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重难点13 无机工艺流程
考点
三年考情分析
2025 考向预测
以废旧物资为原料
回收、分离提纯
2024·新课标；2024·海南卷；2024·甘肃卷；2024·湖南卷
2024·全国卷；2024·安徽卷；2023·全国卷；2023·湖北
卷；2023·广东卷；2023·辽宁卷；2023·新课标；2022·福
建卷；
预计2025 年高考会以陌
生复杂的情境，将化工
生产过程中的主要生产
流程用框图形式展示出
来，主要考查信息方程
式的书写、条件的控
制、物质的分离提纯及
成分确定、产率计算等
知识，新高考中又融入
了物质结构与性质的考
查，试题新颖，内容丰
富，阅读量大。
以矿产为原料的制
备
2024·山东卷；2024·福建卷；2024·江西卷；2023·湖南
卷；2023·海南卷；2023·重庆卷；2022·广东卷；2022·全
国卷；2022·重庆卷；2022·北京卷；2022·辽宁卷；
工艺流程与晶胞计
算综合
2024·广西卷；2024·贵州卷；2024·广东卷；2024·甘肃
卷；2024·福建卷；2023·广东卷；
工艺流程与化学图
像综合
2024·北京卷；2024·湖南卷；2024·全国卷；2023·北京
卷；2023·山东卷；2023·辽宁卷；2022·湖南卷；2022·山
东卷；2022·湖北卷；2022·福建卷；
【思维导图】
【高分技巧】
一、化工流程中原料预处理及反应条件的控制
1
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1.原料预处理的方法及目的
方法
目的
解题指导
粉碎、
研磨
将块状或颗粒状的物质磨成粉末
增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更
充分，也是提高“浸出率”的方法之一
浸取
水浸
与水接触反应或溶解
(1)加热、搅拌、适当提高酸(或碱)浓度，可以加快
浸出速率；增加浸出时间可使样品充分溶解，可提
高浸出率
(2)酸溶时所加酸的量不能太多
①过量的酸多消耗后续调节pH 所加的碱性试剂
②如果实验过程有硫化物，酸过量会形成有毒气体
硫化氢
酸浸
与酸接触反应或溶解，使
可溶性金属离子进入溶
液，不溶物通过过滤除去
碱浸
除去油污，溶解酸性氧化
物、铝及其氧化物
灼烧
(焙烧)
1.除去可燃性杂质
2.使原料初步转化
①除去硫、碳单质
②使有机物转化或除去有机物
③高温下原料与空气中氧气反应等
④使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土
2.常见的流程中的条件控制
条件控制
目的
反应物用
量或浓度
①酸浸时提高酸的浓度可提高矿石中某金属元素的浸取率；②增大便宜、易得的反应物
的浓度，可以提高其他物质的利用率，使反应充分进行；③增大物质浓度可以加快反应
速率，使平衡发生移动等
降温
①防止某物质在高温时溶解(或分解)；②使化学平衡向着题目要求的方向(放热反应方向)
移动；③使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离等；④降低某些晶体的溶解
度，减少损失等
控温
①结晶获得所需物质；②防止某种物质(如H2O2、草酸、浓硝酸、铵盐等)温度过高时会
分解或挥发；③使某物质达到沸点挥发出来；④使催化剂的活性达到最好；⑤防止副反
应的发生等
加入氧化剂
(或还原剂)
①转化为目标产物的价态；②除去杂质离子[如把Fe2＋氧化成Fe3＋，而后调溶液的pH，
使其转化为Fe(OH)3沉淀除去]
加入沉淀剂
①生成硫化物沉淀(如加入硫化钠、硫化铵、硫化亚铁等)；②加入可溶性碳酸盐，生成
碳酸盐沉淀；③加入氟化钠，除去Ca2＋、Mg2＋
pH 控制
①生成金属氢氧化物，以达到除去金属离子的目的；②抑制盐类水解；③促进盐类水解
生成沉淀，有利于过滤分离
二、化工流程中物质的分离与提纯
1.化工生产过程中分离、提纯、除杂
化工生产过程中分离、提纯、除杂等环节，与高中化学基本实验的操作紧密联系，包括蒸发浓缩、冷却结
晶、过滤、洗涤、干燥、蒸馏、萃取、分液等基本实验操作及原理，并要熟悉所用到的相关仪器。
2．常考分离、提纯的方法及操作
(1)从溶液中获取晶体的方法及实验操作
①溶解度受温度影响较小的(如NaCl)采取蒸发结晶的方法，实验过程为：蒸发浓缩、趁热过滤(如果温度下
2
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降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥。
②溶解度受温度影响较大、带有结晶水的盐或可水解的盐，采取冷却结晶的方法，实验过程为：蒸发浓缩
(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥。
(2)固体物质的洗涤
洗涤试剂
适用范围
目的
蒸馏
水
冷水
产物不溶于水
除去固体表面吸附着的可溶性粒子，可适当降低固体因为溶
解而造成的损失
热水
有特殊的物质其溶解度
随着温度升高而下降
除去固体表面吸附着的可溶性粒子，可适当降低固体因为温
度变化溶解而造成的损失
有机溶剂(酒
精、丙酮等)
固体易溶于水、难溶于
有机溶剂
减少固体溶解；利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水
分，产品易干燥
饱和溶液
对纯度要求不高的产品
减少固体溶解
酸、碱溶液
产物不溶于酸、碱
除去固体表面吸附着的可溶于酸、碱的杂质；减少固体溶解
洗涤沉淀的方法：向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作2～3 次
检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入××试剂，若未出现
特征反应现象，则沉淀洗涤干净
(3)减压蒸发的原因：减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止某物质分解(如H 2O2、浓硝酸、NH4HCO3)或
失去结晶水(如题目要求制备结晶水合物产品)。
(4)萃取与反萃取
①萃取：利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。
如用CCl4萃取溴水中的Br2。
②反萃取：反萃取是利用反萃取剂使被萃取物从负载有机相返回水相的过程，为萃取的逆过程。反萃取剂
主要起破坏有机相中被萃组分结构的作用，使被萃组分生成易溶于水的化合物，或生成既不溶于水也不溶
于有机相的沉淀。经过反萃取及所得反萃液经过进一步处理后，便得到被分离物的成品。反萃后经洗涤不
含或少含萃合物的有机相称再生有机相，继续循环使用。
(5)其他
①蒸发时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2 等溶质时，应在HCl 的气流中加
热，以防其水解。
②减压蒸馏的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止受热分解、氧化等。
3.物质成分的跟踪与确定
(1)滤渣的确定
3
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(2)副产品的确定
(3)循环物质的确定
4.根据溶解度曲线判断结晶的方法
(1)溶解度受温度影响较小的(如NaCl)采取蒸发结晶的方法。
(2)溶解度受温度影响较大的采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法。
(3)带有结晶水的盐，一般采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法。
三、化工流程中方程式的书写与计算
1．书写思路
首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式，再根据反应前后元素化合价有无变化判断
反应类型：
(1)元素化合价无变化则为非氧化还原反应，遵循质量守恒定律；
(2)元素化合价有变化则为氧化还原反应，既遵循质量守恒定律，又遵循得失电子守恒规律。
2．流程中陌生的氧化还原反应的书写流程
(1)首先根据题给材料中的信息确定氧化剂(或还原剂)与还原产物(或氧化产物)，结合已学知识根据加入的
还原剂(或氧化剂)判断氧化产物(或还原产物)。
(2)根据得失电子守恒配平氧化还原反应。
(3)根据电荷守恒和反应物的酸碱性，在方程式左边或右边补充H＋、OH－或H2O 等。
(4)根据质量守恒配平反应方程式。
3.化工流程中的有关计算
4
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(1)有关Ksp 的计算
常考形式有：①判断能否沉淀；②判断能否沉淀完全；③计算某一离子的浓度；④沉淀生成和沉淀完全时
pH 的计算。
(2)产率、纯度的计算
①计算公式
纯度＝纯净物的质量/混合物的质量×100%
产物的产率＝产物的实际产量/产物的理论产量×100%
②计算方法：守恒法或关系式法。
（建议用时：40 分钟）
考向
01
考查废旧物资提纯回收
1.（河南省信阳市光山一中2023-2024 学年高三模拟）锂电池是目前应用广泛的新型电池，一种回收钴酸
锂废旧电池(主要成分为LiCoO2，同时含有少量Fe、Al、C 单质)的流程如下图所示。
已知：Fe3+能与C2O
结合成[Fe(C2O4)3]3-，[Fe(C2O4)3]3-在强酸性环境下重新转化为Fe3+。
请回答下列问题：
(1)由滤液A 制取CoC2O4·2H2O 的过程发生的 (填“是”或“不是”)氧化还原反应，
CoC2O4·2H2O 中C 的化合价为 ，滤渣I 的主要成份为 。
(2)用过量的NaOH 溶液进行“碱浸”，“碱浸”的目的是 。写出该过程发生的化学反应方程
式 。
(3)加入适量盐酸，LiCoO2溶解后生成的Co3+能将Fe2+氧化为Fe3+，请写出该反应的离子方程式
。
(4)请设计实验方案检验滤液C 中的Cl- 。
(5)高铁酸钠(Na2FeO4 ，其中铁为+6 价)是一种高效多功能水处理剂。工业上用次氯酸钠和氯化铁为原料来
制取高铁酸钠，该反应的离子方程式为： 。
【答案】(1)不是 +3 C
5
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(2) 除去Al
(3)
(4)取少量滤液C 中的溶液于试管中，加入足量稀硝酸酸化，再滴入硝酸银溶液，若产生白色沉淀，则证明
滤液C 中含有Cl-
(5)3ClO- +2Fe3++10OH- =2FeO
+3Cl- +5H2O
【分析】废旧钴酸锂镍离子电池主要含有Fe、Al、Cu 的单质和LiCoO2，加碱浸泡，铝和碱液反应生成偏
铝酸盐和氢气，固体残渣为：Fe、Cu、C 的单质和LiCoO2，加盐酸Fe+2H+=Fe2++H2↑，2LiCoO2+8H++2Cl-
=2Li++2Co2++Cl2↑+4H2O，滤渣I 为C，滤液A 为Fe3+、Li+、Co3+、Cl-，FeC2O4难溶于水，向滤液A 中加入
草酸铵，生成CoC2O4•2H2O，滤液B 为：Fe2+、Li+、Cl-，加入碳酸钠，发生的离子反应为2Li++
=Li2CO3↓，滤液C 为Fe3+、Cl-，处理后得到产品。
【解析】（1）由分析可知，滤液A 中含有Co2+，加入草酸铵后，Co2+和草酸根后生成CoC2O4·2H2O，没有
元素化合价发生变化，不是氧化还原反应；CoC2O4·2H2O 中Co 为+2 价，O 为-2 价，H 为+1 价，根据正、
负化合价为零的原则可知，CoC2O4·2H2O 中C 的化合价为+3；由分析可知，滤渣I 的主要成份为C；
（2）“碱浸”时废旧电池中的Al 可以和氢氧化钠反应，则“碱浸”的目的是除去Al；铝和氢氧化钠反应
生成Na[Al(OH)4]和氢气，方程式为：
；
（3）根据题给信息可知，Co3+与Fe2+反应生成Fe3+和Co2+，离子方程式为：
；
（4）氯离子可以和银离子反应生成白色沉淀，具体检验方案为：取少量滤液C 中的溶液于试管中，加入
足量稀硝酸酸化，再滴入硝酸银溶液，若产生白色沉淀，则证明滤液C 中含有Cl-；
（5）在践碱性条件下，次氯酸根离子可以将三价铁氧化为高铁酸根离子，本身被还原为氯离子，离子方
程式为：3ClO- +2Fe3++10OH- =2
+3Cl- +5H2O。
2.（湖南省衡阳中2024 届高三模拟）为解决钒、铬资源的利用问题，利用钒铬渣(含有V2O3、Cr2O3、及
SiO2、Fe2O3、FeO 等)提取钒铬的工艺流程：
6
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已知：25℃时，Cr(OH)3的溶度积常数为6.4×10−31；lg4=0.6
回答下列问题：
(1)“氧化焙烧”该步骤不能使用陶瓷容器，其原因是 。
(2)加快“水浸”的速率，可以采取的措施 (写一种即可)。
(3)“除杂”产生的滤渣2 的成分是 (用化学式表示)。
(4)写出紧接“沉钒”的“煅烧”反应的化学方程式 。
(5)已知双氧水还原
的效率在40℃时最高，解释原因 。
(6)“沉铬”过程中，室温下，当溶液的pH 为5 时，溶液中的Cr3+是否已完全沉淀？(列式计算)
(已知溶液中离子浓度10−5mol/L 时认为已完全沉淀)。
【答案】(1)陶瓷在高温下会与碳酸钠反应
(2)提高水浸温度，搅拌等
(3)H2SiO3
(4)
(5)低于40℃，H2O2还原
的反应速率随温度升高而增加；超过40℃，双氧水分解，浓度降低，导致
还原
的反应速率降低
(6)由
①得，pH=5，可得c(OH−)=10−9mol/L②，
算出Cr3+浓度
为6.4×10−4mol/L>10−5mol/L，所以沉淀不完全
【分析】本流程中“氧化焙烧”步骤中V2O3、Cr2O3、SiO2分别转化为NaVO3、Na2CrO4、Na2SiO3，
Fe2O3、FeO 则变为Fe2O3，水浸后过滤出滤渣1 为Fe2O3，向滤液中加入硫酸得到硅酸沉淀，过滤出得到滤
渣2 为H2SiO3，加入硫酸铵沉淀钒元素，生成NH4VO3沉淀，对NH4VO3进行焙烧得到V2O5，反应方程式
7
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为：
，向滤液中加入双氧水和硫酸，将Na2CrO4还原为Cr3+，离子方程式
为：2
+3H2O2+10H+=2Cr3++3O2↑+8H2O，然后加入氨水，沉淀铬，Cr3++3NH3·H2O=Cr(OH)3↓+3
，
再对Cr(OH)3进行灼烧，2Cr(OH)3
Cr2O3+3H2O，据此分析解题。
【解析】（1）“氧化焙烧”该步骤不能使用陶瓷容器，其原因是：陶瓷在高温下会与碳酸钠反应。
（2）加快“水浸”的速率，可以采取的措施有：提高水浸温度，搅拌等。
（3）由分析可知，水浸液中存在Na2SiO3，与硫酸反应生成的滤渣为H2SiO3。
（4）正五价钒的含氧酸铵盐为NH4VO3，“煅烧”时NH4VO3分解产生V2O5、NH3和H2O，反应的化学方
程式为
。
（5）已知双氧水还原
的效率在40℃时最高，解释原因为：低于40℃，H2O2还原
的反应速率
随温度升高而增加；超过40℃，双氧水分解，浓度降低，导致还原
的反应速率降低，故效率在40℃
时最高。
（6）“沉铬”过程中，室温下，当溶液的pH 为5 时，c(OH-)=
，溶液中c(Cr3+)=
>10−5mol/L，所以沉淀不完全。
3.（2025 届河北省重点中学高三模拟）金属镓有“电子工业脊梁”的美誉，广泛应用于电子、航空航天、
光学等领域。从刚玉渣（含钛、镓的低硅铁合金，还含有少量氧化铝）中回收镓的流程如图所示。
常温下，溶液中金属离子开始沉淀和沉淀完全的
如下表所示。
金属离子
8
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开始沉淀时
的
4.5
3.7
2.2
7.5
沉淀完全时
的
5.5
4.7
3.2
9.0
请回答下列问题：
(1)基态镓原子的外围电子轨道表示式为 。
(2)为加快刚玉渣的酸浸速率，可采取的措施有______（填标号）。
A．将刚玉渣研细
B．适当升高温度
C．使用质量分数为98%的浓硫酸
D．增大体系的压强
(3)从“滤液①”中获得
的具体操作为 、 、过滤、洗涤、干燥。
(4)“中和沉淀”过程中分离出的“滤渣①”的主要成分为 （填化学式）。若“滤液②”中阳离子浓
度均为
，“中和沉淀”过程中
应调节的范围为 。
(5)“碱浸”时，镓元素参与的反应的化学方程式为 。
(6)“滤渣②”的主要成分为 。
(7)电解
溶液制取镓单质的阴极反应式为 。
【答案】(1)
(2)AB
(3) 蒸发浓缩 冷却结晶
(4) Fe(OH)3、Al(OH)3、Ga(OH)3 5.5~7
(5)
或
(6)Al(OH)3
(7)
【分析】刚玉渣加入稀硫酸酸化，滤渣中含有Ti 和Si 单质，则滤液①中含有Ga3+、Al3+、Fe2+、Fe3+，通过
蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到FeSO4·7H2O，滤液②中主要含有Ga3+、Al3+、Fe3+，由“中
和沉淀”得到的滤液③进入“结晶”步骤重复利用知，为避免“结晶”时产生Fe(OH)2沉淀，加入NaOH
调节pH 为5.5~7.5，“中和沉淀”得到Fe(OH)3、Al(OH)3、Ga(OH)3，再加入过量的NaOH 溶液，
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Al(OH)3、Ga(OH)3溶解，分别生成[Al(OH)4]-（即
）和[Ga(OH)4]-（即
），向滤液④中通入适量
CO2，[Al(OH)4]-生成Al(OH)3沉淀除去，电解含有[Ga(OH)4]-的溶液得到Ga 单质，据此分析解题。
【解析】（1）
镓为31 号元素，基态原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p1，则基态镓原子的外围电子轨道表示式为
；
（2）A．将刚玉渣研细，增大接触面积，加快刚玉渣的酸浸速率，A 正确；
B．适当升高温度，加快刚玉渣的酸浸速率，B 正确；
C．质量分数为98%的浓硫酸电离出的H+较少，不利于酸浸，C 错误；
D．该反应没有气体参加反应，增大体系压强，不影响反应速率，D 错误；
答案选AB；
（3）
中含有结晶水，故从溶液中得到
的具体操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过
滤、洗涤、干燥；
（4）由分析可知，滤液②中含有Ga3+、Al3+、Fe3+，由“中和沉淀”得到Fe(OH)3、Al(OH)3、Ga(OH)3；
若“滤液②”中阳离子浓度均为
，“中和沉淀”过程中镓离子要完全沉淀，而Fe2+不沉淀，由
表格数据可知，pH=9.0 时Fe2+完全沉淀，此时pOH=5，
，滤液②中阳离子浓度均为
，则需控制
，pOH=7，pH=7，故应调节的pH 范围为5.5~7；
（5）“碱浸”时 Ga(OH)3与NaOH 反应生成Na[Ga(OH)4]，化学方程式为
或
；
（6）由分析可知，“碳酸化”过程向滤液④中通入适量CO2，[Al(OH)4]-生成Al(OH)3沉淀除去，
[Ga(OH)4]-不发生反应；
（7）电解
溶液制取镓单质，阴极是[Ga(OH)4]-得到电子转化为单质镓，反应式为
10
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。
4.（吉林省珲春市二中2024-2025 学年高三模拟）某工业含铜废料含有Cu、CuO、CuS、CuSO4等成分，
利用该含铜废料可生产硝酸铜晶体[Cu(NO3)2·3H2O]，生产的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1)“焙烧”过程中除生成SO2的反应外，另外一个反应的化学方程式是 。
(2)“酸化”过程为加快反应速率，可采用的措施有 (写出一条即可)，“酸化”的目的是 。
(3)若试剂a 为Zn，则“置换”的离子方程式为 ，滤液中溶质的化学式是 。
(4)“淘洗”的作用是 ，若图中淘洗液的主要溶质与滤液的溶质相同，则试剂b 是 。
(5)“反应”一步中使用20% HNO3和10% H2O2，整个过程无红棕色气体产生，则发生反应的化学方程式为
；若该步骤只使用20% HNO3，随着反应的进行，温度升高，出现大量红棕色气体，则还原剂与氧化剂的
物质的量之比为 。
【答案】(1)2Cu＋O2
2CuO
(2) 将焙烧物粉碎、升高酸化温度、适当提高硫酸浓度 将CuO 转化为Cu2＋
(3)Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu ZnSO4
(4)除去过量的Zn 稀硫酸
(5)Cu＋H2O2＋2HNO3=Cu(NO3)2＋2H2O 1 2∶
【分析】含铜废料含有Cu、CuO、CuS、CuSO4，通入空气进行焙烧，-2 价硫转化为二氧化硫废气，铜与
氧气反应转化为氧化铜，加入硫酸酸化，铜元素全部转化为硫酸铜，加入过量的锌将铜离子置换为铜单
质，过滤后加入稀硫酸出去过量的锌，进行淘洗出去锌，再向铜单质中加入20%硝酸和10%过氧化氢，将
铜氧化为硝酸铜，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到Cu(NO3)2·3H2O；
【解析】（1）加热条件下，Cu 被O2氧化为CuO。答案为：2Cu＋O2
2CuO；
（2）将焙烧物粉碎可增大固体物质与硫酸的接触面积；升高反应温度、增大反应物浓度均能加快化学反
应速率。“酸化”的目的是使CuO 溶解转化为Cu2＋；答案为：将焙烧物粉碎、升高酸化温度、适当提高
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硫酸浓度；将CuO 转化为Cu2＋；
（3）Zn 的还原性比Cu 强，故Zn 与Cu2＋反应生成Cu 和Zn2＋；过滤后滤渣为Cu(含有Zn)，滤液为硫酸锌
溶液。答案为：Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu；ZnSO4；
（4）“淘洗”的目的是除去前面加入的过量锌，因此试剂b 为稀硫酸。答案为：除去过量的Zn；稀硫
酸；
（5）“反应”过程中无红棕色气体产生，由此推知反应不生成NO 或NO2，则反应的化学方程式为Cu＋
H2O2＋2HNO3=Cu(NO3)2＋2H2O。根据生成大量红棕色气体可知生成的是NO2，因还原剂为Cu，化合价由
0 升高至＋2，氧化剂为HNO3，其中N 的化合价由＋5 降低为＋4，由氧化还原反应中得失电子守恒可知该
反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为1 2∶。答案为：Cu＋H2O2＋2HNO3=Cu(NO3)2＋2H2O；1 2∶。
5.（海南省海南华侨中学2024 届高三一模）工业上以铬系和非铬系电镀污泥[均含有Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、
Fe(Ⅱ)、Al(Ⅲ)的氢氧化物，前者还含有Cr(Ⅲ)的氢氧化物]为主要原料综合回收铜、镍的工艺流程如图：
已知：Ⅰ.
、
、
、
的
依次为
、
、
、
；
Ⅱ.Cr 及其化合物的性质与Al 类似。
回答下列问题：
(1)
中Ni 的化合价为 。
(2)“浸出Ⅰ”时，为提高浸出速率，除适当加热外，还可以采取的措施有 (写出一条)。
(3)“电解Ⅰ”时，铜的电解电压较低，且电解速率很快，铁和铬的存在形式随电解电压的变化如下表。为
得到纯的
，电解电压的范围应选择 V。
电解电压/V
1.0
1.2
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
12
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有
有
有
无
无
无
无
无
无
无
无
无
有
有
(4)“转溶”时，氢氧化钠加入量不宜过多，其原因为 (用离子方程式表示)。
(5)“浸出Ⅱ”时，采取了多次浸取的方式，其目的为 。
(6)流程中除了有机相之外，可以循环利用的物质除
外还有 (填化学式)。
【答案】(1)+2
(2)增大硫酸浓度、搅拌等
(3)2.0~2.5
(4)
，
(5)提高铜、镍元素的浸取率
(6)
、
【分析】铬系铜镍电镀污泥加入硫酸浸出Ⅰ，得到含有Cu2+、Ni2+、Fe2+、Al3+、Cr3+的滤液Ⅰ，电解滤液Ⅰ
得到铜单质，同时将Fe2+氧化为Fe3+，然后加入磷酸钠得到FePO4、CrPO4、AlPO4沉淀，过滤后向沉淀中
加入NaOH 溶液，将磷酸盐沉淀转化为氢氧化物沉淀；非铬系铜镍电镀污泥加入氨水浸出Ⅱ，过滤得到含
有[Cu(NH3)4]2+和[Ni(NH3)6]2+的滤液Ⅱ，向滤液Ⅱ中加入HR 进行萃取，分液后的有机相，用自来水水洗分
液后加入硫酸进行反萃取，分液得到含Cu2+和Ni2+的水相，电解Ⅱ水相得到铜，电解液与铬系铜镍电镀污
泥处理流程中除杂的滤液混合，之后再进行萃取、反萃取，得到硫酸镍。
【解析】（1）
中磷酸根离子显-3 价，则Ni 的化合价为+2；
（2）根据反应速率的影响因素可知，“浸出Ⅰ”时，为提高浸出速率，除适当加热外，还可以采取的措
施有适当增大硫酸的浓度、搅拌等措施；
（3）由表中数据可知，结合分析，在电解铜不影响到Fe 和Cr 时应选择电解电压的范围为2.0～2.5V；
（4）Cr 及其化合物的性质与Al 类似，所以
，
都具有两性氢氧化物，若NaOH 过量，氢
氧化铝、氢氧化铬沉淀会溶解，离子方程式为
，
；
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（5）“浸出Ⅱ”是为了得到
和
，多次浸取可以提高铜、镍元素的浸取率；
（6）水相1 中的
可以循环使用，“转溶”时磷酸盐沉淀转化为氢氧化物，所得滤液Ⅲ中主要溶
质为
，电解Ⅱ产生的
可以循环使用。
考向
02
考查废旧物资物质制备
6.（上海市复旦大学附属中学2024 届高三三模）一种利用黄铁矿烧渣和硫酸铵废液制备铵铁蓝颜料的工艺
如下。铵铁蓝的化学式为
，难溶于水。
(1)高纯度硫酸铵溶液能够提高铵铁蓝的品质，为除去硫酸铵废液中的
和
，“氧化1”和“调pH”工
序使用的试剂依次是___________(不定项)。
A．酸化的
B．酸性高锰酸钾
C．稀硝酸
D．浓硫酸
(2)黄铁矿在空气中焙烧得到黄铁矿烧渣，“还原”工序获得
洛液，则被氧化的元素是
；“结晶”工序的操作方法是蒸发浓缩， ，过滤，洗涤，干燥。
(3)“沉铁”工序产生沉淀
，则“氧化2”工序发生反应的离子方程式为：
。
【答案】(1)A
(2) -1 价的
冷却结晶
(3)
【分析】硫酸铵废液中含有Fe2+和Fe3+，“氧化1”工序使用酸化的H2O2作为氧化剂，可将Fe2+氧化为
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Fe3+，调节pH 后生成Fe(OH)3沉淀；黄铁矿烧渣中含有Fe2O3，加入硫酸溶解后生成Fe2(SO4)3，再加入黄铁
矿还原，得到Fe2+等，结晶生成硫酸亚铁晶体；Fe(OH)3沉淀、硫酸亚铁晶体混合后，加入H2SO4、
K4[Fe(CN)6]，沉铁得到
，加入H2SO4、NaClO3氧化，得到铵铁蓝
；
【解析】（1）为除去硫酸铵废液中的Fe2+和Fe3+，“氧化1”工序使用酸化的H2O2作为氧化剂，将Fe2+氧化
为Fe3+，H2O2被还原为H2O；“调pH”工序应加入碱，但不能引入新的杂质，所以可加入
或
，故选A；
（2）黄铁矿FeS2中-1 价S 做还原剂，被氧化；将FeSO4从溶液中结晶析出，需要增大浓度、同时降低溶
解度，所以操作方法是：蒸发浓缩、冷却结晶，过滤，洗涤，干燥；
（3）“沉铁”工序产生的白色沉淀
中，
显+1 价、CN-显-1 价，依据化合价的代
数和为0，Fe 的化合价为+2，“氧化”工序中，
转化为
，有1 个
Fe2+被氧化为Fe3+，发生反应的离子方程式为
。
7.（广东省深圳市福田区红岭中学2024-2025 学年高三模拟）某化工厂利用废旧锂离子电池正极材料(含有
LiCoO2以及少量Ca、Mg、Fe、Al 等)制备Co2O3和Li2CO3.工艺流程如下：
已知：①常温下，部分金属离子(Mn+)形成氢氧化物沉淀的pH 范围如下：
Mn+
Fe2+
Al3+
Mg2+
Ca2+
Co2+
开始沉淀
6.3
3.8
9.6
10.6
6.6
完全沉淀c(Mn+)≤10-6
8.3
5.4
12.0
12.6
9.1
K
②
sp[Mg(OH)2]=5.6×10-12
回答下列问题：
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(1)基态Co 原子的价层电子中，未成对电子与成对电子数目的比值为 。
(2)“酸浸”时发生反应：
。
①补充上述离子方程式中的缺项 ；
②若用盐酸代替草酸进行“酸浸”，可能带来的影响是 。
(3)①滤液2 中c(Mg2+) mol·L-1；
②向滤液2 中加入NH4F 固体的目的除了沉淀Mg2+外，还有 。
(4)滤液3 中含金属元素的离子主要是[Co(NH3)6]2+，通入空气发生催化氧化反应过程中，氧化剂和还原剂的
物质的量之比为 。
(5)已知沉锂过程中有气体生成，写出“沉锂”过程中的离子方程式 。
(6)由Li2CO3可进一步制备Li2O，Li2O 的某一种晶胞具有如图所示结构。
①晶胞中O2-的配位数为 ；
②设阿伏加德罗常数的值为NA，Li2O 晶胞的密度为b
，则晶胞参数(棱长)为 pm。(列出
含有字母的表达式)
【答案】(1)1：2
(2)2CO2 Cl-被氧化为氯气，污染空气
(3)5.6×10-4 除去滤液1 中的Ca2+
(4)1：4
(5)
(6) 8
【分析】废旧锂离子电池的正极材料(含有LiCoO2以及少量Ca、Mg、Fe、Al 等)，加硫酸溶解Ca、Mg、
Fe、Al，加草酸把LiCoO2还原为Co2+，过滤除去不溶物为滤渣1，滤液1 加NaOH 溶液，题中已知滤渣2
中含有Mg(OH)2，分析可知还含有Co(OH)2，在滤渣2 中加入碳酸铵和NH3·H2O 将有Co(OH)2转化为
[Co(NH3)6]2+，过滤后除去Mg(OH)2，滤液3 中为[Co(NH3)6]2+且溶液为碱性，经过空气催化氧化得到
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Co(OH)3，最后得到Co2O3；滤液1 中主要含有Li+、Ca2+、
，经过NH4F 固体的处理将Ca2+除
去，后续沉锂再将Li+以Li2CO3形式沉淀出来，据此作答。
【解析】（1）Co 是第27 号元素，价层电子为3d74s2，含有3 个未成对电子，含有6 个成对电子，未成对
电子与成对电子数目的比值为3：6=1：2。
（2）①酸浸时，+3 价的钴被还原为=2 价，草酸被氧化为CO2，根据化合价升降守恒、原子守恒、电荷守
恒，可得反应的离子方程式：LiCoO2+6H++H2C2O4=2Co2++2Li++2CO2↑+4H2O，故答案为：2CO2；
②旧生产工艺用盐酸进行“酸浸”，但易造成环境污染，原因是Cl-被氧化为氯气，污染空气。
（3）①由分析可知，滤渣2 中含有Mg(OH)2，则常温下滤液2 相当于Mg(OH)2的饱和溶液，则有
c(Mg2+)c2(OH-)=Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12，又pH=10，c(OH-)=
=
mol/L=1×10-4mol/L，则c(Mg2+)=
=5.6×10-4mol/L；
②向滤液2 中加入NH4F 固体的目的除了沉淀Mg2+外，还可以除去滤液1 中的Ca2+。
（4）滤液3 中含金属元素的离子主要是
，该反应中Co 化合价从+2 价升高到+3 价，O 化合
价从0 价降到-2 价，滤液3 为碱性，发生催化氧化反应的离子方程式为：
，O2是氧化剂，
是还原剂，氧化
剂和还原剂的物质的量之比为1：4。
（5）已知沉锂过程中有气体生成，中Li+和饱和NaHCO3溶液反应生成Li2CO3和CO2离子方程式为：
。
（6）①Li2O 中，Li+与O2-个数之比为2：1，由图可知灰球个数为
=4，黑球个数为8×1=8，所以
灰球代表O2-，黑球代表Li+，以面心的O2-为研究对象，O2-的配位数为8；
②根据①中分析可知，晶胞的质量为
，晶胞Li2O 的密度为bg cm
⋅
-3，设晶胞参数（棱长）为apm，
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则有：bg cm
⋅
-3=
，解得：a=
。
8.（安徽省芜湖市第一中学2024 届高三模拟）以焙烧黄铁矿
(杂质为石英等)产生的红渣为原料，制备
铵铁蓝
的工艺流程如图所示：
(1)红渣的主要成分为 (填化学式)，滤渣①的主要成分为 (填化学式)。
(2)黄铁矿研细的目的是 。
(3)还原工序中，不生成S 单质，该反应的化学方程式为 。
(4)若用还原工序得到的滤液制备
和
，所加试剂为
和 (填化学式，
不引入杂质)。
(5)沉铁工序产生的白色沉淀为
，氧化工序发生反应的离子方程式如下：
___________
___________
___________
___________
___________
请配平该离子方程式 。
(6)
晶体的晶胞形状为立方体，边长为a nm，结构如图所示。
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①
的配位数是 。
②
的摩尔质量为120g/mol，阿伏加德罗常数用
表示。该晶体的密度为
。
【答案】(1) Fe2O3、SiO2 SiO2
(2)增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率
(3)
(4)NH3·H2O（或NH3）
(5)
(6) 6
【分析】已知黄铁矿高温煅烧生成Fe2O3，石英在高温下不反应，因此产生的红渣主要成分为Fe2O3、
SiO2，将红渣粉碎后加入足量的50%的H2SO4溶液加热充酸浸，二氧化硅不反应，氧化铁转化为硫酸铁，
过滤出滤渣①，主要成分为SiO2，向滤液中加入黄铁矿进行还原，将Fe3+还原为Fe2+，由(3)小问可知不生
成S 沉淀，则硫元素被氧化为硫酸根离子，根据电子守恒和质量守恒可知反应原理为
，然后进行结晶，得到FeSO4晶体和母液主要含有FeSO4溶液
和H2SO4，加水溶解FeSO4晶体，向所得溶液中加入(NH4)2SO4、K4[Fe(CN)6]并用H2SO4调节溶液的pH 为
3，在加热条件下进行沉铁得到白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6，然后过滤出沉淀，洗涤后加入H2SO4和NaClO3
在加热条件下进行氧化步骤，Fe(NH4)2Fe(CN)6中部分二价铁被氧化为三价铁，得到铵铁Fe(NH4)Fe(CN)6，
过滤、洗涤干燥即制得Fe(NH4)Fe(CN)6，以此分析。
【解析】（1）由分析可知，红渣的主要成分为：Fe2O3、SiO2，滤渣①的主要成分为：SiO2。
（2）黄铁矿研细的主要目的是增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率。
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（3）由分析可知，还原工序中铁离子被还原为亚铁离子且不产生S 单质沉淀，则硫元素被氧化为硫酸根
离子，根据电子守恒和质量守恒可知，化学反应方程式为：
。
（4）由分析可知，还原工序所得的滤液中主要含有FeSO4溶液和H2SO4，向滤液中先加入一定量的氧化剂
H2O2溶液（或氧气）将Fe2+完全氧化为Fe3+，在向氧化后的溶液中加入氨水至不再产生沉淀为止，将铁离
子转化为氢氧化铁沉淀，过滤洗涤，对沉淀进行灼烧，即可制得
和(NH4)2SO4，故所需要加入
的试剂为H2O2和NH3·H2O（或NH3）。
（5）白色沉淀
中
、CN-的化合价分别为+1、-1，根据化合价代数和为零可知，Fe
的化合价为+2 价，
洗涤后加入H2SO4和NaClO3进行氧化步骤，
中部
分二价铁被氧化为三价铁，得到铵铁蓝
，产物中Fe 为+2 价、+3 价，反应原理为
。
（6）①由图可知，Fe2+位于顶点和面心，
位于体心和棱上，位于顶点的Fe2+与位于棱上的
距离最
近，因此
的配位数是6；
Fe
②
2+位于顶点和面心，个数为
4，
位于体心和棱上，个数为
4，晶胞质量为
，晶胞体积为(a×10-7)3cm3，则FeS2晶体的密度
。
考向
03
考查矿产资源物质制备
9.（湖北省腾云联盟2024-2025 学年高三联考）钛白粉
是一种重要的工业原料，可作白色颜料和增
白剂。一种以钛铁矿(主要成分是
，含有少量的CaO、
等杂质)为原料生产制备
的
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工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)基态Ti 的核外价电子排布式为 。
(2)“酸浸”是用硫酸在加热下“溶煮”钛铁矿，“滤液1”中Ti 的存在形式为
，则“酸浸”中
发生反应的离子方程式为 。由图可知，当浸出率为70%时，所采用的实验条件为
。
(3)绿矾是
，则“还原”加入过量铁屑的目的是 。
(4)“水解”过程中适当稀释并加热的目的是 。
(5)钛是一种性能非常优越的金属。工业上可利用Mg 与
反应制备金属钛。下列金属冶炼方法与Mg 冶
炼Ti 的方法相似的是___________。
A．高炉炼铁 B．电解熔融NaCl 制钠 C．铝热反应制锰 D．
分解制银
(6)
转化为
有以下两种方法。在
时反应的热化学方程式如下：
①
②
请分析方法②加入C(s)的目的是 。
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【答案】(1)
(2)
、
(3)将
全部还原为
，同时防止
被氧化
(4)促进水解，防止形成胶体，便于
过滤分离
(5)AC
(6)提高反应的(热力学)趋势，提高四氯化钛的产率
【分析】钛铁矿(主要成分是FeTiO3，含有少量的
等杂质) 加入硫酸酸浸，反应生成
、
、
和微溶的
，
不与酸反应，过滤后所得滤液1 中加入铁屑，将三价
铁转化为二价铁，再将绿矾
分离出来，
经过水解后得到
和硫酸，最后烧
得到钛白粉(
)；
【解析】（1）Ti 是第22 号元素，基态
的价层电子排布式为
；
（2）“酸浸”是硫酸与
发生反应，离子方程式为
；当Fe 的浸出率
为70%时，可对应
和
两条曲线，故实验条件为：
、
；
（3）加入过量铁粉是为了将
全部还原为
，同时防止
被氧化；
（4）“水解”过程中适当稀释并加热是为了促进水解，防止形成胶体，便于
过滤分离；
（5）工业上可利用Mg 与
反应制备金属钛，利用的是热还原法，B 为电解法，D 为热分解法，故选
AC；
（6）方法①为吸热反应，方法②为放热反应，加入
可以使反应①氧气减少，促进反应正向移动，反
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应②为熵增反应，故加
的目的是提高反应的热力学趋势，提高四氯化钛的产率；
10.（四川省荣县中学2024-2025 学年高三模拟）高锰酸钾消毒片主要成分为KMnO4，可外用消炎杀菌。
用某软锰矿(主要成分是MnO2，还含有Al2O3、SiO2等杂质)制备KMnO4的流程图如下：
已知：K2MnO4固体和溶液均为墨绿色，溶液呈碱性且能发生可逆的歧化反应。
(1)“熔融煅烧”时，MnO2参与反应的化学方程式为
(2)向“浸取液”中通入CO2，调节其pH，经“过滤”得滤渣Ⅰ，滤渣Ⅰ的成分 。
(3)
“
①歧化”时，下列酸可以用来代替冰醋酸的是 (填字母)。
A．浓盐酸 B．亚硫酸 C．稀硫酸 D．氢碘酸
②“歧化”时，加入冰醋酸的目的是 。(从平衡移动的角度用必要的离子方程式和文字解释)。
(4)由于直接歧化制备高锰酸钾的产率不高，且后续分离纯化步骤较多，目前工业上较多采用电解K2MnO4
水溶液法制备(如图)，试写出该电解过程总反应的离子方程式： 。
【答案】(1)2MnO2+4KOH+O2
2K2MnO4+2H2O
(2)Al(OH)3、H2SiO3
(3) C 消耗OH-，使平衡3
+2H2O
2
+MnO2(s)+4OH-正向移动，提高KMnO4产率
(4)
【分析】软锰矿(主要成分是MnO2，还含有Al2O3、SiO2等杂质)加KOH、空气进行熔融煅烧得K2MnO4、
KAlO2、K2SiO3，冷却浸取得含K2MnO4、KAlO2或四羟基合铝酸钾、K2SiO3溶液，调pH 使铝元素、硅元
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素转化为氢氧化铝、硅酸沉淀，然后过滤除去，得到K2MnO4溶液，K2MnO4溶液加冰醋酸进行歧化反应得
到MnO2和KMnO4，过滤、洗涤、干燥等操作得到KMnO4。
【解析】（1）“熔融煅烧”时，MnO2被氧气氧化为K2MnO4，化学方程式为2MnO2+4KOH+O2
2K2MnO4+2H2O。
（2）向“浸取液”中通入CO2，KAlO2或四羟基合铝酸钾、K2SiO3溶液分别与二氧化碳、水反应生成氢氧
化铝、硅酸，故经调节pH、“过滤”得滤渣Ⅰ的成分为Al(OH)3、H2SiO3。
（3）歧化”时，醋酸的作用是提供酸性环境，得到高锰酸钾：
A
①．常温下，KMnO4会和浓盐酸反应，不可用浓盐酸，A 不选；
B．亚硫酸有还原性，与KMnO4发生氧化还原反应，不可用亚硫酸，B 不选；
C．稀硫酸可提供酸性环境，不和锰酸钾、高锰酸钾、二氧化锰反应，可替代醋酸，C 选；
D．氢碘酸有还原性，与KMnO4发生氧化还原反应，不可用氢碘酸，D 不选；
选C；
②由所给信息可知K2MnO4溶液呈碱性且能发生可逆的歧化反应，即存在3K2MnO4(aq)+2H2O(l)
2KMnO4(aq)+MnO2(s)+4KOH(aq)，故“歧化”时，加入冰醋酸的目的是：消耗OH-，使平衡正向移动，提
高KMnO4产率。
（4）由图可知电解时a 极作阳极，电极反应式为
，K+向阴极室移动，b 极为阴极，电极
反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，则D 为浓KOH 溶液，故该电解过程总反应的离子方程式为
。
11.（海南省2024-2025 学年高三诊断）铝元素是地壳中含量最丰富的金属元素，金属铝在航天航空、建筑
制造等行业中应用极为广泛。利用铝土矿(主要成分为
，还含有少量
、
)冶炼金属铝的工艺
流程如图所示：
回答下列问题：
(1)“粉碎”的目的是增大后续“碱浸”的浸取反应速率，写出另外一种提高“碱浸”反应速率的措施：
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。
(2)滤渣a 的化学式是 。
(3)“酸化”时生成滤渣b 的离子方程式是 。
(4)“反应i”得到的滤液中的溶质属于盐的是 (填化学式)。
(5)
“热解”理论上生成固体产物的质量为 g。
(6)工业上铝可用于冶炼某些高熔点的金属，如V、
、
等，写出
与
反应制V 的化学方程式：
。
【答案】(1)适当升高温度或适当增大
溶液的浓度或搅拌等
(2)
(3)
(4)
、
(5)51
(6)
【分析】铝土矿中含有Al2O3、Fe2O3、SiO2，加入氢氧化钠溶解，发生反应Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O、
SiO2+2NaOH =Na2SiO3+H2O，Fe2O3不反应，则滤渣a 为Fe2O3；加入硫酸酸化，滤渣b 得到
沉淀，
溶质为硫酸、硫酸钠和硫酸铝，通入氨气将铝离子转化为Al(OH)3沉淀，得到滤液中的溶质属于盐的有硫
酸铵和硫酸钠，Al(OH)3热解得到Al2O3，最后电解熔融Al2O3得到铝单质。
【解析】（1）提高“碱浸”反应速率的措施可以有：适当升高温度或适当增大
溶液的浓度或搅拌
等；
（2）根据上述分析，滤渣a 为Fe2O3；
（3）“酸化”时生成滤渣b 的离子方程式为：
；
（4）根据上述分析，“反应i”得到的滤液中的溶质属于盐的是
、
；
（5）根据氢氧化铝的热解方程式：2Al(OH)3
Al2O3+3H2O，
“热解”理论上生成0.5mol
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Al2O3，则固体产物的质量为0.5mol 102g/mol=51g；
（6）
与
发生铝热反应，反应的化学方程式为：
。
12.（西省三晋名校2024-2025 学年高三联考）氮化钛
常作仿金饰品，乳酸亚铁常作补铁制剂。以
钛铁矿（主要含
，还含少量
、
）为原料制备氮化钛和乳酸亚铁的工艺如图，回答下列问
题：
部分物质的熔点、沸点数据如表所示：
物质
Mg
Ti
熔点
648.8
714
1667
沸点
136.4
1090
1412
3287
(1)Ti 位于元素周期表第 周期 族。
(2)其他条件不变，“酸浸”时铁、钛浸出率与硫酸质量分数的关系如图所示。
“酸浸”时宜选择的硫酸质量分数为 %。
(3)“熔炼”时，温度在
，反应还能得到一种具有还原性和可燃性的气体。“熔炼”的化学方程
式为 。
(4)“还原”时得到钛和另一产物M，采用蒸馏法分离出钛，控制蒸馏的最低温度为 ，工业上用惰
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性材料作为电极来电解熔融的M，阳极的电极反应式为 。
(5)利用
溶液和过量
溶液制备
的离子方程式为 ；用酸性
溶液滴定法
测定乳酸亚铁产品的纯度，所有操作均正确，但经多次实验结果发现，测得值高于实际值，其原因是
。已知滴定反应为
（未配平）。
(6)钛、氮组成的一种化合物的晶胞如图所示，钛的配位数为 ，该晶体的密度为
，
已知
、
原子半径之和等于
（Ti、N 相切），
为阿伏加德罗常数的值。
【答案】(1) 四 ⅣB
(2)85
(3)TiO2+2C+2Cl2
TiCl4+2CO
(4) 1412℃ 2Cl——2e—=Cl2↑
(5) Fe2++2HCO =FeCO3↓+CO2↑+H2O 乳酸根离子具有还原性，能消耗KMnO4
(6) 6
【分析】由题给流程可知，向钛铁矿粉末中加入过量的硫酸溶液，将钛酸亚铁转化为亚铁离子和TiO2+离
子，氧化铝转化为硫酸铝，二氧化硅与硫酸溶液不反应，过滤得到滤液；向滤液中通入水蒸气，将滤液中
的TiO2+离转化为TiO2·nH2O，过滤TiO2·nH2O 和滤液；TiO2·nH2O 煅烧分解生成二氧化钛，二氧化钛与碳、
氯气高温条件下熔炼反应生成四氯化钛，四氯化钛高温条件下与镁反应生成钛，钛高温条件下与氮气反应
生成氮化钛；调节滤液pH，将溶液中的铝离子转化为氢氧化铝沉淀，过滤得到硫酸亚铁溶液；向溶液中加
入碳酸氢铵溶液，过滤得到碳酸亚铁，碳酸亚铁溶于乳酸得到乳酸亚铁溶液，乳酸亚铁溶液经分离提纯得
到乳酸亚铁产品。
【解析】（1）钛元素的原子序数为22，位于元素周期表第三周期ⅣB 族；
27
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（2）由图可知，硫酸质量分数为85%时，铁浸出率最小、钛浸出率最大，则“酸浸”时宜选择的硫酸质
量分数为85%；
（3）由分析可知，“熔炼”时发生的反应为二氧化钛与碳、氯气高温条件下熔炼反应生成四氯化钛和一
氧化碳，反应的化学方程式为TiO2+2C+2Cl2
TiCl4+2CO；
（4）由分析可知，“还原”时发生的反应为四氯化钛高温条件下与镁反应生成钛和氯化镁（M），由表格
数据可知，四种物质中钛的沸点最高，钛的沸点高于氯化镁、四氯化钛和镁，所以采用蒸馏法分离出钛
时，控制蒸馏的最低温度为1412℃；工业上用惰性材料作为电极来电解熔融的氯化镁时，氯离子在阳极失
去电子发生氧化反应生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑；
（5）硫酸亚铁溶液与过量碳酸氢铵溶液反应生成硫酸铵、碳酸亚铁沉淀、二氧化碳和水，反应的离子方
程式为Fe2++2HCO =FeCO3↓+CO2↑+H2O；乳酸亚铁中的乳酸根离子具有还原性，能消耗KMnO4，所以测
得值高于实际值；
（6）由晶胞结构可知，晶胞中位于体心的钛原子与位于面心的氮离子距离最近，则钛原子的配位数为6；
晶胞中位于顶点和面心的氮原子个数为8×
+6×
=4，位于棱上和体心的钛原子个数为12×
+1=4，钛原
子核氮原子原子半径之和等于a nm，则晶胞的边长为2a nm，设晶体的密度为d g/cm3，由晶胞的质量公式
可得：
=(2a×10-7)3d，解得d=
。
13.（山东省Eternal7 社区2024-2025 学年高三模拟）我国是稀土大国，储量大、矿种多。稀土元素的物
理性质和化学性质极为相似，常见化合价
价其中钇(Y)元素(
：89)是激光和超导的重要材料，工业上
通过如下工艺流程用钇矿石(
)制取氧化钇。
已知：
i．铍和铝符合元素周期表的对角线规则；
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ii．草酸铵与稀土草酸盐可形成可溶性络合物；
iii．有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的
如下表：
开始沉
淀
完全沉淀
2.7
3.8
6.7
8.2
请回答下列问题：
(1)试写出“共熔”过程中的化学反应方程式： 。
(2)若使
完全沉淀，需用氨水调节
，则a 应控制在 ，并写出判断
是否沉淀完全的
实验方法： 。
(3)下图为稀土草酸盐在无机酸和不同浓度沉淀剂的混合溶液中的溶解度(
)曲线，其中
，已知
。请据此描述“过程I”的实验方
案： 。(可供选择的试剂：
、
溶液、
、
、
、
、
氨水、蒸馏水)
(4)上述得到的草酸盐沉淀实际上应表示为
，以下为该化合物的热重曲线分析图，试确定
整数
，并写出过程④的化学反应方程式： 。
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(5)已知钇的另外一种二元化合物X 具有金属般的导电性能，晶体结构如图所示，其间可捕获自由电子(
)，且碳以
单元存在，据此猜想X 的微粒组成可表示为 。
【答案】(1)
(2)3.8~6.7 取少量滤液于试管中，滴加
溶液，如果溶液不变红，说明已沉淀完全
(3)加入
氨水将
调至大于8.2，将
过滤出放入试管，加入
溶解
，而
后加入
，反应得到草酸钇沉淀
(4) 10
(5)
【分析】铍和铝符合元素周期表的对角线规则，则铍元素在氢氧化钠共熔反应中转化为
，则钇矿
石与氢氧化钠并通氧气共熔反应生成Y(OH)3、Fe2O3、Na2SiO3和Na2BeO2，再加水溶解、过滤得到主要成
分为Na2SiO3和Na2BeO2的滤液Ⅰ，所得沉淀的主要成分为Y(OH)3、Fe2O3，再向其沉淀加酸酸溶，再加氨
水调节pH=a，将Fe3+转化为氢氧化铁沉淀除去，则滤渣Ⅰ的主要成分为氢氧化铁，继续加氨水调节pH 沉
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淀Y3+，Y(OH)3沉淀经转化得到草酸钇沉淀，再经过滤、水洗、煅烧，得到Y2O3粉末，据此解答。
【解析】（1）由分析可知，钇矿石与氢氧化钠并通氧气共熔反应生成Y(OH)3、Fe2O3、Na2SiO3和
Na2BeO2，同时还会生成水，则“共熔”过程中的化学反应方程式：
；
（2）调节pH 使
完全沉淀而
离子不沉淀，需用氨水调节
，结合表数据，a 应控制在3.8~6.7，
判断
是否沉淀完全，可用KSCN 溶液检验滤液中是否还含有铁离子，则判断
是否沉淀完全的实验
方法为：取少量滤液于试管中，滴加
溶液，如果溶液不变红，说明已沉淀完全；
（3）草酸铵与稀土草酸盐可形成可溶性络合物，则生成草酸钇沉淀过程中不能使用草酸铵；由流程可
知，过程I 是在加入氨水调节pH 除去铁离子的基础上，继续加入氨水调节pH 使得
转化为
沉
淀，然后分离出沉淀。结合溶解度曲线可知，草酸钇沉淀在
中几乎不溶，则用
溶解
沉淀，再加入
将
转化得到草酸钇沉淀，则“过程I”的实验
方案为：加入
氨水将
调至大于8.2，将
过滤出放入试管，加入
溶解
，而后加入
，反应得到草酸钇沉淀；
（4）
受热会首先失去结晶水，结合失重曲线的第一个平台，失重28.9%，则
，则n=10；由图可知，过程④为
生成
，则草酸根中碳元素发
生歧化反应生成+4 价碳，同时会生成+2 价碳，结合得失电子守恒、质量守恒可得，反应的化学反应方程
式为：
；
（5）根据“均摊法”，晶胞中含
个
、
个C，也就是2 个
，其间还可捕获自由电
子(
)，结合电中性可知，X 的微粒组成可表示为
。
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考向
04
考查工艺流程与晶体结构
14.（2024 届辽宁省名校联盟高三联考）三氧化二铬(
)可用于制备陶瓷、合金、耐火材料等。由铬铁
矿(含
和少量
、
、
)制备
的一种流程如下：
已知：①该实验条件下，
、
、
，
；当溶液中离子浓度
时，认为该离子沉淀完全；
②
，
。
回答下列问题：
(1)“水浸”所得浸渣的主要成分为
和
，“球磨”时加入适量
的作用为 ；该
实验条件下，从浸渣中提取
的方法为浸渣酸溶、过滤，得到金属离子浓度均为
的滤液，调
节滤液pH 的范围是 ，过滤，洗涤，煅烧得产品。
(2)“焙烧”时
发生反应的化学方程式为 。
(3)“调pH 为7~8”和“酸化”两步不能合并的原因为 ；其中不能用盐酸代替硫酸的原因为
。
(4)“热还原”过程中生成
，该反应的化学方程式为 。
(5)
晶体为尖晶石结构，其中O 原子堆成如图所示的结构单元，该结构单元中O 原子围成的正四
面体空隙的
填充Cr，Fe 和剩余Cr 填充在O 原子围成的正八面体空隙中；
的立方晶胞由8 个
图示结构单元无隙并置而成。
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①
晶体中，O 原子围成的正八面体空隙的占用率为 。
②若该结构单元的棱长为
，设阿伏加德罗常数的值为
，则该晶体的密度为
(用
含a、
的代数式表示)。
【答案】(1) 除去
(2)
(3)防止
溶解，降低产品纯度 酸性条件下
还原
。降低产品产率并产生污染性气体
(4)
(5) 50%
【分析】铬铁矿(含
和少量
、
、
)加入碳酸镁与二氧化硅反应生成
，“焙
烧”时
与
和
在高温下反应生成
和
，“水浸”所得浸渣的主要成分为
和
，加入硫酸调pH 得到
沉淀，
溶液加入硫酸转化为
，“热还
原”过程为
与
反应生成
和
；
【解析】（1）加入适量
有利于焙烧造渣除去
；提取
时调节滤液pH 的目的是将
沉淀
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完全而
不形成沉淀，当
沉淀完全时，溶液中
，即
；当
不形成沉淀时，溶液中
，即
，则调节pH 的范围为
。
（2）由转化关系可知，“焙烧”时
与
和
在高温下反应生成
和
，反应方
程式为
。
（3）用硫酸“调pH 为7~8”的目的是使
完全转化为
，“酸化”的目的是使
充分
转化为
，两步合并可能会导致
溶解而降低产品纯度；酸性条件下
能还原
，降低产
品产率并产生污染性气体，故“酸化”时不能用盐酸代替硫酸。
（4）“热还原”过程为
与
反应生成
和
，反应方程式为
。
（5）①每个结构单元中含有8 个正四面体空隙和4 个正八面体空隙，其中1 个正四面体空隙被Cr 填充，1
个正八面体空隙被Cr 填充，另有1 个正八面体空隙被Fe 填充。
晶体中，O 原子围成的正八面
体空隙的占用率为50%。
②结构单元的棱长为
，则晶胞参数为
，每个晶胞中含有8 个Fe、16 个Cr、32 个O，则该晶体密
度为
。
15.（陕西省渭南高级中学2025 届高三联考）一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐(如
、
)
的新工艺如图所示，该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料，也不产生废弃物，能实现
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Cr-Fe-Al-Mg 的深度利用和
的循环利用。
回答下列问题：
(1)
中Fe、Cr 元素的化合价分别为 价、 价。
(2)固体Ⅲ的成分是 (填化学式)；工序ⅲ中反应的化学方程式为 。
(3)混合气体Ⅳ最适宜返回工序 (填序号，只填一项)参与内循环。
(4)工业上常利用电解法制
，其原理如图(电极均为惰性电极)所示：
①装置中H 为 (填离子符号)离子交换膜。
②电极a 的电极反应式为 。
③电路中有0.2mol 电子转移时，右侧溶液总质量理论上减少 g。
(5)某氮化铬的晶胞结构与氯化钠相似，若该晶胞中N 原子的位置如图1 所示，请画出晶胞中Cr 原子沿x
轴方向的投影图(在图2 中涂黑相应位置的圆圈) 。
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【答案】(1) +2 +3
(2)
(3)ii
(4) Na+
6.2
(5)
【分析】铬铁矿在高温下连续氧化，在熔融氢氧化钠的作用下，
被氧气高温氧化生成铬酸钠和
氧化铁，氧化铝与熔融氢氧化钠反应转化为Na[Al(OH)4]，氧化镁为碱性氧化物，不参与反应，将氧化后的
固体加水溶解，过滤得到滤渣，成分为氧化镁、氧化铁，滤液中含有过量氢氧化钠、铬酸钠、
Na[Al(OH)4]，将滤液在介稳态条件下分离得到铬酸钠溶液、氢氧化钠溶液和Na[Al(OH)4]溶液，向铬酸钠
溶液中通入过量的二氧化碳得到重铬酸钠和碳酸氢钠沉淀，向Na[Al(OH)4]溶液中通入过量的二氧化碳气体
得到氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，向滤渣I 中通入过量二氧化碳和水蒸气，氧化镁与二氧化碳和水蒸气反应
转化为碳酸氢镁溶液，碳酸氢镁溶液受热分解得到碳酸镁固体和二氧化碳、水蒸气，碳酸镁高温煅烧得到
氧化镁。
【解析】（1）依据化合物中化合价代数和为0 可知
中铁元素和铬元素的化合价分别是
价；
（2）滤渣I 成分为氧化镁、氧化铁，通入过量二氧化碳和水蒸气与MgO 反应生成碳酸氢镁，氧化铁不反
应，过滤可得固体III 的成分是
；工序ⅲ中铬酸钠溶液与过量的二氧化碳反应，生成重铬酸钠，由于
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二氧化碳过量，生成碳酸氢钠沉淀，反应的化学方程式为
（3）“热解”工序产生的混合气体为水和二氧化碳，最适宜返回工序ii 参与内循环。
（4）①电极a 的NaOH 溶液由稀变浓，OH-浓度增大，说明H2O 中的H+得电子，则电极a 为阴极，电极反
应式为
，电极a 为阴极，电极b 为阳极，电解池中阳离子移向阴极，由图可知，H 为
钠离子交换膜。
②电极
的
溶液由稀变浓，
浓度增大，说明
中的
得电子，则电极
为阴极，电极反应
式为
。
③转移0.2mol 电子时，生成
逸出，同时有
由右侧移向左侧，右侧溶液总质量共减少
。
（5）氮化铬的晶胞结构与氯化钠的相似，即氮、铬的离子数之比为
，结合氯化钠的晶胞特点以及N 在
晶胞中的位置可推得Cr 原子位于棱心、体心，则Cr 原子沿x 轴方向的投影图为
16.（湖南省娄底市2023-2024 学年高三模拟）以含镍废料(主要成分为
，含少量
和
)为原料制备碳酸钴
和
的工艺流程如图。下列说法正确的
是
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(1)“滤渣I”成分是 。
(2)氧化步骤的离子方程式为 ，“沉钴”反应的离子方程式为 。
(3)基态
的电子排布式为 。
(4)从
溶液通过操作 获得
晶体。
(5)所得的
经过煅烧可以得到
，进一步用于合成钛酸钴。一种钛酸钴的晶胞结构如图所示，钛
酸钴的化学式为 。该立方晶胞参数为
，设
为阿伏加德罗常数的值，该钛酸钴晶体的密度为
(列出计算式)。
【答案】(1)硫酸钡
、二氧化硅
(2)
(3)
(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
(5)
(或
)
【分析】由题给流程可知，含镍废料加入稀硫酸酸浸时，NiO、FeO、Fe2O3、CoO 与稀硫酸反应转化为可
溶性硫酸盐，BaO 与稀硫酸反应转化为BaSO4，SiO2不反应，过滤得到含有SiO2和BaSO4的滤渣I，滤液
中含有NiSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3、CoSO4以及过量H2SO4；向滤液中加入氧化剂NaClO3氧化FeSO4，而后
加入碳酸钠溶液调节溶液pH，将Fe2(SO4)3等转化为黄钠铁矾渣，过滤得到黄钠铁矾渣，经过滤除去；再
加入萃取剂，振荡、静置、分液得到含NiSO4的有机层和含有CoSO4的水层溶液，再通过沉钴步骤得到
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CoCO3；向水相中加入碳酸氢钠溶液，将钴离子转化为碳酸钴沉淀，过滤得到碳酸钴；在含NiSO4的有机
层反萃取得到NiSO4溶液，NiSO4溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到六水硫酸镍晶
体，六水硫酸镍晶体经灼烧得到NixOy。
【解析】（1）由分析可知，滤渣I 的主要成分为：硫酸钡
、二氧化硅
。
（2）由分析可知，加入氯酸钠溶液的目的是将亚铁离子氧化为铁离子，所以氧化的离子方程式为：
；
由分析可知，沉钴时加入碳酸氢钠溶液的目的是将钴离子转化为碳酸钴沉淀，反应的离子方程式为：
；
（3）镍为第28 号元素，基态
的电子排布式为
。
（4）根据题给信息，硫酸镍溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到六水硫酸镍晶体。
（5）根据晶胞可知，一个晶胞中含有
的数目为
个，含有
的数目为1 个，含有
的数目为
个，钛酸钴的化学式为
；晶胞的质量为
，晶胞体积为
，晶体密度为
g/cm3（或
)。
17.（山西省运城市康杰中学2024-2025 学年高三一模）磷酸铁（FePO4）常用作电极材料、陶瓷等。以硫
铁矿烧渣（主要成分）Fe2O3、SiO2，少量的Fe3O4、CaO、MgO）为原料制备磷酸铁的流程如下：
已知：
，
，
。
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回答下列问题：
(1)基态
核外电子排布式为 。
(2)浸渣的主要成分为 （填化学式）。
(3)检验“还原”之后的溶液中是否含
的操作是 。
(4)经测定“除钙镁”后的溶液中
，则溶液中
。
(5)写出“氧化沉铁”时反应的离子方程式： 。纯净磷酸铁呈白色，而实际制备的磷酸铁产品略带
棕黄色，可能是产品中混有 （填化学式）杂质。
(6)若1t 硫铁矿烧渣中含amolFe2O3、bmolFe3O4，按上述流程理论上最多可生产 （用含a、b 的算
式表示）kg 的FePO4。
(7)CaF2晶体的晶胞结构如图所示，晶体中相邻的8 个F-形成的最小正方体的体积与晶胞体积的比是
。
【答案】(1)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5
(2)SiO2
(3)取少量溶液于试管中，滴加KSCN 溶液，若无明显现象，则无Fe3+；
(4)5:2
(5)
Fe(OH)3
(6)0.151(3a+4b)
(7)
【分析】烧渣主要成分Fe2O3、SiO2及少量的Fe3O4、CaO、MgO 加入稀盐酸，Fe2O3、Fe3O4、CaO、MgO
与稀盐酸生成相应的盐，SiO2不溶于盐酸，故浸渣的主要成分为SiO2。加入还原铁粉将Fe3+还原为Fe2+，
加入NaF 除去钙镁离子，再加入磷酸二氢钾、氨水、氧气生成产物FePO4。
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【解析】（1）Fe 先失去最外层电子，故基态
核外电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5，故答案为
[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5；
（2）SiO2不溶于盐酸，故浸渣的主要成分为SiO2，故答案为SiO2；
（3）Fe3+的检验试剂为KSCN 溶液，故答案为取少量溶液于试管中，滴加KSCN 溶液，若无明显现象，则
无Fe3+；
（4）经测定“除钙镁”后的溶液中
，
，故答案为5:2；
（5）根据题干条件，反应物为磷酸二氢铵、氨水、Fe2+、O2，生成物为FePO4，根据元素守恒、得失电子
守恒、电荷守恒写出离子方程式为
；反应中Fe3+会
与氨水反应生成Fe(OH)3，故答案为
，Fe(OH)3；
（6）amolFe2O3与盐酸反应生成2amolFe3+，2amolFe3+再与amol 还原铁粉反应生3amol Fe2+。bmolFe3O4与
盐酸反应生成2bmolFe3+与bmol Fe2+，2bmolFe3+与bmol 还原铁粉反应生成3bmol Fe2+，则溶液中共有
(3a+4b)mol Fe2+，根据铁元素守恒则生成(3a+4b)mol FePO4，则生产FePO4的质量为
，故答案为0.151(3a+4b)；
（7）设晶胞参数为2a，则两个F-之间的距离为a，故晶体中相邻的8 个F-形成的最小正方体的体积与晶胞
体积的比是
，故答案为
；
考向
05
考查工艺流程与化学图像
18.（2024 届陕西省榆林市第十中学高三模拟）钴是国民经济建设和国防建设不可缺少的重要原料之一，
我国钴资源缺乏，二次回收利用非常重要。从锂离子二次电池正极废料——铝钴膜(含
乙炔黑导电
剂涂层的铝箔)中回收Li、Co 的工艺流程如下：
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回答下列问题：
(1)碱浸时，绝大部分铝被浸出，滤液中含铝元素的离子符号为 。
(2)酸溶时，
转化为
、
，该反应的离子方程式为 ；若用盐酸代替
和
溶液，酸溶也可得到
和
溶液，但缺点是 。
(3)碱浸后少量残余的铝在酸溶时进入溶液，需调
至5.0 以上将铝离子沉淀除去。若
，调
的范围是 。(已知
(4)鉴别
和固体
常用方法的名称是 。
(5)将
和
按物质的量之比
混合，在空气中煅烧可制得
，该反应的化学方程式为
。
(6)
热分解质量变化过程如图所示(其中
前隔绝空气，
后在空气
中)。
点残留固体为
，则
；
后固体残留物质量增加的主要原因是
。
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【答案】(1)
或
(2)
产生氯气，污染环境
(3)
(4)焰色试验
(5)
(6) 14.70
被空气中的氧气氧化为
【分析】铝钴膜(含
乙炔黑导电剂涂层的铝箔)中加入氢氧化钠溶液进行碱浸，过滤后得含钴和锂元
素的滤渣和含
的滤液，含钴和锂元素的滤渣加硫酸和过氧化氢酸溶，LiCoO2转化为CoSO4、
Li2SO4，过滤除去不溶性杂质，往滤液中加氢氧化钠溶液调pH，使铝离子转化为氢氧化铝沉淀，加入草酸
铵溶液沉钴得到
，滤液中加碳酸钠溶液沉锂得到碳酸锂。
【解析】（1）碱浸时，绝大部分铝被浸出，铝和氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2或
，所以滤
液中含铝元素的离子符号为
或
；
（2）酸溶时，
转化为
、
，钴元素化合价降低，则过氧化氢被氧化生成氧气，该反应
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的离子方程式为
；若用盐酸代替
和
溶液，
酸溶也可得到
和
溶液，但Cl-被
氧化生成氯气，氯气有毒，即缺点为：产生氯气，污染
环境；
（3）碱浸后少量残余的铝在酸溶时进入溶液，需调
至5.0 以上将铝离子沉淀除去，但又不能沉淀
Co2+，若
，则据
，
，c(H+)=10-7mol/L，所以调
的范围是
；
（4）
和
具有相同的阴离子，不同的阳离子，鉴别碱金属元素可用焰色试验，所以鉴别
和固体
常用方法的名称是焰色试验；
（5）将
和
按物质的量之比
混合，在空气中煅烧可制得
，反应中钴元素化合价升
高，氧气中氧元素化合价降低，根据元素种类可知产物中有二氧化碳，所以该反应的化学方程式为
；
（6）初始
的质量为18.30g，
的物质的量为0.1mol，
点残
留固体为
，则n(
)=0.1mol，
0.1mol×(183-36）g/mol=14.70g；B 点的固体质量为8.03g，
其中钴元素的质量为0.1mol×59g/mol=5.9g，则氧元素的质量为8.03g-5.9g=2.13g，所以固体中氧原子与钴
原子物质的量之比
，即B 点固体的化学式为Co3O4，
后固体在空气中加热，
Co3O4与氧气反应生成Co2O3，2Co3O4-3Co2O3，所以残留物质量增加。
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19.（2024 届湖北省武昌实验中学高三模拟）V 有“工业味精”之称。工业上提取钒的工艺有多种，一种
从钒页岩(一种主要含Si、Fe、Al、V 元素的矿石)中提取V 的工艺流程如下：
已知：①“酸浸”时有
生成。②“萃取”时离子萃取率的大小顺序为
。回
答下列问题：
(1)“焙烧”时可添加适量“盐对”NaCl-Na2SO4与钒页岩形成混合物，这样做的目的是 。
(2)“滤渣Ⅰ”除掉的主要杂质元素是 (填元素符号)。
(3)H2C2O4作用是将
转化为
，转化的目的是 ，发生的离子反应方程式为 。
(4)“沉钒”时，生成
沉淀，“步骤X”的目的是 ，写出“煅烧”时的化学反应方程式
。
(5)以“沉钒率”(
沉淀中V 的质量和钒页岩中钒的质量之比)表示钒的回收率如图所示，温度高于
80℃时沉钒率下降的原因是 。
【答案】(1)生成易溶的钠盐，提高钒的浸取率
(2)Si
(3)VO2+的浸取率大于
，转化为VO2+可以提高钒的浸取率 2
+H2C2O4+2H+=2VO2+
+2CO2↑+2H2O
(4) 将VO2+氧化为
2NH4VO3
2NH3↑+V2O5+H2O
(5)温度高于80℃时，
的水解程度增大，
浓度减小导致沉钒率下降
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【分析】将钒页岩(一种主要含Si、Fe、Al、V 元素的矿石)中添加NaCl-Na2SO4进行焙烧，可将V 转化为
易溶的钠盐，Fe、Al 等转化为金属氧化物；加入酸进行酸浸，滤渣1 为硅的化合物；调节溶液的pH 至
5.1，所得滤渣为Fe(OH)3、Al(OH)3，滤液中含有
；加入H2C2O4进行还原，将
还原为VO2+；加入
萃取率进行萃取，去掉水相，再进行反萃取，分离出含有VO2+的水溶液；加入氧化剂将VO2+氧化为
；加入NH4Cl 溶液进行沉钒，过滤得到NH4VO3，煅烧NH4VO3，制得V2O5。
【解析】（1）“焙烧”时可添加适量“盐对”NaCl-Na2SO4与钒页岩形成混合物，这样做能将钒转化为可
溶性盐，目的是：生成易溶的钠盐，提高钒的浸取率。
（2）加入酸后，钒对应的盐，铁、铝的氧化物等都易溶于酸，只有硅的化合物不溶，所以“滤渣Ⅰ”除
掉的主要杂质元素是Si。
（3）题干信息显示，VO2+的浸取率大于
，则H2C2O4作用是将
转化为
，所以转化的目的
是：VO2+的浸取率大于
，转化为VO2+可以提高钒的浸取率；发生的离子反应方程式为2
+H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O。
（4）“沉钒”时，生成
沉淀，则“步骤X”操作后，VO2+转化为
，所以目的是将VO2+氧化为
，“煅烧”时的化学反应方程式为2NH4VO3
2NH3↑+V2O5+H2O。
（5）从图中可以看出，温度高于80℃时，沉钒率下降，可能是
浓度减小造成的，原因是：温度高于
80℃时，
的水解程度增大，
浓度减小导致沉钒率下降。
20.（2024 届湖南省永州市高三二模）一种以转炉钒渣(主要含有
、
、
、
等物质)
为原料制备
的工艺流程如下：
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已知：①室温条件，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH 如表所示：
金属离子
开始沉淀时
的pH
1.9
8.1
3.7
沉淀完全时
的pH
3.2
10.1
4.7
②各种形态五价钒粒子总浓度的对数
与pH 关系下图：
(1)若在实验室中进行煅烧钒渣，能否使用陶瓷坩埚： (填“能”或“不能”)，理由是 。
(2)“焙烧”中
转化为
和
的化学方程式为 。
(3)“酸浸”后所得浸出液中，阳离子除
、
、
、
外，还含有 (写离子符号)。
(4)“滤渣2”的主要成分为
、 等沉淀。
(5)已知“沉钒”时，溶液中
，控制溶液
，则五价钒粒子的存在形态为 。
“沉钒”时，钒元素全部转化为
沉淀，写出该反应的离子方程式 。
(6)“还原”步骤中，
转化为
和
，则反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
【答案】(1) 不能
能与陶瓷坩埚中的
发生反应
(2)
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(3)
、
(4)
、
(5)
(6)
【分析】一种以转炉钒渣(主要含有
、
、
、
等物质)，“焙烧”的目的是将
FeO V
⋅
2O3转化为NaVO3和
，并将Al、Si 的氧化物转化为可溶性钠盐，加入H2SO4酸浸，调节pH＜
1，由表可知，此时含钒微粒为
，阳离子含有
、
、
、
、Fe3+，加入氨水调节pH=11，
使
、
、Fe3+转化为氢氧化物沉淀除掉，加入硫酸和硫酸铵沉钒，“沉钒”时，钒元素全部转化为
沉淀，焙烧后得到V2O5，加入
还原得到VO2。
【解析】（1）在实验室中进行煅烧钒渣，不能使用陶瓷坩埚，因为
能与陶瓷坩埚中的
发生反
应；
（2）根据题中信息，“焙烧”过程中生成NaVO3和
的化学反应方程式为
；
（3）由流程图可知，用H2SO4“酸浸”后调节 pH <1，由表可知含钒粒子的存在形式为
，同时 Fe2O3
与酸反应生成Fe3+，因此溶液中阳离子除
、
、
、
外，还存在Fe3+、
；
（4）“除杂”步骤调节pH =11，根据表格中提供的离子沉淀时的pH 可知，此时
、
、Fe3+已完
全沉淀，故“滤渣2”的主要成分为
、
、
；
（5）“沉钒”时，溶液中
，
，控制溶液
，由图可知，五价钒粒
子的存在形态为
；沉钒”时，钒元素全部转化
沉淀，其反应的离子方程式为
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；
（6）“还原”步骤中，
转化为CO2和H2O，在该反应中V2O5作氧化剂，被还原为VO2，V 由+5
价变为+4 价，即1 个V2O5转移2 个电子，
作还原剂，被氧化次CO2，C 由0 价［注意：
中
C 的平均化合价为0］变力+4 价，即1 个
转移24 个电子，根据得失电子守恒，则氧化剂与还原剂
的物质的量之比为12：1。
21.（江西省红色十校2025 届高三一模）硫酸铈铵
是分析化学常用的滴定剂。以氟碳
铈矿(含
等)为原料制备硫酸铈铵的流程如图所示。
已知部分信息如下：
①
在空气中易被氧化为
具有强氧化性；
②稀土离子易与
形成复盐沉淀，
发生反应：
。
回答下列问题：
(1)
中铈元素的化合价为 ；滤渣A 的主要成分有
、 (填化学式)。
(2)“焙烧”中常采用高压空气、逆流操作(空气从焙烧炉下部通入，矿粉从中上部加入)，这样操作的目的是
。
(3)“酸浸”中，铈金属浸出率与温度关系如图1 所示，与硫酸浓度关系如图2 所示。工业生产应选择的适宜
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条件是 。若用稀盐酸进行酸浸，则会造成的影响是 。
(4)“沉铈”中，硫脲的作用是 。
(5)向含
溶液中加入
反应生成
的离子方程式为 。
(6)测定产品纯度。称取
产品溶于水，配制成
溶液，准确量取
配制溶液于锥形瓶，加入
硫酸亚铁铵
溶液恰好完全反应。该产品纯度为 %(杂质
不参与反应；
摩尔质量为
；滴定反应为
)。
【答案】(1)
(2)增大固体接触面、增大氧气浓度提高焙烧速率并且使反应更充分
(3)
、硫酸浓度为
具有强氧化性，会与
反应生成
，污染环境
(4)作还原剂，将
还原为
(5)
(6)
(或
)
【分析】氟碳铈矿含CeFCO3、BaO、SiO2等，在空气中焙烧，Ce3+在空气中氧化为Ce4+用硫酸浸取，
Ce4+进入溶液，SiO2不反应，BaO 与硫酸反应生成BaSO4沉淀，过滤分离，滤渣A 为SiO2、BaSO4，滤液A
中加入硫脲将Ce4+还原为Ce3+，Ce2(SO4)3与Na2SO4形成复盐沉淀，Ce2(SO4)3·Na2SO4·nH2O，过滤分离；复
盐沉淀加入碱，再加入酸，Ce3+被转移到溶液中，再加入碳酸氢铵使Ce3+沉淀为Ce2(CO3)3，最后灼烧分解
生成CeO2。
【解析】（1）CeFCO3中F 为-1 价，O 为-2 价，C 为+4 价，所以Ce 为+3 价；原料中氧化钡与硫酸反应生
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成硫酸钡，滤渣A 主要为难溶物BaSO4和SiO2；
（2）“焙烧”中常采用高压空气、逆流操作(空气从焙烧炉下部通入，矿粉从中上部加入)，以增大固体接
触面积，增大氧气浓度，提高焙烧速率并且使反应更充分；
（3）工业生产选择条件时需考虑速率、限度、成本，故温度达到
、硫酸浓度为
时浸出率已
接近最大，再升温，成本增大快，浸出率增大程度小；
具有强氧化性，若用稀盐酸进行酸浸，则
会与
反应生成
，污染环境；
（4）由已知信息②可知，“沉铈”时
由
价变为
价，故该步骤中硫脲的作用是作还原剂，将
还原为
；
（5）
与
反应生成Ce2(CO3)3和CO2，反应的离子方程式为
；
（6）已知滴定反应为
，滴定反应的n(
)=n(
)=0.1V×10-3mol，产品纯度为
。
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