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1．铜阳极泥(含有Au、
、
、
等)是一种含贵金属的可再生资源，回收贵
金属的化工流程如下：
已知：①当某离子的浓度低于
时，可忽略该离子的存在；
②
；
③
易从溶液中结晶析出；
④不同温度下
的溶解度如下：
温度℃
0
20
40
60
80
溶解度/g
14.4
26.1
37.4
33.2
29.0
回答下列问题：
(1)Cu 属于 区元素，其基态原子的价电子排布式为 ；
(2)“滤液1”中含有
和
，“氧化酸浸”时
反应的离子方程式为 ；
(3)“氧化酸浸”和“除金”工序抣需加入一定量的
：
①在“氧化酸浸”工序中，加入适量
的原因是 。
②在“除金”工序溶液中，
浓度不能超过
。
(4)在“银转化”体系中，
和
浓度之和为
，两种离
1
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子分布分数
随
浓度的变化
关系如图所示，若
浓度为
，则
的浓度为
。
(5)滤液4 中溶质主要成分为 (填化学式)；在连续生产的模式下，“银转化”和“银
还原”工序需在
℃左右进行，若反应温度过高，将难以实现连续生产，原因是 。
【答案】(1) ds 3d104s1
(2)
(3) 使银元素转化为AgCl 沉淀 0.5
(4)0.05
(5)
高于40℃后，
的溶解度下降，“银转化”和“银还原”的效
率降低，难以实现连续生产
【分析】铜阳极泥（含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等）加入H2O2、H2SO4、NaCl 氧化酸
浸，由题中信息可知，滤液1 中含有Cu2+和H2SeO3，滤渣1 中含有Au、AgCl、PbSO4；滤
渣1 中加入NaClO、H2SO4、NaCl，将Au 转化为Na[AuCl4]除去，滤液2 中含有
Na[AuCl4]，滤渣2 中含有AgCl、PbSO4；在滤渣2 中加入Na2SO3，将AgCl 转化为
Ag2SO3，过滤除去PbSO4，滤液3 含有Ag2SO3；滤液2 中加入Na2S2O4，将Ag 元素还原为
Ag 单质，Na2S2O4转化为Na2SO3，滤液4 中溶质主要为Na2SO3，可继续进行银转化过程。
【详解】（1）Cu 的原子序数为29，位于第四周期第ⅠB 族，位于ds 区，其基态原子的价
电子排布式为3d104s1；
2
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（2）滤液1 中含有Cu2+和H2SeO3，氧化酸浸时Cu2Se 与H2O2、H2SO4发生氧化还原反应，
生成
、
和
，反应的离子方程式为：
；
（3）①在“氧化酸浸”工序中，加入适量
的原因是使银元素转化为AgCl 沉淀；
②由题目可知
，在“除金”工序溶液中，若
加入过多，
AgCl 则会转化为
，当某离子的浓度低于1.0×10−5mol L
⋅
−1时，可忽略该离子的存在，
为了不让AgCl 发生转化，则另
，由
，
可得
，即
浓度不能超过
；
（4）在“银转化”体系中，
和
浓度之和为
，溶液
中存在平衡关系：
，当
时，此时
，则该平衡关系的平衡常数
，当
时，
，解得此时
；
（5）由分析可知滤液4 中溶质主要成分为Na2SO3；由不同温度下
的溶解度可知，
3
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高于40℃后，
的溶解度下降，“银转化”和“银还原”的效率降低，难以实现连
续生产。
2．铟（In）是可用于制备半导体材料的金属。某实验小组以烟尘（主要成分是
，还含
少量
和
等）为原料综合利用回收一系列产品皓矾
．
和铟（In），流程如下：
已知：室温下，金属离子生成氢氧化物的
如表所示。
金属离子
开始沉淀
2.7
6.3
3.0
完全沉淀
3.7
8.0
4.3
回答下列问题：
(1)已知：铟为49 号元素，以+3 价形式存在于化合物中，基态
的电子排布式为
。
(2)浸渣2 主要成分是
和 。
(3)“酸浸1”中，
与稀硫酸发生复分解反应的化学方程式为 。
的唯一氧化
产物为正四面体形结构，其离子方程式为
(4)“酸浸1”中氧化剂用量与铟浸出率关系如图所示。最佳氧化剂用量为 。
4
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(5)“萃取”中发生的反应为
代表有机萃取剂。“反萃
取”中，试剂X 宜选择 。完成“萃取”和“反萃取”实验需要的玻璃仪器有
（填仪器名称）。
(6)“置换”的滤液可返回 （填“酸浸1”或“酸浸2”）工序利用。
【答案】(1)3d105s25p1
(2)PbSO4
(3)
+H2SO4=FeSO4+H2SiO3
+12MnO2+24H+=2In3++12Mn2++3
+12H2O
(4)1%
(5) 稀硫酸 烧杯、分液漏斗
(6)酸浸1
【分析】烟尘（主要成分是
，还含少量
和
等）中加二
氧化锰和稀硫酸进行酸浸后，再加氧化钙调pH=5.0-5.2，过滤所得浸液经过一系列处理得
皓钒，浸渣1 为In(OH)3、Fe(OH)3、PbSO4、H2SiO3，其中加稀硫酸酸浸时，PbSO4、
H2SiO3不反应，过滤，所得到的浸渣2 主要含硅酸和硫酸铅，浸液中加溶剂油萃取后，加
稀硫酸反萃取，所得的溶液中加锌置换出铟。
【详解】（1）铟为49 号元素，以+3 价形式存在于化合物中，为五周期IIIA 族元素，基态
5
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In 的电子排布式为
3d1035s25p1；
（2）经过以上分析可知，加稀硫酸酸浸时，PbSO4、H2SiO3不反应，过滤，所得到的浸渣
2 主要成分是
和PbSO4；
（3）“酸浸1”中，
与稀硫酸发生复分解反应，生成硫酸亚铁和硅酸，其化学方程
式为
+H2SO4=FeSO4+H2SiO3；
的唯一氧化产物为正四面体形结构，即为
，
其离子方程式为
+12MnO2+24H+=2In3++12Mn2++3
+12H2O；
（4）“酸浸1”要尽可能使锌元素浸出，铟元素不浸出，从氧化剂用量与铟浸出率关系图
可知，最佳氧化剂用量为1%；
（5）“萃取”中发生的反应为
，“反萃取”中，需要加入
酸溶液让萃取反应的平衡逆向移动，所以试剂X 宜选择稀硫酸；完成“萃取”和“反萃
取”实验时均需要的玻璃仪器有烧杯、分液漏斗；
（6）“置换”过程中发生的反应为：2In3++3Zn=2In+3Zn2+，即滤液中含有大量的锌离子，
可返回酸浸1 工序利用。
3．Mo、Co 及其化合物在催化、颜料等领域有重要用途。以
为载体的钴钼废催化剂
中含CoS、
及少量含Fe、Ca 等元素的物质，经处理可制取
、高纯钼，工艺流
程如图所示：
已知：
i．“焙烧”后各元素均转化为相应氧化物，“酸浸”后钼元素转化为
。
6
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ii．常温下，
，相关物质的溶度积常数如下表：
物质
回答下列问题：
(1)操作2 的名称为 。
(2)“焙烧”过程中采用多层逆流(空气从炉底进入，固体粉末从炉顶进入)方式，该操作的优
点为 ；
在空气中焙烧的化学方程式为 。
(3)“滤渣1”的主要成分为 ；“调pH””的目的是沉淀铁和铝，当溶液中离子浓
时；可认为沉淀完全，若滤液中
，则“调pH”的合理范
围为 (已知：
，
)。
(4)
时，在还原炉中
可将
先还原为
，然后再将
还原为金
属Mo，写出
还原
生成
的化学方程式： ；在元素周期表
中，Mo 与Cr 属于同族相邻元素，其价电子排布方式类似，写出基态Mo 原子的价电子排
布式： 。
(5)“沉钴”过程中为防止
转化为
，需控制溶液的酸碱度，转化过程存在平
衡
，该反应的平衡常数
。
【答案】(1)分液
(2) 增大固体与气体的接触面积，加快反应速率，使原料充分反应
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(3)
(4)
(5)
【分析】以Al2O3为载体的钴钼废催化剂中含CoS、MoS2及少量Fe、Ca 等元素的物质，焙
烧后，金属元素都转化为相应的金属氧化物，酸浸时生成CoSO4、Fe2(SO4)3、MoO2SO4、
CaSO4等，过滤后，所得滤渣1 为CaSO4；滤液中加氨水调节滤液的pH，Fe3+、Al3+都转化
为Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀；滤液中加入萃取剂，Co2+进入水溶液，含Mo 离子进入有机相，
处理后得到(NH4)2MoO4；“水相”经萃取后得钴的有机相，再反萃取得到含钴水溶液，加
入NH4HCO3、NH3∙H2O 进行沉钴，得到CoCO3。
【详解】（1）经操作2 得到有机相和水相，该操作为分液；
（2）多层逆流焙烧可以增大固体与气体的接触面积，加快反应速率，使原料充分反应；
在空气中焙烧生成MoO3和SO2，反应方程式为：
；
（3）由上述分析可知滤渣1 的主要成分为
；“调pH””的目的是沉淀铁和铝，结合
Ksp数据可知
的溶解度小于
，因此只需确保铝离子完全沉淀即可同时沉淀
铁和铝，铝离子完全沉淀时c(OH-)=
，pH=4.7；但
该过程中不能使
沉淀，则OH-浓度的最大值不能超过：c(OH-)=
，pH=6.5，则“调pH”的合理范围为
；
8
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（4）
还原
生成
，1mol
失2mol 电子，1mol
得
2mol，根据得失电子守恒及元素守恒得反应方程式：
；基态Mo 原子的价电子排布式：
；
（5）该反应的平衡常数
=
。
4．
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
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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 (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)
(2)
(3)
提高溶液中
浓度，
促使偏钒酸钙转化为碳酸钙，释放
离子交换
(4)
(5)bd
【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[
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、
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。
【详解】（1）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
。
（2）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
。
（3）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。
（4）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
。
（5）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；
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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；
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。
5．钴基变形高温合金是指含钴40%～70%的铸造合金，具有较好的抗氧化和抗热腐蚀性。
制备某钴基变形高温合金的废料中主要含有
，还含有少量
、
及铝、镁、
钙等金属元素的氧化物。用该废料采用酸溶法回收
的工业流程如图所示。
已知：①“溶浸”液中含有的阳离子主要有
、
、
、
、
、
等。
②部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和沉淀完全(
)时的pH 见下表。
沉淀物
开始沉淀时的
pH
6.6
7.6
2.7
3.4
9.2
沉淀完全时的
pH
9.2
9.6
3.2
4.7
11.1
(1)“溶浸”前，通常需要将合金废料粉碎，这样做的目的是 。“溶浸”时加入
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的作用是 。
(2)“滤液1”中加入
溶液的作用是 (用离子方程式表示)。得到“滤渣2”时
需要加
溶液调节溶液的
范围是 。
(3)已知：25℃时，
、
。向“滤液2”中加入
溶液的目的是将溶液中的
与
转化为氮化物沉淀。如果“滤液2”中的
，则开始滴加
溶液时，首先析出的沉淀是 (填化学式)，
已知当加入过量
溶液后，所得滤液中
。
(4)
在空气中充分煅烧，除得到产品外，还生成了
，写出该反应的化学
方程式： 。
(5)若将草酸铵溶液换为碳酸氢钠溶液，可将
转化为
沉淀，反应的离子方程式为
。
【答案】(1) 加快溶浸速率 还原
、
(2)
(3)
0.7
(4)
(5)
【分析】钴基变形高温合金废料中加入稀硫酸溶浸，得到多种金属的硫酸盐溶液(阳离子主
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要有
、
、
、
、
、
等)，二氧化硅不溶稀硫酸(滤渣1)，再加入的
具有强还原性，可将
、
还原为
、
。向“滤液1”中加入
溶液
的目的是将
氧化为
，加入
溶液溶液调
以得到沉淀
和
(滤渣2)。根据第(5)问的问题可知，向“滤液2”中加入
溶液是为了除去
、
(滤渣3)，之后向“滤液3”中加入草酸铵溶液是为了沉淀
，得到
，最后
煅烧草酸钴晶体得到
。
【详解】（1）将合金废料粉碎可加快“溶浸”速率，提高原料的利用率。根据已知①“溶
浸”液中的离子可知，
将
、
还原为
、
；
（2）加入
溶液的目的是将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，反应的离子方程式为
；由于“滤渣2”是
和
的混合物，根据表中
的
、
完全沉淀时的
可知，此时调节
应大于或等于4.7，同时又不能使
、
等离子沉淀，所以
应小于6.6；
（3）加入氟化钠溶液的目的是将溶液中的钙离子、镁离子转化为氟化钙、氟化镁沉淀，由
于“滤液2”中
，根据25℃时，
，所以开始滴加
溶液时，首先析出的
沉淀是
。当加入过量
溶液后，所得滤液中
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；
（4）
在空气中充分煅烧，除得到产品外，还生成了
，则元素
、
的
化合价升高，氧气充当反应的氧化剂，故反应的化学方程式为
；
（5）碳酸氢钠溶液与“滤液3”中的
作用转化为
沉淀的同时，得到二氧化碳气
体，则反应的离子方程式为
。
6．钪(Sc)是一种稀土金属元素，在国防、航天，核能等领域具有重要应用。氯化钪
是一种可溶于水的灰白色固体，是制备钪的重要原料。从某工业废料“赤泥”(含有
、
、
、
、
等)中回收
的工艺流程如下：
已知：①
难溶于盐酸。
②常温下，
，
。
回答下列问题：
(1)某次实验中需要使用
的盐酸，用浓盐酸(密度为
，质量分数为
)配制实验所需要的盐酸，则需要量取浓盐酸的体积为
。
(2)滤渣1 的主要成分是 (填化学式)。“酸浸”时温度过高，酸浸速率反而减慢，
其原因是 。
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(3)常温下，“调
”时，溶液中
，为除去杂质离子，应控制的
范围是 (当溶液中某离子浓度c≤1.0×10-5mol/L 时，可认为该离子沉淀完全)。
(4)“氧化”时反应的离子方程式为 。
(5)实验室模拟流程中“灼烧”得到
，用来盛放被灼烧物的仪器为 ，“加
热氯化”步骤中所加入焦炭过量，写出由
制备三氯化钪反应的化学方程式：
。
【答案】(1)125
(2)
酸浸温度过高，盐酸的挥发性增强，使得酸浸速率减慢
(3)3≤pH＜5
(4)
(5) 坩埚
【分析】根据第一步“酸溶”，可以分析出产生了可以溶于水的Fe2+、Fe3+、Sc3+，以及没
有和盐酸反应的SiO2和TiO2固体；
随后加入氨水，可以将其中的Fe2+、Fe3+沉淀，进一步除去杂质离子；
之后加入双氧水，将上一步未反应完的Fe2+氧化以后，再进一步除去；
最后就是回收Sc3+。
【详解】（1）根据溶液的密度和质量分数换算成物质的量浓度公式：
，以及
溶液稀释公式：
，带入各项数据（盐酸溶液体积以0.5L 代入计算），解出浓盐酸
体积为125mL，故答案为：125mL；
（2）①由于SiO2和TiO2固体不和盐酸反应，所以滤渣1 是SiO2和TiO2，故答案为：SiO2
和TiO2；
②因为盐酸易挥发，加热以后，加速挥发，故答案为：酸浸温度过高，盐酸的挥发性增强，
使得酸浸速率减慢；
（3）回收ScCl3，要沉淀Fe3+，c（Fe3+）＜1.0×10-5mol/L，故根据溶度积平衡公式，
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，则pH≥3。除去Fe3+，保留Sc3+，溶液中的c
（Sc3+）=0.001mol/L，则其
，所以pH＜5，故答
案为：3≤pH＜5；
（4）根据氧化时，加入的氧化剂是双氧水，其还原产物是水，结合题目信息，故答案为：
H2O2+2Fe2++2H2O=2FeOOH↓+4H+；
（5）灼烧物质时，应该选择耐高温仪器，所以仪器应该是坩埚；草酸沉钪，再灼烧，得到
Sc2O3，随后开始加热和氯化，分析出反应物还有C 和Cl2，根据氧化还原反应化合价变化
规律，C 和Cl2分别作还原剂和氧化剂，故方程式为：Sc2O3+3C+3Cl2=2ScCl3+3CO，故答案
为：Sc2O3+3C+3Cl2=2ScCl3+3CO。
【点睛】
7．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。
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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 。
(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 。
【答案】(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
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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
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
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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。
8．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：
①萃取剂a 和b 均为有机物，可用通式HR 表示，萃取金属离子时，发生反应：
(M 代表被萃取的金属)。
②已知常温下部分物质的
如表。
物质
③不同条件下加入
对钙镁去除率的影响如图1、图2。
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(1)基态Mn 原子的价电子轨道表示式为 。
(2)写出加入
后发生反应的离子方程式 。
(3)滤渣①的主要成分 。
(4)根据图1、图2，选择除去钙镁离子的最适宜温度和pH 分别是 、
，如果pH 过低带来影响是 。
(5)用平衡移动原理解释加入反萃取剂的作用 。
(6)最后得到
溶液中，调节溶液
，加入
让
沉淀完全(
浓度不高
于
)，则混合体系中
的浓度不低于 。［已知：
，
，
结果保留三位
小数］
【答案】(1)3d54s2
(2)MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O
(3)氢氧化铁(Fe(OH)3)
(4) 90℃ 4 钙镁离子的残留量较高
(5)加入反萃取剂发生反应MnR2+2H+
2HR+Mn
⇌
2+，加入含H+的反萃取剂使平衡正向移动，
得到Mn2+溶液
(6)0.167mol L
⋅
−1
【分析】锰废渣的硫酸浸出液含有大量Mn2+、Co2+、Ni2+以及少量的Ca2+、Mg2+、Fe3+、
Fe2+，往其中加二氧化锰将二价铁氧化为三价铁，加碳酸钙调溶液pH，使铁离子转化为氢
氧化铁沉淀，往滤液中加MnF2沉淀钙离子和镁离子，过滤，往滤液中加萃取剂a 萃取锰离
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子，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Co2+，所得无
机相为含Ni2+的溶液、有机相中加入反萃取剂得到含Co2+的溶液。
【详解】（1）Mn 元素元素序数为25，基态Mn 原子的价电子轨道表示式为3d54s2；
（2）以上分析可知，浸出液中含二价铁，MnO2的作用是将二价铁氧化为三价铁，加入
MnO2后发生反应的离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；
（3）由分析，滤渣①的主要成分为氢氧化铁(Fe(OH)3)；
（4）根据图1、图2，温度达到90℃，pH 在4 时钙镁离子的残留量已经较低，选择除去钙
镁离子的最适宜温度和pH 分别是90℃，pH=4，pH 不能过高，防止Mn2+以氢氧化物沉淀，
pH 不能过低，否则钙镁离子的残留量较高；
（5）根据信息可知，反萃取剂为酸，即反萃取出Mn2+时加入适量的酸将Mn2+反萃取出来，
相应的离子方程式为MnR2+2H+
2HR+Mn
⇌
2+，加入含H+的反萃取剂使平衡正向移动，得到
Mn2+溶液；
（6）由Ksp(CoC2O4)=6.3×10−8，当Co2+沉淀完全，c(
)=
mol L
⋅
−1，根据
Ka1(H2C2O4)×Ka2(H2C2O4)=5.9×10−2×6.4×10−5=3.776×10−6=
，将c(H+)=1.0×10−2mol L
⋅
−1和c(
)=6.3×10−3mol L
⋅
−1代入可解得c(H2C2O4)≈0.167mol L
⋅
−1。
9．重铬酸钾(K2Cr2O7)在实验室和工业上都有广泛应用，如用于制铬矾、制火柴、电镀、有
机合成等。工业上以铬铁矿［主要成分为Fe(CrO2)2，杂质主要为硅、铁、铝的氧化物］制
备重铬酸钾的工艺流程如下图所示：
已知：
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①焙烧时Fe(CrO2)2中的Fe 元素转化为NaFeO2，Cr 元素转化为Na2CrO4。
②矿物中相关元素可溶性组分的物质的量浓度c 与pH 的关系如图1 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。
③有关物质的溶解度如图2 所示。
回答下列问题：
(1)基态铬原子价电子轨道表示式为 。
(2)写出焙烧过程中生成Na2CrO4反应的化学方程式 。
(3)水浸滤渣的主要成分是Fe(OH)3，写出生成此滤渣的离子方程式 。
(4)中和步骤中理论pH 的范围是 。
(5)酸化时加冰醋酸，酸化的目的是 ，能不能用盐酸代替醋酸 (填“能”或
“不能”)。重铬酸(H2Cr2O7)是一种较强的酸，写出它的结构式 。
(6)工序1 加入KCl 的目的是 。
【答案】(1)
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(2)
(3)
(4)
(5) 将溶液中的
转化为
不能
(6)将Na2Cr2O7转化为K2Cr2O7
【分析】焙烧：由已知信息①，焙烧时Fe(CrO2)2中的Fe 元素转化为NaFeO2，，Cr 元素转
化为Na2CrO4，发生反应
；
铁、硅、铝的氧化物分别转化为NaFeO2、Na2SiO3、Na[Al(OH)4]。
水浸：将NaFeO2转化为Fe(OH)3沉淀，反应的离子方程式为
，过滤得到含有Fe(OH)3的滤渣。
中和：由流程图可知，向滤液中加入醋酸进行中和的目的是将Na2SiO3、Na[Al(OH)4]转化
为H2SiO3、Al(OH)3沉淀除去，结合已知信息②，调节溶液的pH
时，
均小于10-5 mol/L 而除尽，但当溶液的pH＜4.5 时，Al(OH)3会转化
为Al3+，故理论pH 范围为
。Na2CrO4部分转化为Na2CrO7，过滤得到含有
H2SiO3、Al(OH)3的滤渣。
酸化：由已知信息②中的图1 可知，向滤液中加入醋酸的目的是调节溶液的pH 约为5，将
溶液中的Na2CrO4转化为Na2CrO7。
工序Ⅰ：向反应后的溶液中加入KCl 将Na2Cr2O7转化为K2Cr2O7沉淀，经过滤、洗涤得到
K2Cr2O7粗产品。
工序Ⅱ：粗产品经重结晶得到K2CrO7。
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【详解】（1）
基态铬原子价电子排布式为3d54s1，轨道表示式为
。
（2）焙烧过程中生成Na2CrO4的化学方程式为
。
（3）根据分析，生成滤渣的离子方程式为
。
（4）根据分析，理论pH 范围为
。
（5）
酸化时加冰醋酸酸化的目的是将溶液中的
转化为
。不能用盐酸代替醋酸，因
为会引入杂质Cl-。重铬酸(H2Cr2O7)是的结构式为
。
（6）根据分析知，加入KCl 是为了将Na2Cr2O7转化为K2Cr2O7。
10．钴广泛应用于机械制造、电子电器、航空航天、电池制造等行业，是国家重要的战略
资源。用含钴废料(主要成分为
，含少量
、
、CaO、MgO、
等)制备
草酸钴晶体(
)的工艺流程如图所示，试回答下列问题：
已知：
①
具有强氧化性。
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②
，
。
(1)为提高含钴废料的浸出效率，可采取的措施是 (任写一条)。
(2)
在水溶液中的电离方程式为 ；浸出渣的主要成分为 (填
化学式)。
(3)向“浸出液”中加入适量的
时，
发生反应的离子方程式为 。
(4)
“
①除钙镁”后，滤液中
时，
。
②若“调pH”时溶液的pH 偏低，将会导致
、
沉淀不完全，其原因是
。
(5)将
在空气中加热最终可得到钴的氧化物。分解时测得残留固体的质量随
温度变化的曲线如图所示。[已知：
，曲线中330℃及以上
所得固体均为钴氧化物]
经测定，A→B 过程中产生的气体只有
，此过程中发生反应的化学方程式为
。
【答案】(1)将含钴废料粉碎(或其他合理答案)
(2)
、
(3)
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(4)
pH 偏低，
浓度过大，
和
结合成HF 分子，降低了
浓度，
导致
、
溶解平衡向溶解方向移动
(5)
【分析】
、
与盐酸、亚硫酸钠发生氧化还原反应，得到硫酸根、二价钴离子、
亚铁离子，含钴废料加入盐酸与亚硫酸钠还得到硫酸钙、铝离子、镁离子，则浸出渣为
、
，浸出液加入氯酸钠，将亚铁离子氧化为铁离子、加入碳酸钠调pH 得到氢
氧化铁和氢氧化铝沉淀，所得滤液加入氟化钠除去钙镁离子，加入萃取剂，二价钴离子进
入水相，加入草酸铵溶液，得到
。
【详解】（1）为提高含钴废料的浸出效率，可采取的措施是将含钴废料粉碎、适当加热、
适当增大盐酸浓度等(或其他合理答案)；
（2）
是强电解质，在水溶液中的电离方程式
；根据分析知，
浸出渣的主要成分为
、
；
（3）根据流程图可知，加入
的作用是将
氧化为
，该反应的离子方程式为
；
（4）①滤液中
时，
；②pH
偏低，
浓度过大，
和
结合成HF 分子，降低了
浓度，
、
溶解平衡向
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溶解方向移动，将会导致
、
沉淀不完全；
（5）
在空气中加热首先失去结晶水，
、
的相对分子
质量分别为183、147，结合图像可知，初始为0.1mol
，A 点时为0.1mol
。根据钴元素守恒，B 点时8.03g 固体中钴元素的物质的量为0.1mol，则8.03g 固
体中氧元素的物质的量为
，则8.03g 固体中Co、O 的物质的量
之比为0.1 0.133≈3 4
∶
∶，故B 点时固体产物为
，A→B 发生的反应为
。
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