+生成Fe(OH) 沉淀，Ca2+结合 生成CaSO 沉淀，二者形成滤渣
3 4
X，滤液B中的Cu2+与H 反应得到Cu。
2
【详解】（1）基态原子的空间运动状态数即轨道数。Cu是29号元素，基态铜原子的电子排布式为
，共15个电子轨道，即铜原子的空间运动状态数为15。
（2）精磨可以使颗粒更细，增大反应物的接触面积，提高酸浸效率；“酸浸”时，S元素被O 氧化成单质
2
S和 ，杂质二价铁被氧化成三价铁，化学方程式为 。
（3）CuS难溶于硫酸溶液，在溶液中存在沉淀溶解平衡 ，增大 的浓度，可
以反应消耗 ，使之转化为S，从而使沉淀溶解平衡正向移动，从而可促进 的浸取。
（4）生石灰调pH值是为了除去杂质Fe3+，pH需要大于或等于3.2，但不能将Cu2+转化为沉淀，因此应调
pH小于4.2，即3.2≤pH<4.2。
（5）滤液A中含有CuSO 和Fe3+，加入CaO后，除了生成Fe(OH) 沉淀，还会有CaSO 生成，即滤渣X的主
4 3 4
要成分是Fe(OH) CaSO 。
3、 4
（6）向滤液中通入高压 ， 被还原为Cu单质，通过过滤分离出来。
（7）黄铁精矿的 在反应时被氧化成Fe3+和 ， 被还原为Cr3+，在酸性溶液中，反应方程式为：
。
7．(1)升高温度，加快反应速率
(2)Cu、Fe、Zn
(3)2ZnSO 2ZnO+2SO ↑+O ↑
4 2 2(4)ZnFe O +3H S+H ZnS+2FeS+4H O
2 4 2 2 2
(5) 4 正四面体
【分析】锌灰(含ZnO及少量PbO、CuO、Fe O 、SiO )中加入稀硫酸浸取，SiO 和硫酸不反应，PbSO 难溶于
2 3 2 2 4
水和稀硫酸，过滤后，滤渣为SiO 、PbSO ，滤液中含有硫酸锌、硫酸铜、硫酸铁、硫酸，加足量锌粉，硫
2 4
酸铜、硫酸铁、硫酸都能与锌反应，加H O 将未被还原的Fe2+氧化，再加入硫酸铁调节锌、铁的配比，加
2 2
入碳酸氢钠沉锌铁，制得脱硫剂ZnFe O 。
2 4
【详解】（1）“浸取”时不断通入高温水蒸气，可使溶液的温度升高，反应速率加快，则目的是：升高
温度，加快反应速率。
（2）向浸取后的滤液中加足量锌粉，Cu2+、Fe3+、H+都被还原，过滤、加H O ，将未被还原的Fe2+氧化为
2 2
Fe3+，过滤所得滤渣的成分为：Cu、Fe、Zn。
（3）设ZnSO ·7H O固体的质量是100g，物质的量为 mol，依据锌守恒的原则，可求出688℃时固体的
4 2
摩尔质量为 ≈161g/mol，其为ZnSO ；1050℃时所得固体的摩尔质量为 ≈81g/mol，其为
4
ZnO，分解产生的气体应为SO 、O 的混合气，该过程中发生反应的化学方程式为2ZnSO
2 2 4
2ZnO+2SO ↑+O ↑。
2 2
（4）硫化过程中ZnFe O 与H 、H S反应生成ZnS和FeS，铁元素化合价由+3降低为+2、氢气中H元素化合
2 4 2 2
价由0升高为+1，根据得失电子守恒，其化学方程式为ZnFe O +3H S+H ZnS+2FeS+4H O。
2 4 2 2 2
（5）①氧化锌晶胞中，含Zn原子个数为 =4，含O原子个数为4，则晶体的化学式为ZnO，从
图中可以看出，与O原子距离最近的Zn原子数目有4个，则与Zn原子距离最近的O原子数目也有4个，
该晶胞沿y轴方向的平面投影图中，Zn原子位于正方形的顶点、面心和棱心，4个O原子位于面内对角线离顶点 处，可表示为 。
②Zn2+形成的一种配离子[Zn(NH ) (H O) ]2+只有一种空间结构，则其为四面体结构，不是平面结构，所以
3 2 2 2
[Zn(NH ) ]2+的空间结构为正四面体。
3 4
【点睛】计算晶胞中含有的微粒个数时，可使用均摊法。
8．(1)2Al+2OH-+2H O=Al +3H
2 2
(2)Ni2+、Fe2+、Fe3+
(3)3.2≤pH＜6.7
(4)冷却到30.8到53.8结晶
(5) NiSO >CoSO >FeSO 正四面体 4 N>O>C
4 4 4
【分析】本流程根据物质的相关物理性质、化学性质，设计一系列的分离提纯过程，除去杂质，获得所需
工业产品；通过碱洗除去Al元素，再通过酸洗除去不溶性杂质，Ni、Al、Fe及其氧化物和硫酸反应转化为
Ni2+、Fe2+、Fe3+。利用H O 氧化性将Fe元素存在形式均调整成Fe3+，利用Fe3+易水解，Fe3+、Ni2+水解pH环
2 2
境不一致的特点，通过调节溶液pH完成Fe元素的除去；再利用经典的蒸发结晶操作获得结晶水合物产品。
【详解】（1）“碱浸”时Al和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为：2Al+2OH-+2H O=Al
2
+3H 。
2
（2）由分析可知，“滤液②”中含有的金属离子是Ni2+、Fe2+、Fe3+。
（3）由上述表格可知，Ni2+完全沉淀时的pH=8.7，此时 c(Ni2+)=1.0×10-5mol·L-1，c(H+)=1.0×10-8.7mol·L-1，则
c(OH-)=10-5.3 mol/L，则Ni(OH) 的 K =c(Ni2+)⋅c2(OH-)=10-5×(10-5.3)2 =1.0×10-15.6，如果“转化”后的溶液中
2 sp
Ni2+浓度为0.1mol·L-1，此时，则 c(H+)= =10-6.7mol/L，即pH=6.7；为避免镍离子沉淀，溶液的pH
应小于6.7，Fe3+完全沉淀的pH 为3.2，因此“调节pH”应控制的pH范围是3.2≤pH＜6.7。
（4）由 溶液获得稳定的 晶体的操作依次是蒸发浓缩、冷却到30.8到53.8结晶、过滤、洗涤、干燥。
（5）①Fe、Co、Ni三种元素二价离子的半径依次减小，硫酸盐晶体中品格能依次增大，所以其熔点出高
到低的顺序为NiSO >CoSO >FeSO ；
4 4 4
②NiSO 的阴离子为SO 中心原子价层电子对数为 =4，且没有孤电子对，空间构型为正四
4
面体；
③由图可知，Ni2+与4个N形成配位键，Ni2+的配位数为4；同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，
但氮原子的2p轨道为半充满稳定结构，第一电离能大于相邻元素，则C、N、O三种元素第一电离能从大
到小为：N>O>C。
9．(1)增大催化剂与水的接触面积，提高反应速率与浸出率
(2)SiO +2NaOH = Na SiO + H O或 SiO + Na CO Na SiO + CO ↑
2 2 3 2 2 2 3 2 3 2
(3) VO2+水解程度增加或生成VO(OH) ，影响钒的浸出率
2
空轨道
(4)酸性
(5)0.5
(6) CsV Sb 6
3 5
【分析】水浸废钒催化剂(含V O 、VOSO 、K SO 、SiO 以及少量的Fe O 等)，VOSO 、K SO 进入滤液1，
2 5 4 2 4 2 2 3 4 2 4
V O 、SiO 以及Fe O 进入滤渣1，用无水K₂SO 和H₂SO 对滤渣1还原酸浸，V O 、Fe O₃和K SO 和H SO 反
2 5 2 2 3 3 4 2 5 2 2 3 2 4
应进入滤液2，SiO 进入滤渣2，用有机试剂对滤液1和滤液2中的 、VO2+进行萃取分离出亚铁离子和
2
钾离子，再反萃取出 和 VO2+，再加氨水沉钒，焙烧得到V O ，据此分析解答。
2 5
【详解】（1）“水浸”前，通常需要将催化剂粉碎，其目的是增大催化剂与水的接触面积，提高反应速
率与浸出率；
（2）“滤渣2”主要成分是SiO ，转化为 Na SiO 的化学方程式是：SiO +2NaOH = Na SiO + H O或 SiO +
2 2 3 2 2 3 2 2Na CO Na SiO + CO ↑；
2 3 2 3 2
（3）①“还原酸浸”时，硫酸的用量会影响钒的浸出率，pH超过1.2时，VO2+水解程度增加或生成
VO(OH) ，水解产物会进入滤渣中影响钒的浸出率；
2
②过程中除了有 ，被还原成VO2+，还涉及的反应离子方程式为
③由图2可知，和V形成配位键的P、O、Cl均含有孤电子对，故V提供的是空轨道；
（4）“萃取”时选择有机萃取剂，原理是：H R(有机层)+VO2+ 2H+ +VOR(有机层)，“反萃取”应让平衡
2
逆向移动，使VO2+进入水层，故选择在酸性环境中进行；
（5）VO(OH) 沉淀经焙烧得到V O 的方程式为：4VO(OH) +O 2V O + 4H O，若经焙烧得到1molV O
2 2 5 2 2 2 5 2 2 5
产品，则消耗空气中O 的物质的量为： mol=0.5mol；
2
（6）由该化合物的晶胞可知，Cs位于顶点，含有 个，Sb位于棱上和晶胞内 个，V位于
面上和晶胞内，含有 个，所以锑化物M的化学式 CsV Sb ；晶胞中有4个面的面心由钒原子
3 5
占据，这些钒原子填充在锑原子构成的八面体空隙中，周围紧邻的锑原子数为6；
【点睛】本题考查物质准备工艺流程，涉及物质的分离提纯、条件的控制、原理的分析评价、陌生方程式
书写等，熟练掌握元素化合物性质，理解整个过程，题目难度中等。
10．(1)将铌钽矿粉碎、搅拌、升高温度等
(2) CaF 、MgF SiF
2 2 4
(3)少量多次萃取
(4)(5) 6
【分析】花岗伟晶岩型铌钽矿（主要成分为 、 、 和少量的FeO、CaO、MgO等）加入
HF、硫酸浸取，得到浸渣，主要成分为CaF 、MgF ， 可与HF反应生成SiF 气体，得到浸出液加入
2 2 4
MIBK萃取，分为水相和有机相，有机相加入纯水进行反萃取，在水相中加入氨气沉钽，得到氢氧化钽，加
热分解得 ，电解制得Ta，水相加HF、KF沉铌，得到K NbF ，与Na反应得到铌粉。
2 7
【详解】（1）加快“浸取”速率可采取的措施是：将铌钽矿粉碎、搅拌、升高温度等；
（2）由CaF 和MgF 的K 可知，“浸取”时得到的“浸渣”主要成分为：CaF 、MgF ；“浸取”时还会产
2 2 sp 2 2
生“废气”，“废气”中除了挥发出的HF还可能有 可与HF反应生成的SiF ； 与氢氟酸反应生
4
成 ，离子方程式为： ；
（3）“萃取”时，若萃取剂MIBK的量一定，少量多次萃取接触更加充分，萃取效率更高；
（4）用金属钠还原 制取金属铌，根据氧化还原得失电子守恒的原子，可得到其化学方程式为：
；
（5）由图可知，As的配位数为6；由均摊法可知，一个晶胞中含有4个TaAs，晶胞质量为： ，
体积为 ，密度为 。
11．(1)Ga O +Na CO 2NaGaO +CO ↑
2 3 2 3 2 2
(2) Fe O [Ga(OH) ]-+3e-=Ga+4OH-
2 3 4
(3)100.4(4)阳
(5) Al O 4∶1
2 3
(6)Ga O +2NH 2GaN+3H O
2 3 3 2
【分析】
粉煤灰(主要成分为 Ga O 、Al O 、SiO ，还有少量 Fe O 等杂质)与纯碱焙烧得到 NaAlO 、NaGaO 、
2 3 2 3 2 2 3 2 2
Na SiO 、Fe O 等的混合物，“碱浸”所得滤渣中主要成分为 Fe O ，碱浸后滤液经“操作”得到含
2 3 2 3 2 3
[Ga(OH) ]-的溶液，向其中通入足量CO 得到Ga(OH) ，Ga(OH) 加热分解得到Ga O ，电解Ga O 得到Ga；电
4 2 3 3 2 3 2 3
解含[Ga(OH) ]-的溶液得到Ga，加入CH Br合成、再与NH 反应得到GaN。
4 3 3
【详解】（1）Ga的性质与铝相似，“焙烧”过程中Al O 变为NaAlO ，则Ga O 与纯碱反应的化学方程式
2 3 2 2 3
为Ga O +Na CO 2NaGaO +CO ↑。
2 3 2 3 2 2
（2）根据分析，“碱浸”后滤渣的主要成分为Fe O ；用惰性电极电解含[Ga(OH) ]-的溶液可得到金属Ga，
2 3 4
Ga元素的化合价由+3价降至0价，则阴极的电极反应式为[Ga(OH) ]-+3e-=Ga+4OH-。
4
（3）由图可知，当pH=9.4时lgc{[Ga(OH) ]-}=-5，则反应[Ga(OH) ]-(aq) Ga(OH) (s)＋OH-(aq)的平衡常数K=
4 4 3
=100.4。
（4）用石墨为电极电解熔融Ga O 得到Ga单质，阴极得到Ga，阳极产生O ，O 消耗石墨产生CO 、CO气
2 3 2 2 2
体，故电极材料需要定期补充的是阳极。
（5）①图中所示致密保护膜为一种氧化物，可阻止H O 刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应，说明H O 与
2 2 2 2
AlAs反应产生该致密的氧化物保护膜，该氧化物为Al O 。
2 3
②在H O 与上层GaAs的反应中，As元素的化合价变为+5价，As元素的化合价由-3价升至+5价，GaAs为
2 2
还原剂，1molGaAs失去8mol电子，H O 为氧化剂，1molH O 得到2mol电子，根据得失电子守恒，该反应
2 2 2 2
的氧化剂与还原剂的物质的量之比为8∶2=4∶1。
（6）将热分解得到的Ga O 与NH 在高温下反应可制得GaN，同时生成另一种产物，根据原子守恒，另一
2 3 3
种产物为H O，该反应的化学方程式为Ga O +2NH 2GaN+3H O。
2 2 3 3 212．(1)
(2)
(3)
(4)已除尽
(5)烃基是疏水基团，壬醇中烃基较大
(6)A
(7)2:7
【分析】锆英砂主要成分为 ，常含有 等氧化物杂质。加碳酸钠“碱熔”，锆英
砂转化为 、Al O 与转化为 ，水浸过滤，滤渣中含有 、Fe O 、CuO，滤
2 3 2 3
渣用盐酸“酸浸”，得ZrOCl 、氯化铁、氯化铜溶液，加NaCN生成Cu(CN) 沉淀除铜，滤液中加盐酸、萃
2 2
取剂 萃取，水层加浓盐酸析出 沉淀，煅烧 得ZrO 。
2
【详解】（1）“碱熔”时， 与碳酸钠反应生成 、二氧化碳，反应的化学方程式为
；
（2）碱熔时，Al O 与碳酸钠反应生成可溶性四羟基合铝酸钠、二氧化碳，“水浸”时，所得“滤液”中
2 3
溶质的主要成分除 外，还有 ；
（3）“酸浸”后，锆元素以 的形式存在于溶液中，此过程中 与盐酸发生反应生成
ZrOCl 、NaCl、H SiO ，反应的离子方程式为 。
2 2 3
（4）“除铜”时，若测得剩余滤液中 ，，可知 已经除尽。
（5）烃基是疏水基团，壬醇中烃基较大，所以“有机溶剂 ”中的壬醇 几乎与水互不相溶。
（6）盐酸的浓度越小氯氧化锆的溶解度越大，盐酸的浓度为2mol/L时铁的萃取率很高，所以在“萃取”
过程中，应选用盐酸的最适宜浓度为2mol/L，选A。
（7）“煅烧”时，需要在 条件下发生反应 ，所得两种气体的
体积之比 2:7。
13．(1) MgF 取适量滤液1于试管中，滴加几滴K [Fe(CN) ]溶液，无蓝色沉淀产生，说明Fe2+已
2 3 6
被完全氧化
(2)CO
2
(3)
(4)由于Fe2+的还原性强于Co2+，优先被NaClO溶液氧化为Fe3+，若NaClO溶液过量，则Co2+也会被氧化，所
以控制NaClO溶液有利于得到较纯的黄钠铁矾
【分析】铁钴矿焙烧时硫元素转化为二氧化硫，高温下碳元素转化为碳的氧化物，铁元素转化为铁单质，
钴元素转化为钴单质，然后用硫酸酸浸，二氧化硅不溶，滤液1中主要含有Co2+、Fe2+、Mg2+等，加入次氯
酸钠氧化溶液中的亚铁离子，加入碳酸钠调节pH沉淀铁离子，使其转化为黄钠铁矾，滤液2中加入氟化
钠沉淀镁离子，滤液3中加入次氯酸和碳酸钠，氧化Co2+，同时使其转化为滤渣4，滤渣4焙烧得到三氧化
二钴，据此解答。
【详解】（1）①滤液2中加入氟化钠沉淀镁离子，所以滤渣3的主要成分为MgF ；
2
②检验亚铁离子一般用K [Fe(CN) ]溶液，所以确定滤液1中的Fe2+已被氧化完全的方法为：取适量滤液1于
3 6
试管中，滴加几滴K [Fe(CN) ]溶液，无蓝色沉淀产生，说明Fe2+已被完全氧化；
3 6
（2）①在溶液A中加入适量的Na CO 调节pH为1.6∼2.0，生成黄钠铁矾[Na Fe (SO ) (OH) ]沉淀，根据原
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子守恒可知生成气体的化学式为CO ；
2（3）①滤液3中加入次氯酸和碳酸钠，氧化Co2+钴离子，同时使其转化为Co(OH) ，根据添加比例及氧化
3
还原规律可得到总反应的离子方程式是 ；
②由流程可知，Co(OH)SO 隔绝空气灼烧时生成Co O ，根据原子守恒可知还有水和三氧化硫生成，则发生
4 2 3
的化学反应方程式为 ；
③如果控制温度不当，Co(OH) 会生成CoO杂质，发生氧化还原反应，根据氧化还原规律，可得反应方程
3
式为： ；
（4）由于Fe2+的还原性强于Co2+，优先被NaClO溶液氧化为Fe3+，若NaClO溶液过量，则Co2+也会被氧化，
所以控制NaClO溶液有利于得到较纯的黄钠铁矾。
14．(1)氧化
(2)AC
(3)使Fe3+转化成Fe(OH) 沉淀除去
3
(4)0.001
(5)
(6)5.4
(7)0.0250mol/L
【分析】锰废渣的硫酸浸出液首先用二氧化锰将二价铁氧化为三价铁，加入碳酸钙后调节pH使三价铁转
化为氢氧化铁除去三价铁离子，再用氟化锰除去钙离子、镁离子，随后再用萃取剂a萃取滤液中的 ，
所得有机相中加入反萃取剂得到含Mn2+的溶液,无机相用萃取剂b萃取 ，无机相中为含 的溶液，
有机相加入反萃取剂得到含Co2+的溶液，以此解题。【详解】（1）根据题意可知，浸出液中含有二价铁， 的作用是氧化 ；
（2）根据流程图可知，该流程涉及的实验过程有过滤，分液，故选AC；
（3）在用二氧化锰将二价铁氧化为三价铁后，加入碳酸钙调节pH使三价铁形成氢氧化铁沉淀，故目的是：
使Fe3+转化成Fe(OH) 沉淀除去；
3
（4）当溶液中 时， ，
；
（5）根据信息可知，反萃取剂为酸，则反萃取出 是加入适量的酸将锰离子反萃取出来，相应的方程
式为： ；
（6）根据图中信息可知，pH为5.4左右时， 、 的萃取率相差较大，故无机相的 控制在5.4左
右；
（7）根据滴定原理可知，Ni2+与H Y2-的物质的量之比为1∶1，则Ni2+的物质的量为0.1000mol/L×0.0125L
2
=0.00125mol，则Ni2+的物质的量浓度为 。
15．(1)将Fe2+全部氧化为Fe3+
(2)使Cu2+转化为Cu(OH) 除去
2
(3)Mn2++2HCO =MnCO ↓+CO ↑+H O
3 2 2
(4)NH Cl
4
(5) 1：2 Mn O 和MnO
3 4
(6) sp3 F的电负性比N大，N－F成键电子对向F偏移，导致NF 中N原子核对其孤对电子的吸引
3
能力增强，难以形成配位键，故NF 不易与Cu2+形成配离子
3
(7) 4
【分析】根据流程：酸性含锰废水(主要含Mn2+、Cl-、H+、Fe2+、Cu2+)加过量MnO ，将Fe2+氧化为Fe3+，加
2氨水调节pH=3.7，Fe3+转化为Fe(OH) 沉淀，过滤，滤渣为Fe(OH) 和过量的MnO ，滤液A含有Mn2+、Cl-、
3 3 2
H+、Cu2+，加氨水调节pH=6.4，则Cu2+转化为Cu(OH) 沉淀，过滤，滤渣Q为Cu(OH) 沉淀，滤液B含有
2 2
Mn2+、Cl-，加碳酸氢铵反应：Mn2++2 =MnCO ↓+CO ↑+H O，据此分析作答。
3 2 2
【详解】（1）MnO 在酸性条件下可将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为：MnO +2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3+
2 2
+2H O；
2
（2）调pH=6.4，除去溶液中的铜离子，使Cu2+ 完全沉淀为Cu(OH) ；
2
（3）过程④中，反应会有CO 生成，故反应为Mn2++2 =MnCO ↓+CO ↑+H O；
2 3 2 2
（4）过程④中得到纯净MnCO 的操作方法是过滤、洗涤、干燥。根据元素守恒，流程中，氯离子未除去，
3
加入铵根离子，则副产品为NH Cl；
4
（5）MnCO 的物质的量为1 mol即质量为115 g，A点剩余固体质量为115 g×75.65%=87 g，减少的质量为
3
115 g-87 g=28 g，可知MnCO 失去的组成为CO，故剩余固体的成分为MnO ，n(Mn)：n(O)为1：2；C点剩
3 2
余固体质量为115 g×61.74%=71 g，据锰元素守恒知m(Mn)=55 g,则m(O ) =71 g-55 g=16 g，则n(Mn)：n(O)=
1
=1：1，故剩余固体的成分为MnO，同理，B点剩余固体质量为115 g×66.38%=76.337 g，因
m(Mn)=55 g,则m(O ) =76.337 g-55 g=21.337 g，则n(Mn)：n(O)= =3：4，故剩余固体的成分为
2
Mn O ，因D点介于B、C之间，故D点对应固体的成分为Mn O 与MnO的混合物；故答案为：1：2；
3 4 3 4
Mn O 和MnO；
3 4
（6）NF 与NH 的空间构型相同，这两种分子中中心原子价层电子对个数都是4，根据价层电子对互斥理
3 3
论判断中心原子的轨道杂化类型为sp3；F 的电负性比N大，N-F 成键电子对向F偏移，导致NF 中N 原子
3
核对其孤对电子的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF 不易与Cu2+形成配离子；
3
（7）该晶胞中两个Ba2+的间距为cpm，下边Ba原子距离底面中心的距离= pm，距离Ba2+最近的Hg+数
目为4个，二者的最短距离为 。
