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压轴题10 无机化工流程综合分析
元素流向的处理原则
1. 熟悉元素（如Na、Mg、Al、S、Cl、Fe、Cu 等）：分析反应，判断走向和价态变化
2. 陌生元素（如Li、Cr、Ti、Mn、Ce、Co、B、V 等）：分析走向和价态变化（注意结合题目信息）
如：钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5 价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及
SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。
流程的分步处理
主要步骤的常见考点
1.
粉碎或研磨的目的：增大固液（或固气或固固）接触面积，加快反应（溶解）速率，增大原料的转化率
（或浸取率）雾化。（不能只填：使反应更充分）
2.
煅烧、灼烧或焙烧过程可能的反应及目的：
1)
氧化，一般氧气做氧化剂；
2)
除杂（除去有机物、除去热不稳定的杂质、除去C、低价S）
3)
结构转化（把不易转化的物质转化成易提取的物质）
4)
用焦炭，高温→还原
5)
铝坩埚、铁坩埚、陶瓷坩埚坩埚的选择：碱性物质只能用铁坩埚，因为氢氧化钠、碳酸钠要与二氧化硅或
氧化铝反应。
1
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3.
酸浸：多数金属离子溶解（注意BaSO4、PbSO4是沉淀，CaSO4微溶，含Si 杂质一般不溶）
碱浸：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅
（1）提高浸取速率的方法：适当升温、搅拌、适当增加酸（碱）的浓度、粉碎（研磨）等
提高浸取产率的方法：适当升温、搅拌、适当增加酸（碱）的浓度、粉碎（研磨）、延长浸取时
间、多次浸取等。
（2）原材料中硅的存在状态及去除方法
①二氧化硅：酸浸时，直接过滤除去；碱浸时，二氧化硅与碱反应生成硅酸盐，再加酸/调pH，以硅
酸沉淀形式除去。
②可溶性硅酸盐：酸浸时，反应生成硅酸沉淀过滤除去；碱浸时不反应，再加酸/调pH，以硅酸沉淀
形式除去。
酸浸涉及的反应主要是：
①若只用了盐酸或者硫酸，则为金属单质与酸的置换反应，以及金属氧化物、金属氢氧化物、金属碳
酸盐与酸的复分解反应。
特别注意：硫酸钙是微溶物，视为沉淀，加硫酸酸浸时滤渣中有硫酸钙，同时钙离子没有被除尽，后
面还需要继续除杂
②若除用了盐酸或者硫酸并加了氧化剂或者还原剂：一定涉及氧化还原反应
③用盐酸而不用硫酸的原因：生成的氯盐熔沸点低，溶解性好，易于除杂
④用硫酸而不用盐酸的原因：盐酸易挥发会生成的气体会混有HCl；Cl—有还原性，会反应产生有毒气
体氯气。
除杂方法
1.
调节溶液的PH:
(1)
目的：使溶液中的金属阳离子形成氢氧化物完全沉淀下来而除去（除铁与铝等）
备注：除Fe2+要先氧化成Fe3+，再调节pH 除去
氧化剂的选择要依据试题设置的情境，常见的氧化剂有氯气、过氧化氢、氧气和次氯酸钠等，为了避
免引入新的杂质，通常选择的氧化剂有过氧化氢和氧气。
两性物质pH 不宜过大或者过低
(2)
需要的物质：含主要阳离子的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，使pH 增大，又不引入
新杂质。如除去CuCl2中的FeCl3用CuO、Cu（OH）2、Cu 2（OH）2CO3等等。
(3)
解释原因答题模板：加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了的浓度，增大pH。（要求用化学用语解释
时，答题模版：方程式+文字说明）
(4)
PH 控制的范围：大于等于除去离子的完全沉淀值，小于主要离子的开始沉淀的pH，书写格式：a≤pH<b
2.
活泼金属置换法：如除去除去ZnCl2中的CuCl2用Zn
3.
直接沉淀法：生成沉淀
判断沉淀是否完全的方法：取少量上层清液于试管中，滴加……（试剂，用量），若无沉淀产生，则
沉淀完全。
4.
萃取与反萃取：HnR(有机层)+Mn+（水层）
MR（有机层）+nH+（水层）
2
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（1）萃取：萃取杂质离子，反萃取后萃取剂可以循环利用
（2）萃取后反萃取：萃取有用成分，再将有效成分反萃取到水层
晶体的获得方法——结晶、过滤、洗涤、干燥
（1）纯物质溶液得到不含结晶水的晶体：蒸发结晶（NaCl 型）；
（2）由FeCl3、AlCl3、CuCl2、MgCl2等溶液获取对应晶体，采取的措施是：在干燥的HCl 气氛中加热蒸
干；由Zn（NO3）2溶液获取晶体，采取的措施是：在干燥的HNO3气氛中加热蒸干
即：挥发性酸的可水解盐获取对应晶体都应在对应酸的气氛中加热蒸干。
（3）纯物质溶液得到含结晶水的晶体：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤（如硫酸铜晶体）
（4）混合溶液（分离A 和B）：得到溶解度随温度变化比较小的晶体：蒸发结晶，趁热过滤（得NaCl
型）；得到溶解度随温度变化比较大的晶体：蒸发浓缩（有晶膜出现），冷却结晶，过滤（得KNO3型）
蒸发浓缩的目的：提升溶液中溶质的浓度使其达到饱和状态，便于结晶时析出更多的晶体。
蒸发结晶至有较多晶体析出时再趁热过滤目的：防止温度较低时，杂质析出，得到的晶体不纯
快速结晶：得到晶体颗粒比较小的晶体
缓慢结晶：得到颗粒比较大的晶体
向过饱和溶液中加溶质的晶种：会有晶体析出
（5）提纯或纯化某晶体：重结晶
受热易分解的物质：减压蒸发，降低液体沸腾温度，防止（如：碳酸氢钠，双氧水，浓硝酸）受热分
解，挥发等。
抽滤的仪器：布氏漏斗、抽滤瓶
抽滤（减压过滤）的优点：加快过滤速率，得到的产物更干燥。
（6）如果流程中涉及把钠盐变钾盐的原理：溶解度大的转化为溶解度小的
（7）洗涤方法：用玻璃棒引流，向漏斗内加蒸馏水至浸没晶体，待水自然流出后，重复操作2～3 次。
①洗涤的目的：除去晶体表面附着或晶体中包夹的可溶性杂质。
洗涤时若用冰水洗涤目的：除去晶体表面的可溶性杂质，减少晶体溶解损失。
洗涤时用乙醇、丙酮等有机物洗目的：除去晶体表面的可溶性杂质，减少晶体溶解损失，快速干燥。
洗涤时若用硫酸洗涤硫酸钡目的：减小沉淀的溶解
洗涤时的温度考虑要根据题中条件判断（根据溶解度曲线：陡冷平热）。
②误差分析：若晶体不洗涤或洗涤不干净，则使晶体的质量偏高。若晶体洗涤次数过多，则会使部分
晶体溶解而使其质量偏低。
③晶体是否洗涤干净的判断方法：取最后一次洗涤液，滴加……（试剂），若没有……现象，证明晶
体已洗净。SO4
2-：用盐酸、氯化钡。Cl-：用硝酸酸化的硝酸银。
④注意：洗涤时若先用水洗，再用酒精洗。用水洗的目的除去晶体表面的可溶性杂质，用酒精洗的目
的是除去晶体表面的水分，快速干燥。
（8）晶体的干燥
1)
加热烘干
2)
常温干燥
3)
醇洗：不带走结晶水（SOCl2洗：带走结晶水）
3
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4)
晶体干燥完全的标志：恒重法，样品连续两次干燥质量之差小于等于0.2mg 则为恒重
其它常见考点
1. 终点现象的描述：滴加最后一滴标准液时，溶液从A 色变成B 色，且30 秒内不变色，即达到滴定的终
点。
2. 反应条件的控制
（1）温度的控制
①不低于xx℃：速率、溶解度、水解
②不高于xx℃：水解、分解、挥发、能耗、副产物、升华、氧化、催化剂活性、平衡产率
③0℃以下：冰盐水浴
常温～100℃以下：（热）水浴
100℃以上：油浴、沙浴（温度更高）
水浴的优点：①均匀受热；②利于控制温度。
（2）调节溶液pH 的控制
①pH 过低：水解不完全
②pH 过高：其他离子水解沉淀、生成的沉淀溶解（如Al(OH)3）
（3）压强的控制：改变速率，影响平衡
（4）使用合适的催化剂：加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间
题型01 物质的分离提纯流程
1．（24-25 高三上·辽宁·阶段练习）粗食盐水中常含有少量
，实验室提纯粗食盐水制取
食盐的流程如下：
下列关于粗食盐水提纯的说法中，错误的是
A．沉淀1 的主要成分是
，还有少量
B．过程i 和ii 可以合并在一起过滤，不影响粗盐提纯结果
C．粗盐提纯流程中使用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗、酒精灯、烧瓶、蒸发皿
D．整个提纯过程中发生的反应都是复分解反应
4
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【答案】C
【分析】粗食盐水中加入NaOH 溶液，Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀；过滤后所得滤液中加入过量BaCl2溶液，
转化为BaSO4沉淀；过滤后所得滤液中加入过量Na2CO3溶液，Ca2+、过量的Ba2+转化为CaCO3、BaCO3
沉淀；过滤后所得滤液中加入盐酸调pH，除去过量的NaOH 和Na2CO3；蒸发结晶，得到NaCl 晶体。
【详解】A．由分析可知，沉淀1 的主要成分是
，因为Ca(OH)2微溶于水，所以还有少量
，
A 正确；
B．过程ⅱ中所加试剂BaCl2对过程ⅰ中生成的沉淀Mg(OH)2不产生影响，则过程i 和ii 可以合并在一起过滤，
不影响粗盐提纯结果，B 正确；
C．粗盐提纯流程中主要进行过滤、蒸发结晶操作，使用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗、酒精灯、蒸
发皿，但不需要使用烧瓶，C 错误；
D．整个提纯过程中发生的反应包括碱与盐、盐与盐、酸与盐、酸与碱的反应，都是复分解反应，D 正确；
故选C。
题型02 物质的制备实验流程
2．（24-25 高三上·辽宁·期中）侯德榜提出的联合制碱法得到世界各国认可，其工业流程如图所示。下列
说法错误的是
A．整个流程中可以循环利用的物质是
和
B．反应1 的离子方程式为
C．进行反应1 时，向饱和食盐水中先通入
，再通入
D．试剂X 是
固体，其作用是增大
，利于副产物
析出
5
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【答案】B
【分析】向饱和的食盐水中先通过量氨气再通入过量二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀，过滤得到碳酸氢钠，煅
烧碳酸氢钠生成碳酸钠，同时生成的二氧化碳可以循环使用，滤液中加入食盐，通过降温结晶析出氯化铵，
据此解答。
【详解】A．煅烧碳酸氢钠产生
，
可以循环利用，向滤液中加入
，通过降温结晶析出
，
所得母液中含有的
溶液也可以循环利用，故A 正确；
B．反应1 是氯化钠、氨、二氧化碳反应生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵，反应的离子方程式为
，故B 错误；
C．氨的溶解度大于二氧化碳，二氧化碳易溶于碱性溶液，进行反应1 时，向饱和食盐水中先通入
，
再通入
，故C 正确；
D．试剂X 是
固体，其作用是增大
，降低
的溶解度，便于副产物
析出，故D 正确。
综上所述，答案为B。
3．（24-25 高三上·吉林·阶段练习）从海水中提取溴的工业流程如图，下列说法正确的是
A．海水晒盐利用的是蒸馏法
B．氯碱工业中的Cl2从电解池的阴极室产生
C．步骤II 中溴与碳酸钠反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为1：1
D．实验室分离溴还可以用溶剂萃取法，四氯化碳可以用作溴的萃取剂
【答案】D
【分析】由流程可知，海水晒盐分离出NaCl、卤水，电解氯化钠溶液生成氯气，氯气与卤水反应生成溴，
热空气吹出后与纯碱溶液发生3
+3Br2=3CO2↑+5Br－+
，然后加硫酸酸化发生5Br－+
+6H+=3Br2+3H2O，最后蒸馏分离出溴，以此解答该题。
6
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【详解】A．海水晒盐利用的是蒸发结晶法，故A 错误；
B．电解池中阳极发生失去电子的氧化反应，即2Cl-－2e-= Cl2↑，氯碱工业中的Cl2从电解池的阳极室产生，
故B 错误；
C．步骤Ⅱ中发生3
+3Br2=3CO2↑+5Br－+
，只有Br 元素的化合价变化，且1 个Br 失去电子与5 个
Br 得到电子相等，则氧化剂与还原剂物质的量之比为5：1，故C 错误；
D．单质溴易溶于有机溶剂，因此实验室分离溴还可以用溶剂萃取法，四氯化碳不溶于水，可以用作溴的
萃取剂，故D 正确；
故选D。
题型03 结合信息情境的流程
4．（24-25 高三上·辽宁沈阳·期中）氮化镓(GaN)是第三代半导体材料。某工厂利用铝土矿(主要成分为
)为原料制备GaN 的流程如下图所示。已知镓与铝同主族，其氧化物和氢氧化物均为
两性化合物，能与强酸、强碱溶液反应。下列说法错误的是
已知：
。
A．可以通过粉碎铝土矿、搅拌等方法提高“碱溶”效率
B．由步骤②、③可知，
的酸性比
的强
C．滤渣1 是
，生成滤渣2 的离子方程式可能为
D．步骤⑥的反应中，
被氧化
【答案】D
【分析】以铝土矿(主要成分为Al2O3、Ga2O3、Fe2O3)为原料，制备GaN，流程主线以Ga 为主元素，Al2O3、
Fe2O3作为杂质被除去，加入NaOH 溶液“碱浸”铝土矿，Fe2O3不反应，过滤以滤渣1 被除去，Al2O3、
Ga2O3与碱反应进入滤液1 中，以[Al(OH)4]-、[Ga(OH)4]-形式存在，通入适量CO2调节pH 生成Al(OH)3沉淀，
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过滤为滤渣2 除去，滤液2 中通入过量CO2生成Ga(OH)3沉淀，经过一系列处理最终转化为GaN，据此回答。
【详解】A．粉碎铝土矿、搅拌等可以增大反应物接触面积，提高反应速率的同时提高铝土矿的利用率，A
正确；
B．
、
与碱反应，分别以
、
的形式存在于滤液1 中，过程②
与
适量
反应生成
沉淀，过程③
与过量
反应生成
沉淀，所以
的
酸性比
强，B 正确；
C．加入NaOH 溶液“碱浸”铝土矿，Fe2O3不反应，所以滤渣1 是Fe2O3，
与适量CO2反应生成
滤渣2，滤渣2 是Al(OH)3沉淀，离子方程式可能为：
，C 正确；
D．生成
的化学方程式为
，
中H 元素化合价降低，NH3被还原，D
错误；
故选D。
5．（24-25 高三上·辽宁·阶段练习）铜金纳米合金常被用作催化剂。已知
无法大量溶于硝酸，某实验室
分离铜金纳米合金的流程如下。下列说法正确的是
A．用粗铜作阴极电解浸铜液回收金属铜
B．“浸铜”过程中，需持续高温以加快反应速率
C．加入盐酸的作用是提高硝酸的氧化能力
D．在浸金液中存在
的配合物
【答案】D
【分析】铜金纳米合金在硫酸和双氧水作用，铜溶解生成硫酸铜溶液，过滤后金与王水（浓硝酸、浓盐酸
混合酸）溶解，得到浸金液。
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【详解】A．浸铜液中含有
，用电解法从中回收铜时粗铜作阳极，精铜作阴衱，使
在阴极得电子
形成
，A 错误；
B．“浸铜”过程中使用
作氧化剂，温度过高
易分解，从而会影响浸铜效率，B 错误；
C．在“浸金”过程中，由已知信息可知，
无法大量溶解Au，是因为反应
的平衡常数太小，加入浓盐酸时，
能与
形成较稳定的配离子
，
从而减小了
，使得金溶于硝酸的反应正向进行的程度增大，HCl 的作用不是提高硝酸的氧化能力，
C 错误；
D．
和
结合形成含有配合物
的浸金液，D 正确；
答案选D。
题型04 利用沉淀溶解平衡的流程
6．（2025·黑龙江哈尔滨·二模）工业上利用废镍催化剂(含65%NiO、15%
、10%CaO、6%SiO2及
4%MgO)制备电池级
(要求杂质离子浓度
)的流程如下。下列说法错误的是
已知：①常温下，
，
，
，
；
②滤液1 中
；
③滤液2 中
；
④滤液3 中，反应分两个步骤：
(快反应)，
(慢反
9
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应)。
A．酸浸时
可以与硫酸反应形成胶体，加速固液分离
B．滤液1 中需调节
至
，才能确保
沉淀完全且
不沉淀
C．滤液2 中添加
，当
恰好沉淀完全时，
未沉淀完全
D．慢反应步骤
决定沉淀速率，适当增加
浓度可提高
产率
【答案】A
【分析】利用废镍催化剂(含65%NiO、15%
、10%CaO、6%SiO2及4%MgO)制备电池级
，废镍催
化剂先加稀硫酸酸浸，得到硫酸铁、硫酸镍、硫酸亚铁、硫酸钙、硫酸镁的溶液，SiO2不溶，硫酸钙微溶，
则滤渣1 为SiO2以及硫酸钙，滤液加入H2O2氧化亚铁离子为铁离子，再加入NaOH 调节pH，使铁离子转化
为氢氧化铁沉淀，过滤得滤渣2 为氢氧化铁，滤液加入NaF 沉淀钙离子、镁离子，过滤得到滤渣3 为
CaF2、MgF2，滤液加入碳酸氢铵和氨水调节pH=8 得到碳酸镍，过滤后经洗涤、干燥得到产品，据此解答。
【详解】A．
与硫酸不反应，
进入滤渣1 除去，A 错误；
B．
开始沉淀c（OH-）=
，结合lg3=0.48，此时pH=6.48，溶液中铁离
子完全沉淀时c（OH-）=
，此时pH=3.16，滤液1 中需调节
至
，才能确保
沉淀完全且
不沉淀，B 正确；
C．滤液2 中添加
，当
恰好沉淀完全时c2（F-）=
，此时c（
）=
，未沉淀完全，C 正确；
D．慢反应步骤
决定沉淀速率，根据步骤：
(快反应)，
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(慢反应)，适当增加
浓度，有利于慢反应正向移动，可提高
产率，D 正确；
故选A。
题型05 萃取与反萃取
7．（2025·辽宁丹东·一模）碳酸铈
可用于制备稀土发光材料。实验室以二氧化铈
废渣
为原料制备
的流程如下：
已知：
被有机萃取剂(简称
)萃取的原理可表示为：
。下列说法错误的是
A．“酸浸”时，温度不宜过高
B．“萃取”时，选用的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯
C．“反萃取”时，为了提高
的反萃取率，应一次性加入大量的稀硝酸
D．“沉淀”时，反应的离子方程式为
【答案】C
【分析】向二氧化铈
废渣中加入稀盐酸、
进行酸浸，得到含
的浸出液，向浸出液中加入
氨水进行中和，再加入有机萃取剂(简称
)，发生
，得到含
的有机层，加入稀硝酸进行反萃
取，得到
溶液，再加入
和
发生
进行沉淀，得到
，据此回答。
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【详解】A．“酸浸” 时加入了
溶液，
受热易分解，所以温度不宜过高，A 正确；
B．“萃取” 操作需要用到分液漏斗和烧杯，用于混合溶液和分离，B 正确；
C．根据
，“反萃取” 时，一次性加入大量稀硝
酸，会使溶液中
浓度瞬间增大，平衡逆向移动，但不利于
充分转移到水层，应分多次加入稀硝酸，
提高
的反萃取率，C 错误；
D．“沉淀” 时，
与
、
反应生成
沉淀，离子方程式为
，D 正确；
故选C。
题型06 有机物制备流程
8．（24-25 高三上·黑龙江哈尔滨·阶段练习）实验室由环己醇制备环己酮的流程如图所示。
已知：主反应为
为放热反应；环己酮可被强氧化剂氧化；环己酮沸点为
155℃，能与水形成沸点为95℃的共沸混合物。
下列说法错误的是
A．反应后加入少量草酸的目的是调节
B．分批次加入重铬酸钠可防止副产物增多
C．①、②、③分别是含有硫酸和Cr3+的水相、含NaCl 的水相、K2CO3水合物
D．操作1 为蒸馏，收集150~156℃的馏分；获取③的操作为过滤
D．升高温度，合成碳酸二甲酯反应速率增加，平衡向逆反应方向移动
【答案】A
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【分析】向浓硫酸、环己醇的混合液中加入稍过量的Na2Cr2O7溶液，水浴加热，环己醇被氧化成
，
在液相1 中加入少量草酸溶液除去过量的Na2Cr2O7，在95℃蒸馏得到环己酮与水的共沸混合物，在液相2
中加入固体NaCl 降低环己酮的溶解度，使环己酮分层析出，在液相3 中加入K2CO3除去水分，经过滤得到
K2CO3水合物，滤液经蒸馏得到环己酮。
【详解】A．由于Na2Cr2O7溶液稍过量，且环己酮可被强氧化剂氧化，故反应后加入少量草酸溶液的目的
是除去过量的Na2Cr2O7，而不是调节
，A 错误；
B．环己酮可被强氧化剂氧化，故分批次加入Na2Cr2O7溶液可防止环己酮被氧化，防止副产物增多，B 正确；
C．由分析可知，①、②、③分别是含有硫酸和Cr3+的水相、含NaCl 的水相、K2CO3水合物，C 正确；
D．操作1 为蒸馏，环己酮的沸点为155℃，故收集150～156℃的馏分得到环己酮，无水碳酸钾易吸收水
分，故加入无水碳酸钾除去水分，实验过程中获取③的操作为过滤，D 正确；
故答案为：A。
题型07 工业流程综合题
9．（2025·辽宁·模拟预测）碳酸锂和氧化钴均是电池行业的基础原料。从某废锂电池(工作原理为
)正极材料中回收碳酸锂和氧化钴的工业流程如下：
已知：①废锂电池正极由Li1-xCoO2附着在铝箔上构成；
②常温下，Ksp(CoC2O4)=4.0×10-6；溶液中离子浓度≤10-5 mol/L 时，认为该离子沉淀完全。
回答下列问题：
(1)从原料回收效率角度分析，若拆解前未进行“放电处理”会造成的后果为 ；放电时负极反应式
为 。
(2)能提高“正极碱浸”效率的具体操作为 (任写2 条)。
(3)“酸浸”时发生反应的化学方程式为 ；工业上进行“酸浸”工序时需要控制温度为40℃，原因为
。
(4)若所得“滤液2”中c(Co2+)=0.1 mol/L，则完全沉淀Co2+，需要加入的等体积(NH4)2C2O4溶液的浓度不低于
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(溶液混合时体积变化忽略不计)。
(5)在空气中“煅烧”CoC2O4的化学方程式为 。
(6)由滤液3 中沉淀Li2CO3后，洗涤时用热水而不用冷水的原因可能为 。
【答案】(1) 负极材料上嵌着大量Li，所以不放电会导致Li 的损失 LixC6-xe-=C6+xLi+
(2)将正极材料粉碎、搅拌、适当升高温度、适当增大NaOH 溶液浓度等
(3) 2LiCoO2+3H2SO4+H2O2=2CoSO4+Li2SO4+O2↑+4H2O 低于40℃时反应速率太慢，高于
后会加
速
分解
(4)0.9 mol/L
(5)
(6)Li2CO3的溶解度随温度升高而减小
【分析】根据废旧电池工作原理可知：LixC6为负极，Li1-xCoO2为正极，经放电处理后，正极材料Li1-xCoO2转
化为LiCoO2，然后进行拆解，然后用NaOH 溶液碱浸正极材料，其表面附着的Al 能够与NaOH 溶液反应形
成Na[Al(OH)4]进入溶液中，然后向正极材料中加入H2SO4、H2O2，发生反应：
2LiCoO2+3H2SO4+H2O2=2CoSO4+Li2SO4+O2↑+4H2O，LiCoO2转化为CoSO4进入溶液，再过滤，向滤液中加入
(NH4)2C2O4溶液，使CoSO4形成CoC2O4沉淀而与溶液分离，将CoC2O4沉淀煅烧，反应产生Co2O3、CO2；滤
液中的Li+经处理产生Li2CO3沉淀分离处理。
【详解】（1）从原料回收效率角度分析，若拆解前未进行“放电处理”，负极材料上嵌着大量Li，所以不
放电处理会导致Li 的损失；
放电时负极LixC6发生氧化反应，电极反应式为：LixC6-xe-=C6+xLi+；
（2）正极材料Li1-xCoO2是固体物质，要提高“正极碱浸”效率的具体操作可以为：将正极材料粉碎、搅拌、
适当升高温度、适当增大NaOH 溶液浓度等；
（3）“酸浸”时H2O2为还原剂，Li1-xCoO2放电转化的LiCoO2为氧化剂，发生反应产生CoSO4、Li2SO4、O2、
H2O，根据电子守恒、原子守恒，可知该反应的化学方程式为
2LiCoO2+3H2SO4+H2O2=2CoSO4+Li2SO4+O2↑+4H2O；
工业上进行“酸浸”工序时需要控制温度为40℃，这是由于当温度低于40℃时反应速率太慢，但当温度
高于40℃后又会加速H2O2分解，故“酸浸”工序时需要控制温度为40℃；
（4）由Ksp(CoC2O4)=4.0×10-6，可知要使Co2+沉淀完全，c(Co2+)≤10-5 mol/L，则混合后溶液中c(
)＞
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=0.4 mol/L，由于是加入等体积(NH4)2C2O4溶液，混合后溶液中离子浓度会减小一半，若所得“滤
液2”中c(Co2+)=0.1 mol/L，沉淀0.1 mol/L Co2+还需要0.1 mol/L
，所以原溶液浓度c(
)＞0.4
mol/L×2+0.1 mol/L=0.9 mol/L；
（5）在空气中“煅烧”CoC2O4，反应产生Co2O3、CO2，根据电子守恒、原子守恒，可知该反应的化学方程
式为：
；
（6）由滤液3 中沉淀Li2CO3后，洗涤时用热水而不用冷水的原因可能为Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，
用热水洗涤就可以减少Li2CO3由于洗涤而造成的损耗。
10．（24-25 高三上·吉林·阶段练习）工业上以铬铁矿(FeCr2O4，含Al、Si 氧化物等杂质)为主要原料制备红
矾钠(Na2Cr2O₇·2H2O)的工艺流程如图。回答下列问题：
(1)焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4，写出对应的化学反应方程式： ，并将Al、Si 氧化物
转化为可溶性钠盐，写出关于铝元素的化学反应方程式： ，焙烧时气体与矿料逆流而行，目
的是 。
(2)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c 与pH 的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓度c≤1.0×10-
5mol·L-1时，可认为已除尽。
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中和时pH 的理论范围为 ；酸化的目的是 ；Fe 元素在 (填操作单元的
名称)过程中除去。
(3)冷却结晶所得母液中，除Na2Cr2O7外，可在上述流程中循环利用的物质还有 。
【答案】(1)
增大固体与气体的接触面积，提高化学反应速率
(2) 4.5≤pH≤9.3 降低溶液pH，
平衡右移，可提高Na2Cr2O7的产率
浸取
(3)H2SO4
【分析】以铬铁矿(FeCr2O4，含Al、Si 氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O7•2H2O)过程中，向铬铁
矿中加入纯碱和O2进行焙烧，FeCr2O4转化为Na2Cr2O4，铁元素被O2氧化成Fe2O3，Al、Si 氧化物转化为
、Na2SiO3，加入水进行“浸取”，Fe2O3不溶于水，过滤后向溶液中加入H2SO4调节溶液pH 使
、
转化为沉淀过滤除去，再向滤液中加入H2SO4，将Na2Cr2O4转化为Na2Cr2O7，将溶液蒸
发结晶将Na2SO4除去，所得溶液冷却结晶得到Na2Cr2O7•2H2O 晶体，母液中还含有大量H2SO4。
【详解】（1）焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4，铁元素转化为Fe2O3,对应的化学反应方程式为
；铝元素转化为
，其化学反应方程式为
；焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是增大固体与气体的接触面积，
提高化学反应速率；
（2）中和时调节溶液pH 目的是将
、
转化为沉淀过滤除去，由图可知，当溶液pH≥4.5
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时，Al3+除尽，当溶液pH>9.3 时，H2SiO3会再溶解生成
因此中和时pH 的理论范围为4.5≤pH≤9.3；将Al
元素和Si 元素除去后，溶液中Cr 元素主要以
、
存在，溶液中存在平衡：
，降低溶液pH，平衡右移，可提高Na2Cr2O7的产率；由上述分析可知，Fe
元素在“浸取”操作中除去；
（3）由分析可知，将溶液蒸发结晶将Na2SO4除去，所得溶液冷却结晶得到Na2Cr2O7•2H2O 晶体，母液中还
含有大量H2SO4，可以循环利用
11．（24-25 高三上·黑龙江·阶段练习）用过量的盐酸和CuCl2溶液的混合液作为浸取剂，将黄铜矿(CuFeS2)
中的铜元素以[CuCl2]-的形式，铁元素以Fe2+的形式浸出，一种流程示意图如图。
下列说法不正确的是
A．含S、少量CuS 的固体可用二硫化碳分离
B．参与反应的n(CuCl2)：n(CuFeS2)=3：1
C．浸取剂中的Cl-有助于CuFeS2固体的溶解
D．用浓盐酸和FeCl3溶液的混合液也可能使黄铜矿溶解
【答案】B
【分析】将黄铜矿粉碎，加入过量的盐酸和CuCl2溶液的混合液溶解得到[CuCl2]-、Fe2+的混合液，所得滤渣
的主要成分是S 和少量CuS 等，说明发生氧化还原反应，硫元素被氧化，铜元素被还原，据此解答。
【详解】A．S 易溶于二硫化碳，A 正确；
B．溶解过程中发生的反应为CuFeS2+3CuCl2+4HCl＝4H[CuCl2]+2S+FeCl2，但由于含有少量CuS 生成，所以参
与反应的
，B 错误；
C．由于生成的亚铜离子能与氯离子结合形成络合物，因此浸取剂中的Cl－有助于CuFeS2固体的溶解，C 正
确；
D．铁离子具有氧化性，因此也能用浓盐酸和FeCl3溶液的混合液也可能使黄铜矿溶解，D 正确；
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故答案选B。
12．（2025·黑龙江吉林·一模）一种以废旧电池正极材料(主要成分为
，其中
为+3 价，
还含少量铝箔、炭黑和有机黏合剂为原料制备
的流程如下：
下列说法错误的是
A．灼烧后的固体产物中，
和
均为+3 价
B．酸浸中
的作用为氧化剂
C．“沉锰”过程中，溶液先变为紫红色，原因为
D．合成
过程中，有
和
放出
【答案】B
【分析】废旧电池正极材料主要成分为
，其中Co 为+3 价，还含少量铝箔、炭黑和有机黏
合剂，灼烧除去炭黑、有机物；灼烧后的固体加氢氧化钠溶液“碱浸”除去铝；滤渣加双氧水、硫酸“酸
浸”，双氧水把+3 价Co 还原为+2 价，加氨水和草酸铵生成草酸钴晶体“沉钴”，加K2S2O8把Mn2+氧化为
二氧化锰沉淀除去锰元素；滤液中加碳酸钠、氢氧化钠生成
沉淀除镍，滤液中加碳
酸钠生成碳酸锂沉淀，碳酸锂和二氧化锰合成LiMnO4；
【详解】A．灼烧后的固体产物中，金属铝生成氧化铝，故
和
均为+3 价，A 正确；
B．根据分析可知，滤渣加双氧水、硫酸“酸浸”，双氧水把+3 价Co 还原为+2 价，B 错误；
C．溶液变为紫红色是因为锰元素被
氧化为
，根据得失电子守恒，反应的离子方程式为
，C 正确；
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D．合成
过程中发生的反应为：
，有
和
放出，D 正确；
故选B。
13．（24-25 高三上·吉林白城·期中）氯化亚铜为白色粉末状固体，难溶于水和乙醇，潮湿时易被氧化，可
用作催化剂、杀菌剂、媒染剂等。工业以硫化铜精矿为原料，制备氯化亚铜的流程如图：
下列说法中错误的是
A．步骤①焙烧产生的有毒气体可用碱液吸收
B．步骤②所用硫酸浓度越大浸出速率越快
C．步骤③离子方程式：2Cu2＋＋2Cl-＋SO
＋H2O=2CuCl↓＋SO
＋2H＋
D．步骤④用乙醇洗涤的目的是使CuCl 尽快干燥，防止被空气氧化
【答案】B
【分析】CuS 精矿在空气中焙烧生成CuO 和SO2，CuO 用硫酸浸出得到CuSO4溶液，在硫酸铜中加入Na2SO3
和NaCl，倾出清液，抽滤即得CuCl 沉淀，氯化亚铜难溶于水和乙醇，潮湿时易被氧化，因此，步骤④用乙
醇洗涤的目的有利加快去除CuCl 表面水分，防止其被空气中的氧气氧化，以此解答。
【详解】A．步骤①焙烧硫化铜，产生的有毒气体为SO2，可用碱液吸收，A 正确；
B．步骤②所用硫酸浓度过大，过量的硫酸会和Na2SO3反应，对后续加入Na2SO3还原Cu2＋产生干扰，B 错
误；
C．在硫酸铜中加入Na2SO3和NaCl，倾出清液，抽滤即得CuCl 沉淀发生氧化还原反应，反应的离子方程式
为2Cu2＋＋SO＋2Cl-＋H2O=2CuCl↓＋SO＋2H＋，C 正确；
D．由题中信息可知，氯化亚铜难溶于水和乙醇，潮湿时易被氧化，因此，步骤④用乙醇洗涤的目的有利
加快去除CuCl 表面水分，防止其被空气中的氧气氧化，D 正确；
故选B。
14．（24-25 高三上·内蒙古·开学考试）锌焙砂(主要含
、
，还含有少量
、
等)可用于
湿法制锌，其流程如图所示。下列说法正确的是
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A．Fe、Cu、Zn 三种元素基态原子的未成对电子数：Zn>Cu>Fe
B．“净化”时的反应温度越高越好
C．“电解”时，既可用石墨作阳极又可用铜棒作阳极
D．可用
除去溶液中的
的依据是
【答案】D
【分析】
、
、
、
在稀硫酸的作用下溶解，在净化I 步骤中，将二价铁离子氧化为三
价铁并转化为氢氧化铁沉淀，在净化II 步骤中，将铜转化为沉淀，最终得到锌单质。
【详解】A．基态Fe 电子排布式为
，基态Cu 电子排布式为
，
基态Zn 电子排布式为
，所以Fe、Cu、Zn 三种元素基态原子的未成对电子数分别为
4、1、1，A 错误；
B．"净化I"时，温度过高H2O2易分解，B 错误；
C．"电解"时，阳极材料为石墨，阴极材料为铜棒，C 错误；
D．用
除去溶液中的
原理为
，依据的是
，D 正确；
故选D。
15．（24-25 高三上·辽宁·阶段练习）超细银粉是电气和电子工业的重要材料，利用含银废催化剂（主要成
分为
，还有少量
、
和
）为原料，制备超细银粉的工业流程如下。下列说法错误的是
A．电解法粗银精炼时将粗银置于阴极
B．操作I 为过滤，操作II、操作III 均有过滤、洗涤沉淀等操作
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C．还原反应方程式为
D．适当升温及将含银废催化剂粉碎，可以加快“酸浸”速率并使反应更充分
【答案】A
【分析】含银废催化剂用稀硝酸酸浸，SiO2不溶于硝酸，其他物质都溶于硝酸形成硝酸盐，过滤后滤液中
加入NaCl，Ag+生成AgCl 沉淀，过滤后滤渣中加入氨水，AgCl 和氨水反应生成[Ag(NH3)2]+，然后用肼还原得
到银，过滤后经电解精炼得到超细银粉；
【详解】A．电解法粗银精炼时，将粗银置于阳极，A 错误；
B．操作I 为过滤，操作Ⅱ、操作Ⅲ均要分离沉淀和溶液，因此均有过滤、洗涤沉淀的操作，避免引入其他
杂质，因此过滤后需洗涤沉淀，B 正确；
C．还原反应为
与
反应生成
和
，化学方程式：
，C 正确；
D．适当升温能加快化学反应速率，催化剂粉碎，可以增中表面积，加快“酸浸”速率并使反应更充分，D
正确；
故选A。
16．（2025·辽宁·模拟预测）黄铜矿(主要成分为CuFeS2)是分布最广的铜矿物，由黄铜矿为原料制备铜和铁
红的工业流程如图所示(已知：“溶浸”时，产生的CuCl 难溶于水，但能溶于浓盐酸得到[CuCl2]-)。下列有
关说法错误的是
A．“溶浸”时，FeCl3溶液也可以用酸性强的稀硫酸代替
B．“滤渣”的主要成分为CuCl 和S
C．操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为过滤
D．“稀释”时发生的离子反应：[CuCl2]-=CuCl+Cl-
【答案】A
【分析】氯化铁具有氧化性，能氧化黄铜矿，根据产物知反应I 为CuFeS2+3Fe3++Cl-=4Fe2++CuCl+2S，然后过
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滤得到固体CuCl 和S 和滤液，向滤液中加入氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+后，调节pH 使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，
过滤得到沉淀洗涤干燥后灼烧即得到Fe2O3，向CuCl、S 的混合物中加入浓盐酸，发生反应为Cl-
+CuCl=[CuCl2]-，过滤除去单质硫，滤液中再加入水发生反应生成CuCl，结合题目分析解答。
【详解】A．由题干流程图可知，“溶浸”时需将Cu2+转化为CuCl 沉淀，故FeCl3溶液不可以用酸性强的稀
硫酸代替，否则无法得到CuCl 沉淀，A 错误；
B．由分析可知，“滤渣”的主要成分为CuCl 和S，B 正确；
C．由分析可知，操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为分离溶液和沉淀等不溶性固体，即均为过滤操作，C 正确；
D．由分析可知，加入浓盐酸，发生反应为Cl-+CuCl=[CuCl2]-，则“稀释”时发生的离子反应：[CuCl2]-
=CuCl+Cl-，D 正确；
故答案为：A。
17．（24-25 高三上·黑龙江哈尔滨·期末）高铁酸钾
是一种环保、高效的多功能饮用水处理剂，
制备流程如图所示：
下列叙述正确的是
A．反应Ⅰ中尾气后用饱和食盐水吸收后可再利用
B．理论上，反应Ⅱ中消耗
时，生成
C．该生产条件下，物质的溶解性：
D．用
对饮用水杀菌消毒的同时，还产生
胶体吸附杂质净化水
【答案】D
【分析】铁粉在氯气中燃烧生成氯化铁，氯化铁和次氯酸钠、氢氧化钠反应生成高铁酸钠，高铁酸钠和氢
氧化钾反应生成高铁酸钾。
【详解】A．反应Ⅰ中的尾气中含有氯气，可用氢氧化钠溶液吸收，不可以用饱和食盐水，故A 错误；
B．反应Ⅱ中的反应是：3NaClO+2FeCl3+10NaOH=2Na2FeO4+9NaCl+5H2O，根据方程式可知，消耗3molNaClO
时，生成2mol 的
，B 错误；
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C．由
与KOH 反应可以得到
可知，该生产条件下，物质的溶解性：
，
故C 错误；
D．用
具有强氧化性，对饮用水杀菌消毒的同时，还产生
胶体吸附杂质净化水，故D 正确；
答案选D。
18．（24-25 高三上·吉林松原·期末）便携式消毒除菌卡主要活性成分为亚氯酸钠
，一种制备
粗产品的工艺流程如图。已知：纯
易分解爆炸，一般用空气稀释到体积分数为10%以下。
下列说法正确的是
A．溶解过程中可以用盐酸代替稀硫酸
B．流程中
做氧化剂
C．发生器中鼓入空气的主要目的是提供氧化剂
D．吸收塔中温度不宜过高，否则会导致
产率下降
【答案】D
【分析】NaClO3在稀硫酸中溶解，通入SO2在发生器中发生氧化还原反应，生成ClO2和Na2SO4，通过鼓入
空气，防止ClO2浓度过高，还可以将其吹进吸收塔，根据氧化还原反应规律可知，在吸收塔中ClO2与双氧
水、氢氧化钠反应生成NaClO2和氧气，再经过一系列操作得到NaClO2粗产品。
【详解】A．NaClO3具有强氧化性，可以氧化HCl，则溶解过程中不可以用盐酸代替稀硫酸，A 错误；
B．ClO2与双氧水、氢氧化钠反应生成NaClO2和氧气，流程中H2O2做还原剂，B 错误；
C．发生器中鼓入空气的主要目的是防止ClO2浓度过高，因为纯ClO2易分解爆炸，C 错误；
D．H2O2不稳定，温度过高，H2O2容易分解，如果吸收塔中温度过高，会导致H2O2分解，从而导致NaClO2
产率下降，D 正确；
故选D。
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19．（24-25 高三上·辽宁·阶段练习）从某含钴废渣中回收制备钴的一种流程如下图所示。回答下列问题：
已知：①含钴废渣的主要成分为
；
②
时，
以氢氧化物形式完全沉淀时的
分别为3.0、8.2；
③“调
”前溶液中
；
④离子完全沉淀时溶液中离子浓度
。
(1)写出提高“酸浸”速率的一项措施： 。
(2)“氧化”过程中发生反应的离子方程式为 。
(3)“试剂X”可选用 (填标号)；“调
”使
元素恰好全部进入滤渣2 时，溶液中
(填
“是”或“否”)开始沉淀。
A．
B．
C．
(4)“萃取分液”的目的是 。
(5)“气体Y”是一种温室气体，若“合成”过程中按
进行反应，则反应的化学方程式为
；
的熔点为
，可溶于多数有机溶剂，结构简式如图下所示，其中不存在的化学键类型为
(填标号)。
A．极性共价键 B．π 键 C．离子键 D．配位键 E．
键
(6)一种掺
催化剂的晶胞沿x、y、z 任一方向的投影均如下图所示。晶胞中与
最近的氧原子所构成的
几何形状为 ，阿伏加德罗常数的值为
，晶体的密度为
，则距离最近的两个氧原子间的
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距离为
(用含
的代数式表示)。
【答案】(1)适当提高“酸浸”温度或适当提高稀硫酸浓度或粉碎含钴废渣(合理即可)
(2)
(3) AC 否
(4)除去溶液中的
(5)
C
(6) 正八面体
【分析】含钴废渣(主要含有Co、Zn、Fe、Fe2O3、ZnO、SiO2等金属元素)经稀硫酸溶解，得到的溶液中含有
的阳离子有H+、Co2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+，加入双氧水将亚铁离子氧化为铁离子，加入CoO 或Co(OH)2调节溶
液pH，使铁离子转化为氢氧化铁沉淀，滤液中加入有机溶剂M，除去溶液中的Zn2+，水相中加入碳酸氢铵
得到Co(OH)3，Co(OH)3与H2、CO 反应生成Co2(CO)8和CO2，Co2(CO)8热分解得到钴，以此解答。
【详解】（1）适当提高“酸浸”温度、适当提高稀硫酸浓度、粉碎含钴废渣均可以提高“酸浸”速率；
（2）“酸浸”后溶液中的阳离子有
，“氧化”的目的是使
转化为
，
离子方程式为：
；
（3）由分析可知，“试剂X”可选用AC，消耗
，生成的
可进入产品；“调
”使
元素恰好全
部进入滤渣2 时，溶液中
为
，c(OH-)为
，
以
形式完全沉淀时，
，
，
，则理论上
为：
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，
，Zn2+未开始沉淀；
（4）根据题意可知，“萃取分液”的目的是除去溶液中的
；
（5）“气体Y”是
，“合成”过程中
，则反应的化学方程式为：
，
的熔点为
，可溶于多数有机溶剂，可知其
为分子晶体，结合结构简式，可知其中不含离子键，故答案选C；
（6）
根据题意还原出晶胞的示意图为
，由图可知晶胞中与
最近的氧原子所构成的几
何形状为正八面体；根据均摊法，每个晶胞中含有1 个
，含有
个
，含有
个O，晶胞
质量为
，根据晶体密度知晶胞体积为
，晶胞参数为
，距离最近的
两个O 原子之间的距离为
。
20．（2025·黑龙江吉林·一模）用钒铬矿(主要成分是
制备
和
的流程如
下：
已知：①“酸浸”后
转化为
；②
的
近似为
；
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(1)基态
原子的核外电子有 种空间运动状态。
(2)“氧化”后溶液中大量存在
，请写出相应的离子方程式： 。
(3)氧化所得溶液中含有一种复杂的含钒阴离子结构如图所示，由4 个
四面体(位于体心的V 为+5 价)，
通过共用顶点氧原子构成八元环，其化学式为 。
(4)调
时使用的是氨水和氯化铵的混合溶液，沉钒率受温度影响的关系如图所示。温度高于
沉钒率
降低的主要原因是
(5)常温下，若“含
溶液”中
，则“沉钒”调
的范围是
。
(6)请写出
煅烧生成
的化学方程式：
(7)
可用于测定水体的
(
是指每升水样中还原性物质被氧化所需要
的质量)。现有某水
样
，酸化后加入
的
溶液
，使水样中的还原性物质完全被氧化，
再用
的
溶液滴定剩余的
，
被还原为
，消耗
溶液
，则
该水样的
为
。
【答案】(1)15
(2)
(3)
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(4)氨水具有挥发性，且氯化铵容易受热分解，则温度高于
使得氨水和氯化铵溶液浓度降低，导致沉钒
率降低
(5)4.6
(6)
(7)160
【分析】钒铬矿加硫酸酸浸，
转化为
、Cr(OH)3转化为Cr2(SO4)3，加入Na2S2O8将
氧化
为
，调pH 得到
沉淀和含Cr3+的滤液，
煅烧得到
，滤液多步操作后得到
和硫酸钠的混合液；
【详解】（1）把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，因而空间运动状态个数等于轨
道数。基态Cr 原子电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1，故有15 种空间运动状态。
（2）加入Na2S2O8将
氧化为
，结合质量守恒、电荷守恒可知，同时生成硫酸根离子和氢离子，
反应为：
；
（3）由图，该阴离子中含有4 个
、12 个氧原子，氧的化合价为-2、V 为+5 价，则其化学式为
；
（4）氨水具有挥发性，且氯化铵容易受热分解，则温度高于
使得氨水和氯化铵溶液浓度降低，导致
沉钒率降低；
（5）
的
近似为
，当Cr3+开始沉淀所需
，pOH=9.4，pH=4.6，故答案为4.6；
（6）
煅烧生成
的过程中V 元素化合价没有改变，结合质量守恒，煅烧过程中还会生成氨气
和水，反应为
；
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（7）用
的
溶液滴定剩余的
，
被还原为
，反应中铁化合价由+2 变为
+3、铬化合价由+6 变为+3，结合电子守恒存在
，则由
反应消耗
为
，水样中还原性物质被氧化所需的
为
，结合COD 含义、电子守恒，存在
，
则该水样的
为
。
21．（24-25 高三下·辽宁·开学考试）利用废旧镍氢电池电极材料[主要成分为
，少量
及Cu、
Ca、Mg、Mn、Zn 的常见氢氧化物]为原料制取粗品硫酸镍晶体
流程如下。
已知：(
)
ⅰ除铜后的溶液中主要有
等。
(
)
ⅱ
，
(
)
ⅲ离子浓度
时，可认为该离子沉淀完全。
回答下列问题：
(1)“酸浸”时只考虑单质Ni 与混酸反应生成
，应控制混合酸中硫酸与硝酸的物质的量之比为
；所得“滤渣2”的主要成分除CuS 外，还有 (填化学式)。
(2)“滤渣3”含有氧化铁黄
，则反应生成氧化铁黄的离子方程式为 。
(3)“除
”步骤中，若原溶液中
，缓慢滴加
溶液，当第2
29
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种离子开始沉淀时，先沉淀的离子 (填“能”或“不能”)沉淀完全。
(4)“除锰”步骤中加入
后，反应生成含锰元素的一种黑色不溶物、
及硫酸，请写出
该反应的化学方程式： 。
(5)在“萃取”步骤中，加入有机萃取剂后，
与有机萃取剂(用HA 表示)形成易溶于萃取剂的络合物
，该过程可表示为：
。为使萃取剂再生并回收，可采取的操作
为 。由水层得产品时，结合如图硫酸镍晶体的溶解度曲线，“经系列操作”完善后为：将滤
液蒸发浓缩、 ，过滤即获得产品。
(6)测定粗品中硫酸镍的含量：称量粗品硫酸镍晶体
，用蒸馏水溶解，配成100mL 溶液。用移液管移取
25.00mL 溶液于锥形瓶中，加入
缓冲溶液(其
)及0.2g 紫脲酸铵混合指示剂，摇匀。
用
标准溶液滴定其中的
(离子方程式为
)，至溶
液呈蓝紫色，达到滴定终点时消耗EDTA 标准溶液
。则粗产品中
的质量分数表达式为
。
(7)一种镍基合金储氢后的立方晶胞结构如图所示，设
为阿伏加德罗常数的值。
30
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该晶胞中粒子个数最简比为
，该晶胞的密度为
。
【答案】(1)
(2)
(3)不能
(4)
(5) 向有机相中加入稀硫酸，充分振荡，静置，分液，收集有机层 快速降温至温度略低于
结晶
(6)
(7)
【分析】向废旧镍氢电池电极材料[主要成分为
，少量
及Cu、Ca、Mg、Mn、Zn 的常见氢氧
化物]中加入硫酸和硝酸进行酸浸，得到含
、
、
、
、
、
、
的溶液、NO 气
体和微溶于水的CaSO4，故滤渣1 为CaSO4，再加入Na2S 除铜后滤液主要含金属离子
、
、
、
、
、
，因为发生了反应
，滤渣2 的主要成分为CuS、S；加入H2O2将
氧化为
，加入CaCO3调节pH，进行沉铁，生成氧化铁黄(FeOOH)和CO2，滤渣3 为FeOOH，滤液主
要含金属离子为
、
、
、
、
，再加入NH4F 使
、
转换成
和
除去，
滤渣4 为
和
，加入
产物中含锰元素的黑色不溶物为
，发生
反应除去
，加入萃取剂，将
进行
31
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萃取，最后水层中的溶质为
，经过系列操作制得
，据此回答。
【详解】（1）加入混酸，只考虑单质Ni 与混酸反应生成
，则发生反应
，应控制混合酸中硫酸与硝酸的物质的量之比为
，加
入
除铜后滤液主要含金属离子
，因为发生了反应
，滤渣2 的主要成分为
。
（2）加入双氧水将
氧化为
，加入
调节溶液pH，使
转化为
沉淀除去，发生反
应的离子方程式为：
。
（3）因
，故加入
先沉淀；当
开始沉淀时满足：
，此时溶液中
的浓度为：
，所以
没有沉淀完全。
（4）加入
氧化除去
，产物中含锰元素的黑色不溶物为
，确定反应物及产物后，即
，配平后的化学方程式为
。
（5）“萃取”中用有机萃取剂除去
，发生反应
，为使萃取剂HA 再
生并回收，使平衡逆向移动生成HA，可采取的操作为向“萃取”步骤所得的有机相中加入适量的稀硫酸，
充分振荡，静置，分液，收集有机层即可。由图像可知，迅速降低温度在
以下结晶可得
32
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晶体，但注意温度过低可能会导致
晶体析出。
（6）根据反应
得：
硫酸镍溶液中
，
则
硫酸镍溶液中
，
的质量分数
。
（7）晶胞中La 在8 个顶点，共有
个；Ni 在面上8 个，体心1 个，共
个；
在棱心8 个，
面心2 个，共有
个。即粒子个数最简比为
。该晶胞的化学式为
，晶体密度
。
22．（24-25 高三上·辽宁·期中）硼化钛(结构式为
)常用于制备导电陶瓷材料和
材料。
I．工业上以高钛渣(主要成分为
、
、
、
和
，另有少量
、
)为原料制取
的流程如图。
已知：①电弧炉是由石墨电极和石墨坩埚组成的高温加热装置。
②高温下
易挥发。
③
可溶于热的浓硫酸形成
；④滤液I 可用于制备高能氟化剂
。
回答下列问题：
(1)“酸浸”后的滤液中的属于过渡金属的阳离子为 。
(2)“水解”需在沸水中进行，离子方程式为 ，该工艺中，经处理可循环利用的物质为 (填化
33
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学式)。
(3)“热还原”中发生反应的化学方程式为 ，
的实际用量超过了理论化学计量所要求的用量，原
因是 。
II．气相沉积法获得硼化钛：以
和
为原料，在过量的
参与下，沉积温度为800
1000℃
℃
，可制
得具有空间网状结构的磨料级硼化钛。
(4)硼化钛能作为磨料的原因是 。
(5)生产硼化钛，当
和
投料比
超过1.25 时硼化钛的纯度下降，原因是
。
III．硼砂
与
的混合溶液中加入
可以制备
。已知
的阴离子
只有一种化学环境的
原子，结构中有一个六元环且
和
原子最外层都达到8 电子稳定结构。
(6)X 阴离子的结构式为 。
【答案】(1)
(2)
(3)
易挥发，只有部分参加了反应
(4)硼化钛是共价晶体，硬度大
(5)
过量，被过量的氢气还原为单质硼
(6)
【分析】高钛渣(主要成分为TiO2、SiO2、Al2O3和CaO，另有少量MgO、Fe2O3)中加稀盐酸，Al2O3、CaO、
MgO、Fe2O3转化为对应的盐酸盐，二氧化硅、TiO2不溶解，过滤，滤渣中加浓硫酸酸解，二氧化硅不溶解，
成为滤渣，TiO2溶解生成
，然后水解、过滤，得TiO2 xH
‧
2O，然后脱水所得物质在电弧炉热还原得
TiB2。
34
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【详解】（1）“酸浸”加入稀盐酸与Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3反应生成AlCl3、CaCl2、MgCl2、FeCl3，属于
过渡金属的阳离子有：Fe3+；
（2）“水解”需在沸水中进行，此时TiO2+在沸水中水解生成TiO2·xH2O，同时生成H+，反应的离子方程式
为TiO2++(x+1)H2O
TiO2·xH2O+2H+，即TiO2+水解后溶液酸性增强，生成硫酸，所以在该工艺中，经处理可循
环利用的物质为H2SO4；
（3）“热还原”中发生反应的化学方程式为TiO2+B2O3+5C
TiB2+5CO↑，B2O3的实际用量超过了理论化
学计量所要求的用量，原因是B2O3高温下蒸气压大，易挥发，只有部分参加了反应；
（4）硼化钛由Ti 和B 原子相连构成空间网状结构，能作为磨料的原因是硼化钛是共价晶体，硬度大；
（5）当BCl3和TiCl4投料比[m(BCl3)：m(TiCl4)]超过1.25 时硼化钛的纯度下降，原因是BCl3过量，被过量的氢
气还原为单质硼；
（6）
X 的阴离子[B2O8H4]2-只有一种化学环境的B 原子说明结构对称，结构中有一个六元环且B 和O 原子最外层
都达到8 电子稳定结构，则B 原子与四个O 原子相连，X 阴离子的结构式为
。
23．（24-25 高三上·辽宁大连·期中）硼化钛(
)属于六方晶系准金属化合物，强度高、硬度大，用于机
械制造领域；五氟化锑(
)是一种高能氟化剂，广泛应用于制药业。工业上以一种含钛的矿渣(主要含
、
、
、
、
、
)为原料制取硼化钛和五氟化锑的流程如图所示。
35
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已知：①
性质较稳定，加热时可溶于浓硫酸中形成
；②高温下
易挥发。
回答下列问题：
(1)为了加快酸浸速率，可以采取的措施有 (写出两条)，滤渣Ⅰ的主要成分是 (填化学式)。
(2)“热还原”步骤中使用石墨化炉高温加热装置(
)进行加热，产物中得到一种可燃性气体，此
步骤主要反应的化学方程式为 ，同时测得
的实际用量超过理论计量值，原因是 。
(3)“除钴镍”步骤中，有机净化剂的基本组分为大分子立体网格结构的聚合物，其净化原理如下图所示。
、
能发生上述转化而
不能，推测可能的原因为 。
(4)硼化钛晶体结构及晶胞沿
轴的投影如下图所示，其晶胞参数
，
，
，
，设阿伏加德罗常数的值为
。由图可知
的配位数为 ，硼化钛的密度为
(列出计算式即可)。
【答案】(1) 适当增大盐酸浓度、适当升高酸浸温度(或粉碎矿渣、搅拌等合理)
36
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(2)
在高温下易挥发，反应不充分
(3)
、
半径与有机净化剂网格孔径大小匹配，可形成配位键，而
不匹配
(4) 6
【分析】含钛的矿渣主要含
、
、
、
、
、
，加盐酸“酸浸”，
不溶于盐
酸，过滤，滤渣Ⅰ是
，滤液Ⅰ中含有Sb3+、Zn2+、Pb2+、Ni2+、Co2+，滤液Ⅰ中加有机净化剂，
、
与有机净化剂形成配位键除去
、
；加Na2S 生成ZnS、PbS 沉淀除Zn2+、Pb2+；过滤，电解
SbCl3溶液生成金属Sb，Sb 与氯气反应生成SbCl5，SbCl5与HF 反应生成SbF5和HCl；
用热的浓硫酸溶解
得到
，
水解生成
；焙烧，加
、B2O3、C 粉热还原得到
。
【详解】（1）根据影响反应速率的因素，为了加快酸浸速率，可以采取的措施有适当增大盐酸浓度、适
当升高酸浸温度；
不溶于盐酸，滤渣Ⅰ的主要成分是
。
（2）“热还原”步骤中
、B2O3、C 粉高温得到
，产物中得到一种可燃性气体，可知该气体为
CO，此步骤主要反应的化学方程式为
；根据题目信息，高温下
易
挥发，所以
的实际用量超过理论计量值。
（3）根据图示，“除钴镍”步骤中，
、
半径与有机净化剂网格孔径大小匹配，可形成配位键，
而
不匹配，所以
、
能发生上述转化而
不能。
（4）硼化钛晶体结构及晶胞沿
轴的投影如下图所示，其晶胞参数
，
，
37
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，
，设阿伏加德罗常数的值为
。根据图示，
的配位数为6；根据均摊原则，晶胞
中Ti 原子数1，B 原子数为2，晶胞的体积为
，所以硼化钛的密度为
。
24．（2025·辽宁·一模）镓是一种战略金属元素，一种由湿法提锌浸出渣(含Ga、Pb、Zn、Fe 等元素的氧化
物)生产镓的流程如下：
(1)“酸浸”步骤中，随着湿法提锌浸出渣含
量的升高，
的浸出率降低的原因是 ，在含Pb 量
不变的条件下，可提高Ga 浸出率的措施是 (任答一点)。
(2)“还原”步骤中，若
物质选择
(难溶于水)，可得到黄色沉淀，该步骤
发生反应的离子方程式为
，可用于证明
反应完全的试剂是 (填化学式)。
(3)部分离子浓度
与
关系如下图所示。
根据流程和图中信息判断“中和沉镓”后所得滤液中的主要过渡金属阳离子为 (填离子符号)。
(4)“电解”时需严格控制电解液pH，若pH 过低可能造成的后果是 。
(5)已知镓的化学性质与铝相似，“碱浸”时为了节约成本，有研究人员提出B 物质使用氨水。已知
时，
，
。试通过计算推
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测该条件下
在
中的溶解趋势。写出简要计算过程并得出结论： 。
【答案】(1) 生成的PbSO4难溶，包覆在含镓残渣表面使Ga 的浸出率降低 粉碎、搅拌、增加浸
出时间、反复浸出、适当升高温度、适当提高酸的浓度
(2) ZnS +2Fe3+=2Fe2++S↓+Zn2+或H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+ KSCN 或K4[Fe(CN)6]
(3)Fe2+、Zn2+
(4)阴极氢离子放电产生氢气
(5)反应
的平衡常数
，一般来说，
时反应
基本完全了，则
时反应较难发生或者说逆向进行得比较完全，
为可逆反应，因为
，所以可得到结论：
正向可溶，或者
在
可溶，但是可逆反应。
【分析】湿法提锌浸出渣(含Ga、Pb、Zn、Fe 等元素的氧化物) 用硫酸酸浸，Pb2+和硫酸根反应生成不溶性
的硫酸铅，其它离子在滤液中，加入A 物质还原，将Fe3+还原为Fe2+，加入石灰中和沉镓，过滤得到
Ga(OH)3沉淀，Fe2+、Zn2+在滤液中，沉淀加B 物质碱浸，使Ga(OH)3沉淀溶解，所得溶液进行电解得到粗镓；
经多步操作得到纯镓；
【详解】（1）酸浸时生成硫酸铅沉淀，则“酸浸”步骤中，随着湿法提锌浸出渣含
量的升高，
的
浸出率降低的原因是：生成的PbSO4难溶，包覆在含镓残渣表面使Ga 的浸出率降低；增大反应物的浓度、
增大接触面积、升温等均能加快反应速率，则在含Pb 量不变的条件下，可提高Ga 浸出率的措施是：粉碎、
搅拌、增加浸出时间、反复浸出、适当升高温度、适当提高酸的浓度。
（2）“还原”步骤中，若
物质选择
(难溶于水)，得到的黄色沉淀为硫单质，则该步骤中
为氧化
剂，由于所得溶液呈酸性，
或其转化生成的H2S 为还原剂，则发生反应的离子方程式为ZnS
+2Fe3+=2Fe2++S↓+Zn2+或H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+，铁离子与硫氰根离子生成血红色溶液、与K4[Fe(CN)6]产生
深蓝色沉淀，故可用于证明
反应完全的试剂是KSCN 或K4[Fe(CN)6]。
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（3）通常，金属离子浓度小于10-5mol/L 即图中该离子对应的pM＞5 时可认为沉淀完全，由图可知，镓离
子沉淀完全时锌离子、亚铁离子尚未沉淀，则根据流程和图中信息判断“中和沉镓”后所得滤液中的主要
过渡金属阳离子为Fe2+、Zn2+ (填离子符号)。
（4）电解时，镓离子在阴极得到电子被还原生成镓，“电解”时需严格控制电解液pH，若pH 过低，氢
离子浓度过大，可能造成的后果是：阴极氢离子放电产生氢气。
（5）已知镓的化学性质与铝相似，“碱浸”时为了节约成本，有研究人员提出B 物质使用氨水。已知
时，
，
。试通
过计算推测该条件下
在
中的溶解趋势：则有：反应
的平衡常数
，一般来说，
时反应
基本完全了，则
时反应较难发生或者说逆向进行得比较完全，
为可逆反应，因为
，所以可得到结论：
正向可溶，或者
在
可溶，但是可逆反应。
25．（24-25 高三上·辽宁·期末）一种利用炼锌渣(主要含
、一定量的
、不溶
性杂质)为原料制备硫化锌及高纯镓的流程如图所示：
已知：①电解制取镓时，溶液中的氯离子会影响镓的析出。
②
。
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③
与
的各物种的分布分数随
的变化如图1 所示。
④
晶胞可以看成是由8 个图2 所示的小立方体堆积成大立方体以后，
占据四个互不相邻
的小立方体的体心得到的结构。
(1)黄钠铁矾的化学式为
，晶体颗粒大、易沉降。
①“沉铁”时生成黄钠铁矾的离子方程式为 。
②不采用调节
的方式沉铁，从制备或分离的角度分析可能的原因是： 。
(2)“还原除杂”时先向溶液中加入一定量的铜粉，反应一段时间后再向溶液中加入稍过量
粉，滤渣的成
分除了
、
粉外，还有 。
(3)“调节
”时，
不能过高的原因是 。
(4)室温时，
。
计算反应
的平衡常数
。
(5)直接电解“沉锌”后的溶液可制备镓，阴极的电极反应式为 。
(6)在沉铁前可以加入铁氰化钾检验
是否被完全氧化，若
未被完全氧化，则会产生蓝色的
沉淀，每个
晶胞含 个
。
【答案】(1)
直接调pH 沉铁易生成
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胶体，不容易过滤，且Fe(OH)3胶体同时容易吸附Zn2+而造成ZnS 损失
(2)CuCl
(3)pH 过高时，Zn2+将转化为Zn(OH)2或
，
较稳定不利于ZnS 生成，Zn(OH)2直接沉
淀，不利于Zn2+转化为ZnS 或ZnS 中混有Zn(OH)2
(4)
(5)
(6)24
【分析】根据流程图分析，炼锌渣经过稀硫酸、H2O2酸浸过滤掉不溶性杂质，将ZnO、CuO、Fe2O3、FeO
转化为Zn2+、Cu2+、Fe3+，向滤液中加入硫酸钠溶液进行沉铁，得到黄钠铁矾，结合已知，溶液中的氯离子
会影响镓的析出，可知金属粉末中含有Cu 粉除去Cl-，以及金属粉末Zn 除去Cu2+，向滤液中加入NaOH 溶
液调节pH 为8.2，目的是将Ga3+转化为
，加入Na2S 溶液将Zn2+转化为ZnS，最后电解
NaGa(OH)4溶液得到金属镓。
【详解】（1）①“沉铁”时，加入硫酸钠生成黄钠铁矾沉淀，离子方程式为
；
②直接调pH 沉铁易生成Fe(OH)3胶体，不容易过滤；Fe(OH)3胶体同时容易吸附Zn2+而造成ZnS 损失；
（2）加入铜粉的目的是：除去Cl-，发生的反应为
，故滤渣的成分除了
、
粉外，还有CuCl；
（3）根据图示可得知，当pH 过高时，Zn2+将转化为Zn(OH)2或
，
较稳定不利于
ZnS 生成，Zn(OH)2直接沉淀，不利于Zn2+转化为ZnS 或ZnS 中混有Zn(OH)2；
（4）由反应方程式
的平衡常数K1=
，
结合
K=1.0×1034，可知K1=
=
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=
=1×10-35×1×1034×2.0×10-5=2.0×10-6；
（5）电解NaGa(OH)4溶液得到金属镓，阴极的反应为
；
（6）K+占据四个互不相邻的小立方体(晶胞的
部分)的体心，所以晶胞中含有4 个K+，化学式为
KFe[Fe(CN)6]，则每个KFe[Fe(CN)6]晶胞含有CN-的个数是24。
26．（24-25 高三上·辽宁沈阳·阶段练习）碲化镉
量子点具有优异的光电性能。某科研人员设计以
电解精炼铜获得的富碲渣（含铜、碲、银等）为原料合成碲化镉量子点的流程如下：
回答下列问题：
(1)电解精炼铜时原料富碲渣将在 （填“阴”或“阳”）极区获得。
(2)“硫酸酸浸”时，取含单质
6.38％的富碲渣
，为将
全部溶出转化为
需加质量分数为
30％的
（密度：
） mL。但实际操作中，
用量远高于该计算值，原因之一
是
同时也被
浸出，请写出
被浸出时发生反应的离子方程式： 。
(3)化学中用标准电极电势
（氧化态/还原态）反映微粒间得失电子能力的强弱，一般这个数值越大，氧
化态转化为还原态越容易。已知硫酸酸浸液中部分微粒的标准还原电极电势为
、
，则
“还原”酸浸液时，主要发生反应的化学方程式是 。
(4)结合下列反应机理（反应中水及部分产物已省略），推测
在“还原”步骤中的作用是 。
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(5)①合成量子点时，加入柠檬酸钠作为包覆剂，利用柠檬酸钠的憎水基团修饰
，亲水基团则用于增
强其生物相容性，下列最可能替代柠檬酸钠生产具备以上特征量子点的物质是 （填字母）。
A．碳酸钠 B．甲苯 C．乙酸乙酯 D．硬脂酸钠
②量子点在微观尺寸发生变化时，可以在特定波长的激光照射下发出不同颜色的光，关于这一现象下列说
法不正确的是 （填字母）。
A．属于物理变化 B．属于化学变化 C．由光化学反应产生 D．由电子跃迁形成
(6)胆矾的结构如图所示。下列说法不正确的是________。
A．胆矾晶体中含有离子键、配位键、氢键等化学键
B．胆矾属于离子晶体
C．
的空间结构为正四面体形
D．电负性O＞S，第一电离能O＜S
【答案】(1)阳极
(2)
(3)
(4)催化剂
(5) D BC
(6)AD
【分析】富碲渣经过硫酸酸浸后，
转化为
，过滤后的浸出液经过二氧化硫还原得到粗碲，粗碲
44
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处理后得到精制碲，与
反应得到
，在反应釜中与
在柠檬酸钠作用下反应得到
量子
点。
【详解】（1）电解精炼铜得到富碲渣，其中含贵金属，电解精炼铜时阳极产生阳极泥，含贵金属，故应
在阳极区得到。答案为：阳极。
（2） 单质
的富碲渣
含有纯净的
为
，将
全部溶出转化为
，失去电子
为：
；设双氧水需要
，根据电子转移守恒，得：
，
，则推出二者的方程式计量系数为：
，列式计算所需双氧水溶液的体积为：
。铜在酸性环境下，容易被双氧水氧化为铜离子，则
被浸出时发生反应的离子
方程式：
。答案为：
；
。
（3）根据题意，标准电极电势数值越大，氧化态转化为还原态越容易，故
“还原”酸浸液时，主要发
生反应的化学方程式是：
。答案为：
。
（4）根据反应机理图，氯离子参与反应，最终又生成，推测
在“还原”步骤中的作用是作催化剂。
答案为：催化剂。
（5）①根据题干信息，合成量子点时选择的包覆剂应含亲水基和憎水基，硬脂酸钠含憎水基烃基，含亲
水基羧基，故选D；甲苯和乙酸乙酯只含憎水基，碳酸钠只含亲水基，不符合题意；
②量子点在微观尺寸发生变化时，可以在特定波长的激光照射下发出不同颜色的光，这种现象是发生了电
子的跃迁，属于物理变化；
答案为：D；BC。
（6）A．胆矾晶体中含有离子键、配位键等化学键，氢键不属于化学键，A 错误；
B．胆矾是离子化合物，属于离子晶体，B 正确；
C．硫酸根离子中
的成键电子对数为
，孤电子对数为
，故硫酸根的空间构型是正四面体
形，C 正确；
45
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D．同主族元素电负性从上到下越来越小，故电负性
，同主族元素从上到下第一电离能越来越小，故
第一电离能
，D 错误；
答案为：AD。
27．（24-25 高三上·吉林·阶段练习）工业上常利用
作汽车尾气的吸收剂，它可以在光催化作用下使
有机污染物降解，工业上利用主要成分为
的含铈矿石制
，其工艺流程如下：
(1)“焙烧”时，通
的目的是 。
(2)操作①所需的玻璃实验仪器有烧杯、 。
(3)上述流程中
与盐酸反应的离子方程式 。
(4)写出沉铈过程的离子方程式 。
(5)
中含有的共价键类型 基态K 原子的简化核外电子排布式 。
(6)
的晶胞结构如图，
的配位数是 。若晶胞参数为
，则最近的
与O 的核间距为
。
【答案】(1)将
氧化为
(2)漏斗、玻璃棒
(3)
(4)
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(5) 极性共价键和配位键
(6) 8
【分析】氟碳铈矿
焙烧时和氧气反应生成
和
，化学方程式为：
，加入稀盐酸和
转化为
存在于滤液中，
转
化为沉淀
，
中加入
溶液得到
沉淀；滤液中的
和碳酸氢铵混合发生反应生
成沉淀
，灼烧沉淀得到
，据此解答。
【详解】（1）“焙烧”时
和氧气反应化学方程式为：
，通
的目的是将
氧化为
；
（2）操作①是过滤操作，所需的玻璃实验仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒；
（3）
与盐酸发生氧化还原反应生成
和氯气，反应的离子方程式为
；
（4）由图知，沉铈过程为
和碳酸氢铵混合发生反应生成沉淀
，离子方程式为：
；
（5）
为离子化合物，
为阴离子，含有阴阳离子间的离子键，
存在中极性共价键，
中除
了B、F 间的极性共价键，B 还有一个空轨道，F-有孤电子对，即还存在B 和
间的配位键，所以共价键类
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型为极性共价键和配位键，基态K 原子的简化核外电子排布式为
；
（6）由晶胞结构图可知，体内大灰球个数位为8，顶点和面心小黑球个数为
，结合化学式
可知，大灰球为O，小黑球为
，以面心的
为例，距离其最近的O 的微粒数为8 个，
晶体
结构中
的配位数为8，
晶胞中
与最近O 的核间距为晶胞体对角线长度的
，即
。
28．（24-25 高三上·黑龙江哈尔滨·阶段练习）活性氧化锌
常用于医药、涂料、陶瓷等。某科研小组
以锌废料(主要成分是
和
，含少量的
等元素以及油污)为原料制备活性氧化锌
及回收其他金属元素，流程如图。
回答下列问题：
(1)
的原子结构示意图为
。
中铁的化合价为 价。
(2)“浸取”中，适当加热能提高浸取速率，但是温度过高，浸取速率反而降低，其主要原因是 。
(3)“除铁”时发生氧化还原反应的离子方程式为 。
(4)金属M 的化学式为 。
(5)“沉锌”的滤液采用 、 ，过滤、洗涤、干燥等一系列操作，得到铵态氮肥。
(6)“高温焙烧”过程中发生反应的化学方程式为 。
【答案】(1)+3
(2)温度过高，会加快氨水分解(或挥发)
(3)2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe(OH)3↓+4H+
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(4)Zn
(5) 低温蒸发浓缩 冷却(降温)结晶
(6)Zn2(OH)2CO3
2ZnO+CO2↑+H2O
【分析】以锌废料(主要成分是ZnSO4和ZnO，含少量的Fe、Cu、Pb、As 等元素以及油污)为原料制备活性
氧化锌及回收其他金属元素的流程流程为：NH4Cl 和氨水浸取锌废料，Pb 元素转化为Pb(OH)Cl 沉淀除去，
Zn、Fe、Cu、As 等元素进入溶液，加入FeCl3溶液，As 元素转化为FeAsO4沉淀除去，加入H2O2溶液氧化
Fe2+为Fe3+，调节溶液pH 使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去，反应为H2O2+2Fe2++4H2O=2Fe(OH)3↓+4H+；再加入
金属M 将Cu2+置换生成Cu，根据除杂规则可知，为了不引入新的杂质，则加入过量的金属M 为Zn；活性
炭具有吸附作用，加入活性炭净化时除去油污；加入NH4HCO3沉锌，将Zn2+转化为碱式碳酸锌
[Zn2(OH)2CO3]，煅烧Zn2(OH)2CO3得到ZnO，反应为Zn2(OH)2CO3
2ZnO+CO2↑+H2O，沉锌时的副产物为
NH4Cl，NH4Cl 易溶于水，可采用降温结晶法得到，一系列操作为：低温蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、
干燥，据此分析解答；
【详解】（1）根据As 的原子结构示意图可知，砷最高化合价为+5 价，则FeAsO4中铁的化合价为铁为+3
价；
（2）氨水具有挥发性，一水合氨受热易分解，则“浸取”步骤温度不能过高；
（3）H2O2具有强氧化性，能氧化Fe2+为Fe3+，调节溶液pH 时Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，则“除铁”的离子
方程式为2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe(OH)3↓+4H+；
（4）由分析可知，流程是制备活性氧化锌，并且除杂时为了不引入新的杂质，该金属将Cu2+置换生成
Cu，则为金属Zn；
（5）“沉锌”的滤液中含有副产物NH4Cl,可用作氮肥，并且NH4Cl 易溶于水，所以一系列操作为：低温蒸
发浓缩、冷却(降温)结晶、过滤、洗涤、干燥，得到铵态氮肥；
（6）由分析可知，高温焙烧碱式碳酸锌时生成氧化性、二氧化碳气体和水，反应为Zn2(OH)2CO3
2ZnO+CO2↑+H2O；
29．（24-25 高三上·黑龙江牡丹江·期中）I．由硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、Al2O3和SiO2)得到绿
矾(FeSO4·7H2O)，然后制取透明氧化铁颜料的流程如下：
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已知：①透明氧化铁又称纳米氧化铁，粒子直径微小(10~90nm)，包括氧化铁黄(FeOOH)和氧化铁红
(Fe2O3)，难溶于水，在碱性条件下非常稳定；
②Fe3+能将FeS2中的硫元素氧化为+6 价。
回答下列问题：
(1)FeS2的电子式为 。其阴阳离子个数比为 。
(2)“滤渣”中的主要成分是 。
(3)“还原”过程中氧化剂是 。氧化产物是 。(用离子符号表示)
(4)流程中“
”环节的目的是 。
(5)“沉淀”采用分批加入KOH 溶液，并不断搅拌，这样操作不但可以得到色泽纯正的氢氧化铁，而且还可
以 。
Ⅱ．还可以选用用
溶液浸取黄铁矿，其流程如图所示。
(6)“浸取”的过程中，加快浸取的速率的方法有 (写出两项)。
(7)“操作”如果在实验室里进行，用到的玻璃仪器为 。
(8)从“溶液X”中提取绿矾晶体的操作为：加入Fe 粉后，应先浓缩滤液至 ，趁热过滤，取滤液，
，过滤、洗涤、干燥。
【答案】(1)
1：1
(2)二氧化硅和二硫化铁
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(3) Fe3+
(4)除去溶液中的Al3+，得到FeSO4溶液
(5)形成细小的氢氧化铁颗粒
(6)将黄铁矿粉碎，适当增加Fe2(SO4)3溶液浓度，适当升温，搅拌
(7)烧杯、漏斗、玻璃棒
(8) 溶液表面出现晶膜 冷却结晶
【分析】Ⅰ：硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、Al2O3和SiO2)加入硫酸溶解生成硫酸铁、硫酸亚铁、硫
酸铝，SiO2难溶于酸，过滤为滤渣，加入过量FeS2还原Fe3+为Fe2+，结晶得到滤液1 为硫酸铝，再加水溶解
得到硫酸亚铁溶液，加入KClO3部分氧化亚铁离子为铁离子，以及在KOH 强碱性条件下生成氧化铁黄
( FeOOH)，经转化得到透明氧化铁；
Ⅱ：由题给流程可知，黄铁矿用硫酸铁溶液浸取时，二硫化亚铁与溶液中铁离子反应生成亚铁离子和硫单
质，过滤得到含有硫酸亚铁的溶液X 和含有矿渣、硫的滤渣；溶液X 经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、
干燥得到绿矾晶体。
【详解】（1）
FeS2是由Fe2+和
构成的，其电子式为：
；其阴阳离子个数比为1：1；
（2）由分析可知，滤渣为难溶于酸的SiO2和过量FeS2，名称为二氧化硅和二硫化亚铁；
（3）已知Fe3+能将FeS2中的硫元素氧化为+6 价，“还原”过程中涉及的离子方程式为
，“还原”过程中氧化剂是Fe3+，氧化产物为
；
（4）由分析可知，流程中结晶再溶解环节的目的是除去溶液中的铝离子，得到硫酸亚铁溶液；
（5）由分析可知，向溶液中分批加入氢氧化钾溶液，并不断搅拌的目的是得到均匀、色泽纯正的氢氧化
铁，使氢氧化铁形成细小的氢氧化铁颗粒便于转化为透明氧化铁；
（6）“浸取”的过程中，加快浸取的速率的方法有将黄铁矿粉碎，适当增加Fe2(SO4)3溶液浓度，适当升温，
搅拌等；
（7）“操作”为过滤，如果在实验室里进行，用到的玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒；
（8）由分析可知，从“溶液X”中提取绿矾晶体的操作为：加入Fe 粉后，应先浓缩滤液至溶液表面出现晶
膜，趁热过滤，取滤液，冷却结晶，过滤、洗涤、干燥。
30．（24-25 高三上·黑龙江·阶段练习）菱锰矿主要成分为MnCO3、SiO2、CaMg(SiO3)2和少量FeCO3，一种利
用该矿石制取高纯二氧化锰的工艺流程如图所示：
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回答下列问题：
(1)“研磨”的目的是 。
(2)分析下列图1、图2，氯化铵焙烧菱锰矿的最佳条件是：焙烧温度为 ℃、氯化铵与锰矿粉的质量
之比为 。
(3)“氧化焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为 。
(4)“浸出”后的浸渣的主要成分有铁的氧化物、CaMg(SiO3)2、 (填化学式)。
(5)检验“沉锰”后得到的MnCO3沉淀洗涤干净的方法是 。
(6)氧化焙烧是在空气中进行，写出“氧化焙烧”反应的化学方程式： 。沉锰生成MnCO3的离子方
程式 。
(7)请从该流程经济效益角度出发，提出一个充分利用气体A 和气体B 的方案 。
【答案】(1)增大反应的接触面积，加快反应速率，使反应更充分
(2) 500 1.10
(3)
(4)SiO2
(5)取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加硝酸酸化的硝酸银溶液，若没有白色沉淀，说明沉淀洗涤干净
(6)
(7)将得到的CO2和NH3用于制备沉锰所需的NH4HCO3
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【分析】菱镁矿研磨后加入氯化铵焙烧，发生反应MnCO3+2NH4Cl
MnCl2+CO2↑+2NH3↑+H2O，
4FeCO3+O2
2Fe2O3+4CO2，加水“浸出”后的浸渣的主要成分有Fe2O3、CaMg(SiO3)2、SiO2，浸液中含有
Mn2+，加入碳酸氢铵沉淀锰离子上得到碳酸锰，氧化焙烧后得到MnO2。
【详解】（1）“研磨”的目的是增大反应的接触面积，加快反应速率；
（2）由图1、图2 可知，氯化铵焙烧菱锰矿的最佳条件是：焙烧温度为500℃、氯化铵与锰矿粉的质量之
比为1.10；
（3）菱镁矿研磨后加入氯化铵焙烧，发生反应MnCO3+2NH4Cl
MnCl2+CO2
+2NH3
+H2O，4FeCO3+O2
2Fe2O3+4CO2但后者量少。所以“氯化焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为MnCO3+2NH4Cl
MnCl2+CO2
+2NH3
+H2O；
（4）“浸出”后的浸渣的主要成分有铁的氧化物、CaMg(SiO3)2、SiO2；
（5）“沉锰”后通过过滤、洗涤、干燥得到，检验沉淀已洗涤干净，主要是检验洗涤液中不含氯离子，
其方法是取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加硝酸酸化的硝酸银溶液，若没有白色沉淀，说明沉淀洗涤
干净；
（6）氧化焙烧是在空气中进行，写出“氧化焙烧”反应的化学方程式：2MnCO3+ O2
2MnO2+2CO2；沉
锰时加入碳酸氢铵，其中碳酸氢根离子和锰离子反应生成碳酸锰沉淀，离子方程式
；
（7）气体A 和气体B 是指CO2和NH3，可用于制备沉锰所需的NH4HCO3。
31．（2025·内蒙古·模拟预测）
是冶炼金属钛的重要原料。氟化法从含钛电炉渣(主要含有
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元素)中制备
的流程如下：
回答下列问题：
(1)
位于元素周期表 区。
(2)滤渣的主要成分为
和 。
(3)“除铁”步骤溶液中残留的
以钠盐形式析出，离子方程式为 。
(4)“水解”步骤中
和
的水解率
与溶液
的关系如下图所示。为提高分离效果，
“水解”的最佳
为 。水解后的滤液需返回工艺进行循环，目的是 。
(5)“水解”生成
沉淀的化学方程式为 。
(6)“煅烧”产生的气体中可循环使用的物质是 和 (填化学式)。
(7)如下图所示，“煅烧”温度达
时，锐钛矿型
(晶胞Ⅰ，
位于晶胞顶点、侧面和体心)转换成
金红石型
(晶胞Ⅱ)，晶胞体积
，
。则晶体密度比
(填最
简整数比)。
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【答案】(1)d
(2)CaF2
(3)
(4) 9.0 循环利用，提高钛元素的利用率，且能减少污染物排放
(5)
(6) NH3 HF
(7)
【分析】含钛电炉渣氟化浸出的滤渣为
和生成的CaF2沉淀，浸出液加入饱和食盐水除去铁，滤
液加入氨水水解生成
，加入水蒸气煅烧得到二氧化钛；
【详解】（1）
为22 号元素，位于元素周期表d 区。
（2）由分析，滤渣的主要成分为
和CaF2；
（3）“除铁”步骤溶液中残留的
和钠离子结合以钠盐形式析出，离子方程式为：
；
（4）“水解”步骤中
和
通过水解使得其中
生成水解产物
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沉淀而和
分离，结合图可知，“水解”的最佳
为9.0，此时
几乎不水解进入滤液、
水解进入沉淀；水解后的滤液需返回工艺进行循环，目的是循环利用，提高钛元素的利用率，
且能减少污染物排放；
（5）
“水解”生成
沉淀，结合质量守恒还生成HF，反应为：
；
（6）
和水蒸气“煅烧”生成二氧化钛和气体，结合质量守恒，气体为氨气和HF，可以分别
在氟化浸出、水解环节循环使用，故产生的气体中可循环使用的物质是NH3和HF；
（7）据“均摊法”， 晶胞Ⅰ中含
个Ti、晶胞Ⅱ中含
个Ti，结合化学式，则1
个晶胞中分别含4 个、2 个
，则
。
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