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1．钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的
价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。
注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于
，其他金属离子不沉淀，即认为完全
分离。
已知：①
。
②以氢氧化物形式沉淀时，
和溶液
的关系如图所示。
回答下列问题：
(1)“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是 。
(2)“酸浸”步骤中，
发生反应的化学方程式是 。
(3)假设“沉铜”后得到的滤液中
和
均为
，向其中加入
至
沉淀完全，此时溶液中
，据此判断能否实现
和
的完
全分离 (填“能”或“不能”)。
(4)“沉锰”步骤中，生成
，产生
的物质的量为 。
(5)“沉淀”步骤中，用
调
，分离出的滤渣是 。
1
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(6)“沉钴”步骤中，控制溶液
，加入适量的
氧化
，其反应的离子方
程式为 。
(7)根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是 。
2．钴是生产多种合金和钴盐的重要原料，水钴矿主要成分为CoOOH，同时含有少量Fe、
Al、Mn、Mg、Ca 的氧化物及其他杂质。用水钴矿制取Co 的工艺流程如图所示：
已知：①
；
②部分阳离子以氢氧化物形成沉淀时，溶液的pH 见下表。
沉淀物
开始沉淀时的
pH
7.0
2.7
7.6
7.7
4.0
沉淀完全时的
pH
9.6
3.7
9.2
9.8
5.2
请回答下列问题：
(1)CoOOH 中Co 的化合价为 ，
溶液的作用是 ，请写出“还原酸浸”中
发生的主要氧化还原反应的化学方程式： 。
(2)浸出过程中加入
溶液调pH 的范围是 ≤pH<
2
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(3)当加入过量NaF 后，所得滤液Ⅱ中
与
之比为 。
(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH 的关系如图1 所示，加萃取剂的目的是 ，其使
用的最佳pH 范围是 (填字母代号)。
a．2.0~2.5 b．3.0~3.5 c．4.0~4.5
(5)
热分解质量变化过程如图2 所示。其中600℃以前是隔绝空气加热，
600℃以后是在空气中加热。A、B、C 均为纯净物，C 点所示产物的化学式是 。
3．硫锰废渣的主要成分是MnS，还含有NiS、CoS 以及少量铁的化合物，利用常压酸浸—
溶剂萃取法从硫锰废渣中回收有价金属锰、钻、镍的工艺流程如下：
3
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已知：①“溶浸”中的
与
均稍过量；②溶液中离子浓度小于
为沉淀
完全；③
；④
开始沉
淀的
分别为7.2、7.7、8.1。
回答下列问题：
(1)“溶浸”中发生反应的还原产物是 (填化学式)。MnS 溶于
会生成
，但
本工艺“浸出”过程中无
产生，利用离子方程式说明原因 。
(2)“沉淀”中调节溶液
为3.5，此时
。
(3)“滤渣”中主要有
和 ，不能通过调节溶液的
完成“除钙”的原因是
。
(4)
对萃取剂P204 和P507 萃取金属离子的影响如下图所示。据此推测，“产品1”中主
要的金属阳离子是 ，试剂B 应选用 (填“P204”或“P507”)。
4
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(5)在
介质中，用
氧化
可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的
。写
出该反应的离子方程式 。
4．草酸钴是制作氧化钴和金属钴的原料。一种利用含钴废料(主要成分为Co2O3，含少量
Fe2O3、MnO2、Al2O3、CaO、MgO、碳及有机物等)制取草酸钴(CoC2O4)的工艺流程如下:
已知:①浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等。
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀完全时溶液的pH 如表(恰好沉淀完全时离子浓度等于
1×10-5 mol·L-1):
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Co(OH)2
Al(OH)3
Mn(OH)2
沉淀完全时的
pH
3.7
9.6
9.2
5.2
9.8
K
③
sp(MgF2)=7.35×10-11，Ksp(CaF2)=1.05×10-10。
回答下列问题:
（1）焙烧的目的是 ；浸钴过程中Co3+转化为Co2+，反应的离子方程式为
。
（2）加入H2O2的目的是 ；加入Na2CO3溶液，调pH 至5.2，滤渣Ⅰ的主要成分
为 。
（3）加入过量NaF 溶液，可将Ca2+、Mg2+除去，若所得滤液中c(Ca2+)=1.0×10-5 mol·L-1，
则滤液中c(Mg2+)为 。
（4）萃取剂对金属离子的萃取率与pH 的关系如图所示。滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是
；萃取时，溶液的pH 需要控制在一定范围内才比较适宜，其pH 范围约为 。
（5）已知含钴废料中含Co2O3的质量分数为a%，若取m g 该含钴废料按照上述流程，理
论上最多能制得CoC2O4的质量为 g。(列出计算式即可)
5
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5．回收钴废料能有效缓解金属资源浪费、环境污染等问题。一种以含钴催化剂废料(主要
含Co、Fe，还含有少量的CoO、FeO、Fe2O3、CaO、SiO2)制备氧化钴(Co2O3)的工艺流程
如下图所示：
已知：①有关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH 范围如下：
金属离子
Fe2+
Fe3+
Co2+
开始沉淀的
pH
7.5
2.2
6.7
完全沉淀的
pH
9.5
3.0
8.7
②在pH 为4~6 时，Fe3+水解生成含Fe(OH)3·nFe3+·(n-x)
胶粒的胶体；
③金属钴与铁具有相似的化学性质；
④氧化性：Co3+>ClO-。
回答下列问题：
(1)酸浸后，“滤渣”的主要成分有 和 (填化学式)。
(2)“除铁”时加入NaClO，主要反应的离子方程式为 ，再加入Na2CO3溶液调节
pH，已知溶液pH 对除铁率和钴回收率影响如图所示，则该步骤应控制pH 范围为 ，
图中钴回收率骤降的可能原因是 。
(3)“滤液2”中主要溶质的常见用途为 。
6
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(4)“沉钴2”中加入(NH4)2C2O4使Co2+沉淀完全[c(Co2+)<10-5mol·L-1]，控制
的浓度不小
于 mol·L-1[已知：Ksp(CoC2O4)=6.3×10-8]
6．钴是生产电池材料、高温合金、磁性材料及催化剂的重要原料。一种以湿法炼锌净化渣
(含有Co、Zn、Fe、Cu、Pb 等金属及其氧化物)为原料提取钴的工艺流程如图所示：
已知：①常温下，Ksp(CuS)=8.9×10-36，Ksp(CoS)=1.8×10-22。
②溶液的氧化还原电位为正表示该溶液显示出一定的氧化性。氧化还原电位越高，氧化性
越强；电位越低，氧化性越弱。
回答下列问题：
(1)基态Co 原子的价层电子轨道表示式为 。
(2)“浸出渣”的主要成分为 (填化学式)。工业上，在“浸出”过程中，常选用硫酸浸
取，而不用盐酸，原因是 。
(3)Na2S 常用作沉淀剂，在“铜渣”中检测不到Co2+，“除铜液”中Co2+浓度为
0.18mol•L-1，则此时溶液的pH＜ [已知常温下，饱和H2S 水溶液中存在关系式：
c2(H+)·c(S2-)=1.0×10-22(mol•L-1)3]。
(4)“氧化”过程中，Na2S2O8与Fe2+发生反应的离子方程式为 。
(5)“沉铁”过程中，Na2CO3的作用是 。
(6)Co 元素的存在形式的稳定区域与溶液pH 的关系如图(E－pH 图)所示，在溶液pH=5 时，
Na2S2O8能将Co2+氧化，写出该反应的离子方程式： ；以1 吨湿法炼锌净化渣(Co 的
质量分数为w%)为原料提取出mkgCo(OH)3。在提取过程中钴的损失率为 (填含w、
m 的表达式)%。
7
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7．锰是生产各种合金的重要元素。工业上以含锰矿石(主要成分为
，还含有铁、钴、
镍、铜等的碳酸盐杂质)为原料生产金属锰的工艺流程如下：
25℃时，部分物质的溶度积常数如下表一所示，几种金属离子沉淀的pH 如下表二所示。
表一
物质
Co(OH)2
Ni(OH)2
MnS
CoS
NiS
Ksp
表二
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)用硫酸浸取含锰矿石时，提高浸取速率的方法有 (写两种)。
(2)“氧化”步骤发生反应的离子方程式为 。
(3)滤渣1 的主要成分是 ，实验室中为了加快固液混合物的分离，常采用的操作是
8
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。
(4)有同学提出，加入(NH4)2S 除钴、除镍的步骤可以放在“除杂1”之前，你是否赞同？请
说明理由： 。
(5)由
晶体制备CuCl2的方法是 。
(6)25℃时，分离出滤渣3 所得的滤液中
= ，欲使沉钴后的溶液中
，需要控制溶液的pH 至少为 。(已知
(7)电解废液中还含有少量Mn2+，向其中加入饱和N
溶液，有沉淀和气体生成，该
反应的离子方程式为 。
8．铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钴(Co)等单质。湿法炼锌产生的铜镉渣用于生产金
属镉的工艺流程如图：
表中列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度为0.1mol·L-1)
氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cd(OH)2
开始沉淀的
pH
1.5
6.5
7.2
沉淀完全的
pH
3.3
9.9
9.5
（1）酸浸时粉碎铜镉渣的目的是 。
（2）操作Ⅰ产生的滤渣主要成分为 (填化学式)。
（3）①操作Ⅲ中先加入适量H2O2，发生反应的离子方程式为 。
9
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②再加入ZnO 控制反应液的pH，pH 范围为 ，判断依据是 。
③若加入的H2O2不足，加入ZnO 后所得的电解液中会含有Fe 元素。请设计实验方案加以
鉴别： 。
（4）处理含镉废水常用加入碳酸钙实现沉淀转化，该沉淀转化的反应方程式为 。除去
工业废水中的Cd2+时，若反应达到平衡后溶液中c(Ca2+)=0.1mol·L-1，溶液中c(Cd2+)=
mol·L-1[已知25℃，Ksp(CdCO3)=5.6×10-12，Ksp(CaCO3)=2.8×10-9]。
9．工业废料的回收是重要的研究课题，铁钴渣其主要成分为Co、Fe、Zn，含少量Pb 和
，图是一种分类回收的工艺流程。
已知：相关金属离子
形成氢氧化物沉淀的pH 范围如下。
沉淀物
开始沉淀
pH
8.3
2.7
7.6
7.6
完全沉淀
pH
9.8
3.2
9.7
9.2
回答下列问题：
(1)提高酸浸出速率的措施有 (任写两条），铅渣的成分为 (填化学式）。
(2)“除铁”时，加入试剂A 的目的是 ，生成铁渣需要控制的pH 范围为 。
(3)“氧化沉钴”时将
转化为CoOOH，则该反应的离子方程式为 。由流程
可知，
和
的氧化性强弱关系为
(填“>”或“<”）。
(4)已知常温下，溶度积常数：
，
，且常温下“沉
锌”后滤液中
，则滤液中的
。
(5)已知：
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温度/℃
20
30
40
50
60
70
80
溶解度/g
78
82
90
83
72
60
40
则“系列操作”得到
晶体的步骤为 、洗涤、低温干燥。
10．钴是生产电池材料、耐高温合金、防腐合金、磁性材料及催化剂的重要原料。一种以
湿法炼锌的净化渣(含有Co、Zn、Fe、Cu、Pb 等金属的单质及其氧化物)为原料提取钴的工
艺流程如图所示：
已知：
①常温下，
，
，
。
②相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH 范围如下表：
金属离子
开始沉淀时
的pH
6.2
4.0
7.9
2.2
7.5
沉淀完全时
的pH
8.5
5.0
9.2
3.2
9.0
回答下列问题：
(1)“浸出渣”的主要成分为 (填化学式)。
(2)
常用作沉淀剂，在“铜渣”中检测不到
，“除铜液”中
浓度为
，则此时溶液的
［已知常温下，饱和
水溶液中存在关系
式：
］。
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(3)过硫酸钠
能将
和
氧化，
和
反应的离子方程式为
。
(4)氧化后，溶液中
浓度为
，利用碳酸钠溶液调节溶液pH．“沉铁”时，
调节溶液pH 的范围是 ，“沉铁”后，调节溶液
的目的是 。
(5)“沉钴”过程中反应的离子方程式为 。“钴回收后废液”中含有的金属离子
主要有 。
(6)以1 吨湿法炼锌净化渣(Co 的质量分数为
)为原料提取出
。在提取过程
中钴的损失率为 %(用含w、m 的代数式表示)。
12
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参考答案：
1．(1)增大固体与酸反应的接触面积，提高钴元素的浸出效率
(2)
(3)
不能
(4)
(5)
(6)
(7)向滤液中滴加
溶液，边加边搅拌，控制溶液的pH 接近12 但不大于12，静置后过
滤、洗涤、干燥
【分析】炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的
价氧化物及锌和铜的单质，经稀硫酸
酸浸时，铜不溶解，Zn 及其他
价氧化物除铅元素转化为硫酸铅沉淀外，其他均转化为
相应的+2 价阳离子进入溶液；然后通入硫化氢沉铜生成CuS 沉淀；过滤后，滤液中加入
Na2S2O8将锰离子氧化为二氧化锰除去，同时亚铁离子也被氧化为铁离子；再次过滤后，用
氢氧化钠调节pH=4，铁离子完全转化为氢氧化铁沉淀除去；第三次过滤后的滤液中加入次
氯酸钠沉钴，得到Co(OH)3。
【详解】（1）“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是增大固体与酸反应的接触面积，提高
钴元素的浸出效率。
（2）“酸浸”步骤中，Cu 不溶解，Zn 单质及其他
价氧化物除铅元素转化为硫酸铅沉淀
外，其他均转化为相应的+2 价阳离子进入溶液，即
为转化为CoSO4，反应的化学方程
式为
。
（3）假设“沉铜”后得到的滤液中
和
均为
，向其中加入
至
沉淀完全，此时溶液中
，则
，
小于
，说明大部分
1
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也转化为硫化物沉淀，据此判断不能实现Zn2+和Co2+的完全分离。
（4）“沉锰”步骤中，Na2S2O8将Mn2+氧化为二氧化锰除去，发生的反应为
，因此，生成
，产生
的物质的
量为
。
（5）“沉锰”步骤中，
同时将
氧化为
，“沉淀”步骤中用
调
pH=4，
可以完全沉淀为
，因此，分离出的滤渣是
。
（6）“沉钴”步骤中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入适量的NaClO 氧化
，为了保证
被完全氧化，NaClO 要适当过量，其反应的离子方程式为
。
（7）根据题中给出的信息，“沉钴”后的滤液的pH=5.0~5.5，溶液中有
元素以
形
式存在，当pH＞12 后氢氧化锌会溶解转化为
，因此，从“沉钴”后的滤液中
回收氢氧化锌的方法是：向滤液中滴加
溶液，边加边搅拌，控制溶液的pH 接近12
但不大于12，静置后过滤、洗涤、干燥。
2．(1) +3 价(或正三价) 还原CoOOH(三价Co)成
(2) 5.2 7.6
(3)2
(4) 除去溶液中的Mn2+ b
(5)
【分析】由水钴矿制取Co 的工艺流程图可知，向水钴矿中加入硫代硫酸钠溶液和稀硫酸，
2
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经还原酸浸、过滤得到含有可溶性硫酸盐的浸出液；向浸出液中加入次氯酸钠溶液，将亚
铁离子氧化为铁离子，向氧化后的溶液中加入碳酸钠溶液调节溶液pH 在5.2～7.6 的范围内，
将铁离子和铝离子转化为氢氧化铁沉淀和氢氧化铝沉淀，过滤得到含有氢氧化铁、氢氧化
铝的滤渣和除去铁离子、铝离子的滤液Ⅰ；向滤液Ⅰ中加入氟化钠溶液，将溶液中钙离子
和镁离子转化为氟化钙沉淀、氟化镁沉淀，过滤得到氟化钙沉淀、氟化镁沉淀和除去钙离
子、镁离子的滤液Ⅱ；向滤液Ⅱ中加入有机萃取剂，分液得到除去锰离子的萃后余液；向
萃后余液中加入草酸铵溶液，将溶液中钴离子转化为二水草酸钴沉淀，过滤得到Ⅲ和二水
草酸钴沉淀；向二水草酸钴沉淀中加入盐酸，将沉淀溶解得到氯化钴溶液；电解氯化钴溶
液制得金属钴，以此分析解答。
【详解】（1）CoOOH 中O 为-2 价，H 为+1 价，故Co 化合价为+3 价，由分析可知，还原
酸浸中发生的氧化还原反应为酸性条件下，CoOOH 与硫代硫酸钠溶液反应生成硫酸钠、硫
酸钴和水，反应的化学方程式为8CoOOH+Na2S2O3+7H2SO4=8CoSO4+Na2SO4+11H2O，故
Na2S2O3溶液的作用是还原CoOOH，故答案为：+3 价(正三价)；还原CoOOH(三价Co)成
Co2+；8CoOOH+Na2S2O3+7H2SO4=8CoSO4+Na2SO4+11H2O；
（2）根据表可知，溶液中加入碳酸钠溶液调节溶液pH 在5.2～7.6 的范围内，将铁离子和
铝离子转化为氢氧化铁沉淀和氢氧化铝沉淀，故答案为：5.2；7.6；
（3）由分析可知，浸出过程中加入碳酸钠溶液调节溶液pH 在5.2～7.6 的范围内，将铁离
子和铝离子转化为氢氧化铁沉淀和氢氧化铝沉淀；当加入过量氟化钠溶液后，所得滤液Ⅱ
中
=
=
=2，故答案为：2；
（4）由分析可知，向滤液Ⅱ中加入有机萃取剂，分液得到除去锰离子的萃后余液，由图可
知，萃取剂pH 在3～3.5 范围内锰离子的萃取率很大，而钴离子的萃取率较小，则萃取剂
合适的pH 在3～3.5 范围内，故答案为：除去溶液中的Mn2+；b；
（5）由图可知，CoC2O4•2H2O 热分解质量变化过程，n(CoC2O4•2H2O)=
=0.1mol，C 点钴氧化物质量为8.30g，0.1molCo 元素质量为0.1mol×59g/mol=5.9g，氧化物
中氧元素质量为8.30g-5.9g=2.40g，则氧化物中Co 原子与O 原子物质的量之比为0.1mol：
3
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=2：3，故C 点所示产物的化学式为Co2O3，故答案为：Co2O3。
3．(1) MnSO4 2Fe3+＋H2S= 2Fe2+＋S↓＋2H＋
(2)1.28×10-6或1.25×10-6或4×10-6.5
(3) CaF2 经计算可知，Ca2+完全沉淀时，Ni2+、Co2+、Mn2+均已完全沉淀或氢氧化
钙微溶，调pH 值无法使Ca2+完全沉淀
(4) Mn2+ P507
(5)2Ni2+＋Br2＋6OH-= 2NiO(OH)↓＋2Br-＋2H2O
【分析】硫锰废渣的主要成分是MnS，还含有NiS、CoS 以及少量铁的化合物，先将
MnO2，H2SO4，FeSO4混合进行溶浸，生成MnSO4和Fe2(SO4)3，向其中加入硫锰废渣，进
行浸出，由于铁离子的氧化性，硫元素被氧化为硫单质沉淀，浸出液加入碳酸钙调节pH
使铁离子转化为氢氧化铁沉淀析出，再加入MnF2 除去溶液中的钙离子，加入萃取剂萃取，
得有机相和水相，根据第4 小题图可知水相中主要含Co2+和Ni2+，有机相1 中主要含
Mn2+，有机相反萃取后得到产品1 为MnSO4，水相再次萃取，得到NiSO4溶液和有机相
2，有机相2 中主要含Co2+。
【详解】（1）“溶浸”中二氧化锰和硫酸亚铁发生氧化还原反应，二氧化锰是氧化剂，反
应后生成还原产物是MnSO4，浸出”过程在溶浸后的溶液中发生，溶液中有铁离子，有氧
化性，氧化生成的硫化氢得硫单质，离子方程式为2Fe3+＋H2S= 2Fe2+＋S↓＋2H＋；
（2）根据Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)c3(OH-)=4.0×10−38，溶液pH 为3.5，即c(H+)=10-3.5mol/L，
c(OH-)=10-10.5mol/L，代入得c(Fe3+)=4×10-6.5mol/L≈1.25×10-6mol/L；
（3）加入MnF2除钙，故“滤渣”中主要有过量MnF2和CaF2，氢氧化钙微溶，调pH 值无
法使Ca2+完全沉淀，若Ca2+完全沉淀，Ni2+、Co2+、Mn2+均已完全沉淀，无法达到分离的目
的；
（4）由图知，P204 对Mn2+萃取率很高，故有机相1 中主要含Mn2+，“产品1”中主要的金
属阳离子是Mn2+，试剂B 萃取后，水相中为Ni2+，故试剂B 对Co2+萃取率高，由图知，
P507 符合；
（5）在NaOH 介质中，用Br2氧化NiSO4可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiO(OH)，
Br2做氧化剂得电子反应后生成Br-，离子方程式为2Ni2+＋Br2＋6OH-= 2NiO(OH)↓＋2Br-＋
2H2O。
4
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4． 除去碳和有机物 2Co3++SO3
2-+ H2O= 2Co2++SO4
2-+2H+ 将 Fe2+氧化为
Fe3+ Al(OH)3、Fe(OH)3 7.0×10-6 mol ·L-1 除去Mn2+ 3.0～3.5
147ma%/83 或 1.77×10-2ma
【分析】(1) 含钴废料(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、MnO2、Al2O3、CaO、MgO、碳
及有机物等) 焙烧时，使碳和有机物和空气中的氧气反应生成二氧化碳和水；浸钴过程中
加入盐酸和亚硫酸钠使Co3+转化为Co2+，反应的离子方程式为2Co3++SO3
2-+ H2O= 2Co2++
SO4
2-+2H+；
(2)溶液中可能存在的亚铁离子，在调节pH 值较小时，不能完全变为沉淀，加入H2O2使亚
铁离子全部变为铁离子，在pH=3.2 时，完全转化为沉淀，加入Na2CO3溶液，根据题目表
中信息，调pH 至5.2，滤渣Ⅰ有氢氧化铁、氢氧化铝；
(3)根据已知信息，Ksp(MgF2)=7.35×10−11，Ksp(CaF2)=1.05×10−10，则c(Mg2+)/
c(Ca2+)=7.35×10−11/1.05×10−10=0.7，c(Mg2+)=0.7×10−5 mol/L；
(4) 滤液Ⅱ中含有二价锰离子、钴离子，根据图中信息，加入萃取剂为了除去二价锰离子；
萃取时，既有锰离子较高的萃取率，又使钴离子有较低的萃取率，根据图中信息，应选用
pH 的范围为3.0~3.5；
(5)根据钴原子守恒，m g×a%×
×
=
；
【详解】(1) 含钴废料(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、MnO2、Al2O3、CaO、MgO、碳
及有机物等) 焙烧时，使碳和有机物和空气中的氧气反应生成二氧化碳和水；浸钴过程中
加入盐酸和亚硫酸钠使Co3+转化为Co2+，反应的离子方程式为2Co3++SO3
2-+ H2O= 2Co2++
SO4
2-+2H+，答案为：除去碳和有机物；2Co3++SO3
2-+ H2O= 2Co2++ SO4
2-+2H+；
(2)溶液中可能存在的亚铁离子，在调节pH 值较小时，不能完全变为沉淀，加入H2O2使亚
铁离子全部变为铁离子，在pH=3.2 时，完全转化为沉淀，加入Na2CO3溶液，根据题目表
中信息，调pH 至5.2，滤渣Ⅰ有氢氧化铁、氢氧化铝，答案为：将Fe2+氧化为Fe3+；
Al(OH)3、Fe(OH)3；
(3)根据已知信息，Ksp(MgF2)=7.35×10−11，Ksp(CaF2)=1.05×10−10，则c(Mg2+)/
c(Ca2+)=7.35×10−11/1.05×10−10=0.7，c(Mg2+)=0.7×10−5 mol/L，答案为：7.0×10−6 mol·L−1；
(4) 滤液Ⅱ中含有二价锰离子、钴离子，根据图中信息，加入萃取剂为了除去二价锰离子；
萃取时，既有锰离子较高的萃取率，又使钴离子有较低的萃取率，根据图中信息，应选用
pH 的范围为3.0~3.5，答案为：除去Mn2+；3.0~3.5；
5
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(5)根据钴原子守恒，m g×a%×
×
=
；
【点睛】根据钴元素守恒，废料中的钴的物质的量或质量等于草酸钴中钴的物质的量或质
量。
5．(1) SiO2 CaSO4
(2) 2Fe2+ +ClO- +2H+=2Fe3++Cl- +H2O 3.0~4.0 Fe3+水解生成含
Fe(OH)3·nFe3+·(n-x)
胶粒的胶体，吸附大量的Co2+ ，导致回收率下降
(3)作氮肥(或金属除锈剂)
(4)6.3×10- 3
【分析】含钴催化剂废料(主要含Co、Fe，还含有少量的CoO、FeO、Fe2O3、CaO、SiO2)
预处理用硫酸酸浸过滤后，滤液中含Co2+、Fe2+、Fe3+、Ca2+，滤渣中含不溶于酸的SiO2和
微溶于水的硫酸钙，再用次氯酸钠和碳酸钠溶液氧化亚铁离子后得到黄钠铁矾沉淀，从体
系中除铁后再加入碳酸钠溶液生成CoCO3，加入盐酸溶解CoCO3富集Co2+，再加入草酸铵，
生成草酸钴沉淀，最终灼烧得到氧化钴，据此分析解答。
【详解】（1）根据上述分析可知，酸浸后，“滤渣”的主要成分有SiO2和CaSO4；
（2）“除铁”时加入NaClO，目的是氧化溶液中的亚铁离子，主要反应的离子方程式为
2Fe2+ +ClO- +2H+=2Fe3++Cl- +H2O；溶液pH 对除铁率和钴回收率图像变化趋势可知，
pH=3.0~4.0 时，除铁率较高，而且钴的回收率也较高；
已知在
为4~6 时，
水解生成含
胶粒的胶体；胶体吸附大量
的
导致回收率下降；
（3）“滤液2”中主要溶质为氯化铵，其常见用途为作氮肥(或金属除锈剂)；
（4）“沉钴2”中加入(NH4)2C2O4使Co2+沉淀完全时，c(Co2+)<10-5mol·L-1，根据
Ksp(CoC2O4)=6.3×10-8及表达式可知，
=6.3×10- 3 mol·L-1。
6．(1)
(2) Cu、PbSO4 盐酸易挥发，对设备腐蚀性强
6
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(3)0.5
(4)S2O
+2Fe2+=2Fe3++2SO
(5)调节溶液pH
(6) S2O
+2Co2++6H2O=2Co(OH)3↓+2SO
+6H+
【分析】“浸出渣”的主要成分为Cu、PbSO4，Co、Zn、Fe 均与硫酸反应生成相应的盐，
Na2S 常用作沉淀剂，铜渣为CuS，“氧化”过程中，Na2S2O8将Fe2+氧化为Fe3+，Na2CO3调
节溶液pH，生成氢氧化铁，在溶液pH=5 时，Na2S2O8能将Co2+氧化生成Co(OH)3，据此分
析解题。
【详解】（1）
Co 为第27 号元素，基态Co 原子的价层电子轨道表示式为
；
（2）“浸出渣”的主要成分为Cu、PbSO4。工业上，在“浸出”过程中，常选用硫酸浸取，
而不用盐酸，原因是盐酸易挥发，对设备腐蚀性强；
（3）Na2S 常用作沉淀剂，在“铜渣”中检测不到Co2+，“除铜液”中Co2+浓度为
0.18mol•L-1，Ksp(CoS)=1.8×10-22，
，常温下，
饱和H2S 水溶液中存在关系式：c2(H+)·c(S2-)=1.0×10-22(mol•L-1)3则此时溶液的
，pH=-lg
=0.5，故pH＜0.5；
（4）“氧化”过程中，Na2S2O8与Fe2+发生反应，Fe2+氧化为Fe3+，S2O
还原为SO
，离
子方程式为S2O
+2Fe2+=2Fe3++2SO
；
7
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（5）“沉铁”过程中，Na2CO3的作用是调节溶液pH，生成氢氧化铁；
（6）在溶液pH=5 时，Na2S2O8能将Co2+氧化，该反应的离子方程式：S2O
+2Co2+
+6H2O=2Co(OH)3↓+2SO
+6H+；以1 吨湿法炼锌净化渣(Co 的质量分数为w%)为原料提取
出mkgCo(OH)3。理论生成Co 为1000kg×w%=10wkg，实际生成的Co 的质量为：
，在提取过程中钴的损失率为
。
7．(1)将含锰矿石粉碎、适当增大硫酸浓度
(2)
(3) Fe(OH)3和MnO2 抽滤
(4)不赞同，因为“除杂1”之前的溶液中H+浓度较大，S2-会与H+反应生成HS-、H2S，不利
于除钴、除镍；同时，S2-具有还原性，能将Fe3+还原为Fe2+，不利于除铁
(5)在HCl 气氛中加热CuCl₂·2H2O 晶体，使其失去结晶水
(6) 5.0 8.74
(7)
【分析】向含锰矿石(主要成分为
，还含有铁、钴、镍、铜等的碳酸盐杂质)中加入
足量的硫酸酸浸，金属碳酸盐反应生成对应的硫酸盐，再向其中加入过量的氧化剂二氧化
锰，将亚铁离子氧化为铁离子，用氨水调pH 为3.7，使铁离子以氢氧化铁的形式完全沉淀
下来，过滤，向滤液中加氨水调pH=6.4，所得到的滤渣经过一系列处理得CuCl2‧2H2O 晶体，
滤液中加硫化铵将镍离子、钴离子以硫化物的形式沉淀下来，得到的溶液主要含有锰离子，
电解后经一系列处理得金属锰。
【详解】（1）搅拌固体和液体的混合物、升高温度、增大浓度、粉碎矿石增大固体表面积
均可加快化学反应速率，所以用硫酸浸取含锰矿石时，提高浸取速率的方法有：将含锰矿
石粉碎、适当增大硫酸浓度、适当的升温、搅拌等；
（2）“氧化”步骤为加过量的二氧化锰氧化亚铁离子生成铁离子，其发生反应的离子方程
8
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式为
；
（3）加过量的二氧化锰氧化亚铁离子生成铁离子后，加氨水调pH=3.7，表格数据显示此
时铁离子以氢氧化铁的形式完全沉淀下来，由于所加二氧化锰过量，所以滤渣1 中的主要
成分是Fe(OH)3和MnO2；实验室中为了加快固液混合物的分离，常采用的操作是抽滤；
（4）不赞同把加入(NH4)2S 除钴、除镍的步骤放在“除杂1”之前，因为“除杂1”之前的溶
液中H+浓度较大，S2-会与H+反应生成HS-、H2S，不利于除钴、除镍，同时S2-具有还原性，
能将Fe3+还原为Fe2+，不利于除铁；
（5）CuCl2为强酸弱碱盐，能水解，且盐酸为挥发性酸，若直接加热
晶体，
不能得到CuCl2，为抑制氯化铜的水解，由
晶体制备CuCl2的方法是在HCl 气
氛中加热
晶体，使其失去结晶水；
（6）25℃时，分离出滤渣3 所得的滤液中
；
，c(H+)=
=
，
pH=-lgc(H+)=8.5+
×lg3=8.74，所以需要控制溶液的pH 至少为8.74；
（7）电解废液中还含有少量Mn2+，向其中加入饱和
溶液，有沉淀和气体生成，
该反应的离子方程式为
。
8． 增大与酸的接触面积，加快反应速率，提高原料的浸出率 Cu 2Fe2+
+H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 3.3≤pH＜7.2 根据表格中的信息可知在3.3≤pH＜7.2 时，
能确保Fe3+沉淀完全，而Cd2+不会沉淀 取电解液少量于试管中，向其中滴加几滴
KSCN 溶液后再滴入H2O2溶液，若溶液变红（或向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉
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淀），则电解液中含有Fe 元素 CaCO3(s)+Cd2+(aq)
CdCO3(s)+Ca2+(aq) 2.0×10-4
【分析】用湿法炼锌产生的铜镉渣生产金属镉的流程：铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉
（Cd）、钴（Co）等单质，加入稀硫酸，铜不溶，操作I 过滤，滤液含有Zn2＋、Fe2＋、Cd2
＋、Zn2＋、Co2＋，向滤液加入锌，活化剂Sb2O3，锌粉会与Sb2O3等形成微电池产生合金
CoSb 除去钴，操作Ⅱ过滤，向除钴后的溶液中加入H2O2溶液氧化Fe2＋为Fe3＋，加入氧化
锌调节pH 使Fe3＋沉淀后经操作Ⅲ过滤除去，电解含有Zn2＋、Co2＋的溶液，可得镉单质。
【详解】（1）酸浸时粉碎铜镉渣的目的是是增大与酸的接触面积，加快反应速率，提高原
料的浸出率，故答案为：增大与酸的接触面积，加快反应速率，提高原料的浸出率；
（2）铜与稀硫酸不反应，操作Ⅰ产生的滤渣主要成分为Cu，故答案为：Cu；
（3）①双氧水具有氧化性，能把亚铁离子氧化为铁离子，操作Ⅲ中先加入适量H2O2，发
生反应的离子方程式为2Fe2＋+H2O2+2H＋=2Fe3＋+2H2O，故答案为：2Fe2＋+H2O2+2H＋=2Fe3＋
+2H2O；
②再加入ZnO 控制反应液的pH，根据表格中的信息可知在3.3≤pH＜7.2 时，能确保Fe3＋沉
淀完全，而Cd2＋不会沉淀，因此pH 范围为3.3≤pH＜7.2，故答案为：3.3≤pH＜7.2；根据表
格中的信息可知在3.3≤pH＜7.2 时，能确保Fe3＋沉淀完全，而Cd2＋不会沉淀；
③若加入的H2O2不足，加入ZnO 后所得的电解液中会含有Fe 元素。待电解溶液中有亚铁
离子残余，检验亚铁离子即可。方法为：取电解液少量于试管中，向其中滴加几滴KSCN
溶液后再滴入H2O2溶液，若溶液变红（或向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀），
则电解液中含有Fe 元素，故答案为：取电解液少量于试管中，向其中滴加几滴KSCN 溶液
后再滴入H2O2溶液，若溶液变红（或向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀），则电
解液中含有Fe 元素；
（4）根据溶度积常数大小可知Ksp越小，溶解度越小，沉淀越完全。处理含镉废水常用加
入碳酸钙实现沉淀转化，该沉淀转化的反应方程式为CaCO3(s)+Cd2+(aq)
CdCO3(s)+Ca2+
(aq)。除去工业废水中的Cd2+时，若反应达到平衡后溶液中c(Ca2+)=0.1mol·L-1，
Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)×c(CO
)=2.8×10-9，可知溶液中碳酸根浓度是2.8×10-8mol·L－1，再根据
Ksp(CdCO3)=c(Cd2+)×c(CO
)=5.6×10-12，可知c（Cd2＋）=2.0×10-4mol·L-1。故答案为：
CaCO3(s)+Cd2+(aq)
CdCO3(s)+Ca2+(aq)；2.0×10-4。
【点睛】本题考查了物质的制备，涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、对条件的控制
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选择与理解等，理解工艺流程原理是解题的关键，难点（4）根据溶解平衡原理可实现
CaCO3（s）转化 为CdCO3（s）；反应达到平衡后溶液中c(Ca2+)=0.1mol·L-1，
Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)×c(CO
)，可知溶液中碳酸根浓度，再根据Ksp(CdCO3)=c(Cd2+)×c(CO
)，计算c（Cd2＋）。
9．(1) 提高温度，固体粉碎、搅拌，适当提高稀硫酸的浓度（任选两个） PbSO4
和
(2) 氧化Fe2+转化为Fe3+ 3.2≤pH＜7.6
(3) MnO +5
+6H2O=5CoOOH+Mn2++7H+ ＜
(4)2.4×10-8
(5)蒸发浓缩，趁热过滤（保留滤渣）
【分析】铁钴渣其主要成分为Co、Fe、Zn，含少量Pb 和
，“酸浸”过程加入稀硫酸，
Co、Fe、Zn 应转化为Co2+、Fe2+、Zn2+，少量Pb 与稀硫酸反应得到沉淀物PbSO4，故过滤
后铅渣成分是PbSO4和
，滤液中含Co2+、Fe2+、Zn2+的硫酸盐；“除铁”过程，加入氧
化剂A 使Fe2+转化为Fe3+，加入ZnO 调节溶液pH，使其形成
更易除去；“氧化沉
钴”过程，根据题中问题可知，加入硫酸酸化的KMnO4用于氧化Co2+得到难溶物
CoOOH；“沉锌”过程中加入MnS 使Zn2+转化为ZnS 沉淀，过滤后的滤液中含MnSO4、
K2SO4等溶液，经一系列物质分离提纯后得到MnSO4·H2O。
【详解】（1）提高酸浸出速率的措施有提高温度，固体粉碎、搅拌，适当提高稀硫酸的浓
度等；“酸浸”过程中，Pb 属于氢前金属，少量Pb 和
能与稀硫酸反应得到沉淀物
PbSO4，所以铅渣成分是PbSO4和
；
（2）根据题中沉淀物的pH 范围，使Fe2+转化为Fe3+更易形成
除去，所以试剂A 是
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常见的氧化剂，目的是氧化Fe2+转化为Fe3+，防止Co2+沉淀，生成铁渣需要控制的pH 范围
为3.2≤pH＜7.6；
（3）“氧化沉钴”时将
转化为CoOOH，则该反应的离子方程式为MnO +5
+6H2O=5CoOOH+Mn2++7H+；“除铁”中试剂A 是氧化Fe2+转化为Fe3+，不能氧化
转
化为Co3+，说明氧化性大小是A＞Fe3+，A 小于Co3+，则Fe3+＜Co3+；
（4）“沉锌”后滤液中各离子形成平衡状态，硫离子浓度一致，故
，
代入计算得
，则滤液中的
2.4×10-8
；
（5）根据题目信息，“系列操作”中需控制好温度，温度较高，MnSO4·H2O 溶解度越小，
越容易生成MnSO4·H2O。则“系列操作”得到
晶体的步骤为蒸发浓缩，趁热
过滤（保留滤渣）、洗涤、低温干燥。
10．(1)Cu、
(2)0.5
(3)
(4)
使
充分沉淀，同时保证
不发生沉淀
(5)
和
(6)
【分析】湿法炼锌净化渣经过硫酸的酸浸，生成的硫酸铅沉淀和未反应的铜成为浸出渣，
在浸出液中加入硫化钠固体除去铜离子，然后在除铜液中加入过硫酸钠将溶液中的二价铁
转化为三价铁，通过加入碳酸钠来调节溶液的pH 除去铁元素，在净化液中再加入碳酸钠
将溶液中的钴元素转化为氢氧化钴沉淀，从而达到提取钴的目的。
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【详解】（1）铅和铅的氧化物可以和硫酸反应生成硫酸铅沉淀，铜单质不溶于稀硫酸，
“浸出渣”的主要成分为Cu、PbSO4，故答案为：Cu、PbSO4；
（2）除铜液”中Co2+浓度为
，
，
，常温下，饱和H2S 水溶液中存在关系
式：
，则此时溶液中
，
，故答案为：
；
（3）过硫酸钠(Na2S2O8)能将Fe2+氧化，Na2S2O8和Fe2+反应的离子方程式为：
，故答案为：
。
（4）①“沉铁”时，为了使铁离子完全沉淀，钴离子不沉淀，根据表中数据可知，控制溶
液pH 的范围：
，故答案为：
。
②为了使
充分沉淀，同时保证
不发生沉淀，故答案为：为了使
充分沉淀，同
时保证
不发生沉淀；
（5）①“沉钴”过程中反应的离子方程式为：
，
故答案为：
。
②“钴回收后废液”中含有的金属离子主要有Na+和Zn2+，故答案为：Na+和Zn2+；
（6）以1 吨湿法炼锌净化渣(Co 的质量分数为w%)为原料提取出mkg Co(OH)3，理论生成
Co 的质量为
，实际生成的Co 的质量为
，在提取过
程中钴的损失率为
，故答案为：
。
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