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易错专题20 化学工艺流程题解题策略
聚焦易错点：
一、物质制备型
1.原料处理阶段
(1)常见原料处理的方法:溶解、水(酸或碱)浸、浸出、灼(焙、煅)烧等。
(2)加快反应速率的方法:搅拌、加热、粉碎等。
2.分离提纯阶段
(1)调pH 除杂:控制溶液的酸碱性,使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。
(2)加热:加快反应速率或促进平衡向某个反应方向移动。
(3)降温:防止某物质在高温时会溶解(或分解)或使化学平衡向着题目要求的方向移动。
(4)水(酸或碱)溶法:除去可溶性(碱性或酸性)杂质。
(5)氧化剂或还原剂法:除去还原性或氧化性杂质。
(6)分离方法:过滤、蒸发(冷却)结晶、萃取和分液、蒸馏(或分馏)等。
3.获得产品阶段
(1)洗涤:(冰水、热水)洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中溶解损耗。
(2)根据物质溶解度差异选择正确的方法,如蒸发浓缩、冷却结晶或蒸发结晶、趁热过滤。
二、物质分离提纯型
物质分离提纯型工艺流程题主要是针对混合物的除杂、分离和提纯。解题时找出要得到的主要物质是什么,
混有的杂质有哪些,分析加入某一试剂后,能与什么物质发生反应,生成了什么物质,要用什么样的方法才能
将杂质除去,将工艺流程转化为物质的转化流程,明确各步所加试剂或相关操作的目的。工艺流程题中文字
表述题答题方法如下：
1.“加过量试剂”:常考虑反应完全或增大转化率、产率等。
2.“控制pH”:常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。
3.“能否加其他物质”:常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。
4.“控制较低温度”:常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。
5.“判断沉淀是否洗净”:常取少量最后一次洗涤液于试管中,向其中滴加某试剂,以检验其中的某种离子。
6.“检验某物质的设计方案”:通常取少量某物质于试管中,加水溶解,再加入另一试剂产生某现象,然后得
出结论。
7.“用某些有机试剂清洗”:(1)降低物质溶解度有利于产品析出;(2)洗涤沉淀可减少损耗和提高利用率等。
8.“在空气中或在其他气体中”:主要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、
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防潮解等目的。
考点精练
1．（2024·安徽黄山·二模）氧缺位体
是热化学循环分解水制氢的催化剂。一种以黄铜矿(主要
成分是
，含
、
等杂质)为原料制备
流程如图所示：
已知：①酸浸后溶液中的金属离子有
和
②
时已知几种金属离子沉淀的
如表所示：
金属氢氧化物
开始沉淀的
1.9
3.4
6.4
7.0
完全沉淀的
3.2
4.7
7.6
9.0
请回答下列问题：
(1)
“焙烧”时生成三种氧化物，其中金属氧化物的化学式为 。
(2)焙烧产物中的
在有氧条件下利用石灰石浆液吸收可制得一种副产品 。(填化学式)
(3)流程中，若无“还原”工序，造成的后果是 。
(4)已知
有两种同分异构体，则“沉铁”过程中生成的
的空间结构是
。
(5)“灼烧”工序的化学方程式是 ，“煅烧”时通入
的作用是 。
(6)“煅烧”
得到氧缺位体
时，不同温度范围内，发生变价的金属元素不同，某温度下
2
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制得的氧缺位体质量为原质量的
，则
。
(7)氧缺位体催化分解水制氢可分为两步：
第一步： (完成方程式)；
第二步：
。
2．（2024·四川成都·二模）草酸镍(NiC2O4)是一种不溶于水的浅绿色粉末，常用于制镍催化剂和镍粉等。以
铜镍合金废料(主要成分为镍和铜，含有一定量的铁和硅)为原料生产草酸镍的工艺流程如图：
已知：①“浸出”液含有的离子主要有H+、Ni2+、Cu2+、Fe3+、
、
；
②pH 增大，Fe2+被氧化的速率加快，同时生成的Fe3+水解形成更多的胶体能吸附Ni2+。
③草酸的Ka1=6.0×10-2，Ka2=5.0×10-5。
回答下列问题：
(1)生产时为提高合金废料浸出率，下列措施可行的是 (填字母)。
a．适当延长浸出时间 b．高温浸出 c．分批加入混酸浸取并搅拌
(2)“萃取”步骤中萃取除去的主要金属阳离子是 。
(3)“氧化”过程中，控制70℃、pH 小于3 的条件下进行。
①“氧化”过程的离子方程式为 。
②若pH 大于3 镍的回收率降低的原因是 。
(4)“过滤”后的滤液中加入(NH4)2C2O4溶液反应得到草酸镍，过滤得到的草酸镍需要用蒸馏水洗涤，检验晶
体是否洗涤干净的方法是 。已知常温下Ksp[NiC2O4]=1.70×10-17，当溶液pH=2 时，Ni2+沉淀完全
[c(Ni2+)≤1×10-5mol·L-1时认为完全沉淀]，则此时溶液中草酸的浓度c(H2C2O4)= (保留两位有效数字)。
(5)在空气中加热二水合草酸镍得到NiO，该反应的化学方程式为 。
3．（2024·山西晋中·二模）锰可用于制造特种钢材，在汽车电池、高端装备制造、新材料等领域有广泛应
用。二氧化锰广泛应用于电池、电子工业。以主要成分为
的某锰矿(杂质为
、
等)为原料制备单质锰的一种流程如图所示：
3
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已知：金属离子浓度的负对数
与溶液
的关系如图所示：
回答下列问题：
(1)滤液中的溶质为
、 (填化学式)，“氧化除硫”过程中有红褐色固体生成，则
参与
反应的化学方程式为 。
(2)“酸浸氧化”过程
被氧化的离子方程式为 。
(3)为何不通过调
的方法将
除去： ；已知若溶液中
同时沉淀完全时，溶液
中
，则相同温度下，
。
(4)通过控制适当的反应条件，电解
溶液时，既可得到
也可得到
，则生成单质时，
应
在 (填“阳极”或“阴极”)上放电；写出生成
时的电极反应式： 。
(5)已知单质锰的立方晶胞结构如图所示：
4
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则锰的配位数是 ；若锰原子半径为
，阿伏加德罗常数值为
，则单质锰的密度为
(用含
的代数式表示)。
4．（2024·广东惠州·三模）为回收利用废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4、SiO2、Fe3O4以及钾和铝的硅酸盐)，
科研人员研制了一种回收V2O5的新工艺，主要流程如下图。
已知：i．该工艺条件下，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
Fe3+
Fe2+
Al3+
开始沉淀pH
1.9
7.0
3.0
完全沉淀pH
3.2
9.0
4.7
ii．VOSO4可溶、(VO2)2SO4易溶、V2O5和NH4VO3难溶；
＋2OH-=
+H2O
(1)“酸浸氧化”时，VO2＋转化成
反应的离子方程式为 ，同时V2O5转化为
。滤渣①主要成分
是 。
(2)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V2O5·2H2O，随滤液②可除去金属离子K＋以及部分的金属离子有 。
(3)“沉淀转溶”中，V2O5·2H2O 转化为KVO3溶解，写出V2O5·2H2O 与KOH 反应的化学方程式 。
(4)“调pH”中滤渣④的主要成分是 。
(5)全钒液流储能电池可实现化学能和电能的相互转化，其原理如图所示。
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①充电过程中，左槽电极反应式为 。
②放电过程中，右槽溶液颜色变化的情况是 。
(6)钒的某种氧化物的立方晶胞结构如图所示，钒原子的配位数为 。若该晶胞的密度为ρg/cm3，且用
NA表示阿伏加德罗常数，则该晶胞的边长为 nm。
5．（2024·新疆·二模）以菱锰矿(主要成分为MnCO3，还含有铁、镍的碳酸盐以及SiO2杂质)为原料生产次
锰酸钠(Na3MnO4)的工艺流程如图：
已知：
物质
MnS
NiS
Ksp
2.0×10-13
1.0×10-21
(1)次锰酸钠中Mn 的化合价为 ；滤渣1 的主要成分为MnO2和 (填化学式)。
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(2)锰的浸出率结果如图所示。由图可知，所采用的最佳实验条件为 。
(3)浸出液加入MnO2发生的离子反应方程式为 。
(4)“除镍”步骤发生的反应为：MnS(s)+Ni2+(aq)=NiS(s)+Mn2+(aq)。反应的平衡常数K= 。
(5)“母液1”中主要溶质的用途 。
(6)煅烧产物MnO2在“共熔”过程中，反应得到Na2MnO4及一种单质气体，则该反应的化学方程式为
。
(7)某MnxO，四方晶胞结构及其投影如图所示，该晶胞由O2-和Mn3+构成。
该晶体中Mn 的配位数为 ，Mn 与Mn 之间最近(顶点和体心)距离为 pm。(用含a、
b 的代数式表示)
6．（2024·河北·一模）某铜硫矿富含黄铁矿和磁黄铁矿等硫铁矿物，占原矿矿物总量38％，实验室以此为
原料模拟工业制备纯铜并利用黄铁精矿进行含铬废水处理，工艺流程转化如下：
［注］1.粉碎解离度(不同成分矿石分离程度)与粉碎程度有关，颗粒越细，解离度越高，最高可达93％，
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但颗粒越细对设备要求越高。
2.铜蓝矿的主要成分为CuS，黄铁矿的主要成分为
。
3.可能用到的数据如下：
开始沉淀pH
1.9
4.2
6.2
沉淀完全pH
3.2
6.7
8.2
(1)基态铜原子的空间运动状态为 种。
(2)精磨酸浸过程中，精磨的作用是 ；酸浸一般选用硫酸溶液在纯氧环境中进行，酸浸的化学方程式
为 。
(3)已知增大氧气的浓度可以提高
的浸取率，请结合化学用语解释其原因 。
(4)生石灰碱浸时调节pH 的范围为 。
(5)滤渣X 的主要成分是 。
(6)向滤液B 中通入高压
，可成功制得单质铜的原因是 。
(7)黄铁精矿处理含铬废水的机理如图所示：
在溶液反应中，黄铁精矿会部分溶解与(
)发生氧化还原反应，请结合信息写出此过程的离子反应方
程式： 。
7．（2024·福建龙岩·二模）以锌灰(含ZnO 及少量PbO、CuO、Fe2O3、SiO2)和Fe2(SO4)3为原料制备的ZnFe2O4
脱硫剂，可用于脱除煤气中的H2S。脱硫剂的制备过程可表示为
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(1)“浸取”时需不断通入高温水蒸气，其目的是 。
(2)“除杂”包括：向浸取后的滤液中加足量锌粉、过滤、加H2O2氧化等步骤。过滤所得滤渣的成分为(填化
学式) 。
(3)ZnSO4溶液经结晶可得ZnSO4∙7H2O 固体。加热该固体，固体质量保留百分数与温度的关系如图所示。温
度从688℃升高到1050℃时，分解生成的产物中有两种气体(只有一种是氧化物)，该过程中发生反应的化
学方程式为 。
(4)400℃时，将一定比例H2、H2S 的混合气体以一定流速通过装有ZnFe2O4脱硫剂的硫化反应器进行硫化。
已知：硫化过程中ZnFe2O4反应后生成ZnS 和FeS，该过程中发生的化学反应方程式为
。
(5)①氧化锌晶体的一种晶胞是如图甲所示的立方晶胞，其中与Zn 原子距离最近的O 原子数目有
个，请在图乙中画出该晶胞沿y 轴方向的平面投影图 。
②Zn2+能形成多种配离子，已知Zn2+形成的一种配离子[Zn(NH3)2(H2O)2]2+只有一种空间结构，则[Zn(NH3)4]2+的
空间结构为 。
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8．（2024·江西九江·二模）利用废镍催化剂(主要含金属
及其氧化物)合成硫酸镍晶体的一种工
艺流程如下：
常温下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的
如表所示：
金属离子
开始沉淀时
的
7.2
3.7
2.2
7.5
沉淀完全时
的
8.7
4.7
3.2
9.0
回答下列问题：
(1)“碱浸”时发生的主要反应的离子方程式为 。
(2)“滤液②”中含有的金属离子是 。
(3)若“转化”后的溶液中
浓度为
，则“调
”应控制的
范围是 。
(4)资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如下关系。
温度
低于30.8℃
30.8~53.8℃
53.8~280℃
高于280℃
晶体形态
多种结晶水合
物
由
溶液获得稳定的
晶体的操作依次是蒸发浓缩、 、过滤、洗涤、干燥。
(5)①
三种元素二价离子的硫酸盐晶体的晶胞类型相同，其熔点由高到低的顺序为 ；
②
中阴离子的空间构型为 ；
③丁二酮肟常用于检验
。在稀氨水中，丁二酮肟与
反应生成鲜红色沉淀，其结构如图所示：
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该配合物中
的配位数为 ；丁二酮肟分子中所含的第二周期元素的第一电离能由大到小的
顺序为 。
9．（2024·广东·一模）钒是重要的战略资源，以硫酸工业产生的废钒催化剂为原料(含
、
、
、
以及少量的
等)，综合回收利用钒、硅、钾实现变废为宝、保护环境的目的，回收工艺
流程如下：
已知：钒的氧化物在酸性条件下以
、
存在，
增大时
可转化为
沉淀。
(1)“水浸”前，通常需要将催化剂粉碎，其目的是 。
(2)“滤渣2”转化为
的化学方程式是 。
(3)“还原酸浸”时：
①硫酸的用量会影响钒的浸出率，
需保持在1.2 以下的原因是 。
②过程中除了有
被还原成
，还涉及的反应离子方程式为 。
③若以磷酸为介质处理废催化剂，可以提高钒的浸出率。一种钒磷配合物的结构如图所示，形成配位键时
V 提供 (选填“孤对电子”或“空轨道”)。
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(4)“萃取”时选择有机萃取剂，原理是：
(有机层)
(有机层)，“反萃取”应选
择在 环境中进行(选填“酸性”、“中性”或“碱性”)。
(5)加氨水生成
沉淀，若经焙烧得到
产品，则消耗空气中
。
(6)近年来，研究人员发现含钒的锑化物在超导方面表现出潜在的应用前景。某含钒的锑化物晶胞如图1 所
示，晶体中包含由V 和
组成的二维平面如图2。
该含钒的锑化物化学式为 ，钒原子周围紧邻的锑原子数为 。
10．（2024·黑龙江哈尔滨·二模）钽（Ta）和铌（Nb）为高新技术产业的关键元素，其单质的性质相似。
一种以花岗伟晶岩型铌钽矿（主要成分为
、
、
和少量的FeO、CaO、MgO 等）为原料制
取钽和铌的流程如图一：
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“浸取”后的浸出液中含有
、
两种二元强酸。
已知：①MIBK 为甲基异丁基酮：
②
，
，
。
(1)加快“浸取”速率可采取的措施是 。
(2)“浸取”时得到的“浸渣”主要成分为 （填化学式），“浸取”时还会产生“废气”，“废气”
中除了挥发出的HF 还可能有 （填化学式）。
与氢氟酸反应的离子方程式为 。
(3)“萃取”时，若萃取剂MIBK 的量一定， （填“一次萃取”或“少量多次萃取”）的萃取效率更高。
(4)用金属钠还原
制取金属铌的化学方程式为 。
(5)钽形成的晶体TaAs 在室温下拥有超高的空穴迁移率和较低的电子迁移率。TaAs 的晶胞结构如图二所示。
诗写出As 的配位数： 。晶体的密度为
（列出计算式，阿伏伽德罗常数的值为
）。
11．（2024·宁夏银川·一模）金属镓被称为“电子工业脊梁”，与铝同族，性质与铝相似。氮化镓是5G 技
术中广泛应用的新型半导体材料。利用粉煤灰(主要成分为Ga2O3、Al2O3、SiO2，还有少量Fe2O3等杂质)制备
镓和氮化镓的流程如图：
常温下，相关元素可溶性组分的物质的量浓度的对数与pH 的关系如图所示，当溶液中可溶性组分浓度
c≤10-5 mol·L-1时，可认为已除尽。
回答下列问题：
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(1)“焙烧”过程中Al2O3变为NaAlO2，则Ga2O3与纯碱反应的化学方程式为 。
(2)“碱浸”后滤渣的主要成分为 (写化学式)。用惰性电极电解含[Ga(OH)4]-的溶液可得到金属
Ga，阴极的电极反应式为 。
(3)常温下，反应[Ga(OH)4]-(aq)
Ga(OH)3(s)＋OH-(aq)的平衡常数K= 。
(4)用石墨为电极电解熔融Ga2O3得到Ga 单质，电极材料需要定期补充的是 极(填“阴”或
“阳”)。
(5)高纯AlAs(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H2O2刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应。
①该氧化物为 。
②已知：Ga 和Al 同族，As 和N 同族。在H2O2与上层GaAs 的反应中，As 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 。
(6)利用CVD(化学气相沉积)技术，将热分解得到的Ga2O3与NH3在高温下反应可制得GaN，同时生成另一种
产物，该反应化学方程式为 。
12．（2024·河北·一模）天然锆英砂(主要成分为
)常含有
等氧化物杂质。工业上
以锆英砂为原科制备
的一种工艺流程如图所示。
已知：i．有机溶剂
(三辛胺与壬醇的混合溶液)与水互不相溶；
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ii．“萃取”过程中铁元素由
转化成有机配合物进入有机相。
(1)“碱熔”时，锆英砂转化为
，该反应的化学方程式为 。
(2)“水浸”时，所得“滤液”中溶质的主要成分除
外，还有 (填化学式)。
(3)“酸浸”后，锆元素以
的形式存在于溶液中，此过程中
发生反应的离子方程式为
。
(4)“除铜”时，若测得剩余滤液中
，通过计算判断溶液中
是否除尽 已知：
常温下，
，溶液中离子浓度低于
即可认为该离子被除尽)。
(5)“有机溶剂
”中的壬醇
几乎与水互不相溶，解释其原因为 。
(6)已知氯氧化锆
的溶解度、铁的萃取率与盐酸浓度的关系如下图所示。
在“萃取”过程中，应选用盐酸的最适宜浓度为_______(填选项字母)。
A．
B．
C．
D．
(7)“煅烧”时，需要在
条件下发生反应，所得两种气体的体积之比
。
13．（2024·山东·一模）以某种铁钴矿(主要成分为
，还含有少量
等杂质)为原料制取
和黄钠铁矾的工艺流程如下图所示：
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回答下列问题：
(1)滤渣3 的主要成分为 ；确定“滤液1”中的
已被完全氧化的方法是 。
(2)向“溶液A”中加入适量的
溶液，生成颗粒较大的黄钠铁矾[
]沉淀的同时还
生成一种气体，这种气体的化学式是 。
(3)向“滤液3”中按物质的量之比为
加入
和
，若“滤渣4”的成分为
，总反应的
离子方程式是 。经检测，“滤渣4”是由
和
形成的混合物。隔绝空气灼烧
时，
发生反应的化学方程式是 ；如果控制温度不当，
会生成
杂质，
反应的化学方程式是 。
(4)向“滤液1”中加入的“
溶液”须控制用量，请解释原因 。
14．（2024·四川南充·一模）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。
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已知：萃取剂a 和b 均为有机物，可用通式
表示，萃取金属离子时，发生反应：
(
代表被萃取的金属)。
(1)
的作用是 。
(2)该流程中涉及的实验操作有___________(填字母标号)。
A．过滤
B．蒸发结晶
C．分液
D．蒸馏
(3)加入
调
的目的是 。
(4)已知：
，
，向除铁后的溶液中加入
，当溶液中
时，
。(保留1 位有效数字)
(5)写出反萃取出
的离子方程式 。
(6)
、
利用萃取剂b 进行分离，二者萃取率随无机相
变化如图所示。无机相的
控制在
左右为宜。
(7)回收液中
浓度的测定：取
回收液，滴入几滴紫脲酸胺指示剂(遇
显橙黄色)，用浓
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度为
的
溶液进行滴定(
)，达到滴定终点时消耗
溶
液的体积
。
物质的量浓度为 。
15．（2023·山西太原·二模）MnCO3可用作电器元件材料，也可作为瓷釉、颜料的制作原料。工业上用酸
性含锰废水(主要含Mn2+、Cl-、H+、Fe2+、Cu2+)制备MnCO3：
已知：几种金属离子沉淀的pH 如表。
金属离子
Fe2+
Fe3+
Cu2+
Mn2+
开始沉淀的pH
7.5
3.2
5.2
8.8
完全沉淀的pH
9.7
3.7
6.4
10.4
回答下列问题：
(1)①中加入过量MnO2的作用是 。
(2)过程③中调pH 的目的是 。
(3)过程④中有CO2生成，则生成MnCO3的离子方程是 。
(4)过程④中得到的副产品的化学式是 。
(5)MnCO3在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物，其固体残留率随温度的变化如图所示。则300℃
时，剩余固体中n(Mn)：n(O)为 ；图中点D 对应固体的成分为 (填化学式)。
(6)NF3与NH3的立体构型相同，两者中心原子的轨道杂化类型均为 ，但NF3不易与Cu2+形成配离子，
其原因 。
(7)一种Hg－Ba－Cu－O 高温超导材料的晶胞(长方体)如图所示。
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已知该晶胞中两个Ba2+的间距为cpm，则距离Ba2+最近的Hg+数目为 个，二者的最短距离为
pm。(列出计算式即可)。
参考答案
1．(1)CuO、Fe3O4
(2)CaSO4
(3)还原工序是将Fe3+还原为Fe2+，若没有还原工序，会使Fe3+发生沉淀
(4)平面正方形
(5) CuO+2Fe(OH)3
CuFe2O4+3H2O N2在煅烧时做保护气
(6)0.15
(7)
【分析】氧气具有氧化性，已知酸浸后的溶液中金属离子有Cu2+，Fe2+，Al3+和Fe3+，CuFeS2焙烧生成三种氧
化物，结合质量守恒可知，三种氧化物为SO2、CuO、Fe3O4，加入硫酸金属氧化物转化为相应的硫酸盐，
滤渣1 为SiO2，加入Cu 还原Fe3+为Fe2+，加入CuO 调节pH 使Al3+沉淀，，而Cu2+和Fe2+不沉淀，滤渣2 中有
Al(OH)3、CuO、Cu，加H2O2将Fe2+氧化为Fe3+离子，加入过量的氨水反应生成Cu(NH3)4SO4，Fe3+生成Fe(OH)3
沉淀，Cu(NH3)4SO4经过系列操作生成CuO，灼烧CuO 和Fe(OH)3生成 CuFe2O4，在N2做保护气下煅烧生成
。
【详解】（1）已知酸浸后的溶液中金属离子有Cu2+，Fe2+，Al3+和Fe3+，CuFeS2焙烧生成三种氧化物，结合
质量守恒可知，三种氧化物为SO2、CuO、Fe3O4，其中金属氧化物的化学式为CuO、Fe3O4；
（2）焙烧产物中的
在有氧条件下利用石灰石浆液Ca(OH)2吸收可制得一种副产品是CaSO4；
（3）加入Cu 还原Fe3+为Fe2+，若没有还原工序，调节pH 值时会使Fe3+发生沉淀；
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（4）已知
有两种同分异构体，则可知其结构不是四面体结构，而是平面四边形结构，故
的空间构型为平面正方形；
（5）灼烧CuO 和Fe(OH)3生成 CuFe2O4，反应的方程式为CuO+2Fe(OH)3
CuFe2O4+3H2O；N2做保护气，
防止生成物被氧化；
（6）“煅烧”
得到氧缺位体
，质量减少的是氧气质量，
，得出=0.15
（7）制取氢气的总反应为：2 H2O=2 H2↑+ O2↑，结合第二步反应
，可
知第一步反应为
。
2．(1)ac
(2)Cu2+
(3)
pH 过高，Fe3+生成氢氧化铁胶体吸附大量Ni2+，导致镍
回收率降低
(4) 取最后一次的洗涤液少许于试管中，先加盐酸酸化，再加氯化钡溶液，若无沉淀生成，则证明洗
涤干净
(5)
【分析】由已知信息可知，合金废料中加入混酸浸取液浸取后，得到的溶液中含有的离子有H+、Ni2+、
Cu2+、Fe3+、
、
，向溶液中加入萃取剂，用萃取剂除去溶液中的Cu2+，向萃取后的溶液中加入还原
剂，将Fe3+还原为Fe2+，然后加入H2O2，将Fe2+氧化为FeOOH 沉淀，除去溶液中的铁元素；过滤后，向滤
液中加入，(NH4)2C2O4溶液反应得到NiC2O4。
【详解】（1）a．适当延长浸出时间可以使反应更充分，提高浸出率，a 项选；
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b．高温条件下可以加快反应速率，但是在高温条件下硝酸会挥发，故不能用高温浸出，b 项不选；
c．分批加入混酸浸取并搅拌能使反应物混合更均匀，更充分，提高浸出率，c 项选；
答案选ac；
（2）由流程分析可知，后续的操作不能除去Cu2+，故只能在萃取步骤中除去Cu2+；
（3）①由题意可知，氧化过程是在70℃、pH 小于3 的条件下进行，过氧化氢与亚铁离子发生氧化还原反
应生成FeOOH 沉淀，反应的离子方程式为
；
②由题给信息可知，溶液pH 增大，Fe2+被氧化的速率加快，同时生成的Fe3+水解形成更多的胶体能吸附
Ni2+，导致镍回收率降低；
（4）由流程可知，草酸镍晶体表面附有可溶的硫酸铵和硝酸铵，检验晶体是否洗涤干净实际上就是检验
洗涤液中是否存在硫酸根，则检验方法为取最后一次的洗涤液少许于试管中，先加盐酸酸化，再加氯化钡
溶液，若无沉淀生成，则证明洗涤干净；常温下Ksp[NiC2O4]=1.70×10-17，当溶液pH=2 时，Ni2+沉淀完全，假
设Ni2+浓度为1×10-5mol·L-1，则
=
=
，溶液pH=2，
，草酸的Ka2=
=5.0×10-5，则
=
=
，Ka1=
=6.0×10-2，则
=
，
（5）在空气中加热二水合草酸镍得到NiO，该反应的化学方程式为
。
3．(1)
(2)
(3) 当
沉淀完全时，
也会形成
沉淀
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(4) 阴极
(5) 12
【分析】矿石中的
能与
溶液反应生成
，“酸浸氧化”过程中，二价铁被氧化为
，
被还原为
，调
的方法将Fe3+、Cu2+除去，加入(NH4)2S 除Ni2+，最后电解得到锰或二氧化锰。
【详解】（1）矿石中的
能与
溶液反应生成
，故滤液中的溶质为NaOH、Na2SiO3；由图
可知，硫化物中硫元素转化为单质硫，红褐色固体是
，相应反应的化学方程式为
。
（2）“酸浸氧化”过程中，二价铁被氧化为
，
被还原为
，离子方程式为
。
（3）由已知图可知，当
沉淀完全时，
也会形成
沉淀，当同时形成
沉淀时，
溶液中存在
、
。
（4）
转化为
时发生还原反应，故
在阴极上放电；
转化为
时发生氧化反应，电极
反应式为
。
（5）由图可知锰的配位数是12；由于面心上的原子与顶点上的原子相切，故面对角线长度为
，设晶
胞参数为
，则
，解得
，晶胞体积为
，由均摊法知，一个晶胞
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中含有4 个锰原子，故晶胞的质量为
，锰的密度为
。
4．(1) 6VO2++
+3H2O=6
+Cl-+6H+ SiO2、H2SiO3
(2)Fe3+、Al3+
(3)V2O5•2H2O+2KOH=2KVO3+3H2O
(4)Al(OH)3
(5) VO2++H2O-e-=
+2H+ 紫色变为绿色
(6) 6
【分析】废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4、SiO2、Fe3O4以及钾和铝的硅酸盐)加入30%硫酸、氯酸钾进行酸浸
氧化，滤液中含有
、Fe3+、K+、Al3+，二氧化硅难溶于酸，硅酸盐与酸反应生成硅酸沉淀，二氧化硅和
硅酸则是滤渣①，往滤液中加入KOH 调节pH=3.0~3.1，由表中数据知，Fe3+、Al3+只有部分转化为沉淀；过
滤后，Fe(OH)3、Al(OH)3、V2O5·2H2O 成为滤饼；再加入KOH 调节pH＞13，此时Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，
Al(OH)3转化为K[Al(OH)4]，V2O5·2H2O 转化为KVO3；加入盐酸调节pH=8.5，此时K[Al(OH)4]转化为Al(OH)3沉
淀；过滤后往滤液加入NH4Cl，生成NH4VO3沉淀，煅烧后得到V2O5。
【详解】（1）“酸浸氧化”时，VO2＋被氯酸钾在酸性环境下氧化成
反应的离子方程式为6VO2++
+3H2O=6
+Cl-+6H+，二氧化硅难溶于酸，硅酸盐与酸反应生成硅酸沉淀，滤渣①的主要成分是二氧化
硅和硅酸。
（2）“中和沉淀”中，加入KOH 调节pH=3.0~3.1，由表中数据知，Fe3+、Al3+只有部分转化为沉淀，所以随
滤液②可除去金属离子K＋以及部分的金属离子有Fe3+、Al3+。
（3）“沉淀转溶”中，加入KOH 调节pH＞13，V2O5·2H2O 转化为KVO3溶解，方程式为
V2O5•2H2O+2KOH=2KVO3+3H2O。
（4）加入盐酸“调pH”， 此时K[Al(OH)4]转化为Al(OH)3沉淀，所以滤渣④的主要成分是Al(OH)3。
（5）①充电过程，由图中装置可以看出，左槽电极连电源正极，是电解池阳极，所以电极反应式为：VO2+
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+H2O-e-=
+2H+。
②放电过程中，右槽电极是负极，V2+失电子生成V3+，右槽溶液颜色变化的情况是紫色变为绿色。
（6）由晶胞结构可以看出钒原子最近的氧原子有6 个，所以钒原子的配位数是6。
结合晶胞结构进行计算，钒原子的个数为
，氧原子的个数为
，晶胞密度为
，所以a=
nm。
5．(1) +5 SiO2
(2)温度80℃，浸出时间90min
(3)5Fe2++
+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O
(4)
(5)用作氮肥
(6)5MnO2+2NaNO3+8NaOH
5Na2MnO4+N2
+4H2O
(7) 6
【分析】菱锰矿(主要成分为MnCO3，还含有铁、镍的碳酸盐以及SiO2杂质)中加入硫酸进行溶浸，可以发
生反应生成硫酸盐，向其中加入具有氧化性的MnO2，可以将Fe2+氧化为Fe3+，滤渣1 为SiO2和过量的
MnO2；向滤液中加入氨水调节pH=4 将Fe3+以Fe(OH)3沉淀下来，过滤后向滤液中加入MnS，可以将Ni2+、
Co2+形成CoS 和NiS 沉淀下来，滤渣2 为过量的MnS、CoS 和NiS；向MnSO4溶液中加入NH4HCO3溶液和氨
水，使Mn2+形成MnCO3沉淀，MnCO3经过煅烧后和NaNO3、NaOH 共溶，再酸化还原得到锰酸钠(Na3MnO4)
溶液。
【详解】（1）由化合价代数和为零可知，Na3MnO4中Mn 的化合价为+5 价，滤渣1 的主要成分为MnO2和
SiO2。
（2）物质的浸出率越高，反应消耗的时间越短，反应要求的温度越低，反应条件越佳。根据图2 可知，所
采用的最佳实验条件是温度80℃，浸出时间90min。
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（3）浸出液加入MnO2可以将Fe2+氧化为Fe3+，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：5Fe2++
+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O。
（4）“除镍”步骤发生的反应为：MnS(s)+Ni2+(aq)=NiS(s)+Mn2+(aq)，反应的平衡常数K=
。
（5）向MnSO4溶液中加入NH4HCO3溶液和氨水，使Mn2+形成MnCO3沉淀，同时得到母液为(NH4)2SO4，可
以用作氮肥。
（6）煅烧产物MnO2在“共熔”过程中，反应得到Na2MnO4及一种单质气体，Mn 元素由+4 价上升到+6 价，
由得失电子守恒可知，NaNO3中N 元素化合价由+5 价下降到0 价生成N2，则该反应的化学方程式为：
5MnO2+2NaNO3+8NaOH
5Na2MnO4+N2
+4H2O。
（7）根据晶胞投影图可知,在该晶体中与Mn 原子距离相等且最近的O 原子有6 个，所以 Mn 的配位数为
6。由晶胞结构可知，在该晶胞中距离最近的2 个Mn 之间的距离为晶胞体对角线长度的一半，晶胞的体对
角线长度为
pm，所以该晶体中Mn 之间的最近距离为
pm。
6．(1)15
(2) 精磨可以使颗粒更细，提高酸浸效率
(3)CuS 难溶于硫酸溶液，在溶液中存在沉淀溶解平衡
，增大
的浓度，可以反
应消耗
，使之转化为S，从而使沉淀溶解平衡正向移动，从而可促进
的浸取
(4)3.2≤pH<4.2
(5)
和
(6)向滤液中通入高压
，
被还原为Cu 单质，通过过滤分离出来
(7)
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【分析】铜硫矿原石中经过粉碎解离得到主要成分为CuS 的铜蓝矿和主要成分为FeS2的黄铁矿。 但解离度
达不到100%，即铜蓝矿含杂质FeS2，经过纯氧环境下的精磨酸浸，Cu 生成Cu2+，S 转变为单质和
，杂
质二价铁被氧化成三价铁，碱浸时Fe3+生成Fe(OH)3沉淀，Ca2+结合
生成CaSO4沉淀，二者形成滤渣
X，滤液B 中的Cu2+与H2反应得到Cu。
【详解】（1）基态原子的空间运动状态数即轨道数。Cu 是29 号元素，基态铜原子的电子排布式为
，共15 个电子轨道，即铜原子的空间运动状态数为15。
（2）精磨可以使颗粒更细，增大反应物的接触面积，提高酸浸效率；“酸浸”时，S 元素被O2氧化成单质
S 和
，杂质二价铁被氧化成三价铁，化学方程式为
。
（3）CuS 难溶于硫酸溶液，在溶液中存在沉淀溶解平衡
，增大
的浓度，可
以反应消耗
，使之转化为S，从而使沉淀溶解平衡正向移动，从而可促进
的浸取。
（4）生石灰调pH 值是为了除去杂质Fe3+，pH 需要大于或等于3.2，但不能将Cu2+转化为沉淀，因此应调
pH 小于4.2，即3.2≤pH<4.2。
（5）滤液A 中含有CuSO4和Fe3+，加入CaO 后，除了生成Fe(OH)3沉淀，还会有CaSO4生成，即滤渣X 的主
要成分是Fe(OH)3、 CaSO4。
（6）向滤液中通入高压
，
被还原为Cu 单质，通过过滤分离出来。
（7）黄铁精矿的
在反应时被氧化成Fe3+和
，
被还原为Cr3+，在酸性溶液中，反应方程式为：
。
7．(1)升高温度，加快反应速率
(2)Cu、Fe、Zn
(3)2ZnSO4
2ZnO+2SO2↑+O2↑
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(4)ZnFe2O4+3H2S+H2
ZnS+2FeS+4H2O
(5) 4
正四面体
【分析】锌灰(含ZnO 及少量PbO、CuO、Fe2O3、SiO2)中加入稀硫酸浸取，SiO2和硫酸不反应，PbSO4难溶于
水和稀硫酸，过滤后，滤渣为SiO2、PbSO4，滤液中含有硫酸锌、硫酸铜、硫酸铁、硫酸，加足量锌粉，硫
酸铜、硫酸铁、硫酸都能与锌反应，加H2O2将未被还原的Fe2+氧化，再加入硫酸铁调节锌、铁的配比，加
入碳酸氢钠沉锌铁，制得脱硫剂ZnFe2O4。
【详解】（1）“浸取”时不断通入高温水蒸气，可使溶液的温度升高，反应速率加快，则目的是：升高
温度，加快反应速率。
（2）向浸取后的滤液中加足量锌粉，Cu2+、Fe3+、H+都被还原，过滤、加H2O2，将未被还原的Fe2+氧化为
Fe3+，过滤所得滤渣的成分为：Cu、Fe、Zn。
（3）设ZnSO4∙7H2O 固体的质量是100g，物质的量为
mol，依据锌守恒的原则，可求出688℃时固体的
摩尔质量为
≈161g/mol，其为ZnSO4；1050℃时所得固体的摩尔质量为
≈81g/mol，其为
ZnO，分解产生的气体应为SO2、O2的混合气，该过程中发生反应的化学方程式为2ZnSO4
2ZnO+2SO2↑+O2↑。
（4）硫化过程中ZnFe2O4与H2、H2S 反应生成ZnS 和FeS，铁元素化合价由+3 降低为+2、氢气中H 元素化合
价由0 升高为+1，根据得失电子守恒，其化学方程式为ZnFe2O4+3H2S+H2
ZnS+2FeS+4H2O。
（5）①氧化锌晶胞中，含Zn 原子个数为
=4，含O 原子个数为4，则晶体的化学式为ZnO，从
图中可以看出，与O 原子距离最近的Zn 原子数目有4 个，则与Zn 原子距离最近的O 原子数目也有4 个，
该晶胞沿y 轴方向的平面投影图中，Zn 原子位于正方形的顶点、面心和棱心，4 个O 原子位于面内对角线
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离顶点
处，可表示为
。
②Zn2+形成的一种配离子[Zn(NH3)2(H2O)2]2+只有一种空间结构，则其为四面体结构，不是平面结构，所以
[Zn(NH3)4]2+的空间结构为正四面体。
【点睛】计算晶胞中含有的微粒个数时，可使用均摊法。
8．(1)2Al+2OH-+2H2O=Al
+3H2
(2)Ni2+、Fe2+、Fe3+
(3)3.2≤pH＜6.7
(4)冷却到30.8 到53.8 结晶
(5) NiSO4>CoSO4>FeSO4 正四面体 4 N>O>C
【分析】本流程根据物质的相关物理性质、化学性质，设计一系列的分离提纯过程，除去杂质，获得所需
工业产品；通过碱洗除去Al 元素，再通过酸洗除去不溶性杂质，Ni、Al、Fe 及其氧化物和硫酸反应转化为
Ni2+、Fe2+、Fe3+。利用H2O2氧化性将Fe 元素存在形式均调整成Fe3+，利用Fe3+易水解，Fe3+、Ni2+水解pH 环
境不一致的特点，通过调节溶液pH 完成Fe 元素的除去；再利用经典的蒸发结晶操作获得结晶水合物产品。
【详解】（1）“碱浸”时Al 和NaOH 溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为：2Al+2OH-+2H2O=Al
+3H2
。
（2）由分析可知，“滤液②”中含有的金属离子是Ni2+、Fe2+、Fe3+。
（3）由上述表格可知，Ni2+完全沉淀时的pH=8.7，此时 c(Ni2+)=1.0×10-5mol·L-1，c(H+)=1.0×10-8.7mol·L-1，则
c(OH-)=10-5.3 mol/L，则Ni(OH)2的 Ksp=c(Ni2+) c
⋅2(OH-)=10-5×(10-5.3)2 =1.0×10-15.6，如果“转化”后的溶液中
Ni2+浓度为0.1mol·L-1，此时，则 c(H+)=
=10-6.7mol/L，即pH=6.7；为避免镍离子沉淀，溶液的pH
应小于6.7，Fe3+完全沉淀的pH 为3.2，因此“调节pH”应控制的pH 范围是3.2≤pH＜6.7。
（4）由
溶液获得稳定的
晶体的操作依次是蒸发浓缩、冷却到30.8 到53.8 结晶、过滤、
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洗涤、干燥。
（5）①Fe、Co、Ni 三种元素二价离子的半径依次减小，硫酸盐晶体中品格能依次增大，所以其熔点出高
到低的顺序为NiSO4>CoSO4>FeSO4；
②NiSO4的阴离子为SO
中心原子价层电子对数为
=4，且没有孤电子对，空间构型为正四
面体；
③由图可知，Ni2+与4 个N 形成配位键，Ni2+的配位数为4；同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，
但氮原子的2p 轨道为半充满稳定结构，第一电离能大于相邻元素，则C、N、O 三种元素第一电离能从大
到小为：N>O>C。
9．(1)增大催化剂与水的接触面积，提高反应速率与浸出率
(2)SiO2 +2NaOH = Na2SiO3 + H2O 或 SiO2 + Na2CO3
Na2SiO3 + CO2↑
(3) VO2+水解程度增加或生成VO(OH)2，影响钒的浸出率
空轨道
(4)酸性
(5)0.5
(6) CsV3Sb5 6
【分析】水浸废钒催化剂(含V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2以及少量的Fe2O3等)，VOSO4、K2SO4进入滤液1，
V2O5、SiO2以及Fe2O3进入滤渣1，用无水K₂SO3和H₂SO4对滤渣1 还原酸浸，V2O5、Fe2O₃ 和K2SO3和H2SO4反
应进入滤液2，SiO2进入滤渣2，用有机试剂对滤液1 和滤液2 中的
、VO2+进行萃取分离出亚铁离子和
钾离子，再反萃取出
和 VO2+，再加氨水沉钒，焙烧得到V2O5，据此分析解答。
【详解】（1）“水浸”前，通常需要将催化剂粉碎，其目的是增大催化剂与水的接触面积，提高反应速
率与浸出率；
（2）“滤渣2”主要成分是SiO2，转化为 Na2SiO3的化学方程式是：SiO2 +2NaOH = Na2SiO3 + H2O 或 SiO2 +
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Na2CO3
Na2SiO3 + CO2↑；
（3）①“还原酸浸”时，硫酸的用量会影响钒的浸出率，pH 超过1.2 时，VO2+水解程度增加或生成
VO(OH)2，水解产物会进入滤渣中影响钒的浸出率；
②过程中除了有
，被还原成VO2+，还涉及的反应离子方程式为
③由图2 可知，和V 形成配位键的P、O、Cl 均含有孤电子对，故V 提供的是空轨道；
（4）“萃取”时选择有机萃取剂，原理是：H2R(有机层)+VO2+
2H+ +VOR(有机层)，“反萃取”应让平衡
逆向移动，使VO2+进入水层，故选择在酸性环境中进行；
（5）VO(OH)2沉淀经焙烧得到V2O5的方程式为：4VO(OH)2 +O2
2V2O5 + 4H2O，若经焙烧得到1molV2O5
产品，则消耗空气中O2的物质的量为：
mol=0.5mol；
（6）由该化合物的晶胞可知，Cs 位于顶点，含有
个，Sb 位于棱上和晶胞内
个，V 位于
面上和晶胞内，含有
个，所以锑化物M 的化学式 CsV3Sb5；晶胞中有4 个面的面心由钒原子
占据，这些钒原子填充在锑原子构成的八面体空隙中，周围紧邻的锑原子数为6；
【点睛】本题考查物质准备工艺流程，涉及物质的分离提纯、条件的控制、原理的分析评价、陌生方程式
书写等，熟练掌握元素化合物性质，理解整个过程，题目难度中等。
10．(1)将铌钽矿粉碎、搅拌、升高温度等
(2) CaF2、MgF2 SiF4
(3)少量多次萃取
(4)
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(5) 6
【分析】花岗伟晶岩型铌钽矿（主要成分为
、
、
和少量的FeO、CaO、MgO 等）加入
HF、硫酸浸取，得到浸渣，主要成分为CaF2、MgF2，
可与HF 反应生成SiF4气体，得到浸出液加入
MIBK 萃取，分为水相和有机相，有机相加入纯水进行反萃取，在水相中加入氨气沉钽，得到氢氧化钽，加
热分解得
，电解制得Ta，水相加HF、KF 沉铌，得到K2NbF7，与Na 反应得到铌粉。
【详解】（1）加快“浸取”速率可采取的措施是：将铌钽矿粉碎、搅拌、升高温度等；
（2）由CaF2和MgF2的Ksp可知，“浸取”时得到的“浸渣”主要成分为：CaF2、MgF2；“浸取”时还会产
生“废气”，“废气”中除了挥发出的HF 还可能有
可与HF 反应生成的SiF4；
与氢氟酸反应生
成
，离子方程式为：
；
（3）“萃取”时，若萃取剂MIBK 的量一定，少量多次萃取接触更加充分，萃取效率更高；
（4）用金属钠还原
制取金属铌，根据氧化还原得失电子守恒的原子，可得到其化学方程式为：
；
（5）由图可知，As 的配位数为6；由均摊法可知，一个晶胞中含有4 个TaAs，晶胞质量为：
，
体积为
，密度为
。
11．(1)Ga2O3+Na2CO3
2NaGaO2+CO2↑
(2) Fe2O3 [Ga(OH)4]-+3e-=Ga+4OH-
(3)100.4
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(4)阳
(5) Al2O3 4 1∶
(6)Ga2O3+2NH3
2GaN+3H2O
【分析】
粉煤灰(主要成分为Ga2O3、Al2O3、SiO2，还有少量Fe2O3 等杂质)与纯碱焙烧得到NaAlO2、NaGaO2、
Na2SiO3、Fe2O3 等的混合物，“碱浸”所得滤渣中主要成分为Fe2O3，碱浸后滤液经“操作”得到含
[Ga(OH)4]-的溶液，向其中通入足量CO2得到Ga(OH)3，Ga(OH)3加热分解得到Ga2O3，电解Ga2O3得到Ga；电
解含[Ga(OH)4]-的溶液得到Ga，加入CH3Br 合成、再与NH3反应得到GaN。
【详解】（1）Ga 的性质与铝相似，“焙烧”过程中Al2O3变为NaAlO2，则Ga2O3与纯碱反应的化学方程式
为Ga2O3+Na2CO3
2NaGaO2+CO2↑。
（2）根据分析，“碱浸”后滤渣的主要成分为Fe2O3；用惰性电极电解含[Ga(OH)4]-的溶液可得到金属Ga，
Ga 元素的化合价由+3 价降至0 价，则阴极的电极反应式为[Ga(OH)4]-+3e-=Ga+4OH-。
（3）由图可知，当pH=9.4 时lgc{[Ga(OH)4]-}=-5，则反应[Ga(OH)4]-(aq)
Ga(OH)3(s)＋OH-(aq)的平衡常数K=
=100.4。
（4）用石墨为电极电解熔融Ga2O3得到Ga 单质，阴极得到Ga，阳极产生O2，O2消耗石墨产生CO2、CO 气
体，故电极材料需要定期补充的是阳极。
（5）①图中所示致密保护膜为一种氧化物，可阻止H2O2刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应，说明H2O2与
AlAs 反应产生该致密的氧化物保护膜，该氧化物为Al2O3。
②在H2O2与上层GaAs 的反应中，As 元素的化合价变为+5 价，As 元素的化合价由-3 价升至+5 价，GaAs 为
还原剂，1molGaAs 失去8mol 电子，H2O2为氧化剂，1molH2O2得到2mol 电子，根据得失电子守恒，该反应
的氧化剂与还原剂的物质的量之比为8 2=4 1
∶
∶。
（6）将热分解得到的Ga2O3与NH3在高温下反应可制得GaN，同时生成另一种产物，根据原子守恒，另一
种产物为H2O，该反应的化学方程式为Ga2O3+2NH3
2GaN+3H2O。
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12．(1)
(2)
(3)
(4)已除尽
(5)烃基是疏水基团，壬醇中烃基较大
(6)A
(7)2:7
【分析】锆英砂主要成分为
，常含有
等氧化物杂质。加碳酸钠“碱熔”，锆英
砂转化为
、Al2O3与转化为
，水浸过滤，滤渣中含有
、Fe2O3、CuO，滤
渣用盐酸“酸浸”，得ZrOCl2、氯化铁、氯化铜溶液，加NaCN 生成Cu(CN)2沉淀除铜，滤液中加盐酸、萃
取剂
萃取，水层加浓盐酸析出
沉淀，煅烧
得ZrO2。
【详解】（1）“碱熔”时，
与碳酸钠反应生成
、二氧化碳，反应的化学方程式为
；
（2）碱熔时，Al2O3与碳酸钠反应生成可溶性四羟基合铝酸钠、二氧化碳，“水浸”时，所得“滤液”中
溶质的主要成分除
外，还有
；
（3）“酸浸”后，锆元素以
的形式存在于溶液中，此过程中
与盐酸发生反应生成
ZrOCl2、NaCl、H2SiO3，反应的离子方程式为
。
（4）“除铜”时，若测得剩余滤液中
，
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，可知
已经除尽。
（5）烃基是疏水基团，壬醇中烃基较大，所以“有机溶剂
”中的壬醇
几乎与水互不相溶。
（6）盐酸的浓度越小氯氧化锆的溶解度越大，盐酸的浓度为2mol/L 时铁的萃取率很高，所以在“萃取”
过程中，应选用盐酸的最适宜浓度为2mol/L，选A。
（7）“煅烧”时，需要在
条件下发生反应
，所得两种气体的
体积之比
2:7。
13．(1) MgF2 取适量滤液1 于试管中，滴加几滴K3[Fe(CN)6]溶液，无蓝色沉淀产生，说明Fe2+已
被完全氧化
(2)CO2
(3)
(4)由于Fe2+的还原性强于Co2+，优先被NaClO 溶液氧化为Fe3+，若NaClO 溶液过量，则Co2+也会被氧化，所
以控制NaClO 溶液有利于得到较纯的黄钠铁矾
【分析】铁钴矿焙烧时硫元素转化为二氧化硫，高温下碳元素转化为碳的氧化物，铁元素转化为铁单质，
钴元素转化为钴单质，然后用硫酸酸浸，二氧化硅不溶，滤液1 中主要含有Co2+、Fe2+、Mg2+等，加入次氯
酸钠氧化溶液中的亚铁离子，加入碳酸钠调节pH 沉淀铁离子，使其转化为黄钠铁矾，滤液2 中加入氟化
钠沉淀镁离子，滤液3 中加入次氯酸和碳酸钠，氧化Co2+，同时使其转化为滤渣4，滤渣4 焙烧得到三氧化
二钴，据此解答。
【详解】（1）①滤液2 中加入氟化钠沉淀镁离子，所以滤渣3 的主要成分为MgF2；
②检验亚铁离子一般用K3[Fe(CN)6]溶液，所以确定滤液1 中的Fe2+已被氧化完全的方法为：取适量滤液1 于
试管中，滴加几滴K3[Fe(CN)6]溶液，无蓝色沉淀产生，说明Fe2+已被完全氧化；
（2）①在溶液A 中加入适量的Na2CO3调节pH 为1.6 2.0
∼
，生成黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀，根据原
子守恒可知生成气体的化学式为CO2；
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（3）①滤液3 中加入次氯酸和碳酸钠，氧化Co2+钴离子，同时使其转化为Co(OH)3，根据添加比例及氧化
还原规律可得到总反应的离子方程式是
；
②由流程可知，Co(OH)SO4隔绝空气灼烧时生成Co2O3，根据原子守恒可知还有水和三氧化硫生成，则发生
的化学反应方程式为
；
③如果控制温度不当，Co(OH)3会生成CoO 杂质，发生氧化还原反应，根据氧化还原规律，可得反应方程
式为：
；
（4）由于Fe2+的还原性强于Co2+，优先被NaClO 溶液氧化为Fe3+，若NaClO 溶液过量，则Co2+也会被氧化，
所以控制NaClO 溶液有利于得到较纯的黄钠铁矾。
14．(1)氧化
(2)AC
(3)使Fe3+转化成Fe(OH)3沉淀除去
(4)0.001
(5)
(6)5.4
(7)0.0250mol/L
【分析】锰废渣的硫酸浸出液首先用二氧化锰将二价铁氧化为三价铁，加入碳酸钙后调节pH 使三价铁转
化为氢氧化铁除去三价铁离子，再用氟化锰除去钙离子、镁离子，随后再用萃取剂a 萃取滤液中的
，
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
，无机相中为含
的溶液，
有机相加入反萃取剂得到含Co2+的溶液，以此解题。
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【详解】（1）根据题意可知，浸出液中含有二价铁，
的作用是氧化
；
（2）根据流程图可知，该流程涉及的实验过程有过滤，分液，故选AC；
（3）在用二氧化锰将二价铁氧化为三价铁后，加入碳酸钙调节pH 使三价铁形成氢氧化铁沉淀，故目的是：
使Fe3+转化成Fe(OH)3沉淀除去；
（4）当溶液中
时，
，
；
（5）根据信息可知，反萃取剂为酸，则反萃取出
是加入适量的酸将锰离子反萃取出来，相应的方程
式为：
；
（6）根据图中信息可知，pH 为5.4 左右时，
、
的萃取率相差较大，故无机相的
控制在5.4 左
右；
（7）根据滴定原理可知，Ni2+与H2Y2-的物质的量之比为1 1∶，则Ni2+的物质的量为0.1000mol/L×0.0125L
=0.00125mol，则Ni2+的物质的量浓度为
。
15．(1)将Fe2+全部氧化为Fe3+
(2)使Cu2+转化为Cu(OH)2除去
(3)Mn2++2HCO =MnCO3↓+CO2↑+H2O
(4)NH4Cl
(5) 1：2 Mn3O4和MnO
(6) sp3 F 的电负性比N 大，N－F 成键电子对向F 偏移，导致NF3中N 原子核对其孤对电子的吸引
能力增强，难以形成配位键，故NF3不易与Cu2+形成配离子
(7) 4
【分析】根据流程：酸性含锰废水(主要含Mn2+、Cl-、H+、Fe2+、Cu2+)加过量MnO2，将Fe2+氧化为Fe3+，加
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氨水调节pH=3.7，Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，过滤，滤渣为Fe(OH)3和过量的MnO2，滤液A 含有Mn2+、Cl-、
H+、Cu2+，加氨水调节pH=6.4，则Cu2+转化为Cu(OH)2沉淀，过滤，滤渣Q 为Cu(OH)2沉淀，滤液B 含有
Mn2+、Cl-，加碳酸氢铵反应：Mn2++2
=MnCO3↓+CO2↑+H2O，据此分析作答。
【详解】（1）MnO2在酸性条件下可将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3+
+2H2O；
（2）调pH=6.4，除去溶液中的铜离子，使Cu2+ 完全沉淀为Cu(OH)2；
（3）过程④中，反应会有CO2生成，故反应为Mn2++2
=MnCO3↓+CO2↑+H2O；
（4）过程④中得到纯净MnCO3的操作方法是过滤、洗涤、干燥。根据元素守恒，流程中，氯离子未除去，
加入铵根离子，则副产品为NH4Cl；
（5）MnCO3的物质的量为1 mol 即质量为115 g，A 点剩余固体质量为115 g×75.65%=87 g，减少的质量为
115 g-87 g=28 g，可知MnCO3失去的组成为CO，故剩余固体的成分为MnO2，n(Mn)：n(O)为1：2；C 点剩
余固体质量为115 g×61.74%=71 g，据锰元素守恒知m(Mn)=55 g,则m(O )1=71 g-55 g=16 g，则n(Mn)：n(O)=
=1：1，故剩余固体的成分为MnO，同理，B 点剩余固体质量为115 g×66.38%=76.337 g，因
m(Mn)=55 g,则m(O )2=76.337 g-55 g=21.337 g，则n(Mn)：n(O)=
=3：4，故剩余固体的成分为
Mn3O4，因D 点介于B、C 之间，故D 点对应固体的成分为Mn3O4与MnO 的混合物；故答案为：1：2；
Mn3O4和MnO；
（6）NF3与NH3的空间构型相同，这两种分子中中心原子价层电子对个数都是4，根据价层电子对互斥理
论判断中心原子的轨道杂化类型为sp3；F 的电负性比N 大，N-F 成键电子对向F 偏移，导致NF3中N 原子
核对其孤对电子的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF3不易与Cu2+形成配离子；
（7）该晶胞中两个Ba2+的间距为cpm，下边Ba 原子距离底面中心的距离=
pm，距离Ba2+最近的Hg+数
目为4 个，二者的最短距离为
。
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