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化工流程题是近年高考中备受关注的一类题型，热点金属及其化合物工业制备是其主要出题方向。此类试
题集综合性、真实性、开放性于一体，包含必要的操作名称、化工术语或文字说明，考查知识面广、综合
性强、思维容量大。题干的呈现形式多为流程图、表格和图像；设问角度一般为操作措施、物质成分、化
学反应、条件控制的原因和产率计算等，能力考查侧重于获取信息的能力、分析问题的能力、语言表达能
力和计算能力；涉及到的化学知识有基本理论、元素化合物和实验基础知识等。今后仍是命题的方向。
1．（2024·山东·高考真题）以铅精矿(含
，
等)为主要原料提取金属
和
的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)“热浸”时，难溶的
和
转化为
和
及单质硫。溶解等物质的量的
和
时，
消耗
物质的量之比为 ；溶液中盐酸浓度不宜过大，除防止“热浸”时
挥发外，另一目的是
防止产生 (填化学式)。
(2)将“过滤Ⅱ”得到的
沉淀反复用饱和食盐水热溶，电解所得溶液可制备金属
“电解I”阳极产物
用尾液吸收后在工艺中循环使用，利用该吸收液的操作单元为 。
第16 讲 热点金属（Li、Sr、Pb、Zn、Ti、
Mo）及化合物的制备和性质
01 考情分析 02 真题精研 03 规律·方法·技巧 04 经典变式练
05 核心知识精炼 06 基础测评 07 能力提升
考情分析
真题精研
1
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(3)“还原”中加入铅精矿的目的是 。
(4)“置换”中可选用的试剂X 为 (填标号)。
A．
B．
C．
D．
“置换”反应的离子方程式为 。
(5)“电解II”中将富银铅泥制成电极板，用作 (填“阴极”或“阳极”)。
【答案】(1) 1:1 H2S
(2)热浸
(3)将过量的Fe3+还原为Fe2+
(4) C
(5)阳极
【分析】本题以铅精矿(含
，
等)为主要原料提取金属
和
， “热浸”时，难溶的
和
转化为
和
及单质硫，
被还原为Fe2+，过滤I 除掉单质硫滤渣，滤液中
在稀释降温的过程中转化为PbCl2沉淀，然后用饱和食盐水热溶，增大氯离子浓度，使PbCl2又转化为
，电解得到Pb；过滤II 后的滤液成分主要为
、FeCl2、FeCl3，故加入铅精矿主要将FeCl3
还原为FeCl2，试剂X 将
置换为Ag，得到富银铅泥，试剂X 为铅，尾液为FeCl2。
【解析】（1）“热浸”时，
将
和
中-2 价的硫氧化为单质硫，
被还原为Fe2+，在这个过
程中Pb 和Ag 的化合价保持不变，所以等物质的量的
和
时，S2-物质的量相等，所以消耗
的物
质的量相等，比值为1:1；溶液中盐酸浓度过大，这里主要考虑氢离子浓度会过大，会生成H2S 气体。
（2）“过滤Ⅱ”得到的
沉淀反复用饱和食盐水热溶，会溶解为
，电解
溶液制备金
属
，
在阴极产生，阳极Cl-放电产生Cl2， 尾液成分为FeCl2，FeCl2吸收Cl2后转化为FeCl3，可以在
热浸中循环使用。
（3）过滤Ⅱ所得的滤液中有过量的未反应的Fe3+，根据还原之后可以得到含硫滤渣，“还原”中加入铅精
2
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矿的目的是是将将过量的Fe3+还原为Fe2+。
（4）“置换”中加入试剂X 可以可以得到富银铅泥，为了防止引入其他杂质，则试剂X 应为Pb，发生的
反应为：
。
（5）“电解II”中将富银铅泥制成电极板，电解Ⅱ得到金属银和金属铅，将银和铅分离出来，所以不可能
作为阴极，应作为阳极板，阳极放电视，银变成阳极泥而沉降下来，铅失电子为Pb2+，阴极得电子得到
Pb，所以电极板应作阳极。
（3）“瞻前顾后”分析法：在流程中除了考虑将原料转化为产品，还要考虑副产品的循环使用，这类题常要
瞻前又要顾后。
1．（2024·黑龙江·二模）某电化学锂富集装置如图，工作步骤如下：Ⅰ.向MnO2所在腔室通入海水，启动
电源乙，使海水中
进入MnO2结构形成
；Ⅱ.关闭电源乙和海水通道，启动电源甲，同时向电
极a 上通入O2.下列说法错误的是
A．电极b 与电源乙的正极相连
B．步骤Ⅰ时，腔室2 中的
进入MnO2所在腔室
C．步骤Ⅱ时，阳极的电极反应式为
规律·方法·技巧
经典变式练
解答化工工艺流程题的三种方法
（1）首尾分析法：对比流程中第一种物质与产品，从对比中找出原料与产品之间的关系，理清流程中原
料转化为产品的基本原理以及分离除杂的方式，结合题问逐一作答。
（2）截段分析法：对于较复杂的采用截段，再进行整合。
3
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D．在电极a 上每消耗5.6 L O2(换算成标准状况)，腔室1 质量增加7 g
【答案】D
【分析】启动电源乙，使海水中Li+进入MnO2结构形成LixMn2O4，MnO2中锰元素的化合价降低，作阴极，
与电源乙的负极相连，电极反应式为：2MnO2+xLi++xe-=LixMn2O4；电极b 作阳极，连接电源乙正极，电极
反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，关闭电源乙和海水通道，启动电源甲，向电极a 上通入空气，使LixMn2O4
中的Li+脱出进入腔室1，则电极a 为阴极，电极反应式为：2H2O+O2+4e-=4OH-，阳极的电极反应式为：
LixMn2O4-xe-=xLi++2MnO2。
【解析】A．由分析得，电极b 作阳极，连接电源乙正极，故A 正确；
B．步骤Ⅰ时，MnO2中锰元素的化合价降低，作阴极，腔室2 中的
向阴极移动，进入MnO2所在腔室，
故B 正确；
C．由分析得，步骤Ⅱ时，阳极的LixMn2O4失去电子，变为Li+和MnO2，电极反应式为
，故C 正确；
D．电极a 为阴极，电极反应式为：2H2O+O2+4e-=4OH-，每消耗5.6 L O2(换算成标准状况)，即
0.25molO2，转移电子数为1mol，即有1molLi+进入腔室1，腔室1 增重：0.25mol×32g/mol+1mol×7g/
mol=15g，故D 错误；
故选D。
2．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）一种以钛铁矿(FeTiO3，含Fe2O3、CaO、SiO2等杂质)为主要原料制备钛
白粉(TiO2)的工艺流程如图所示。
已知：“酸浸”后钛元素主要以
形式存在，
在80℃左右水解生成
。
下列说法不正确的是
A．“酸溶”时不宜用硝酸替换硫酸
B．滤渣①的主要成分为
和
C．常温下溶解度：
小于
4
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D．制备过程中硫酸可以循环使用
【答案】C
【分析】钛铁矿的主要成分是FeTiO3，还含Fe2O3、CaO、SiO2等杂质，钛铁矿中加入稀硫酸酸浸，
FeTiO3、Fe2O3、CaO 分别和稀硫酸反应生成FeSO4、钛的硫酸盐、Fe2（SO4）3、CaSO4，SiO2不溶于稀硫
酸，然后加入铁粉，Fe3+被还原为Fe2+，过滤得到的滤渣①中含有CaSO4、SiO2和过量Fe 粉；滤液①中含
有FeSO4、钛的硫酸盐，将滤液①冷却结晶得到滤渣②为硫酸亚铁晶体，过滤后滤液②中加热水解得到
H2TiO3，滤液③中含有未水解的钛的硫酸盐和生成的硫酸，H2TiO3灼烧得到TiO2，据此分析解题。
【解析】A．由分析可知，酸溶后需将CaO 转化为CaSO4除去，故“酸溶”时不宜用硝酸替换硫酸，A 正
确；
B．由分析可知，滤渣①的主要成分为
和
，B 正确；
C．由分析可知，将滤液①冷却结晶得到滤渣②为硫酸亚铁晶体，则常温下溶解度：TiOSO4大于
FeSO4•7H2O，C 错误；
D．由分析可知，滤液③中含有未水解的钛的硫酸盐和生成的硫酸，硫酸在制备过程中可以循环使用，D
正确；
故答案为：C。
一、锂的工业制备工艺流程图：
1．矿石提取锂工艺
核心知识精炼
5
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2．盐湖卤水提取锂工艺
二、锶的工业制备工艺流程图：
6
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三、铅的工业制备工艺流程图：
7
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四、钛的工业制备工艺流程图：
1．海绵钛冶炼工艺
用镁还原四氯化钛（TiCl4）制取金属钛的过程，是金属钛生产的主要方法之一。还原作业在高温、惰性气
体保护气氛中进行，还原产物主要采用真空蒸馏法分离出剩余的金属镁和MgCl2，获得海绵状金属钛。其
工艺特征是在镁热还原TiCl4结束后，便将热态还原产物在高温下直接转入真空蒸馏分离金属镁和MgCl2，
这是镁热还原法工业化以来的重大技术进步。工艺流程如下：
2．钠（Na）还原法
又称亨特（ Hunter ）法 ，是最早研究用来制取金属钛的方法，其流程图如下所示：
8
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钠还原法的四氯化钛（TiCl4）生产过程与镁热还原法完全相同。在惰性气氛保护下，用Na 还原TiCl4生产
海绵钛，它的主要反应为：
TiCl4 ＋ 2Na ＝ TiCl2 ＋ 2NaCl （1）
TiCl2 ＋ 2Na ＝ Ti ＋ 2NaCl （2）
TiCl4 ＋ 4Na ＝ Ti ＋ 4NaCl （3）
将制得的还原产物，用水洗除盐操作，最后进行产品后处理即得产品海绵钛。
按照还原过程进行的方式，钠法工艺可分为一段法和两段法。反应过程如果按照式（3）一次完成还原反
应制取海绵钛的工艺称为一段法。反应过程如果第一步按式（1）制取TiCl2，然后第二步按式（2）继续将
TiCl2还原为海绵钛的工艺称为二段式。目前，两种方法在工业生产中均得到应用。
五、锌的工业制备工艺流程图：
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六、钼的工业制备工艺流程图：
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1．（2024·辽宁朝阳·二模）钛铁矿( FeTiO3)制取金属钛的流程如图所示(已知TiCl4为无色液体，极易水解；
Ti3+的还原性强于Fe2+)
下列说法正确的是
A．钛铁矿( FeTiO3)中Ti 的化合价是+3
B．氯化过程中反应2FeTiO3+6C+7Cl2
2FeCl3+6CO+ 2TiCl4
C．镁与TiCl4置换时可以用氮气做保护气
D．制取金属钛时可以用Na 与TiCl4溶液反应
【答案】B
基础测评
11
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【分析】FeTiO3中加入焦炭，再通入Cl2，焦炭被氧化为CO，FeTiO3转化为FeCl3、TiCl4；再加入Mg 粉，
在Ar 存在的环境中加热至800℃，可制得Ti。
【解析】A．Ti3+的还原性强于Fe2+，则Fe3+能将Ti3+氧化为Ti4+，所以钛铁矿( FeTiO3)中Ti 的化合价是+4 价，
A 不正确；
B．氯化过程中，Cl2将C 氧化为CO，Fe2+氧化为Fe3+，则发生反应2FeTiO3+6C+7Cl2
2FeCl3+6CO+
2TiCl4，B 正确；
C．镁是活泼的金属元素，能与氮气反应生成氮化镁，则镁与TiCl4置换时不能用氮气做保护气，C 不正确；
D．Na 能与水反应，则制取金属钛时可以用Na 与TiCl4的熔融液反应，不能使用TiCl4的水溶液，D 不正确；
故选B。
2．（2024 高三下·全国·专题练习）废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO 和Pb．还有少量
Ba、Fe、Al 的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表：
难溶电解质
PbSO4
PbCO3
BaSO4
BaCO3
Ksp
2.5×10-8
7.4×10-14
1.1×10-10
2.6×10-9
一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的
如下表：
金属氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Al(OH)3
Pb(OH)2
开始沉淀的pH
2.3
6.8
3.5
7.2
完全沉淀的pH
3.2
8.3
4.6
9.1
(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为 ，用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原
因 。
(2)在“脱硫”中，加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化，原因是 。
【答案】(1) PbSO4(s)+CO
(aq)= PbCO3(s)+SO
(aq) 反应PbSO4(s)+CO3
2- (aq)= PbCO3(s)+SO4
2-
12
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(aq)的平衡常数K=
=3.4×105>105，PbSO4可以比较彻底的转化为PbCO3
(2)反应BaSO4(s)+CO3
2- (aq)= BaCO3(s)+SO4
2- (aq)的平衡常数K=
=0.04<<105，反应正向进行的程度
有限
【解析】(1)“脱硫”中，碳酸钠溶液与硫酸铅反应生成碳酸铅和硫酸钠，反应的离子方程式为：PbSO4(s)
+CO3
2- (aq)= PbCO3(s)+SO4
2- (aq)，由一些难溶电解质的溶度积常数的数据可知，Ksp(PbCO3)=7.4×10-14，
Ksp(PbSO4)=2.5×10-8，反应PbSO4(s)+CO3
2- (aq)= PbCO3(s)+SO4
2- (aq)的平衡常数K=
=
=
=
≈3.4×105>105，说明可以转化的比较彻底，且转化后生成的碳酸铅
可由酸浸进入溶液中，减少铅的损失；
(2)反应BaSO4(s)+CO3
2- (aq)= BaCO3(s)+SO4
2- (aq)的平衡常数K=
=
=
=
≈0.04<<105，说明该反应正向进行的程度有限，因此加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化。
3．（23-24 高三下·陕西西安·阶段练习）SrCO3可用于生产纳米材料，常温下，以天青石矿(主要成分为
SrSO4，含少量CaCO3、MgCO3、ZnCO3、Al2O3、Fe2O3及FeO 等杂质)为原料制备SrCO3的流程如下：
已知：①
、
。
②该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和完全沉淀以及部分离子的氢氧化物开始溶解的pH 见下表：
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金属离子
Fe3+
Al3+
Zn2+
Mg2+
开始沉淀的pH(c=1×10-2mol·L-1)
2.1
4.2
6.0
10.4
完全沉淀的pH(c=1×10-5mol·L-1)
4.1
5.2
8.0
12.4
氢氧化物沉淀开始溶解的pH
-
7.8
10.05
-
(1)“盐浸”时，为了提高锶的浸取率可以采取的措施是 (写一条即可)，采用适当浓度Na2CO3溶液盐
浸的目的是 (用离子方程式表示)。
(2)“酸浸”时加入H2O2的目的是 (用离子方程式表示)。
(3)“第一次调pH”时，需要调pH 的范围是 ，当Al3+刚好完全沉淀时，溶液中Fe3+的浓度为
mol·L-1。
(4)“第三次调pH 至12.5”后，需对反应液在95℃水浴中加热，并趁热过滤出“滤渣3”，趁热过滤的目的是
。
(5)“沉锶”时，主要反应的离子方程式为 。
(6)“系列操作”包括 (填操作名称)。
【答案】(1) 粉碎天青石矿、适当增大Na2CO3 溶液的浓度、适当升高温度、搅拌
(2)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
(3) 5.2≤pH<6.0 1×10−8.3
(4)Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低，可减少Ca2+在溶液中的残留
(5)
(6)过滤、洗涤、干燥
【分析】天青石矿(主要成分为SrSO4，含少量CaCO3、MgCO3、ZnCO3、Al2O3、Fe2O3及FeO 等杂质)加入
适当浓度碳酸钠溶液进行盐浸，由已知信息①，盐浸可将SrSO4转化为SrCO3，将固体用盐酸酸浸溶解，
酸浸同时加入氧化剂H2O2，将Fe2+氧化为Fe3+，便于后续沉淀，加入氢氧化钠溶液三次调pH，第一次沉淀
Fe3+和Al3+，第二次调pH 至9.5 沉淀Zn2+，第三次调pH=12.5 同时水浴加热至95℃沉淀Mg2+和Ca2+，趁热
过滤后，滤液中加入氨水和碳酸氢铵的混合液沉锶，最终经过系列操作得高纯碳酸锶。
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【解析】（1）粉碎天青石矿或适当增大
溶液的浓度、适当升高温度、搅拌等均能提高浸取率。由
已知信息①可知，
可转化为
，而最终目的也是制备
，所以加
溶液的目的是将
转化为
，反应的离子方程式为
；
（2）“酸浸”时，加入
使
转化为
，以便后续步骤中除去杂质铁，反应的离子方程式为
；
（3）“第一次调pH”目的是除去
和
，根据表格数据知，
时
会沉淀，
时
会溶解，所以调节pH 范围为：
；
刚好完全沉淀时溶液中
mol L
⋅
，
刚好完全沉淀时溶液中
mol L
⋅
，则
，所以
刚好完全沉淀时，溶液中
mol L
⋅
mol L
⋅
；
（4）
的溶解度随温度的升高而降低，水浴加热可使
沉淀更充分，且趁热过滤可减少
在
溶液中的残留；
（5）根据题干信息可知，“沉锶”时，主要反应的离子方程式为
；
（6）“沉锶”步骤中已经得到产品碳酸锶且为固体，所以后续“系列操作”为过滤、洗涤、干燥。
4．（2024·全国·模拟预测）某工厂从主要成分为
、
、
、
的烟灰中分别回收铜、锌、铅
元素的部分流程如图所示：
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已知：常温下，
，
。
回答下列问题：
(1)“酸浸”阶段
发生反应的离子方程式为 。
(2)“置换”阶段，反应结束后应迅速过滤，否则会导致铜的析出率降低，原因是 。
(3)“氧化”阶段，
的实际用量必须大于理论用量的原因是 。
(4)
可以有多种选择，若
是
，则“调
”时反应生成红褐色物质的离子方程式为 ；“系列
操作”是指 、过滤、洗涤、烘干。
(5)一定条件下，利用食盐水可从“料渣”中提取铅，已知在不同浓度的
溶液中，温度对铅浸出率的
影响如图所示：
①已知：反应
的平衡常数为
，则
溶于过量
溶液发生转化反应：
，其平衡常数
（用含
的代数式表示）。
②从“料渣”中浸取铅的最合适的条件是 。
【答案】(1)
(2)溶液中
被空气氧化为
，然后
将
氧化为
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(3)
能催化
分解
(4)
蒸发浓缩、冷却结晶
(5)
用
的食盐水、在
时浸泡“料渣”
【分析】本题为工业流程题，从烟灰中分别回收铜、锌、铅元素，根据题中的要求依次作答，需注意在不
同酸碱性条件下不同氧化物的反应和沉淀条件。
【解析】（1）（1）“酸浸”阶段
被氧化为
，离子方程式为
，
答案：
；
（2）（2）酸性条件下
易被空气中的氧气氧化为
，然后
将
氧化为
，从而降低了铜的
析出率，答案：溶液中
被空气氧化为
，然后
将
氧化为
；
（3）（3）
自身会发生分解且
能催化
的分解，导致一部分
无法用于氧化
，故实
际用量多于理论用量，答案：
能催化
分解；
（4）（4）
消耗
水解产生的
，促进
的水解过程，相应的离子方程式为
；滤液的溶质是
，从
溶液中析出晶体的方法是蒸发
浓缩，冷却结晶，答案：
、蒸发浓缩，冷却结晶；
（5）（5）①根据已知信息，
溶于
溶液时发生的转化反应中，
；②由图可知，当
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，温度为
时铅的浸出率最高，故控制的浸取条件为用
的食盐水、在
时浸泡“料渣”；答案：
、用
的食盐水、在
时浸泡“料渣”。
5．（2024·北京西城·二模）处理废旧铅酸电池中的含铅浆液（主要含
、
）的一种流程示意图
如下。
已知：i.
，
，
ii.
和
均为可溶于水的强电解质。
(1)向含铅浆液中加入过量的
实现转化脱硫。
①结合离子方程式说明
溶液显碱性的原因： 。
②转化脱硫反应的离子方程式是 。
③检验
，证明固体a 已洗涤干净，操作和现象是 。
(2)受热时，
分解产生
，最终生成PbO。
将
样品置于氩气中加热，316℃时，剩余固体的质量为713mg，此时固体中
。［
、
］
(3)“还原”时加入
溶液，反应的化学方程式是 。
(4)“浸出”反应的离子方程式是 。
(5)以惰性电极电解
溶液制得Pb，溶液b 中可循环利用的物质是 。
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【答案】(1) 溶液中存在：
、
，
的水解
程度大于
的水解程度，溶液显碱性
取少量最后一次洗涤液于
试管中，先加入稀盐酸，再加入
溶液，无白色沉淀
(2)3:1
(3)
(4)
(5)
【分析】含铅浆液主要含
、
，加过量的碳酸铵把
转化为PbCO3，固体a 中含有
、
PbCO3，加热分解得到
、PbO 的混合物，用双氧水把
还原为PbO，再用HBF4溶液“浸出”，得
到Pb(BF4)2溶液，电解Pb(BF4)2溶液得HBF4溶液和Pb。
【解析】（1）①
溶液中存在：
、
，
的水解程度大于
的水解程度，所以
溶液显碱性。
②转化脱硫反应是
和
反应，
转化为PbCO3沉淀，反应的离子方程式是
。
③洗涤液中若不含
，证明固体a 已洗涤干净，操作和现象是取少量最后一次洗涤液于试管中，先加入
稀盐酸，再加入
溶液，无白色沉淀。
（2）将
样品置于氩气中加热，316℃时，剩余固体的质量为713mg，反应生成二氧化碳的质
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量为88mg，二氧化碳的物质的量为
，则反应生成PbO 的物质的量为
，此时固体中
的质量为0.713g-
×223g/mol=0.267g，n(
)=
,
3:1。
（3）“还原”时加入
溶液把PbO2还原为PbO，反应的化学方程式是
；
（4）
和
均为可溶于水的强电解质，“浸出”时PbO 和HBF4反应生成Pb(BF4)2和水，反应
的离子方程式是
；
（5）以惰性电极电解
溶液，阴极生成Pb，阳极生成氧气和HBF4，溶液b 中可循环利用的物质是
HBF4。
6．（2024·山西·模拟预测）
是生产含钼催化剂的重要原料，能溶于氨水和强碱。以钼精矿(主要成分
是
，还含有
、
、
、
等杂质)为原料制备
的工艺流程如图所示：
已知：①“焙烧”时
和
发生反应；
元素转化为
、
、
；
②“氨浸”时，
元素以
的形式进入滤液1 中，而
元素进入滤渣1 中；
③
。
回答下列问题：
(1)尾气的成分有
和 (填化学式)。
(2)“滤渣1”的主要成分是
和 (填化学式)。
(3)写出“除杂”时反应的离子方程式 。除杂后测得溶液中
，列式计算并判断
20
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是否沉淀完全 。
(4)“酸沉”时加入
的作用是 。
(5)写出四钼酸铵[
]发生“焙解”的化学方程式 。
(6)
的结构和
相似，如图
，易升华，则
晶体类型为 。
晶体有多
种晶胞，正交相
具有独特的层状结构，层与层之间的作用力为范德华力，根据结构和作用力预测正
交相
晶体在日常生活中可用作 。
(7)工业上还可以在碱性环境下用
溶液和
反应制备钼酸盐，同时生成副产品硫酸盐，写出该反
应的离子方程式 。
【答案】(1)
、
(2)
、
(3)
，
沉淀完全
(4)降低溶液的
，使钼酸铵转化为四钼酸铵晶体
(5)
(6) 分子晶体 润滑剂
(7)
21
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【分析】钼精矿在空气中焙烧，焙烧后含钼产物有MoO3、Fe2(MoO4)3、CuMoO4，之后氨浸得到滤液1 和
滤渣1，“滤液1”中主要的阳离子 [Cu(NH3)4]2+和
，滤渣1 主要是SiO2、
、Fe(OH)3，再加入硫
化铵溶液得到杂质金属元素的硫化物沉淀CuS，分离沉淀；之后向滤液中加入HNO3调节pH 得到四钼酸铵
沉淀[(NH4)2Mo4O13]，四钼酸铵焙解可得三氧化钼；
【解析】（1）“焙烧”时
和
发生反应生成CaSiO3和CO2，
与氧气反应生成SO2，尾气的
成分有
和
、
；
（2）“氨浸”时
元素形成
进入滤渣1 中，
和
反应生成
难溶于水，则“滤渣
1”的主要成分是
和
、
；
（3）“除杂”时加入(NH4)2S 目的是利用沉淀法将杂质Cu2+转化为金属硫化物CuS 沉淀将除去，反应的离
子方程式
，除杂后测得溶液中
，已知
，此时溶液中
，
沉淀完全；
（4）“酸沉”时加入
的作用是降低溶液的
，使钼酸铵转化为四钼酸铵晶体；
（5）四钼酸铵[
]发生“焙解”生成
、氨气和水，反应的化学方程式
；
（6）
的结构和
相似，只存在共价键，易升华，则
晶体类型为分子晶体，正交相
具
有独特的层状结构，层与层之间的作用力为范德华力，类似石墨的结构，在日常生活中可用作润滑剂；
（7）次氯酸钠具有强氧化性，能够把MoS2在碱性条件下氧化为
和
，根据电子转移守恒和质量
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守恒写出发生反应的离子方程式为：
。
1．（23-24 高三上·吉林白城·阶段练习）锂被誉为“高能金属”，以废旧锂离子电池的正极材料(主要含有
及少量
、
等)为原料制备
的一种工艺流程如图1 所示。
回答下列问题：
(1)“除铝”时所得溶液中含铝微粒为 (填化学式，下同)。
(2)“酸溶”时，若用浓盐酸代替
和
的混合液，则有一种黄绿色气体生成，该反应的还原剂为
。
(3)该流程中涉及过滤，实验室过滤时玻璃棒的作用为 。
(4)写出“除钴”过程中发生反应的离子方程式： 。
(5)
电池是近年来发明的一种低成本高效电池，该电池首先通过
与
反应产生
，然后通
过还原反应再生，电池结构如图2 所示。
①正极反应式为 。
②每转移
电子，理论上消耗
。
(6)锂—空气二次电池的反应原理为
，其放电时的工作原理如图3 所示。
能力提升
23
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①充电时阳极电极反应式为 。
②放电时，若B 极增重
，则通过外电路电子的物质的量为
。
【答案】(1)
或
(2)
(3)引流
(4)
(5)
7
(6)
0.1
【分析】
废旧锂离子电池的正极材料主要含有
及少量
、
。正极材料加氢氧化钠溶解铝，滤渣用硫酸、
双氧水“酸溶”，得到氯化铁、氯化锂、氯化钴溶液，调节溶液pH 生成氢氧化铁沉淀除铁，滤液加碳酸
氢铵生成碳酸钴沉淀除钴，过滤出碳酸钴，滤液加碳酸钠生成碳酸锂沉淀。
【解析】（1）“除铝”时，铝和氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠，所得溶液中含铝微粒为
。
（2）“酸溶”时，若用浓盐酸代替
和
的混合液，则有一种黄绿色气体生成，说明氯离子发生
氧化反应生成氯气，该反应的还原剂为HCl。
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（3）过滤装置图为
，实验室过滤时玻璃棒的作用为引流；
（4）“除钴”过程中氯化钴和碳酸氢铵发生反应生成碳酸钴沉淀，反应的离子方程式
；
（5）①正极Cu2O 得电子生成单质铜，正极反应式为
。
②负极发生反应Li-e-=Li+，每转移
电子，理论上消耗1molLi，消耗锂的质量为7g。
（6）①充电时，阳极Li2O2发生氧化反应生成氧气和锂离子，阳极电极反应式为
。
②放电时，若B 极增重
，说明正极生成2.3g Li2O2，则通过外电路电子的物质的量为
。
2．（23-24 高三下·辽宁锦州·阶段练习）
可用于金属冶炼和锶盐制备等。以天青石(成分为
、
、
、
)为原料制备
的工艺流程如图。
已知：常温下，
、
、
。
回答下列问题：
(1)天青石磨成粉的目的是 ，为达到同样的目的还可以采取的措施为 (填1 条即可)。
(2)天青石粉中的
与氨水、
溶液反应的离子方程式为 ；
溶液中
25
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(填“>”“<”或“=”)
；将滤液1 蒸发浓缩、
冷却结晶可得副产物 (填化学式)。
(3)滤渣的主要成分为 (填化学式)。
(4)打浆酸溶后的滤液加热至95~100℃，加
溶液调
的目的是 。
(5)碱析后获得
的操作为 。
(6)实验室可通过 鉴别
和
。
【答案】(1) 增大接触面积，加快反应速率 搅拌
(2)
=
(3)
、
(4)促使
沉淀，便于除杂
(5)过滤
(6)焰色试验
【分析】在天青石(成分为SrSO4、BaSO4、CaSO4、SiO2)中加入氨水和碳酸氢铵，得到滤液1 主要溶质为硫
酸铵，硫酸锶转化为碳酸锶，再向固体中加入盐酸，滤渣中主要成分为二氧化硅和硫酸钡，打浆酸溶后的
滤液加热至95~100℃，加NaOH 溶液调pH = 14 将钙离子转化为氢氧化钙，加入氢氧化钠碱析得到氢氧化
锶，加纯水溶解后通入二氧化碳生成碳酸锶，据此回答。
【解析】（1）①天青石磨成粉的目的是增大接触面积，加快反应速率；
②为达到同样的目的还可以采取的措施为搅拌等；
（2）①天青石粉中的SrSO4与氨水、NH4HCO3溶液反应生成碳酸锶、硫酸铵和水，离子方程式为：
；
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②根据质子守恒，得失氢离子相等，
，则
；
③滤液1 主要溶质为硫酸铵，通过蒸发浓缩、冷却结晶可得副产物为( NH4)2SO4；
（3）通过分析可知，滤渣的主要成分为BaSO4、SiO2；
（4）打浆酸溶后的滤液加热至95~100℃，加NaOH 溶液调pH=14 的目的是：促使Ca2+沉淀，便于除杂；
（5）通过分析可知，碱析后获得Sr(OH)2的操作为过滤；
（6）实验室可通过焰色试验鉴别NaOH 和Sr(OH)2，Sr(OH)2焰色试验为洋红色。
3．（23-24 高三下·江苏南通·开学考试）电解锰渣主要含
、
、
、
。利用电解锰
回收铅的工艺如图所示[已知：
]：
(1)关于电解锰渣回收铅的工艺
①“还原酸浸”时，
氧化
生成
的离子方程式为 。
②“浸出液”含有的盐类主要有
和 (填化学式)。
③从平衡移动的角度分析“浸铅”反应发生的原因： 。
(2)利用
可制备
。以
、
和
为原料，通过混合后进行沉淀转化可制得
。已知：
的产率随
的变化如图1 所示。
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①制备
时，控制
约为8 的原因是 。
②设计如图装置(均为惰性电极)电解
溶液制取
。图中右侧电极产生的气体为 。
(3)利用
可制得
。
受热分解为
的
和
价的混合氧化物，
价的
能氧化浓盐酸生
成
。现将
加热分解得到
，向“剩余固体”中加入足量的浓盐酸得到
。生成的
和
的物质的量相等。计算“剩余固体”中
原子个数比。(写出计算过程) 。
【答案】(1)
结合
形成难电离
物质，使
平衡正向移动
(2)
小于8 时，不利于
转化为
大于8 时生成
沉淀
(3)
【分析】电解锰渣主要含MnO2、PbSO4、SiO2、Fe2(SO4)3，电解锰渣中加入稀硫酸、PbS，在还原酸浸时，
28
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氧化产物是S，“ 浸出液”含有的盐主要有MnSO4和少量的FeSO4，则MnSO4 (电解锰渣中的)、PbSO4、
SiO2不反应，MnO2、Fe2(SO4)3与PbS 发生氧化还原反应，使得浸出液中含有MnSO4和FeSO4，固体中的硫
酸铅在浸铅时与醋酸铵反应生成醋酸铅，醋酸铅在沉铅时与碳酸氢铵反应生成碳酸铅。
【解析】（1）①由已知条件，Fe2(SO4)3氧化PbS 为S 及流程框图中加入H2SO4溶液可得
，PbS 中S 由-2 价升高为0 价，化合价升2；Fe3+中Fe 元素由+3 价降
为+2 价，化合价降1，最小公倍数为2；根据氧化还原反应原理及质量守恒配平得反应
；
MnO
②
2与PbS 也发生上述反应，MnO2被还原为Mn2+，故答案为MnSO4；
③“浸铅”反应PbSO4+2CH3COO-=Pb(CH3COO)2+
，该溶液中加入CH3COONH4时，c(CH3COO-)增大，
平衡正向移动，使PbSO4转化为Pb(CH3COO)2，故从平衡移动的角度分析“浸铅”反应发生的原因：
结合
形成难电离物质，使
平衡正向移动；
（2）①
小于8 时，不利于
转化为
大于8 时生成
沉淀,故制备
时，
控制
约为8；
②据离子转化
，在电解池右侧，若使
转化为
，则需使上述
离子反应向右移动，右侧电解为
，右侧消耗H+，故答案为H2；
（3）PbO2受热分解固体混合物，再与HCl 反应，+4 价Pb 还原为+2 价，Cl-氧化为Cl2，为PbCl2溶液，
1molPbO2转化为PbCl2，电子转移：1mol (4-2)=2mol，设产生O2 xmol，则Cl2 xmol，根据电子守恒：
4x+2x=2mol，x=
，所以1molPbO2分解产生O2：
mol，则固体混合物中n(O)=2mol-
mol 2=
mol，而
n(Pb)不变，为1mol，n(Pb):n(O)=1:
=3:4；答案为3：4。
4．（2024·上海·模拟预测）研究从含锌资源中获取Zn 的途径具有重要意义。
Ⅰ.工业上酸浸提锌
29
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氧化锌矿中含有ZnO、
、FeO、PbO、
、CaO、
等。
已知：
ⅰ.几种难溶电解质的
难溶电解
质
ⅱ.浸出液中主要金属正离子浓度
粒子
和Fe
Al
浓度(mol/L)
0.3
0.1
0.1
(1)浸出渣的主要成分有
、
和
。PbO 和
反应的离子方程式是 。
(2)加入试剂a 的目的是 。
(3)电解前，含
溶液中铁和铝的离子浓度均需小于
，应调节pH 的范围是(忽略①和②导致
的体积变化)___________。
A．3.0~4.0
B．4.0~5.0
C．5.0~6.0
D．6.0~7.0
Ⅱ.实验室中氨浸提锌
已知：
ⅲ.
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ⅳ.M 的结构简式如图所示，R 为
，两个羟基中、酚羟基酸性较强。
(4)NH3和
浸取ZnO 发生反应的离子方程式是 。
(5)M 能与
形成稳定的配合物X，相关反应为
。
①补全图中X 的结构并用“…”标出氢键 。
X
②
中形成氢键有利于
的萃取，原因可能是 。
(6)从平衡移动的角度解释
能提高有机溶液中X 含量的原因： 。
【答案】(1)
(2)将
氧化成
，利于通过调pH 将其除去
(3)C
(4)
(5)
提高X 结构的稳定性；提高X 在有机溶剂中的溶解
性；降低X 在水中的溶解性
(6)
与
反应，
降低，促进
向正向移动，导致
增大，
31
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促进
向正向移动
【分析】氧化锌矿中含有ZnO、Fe2O3、FeO、PbO、Al2O3、CaO、SiO2等，向其中加稀硫酸并加热，其中
的ZnO、Fe2O3、FeO、PbO、Al2O3、CaO 均能与稀硫酸反应，依次转化为ZnSO4、Fe2(SO4)3、FeSO4、
PbSO4、Al2(SO4)3、CaSO4，过滤时PbSO4和CaSO4以及不反应的SiO2成为浸出渣，浸出液中主要含有
ZnSO4、Fe2(SO4)3、FeSO4、Al2(SO4)3，因为氢氧化亚铁和氢氧化锌属于同类型的难溶物，且两者的溶度积
常数大小相当，为了使Fe2+和Zn2+尽可能分离，需要将亚铁离子氧化成铁离子，所以可向浸出液中加氧化
性试剂，然后调节溶液的pH，使Al3+和Fe3+完全沉淀，获得含锌离子的溶液后，通过电解得Zn。
【解析】（1）PbO 和H2SO4反应生成硫酸铅，其离子方程式是
；
（2）因为氢氧化亚铁和氢氧化锌属于同类型的难溶物，且两者的溶度积常数大小相当，为了使Fe2+和
Zn2+尽可能分离，需要将亚铁离子氧化成铁离子，所以可向浸出液中加氧化性试剂，即加入试剂a 的目的
是将Fe2+氧化成Fe3+，利于后续通过调pH 将其除去；
（3）氢氧化铝和氢氧化铁属于同类型的难溶物，由表中所给两者溶度积常数可知，当Al3+完全沉淀时，
Fe3+也已完全沉淀，调pH 时应使Zn2+不沉淀、而使Al3+和Fe3+浓度小于10-6mol/L，要使Zn2+不沉淀，
c(OH-)
，pH<6.0，要使c(Al3+)<10-6mol/L，则c(OH-)
，即pH>5.0，所以应调节pH 的范围是5.0～6.0；
（4）NH3和
的混合溶液浸取ZnO 时，ZnO 溶解生成
，反应的离子方程式是
；
（5）
M
①
中氮原子上有1 对孤电子对、氧原子上有2 对孤电子对，Zn2+有空轨道，所以氮原子和氧原子能够与
Zn2+形成配位键，已知两个羟基中酚羟基酸性较强，即酚羟基更活泼，所以应是酚羟基的氧原子和Zn2+形
成配位键，又由于氧元素的电负性很强，所以氮原子所连的羟基氢原子与配合物X 中的原酚羟基O 原子之
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间形成氢键，补全图中X 的结构并用“…”标出氢键如下
；
②氢键的形成能提高X 结构的稳定性、提高X 在有机溶剂中的溶解性或降低X 在水中的溶解性，所以X
中形成氢键有利于Zn2+的萃取；
（6）CO2是酸性氧化物，能与NH3反应，即能消耗NH3，使c(NH3)降低，据勒夏特列原理，
将向正反应方向移动，导致c(Zn2+)增大，最终促进
向正
向移动，所以CO2能提高有机溶液中X 含量。
5．（2024·安徽六安·模拟预测）钛被称为“二十一世纪的金属”，绿矾是重要的化工原料，用钛铁矿[主
要成分是钛酸亚铁(FeTiO3)，含少量Fc2O3、MgO，SiO2等杂质]作原料生产金属钛和绿矾(FeSO4 7H
⋅
2O)等产
品的一种工艺流程如下：
已知：Ti 有两种价态，在水溶液中主要以TiO2+(无色)、Ti3+(紫色)形式存在。
请回答下列问题：
(1)硫酸与FeTiO3反应生成TioSO4的化学方程式是 。向滤液1 中加入适量铁粉，至刚好出现紫色为
止，此时溶液仍呈强酸性。已知：氧化性：
，则加入适量铁粉的原因是 。
(2)系列操作具体为 ，经系列操作后，再对所得到的绿矾晶体用75%的乙醇溶液洗涤，用乙醇溶液
洗涤绿矾的优点为 。
(3)滤液2 中加入适量的试剂A，A 可选用 (填标号)。
a．稀硫酸 b．碳酸镁 c．二氧化碳 d．鼓入空气
(4)用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO 作电解质，利用如图所示装置获得金属钙，并以钙为还原
剂还原二氧化钛制备金属钛。
写出阴极区反应的电极总反应式： 。
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【答案】(1)
使Fe3+完全还原为Fe2+；同时避免过量的铁
将TiO2+还原成Ti3+，影响产品的纯度
(2) 蒸发浓缩(或加热浓缩)、降温结晶(或冷却结晶)、过滤 减少绿矾溶解损耗、快速得到干燥的
固体
(3)b
(4)
【分析】钛铁矿用硫酸溶液溶解，过滤得强酸性溶液中含有TiOSO4、FeSO4及未反应的硫酸等，加入铁粉
将Fe3+转化为Fe2+，防止Fe3+与TiO2+同时生成沉淀，沉降分离得到溶液中主要含有Fe2+、TiO2+及硫酸根，
再浓缩蒸发得到绿矾与溶液2，溶液2 中含有TiOSO4，加入碳酸镁，调节pH，TiO(OH)2沉淀完全，煅烧
得到二氧化钛，电解得到Ti，高温下和氯气、焦炭反应生成四氯化钛，据此解答。
【解析】（1）钛铁矿的主要成分FeTiO3与硫酸反应的主要产物是TiOSO4和FeSO4，结合原子守恒配平化
学方程式为
；向滤液1 中加入适量铁粉，至刚好出现紫色为止，此
时溶液仍呈强酸性。已知：氧化性：
，则加入适量铁粉的原因是：使Fe3+完全还原为Fe2+；
同时避免过量的铁将TiO2+还原成Ti3+，影响产品的纯度。
（2）为避免结晶水失去，适合用降温结晶获得绿矾，系列操作具体为蒸发浓缩(或加热浓缩)、降温结晶
(或冷却结晶)、过滤。用乙醇溶液洗涤绿矾的优点为减少绿矾溶解损耗、快速得到干燥的固体。
（3）试剂A 用来中和氢离子，调节pH，选项中只有碳酸镁符合，向富含TiO2+溶液中加入MgCO3粉末，
使其与H+反应，降低溶液中c(H+)，使平衡
向生成
的方向
移动，便于得到粗产品，故选b。
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（4）电解时，阴极发生反应Ca2++2e-=Ca，钙还原二氧化钛：2Ca+TiO2+=Ti+2Ca2++2O2-，所以阴极区反应
的电极总反应式为
。
6．（2024·辽宁丹东·二模）金属钼在工业和国防建设中有重要的作用，其化合物钼酸钠晶体
可制造金属缓释剂。由钼精矿（主要成分为
，含有少量不反应的杂质）制备钼及
钼酸钠晶体的工艺流程如图所示，回答下列问题：
(1)操作1 的名称为 。
(2)焙烧过程中采用“多层逆流（空气从炉底进入，钼精矿经粉碎后从炉顶进入）焙烧”，下图为焙烧时各
炉层固体物料的物质的量百分数
。
①图中x= ；“多层逆流焙烧”的优点是 ；
②某些生产工艺在焙烧时加入碳酸钙会更环保，其原因是 （用化学方程式表示）；
(3)碱浸时发生反应的离子方程式为 ；
(4)已知钼酸钠的溶解度曲线如图所示，要获得钼酸钠晶体
的操作2 为 、
、过滤、洗涤、干燥；
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(5)在实际生产中会有少量
生成，用固体
除去．在除
前测定碱浸液中
，当
开始沉淀时，
的去除率为 %（保留整
数）[已知
，溶液体积变化忽略不计]。
【答案】(1)过滤
(2) 64 增加固体和气体的接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率
(3)
(4) 蒸发浓缩 冷却至
以下结晶
(5)89
【分析】由题给流程可知，钼精矿在空气中焙烧生成三氧化钼和二氧化硫，向焙烧渣中加入碳酸钠溶液碱
浸，将三氧化钼转化为钼酸钠，过滤得到滤渣和滤液；向滤液中加入足量盐酸，将钼酸钠转化为钼酸沉淀，
过滤得到钼酸，钼酸高温条件下反应得到三氧化钼，三氧化钼与氢气高温条件下反应生成钼；钼酸钠溶液
经蒸发浓缩、冷却至
以下结晶、过滤、洗涤、干燥得到钼酸钠晶体。
【解析】（1）由分析可知，操作1 为固液分离的过滤操作，故答案为：过滤；
（2）①由图可知，在炉层序号为6 时，钼元素的存在形式为二氧化钼、二硫化钼和三氧化钼，其中二硫化
钼和三氧化钼的物质的量百分数均为18％，由钼原子守恒可得：x％=100％-18％×2=64％，则x=64；焙烧
过程中采用“多层逆流焙烧”可以增加固体和气体的接触面积，有利于加快反应速率，提高原料的利用率，
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答案为：64；增加固体和气体的接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率；
②在焙烧时加入碳酸钙会更环保的原因是碳酸钙高温下反应生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙与二氧化硫反
应生成亚硫酸钙，亚硫酸钙与氧气反应生成性质稳定的硫酸钙，从而减少二氧化硫的排放，达到防治酸雨
的目的，总反应的化学方程式为
，故答案为：
；
（3）由分析可知，加入碳酸钠溶液碱浸的目的是将三氧化钼转化为钼酸钠，反应的离子方程式为
，故答案为：
；
（4）由图可知，温度高于10℃时，结晶析出的固体为二水钼酸钠，则从钼酸钠溶液中获得十水钼酸钠晶
体的操作为蒸发浓缩、冷却至10℃以下结晶、过滤、洗涤、烘干，故答案为：蒸发浓缩；冷却至10℃以
下结晶；
（5）溶液中钼酸根离子浓度为0.80mol/L，由溶度积可知，钼酸钡开始沉淀时，溶液中钡离子浓度为
=5.0×10—8 mol/L，则由溶度积可知，溶液中硫酸根离子的浓度为
=2.2×10—
3mol/L，硫酸根离子的去除率为
×100%=89%，故答案为：89。
37
