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1.
是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从
石煤中提取
的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。
工艺流程如下。
已知：i 石煤是一种含
的矿物，杂质为大量
和少量
等；苛化泥的主要成
分为
等。
ⅱ高温下，苛化泥的主要成分可与
反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙
和偏铝酸钙均难溶于水。回答下列问题：
（1）钒原子的价层电子排布式为_______；焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为_______，
产生的气体①为_______(填化学式)。
（2）水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分
为_______(填化学式)。
（3）在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙发生反应的离子方程式为_______；
加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为_______；浸取后低浓度的滤液①进入
1
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_______(填工序名称)，可实现钒元素的充分利用。
（4）洗脱工序中洗脱液的主要成分为_______(填化学式)。
（5）下列不利于沉钒过程的两种操作为_______(填序号)。
a．延长沉钒时间 b．将溶液调至碱性 c．搅拌 d．降低
溶液的浓
度
【答案】（1） ①.
.
②
.
③
（2）
（3） ①.
.
②
提高溶液
中
浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙，释放
③. 离子交换
（4）
（5）bd
【解析】
【分析】石煤和苛化泥通入空气进行焙烧，反应生成
、
、
、
、
和
等，水浸可分离焙烧后的可溶性物质(如
)和不溶性物
质[
、
等]，过滤后滤液进行离子交换、洗脱，用于富集和提纯
，加入氯化铵溶液沉钒，生成
，经一系列处理后得到V2O3；滤渣①在
，
的条件下加入3%NH4HCO3溶液进行盐浸，滤渣①中含有钒元素，通
过盐浸，使滤渣①中的钒元素进入滤液①中，再将滤液①回流到离子交换工序，进行
的富集。
【小问1 详解】
2
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钒是23 号元素，其价层电子排布式为
；焙烧过程中，氧气被还原，
被氧化生
成
，偏钒酸盐中钒的化合价为
价；
在
以上开始分解，生成的气体
①为
。
【小问2 详解】
由已知信息可知，高温下，苛化泥的主要成分与
反应生成偏铝酸钠和偏铝酸钙，偏
铝酸钠溶于水，偏铝酸钙难溶于水，所以滤液中杂质的主要成分是
。
【小问3 详解】
在弱碱性环境下，
与
和
反应生成
、
和
，离子方
程式为：
； CO2加压导入盐浸工
序可提高浸出率，因为C 可提高溶液中
浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙，释放
；滤液①中含有
、
等，且浓度较低，若要利用其中的钒元素，需要通过离
子交换进行分离、富集，故滤液①应进入离子交换工序。
【小问4 详解】
由离子交换工序中树脂的组成可知，洗脱液中应含有
，考虑到水浸所得溶液中含有
，为避免引人其他杂质离子，且
廉价易得，故洗脱液的主要成分应为
。
【小问5 详解】
a．延长沉钒时间，能使反应更加完全，有利于沉钒，a 不符合题意；
b．
呈弱酸性，如果将溶液调至碱性，
与
反应，不利于生成
，b
符合题意；
3
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c．搅拌能使反应物更好的接触，提高反应速率，使反应更加充分，有利于沉钒，c 不符合
题意；
d．降低
溶液的浓度，不利于生成
，d 符合题意；
故选bd。
2. 一种从废钼催化剂(主要成分为MoO3、MoS2，含少量CoO、CoS、NiO、Fe2O3等)中回
收有价值金属的工艺流程如图。
已知：①“碱浸”后滤液中主要成分为Na2MoO4。
②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH 如表：
金属离子
Fe3+
Co2+
Ni2+
开始沉淀时的pH
2.2
6.4
7.2
沉淀完全时(c=1.0×10-5mol•L-1)的
pH
3.2
9.0
8.7
③钼酸铵[(NH4)2MoO4]为白色晶体，具有很高的水溶性，不溶于乙醇。
回答下列问题：
（1）催化剂中含多种金属元素，其中铁在元素周期表中的位置：第______周期第_____族。
基态Co 原子的价电子排布式为______。
（2）钼酸铵[(NH4)2MoO4]中Mo 元素的化合价为______；“焙烧”时MoS2转化为MoO3，
该反应的化学方程式为______。
（3）“碱浸”时，浸出温度、NaOH 加入量/钼理论耗量对钼浸出率的影响如图。
4
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则“碱浸”时适宜的生产工艺条件：浸出温度______、NaOH 加入量/钼理论耗量______。
（4）“除铁”时应调节溶液pH 的范围为_______。
（5）若“沉钴镍”时调节溶液pH=9.5，则此时溶液中p
=______(pX=-lgX)。
（6）经过降温结晶、过滤、洗涤、干燥等操作得到(NH4)2MoO4•7H2O 晶体，洗涤时所选用
的最佳试剂为______。
【答案】（1） ①. 四 ②. Ⅷ
.
③3d74s2
（2） ①. +6
.
②2MoS2+7O2
2 MoO3+4SO2↑
（3） ①. 85℃
.
②1.0
（4）3.2≤pH＜6.4
（5）-0.6 （6）乙醇
【解析】
【分析】由题干工艺流程图可知，废钼催化剂在空气中焙烧将MoS2氧化为MoO3，CoS 转
化为CoO，同时放出气体为SO2，向固体中加入NaOH 进行“碱浸”，将MoO3 转化为
Na2MoO4溶液，过滤得到滤渣主要成分为CoO、NiO、Fe2O3，滤液主要为Na2MoO4溶液，
向滤渣中加入稀HNO3，得到Co2+、Ni2+和Fe3+，然后加入NaOH 溶液调节pH 值进行除铁，
即产生Fe(OH)3过滤除去，向滤液中继续加入NaOH 溶液，将Co2+、Ni2+转化为Co(OH)2、
Ni(OH)2沉淀，向Na2MoO4溶液中加入稀硝酸进行沉钼转化为H2MoO4沉淀，向沉淀中加入
氨水，将沉淀转化为(NH4)2MoO4溶液，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等一
系列操作，即得(NH4)2MoO4·7H2O 晶体，据此分析解题。
【小问1 详解】
铁在元素周期表中的位置：第四周期第Ⅷ族；基态Co 原子的价电子排布式为3d74s2；
【小问2 详解】
根据化合价代数和为零知，钼酸铵[(NH4)2MoO4]中Mo 元素的化合价为+6；“焙烧”时
5
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MoS2转化为MoO3，根据得失电子守恒以及原子守恒，该反应的化学方程式为2MoS2+7O2
2 MoO3+4SO2↑；
【小问3 详解】
根据图像知，NaOH 加入量/钼理论耗量为 1.0、浸出温度为85℃
条件下，钼浸出率最大；
【小问4 详解】
由题干表中数据可知，“除铁”时即让Fe3+完全沉淀而Ni2+、Co2+不沉淀，则应调节溶液pH
的范围为3.2≤pH＜6.4；
【小问5 详解】
调节溶液pH 为9.5 时，溶液中亚钴离子和镍离子均完全沉淀，则溶液中
=—lg
=—lg
=—lg
=—lg
=-0.6；
【小问6 详解】
已知钼酸铵[(NH4)2MoO4]为白色晶体，具有很高的水溶性，不溶于乙醇，则洗涤时所选用
的最佳试剂为乙醇。
3. 氧化钪(
)在合金、电光源、催化剂和陶瓷等领域有广泛应用，以钪锰矿石(含
、
、
、
、CaO、FeO)为原料制备氧化钪的一种工艺流程如图所示。
已知：①TBP 和P507 均为有机萃取剂：②常温下，
；③草酸可
与多种金属离子形成可溶性络合物。回答下列问题：
（1）钪锰矿石中含铁元素，则基态Fe 的价电子排布式为___________。
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（2）“浸取”时铁屑被
氧化为
，该反应的离子方程是___________。
（3）常温下，“沉淀分离”时加入NaOH 溶液调节pH 至6，滤液中
的浓度为
___________。
（4）已知
，
，
。“沉钪”时，
发生反应
，此反应的平衡常数
K=___________(用含a、b、c 的代数式表示)。反应过程中，草酸用量过多时，钪的沉淀率
下降，原因可能是___________。
（5）草酸钪晶体
：在空气中加热，
随温度的变化情况
如图所示。250℃时，晶体的主要成分是___________(填化学式)。550~850℃发生反应的化
学方程式为___________。
【答案】（1）
（2）
（3）
（4） ①.
.
②草酸钪沉淀转化为可溶性络合物
（5） ①.
.
②
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【解析】
【分析】钪锰矿石经过酸浸除去二氧化硅，同时将氧化钙中的钙元素转化为硫酸钙除去，
浸取液中加入盐酸和TBP 进行萃取，除去铁元素，萃余液中加入P507 后提取出钪元素，
加入氢氧化钠溶液进行沉淀分离将钪元素转化为Sc(OH)3，加入盐酸溶解后再加入草酸将
钪元素沉淀出来，最后经过煅烧得到
；
【小问1 详解】
铁的原子序数是26，其基态Fe 的价电子排布式为
；
【小问2 详解】
“浸取”时铁屑被
氧化为
，
被还原为Mn2+，根据得失电子守恒和原子守
恒可得反应的离子方程式为
；
【小问3 详解】
常温下，
，当pH=6 时，c(OH-)=10-8mol/L，c(Sc3+)=
；
【小问4 详解】
的平衡常数
；
由已知信息③可知，草酸可与多种金属离子形成可溶性的络合物，故草酸用量过多时，草
酸钪沉淀可能会转化为可溶性络合物，导致钪的沉淀率下降；
【小问5 详解】
设起始时
的物质的量为1mol，质量为462g，由图可知，250℃时，减
8
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少的质量为
，即晶体失去5 个结晶水，故250℃时，晶体的主要成分是
。250~550℃减少的质量为
，可知550℃时晶体的主
要成分是
。850℃时剩余固体的质量为
，
除去钪元素后剩余质量为138-90=48g，也即氧元素的物质的量为3mol，则850℃时晶体的
化学式为
，故550~850℃发生反应的化学方程式为
。
4. 四水合磷酸锌[Zn3(PO4)2•4H2O，难溶于水]是一种性能优良的绿色环保防锈颜料.实验室
以锌灰(含ZnO、PbO、CuO、FeO、Fe2O3、SiO2等)为原料制备Zn3(PO4)2•4H2O 的流程如图，
回答下列问题：
（1）基态Zn2+的价电子排布式为_____。
（2）滤渣I 的主要成分为____。
（3）步骤I 除铁操作中，需先将溶液的pH 调至5.1，再滴加KMnO4溶液(还原产物是
MnO2，该反应的离子方程式为____。
（4）已知：步骤IV 发生的反应为3[2ZnCO3•3Zn(OH)2•2H2O]+10H3PO4=5[Zn3(PO4)2•4H2O]
+6CO2↑+10H2O，步骤III 加入NH4HCO3发生反应的化学方程式为____。
（5）步骤IV 反应结束后，得到Zn3(PO4)2•4H2O 的操作包括____和干燥。
（6）2ZnCO3•3Zn(OH)2•2H2O 加热升温过程中固体的质量变化如图所示。350℃时，剩余
固体中已不含碳元素，则剩余固体中含有____。(填化学式)
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【答案】（1）3d10
（2）SiO2、PbSO4
（3）MnO +3Fe2++7H2O=MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+
（4）5ZnSO4+10NH4HCO3=2ZnCO3•3Zn(OH)2•2H2O↓+5(NH4)2SO4+8CO2↑
（5）过滤、洗涤 （6）ZnO 和Zn(OH)2或4ZnO•Zn(OH)2
【解析】
【分析】[解析](1)原料锌灰(含ZnO、PbO、CuO、FeO、Fe2O3、SiO2等)中，SiO2 不与酸反
应，PbO 被硫酸转化为难溶的PbSO4，其余完全变成相应的硫酸盐进入溶液，滤渣1 为硫
酸铅和SiO2。加入高锰酸钾氧化硫酸亚铁，硫酸亚铁最终被沉淀为氢氧化铁，滤渣II 为
Fe(OH)3，试剂a 用来除掉溶液中的铜离子，为了不引人新杂质，应选用金属锌，置换出的
铜进入滤渣III 中。加入碳酸氢铵得到ZnCO3 和Zn(OH)2 ，加入H3PO4 得到
Zn3(PO4)2•4H2O。
【小问1 详解】
Zn 为30 好元素，基态Zn2+的价电子排布式为3d10；
【小问2 详解】
根据分析可知滤渣I 的主要成分为SiO2、PbSO4；
【小问3 详解】
步骤I 除铁操作中，需先将溶液的pH 调至5.1，再滴加KMnO4溶液(还原产物是MnO2，将
Fe2+氧化为Fe3+该反应的离子方程式为MnO +3Fe2++7H2O=MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+；
【小问4 详解】
根据步骤IV 的反应方程式可知步骤III 加入NH4HCO3 使Zn2+ 生成
2ZnCO3•3Zn(OH)2•2H2O
，
发
生
反
应
的
化
学
方
程
式
为
10
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5ZnSO4+10NH4HCO3=2ZnCO3•3Zn(OH)2•2H2O↓+5(NH4)2SO4+8CO2↑；
【小问5 详解】
步骤IV 反应得到Zn3(PO4)2•4H2O 沉淀，得到Zn3(PO4)2•4H2O 的操作包括过滤、洗涤、和干
燥。
【小问6 详解】
2ZnCO3•3Zn(OH)2•2H2O 加热升温过程中固体的质量变化如图所示，350℃时，剩余固体中
已不含碳元素，即C 全部以CO2的形式分解了，碱式碳酸锌即2ZnCO3•3Zn(OH)2•2H2O 的
摩尔质量为：583g/mol，设1mol 碱式碳酸锌加热到350℃时，固体质量变为423g，则固体
减少了：583g-423g=160g，160=2
44+18x，解得x=4，说明分解产生了4molH2O，即2mol
结晶水和2molZn (OH)2分解出2molH2O，即还1molZn(OH)2为分解，则剩余固体中含有
ZnO 和Zn (OH)2或4ZnO•Zn(OH)2。
故答案为：ZnO 和Zn(OH)2或4ZnO•Zn(OH)2。
5. 氯化亚铜是一种重要的化工产品，常用作有机合成催化剂，还可用于颜料、防腐等工业，
它不溶于
、
和醇，微溶于水，可溶于浓盐酸和氨水，在潮湿空气中易水解
氧化成绿色的碱式氯化铜[
]。以铜矿粉(含
、
、CuS 及少量FeS
等)为原料制取CuCl 的工艺流程如图：
已知：FeS 高温条件下与氧气反应生成FeO；
高温条件下与氧气反应生成
；
在酸性条件下会发生歧化反应。回答下列问题：
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（1）基态铜原子的简化电子排布式为___________
（2）加快“酸浸”的反应速率的措施为___________(写一条即可)。“除杂”时滤渣的主要成分
是___________(填化学式)。
（3）可在上述流程中循环利用的物质有___________(填化学式)，“加热、搅拌”发生的反应
的离子方程式为___________。
（4）洗涤CuCl 晶体所用的试剂为___________(填序号)，洗涤后并在真空干燥机内于70℃
干燥2 小时，冷却，密封包装。于70℃真空干燥的目的是___________。
a．饱和
溶液 b．NaOH 溶液 c．无水乙醇 d．稀硫酸
（5）氯化亚铜在潮湿的空气中被氧化的化学方程式为___________。
【答案】（1）[Ar]3d104s1
（2） ①. 将灼烧后的矿石粉碎(适当升温或适当增大稀硫酸的浓度等合理答案)
.
②
（3） ①. NH3
.
②Cu2++Cu+2Cl-=2CuCl↓
（4） ①. c
.
②加速乙醇的挥发，防止CuCl 被氧化
（5）4CuCl+O2+4H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl
【解析】
【分析】分析流程可知，铜矿粉(含
、
、CuS 及少量FeS 等)中通入空气灼烧，
反应生成二氧化硫和对应元素的金属氧化物，加入稀硫酸酸浸，过滤后所得X 为铜单质，
溶液中主要成分为硫酸铜、硫酸铁、硫酸亚铁。“除杂”时，加入过氧化氢氧化亚铁离子，
通入氨气调节pH，将铁离子转化为Fe(OH)3沉淀除去，滤液中继续加入碳酸氢钠并通入氨
气络合，生成Cu(NH3)
，经蒸氨、过滤后获得CuO，加盐酸溶解CuO，然后加入Cu 与
氯化钠粉末，经加热、搅拌可获得产品CuCl，据此分析解答。
【小问1 详解】
铜为29 号元素，基态铜原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s1。
【小问2 详解】
将灼烧后的矿石粉碎，增大接触面积，适当升温、适当增大稀硫酸的浓度等均能加快“酸
浸”的反应速率；“除杂”时，加入过氧化氢氧化亚铁离子，通入氨气调节pH，将铁离子转
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化为Fe(OH)3沉淀除去，即滤渣为Fe(OH)3。
【小问3 详解】
蒸氨产生的NH3可在“络合”步骤中循环利用；“加热、搅拌”时，CuSO4、Cu 和NaCl 反应生
成Na2SO4和CuCl，离子方程式为Cu2++Cu+2Cl-=2CuCl↓。
【小问4 详解】
CuCl 不溶于
、
和醇，微溶于水，可溶于浓盐酸和氨水，则洗涤CuCl 晶体可
选用试剂为无水乙醇，故选c；在潮湿空气中，CuCl 易水解氧化成绿色的碱式氯化铜[
]，所以70℃真空干燥的目的是加速乙醇的挥发，防止CuCl 被氧化。
【小问5 详解】
氯化亚铜在潮湿的空气中被氧化为Cu2(OH)3Cl，反应的化学方程式为
4CuCl+O2+4H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl。
6. 高锰酸钾和硫酸锰两种重要的含锰盐在化工生产和环境保护等领域应用广泛。以软锰矿
(主要成分
，含有
和
等杂质)和黄铁矿(主要成分
，杂质不参与反应)
为原料，制备高纯度高锰酸钾和硫酸锰的流程如图所示：
回答下列问题：
（1）基态锰原子中未成对电子数为___________，
的价电子排布式为___________。
（2）提高“反应III”速率可采取的措施是___________、___________(任写两种)。
（3）“反应I”为焙烧，有锰酸钾生成，该步骤主要反应的化学方程式为___________。
（4）“反应II”为酸性歧化反应，且“反应III”过程中有S 单质产生，则“反应III”离子方程式
为___________。
（5）“反应IV”中的软锰矿的作用为___________。
（6）“一系列操作”的目的是获得高纯度的高锰酸钾晶体，请从下列选项中选出合理的操作
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并排序___________(填序号)。
①抽滤②冷却③乙醇洗涤④冷水洗涤⑤加热蒸发至溶液中出现大量晶体，停止加热⑥加热
蒸发至溶液出现晶膜，停止加热
（7）为得到纯度高的
晶体，调节pH 应不低于___________。(当离子浓度低于
时，离子沉淀完全，已知：
；
；
)
【答案】（1） ①. 5
.
②3d5
（2） ①. 搅拌 ②. 加热
（3）
（4）
（5）将
氧化为
，便于除去
（6）⑥②①④③ （7）3.3
【解析】
【分析】软锰矿(主要成分
，含有
和
等杂质)，加入
和
，
“反应I”为焙烧，
与
生成
，
与
反应生成硅酸盐，加水
溶解，滤渣为
；“反应II”为酸性歧化反应，
生成
和
，硅酸
盐转化为硅酸沉淀过滤除去；滤液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到
晶体；“反应III”是
和
在酸性条件下反应生成S 单质和
，加入
软锰矿将
氧化为
，碳酸钙调
除去铁元素，过滤将滤液结晶得到
晶体；
【小问1 详解】
基态Mn 为25 号元素，价电子排布式为3d54s2，锰原子中未成对电子数为5，基态Fe 为26
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号元素，
的价电子排布式为3d5；
【小问2 详解】
提高“反应III”速率可采取的措施是搅拌，加热，或者适当提高酸的浓度；
【小问3 详解】
“反应I”为焙烧，有锰酸钾生成，该步骤主要反应的化学方程式为：
；
【小问4 详解】
“反应II”为酸性歧化反应，根据分析可知“反应III”过程中
和
在酸性条件下反应
生成S 单质和
，则“反应III”离子方程式为
；
【小问5 详解】
根据分析可知“反应IV”中的软锰矿的作用为加入软锰矿将
氧化为
，便于除去；
【小问6 详解】
根据分析可知“一系列操作”滤液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥获得高纯度
的高锰酸钾晶体，操作排序为⑥加热蒸发至溶液出现晶膜，停止加热
、②冷却、①抽滤、④冷水洗涤、③乙醇洗涤，故答案为⑥②①④③；
【小问7 详解】
为得到纯度高的
晶体，调节pH 保证
完全沉淀，但是
不沉淀，当
完全沉淀时
，
。
7. 钪(
)是一种稀有金属。从铝土矿生产
的副产品“赤泥”(主要成分为
、
、
、
)中回收钪，同时生产聚合硫酸铁铝具有极其重要的工业价值，一种
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生产工艺流程如图所示：
已知：①钪离子可以在不同
下生成
。
②该工艺条件下，溶液中相关离子开始沉淀和完全沉淀的
值如下表所示：
离子
开始沉淀的
7.0
1.9
3.0
0 3
完全沉淀的
9.0
3.2
4.7
2.0
回答下列问题：
（1）写出基态
原子的核外电子排布式：_______。
（2）流程中经处理后可循环利用的物质是_______(填“物质A”或“物质B”)；物质C 最好选
用_______(填“
溶液”或“氨水”)。
（3）
、
、
、
的萃取率与浸出液的酸度关系如图所示，应选择的合适的
浓度为_______
。
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（4）“反萃取”时若加入过量的
溶液，
沉淀出会溶解。写出
与过
量
溶液反应生成n=4 含钪产物的化学方程式：_______。
（5）该工艺流程中引入“还原”与“氧化”这两个步骤的原因是_______。
（6）“聚合”生成聚合硫酸铁铝
时，同时产生气体和沉淀，该步骤
的离子方程式为_______。
（7）常温下，三价
部分存在形式与氟离子浓度的对数
、
的关系如图所
示。“调
”过程中控制
，若“沉钪”过程中溶液中
达到
，则
价
的存在形式为_______(填化学式，已知
)。
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【答案】（1）
或
（2） ①. 物质A
.
②氨水
（3）1.8(1.7 到1.9 均可)
（4）
（5）防止
和
在“水解”工序同时沉淀，不利于元素
与
的分离
（6）
（7）
【解析】
【分析】赤泥加入硫酸进行浸取，得到浸取液进行萃取，所得萃取物加入氢氧化钠溶液进
行反萃取，将所得沉淀加入草酸进行沉淀转化，进行一系列的处理后，加入氨水，调节
pH，再加入氟化铵沉钪，脱水除铵，再加入钙置换得到Sc；而萃取后的溶液加入铁粉还原
将铁离子转化为亚铁离子，然后进行水解得到
·H2O，再加入双氧水进行氧化，加入
碳酸氢钠溶液进行聚合，得到聚合硫酸铁铝。
【小问1 详解】
核外有21 个电子，根据构造原理可知，基态
原子的电子排布式为
或
；
【小问2 详解】
通过分析“萃取”与“反萃取”可知，“物质A”的主要成分是萃取剂，可循环利用。从流程可
知，“沉钪”时需加入
之后“脱水除铵”可除去
所以加入氨水更好，不会引入杂质
；
【小问3 详解】
钪的萃取率要高，同时要求
、
、
的草取率要尽可能的小，以达到更好的分离效果。
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根据图示可知，
时，钪的萃取率和其他三种元素差别最大，故应
选择的
浓度为
；
【小问4 详解】
由已知可得，
时生成
，反应的。化学方程式为
；
【小问5 详解】
从题目所给信息可知，当达到
完全沉淀时，
已经开始沉淀，为防止
和
同时水解，需加入
粉将
还原为
，水解完成后再加入
溶液将
重新氧化成
，达到分离提纯的目的；
【小问6 详解】
“聚合”时，参与反应的离子有
、
、
、
即
，此时利用了
、
与
水解相互促进彻底水解的性质，推测还有
生成，再结合元素守恒和电荷守恒配平即可
得离子方程式：
；
【小问7 详解】
，则
；当
时，由图可知，此时三价
的存在形式为
。
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8. 电池级
可用于制备
和
等钴盐。一种以
粗渣(含有
、CuO、CaO、MgO、ZnO、
等杂质)为原料制备电池级
的工艺
流程如图所示：
已知：黄钠铁矾化学式为
，是一种淡黄色难溶物。
请回答下列问题：
（1）与Co 同周期且同族原子序数最大的原子的价电子排布图为___________。
（2）滤渣1 的主要成分为_______，请写出一条提高钴元素浸出率的措施：________。
（3）“浸出”过程中加入
的主要目的是___________。“浸出”过程中，
用
量、终点pH 对钴浸出率的影响如图所示，则“浸出”过程中应控制的适宜条件是
___________。
（4）“氧化”过程中加入
与
发生反应的离子方程式为：___________。
（5）“调节pH”过程中，调节
，写出生成黄钠铁矾[
]的离子
方程式为：___________。
（6）用
可制备
。在空气中煅烧
至恒重，得金属氧化物固体A 和
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测得
，
，则A 的化学式为___________。
【答案】（1）
（2） ①.
.
②
将
粗
渣研细、适当地升温、适当增大硫酸的浓度
（3） ①. 将
还原为
②.
且终点
（4）
=
（5）
（6）
【解析】
【分析】粗渣Co(OH)3(含有Fe2O3、CuO、CaO、MgO、ZnO、SiO2等杂质)加入硫酸酸浸后，
SiO2不溶于酸出现在滤渣1 中，溶液中存在Fe3+、Cu2+、Ca2+、Mg2+、Zn2+，加入NaClO3把
亚硫酸根氧化为硫酸根，加入Na2CO3调pH 使Fe3+转化为黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]，得
到含Co2+的溶液，再加入NaF 沉淀Ca2+、Mg2+，加入P2O4沉淀Cu2+、Zn2+，最终得到
CoSO4•7H2O，
【小问1 详解】
与Co 同周期且同族原子序数最大的原子为Ni，是28 号元素，价电子排布式为3d84s2，结
合泡利原理、洪特规则，其价电子排布图为
；
【小问2 详解】
由分析可知，滤渣1 的成分是SiO2；通过搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当增大酸的
浓度等，可以提高溶浸工序中原料的浸出率，故答案为：SiO2；将粗Co(OH)3渣研细、适
当地升温、适当增大硫酸的浓度(任意答一点)；
【小问3 详解】
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“浸出”过程中加入Na2SO3的主要目的是将Co3+还原为Co2+；由图可知，当
=2.5 且终点pH=3.5 时，钴浸出率最高，故答案为：Co3+还原为Co2+；
的值在
2.5～3，终点pH 值在2.5～3.5；
【小问4 详解】
“氧化”过程中NaClO3把过量的亚硝酸钠氧化为硫酸钠，离子方程式为：
=6Fe3++Cl-+3H2O；
【小问5 详解】
加入Na2CO3调pH 使Fe3+转化为黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]，离子方程式为：
；
【小问6 详解】
在空气中煅烧CoC2O4得到氧化物和二氧化碳，根据元素守恒可知，n(CO2)=0.3mol，
n(CoC2O4)=0.15mol，m(Co)=8.85g，则固体A 中n(O)=0.2，
，故化学式
为Co3O4。
9. 废
催化剂(含
、
、
等)的回收对环境保护和资源循环利用意义重大。
通过如下工艺流程可以回收其中的钛、钒、钨等。
已知：①
、
和
都能与NaOH 溶液反应生成可溶性的
、
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和不溶性的
；②
易水解；③
。
回答下列问题：
（1）基态钒原子的价层电子轨道表示式为：___________。
（2）碱浸步骤可以提高浸取率的操作有___________(列举两项)。
（3）碱浸后可通过减压过滤的方式分离Ti 与V、W，减压过滤的优点是___________。
（4）酸浸后Ti 以
形式存在，热水解步骤的离子方程式为___________。
（5）“沉钒”中析出
时，需要加入过量
，其目的是___________。
（6）向10mL0.1mol/L
的滤液中加入等体积的
溶液(忽略混合过程中的体
积变化)，欲使
浓度小于
，则
溶液的最小浓度为
___________mol/L。
（7）铝热法常用于冶炼高熔点金属，写出铝热法冶炼W 的化学方程式___________。
【答案】（1）
（2）增大NaOH 的浓度、升高温度
或搅拌
（3）过滤速率快，能得到较干燥的沉淀
（4）TiO +(x+1)H2O
TiO2·xH2O↓+2H+
（5）使溶液中VO 尽可能转化为NH4VO3沉淀
（6）0.5 （7）WO3+2Al
W+Al2O3
【解析】
【分析】由题给流程可知，废SCR 催化剂经过球磨预处理后，加入氢氧化钠溶液碱浸，将
二氧化钛、五氧化二钒、三氧化钨转化为难溶的钛酸钠和可溶的钒酸钠、钨酸钠，过滤得
到钛酸钠和滤液；向滤液中加入氯化铵溶液，将溶液中的钒酸根离子转化为钒酸铵沉淀，
过滤得到钒酸铵和滤液；钒酸铵煅烧分解生成五氧化二钒；向滤液中加入盐酸和氯化钙的
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混合溶液，将溶液中的钨酸根离子转化为钨酸钙沉淀，过滤得到钨酸钙；钨酸钙经一系列
操作制得三氧化钨；向钛酸钠中加入稀硫酸溶浸，将钛酸根离子转化为TiO 离子，TiO
离子经热水解、过滤得到TiO2·xH2O。
【小问1 详解】
钒元素的原子序数为23，基态原子的价层电子排布式为3d34s2，轨道表示式为
，故答案为：
；
【小问2 详解】
增大氢氧化钠的浓度、升高温度、搅拌等措施可以提高碱浸的浸取率，故答案为：增大
NaOH 的浓度、升高温度或搅拌；
【小问3 详解】
与普通过滤相比，减压过滤的优点是过滤速率快，能得到较干燥的沉淀，故答案为：过滤
速率快，能得到较干燥的沉淀；
【小问4 详解】
由分析可知，热水解步骤发生的反应是TiO 离子在加热条件下发生水解反应生成
TiO2·xH2O 沉淀和氢离子，反应的离子方程式为TiO +(x+1)H2O
TiO2·xH2O↓+2H+，
故答案为：TiO +(x+1)H2O
TiO2·xH2O↓+2H+；
【小问5 详解】
“沉钒”中加入氯化铵溶液的目的是将溶液中的钒酸根离子转化为钒酸铵沉淀，反应的离
子方程式为NH +VO =NH4VO3↓，则加入过量氯化铵溶液的目的是利用同离子效应，使
溶液中钒酸根离子尽可能转化为钒酸铵沉淀，故答案为：使溶液中VO 尽可能转化为
NH4VO3沉淀；
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【小问6 详解】
10mL0.1mol/L 钨酸钠溶液与等体积的氯化钙溶液反应消耗钙离子浓度为
0.1mol/L×0.01L=0.001mol，由溶度积可知，钨酸根离子完全沉淀时，溶液中钙离子浓度为
=0.009mol，则氯化钙溶液的最小浓度为
=0.5mol/L，
故答案为：0.5；
【小问7 详解】
铝热法冶炼钨的反应为氧化钨与铝在高温条件下反应生成钨和氧化铝，反应的化学方程式
为WO3+2Al
W+Al2O3，故答案为：WO3+2Al
W+Al2O3。
10.
可用于油漆颜料及羊毛处理。工业上以高铁铬铁矿(主要成分为
，含
、
、
等杂质)为原料生产
和金属
的工艺流程如图。
回答下列问题：
（1）基态
原子的价电子排布式为___________。
（2）为提高焙烧效率，可以采取的措施为___________(填一种方法即可)；已知“焙烧”时，
转化为
，请写出该转化过程的化学方程式___________。
（3）“水浸”后滤渣主要成分为___________(填化学式，下同)。
（4）“调
”时通入的“气体
”是___________。
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（5）用稀硫酸进行“酸浸”后，再进行“沉铝”操作，所得的母液II 的主要成分为
___________。
（6）过滤得到母液I 经___________、___________、过滤、洗涤、干燥得到碳酸钠晶体失
去结晶水得到碳酸钠固体。
（7）加入
“析铬”，
被还原的离子方程式为___________。
【答案】（1）
（2） ①. 将矿石粉碎(增大空气的量或逆流焙烧或适当提高温度等，答一个即可)；
②.
（3）
（4）
（5）
（6） ①. 蒸发浓缩 ②. 冷却结晶
（7）
【解析】
【分析】工业上以高铁铬铁矿(主要成分为Cr2O3，含Fe2O3、SiO2、Al2O3等杂质)为原料生
产Cr(OH)3和金属Al，高铁铬铁矿通入空气、加入碳酸钠焙烧生成二氧化碳，“焙烧”过程
中，Cr2O3反应转化为Na2CrO4，二氧化硅和碳酸钠反应生成硅酸钠，氧化铝和碳酸钠反应
生成偏铝酸钠，过滤得到滤渣为Fe2O3，通入二氧化碳气体调节溶液pH 析铬，加入硫化钠
生成Cr(OH)3，过滤得到母液Ⅰ蒸发浓缩冷却结晶、过滤洗涤、干燥得到碳酸钠晶体失去结
晶水得到碳酸钠固体，析铬后的固体为硅酸沉淀和氢氧化铝沉淀，加入硫酸酸浸，过滤得
到硅酸和铝盐溶液，加入过量氨水沉铝生成氢氧化铝沉淀，煅烧得到氧化铝和水，氧化铝
熔融电解得到铝，母液Ⅱ主要是铵盐硫酸铵，据此分析回答问题。
【小问1 详解】
是24 号元素，基态
原子的价电子排布式为
。
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【小问2 详解】
为提高焙烧效率，可以采取的措施为：将矿石粉碎、增大空气的量或逆流焙烧或适当提高
温度等。“焙烧”过程中，Cr2O3反应转化为Na2CrO4，Cr2O3发生反应的化学方程式为：
。
【小问3 详解】
上述分析可知，“水浸”后滤渣主要成分为：Fe2O3。
【小问4 详解】
由分析可知，“调pH”时通入的“气体X”是CO2。
【小问5 详解】
由分析可知，用稀硫酸进行“酸浸”后，再进行“沉铝”操作，所得的母液II 的主要成分为
。
【小问6 详解】
过滤得到母液I 经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到碳酸钠晶体失去结晶水得
到碳酸钠固体。
【小问7 详解】
加入Na2S“析铬”时，被S2-还原生成，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：。
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