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1．利用黄铜矿(主要成分为
，含有
等杂质)生产纯铜，流程示意图如下。
(1)矿石在焙烧前需粉碎，其作用是 。
(2)
的作用是利用其分解产生的
使矿石中的铜元素转化为
。
发生热分解的化学方程式是 。
(3)矿石和过量
按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测
得：“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图；
和
时，固体B
中所含铜、铁的主要物质如表。
温
度/℃
B 中所含铜、铁的主要物质
400
500
①温度低于
，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是 。
②温度高于
，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的
1
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原因是 。
(4)用离子方程式表示置换过程中加入
的目的 。
(5)粗铜经酸浸处理，再进行电解精炼；电解时用酸化的
溶液做电解液，并维持一定
的
和
。粗铜若未经酸浸处理，消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量，原因
是 。
2．工业利用软锰矿进行烟气脱硫并制备MnSO4和Mg(OH)2的工艺流程如图所示。软锰矿
的主要成分是MnO2，还含有FeO、Fe2O3、Al2O3、MgO、ZnO、NiO、SiO2等物质。
已知：各金属离子沉淀的pH 如下：
开始沉淀
8.8
7.5
2.2
4.1
9.6
6.5
6.4
完全沉淀
10.8
9.5
3.5
5.4
11.6
8.5
8.4
(1)反应前，需先将软锰矿石粉碎制成软锰矿浆，其目的是 。
(2)“脱硫浸锰”中软锰矿浆吸收SO2的化学方程式为 。
(3)向浸出液中添加适量MnO2的作用是 ；调节pH 时应不低于 。
(4)已知滤渣1 的主要成分为SiO2，则除杂时，滤渣2 的主要成分为 。
(5)“沉锰”的离子方程式为 。
(6)“沉锰”过程中pH 和温度对Mn2+和Mg2+沉淀率的影响如图所示。
2
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①由图可知，“沉锰”的适宜条件是 。
45℃
②
以上时，随温度升高，Mn2+和Mg2+沉淀率变化的原因是： 。
(7)为测定所得MnSO4的纯度，称取上述样品ag 加入适量H2SO4和NH4NO3溶液，加热使
Mn2+全部氧化成Mn3+后，配制为100mL 溶液。取20.00mL 该溶液，用cmol/L 的FeSO4溶
液进行滴定，发生反应：Fe2++Mn3+=Fe3++Mn2+，达到滴定终点时消耗FeSO4溶液VmL 则
MnSO4纯度= 。[已知：M(MnSO4)=151g/mol]。
3．工业上利用软锰矿和菱锰矿联合进行锅炉燃煤烟气脱硫，同时制备重要化工产品
MnSO4，工艺流程如下：
资料：i．软锰矿的主要成分是 MnO2，含少量SiO2、Fe3O4、FeO。
ⅱ．锅炉燃煤过程中空气过量。
ⅲ．该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH。
金属离子
Fe3+
Fe2+
Mn2+
开始沉淀
1.5
6.3
7.6
完全沉淀
2.8
8.3
10.2
(1)吸收烟气前，软锰矿需研磨后填入吸收塔。研磨的目的是 。
(2)将SO2烟气通入吸收塔中，发生的主要反应的化学方程式是 。
(3)软锰矿浆脱硫过程中，控制流量，每隔3 h 监测一次：测定软锰矿浆的pH；同时测定吸
收塔入口和出口的SO2含量，计算SO2的吸收率，结果如图所示：
3
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①吸收塔中矿浆pH 逐渐下降的原因是 (用化学用语表示)。
②当SO2吸收率低于95%时，无法实现SO2烟气的达标排放，此时需向吸收塔中加入一定
量菱锰矿(主要成分MnCO3)。下列说法中，正确的是 (填字母)。
a．吸收塔中吸收率下降的可能原因是pH 减小抑制了SO2的溶解
b．菱锰矿调节pH 升至5.0 以上后，吸收率又可以恢复至95%左右
c．加入菱锰矿能增加矿浆中Mn2+的浓度
(4)经检测发现滤液1 中仍含有少量Fe2+，可加入MnO2进行“深度净化”，该过程中反应
的离子方程式是 。
(5)产品含量测定方法如下：
I．称取a g 晶体，加足量硫酸溶解，将溶液定容于100 mL 容量瓶中。
Ⅱ．取25.00 mL 溶液于锥形瓶中，加入少量催化剂和过量 (NH4)2S2O8溶液，加热、充分
反应后，煮沸溶液使过量的(NH4)2S2O8分解。
Ⅲ．加入指示剂，用b mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定，滴定至终点时消耗c mL，
重
新变成Mn2+。
① 补全步骤Ⅱ中反应的离子方程式： ，
。
②产品中MnSO4的质量分数为 (MnSO4的摩尔质量为151 g/mol)。
4．BiOCl 是一种新型的高档环保珠光材料。
已知：i. Bi3＋易与Cl-形成
；pH>3，
易发生水解为BiOCl。
ii. 几种离子沉淀与pH
离子
开始沉淀
pH
沉淀完全
pH
Mn2+
8.1
10.1
4
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Fe2+
6.3
8.3
Fe3+
1.9
3.3
I.以辉铋矿和软锰矿为原料制取氯氧化铋和超细氧化铋的工艺流程如下：
(1)“联合焙烧”时，Bi2S3和 MnO2，在空气中反应生成 Bi2O3和 MnSO4。该反应的化学方
程式为 。
(2)“酸浸”时需及时补充浓盐酸调节浸取液的 pH。一般控制浸取液pH 小于1.4，其目的是
。
(3)
“
①转化”时加入金属Bi 的作用是 。
②得到BiOCl 的离子方程式为 。
(4)铋能被有机萃取剂(简称 TBP)萃取，其萃取原理可表示为
(水层)＋2TBP(有机层)
BiCl3·2TBP(有机层)＋3Cl-
(水层)。“萃取”时需向溶液中加入NaCl 固体调节Cl-浓度，取率随c
(Cl-)变化关系如图所示。c (Cl-)最佳为1.3 mol·L-1的可能原因是 。
(5)“沉淀反萃取”时生成草酸铋[Bi2(C2O4)3·7H2O] 晶体。为得到含 Cl- 较少的草酸铋晶体，
“萃取”后有机相与草酸溶液的混合方式为 。
Ⅱ.以铋精矿(主要成分是Bi2S3，还含有FeS2、CuS2、PbO2等杂质)为原料制备BiOCl 的一种
5
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示意图如下。
(6)“加压氨浸”过程中，反应物中的S 元素均转化为
。该过程中CuS2发生反应的离子
方程式是 。
(7)“酸浸还原”过程中，铋的浸出率与温度关系如图所示。在高于40℃左右时“铋的浸出
率”开始下降，其主要因素可能是 。
(8)“沉铋”时需控制溶液的pH=3.0，且反应中有气体放出，此时BiCl3发生反应的离子方程
式为 。
5．铁酸钡(
)是一种压电材料。以重晶石(
，杂质主要有
、
等)为原
料，采用下列路线可制备粉状
。
已知：BaS 可溶于水。CaS 微溶于水，可溶于酸；草酸在水溶液中高于85℃易分解。
回答下列问题：
(1)“焙烧”步骤中碳粉将
还原为BaS 的化学方程式为 。
6
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(2)①用水“浸取”时主要发生反应的离子方程式为 。
②流程中先用水浸取，再用盐酸酸化，相比于焙烧后的产物直接用盐酸浸取主要的优势在
于 。
(3)“浓缩结晶”所得
中常含有少量杂质金属离子，因此在制备高纯
时需要先
将
纯化。纯化的步骤为：将酸浸液加热至95℃浓缩，冷却结晶后得到
溶于水
中，加入双氧水，然后加入氨水调节pH，过滤除去沉淀。滤液经加热浓缩，冷却结晶，即
得到高纯度
。
①加入双氧水的作用为 。
②为何不在浓缩结晶之前加入双氧水和氨水除去杂质金属离子？ 。
(4)“沉淀”步骤生成难溶的
已知：
在水中剧烈水解，在“沉淀”步骤的反应体系中，根据pH 不同，发生以下过
程：
；
；
实验表明，“沉淀”反应的最佳pH 条件为2.5 附近。从平衡移动角度分析pH 太高或太低
对生成
沉淀不利的原因： 。
(5)在氮气气氛中“热分解”生成粉状钛酸钡，对应的化学反应方程式为 。
6．
是一种重要的化工产品。以菱锰矿(主要成分为
，还含有
、
等)为原料制备
的工艺流程如图。
7
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资料：
难溶物
(1)沉淀池1 中，先加
充分反应后再加氨水。写出加
时发生反应的离子方程式：
。
(2)沉淀池2 中，选择含硫沉淀剂而不选择
的原因是 。
(3)如图为
和
的溶解度曲线。从“含
的溶液”中提取
晶
体”的操作为 ，洗涤干燥。
(4)受实际条件限制，“酸浸池”所得的废渣中还含有
。其含量测定方法如下。
称取
废渣，加酸将锰元素全部溶出成
，过滤，
i．将滤液定容于
容量瓶中；
ii．取
溶液于锥形瓶中，加入少量催化剂和过量
溶液，加热、充分反
应后。
iii．煮沸溶液使过量的
分解。
8
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iv．加入指示剂，用
溶液滴定。滴定至终点时消耗
溶液的体积为
重新变成
。
①步骤ii 中反应的离子方程式是 。
②废渣中锰元素的质量分数为 。
③若省略步骤iii，则测定的结果将 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(5)废渣若长期露置于空气，其中的锰元素会逐渐转化为
。研究者用如图装置提取
中的锰元素。图中“
”代表氢自由基。实验测得电解时间相同时，随外加电流的
增大，溶液中
先增大后减小，减小的原因是 (写出两条)。
7．处理废旧铅酸电池中的含铅浆液（主要含
、
）的一种流程示意图如下。
已知：i.
，
，
ii.
和
均为可溶于水的强电解质。
(1)向含铅浆液中加入过量的
实现转化脱硫。
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①结合离子方程式说明
溶液显碱性的原因： 。
②转化脱硫反应的离子方程式是 。
③检验
，证明固体a 已洗涤干净，操作和现象是 。
(2)受热时，
分解产生
，最终生成PbO。
将
样品置于氩气中加热，316℃时，剩余固体的质量为713mg，此时固体中
。［
、
］
(3)“还原”时加入
溶液，反应的化学方程式是 。
(4)“浸出”反应的离子方程式是 。
(5)以惰性电极电解
溶液制得Pb，溶液b 中可循环利用的物质是 。
8．一种高硫锰矿的主要成分
，含有
等杂质，
其中
含量较大。以该高硫锰矿为原料制备硫酸锰，流程示意图如图所示。
已知：①金属硫化物的溶度积常数如下表。
金属硫化物
②金属离子的
与溶液
的关系如图所示。
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(1)在预处理阶段，将高硫锰矿粉碎的目的是 。
(2)若未经脱硫直接酸浸，会产生的污染物是 。
(3)酸浸时主要含锰组分发生反应的离子方程式为 ；加入
的作用是 (用
离子方程式表示)。
(4)调溶液
到5 左右，滤渣2 的主要成分是 。
(5)由图像可知，从“操作”所得溶液中得到
晶体需进行的操作是 、洗
涤、干燥。
(6)锰含量测定：
ⅰ．称取
晶体，加水溶解，将滤液定容于
容量瓶中。
ⅱ．取
溶液于锥形瓶中，加少量催化剂和过量
溶液，加热、充分反应，
产生
和
，煮沸溶液使过量的
分解。
ⅲ．加入指示剂，用
溶液滴定。滴定至终点时消耗
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溶液的体积为
重新变成
。废渣中锰元素的质量分数为
。
9．草酸钴(
)可用于催化剂的制备，用水钻矿(主要成分为
，含有少
量
、
、
、
、
、
杂质)制备草酸钴工艺流程如图所示：
资料：①
不能直接被
浸出；
②酸性条件下，
转化为
，但
不会氧化
；
③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的
如表所示：
沉淀物
开始沉淀时的
2.7
7.6
4.0
7.6
7.7
完全沉淀时的
3.7
9.6
5.2
9.2
9.8
(1)酸浸时，为提高矿石的溶解速率可采取的一种措施为 。
(2)浸出过程中
发生反应的离子方程式为 。
(3)向“浸出液”中加入
的作用是 。
(4)加入
调节溶液
至5.2，过滤所得到的沉淀成分为 。
(5)滤液I“除镁、钙”是将镁、钙离子转化为
沉淀。已知在该操作温度下，
，若使
沉淀完全[c(Ca2+)≤10-5mol/L]，所需
浓度不低于
。
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(6)在萃取除锰时，先向除杂后的溶液中加入有机酸萃取剂，金属离子的萃取率与溶液
的关系如图，萃取应选择的
范围是 。
A．2.0~2.5 B．3.0~3.5 C．4.0~4.5
(7)为测定制得样品的纯度，现称取
样品，将其用适当试剂转化，得到草酸铵[
]溶液，再用过量稀硫酸酸化，用
溶液滴定，已知
在酸性条件下被还原为
，达到滴定终点时，用去
溶液
。所得草酸钴
样品中
的纯度为 [已知：
]。
10．以辉铜矿(主要含Cu2S、Fe2O3、SiO2)和软锰矿(主要含MnO2、SiO2)为原料联合提取铜
和锰的一种流程示意图如下。
已知：i．Cu2S、MnO2均难溶于硫酸
ii．25℃，金属离子的起始浓度为
时生成氢氧化物沉淀的pH
开始沉淀时
1.8
5.2
8.6
13
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完全沉淀时
2.8
6.7
10.1
iii．HR 萃取
时发生的反应为
(1)“酸浸”过程是利用硫酸没出矿石中的铜、锰元素。
①“酸浸”过程中，为提高矿石的没出率，可采取的措施有 (填字母序号)
A．适当提高浸出温度 B．适当延长反应时间 C．增大矿石的粒径
②若浸出渣中含有单质S，补全“酸浸”过程中
与
反应的离子方程式：
。
(2)若“酸浸”后溶液中
的浓度为
，则“除铁”后溶液pH 的范围为
。
(3)“萃取”过程是利用萃取剂HR 与
的选择性配位反应生成易溶于有机相的
，从
而实现铜、锰元素的分离。
①某种HR 的结构简式为
，判断该分子中可能与
形成配
位键的原子并说明理由： 。
②解释“反萃取”过程中硫酸的作用： 。
(4)“碳化沉锰”过程中发生反应的离子方程式为 。
(5)结合“酸浸”过程，从两种矿石中各物质性质的角度，分析联合提取铜和锰的优势：
。
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参考答案：
1．(1)增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分
(2)
(3) 温度低于
，随焙烧温度升高，
分解产生的
增多，可溶物
含量增加，故铜浸出率显著增加 温度高于
，随焙烧温度升高发生反应：
，
和
转化成难溶于水的
，铜浸出率降低
(4)
(5)粗铜若未经酸浸处理，其中杂质
会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的
量
【分析】黄铜矿(主要成分为CuFeS2，含有SiO2等杂质)粉碎后加入硫酸铵通入空气焙烧，
黄铜矿在硫酸铵生成的SO3作用下，转化成CuSO4，得到的混合气体中主要含NH3，用硫
酸吸收，得到硫酸铵，是溶液A 的主要溶质，可以循环利用，固体B 为SiO2、CuSO4及含
铁的化合物，加水分离，主要形成含硫酸铜的滤液和含SiO2的滤渣，分别为滤液C 和滤渣
D，向硫酸铜溶液中加入过量的铁，置换得到粗铜和FeSO4，粗铜再精炼可以得到纯铜。
【详解】（1）黄铜矿的矿石在焙烧前需粉碎，是为了增大反应物的接触面积，加快反应速
率，使反应更充分；
（2）铵盐不稳定，易分解，
分解为非氧化还原反应，产物中有NH3和SO3，故
化学方程式为
；
（3）①由图，温度低于425℃，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大，是因为温度低于
425℃，随焙烧温度升高，(NH4)2SO4分解产生的SO3增多，可溶物CuSO4含量增加，故铜
浸出率显著增加；
1
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②温度高于425℃，随焙烧温度升高，CuFeS2和CuSO4转化成难溶于水的CuO，发生反应
4CuFeS2+17O2+2CuSO4
CuO+2Fe2(SO4)3+4SO3，铜浸出率降低；
（4）加入
置换硫酸铜溶液中的铜，反应的离子方程式为
；
（5）粗铜中含有
杂质，加酸可以除
，但粗铜若未经酸浸处理，其中杂质
会参与放
电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量。
2．(1)增大接触面积，提高反应速率
(2)MnO2+SO2=MnSO4
(3) 将Fe2+氧化为Fe3+，利于后续转化为Fe(OH)3沉淀除去 5.4
(4)NiS、ZnS
(5)Mn2++
+NH3·H2O=MnCO3↓+
+H2O
(6) 45℃ pH=7.5 45℃以上时，随温度升高，NH4HCO3分解，
下降，
Mg2+沉淀率下降；同时，随着温度升高，Mg2+水解生成Mg(OH)2程度增大，Mg2+沉淀率增
大
(7)
【分析】软锰矿的主要成分是MnO2，还含有FeO、Fe2O3、Al2O3、MgO、ZnO、NiO、
SiO2等物质，SiO2、MnO2与硫酸不反应，硫酸酸化的软锰矿浆中含有Fe3+、Fe2+、Al3+、
Mg2+、Zn2+、Ni2+和SiO2、MnO2，通入含有SO2的烟气将二氧化硫吸收，二氧化硫与软锰
矿浆中的MnO2作用生成生成Mn2+和
，过滤后形成含有Mn2+、Fe2+、Al3+、Mg2+、
Zn2+、Ni2+、
等的浸出液，二氧化硅不反应经过滤成为滤渣1，向浸出液中加入
MnO2，将浸出液中的Fe2+氧化为Fe3+，加入氨水，调节pH 值，使Fe3+、Al3+形成
Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀除去，再向浸出液中加入硫化铵把Zn2+、Ni2+转化为NiS 和ZnS 沉淀
除去，过滤后得到的滤渣2 为NiS 和ZnS，向过滤后的滤液中加入氨水和碳酸氢铵，得到
碳酸锰和含有Mg2+的溶液，向碳酸锰中加入硫酸得到硫酸锰，向含有Mg2+的溶液通入氨气，
2
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得到氢氧化镁，据此分析解题。
【详解】（1）反应前，需先将软锰矿石粉碎制成软锰矿浆，可以增大接触面积，提高反应
速率，故答案为：增大接触面积，提高反应速率；
（2）“脱硫浸锰”中软锰矿浆吸收SO2即MnO2和SO2反应生成MnSO4，该反应的化学方
程式为MnO2+SO2=MnSO4，故答案为：MnO2+SO2=MnSO4；
（3）由分析可知，加入适量MnO2的作用是将“浸出液”中的Fe2+氧化为Fe3+，发生反应
的离子方程式为MnO2+Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O，加入氨水，调节pH 值，使Fe3+、
Al3+形成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀除去，由图干表中数据可知，Al3+完全沉淀时pH=5.4，
Fe3+完全沉淀时pH=3.5，则调节pH 时应不低于5.4，故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+，利于后
续转化为Fe(OH)3沉淀除去；5.4；
（4）由分析可知，已知滤渣1 的主要成分为SiO2，则除杂时，滤渣2 的主要成分为NiS、
ZnS，故答案为：NiS、ZnS；
（5）向过滤后的滤液中加入碳酸氢铵和氨水，得到碳酸锰沉淀和含有Mg2+的溶液，说明
锰离子与碳酸氢根离子反应生成碳酸锰沉淀，该反应的离子方程式为：Mn2++
+NH3·H2O=MnCO3↓+
+H2O，故答案为：Mn2++
+NH3·H2O=MnCO3↓+
+H2O；
（6）①由图可知，温度45℃左右、pH=7.5 左右锰离子的沉淀率最高，“沉锰”的合适条
件是45℃、pH=7.5，故答案为：45℃、pH=7.5；
②当温度高于45℃时，Mn2+和Mg2+沉淀率变化的原因是：“沉锰”要加入碳酸氢铵，铵盐
受热易分解，当温度高于45℃时，随着温度升高，NH4HCO3分解，c(
)下降，所以
Mn2+沉淀率下降；同时随着温度升高，Mg2+水解生成Mg(OH)2程度增大，所以Mg2+沉淀率
增大，故答案为：45℃以上时，随温度升高，NH4HCO3分解，c(
)下降，Mg2+沉淀率
下降；同时，随着温度升高，Mg2+水解生成Mg(OH)2程度增大，Mg2+沉淀率增大；
（7）由反应方程式：Fe2++Mn3+=Fe3++Mn2+可知，n(Mn2+)=n(Mn3+)=n(Fe2+)=cV×10-3mol，即
样品中n(MnSO4)=cV×10-3mol×
=5cV×10-3mol，则MnSO4纯度=
3
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=
，故答案为：
。
3．(1)增大反应物的接触面积，提高反应速率
(2)MnO2 + SO2 =MnSO4
(3)
、2H2SO3 + O2 = 2H2SO4或2SO2 + O2 + 2H2O = 2H2SO4
abc
(4)
(5)
【分析】软锰矿浆中的二氧化锰将二氧化硫氧化为硫酸根，二氧化硅不能溶解，过滤后溶
液中有硫酸锰和硫酸亚铁（二氧化硫也可以还原三价铁），深度净化将亚铁离子氧化为氢
氧化铁过滤除去后即可得到较为纯净的硫酸锰纯度较高的溶液，经过结晶就可以得到硫酸
锰晶体。
【详解】（1）研磨后，增加了软锰矿和二氧化硫的接触面积，而增加二氧化硫的吸收时的
反应速率；
（2）二氧化锰将二氧化硫氧化为硫酸根，Mn 被还原为+2 价：MnO2 + SO2 =MnSO4；
（3）①二氧化硫溶于水生成亚硫酸再被空气中的氧气氧化为硫酸
、
2H2SO3 + O2 = 2H2SO4或2SO2 + O2 + 2H2O = 2H2SO4使得溶液中氢离子浓度增大，溶液pH
下降；
a
②．吸收塔中吸收率下降的可能原因是pH 减小抑制了SO2的溶解，pH 减小导致
平衡逆向移动，而抑制了二氧化硫溶解，a 正确；
b．图中信息可以看出pH=5.0 时吸收率恰好为95%，菱锰矿调节pH 升至5.0 以上后，吸收
率又可以恢复至95%左右，b 正确；
c．加入菱锰矿能调节pH 时和消耗酸离子的同时生成了Mn2+，增加矿浆中Mn2+的浓度，c
正确；
（4）据分析，二氧化锰将亚铁离子氧化为氢氧化铁沉淀自身被还原为锰离子：
4
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；
（5）根据得失电子守恒有：
，根据化学
方程式及得失电子守恒有：
，则样品中硫酸锰的质量分数为
。
4．(1)2Bi2S3+6MnO2+9O2
2Bi2O3+6MnSO4
(2)增大 Cl-、H+浓度，使铋充分浸出；同时抑制金属离子 Bi3＋(或
)、Fe3＋水解
(3) 加入Bi 发生反应：Bi+3Fe3+= Bi3++3Fe2+，将 Fe3+转化为 Fe2+，避免形成Fe(OH)3
沉淀，保证 BiOCl 的纯度
＋H2O=BiOCl↓+5Cl-+H+
(4)c(Cl-)＞1.3 mol·L−1 时，铋离子萃取平衡（
＋2TBP
BiCl3+2TBP+3Cl-）逆向移动，
萃取率下降，铁离子萃取率上升；c(Cl-)＜1.3 mol·L−1 时，铋离子水解(
＋H2O
BiOCl↓＋5Cl-+2H+)程度增大，不利于铋离子的萃取提纯
(5)边搅拌边将有机相溶液滴加到草酸溶液中
(6)2CuS2+12NH3·H2O+7O2＝2Cu(NH3)
+4
+4
+10H2O
(7)温度升高HCl 挥发加快，且Bi3+水解程度增大，均会使得铋的浸出率降低
(8)
＋
=BiOCl↓+CO2↑+5Cl－
【分析】焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3，FeS2转变为Fe2O3，在空气中Bi2S3单独焙烧生
成Bi2O3和二氧化硫，经过酸浸，Fe2O3转化为氯化铁，滤渣为二氧化硅，Mn2O3与浓盐酸
生成氯气，滤液中含有Bi3+、Fe3+，滤液中加入萃取剂TBP 让Bi3+和Fe3+分离，再加入草酸
5
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溶液反萃取出Bi3+，最终得到超细氧化铋；滤液2 中加金属Bi 可将Fe3+转化为 Fe2+，然后
调节pH，将Bi 转化为BiOCl，以此解答。
【详解】（1）“联合焙烧”时，Bi2S3和MnO2在空气中反应生成Bi2O3和MnSO4，Mn 元
素由+4 价下降到+2 价，O2中O 元素由0 价下降到-2 价，S 元素由-2 价上升到+6 价，根据
得失电子守恒和原子守恒配平方程式为：2Bi2S3+6MnO2+9O2
2Bi2O3+6MnSO4。
（2）Bi3＋易与Cl－形成BiCl
， BiCl
易发生水解， 其反应的离子方程式为BiCl
＋
H2O
BiOCl↓
⇌
＋5Cl－＋2H＋，增大H＋浓度，平衡逆向移动，BiCl
浓度增大又抑制Bi3＋与
Cl－形成BiCl
，使Bi3＋充分浸出；同时抑制金属离子Bi3＋(或BiCl)、Fe3＋水解；
（3）①“转化”时加入金属Bi 的作用是：加入Bi 发生反应：Bi+3Fe3+= Bi3++3Fe2+，将
Fe3+转化为 Fe2+，避免形成Fe(OH)3 沉淀，保证 BiOCl 的纯度；
②得到BiOCl 的离子方程式为：
＋H2O=BiOCl↓+5Cl-+H+；
（4）c(Cl－)>1.3 mol·L－1时，铋离子(萃取平衡BiCl
＋2TBP
BiCl
⇌
3·2TBP＋3Cl－逆向移
动，)萃取率下降，铁离子萃取率上升； c(Cl－)<1.3 mol·L－1时，铋离子水解(BiCl
＋
H2O
BiOCl↓
⇌
＋5Cl－＋2H＋ )程度增大，不利于铋离子的萃取提纯；
（5）为使萃取充分，萃取时边搅拌边将有机相溶液滴加到草酸溶液中。
（6）“加压氨浸”过程中，CuS2被氧化为CuSO4，1mol CuS2失去14mol 电子，1mol 氧气
得4mol 电子，根据得失电子守恒及元素守恒得反应离子方程式：2CuS2+12NH3·H2O+7O2＝
2Cu(NH3)
+4
+4
+10H2O；
（7）酸浸还原过程中需用到稀盐酸，盐酸具有挥发性，温度升高HCl 挥发加快，且Bi3+水
解程度增大，均会使得铋的浸出率降低；
（8）“沉铋”时需控制溶液的pH=3.0，反应中有气体放出，该气体为二氧化碳，BiCl3发
6
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生反应的离子方程式为：
＋
=BiOCl↓+CO2↑+5Cl－。
5．(1)
(2)
大部分
都进入CaS 沉淀而被分离，产生污染性气体
大幅减少，节约酸的用量
(3) 将所有的
都氧化为
，便于调节pH 沉淀 浓缩结晶前溶液中有过量的
盐酸，会大大增加氨水的用量，浪费试剂
(4)pH 太高，Ti(Ⅳ)的主要形式为
，使
降低，使平衡
正移，产生
减少；pH 太低，
浓度高，平衡
逆移，使
降低，使平衡
正移，产生
减少
(5)
【分析】由题给流程可知，碳酸钡与过量的碳粉、过量的氯化钙在高温下焙烧得到一氧化
碳和含有氯化钡、硫化钡、硫化钙、过量碳粉的烧渣；向烧渣中加水水浸、过滤得到含有
碳粉、硫化钙的滤渣和滤液；向滤液中加入盐酸酸化，将硫化钡转化为氯化钡，反应得到
的溶液经浓缩结晶、过滤得到含有氯化钙的母液和氯化钡晶体；向氯化钡晶体溶于水得到
的溶液中加入四氯化钛和草酸铵，将溶液中的钡离子转化为BaTi(C2O4)2沉淀，过滤得到滤
液和BaTi(C2O4)2，BaTi(C2O4)2受热分解生成钛酸钡、一氧化碳和二氧化碳，据此回答。
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【详解】（1）“焙烧”步骤中碳粉将BaSO4还原为BaS，方程式为：
；
（2）①水浸时氯化钙结合硫化钡转化为硫化钙沉淀，离子方程式为：
；
②流程中先用水浸取，再用盐酸酸化，相比于焙烧后的产物直接用盐酸浸取主要的优势在
于：大部分S2−都进入CaS 沉淀而被分离，产生污染性气体H2S 大幅减少，节约酸的用量；
（3）①加入双氧水氧化亚铁离子，作用为：将所有的Fe2+都氧化为Fe3+，便于调节pH 沉
淀；
②浓缩结晶前溶液中有过量的盐酸，会大大增加氨水的用量，浪费试剂，所以不在浓缩结
晶之前加入双氧水和氨水除去杂质金属离子；
（4）pH 太高，Ti(Ⅳ)的主要形式为
，使
降低，使平衡
正移，产生
减少；pH 太低，
浓度高，平衡
逆移，使
降低，使平衡
正移，产生
减少，所以“沉淀”反应的最佳pH 条件为2.5 附近；
（5）BaTi(C2O4)2受热分解生成钛酸钡、一氧化碳和二氧化碳，化学反应方程式为：
。
6．(1)
(2)
和
的
相差不多，
沉淀完全时
也会沉淀。
的
远
小于
完全沉淀时，
不会沉淀
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(3)加热蒸发至有大量固体析出时，趁热过滤
(4)
偏大
(5)电流继续增大，
在阴极放电：
，使得
减小；
放电直接
生成
而不是
被
还原的反应不能进行，使得
减小；
在阳极放
电生成
，使得
减小
【分析】菱锰矿(主要成分为MnCO3，还含有
、
等)酸浸后得到MnSO4、
FeSO4、Fe2(SO4)3、CoSO4等；加入 MnO2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，再加入氨水除去
Fe3+，加入含硫沉淀剂是为了除去Co2+，最后经处理得到含 MnSO4的溶液，结晶得到
MnSO4晶体。
【详解】（1）加入 MnO2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为
；
（2）选择含硫沉淀剂而不选择
的原因是
和
的
相差不多，
沉淀完全时
也会沉淀。
的
远小于
完全沉淀时，
不会沉
淀；
（3）从溶解度曲线中可以看出，(NH4)2SO4的溶解度随温度升高而升高，MnSO4的溶解度
随温度升高而降低，故从“含 MnSO4的溶液”中提取“MnSO4晶体”可以采用蒸发结晶，
趁热过滤，洗涤干燥的方法。
（4）①步骤ii 中
将
氧化成
，根据得失电子守恒及元素守恒得离子
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方程式：
；
②滴定时发生反应：
，由此可得关系式：
，c(Mn2+)=
；滤液中n(Mn2+)=
，ag 废渣中
m(Mn2+)=
，废渣中锰元素的质量分数为：
=
。
（5）图中阳极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极反应为4H++4e-=4H·、2H·+MnO2+2H+=Mn2+
+2H2O，随着电流继续增大，
在阴极放电：
，使得
减小；
放电直接生成
而不是
被H⋅还原的反应不能进行，使得
减小；
在阳极放电生成
，使得
减小。
7．(1) 溶液中存在：
、
，
的水解程度大于
的水解程度，溶液显碱性
取少量最后一次洗涤液于试管中，先加入稀盐酸，再加入
溶液，无白色沉淀
(2)3:1
(3)
(4)
(5)
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【分析】含铅浆液主要含
、
，加过量的碳酸铵把
转化为PbCO3，固体a
中含有
、PbCO3，加热分解得到
、PbO 的混合物，用双氧水把
还原为
PbO，再用HBF4溶液“浸出”，得到Pb(BF4)2溶液，电解Pb(BF4)2溶液得HBF4溶液和
Pb。
【详解】（1）①
溶液中存在：
、
，
的水解程度大于
的水解程度，所以
溶
液显碱性。
②转化脱硫反应是
和
反应，
转化为PbCO3沉淀，反应的离子方程式是
。
③洗涤液中若不含
，证明固体a 已洗涤干净，操作和现象是取少量最后一次洗涤液于
试管中，先加入稀盐酸，再加入
溶液，无白色沉淀。
（2）将
样品置于氩气中加热，316℃时，剩余固体的质量为713mg，反应生
成二氧化碳的质量为88mg，二氧化碳的物质的量为
，则反应生成PbO 的物质的
量为
，此时固体中
的质量为0.713g-
×223g/mol=0.267g，n(
)=
,
3:1。
（3）“还原”时加入
溶液把PbO2还原为PbO，反应的化学方程式是
；
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（4）
和
均为可溶于水的强电解质，“浸出”时PbO 和HBF4反应生成
Pb(BF4)2和水，反应的离子方程式是
；
（5）以惰性电极电解
溶液，阴极生成Pb，阳极生成氧气和HBF4，溶液b 中可循
环利用的物质是HBF4。
8．(1)增大反应物之间的接触面积，提高反应速率，使反应更加充分
(2)H2S
(3)
(4)Fe（OH）3
(5)蒸发结晶，保存温度在40℃以上趁热过滤
(6)
【分析】高硫锰矿的主要成分
，含有
等杂质，
其中
含量较大，碱性溶液中，在催化剂存在下通空气氧化脱硫，硫化物中的
硫元素被氧化为单质，二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠，硫化亚铁被氧气氧化生成硫
单质和氢氧化铁，过滤得到的脱硫矿粉中含S、Fe（OH）3、碳酸盐和金属氧化物，加入硫
酸酸浸，并加入MnO2氧化Fe2+，生成的滤液中含Fe3+、Mn2+、Cu2+、Ni2+，单质S 以滤渣1
的形式除去，加入一水合氨调pH，进而除去铁元素，过滤得到的滤液中含Mn2+、Cu2+、
Ni2+，再加入硫化钠可除去铜元素与镍元素，最后过滤得到的MnSO4溶液经蒸发结晶，保
存温度在40℃以上趁热过滤、洗涤、干燥后得到
。
【详解】（1）在预处理阶段，将高硫锰矿粉碎的目的是：增大反应物之间的接触面积，提
高反应速率，使反应更加充分；
（2）未经脱硫直接酸浸，金属硫化物会与酸发生反应产生有毒的硫化氢；
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（3）酸浸时含硫矿粉中的碳酸锰会与硫酸发生反应生成MnSO4、水和二氧化碳，反应的
离子方程式为：
；加入MnO2目的是为了氧化亚铁离子，
生成便于除去的铁离子，涉及的离子方程式为：
；
（4）根据金属离子的
与溶液
的关系图可知，调节pH 为5 左右，目的是为了除
去铁元素，所以过滤得到的滤渣2 主要成分是Fe（OH）3；
（5）由图像可知，温度在40℃以下，溶液析出的晶体为
，因此从“操作”
所得溶液中得到
晶体需进行的操作是：蒸发结晶，保存温度在40℃以上趁热
过滤、洗涤、干燥；
（6）过程中存在反应：
、
，存在关系式
，
，质量为2bc×10-4mol×55g/
mol=0.011bcg，质量分数为：
。
9．(1)将矿石研磨成粉末状或其他合理答案
(2)
(3)将
氧化为
便于除去
(4)
(5)
(6)B
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(7)
【分析】用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)
制取CoC2O4•2H2O，根据流程可知，在水钴矿中加入盐酸和Na2SO3，所得浸出液中含有的
阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等；浸出液中加入NaClO3将Fe2+氧
化为Fe3+，加入Na2CO3调pH，将Fe3+、Al3+全部转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀除去，过滤
后所得滤液I 中加入NaF 溶液，目的是除去Ca2+和Mg2+，向滤液Ⅱ中加入萃取剂，将锰离
子萃取，在萃后余液中加入草酸铵溶液得到草酸钴，最后再经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
并洗涤得到CoC2O4•2H2O，据此分析解答。
【详解】（1）酸浸时，为提高矿石的溶解速率可采取将矿石研磨成粉末状、适当提高温度、
搅拌等措施；
（2）浸出过程中
与亚硫酸钠发生氧化还原反应生成Co2＋，根据原子守恒和电子守
恒，其反应的离子方程式为
，故答案为：
；
（3）浸出液中加入NaClO3的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，进而调节pH 除去Fe3+。
（4）加Na2CO3调节溶液pH 至5.2，使Fe3+、Al3+全部转化为Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去；
（5）当
沉淀完全时，
，故答案为：
0.03；
（6）由萃取剂对金属离子的萃取率与pH 的关系图可知，溶液pH 在接近3.0 时，Mn2+的萃
取率最高，同时Co2+的萃取率在较低水平，因此适宜pH 范围是接近3.0，故选B。
（7）称取1.00g 样品，将其用适当试剂转化，得到草酸铵[(NH4)2C2O4]溶液，再用过量稀硫
酸酸化，用0.1000mol/LKMnO4溶液滴定，
被氧化为CO2，
被还原为Mn2+，根
据电子守恒得关系式2
~~5
~~5CoC2O4•2H2O，达到滴定终点时，共用去KMnO4
溶液20.00mL，则5CoC2O4•2H2O 的物质的量为
，所得草酸
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钴样品中CoC2O4•2H2O 的纯度为
；
10．(1) AB Cu2S+2MnO2+8H+=2Cu2++S+2Mn2++4H2O
(2) 2.8 4.2
(3) O 原子和N 原子，该分子中只有O 原子和N 原子含有孤电子对； 增大
c(H+)，使平衡向反萃取方向移动，提高Cu2+在水相中的含量，并回收萃取剂HR
(4)Mn2++
+NH3•H2O=MnCO3↓+
+H2O
(5)MnO2作氧化剂，将Cu2S 氧化生成Cu2+，节约了氧化剂和能源，减少了污染性气体排放
【分析】以辉铜矿(主要含Cu2S、Fe2O3、SiO2)和软锰矿(主要含MnO2、SiO2)为原料联合提
取铜和锰的流程：加入硫酸酸浸，发生的主要反应为Cu2S+2MnO2+8H+=2Cu2++S+2Mn2+
+4H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，SiO2不反应，过滤得到含S、SiO2浸渣，加入CuO 调节
溶液pH 使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去，过滤除去CuO、Fe(OH)3，在浸出液中加入HR 萃
取，在水相中加入NH4HCO3、氨水沉锰，反应为Mn2++
+NH3•H2O=MnCO3↓+
+H2O，有机相中加入稀硫酸反萃取得到HR 和硫酸铜溶液，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过
滤、洗涤、烘干得到CuSO4固体，据此分析解答。
【详解】（1）①“酸浸”过程中，可采取将矿物粉碎以增大接触面积、适当升高温度、适
当增大硫酸浓度、搅拌、适当延长反应时间等措施来提高浸出率，故答案为：AB；
②若浸出渣中含有单质S，则Cu2S 与MnO2反应的离子方程式为Cu2S+2MnO2+8H+=2Cu2+
+S+2Mn2++4H2O，故答案为：Cu2S+2MnO2+8H+=2Cu2++S+2Mn2++4H2O；
（2）0.01mol•L-1Cu2+开始沉淀时pH=5.2，c(OH-)=105.2-14mol/L=10-8.8mol/L，
Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)•c2(OH-)=10-19.6，1mol•L-1Cu2+开始沉淀时c(OH-)=
mol/L=10-
9.8mol/L，此时c(H+)=109.8-14mol/L=10-4.2mol/L，pH=4.2，Fe3+沉淀完全时pH=2.8，所以则
“除铁”后溶液pH 的范围：2.8＜pH＜4.2，故答案为：2.8；4.2；
（3）
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①根据配位键形成条件可知，
中存在孤电子对的原子为O、N
原子，可与Cu2+形成配位键，故答案为：O 原子和N 原子，该分子中只有O 原子和N 原子
含有孤电子对；
②由萃取原理可知，“反萃取”过程中加入硫酸的作用是增大氢离子，平衡向逆反应方向
移动，提高Cu2+在水相中的含量，并回收萃取剂HR，故答案为：增大c(H+)，使平衡向反
萃取方向移动，提高Cu2+在水相中的含量，并回收萃取剂HR；
（4）在水相中加入NH4HCO3、氨水沉锰，反应为Mn2++
+NH3•H2O=MnCO3↓+
+H2O，
故答案为：Mn2++
+NH3•H2O=MnCO3↓+
+H2O；
（5）“酸浸”过程中，将两种矿石中锰元素和铜元素同时浸出，反应为
Cu2S+2MnO2+8H+=2Cu2++S+2Mn2++4H2O，其中MnO2作氧化剂，将Cu2S 氧化生成Cu2+和S
单质，节约了氧化剂，节省了能源，减少了污染性气体排放，故答案为：MnO2作氧化剂，
将Cu2S 氧化生成Cu2+，节约了氧化剂和能源，减少了污染性气体排放。
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