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专题18 工艺流程综合题——分离、提纯类
考向
五年考情（2020-
2024）
命题趋势
分离、提纯类工艺流程综合题
2024·全国甲卷
2024·新课标卷
2024·安徽卷
2024·甘肃卷
2024·河北卷
2024·湖南卷
2023·新课标卷
2023·湖北卷
2023·辽宁卷
2023·福建卷
2023·广东卷
2023·河北卷
2022·湖南卷
2022·湖北卷
2022·重庆卷
2021·全国乙卷
2021·全国甲卷
2021·河北卷
2021·湖南卷
2021·广东卷
2020·新课标Ⅲ卷
2020·江苏卷
工艺流程综合题选取的情境紧密联系与人类密切相
关的生产生活实际，试题的命制从情境素材开始，
以学科素养为目标导向，选取某个学科素养的一个
方面或几个方面，深入考查学生学科素养的表现层
次。利用科研前沿和生产实际的真实情境，展现研
究过程或者生成过程的具体实际问题，考查学生的
探究与创新能力。主要分为两大考查方向：一是分
离、提纯类；二是原材料转化制备类。
1．（2024·全国甲卷）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
。
1
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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 。
（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．（2024·新课标卷）钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种
从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe 的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如
下：
已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(
)时的pH：
开始沉淀的pH
1.5
6.9
—
7.4
6.2
沉淀完全的pH
2.8
8.4
1.1
9.4
8.2
回答下列问题：
（1）“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是 ；“滤渣1”中金属元素主要为 。
（2）“过滤1”后的溶液中加入
的作用是 。取少量反应后的溶液，加入化学试剂 检验
2
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，若出现蓝色沉淀，需补加
。
（3）“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为 、 。
（4）“除钴液”中主要的盐有 (写化学式)，残留的
浓度为
。
3．（2024·安徽卷）精炼铜产生的铜阳极泥富含
等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极
泥中分离提收金和银的流程，如下图所示。
回答下列问题：
（1）
位于元素周期表第 周期第 族。
（2）“浸出液1”中含有的金属离子主要是 。
（3）“浸取2”步骤中，单质金转化为
的化学方程式为 。
（4）“浸取3”步骤中，“浸渣2”中的 (填化学式)转化为
。
（5）“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为 。“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用
的物质为 (填化学式)。
（6）“还原”步骤中，被氧化的
与产物
的物质的量之比为 。
（7）
可被
氧化为
。从物质结构的角度分析
的结构为(a)而不是(b)的原因：
。
4．（2024·甘肃卷）我国科研人员以高炉渣(主要成分为
，
，
和
等)为原料，对炼钢烟
气(
和水蒸气)进行回收利用，有效减少了环境污染，主要流程如图所示：
3
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已知：
（1）高炉渣与
经焙烧产生的“气体”是 。
（2）“滤渣”的主要成分是
和 。
（3）“水浸2”时主要反应的化学方程式为 ，该反应能进行的原因是 。
（4）铝产品
可用于 。
（5）某含钙化合物的晶胞结构如图甲所示，沿x 轴方向的投影为图乙，晶胞底面显示为图丙，晶胞参数
。图丙中
与N 的距离为
；化合物的化学式是 ，其摩尔质量为
，阿伏加德罗常数的值是
，则晶体的密度为
(列出计算表达式)。
5．（2024·河北卷）
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。
4
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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 (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
6．（2024·湖南卷）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：
5
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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 。
7．（2023·新课标卷）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为
铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：
已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O
存在，在碱性介质中以CrO
存在。
回答下列问题：
（1）煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为___________(填化学
6
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式)。
（2）水浸渣中主要有SiO2和___________。
（3）“沉淀”步骤调pH 到弱碱性，主要除去的杂质是___________。
（4）“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9
以达到最好的除杂效果，若pH<9 时，会导致___________；pH>9 时，会导致___________。
（5）“分离钒”步骤中，将溶液pH 调到1.8 左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1 时，溶解为VO 或
VO3+在碱性条件下，溶解为VO 或VO
，上述性质说明V2O5具有___________(填标号)。
A．酸性 B．碱性 C．两性
（6）“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为___________。
8．（2023·湖北卷）
是生产多晶硅的副产物。利用
对废弃的锂电池正极材料
进行氯化处
理以回收Li、Co 等金属，工艺路线如下：
回答下列问题：
（1）Co 位于元素周期表第_______周期，第_______族。
（2）烧渣是LiCl、
和
的混合物，“500℃焙烧”后剩余的
应先除去，否则水浸时会产生大
量烟雾，用化学方程式表示其原因_______。
（3）鉴别洗净的“滤饼3”和固体
常用方法的名称是_______。
（4）已知
，若“沉钴过滤”的pH 控制为10.0，则溶液中
浓度为_______
。“850℃煅烧”时的化学方程式为_______。
（5）导致
比
易水解的因素有_______(填标号)。
a．Si-Cl 键极性更大 b．Si 的原子半径更大
c．Si-Cl 键键能更大 d．Si 有更多的价层轨道
9．（2023·辽宁卷）某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液含（
和
)。实现镍、钴、镁元素的回收。
7
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已知：
物质
回答下列问题：
（1）用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为_______(答出一条即可)。
（2）“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸
，
中
过氧键的数目为_______。
（3）“氧化”中，用石灰乳调节
，
被
氧化为
，该反应的离子方程式为_______(
的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为
、_______(填化学式)。
（4）“氧化”中保持空气通入速率不变，
(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。
体积分数为_______时，
(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大
体积分数时，
(Ⅱ)氧化速率减小的原因是_______。
（5）“沉钴镍”中得到的
(Ⅱ)在空气中可被氧化成
，该反应的化学方程式为_______。
（6）“沉镁”中为使
沉淀完全
，需控制
不低于_______(精确至0.1)。
10．（2023·福建卷）白合金是铜钴矿冶炼过程的中间产物，一种从白合金(主要含
及少量
)中分离回收金属的流程如下：
8
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（1）“酸浸 1”中，可以加快化学反应速率的措施有 （任写其中一种），CoO 发生反应的离子
方程式 。
（2）“焙烧1”中，晶体[
和
]总质量随温度升高的变化情况如下：
温度区间/℃
晶体总质量
变小
不变
变小
不变
①升温至
过程中，晶体总质量变小的原因是 ；
发生分解的物质是 (填化学
式)。
②为有效分离铁、钴元素，“焙烧1”的温度应控制为 ℃。
（3）
时，
的
。反应
的平衡常数
(列出计算式即可)。经计算可判断
难溶于
稀硫酸。
II.铜的硫化物结构多样。天然硫化铜俗称铜蓝，其晶胞结构如图。
（4）基态
的价电子排布式为 。
（5）晶胞中含有 个
。晶体中微粒间作用力有 (填标号)。
a．氢键 b．离子键 c．共价键 d．金属键
（6）“焙烧2”中
发生反应的化学方程式为 ；“滤渣2”是 (填化学式)。
9
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11．（2023·广东卷）
均是重要的战略性金属。从处理后的矿石硝酸浸取液(含
)中，利用氨浸工艺可提取
，并获得高附加值化工产品。工艺流程如下：
已知：氨性溶液由
、
和
配制。常温下，
与
形成可溶
于水的配离子：
；
易被空气氧化为
；部分氢氧化物的
如下表。
氢氧化物
回答下列问题：
（1）活性
可与水反应，化学方程式为 。
（2）常温下，
的氨性溶液中，
(填“>”“<”或“=”)。
（3）“氨浸”时，由
转化为
的离子方程式为 。
（4）
会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X 射线衍射图谱中，
出现了
的明锐衍射峰。
①
属于 (填“晶体”或“非晶体”)。
②
提高了
的浸取速率，其原因是 。
（5）①“析晶”过程中通入的酸性气体A 为 。
②由
可制备
晶体，其立方晶胞如图。
与O 最小间距大于
与O 最小间距，x、y 为整
数，则
在晶胞中的位置为 ；晶体中一个
周围与其最近的O 的个数为 。
（6）①“结晶纯化”过程中，没有引入新物质。晶体A 含6 个结晶水，则所得
溶液中
与
10
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的比值，理论上最高为 。
②“热解”对于从矿石提取
工艺的意义，在于可重复利用
和 (填化学式)。
12．（2023·河北卷）闭环循环有利于提高资源利用率和实现绿色化学的目标。利用氨法浸取可实现废弃物
铜包钢的有效分离，同时得到的
可用于催化、医药、冶金等重要领域。工艺流程如下：
已知：室温下的
。
回答下列问题：
（1）首次浸取所用深蓝色溶液①由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到，其主要成分为 (填化
学式)。
（2）滤渣的主要成分为 (填化学式)。
（3）浸取工序的产物为
，该工序发生反应的化学方程式为 。浸取后滤液的一半经氧
化工序可得深蓝色溶液①，氧化工序发生反应的离子方程式为 。
（4）浸取工序宜在
之间进行，当环境温度较低时，浸取液再生后不需额外加热即可进行浸取的
原因是 。
（5）补全中和工序中主反应的离子方程式
+ 。
（6）真空干燥的目的为 。
13．（2022·湖南卷）钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为
2
TiO ，含少
量V、Si 和Al 的氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如下：
已知“降温收尘”后，粗
4
TiCl 中含有的几种物质的沸点：
物质
4
TiCl
3
VOCl
4
SiCl
3
AlCl
沸点/℃
136
127
57
180
回答下列问题：
（1）已知ΔG=ΔH-TΔS，ΔG 的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略ΔH 、ΔS 随温度的变化。若
ΔG<0 ，则该反应可以自发进行。根据下图判断：600℃时，下列反应不能自发进行的是_______。
11
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A．
2
2
C(s)
O (g)
CO (g)
B．
2
2C(s)
O (g)
2CO(g)
C．
2
2
4
2
TiO (s)
2Cl (g)
TiCl (g)
O (g)
D．
2
2
4
2
TiO (s)
C(s)
2Cl (g)
TiCl (g)
CO (g)
（2）
2
TiO 与C、
2
Cl ，在600℃的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表：
物质
4
TiCl
CO
2
CO
2
Cl
分压MPa
2
4.59 10
2
1.84 10
2
3.70 10
9
5.98 10
①该温度下，
2
TiO 与C、
2
Cl 反应的总化学方程式为_______；
②随着温度升高，尾气中CO的含量升高，原因是_______。
（3）“除钒”过程中的化学方程式为_______；“除硅、铝”过程中，分离
4
TiCl 中含Si、Al 杂质的方法
是_______。
（4）“除钒”和“除硅、铝”的顺序_______(填“能”或“不能”)交换，理由是_______。
（5）下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入Mg 冶炼Ti 的方法相似的是_______。
A．高炉炼铁
B．电解熔融氯化钠制钠
C．铝热反应制锰
D．氧化汞分解制汞
14．（2022·湖北卷）全球对锂资源的需求不断增长，“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水
进行浓缩和初步除杂后，得到浓缩卤水(含有
+
+
-
Na
Li
Cl
、
、
和少量
2+
2+
Mg
Ca
、
)，并设计了以下流程通过制
备碳酸锂来提取锂。
25℃时相关物质的参数如下：
LiOH 的溶解度：
2
12.4g /100gH O
12
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化合物
sp
K
2
Mg OH
12
5.6 10
2
Ca OH
6
5.5 10
3
CaCO
9
2.8 10
2
3
Li CO
2
2.5 10
回答下列问题：
（1）“沉淀1”为___________。
（2）向“滤液1”中加入适量固体
2
3
Li CO 的目的是___________。
（3）为提高
2
3
Li CO 的析出量和纯度，“操作A”依次为___________、___________、洗涤。
（4）有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备
2
3
Li CO 。查阅资料后，发现文献对常温下的
2
3
Li CO 有不同的
描述：①是白色固体；②尚未从溶液中分离出来。为探究
3
LiHCO 的性质，将饱和LiCl 溶液与饱和
3
NaHCO 溶液等体积混合，起初无明显变化，随后溶液变浑浊并伴有气泡冒出，最终生成白色沉淀。上述
现象说明，在该实验条件下
3
LiHCO ___________(填“稳定”或“不稳定”)，有关反应的离子方程式为
___________。
（5）他们结合（4）的探究结果，拟将原流程中向“滤液2”加入
2
3
Na CO 改为通入
2
CO 。这一改动能否达
到相同的效果，作出你的判断并给出理由___________。
15．（2022·重庆卷）电子印制工业产生的某退锡废液含硝酸、锡化合物及少量Fe3+和Cu2+等，对其处理
的流程如图。
13
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Sn 与Si 同族，25℃时相关的溶度积见表。
化学式
Sn(OH)4(或SnO2·2H2O)
Fe(OH)3
Cu(OH)2
溶度积
1.0×10-56
4×10-38
2.5×10-20
（1）Na2SnO3的回收
①产品Na2SnO3中Sn 的化合价是______。
②退锡工艺是利用稀HNO3与Sn 反应生成Sn2+，且无气体生成，则生成的硝酸盐是_____，废液中的Sn2+易
转化成SnO2·xH2O。
③沉淀1 的主要成分是SnO2，焙烧时，与NaOH 反应的化学方程式为______。
（2）滤液1 的处理
①滤液1 中Fe3+和Cu2+的浓度相近，加入NaOH 溶液，先得到的沉淀是______。
25℃
②
时，为了使Cu2+沉淀完全，需调节溶液H+浓度不大于______mol•L-1。
（3）产品中锡含量的测定
称取产品1.500g，用大量盐酸溶解，在CO2保护下，先用Al 片将Sn4+还原为Sn2+，再用0.1000mol•L-1KIO3
标准溶液滴定，以淀粉作指示剂滴定过程中IO 被还原为I—，终点时消耗KIO3溶液20.00mL。
①终点时的现象为______，产生I2的离子反应方程式为_____。
②产品中Sn 的质量分数为_____%。
16．（2021·全国乙卷）磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有
、
、
、
、
以及
少量的
。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。
该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的
见下表
金属离子
开始沉淀的
2.2
3.5
9.5
12.4
沉淀完全
的
3.2
4.7
11.1
13.8
回答下列问题：
14
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（1）“焙烧”中，
、
几乎不发生反应，
、
、
、
转化为相应的硫酸盐，写
出
转化为
的化学方程式_______。
（2）“水浸”后“滤液”的
约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节
至11.6，依次析出的金属离子是
_______。
（3）“母液①"中
浓度为_______
。
（4）“水浸渣”在160℃“酸溶”最适合的酸是_______。“酸溶渣”的成分是_______、_______。
（5）“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，
水解析出
沉淀，该反应的离子方程式是
_______。
（6）将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得_______，循环利用。
17．（2021·全国甲卷）碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问
题：
（1）
的一种制备方法如下图所示：
①加入
粉进行转化反应的离子方程式为_______，生成的沉淀与硝酸反应，生成_______后可循环使用。
②通入
的过程中，若氧化产物只有一种，反应的化学方程式为_______；若反应物用量比
时，氧化产物为_______；当
，单质碘的收率会降低，原因是
_______。
（2）以
为原料制备
的方法是：先向
溶液中加入计量的
，生成碘化物；再向混
合溶液中加入
溶液，反应得到
，上述制备
的总反应的离子方程式为_______。
（3）
溶液和
溶液混合可生成
沉淀和
，若生成
，消耗的
至少为_______
。
在
溶液中可发生反应
。实验室中使用过量的
与
溶液反应后，过滤，滤液经
水蒸气蒸馏可制得高纯碘。反应中加入过量
的原因是_______。
18．（2021·河北卷）绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团队设计了一种熔盐液相
氧化法制备高价铬盐的新工艺，该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料，不产生废弃
物，实现了Cr—Fe—Al—Mg 的深度利用和Na+内循环。工艺流程如图：
15
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回答下列问题：
（1）高温连续氧化工序中被氧化的元素是_______(填元素符号)。
（2）工序①的名称为__。
（3）滤渣的主要成分是__(填化学式)。
（4）工序③中发生反应的离子方程式为_______。
（5）物质V 可代替高温连续氧化工序中的NaOH，此时发生的主要反应的化学方程式为__，可代替NaOH
的化学试剂还有_______(填化学式)。
（6）热解工序产生的混合气体最适宜返回工序_______(填“①”或“②”或“③”或“④”)参与内循环。
（7）工序④溶液中的铝元素恰好完全转化为沉淀的pH 为__。(通常认为溶液中离子浓度小于10-5mol•L-1为
沉淀完全；A1(OH)3+OH-⇌Al(OH) ：K=100.63，Kw=10-14，Ksp[A1(OH)3]=10-33)
19．（2021·湖南卷）
可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居石中，铈(Ce)主要以
形式存在，还含有
、
、
、
等物质。以独居石为原料制备
的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）铈的某种核素含有58 个质子和80 个中子，该核素的符号为_______；
（2）为提高“水浸”效率，可采取的措施有_______(至少写两条)；
（3）滤渣Ⅲ的主要成分是_______(填化学式)；
（4）加入絮凝剂的目的是_______；
（5）“沉铈”过程中，生成
的离子方程式为_______，常温下加入的
溶液呈
_______(填“酸性”“碱性”或“中性”)(已知：
的
，
的
，
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)；
（6）滤渣Ⅱ的主要成分为
，在高温条件下，
、葡萄糖(
)和
可制备电极材
料
，同时生成
和
，该反应的化学方程式为_______
20．（2021·广东卷）对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(
)、钼(
)、镍
(
)等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下：
已知：25℃时，
的
，
；
；
；该工艺中，
时，溶液中
元素以
的形态存在。
（1）“焙烧”中，有
生成，其中
元素的化合价为_______。
（2）“沉铝”中，生成的沉淀
为_______。
（3）“沉钼”中，
为7.0。
①生成
的离子方程式为_______。
②若条件控制不当，
也会沉淀。为避免
中混入
沉淀，溶液中
_______(列出算式)时，应停止加入
溶液。
（4）①滤液Ⅲ中，主要存在的钠盐有
和
，
为_______。
②往滤液Ⅲ中添加适量
固体后，通入足量_______(填化学式)气体，再通入足量
，可析出
。
（5）高纯
(砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示，图中所示致密保护膜为
一种氧化物，可阻止
刻蚀液与下层
(砷化镓)反应。
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①该氧化物为_______。
②已知：
和
同族，
和
同族。在
与上层
的反应中，
元素的化合价变为+5 价，
则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为_______。
21.（2020·新课标Ⅲ）某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe 及其氧化物，还有少量其
他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)：
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH 如下表所示：
金属离子
Ni2+
Al3+
Fe3+
Fe2+
开始沉淀时(c=0.01 mol·L−1)的pH
沉淀完全时(c=1.0×10−5 mol·L−1)的pH
7.2
8.7
3.7
4.7
2.2
3.2
7.5
9.0
回答下列问题：
（1）“碱浸”中NaOH 的两个作用分别是____________________________________。为回收金属，用稀
硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式_________________________。
（2）“滤液②”中含有的金属离子是_________________________。
（3）“转化”中可替代H2O2的物质是_________________________。若工艺流程改为先“调pH”后“转
化”，即
“滤液③”中可能含有的杂质离子为_________________________。
（4）利用上述表格数据，计算Ni(OH)2的Ksp=______________(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中
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Ni2+浓度为1.0 mol·L−1，则“调pH”应控制的pH 范围是_________________________。
（5）硫酸镍在强碱溶液中用NaClO 氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离
子方程式_________________________。
（6）将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是_________________________。
22.（2020·江苏卷）实验室由炼钢污泥(简称铁泥，主要成份为铁的氧化物)制备软磁性材料α-Fe2O3。
其主要实验流程如下：
（1）酸浸：用一定浓度的H2SO4溶液浸取铁泥中的铁元素。若其他条件不变，实验中采取下列措施能提高
铁元素浸出率的有___________(填序号)。
A．适当升高酸浸温度
B．适当加快搅拌速度
C．适当缩短酸浸时间
（2）还原：向“酸浸”后的滤液中加入过量铁粉，使Fe3+完全转化为Fe2+。“还原”过程中除生成
Fe2+外，还会生成___________(填化学式)；检验Fe3+是否还原完全的实验操作是______________。
（3）除杂：向“还原”后的滤液中加入NH4F 溶液，使Ca2+转化为CaF2沉淀除去。若溶液的pH 偏低、将
会导致CaF2沉淀不完全，其原因是___________[
，
]。
（4）沉铁：将提纯后的FeSO4溶液与氨水-NH4HCO3混合溶液反应，生成FeCO3沉淀。
①生成FeCO3沉淀的离子方程式为____________________________________。
②设计以FeSO4溶液、氨水- NH4HCO3混合溶液为原料，制备FeCO3的实验方案：______________。
【FeCO3沉淀需“洗涤完全”，Fe(OH)2开始沉淀的pH=6.5】。
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