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1．铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐
中提取铍的路径为：
已知：
回答下列问题：
(1)基态
的轨道表示式为 。
(2)为了从“热熔、冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程的特点是 。
(3)“萃取分液”的目的是分离
和
，向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶
液，观察到的现象是 。
(4)写出反萃取生成
的化学方程式 。“滤液2”可以进入 步骤
再利用。
(5)电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是 。
(6)
与醋酸反应得到某含4 个
的配合物，4 个
位于以1 个O 原子为中心的四面
体的4 个顶点，且每个
的配位环境相同，
与
间通过
相连，其化学式为
。
【答案】(1)
(2)快速冷却
(3)无明显现象
(4)
反萃取
1
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(5)增强熔融氯化铍的导电性
(6)
【分析】本题是化工流程的综合考察，首先铝硅酸盐先加热熔融，然后快速冷却到其玻璃
态，再加入稀硫酸酸浸过滤，滤渣的成分为H2SiO3，“滤液1”中有Be2+和Al3+，加入含
HA 的煤油将Be2+萃取到有机相中，水相1 中含有Al3+，有机相为
，加入过量氢
氧化钠反萃取Be2+使其转化为
进入水相2 中，分离出含NaA 的煤油，最后对
水相2 加热过滤，分离出Be(OH)2，通过系列操作得到金属铍，据此回答。
【详解】（1）
基态Be2+的电子排布式为1s2，其轨道表达式为
。
（2）熔融态物质冷却凝固时，缓慢冷却会形成晶体，快速冷却会形成非晶态，即玻璃态，
所以从“热熔、冷却”中得到玻璃态，其冷却过程的特点为：快速冷却。
（3）“滤液1”中有Be2+和Al3+，加入含HA 的煤油将Be2+萃取到有机相中，则水相1 中含
有Al3+，则向过量烧碱的溶液中逐滴加入少量水相1 的溶液，可观察到的现象为：无明显
现象。
（4）反萃取生成
的化学方程式为
，滤液2 的主要成分为NaOH，可进入反
萃取步骤再利用。
（5）氯化铍的共价性较强，电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用为增强
熔融氯化铍的导电性。
（6）由题意可知，该配合物中有四个铍位于四面体的四个顶点上，四面体中心只有一个
O，Be 与Be 之间总共有六个CH3COO-，则其化学式为：
。
2
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2．钨酸(H2WO4)是一种重要的化工原料，用作媒染剂催化剂，制造防火材料等。一种以黑
钨矿(主要成分是FeWO4和MnWO4，还含有Si、P、As 等元素的杂质)为原料制备钨酸的工
业流程如下图所示。
已知：①“滤渣1”的成分是Mn3O4和Fe2O3。
②“水浸”后滤液中主要阴离子为
、
、
、
和
。
③
。
回答下列问题：
(1)基态Mn 原子中未成对的电子数为 。
(2)
发生“焙烧"时的化学反应方程式为 。
(3)“滤渣2”的主要成分是 ，加入盐酸“调节pH”要在加热煮沸条件下进行，煮
沸的目的是 。
(4)“除磷、砷”过程中P、As 元素以Mg3(PO4)2和Mg3(AsO4)2形式沉淀，则“氧化”过程中
加入NaClO 溶液的目的是 。
(5)当“滤液1”中
时，此时
是否沉淀完全。列式计算说明
。
(6)“沉钨”操作中所必需的玻璃仪器中，除烧杯外还有 。
【答案】(1)5
(2)4FeWO4+O2+4Na2CO3
2Fe2O3+4CO2+4Na2WO4
(3) H2SiO3 使硅酸根离子充分反应，防止生成硅酸胶体
(4)将
元素转化为
便于生成沉淀除去
3
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(5)
时，则有
，则
，说明
沉淀完全
(6)漏斗、玻璃棒
【分析】已知：①“滤渣1”的成分是Mn3O4和Fe2O3。②“水浸”后滤液中主要阴离子为
、
、
、
和
。黑钨矿和氧气、碳酸钠焙烧水浸后过滤得到
Mn3O4和Fe2O3滤渣，W、P、As、Si 元素进入滤液；加入次氯酸钠将P、As 元素转化为五
价P、As 元素，便于后续和镁离子生成沉淀；加入盐酸调节pH，生成硅酸沉淀，加入氯化
镁生成Mg3(PO4)2和Mg3(AsO4)2形式沉淀，过滤得到滤液中含有W，加入氯化钙后生成钨
的沉淀，酸解后生成H2WO4。
【详解】（1）Mn 为25 号元素，基态Mn 原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s2，基态
Mn 原子中未成对的电子数为5；
（2）发生“焙烧"时的反应物为
和氧气、碳酸钠焙烧生成二氧化碳、氧化铁和
Na2WO4，反应方程式为4FeWO4+O2+4Na2CO3
2Fe2O3+4CO2+4Na2WO4；
（3）硅酸根离子和氢离子生成硅酸沉淀，“滤渣2”的主要成分是H2SiO3，加入盐酸“调
节pH”要在加热煮沸条件下进行，煮沸的目的是使硅酸根离子充分反应，防止生成硅酸胶
体，不利于沉淀分离；
（4）NaClO 具有强氧化性，由题干可知，“水浸”后滤液中含有
离子，而 “除磷、
砷”过程中P、As 元素以Mg3(PO4)2和Mg3(AsO4)2形式沉淀，则“氧化”过程中加入
NaClO 溶液的目的是将P、As 元素转化为
、
便于生成沉淀除去；
（5）已知，
。
时，则有
，则
，说明
沉淀
4
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完全；
（6）“沉钨”后需要过滤、洗涤，需要的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒。
3．高纯碳酸锰（
）广泛应用于电子工业，是制造高性能磁性材料的主要原料。工
业上以软锰矿（主要成分是
、含有少量的
、
、
）为主要原料制备高
纯碳酸锰的工艺流程如图所示：
已知：①
。
②碳酸锰难溶于水和乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解。
(1)基态锰原子核外有 种空间运动状态不同的电子。
(2)为了加快浸取速率，可以采取的措施是 （写一条即可），浸取过程中
发
生反应的离子方程式为 。
(3)滤渣Ⅱ的主要成分是 。
(4)沉锰过程中，A 溶液可以选用
溶液或
溶液。
①若是选用
溶液，则反应的离子方程式为： 。
②若是选用
溶液。取过滤Ⅱ的滤液100mL，其中
，加入等
体积的
溶液。如果使“沉锰”后的溶液中
，则加入
的
mol/L。
(5)为了得到高纯碳酸锰，在过滤Ⅲ操作后，最好选择用乙醇洗去表面的杂质。选择用乙醇
洗涤的原因是 。
(6)在空气中加热所得
固体（不含其他杂质），随着温度的升高，残留固体的质量
如图所示。则B 点的成分为 （填化学式）。
5
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【答案】(1)15
(2) 粉碎矿石、适当增大硫酸的浓度、适当升高温度、搅拌等
(3)
、
(4)
2.44
(5)乙醇易挥发便于快速干燥，且能防止碳酸锰被氧化
(6)
【分析】软锰矿(主要成分是
、含有少量的
、
、
)为主要原料制备高
纯碳酸锰：由流程可知软锰矿通入足量的SO2，加稀硫酸，SO2做还原剂，将
还原为
Mn2+，
还原为Fe2+，
溶解为Al3+，滤渣I 为SiO2，滤液含有Mn2+、Fe2+ 、
Al3+，，加入二氧化锰氧化亚铁离子，加入碳酸锰调pH，将Fe3+ 、Al3+变为
、
除掉；继续向滤液中加入
溶液或
溶液沉锰，得到碳酸锰固
体，再经过过滤、洗涤、干燥等得到高纯碳酸锰。
【详解】（1）锰的原子序数为25，位于第四周期第ⅦB 组，其基态锰原子的核外电子排
布式为1s22s22p63s23p63d54s2，电子占据25 个原子轨道，故核外有15 种空间运动状态不同的
电子；
（2）加热、搅拌、粉碎固体等措施都能加快浸取速率；浸取过程中，二氧化锰将SO2氧化
6
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为硫酸根，离子方程式为：
；
（3）由分析可知，滤渣Ⅱ的主要成分是
、
；
（4）①
与Mn2+反应生成碳酸锰、CO2和水，离子方程式为：
；
②“沉锰”后的溶液中
，根据
，c(CO
)=
，与Mn2+反应掉的c(CO
)=2.0mol/L，由于两溶液等体积混合，
则混合前剩余的c(CO
)=0.22mol/L
=0.44mol/L，故加入的
2.0mol/
L+0.44mol/L=2.44mol/L；
（5）MnCO3难溶于水和乙醇，但潮湿时易被空气氧化，所以不能用水洗涤，而用乙醇洗
涤，同时乙醇易挥发，便于碳酸锰的干燥；
（6）11.5g 碳酸锰的物质的量为
，含有0.1mol 锰元素，到A 点，质量减
少了11.5g-8.7g=2.8g，说明生成了CO； B 点固体质量为7.9g，也含有0.1mol 锰元素，剩
余元素为O，O 元素的质量为
，O 元素的物质的量为0.15mol，
因此锰与氧的物质的量之比为2：3，化学式为
。
4．铼(Re)被誉为“金属之王”，用于航空航天发动机制造等领域。以含铼废料(主要含
、
、CuO 等)为原料制备铼的流程如下：
7
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已知：过铼酸铵(
)是白色片状晶体，微溶于冷水，溶于热水。
回答下列问题：
(1)下列状态Zn 的最外层电子排布式中，能量最高的是___________(填字母)。
A．
B．
C．
D．
(2)根据上述流程图预测：铼在金属活动顺序表中位置在___________(填字母)。
A．Na 之前
B．Mg、Al 之间
C．Zn、Cu 之间
D．Ag 之后
(3)
是酸性氧化物。“还原”中主要离子方程式为 。“热解”中得到
的化学方程式： 。
(4)“沉铼”中，用 (填“热水”或“冰水”)洗涤过铼酸铵，确认
洗涤
干净的方法是 。
(5)用
制备
的另一种方案是：第1 步，用有机溶剂萃取得到含铼有机相；
第2 步，用氨水反萃取得到
溶液。相对“沉铼”法，该工艺优点是 。
【答案】(1)D
(2)C
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(3)
(4) 冰水 取最后一次洗涤液于试管，滴加硝酸和
溶液，若没有产生白色沉
淀，则已洗净；否则未洗净
(5)操作简便、损失小、产率高等
【分析】由题给流程可知，钼精矿加NaOH 溶液碱浸，
、CuO 不溶于碱溶液，过滤
出来，
能和NaOH 反应生成
，滤液中加锌还原，
被还原成难溶的
，用氧气氧化得到
，加氯化铵溶液沉铼，得到
，然后热解得到
，最后用氢气还原得到铼粉；
【详解】（1）B、C、D 为激发态，D 的能量最高。
（2）用热还原法冶炼铼，说明在金属活动顺序表中铼介于锌、铜之间，选C
（3）Zn 作还原剂化合价由0 价→+2 价，生成
，
作氧化剂化合价收+7→+4
价，
化合价降低，生成
，离子方程式为：
；过铼酸铵分解生成
、
和
，
“热解”中得到
的化学方程式：
；
（4）过铼酸铵(
)是白色片状晶体，微溶于冷水，溶于热水。过铼酸铵在冷水中溶
解度小，用冰水洗涤沉淀；沉淀表面有氯离子、铵根离子，检验氯离子更灵敏，取最后一
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次洗涤液于试管，滴加硝酸和
溶液，若没有产生白色沉淀，则已洗净；否则未洗净；
（5）萃取、反萃取操作较沉淀、过滤简便，产品纯度高、损失低、产率高等。
5．硒被誉为“生命元素”。亚硒酸钙(
，难溶于水)常作饲料添加剂，
常作制备含硒营养物质的原料。一种含硒废料制备亚硒酸钙和二氧化硒的流程如图(部分条
件和部分产物省略)。回答下列问题：
已知部分信息如下：
①含硒废料的主要成分是
和
；“焙烧”时固体产物为
、
和
。
②
易溶于水，
难溶于水。
(1)基态
原子的核外电子排布式为
。
(2)利用“浸渣”可以制备胆矾，其操作步骤是加入足量稀硫酸溶解，再通入热空气。通入
热空气的目的是 (用离子方程式表示)。
(3)上述参加反应的双氧水远小于实际消耗的双氧水(反应温度在
)，其主要原因是
。
(4)硒酸分解制备
的副产物有 (填化学式)。
(5)已知
、
的熔点分别为
、
，其熔点差异的主要原因是 。
(6)测定
产品纯度。称取
产品溶于水配制成
溶液，取
于锥形
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瓶中，加入足量
溶液和适量稀硝酸，充分反应后，滴加3 滴
淀粉溶
液，用
溶液滴定至终点时消耗
滴定液。发生有关反应：
①
(未配平)
②
该
产品中硒元素的质量分数为 %。如果大量空气进入锥形瓶，可能导致
测得的结果 (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
【答案】(1)
(2)
(
)
(3)温度较高，双氧水分解
(4)
、
(5)它们都是分子晶体，后者相对分子质量较大，范德华力较大
(6)
偏高
【分析】含硒废料的主要成分是
和
，加入纯碱和空气焙烧后，得到固体产物
为
、
和
；加水溶解，浸渣中含
，
、
溶于水形
成溶液，继续加入稀硫酸，
与硫酸反应生成难溶性酸H2TeO3，并分解得到难溶于
水的TeO2，
与硫酸反应生成可溶于水的弱酸H2SeO3，经分离得到H2SeO3，加入
H2O2发生氧化还原反应得到H2SeO4，加热分解得到
；H2SeO3中加入石灰乳发生酸碱
中和反应生成亚硒酸钙结晶水合物，沉淀析出；
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【详解】（1）Se 为34 号元素，故核外电子排布式为
；
（2）利用“浸渣”即
可以制备胆矾，其操作步骤是加入足量稀硫酸溶解，再通入热
空气。通入热空气的目的是将铜氧化，使之与硫酸反应生成铜离子，故用离子方程式表示
为
(
)；
（3）参加反应的双氧水远小于实际消耗的双氧水(反应温度在
)，其主要原因是温度较
高，双氧水受热分解；
（4）硒酸受热分解的化学方程式为
，故副产物有
、
；
（5）
、
的熔点分别为
、
，其熔点差异的主要原因是都是分子晶体，
后者相对分子质量大，范德华力大，熔点高；
（6）①根据氧化还原反应得失电子守恒，可知消耗一个
得到4e-，生成一个
失去
2e-，故
，第二个反应若消耗
，则消耗
，故关系为
，则列比例关系式
解得x=
，
wg 产品中
，则产品中Se 的质量分数
；
②如果大量空气进入锥形瓶，碘离子被氧气氧化，则使标准液
消耗量增大，导致
测得结果偏高。
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6．氧化铋(
)是一种淡黄色、低毒的氧化物俗称铋黄，广泛应用于医药合成、能源材
料等领域，也是制作防火纸的材料之一，以下是一种用铋精矿(
，含有
及不溶性杂质)制备
的一种方法， 其流程如图：
已知：①
；开始沉淀的pH 值为 1.9，沉淀完全时的pH 值为3.2
pH≥3
②
时，BiCl3；极易水解为白色的BiOCl 沉淀。
请回答以下问题：
(1)已知磷与铋同主族，铋原子价层电子排布式为： ；处于下列状态的磷原子
或离子失去最外层一个电子所需能量最高的是 (填标号)。
a．
b．
c．
d．
(2)“加压浸取”过程中，
转化为
，
转化为
而Cu2S 溶解进入浸出液形
成深蓝色溶液，且硫元素转化为
请写出Cu2S 在此过程中发生反应的离子方程式：
。
(3)实验室灼烧[
]时用到的硅酸盐制品有 、 、酒精灯、玻
璃棒。
(4)根据流程分析，盐酸羟胺(
)在流程中的作用是：① ；②
。
(5)流程中在加热条件下生成
时同时有能使澄清石灰水变浑浊的气体产生，该步
骤的化学方程式为： 。
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(6)实际生产过程中温度保持在50℃左右，
产率较高，请分析原因 。
【答案】(1) 6s26p3 c
(2)2Cu2S +16 NH3+5O2 +2H2O =4[Cu(NH3)4]2+ + 2
+ 4OH—
(3) 坩埚 泥三角
(4) 将Fe3+还原为 Fe2+，提高产品纯度 将铅元素从+4 价还原为+2 价，便于后续
“沉铅”；
(5)2BiOCl+2NH4HCO3
(BiO)2CO3+ CO2↑+2NH4Cl+H2O
(6)低于50℃，反应速率降低；高于50℃，NH3∙H2O 分解，溶液pH 降低，不利于
转
化为
【分析】由题给流程可知，铋精矿在氨水和氧气作用下加压浸取时三硫化二铋和二硫化铁
转化为金属氧化物，硫化亚铜中铜元素转化为四氨合铜离子、硫元素转化为硫酸根离子，
过滤得到浸出渣和含有硫酸四氨合铜的滤液3；向滤渣中加入稀盐酸和盐酸羟胺充分搅拌，
将铁元素和铅元素亚铁离子和铅离子，过滤得到含有不溶性杂质的滤渣1 和滤液1；向滤
液1 中加入稀硫酸，将铅离子转化为硫酸铅沉淀，过滤得到硫酸铅和滤液2；向滤液2 中
加入碳酸钠溶液调节溶液pH 为3，将铋离子转化为BiOCl 沉淀，过滤得到滤液4 和
BiOCl；向BiOCl 中加入碳酸氢铵后，加入氨水调节溶液pH 为9，保持反应温度在50℃左
右，将BiOCl 转化为(BiO)2CO3，过滤得到(BiO)2CO3；(BiO)2CO3在530℃条件下焙烧得到
三氧化二铋。
【详解】（1）铋元素的原子序数为83，基态原子的价电子排布式为6s26p3；a 为P 的基态，
b 为P 的激发态，c 为P+的基态，d 为P+的激发态，第二电离明显高于第一电离，同级电离
能中激发态电离能比基态低，故失去最外层一个电子所需能量最高的是c；
（2）由分析可知，铋精矿在氨水和氧气作用下加压浸取时，硫化亚铜中铜元素转化为四氨
合铜离子、硫元素转化为硫酸根离子，反应的离子方程式为2Cu2S +16 NH3+5O2 +2H2O
=4[Cu(NH3)4]2+ + 2
+ 4OH—；
（3）实验室灼烧(BiO)2CO3 时用到的硅酸盐制品有坩埚、泥三角、酒精灯、玻璃棒，故答
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案为：坩埚；泥三角；
（4）由分析可知，加入稀盐酸和盐酸羟胺充分搅拌的目的是将铁元素和铅元素亚铁离子和
铅离子，便于加入稀硫酸时，将铅离子转化为硫酸铅沉淀，防止加入碳酸钠溶液调节溶液
pH 为3 时，铁离子转化为氢氧化铁沉淀，提高产品纯度，故答案为：将Fe3+还原为 Fe2+，
提高产品纯度；将铅元素从+4 价还原为+2 价，便于后续“沉铅”；
（5）由分析可知，生成(BiO)2CO3的反应为向BiOCl 中加入碳酸氢铵后，加入氨水调节溶
液pH 为9，保持反应温度在50℃左右，将BiOCl 转化为(BiO)2CO3，反应的化学方程式为
2BiOCl+2NH4HCO3
(BiO)2CO3+ CO2↑+2NH4Cl+H2O；
（6）实际生产过程中若温度低于50℃，难溶于水的BiOCl 在水中的溶解度小，BiOCl 反应
不充分导致(BiO)2CO3产率降低；若温度高于50℃，一水合氨受热分解，使溶液pH 降低，
不利于碳酸氢根离子转化为碳酸根离子导致(BiO)2CO3产率降低，故答案为：低于50℃，
反应速率降低；高于50℃，NH3∙H2O 分解，溶液pH 降低，不利于
转化为
。
【点睛】
7．以水钴矿(
，含
、MgO、CaO)和辉铜矿(
，含
、
)为原料
制取胆矾和单质钴。
已知：①常温下，
，
，
；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH 见下表：
金属离子
开始沉淀时
2.7
7.5
7.6
4.7
15
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的pH
完全沉淀时
的pH
3.7
9.0
9.1
6.2
③萃取
的反应原理；
；
Mg
④
、Ca、Fe、Co 均能与强酸反应产生
。
回答下列问题：
(1)基态Co 原子的简化电子排布式为 。
(2)“酸浸”过程硫元素价态变为
价，写出“酸浸”过程中主要反应的化学方程式：
。
(3)“滤渣1”的主要成分为 。
(4)常温下，若“滤液2”中
(忽略溶液中极少量的
)，除去2L“滤
液2”中的
，至少需加入NaF 固体的质量为 g(忽略溶液体积的变化)。
(5)“反萃取”步骤中加入的“试剂a”为 。
(6)采用惰性电极电解
溶液﹑在无离子交换膜的条件下，不能用
溶液代替
溶液的理由是 。
(7)将制得的胆矾配成溶液，先加入足量氨水，得到深蓝色溶液，再通入
至弱酸性，生
成白色沉淀和硫酸铵。经仪器分析：白色沉淀含H、N、O、S、Cu 五种元素；所含Cu 离
子中无单电子；晶体的部分组成微粒的空间构型分别为一种三角锥形和一种正四面体形。
则白色沉淀的化学式为 。
【答案】(1)
(2)
(或
)
16
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(3)
、
(4)4.62
(5)
(6)若用
溶液代替
溶液，
阳极放电，溶液酸性增强，
与Co 反应，
导致Co 产率降低
(7)
【分析】水钴矿(Co2O3 H
⋅
2O，含Fe2O3、MgO、CaO)和辉铜矿(Cu2S，含SiO2、Fe2O3)加稀
硫酸“酸浸”，Co3+氧化Cu2S 生成硫酸根和Cu2+、Co2+，得含有Co2+、Fe3+、Cu2+、Mg2+、
Ca2+的浸出液，SiO2不溶于酸、CaSO4微溶过滤得滤渣1，浸出液加氧化铜调节pH 生成
Fe(OH)3除铁，过滤，滤液1 中加NaF 生成MgF2、CaF2沉淀除Mg2+、Ca2+，过滤，则滤液
2 中含Cu2+、Co2+，加入萃取剂分液，Cu2+进入有机层，Co2+存在萃取余液中，萃取余液加
碳酸钠生成碳酸钴晶体沉淀，过滤，碳酸钴晶体中加盐酸溶解得CoCl2溶液，电解CoCl2溶
液得金属Co，有机层加试剂a 反萃取，Cu2+重新进入水相，进一步得胆矾。
【详解】（1）Co 元素原子序数为27，简化电子排布式为[Ar]3d74s2；
（2）“酸浸”过程中Co2O3溶于酸得到Co3+，Co3+氧化Cu2S 生成硫酸根和Cu2+、Co2+，根
据氧化还原反应得失电子守恒配平化学方程式为5[Co2O3 H
⋅
2O]
+Cu2S+11H2SO4=10CoSO4+2CuSO4+16H2O(或
5Co2O3+Cu2S+11H2SO4=10CoSO4+2CuSO4+11H2O)
（3）由分析，“滤渣1”的主要成分为SiO2、CaSO4；
（4）常温下，若“滤液2”中c(Mg2+)=0.015mol/L，由Ksp(MgF2)=6.25×10−9，Mg2+刚好除尽
时溶液中c(F-)=
=2.5×10−2mol/L，则溶液中剩余F-物质的量为
2.5×10−2mol/L×2L=0.05mol，与Mg2+沉淀的F-的物质的量为0.015mol/L×2L×2=0.06mol，至
少需加入NaF 固体的质量为(0.05+0.06)mol×(23+19)g/mol=4.62g；
（5）反萃取是将有机层中的Cu2+转化到水溶液中，根据反应Cu2++2HR
CuR
⇌
2+2H+，加酸
能增大氢离子浓度有利于平衡逆向移动，可以将有机层中的Cu2+转化到水溶液中，考虑到
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不引入新杂质，试剂a 为H2SO4；
（6）由已知④Co 能与强酸反应产生H2，若用CoSO4溶液代替CoCl2溶液，H2O(OH−)阳极
放电，溶液酸性增强，H+与Co 反应，导致Co 产率降低；
（7）所含Cu 离子中无单电子，说明为+1 价亚铜离子，晶体的部分组成微粒的空间构型分
别为一种三角锥形和一种正四面体形，考虑到通入SO2且加入了足量氨水，则三角锥形和
正四面体形粒子分别为亚硫酸根和铵根，根据化合价代数和为0，白色沉淀化学式为
CuNH4SO3。
8．尿素还原法合成溴化锂，设备简单、产品质量好、无有毒气体排放、生产成本低。下图
是制备无水溴化锂的工艺路线：
温度（℃）
0
10
20
30
40
50
60
70
80
碳酸锂溶解度（g）
1.51
1.43
1.33
1.26
1.17
1.08
1.01
0.85
0.72
回答下列问题：
(1)Br 位于周期表第 周期 族。
(2)常用焰色试验鉴别碳酸锂，火焰呈现 色。
(3)在溶解槽中，边搅拌边分次少量地将细粉末状的碳酸锂溶解于冷的溴水中至饱和为止，
选用“冷”的溴水溶解碳酸锂的主要原因 。
(4)合成溴化锂的主要化学方程式 。
(5)合成时加入液溴会使pH 降低，实际生产时需维持pH 为4-5，为调节pH 为4-5，从生产
实际出发物质X 最佳为 。
(6)加热体系的温度超过80℃会发生副反应：
3Br2+3H2O=5HBr+HBrO3
3HBrO=2HBr+HBrO3
Li2CO3+2HBrO3=2LiBrO3+H2O+CO2↑
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还原溴酸锂需要选用硫脲，“除杂1”所发生的化学方程式是 。
(7)重结晶的操作为 。
【答案】(1) 四 ⅦA
(2)紫红
(3)碳酸锂的溶解度随温度的升高减小，“冷”的溴水可以溶解更多的碳酸锂
(4)3Br2+3Li2CO3+CO(NH2)2=6LiBr+2H2O+N2↑+4CO2↑
(5)Li2CO3
(6)
(7)将粗产品溶解在水中，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
【分析】由题给流程可知，尿素与液溴、碳酸锂反应生成溴化锂、氮气、二氧化碳和水，
加热除去溶液中溶解的二氧化碳，向溶液中加入碳酸锂调节溶液pH 在4-5 的范围内，加入
硫脲，硫脲与溶液中的溴酸锂反应生成溴化锂、可以循环使用的尿素和硫酸，向反应后的
溶液中加入氢氧化钡溶液，将溶液中的硫酸转化为硫酸钡沉淀，向溶液中加入活性炭脱色
除溴，过滤得到硫酸钡、活性炭和滤液；滤液经重结晶、真空干燥得到溴化锂。
【详解】（1）溴元素的原子序数35，位于周期表周期表第四周期ⅦA 族，故答案为：四；
ⅦA；
（2）锂元素的焰色试验为紫红色，则用焰色试验鉴别碳酸锂时，火焰呈现紫红色，故答案
为：紫红；
（3）由溶解度表可知，碳酸锂的溶解度随温度的升高减小，所以为了溶解更多的碳酸锂，
应用“冷”的溴水溶解碳酸锂，故答案为：碳酸锂的溶解度随温度的升高减小，“冷”的
溴水可以溶解更多的碳酸锂；
（4）由分析可知，合成溴化锂发生的反应为尿素与液溴、碳酸锂反应生成溴化锂、氮气、
二氧化碳和水，反应的化学方程式为3Br2+3Li2CO3+CO(NH2)2=6LiBr+2H2O+N2↑+4CO2↑，
故答案为：3Br2+3Li2CO3+CO(NH2)2=6LiBr+2H2O+N2↑+4CO2↑；
（5）由分析可知，调节溶液pH 的试剂X 为碳酸锂，目的是不引入新杂质，且能提高溴化
锂的产率，故答案为：Li2CO3；
（6）由分析可知，“除杂1”所发生的反应为硫脲与溶液中的溴酸锂反应生成溴化锂、可
以循环使用的尿素和硫酸，反应的化学方程式为
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，故答案为：
；
（7）重结晶是将晶体溶于溶剂或熔融以后，又重新从溶液或熔体中结晶的过程，则溴化锂
重结晶的操作为将粗产品溶解在水中，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，洗涤、干燥得到纯净
的溴化锂，故答案为：将粗产品溶解在水中，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
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
、
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 。
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【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
【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
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。
【详解】（1）
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：
；
（2）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；
（3）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；
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（4）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+；
（5）“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；
（6）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；
（7）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．回收废弃锂离子电池中的物质对工业可持续发展非常重要。利用
对废弃的锂离子
电池的正极材料
进行氯化处理并再生的一种工艺路线如下：
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已知：①
；
②
的溶液度曲线如图所示。
回答下列问题：
(1)基态Co 原子的价层电子的轨道表示式为 。
(2)“烧渣”是LiCl、
和
的混合物，“氯化焙烧”过程中发生反应的化学方程式
为 。
(3)常温下，为了使“沉钴”过程中
沉淀完全，溶液的pH 应该不低于 ［已
知lg2≈0.3，c(Co2+)≤1×10-5mol/L 时，可认为
沉淀完全］。
(4)为提高
的析出量和纯度，“沉锂”操作后进行的操作依次为 、
、洗涤、干燥。
(5)该工艺流程中可循环利用的物质为 。
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(6)“煅烧”过程中生成
的化学方程式为 。
(7)
在空气中“焙烧”时固体残留率(固体残留率
)随温度
的变化如下图所示。为了获得纯净的
，则该步骤应该控制的温度为___________。
A．300~400℃
B．500~800℃
C．850~900℃
D．1000℃以上
【答案】(1)
(2)
(3)9.4
(4) 蒸发结晶 趁热过滤
(5)
(6)
(7)B
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【分析】
粗品中加入四氯化硅氯化焙烧，发生反应
，得到的“烧渣”是LiCl、
和
的混合物，将烧渣进行水浸，SiO2难溶于水，过滤得到的滤渣1 为二氧化硅，滤液中
加入氢氧化钠溶液进行沉钴，得到Co(OH)2，过滤后将滤渣通入空气焙烧得到Co3O4，
Co3O4中加入Li2CO3并通入空气煅烧得到
；滤液中加入碳酸钠溶液沉锂得到碳酸锂。
【详解】（1）
Co 的原子序数为27，基态Co 原子的价层电子排布式为
，其价层电子的轨道表示式
为
；
（2）由题图可知，“氯化焙烧”的反应物为
、
，生成物为LiCl、
、
和
，则发生反应的化学方程式为
；
（3）
恰好沉淀完全时，
，
，
，则
，pOH=5.5-3lg2≈4.6，pH≈14-4.6=9.4，即要
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使
沉淀完全，溶液的pH 应不低于9.4；
（4）由碳酸锂的溶解度曲线可知，温度越高，碳酸锂的溶解度越小，越有利于析出，为提
高碳酸锂的析出量和纯度，“沉锂”操作后应进行的操作为蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、
干燥；
（5）由题图可知，“氯化焙烧”时生成
：
，而煅烧时需要氧气，所以可循环利
用的物质为
；
（6）由题意可知，“煅烧”过程中反应物有
、
，产物有
，其中Co
元素化合价升高、被氧化，由氧化还原原理及元素守恒可知，反应物中还有空气中的
，
生成物还有
，反应的化学方程式为：
；
（7）假设所取
的质量为100g，
，
，当剩余固体为
时，其质量为
，此时固体残留率为86.38%，
由题图可知，该步骤应该控制的温度为500～800℃，故答案为：B。
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