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大题01 化工流程综合题
内容概览
类型一 以物质制备为目的
类型二 以混合物的分离、提纯为目的
类型三 以化学基本原理考查为目的
类型四 以化学图表、图像信息加工考查为目的
类型五 以物质结构和性质考查为目的
类型一 以物质制备为目的
1．（2026 高三·全国·专题练习）提取中药药剂
。工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)“沉砷”中所用
的电子式为 。
(2)已知：
与过量的
存在以下反应：
；“沉砷”中
的作用
是 。
(3)“焙烧”过程中由于条件的原因，生成的三氧化二铁中混有四氧化三铁，证明四氧化三铁存在的试剂是
。
(4)“氧化”过程中，可以用单质碘为氧化剂进行氧化，写出该反应的离子方程式： 。
(5)调节
时，请写出由
制备
反应的离子方程式： 。
(6)一定条件下，用雄黄(
)制备
的转化关系如图所示。若反应中，
(其中As 元素的化
合价为+2 价)参加反应时，转移
，则物质a 为 。
1
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【答案】(1)
(2)
与
生成沉淀，使平衡
左移，提高沉砷效果
(3)稀硫酸、酸性高锰酸钾溶液(或其他合理答案)
(4)
(5)
(6)
【分析】酸性高浓度含砷废水加入
、
，其中
可除去过量的
，过滤得到
和
，
焙烧，可生成
、
，加入NaOH 溶液生成
，氧化生成
，生成的气体为
，与
在酸性条件下发生氧化还原反应生成
，结合氧化还原反应的规律分析解答。
【解析】（1）
属于离子化合物，电子式为
，故答案为：
；
（2）亚铁离子与过量的
结合生成
沉淀，使
平衡逆向移动，提高
沉砷效果，防止
与
结合生成
，故答案为：
与
生成沉淀，使平衡
左移，提高沉砷效果；
（3）四氧化三铁含有+2 价铁，具有还原性，可在酸性条件下与高锰酸钾反应，溶液褪色，则可用硫酸、
高锰酸钾检验，故答案为：稀硫酸、酸性高锰酸钾溶液(或其他合理答案)；
2
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（4）“氧化”过程中，可以用单质碘为氧化剂氧化
，反应的离子方程式为
，故答案为：
；
（5）调节
时，二氧化硫与
制备
的离子方程式为
，故答案为：
；
（6）
中As 为+2 价、S 为-2 价，反应生成
，As 为+3 价，则
参加反应时，转移
，其中As 化合价升高
，转移4mol 电子，则4molS 转移24mol 电子，S 元素化合价升高6
价，所以生成物中S 的化合价为+4 价，应为
，故答案为
。
2．（2025·广东深圳·一模）一种从石煤灰渣（主要含
及
等）中提取钒的工艺流程
如下：
已知：萃取剂（HR）与阳离子的结合能力：
；萃取
的原理为
；“中间盐”中的金属阳离子均为+3 价；含
的硫酸盐难溶于水；
。
(1)“酸浸”时，钒主要以
的形式进入溶液。
3
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①为提高浸取率，可采取的措施是 （任写一条）。
②
发生反应的化学方程式为 。
(2)“还原结晶”所得“溶液3”的主要阳离子及其浓度如下表：
阳离子
浓度
10.79
0.0041
0.11
0.029
据此分析“溶液3”可在 工序循环利用。
(3)“中间盐”的一种含钒物质为
；“溶解”后，所得溶液中钒主要以
的形式存在。该含
钒物质“溶解”时发生反应的离子方程式为 。
(4)“还原”步骤的主要目的是 。
(5)“萃取”前，需调节溶液
。
①已知萃取前溶液中
，理论上，为避免产生
沉淀，应调节溶液pH 小于
（保留一位小数）。
②实际上，溶液pH 也不能过低，其原因是 。
(6)一种V—Ti 固溶体储氢材料经充分储氢后所得晶体的立方晶胞结构如图。
①该晶体中金属原子与非金属原子的个数比为 。
②储氢材料的性能常用“体积储氢密度”（
储氢材料可释放出的
体积）来衡量。一定条件下，50%
的氢可从上述晶体中释放出来，且吸放氢引起储氢材料体积的变化可忽略。设
为阿伏加德常数的值，
的摩尔体积为
，则该储氢材料的“体积储氢密度”为
（列出算式）。
【答案】(1) “适当升温”“搅拌”“将灰渣进一步粉碎”“适当增加酸的浓度”等，答案合理即可
4
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(2)酸浸
(3)
(4)将
转化为
，避免
影响
的萃取
(5) 3.3
过低，即
浓度过大，会导致萃取反应
的平衡逆向移
动，不利于
进入有机相
(6) 1：2
或
等答案合理即可
【分析】酸浸时，
溶于稀硫酸，得到
，而SiO2不溶于稀硫酸而除去，
溶液1 中加入
固体，得到
，而溶液2 中加入添加剂，得到中间盐，“中间
盐”中一种含钒物质为
在热水、空气、酸性条件下溶解，“溶解”后，所得溶液中钒主要以
的形式存在，加入铁粉会将三价铁离子还原为二价铁离子，氨水调节溶液pH 后，经萃取、反萃取得
到钒溶液，最终得到钒材料，回答下列问题。
【解析】（1）①为提高浸取率，可采取的措施有：适当增加酸的浓度、适当提高反应温度、搅拌、将灰
渣进一步粉碎等；
②根据题干信息，“酸浸”时，钒主要以
的形式进入溶液，
与硫酸反应生成VO₂⁺的化学方程式
为：
；
（2）根据表中阳离子浓度，溶液3 中主要阳离子为H⁺、VO₂⁺、Al³⁺和Fe³⁺，由于H⁺浓度最高，溶液3 可以
在酸浸工序循环利用，以充分利用其中的酸；
（3）由题干信息：含
的硫酸盐难溶于水， “中间盐”的一种含钒物质为
发生溶解工序，
已知“溶解”后，所得溶液中钒主要以
的形式存在，“溶解”时发生反应的离子方程式为：
；
5
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（4）根据由题干信息，酸浸后溶液中存在
且萃取剂（HR）与阳离子的结合能力：
，还原步骤的主要目的是将Fe³⁺还原为Fe²⁺，以便在后续的萃取步骤中，萃取剂
HR 优先与VO²⁺结合，提高钒的提取效率，所以还原步骤的目的是：将
转化为
，避免
影响
的萃取；
（5）①已知Al(OH)₃ 的溶度积
，溶液中Al³⁺浓度为0.4mol/L，根据溶度积公式：
解得：
,
，pH=
，为避免产生
沉淀，pH 应小于
3.3；
②pH 过低，即
浓度过大，会导致萃取反应
的平衡逆向移动，不利于V 进
入有机相，降低了钒元素的萃取率；
（6）①根据晶胞结构图，金属原子（V 和Ti）位于顶点和面心，利用均摊法可知，晶胞中金属原子共有
个，非金属原子（H）位于体内，晶胞中氢原子共有8 个，该晶体中金属原子与非金属原子的个
数比为
；
②该晶胞的体积为
，该晶胞中含有8 个氢原子，50%的氢可从上述晶体中释
放出来，一个晶胞可以释放出来氢分子个数为
，一个晶胞释放出来氢气的物质的量为
mol，一个晶胞释放出来的氢气在标况下的体积为
，根据定义可知，
6
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则该储氢材料的“体积储氢密度”为
或者
。
3．（24-25 高三下·湖北·阶段练习）2024 年12 月3 日，中国商务部首次使用长臂管辖权，严控对美出口镓，
以反制美国发起的新一轮科技战。镓元素在地壳中含量很少且分散，其单质是氧化铝厂副产品，也是制造
高性能半导体的主要原料。从高硅铝土矿(主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、Ca%=2.5 g/t 的Ga2O3)中得到氧化
铝和金属镓的一种工艺流程如图所示。
(1)Ga 价层电子的轨道表示式为 。
(2)“烧渣1”中的Na2FeO6在“碱溶”产生Fe2O3和O2，则该反应的化学方程式为 。
(3)进入“离子交换2”的物质中存在Ga2Cl6，其结构式为 ，“离子交换1”中使用的是
离子交换树脂(填“阴”或“阳”)。
(4)已知该工艺的反应条件下，Ksp[Al(OH)3]=4.57×10-33，当溶液中离子浓度小于10-5 mol/L 时，认为生成沉淀
的反应进行完全了。请计算证明“酸解”后铝元素沉淀完全 。
(5)“析出液2”中的某种微量的短周期金属离子能直接投入“酸解”过程，达到和CO2一样的效果，则该金
属离子在“酸解”过程中发生的离子反应是 。
(6)氧化镓作为第四代半导体材料，具有一系列令人瞩目的优势，图为β- Ga2O3晶体结构纵向局部图，则氧
原子是 色球(填“深”或“浅”)。
【答案】(1)
(2)4Na2FeO4+4H2O=2Fe2O3↓+3O2↑+8NaOH
7
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(3)
或
阴
(4)c(Al3+)=
=4.57×10-15 mol/L＜10-5 mol/L，故铝元素沉淀完全
(5)Al3++3[Al(OH)4]-=4Al(OH)3↓ (或Al3++3
+6H2O=4Al(OH)3↓)
(6)深
【分析】高硅铝土矿(主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、Ca%=2.5 g/t 的Ga2O3)与石灰石、纯碱高温煅烧，反应
产生的烧渣1 中含有CaSiO3、NaAlO2、Na2FeO6、NaGaO2等物质，向其中加入稀NaOH 溶液，CaSiO3难溶，
进入赤泥中，Na2FeO6发生反应：4Na2FeO4+4H2O=2Fe2O3↓+3O2↑+8NaOH，Fe2O3进入赤泥中。在滤液1 中通
入CO2气体，调节溶液pH=8，大部分Al 元素转化为Al(OH)3沉淀，经煅烧反应产生Al2O3。极少部分变为
[Al(OH)4]-进入滤液2 中，NaGaO2变为[Ga(OH)4]-进入滤液2 中，通过离子交换1，阴离子[Al(OH)4]-、
[Ga(OH)4]-用HCl 进行洗脱1，[Al(OH)4]-变为Al3+进入洗出液2，发生反应Al3++3[Al(OH)4]-=4Al(OH)3↓，
[Ga(OH)4]-变为Ga(OH)3沉淀，用NaOH 溶液进行洗脱2，得到Na[Ga(OH)4]，再进行电解反应产生Ga。
【解析】（1）
Ga 是31 号元素，根据构造原理可知基态Ga 原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s24p1，价层电子排
布式是4s24p1，故其价层电子的轨道表达式是
；
（2）“烧渣1”中的Na2FeO4在“碱溶”产生Fe2O3和O2，则根据电子守恒、原子守恒，可知该反应的化学
方程式为：4Na2FeO4+4H2O=2Fe2O3↓+3O2↑+8NaOH；
（3）
进入“离子交换2”的物质中存在Ga2Cl6，其结构与Al2Cl6类似，结合Al2Cl6的结构，可知每个Ga 与4 个Cl 形
成4 个Ga-Cl 共价键，其中有一个配位键，故其结构式为
或写为
；
Ga2Cl6的结构可表示为[GaCl4]2-，由于Ga2Cl6是阴离子，需要使用阴离子交换树脂来吸附和交换，故“离子
交换1”中使用的是阴离子交换膜；
（4）已知Ksp[Al(OH)3]=4.57×10-33，当溶液中离子浓度小于10-5 mol/L 时，认为生成沉淀的反应进行完全了。
8
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在“酸解”时溶液pH=8，c(H+)=10-8 mol/L，由于Kw=10-14，所以此时溶液中c(OH-)=
mol/L=10-6 mol/L，
则此时溶液中c(Al3+)=
=4.57×10-15 mol/L＜10-5 mol/L，故此时铝元素沉淀完
全；
（5）“析出液2”中的某种微量的短周期金属离子能直接投入“酸解”过程，达到和CO2一样的效果，则
该金属离子是Al3+，在“酸解”过程中，Al3+与[Al(OH)4]-发生盐的双水解反应产生Al(OH)3沉淀，发生的离子
反应是：Al3++3[Al(OH)4]-=4Al(OH)3↓ (或写为Al3++3
+6H2O=4Al(OH)3↓)；
（6）根据图示可知：1 个深色球连接4 个浅色球，1 个浅色球连接6 个深色的球，浅色球：深色球=4：
6=2：3，结合Ga2O3化学式，可知在β- Ga2O3晶体结构中，氧原子是深色球，Ga 原子是浅色球。
4．（24-25 高三下·湖北·阶段练习）徐光宪院士曾用
萃取剂对稀土元素进行萃取分离。某提纯稀土元
素后的
萃取废液(含大量
及少量
)可制备
，流程如下。
已知：①
时，几种物质
或
如下表：
②
的萃取机理：
回答下列问题：
(1)基态锰原子的价电子排布式为 。
(2)“反萃取”时，加入稀硫酸必须适量的原因是 。
(3)“氧化沉铁”时发生反应的离子方程式为 ，加入活性
的作用除了氧化
以外，还有
。
9
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(4)“滤渣2”的成分为 。
(5)“除杂”后，测得溶液中含硫物种
的浓度之和为
。若“沉铝”后，
的去除率为98.0%，
以
(填化学式)形式损耗，则
的损耗率为 (保留2 位有效数字)。
(6)“沉锰”时发生反应的离子方程式为 。
【答案】(1)
(2)稀硫酸加入过少会使
的浸出率降低；加入过多会导致后续增加成本
(3)
提高了
的产量且不引入新的金属离子
(4)
(5)
4.0%
(6)
【分析】P204 萃取废液中加稀硫酸，进行反萃取，得到P204 再生液，金属阳离子进入水溶液中；水溶液
中加活性MnO2，将还原性离子Fe2+氧化生成Fe3+，进而转化为Fe(OH)3沉淀除去；过滤后再向溶液中加入
Na2S 将
转化为CoS、CuS 沉淀除去；滤液中加氨水调节溶液的pH 将铝离子转化为Al(OH)3，再过
滤，滤液中加NaF 溶液，将Ca2+转化为CaF 沉淀除去；过滤，最后向滤液中加入碳酸氢铵得到MnCO3沉淀。
【解析】（1）Mn 的原子序数为25，基态锰原子的价电子排布式为
；
（2）根据萃取机理：
，稀硫酸加入过少，不能将
充分萃取出来，导致
的浸出率低；稀硫酸加入过多，后续消耗大量
，增大成本。
（3）“氧化沉铁”时发生反应的离子方程式为
；加入活性
的作用除了氧化
以外，还可以提高
的产量且不引入新的金属离子；
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（4）过滤后再向溶液中加入Na2S 将
转化为CoS、CuS 沉淀除去，即滤渣2 为CoS、CuS；
（5）根据
去除率为98%，可计算出除杂后溶液中
，根据
的
，可得
，则
。
，此时
以
形式被损耗。根据
的
可得
，
，又根据
浓度之和为
，
可得
，
。再根据
的
，求得除杂后溶液中
，则
的损耗率为4.0%。
（6）“沉锰”时有碳酸锰沉淀和二氧化碳生成，发生反应的离子方程式为
。
5．（24-25 高三下·山西·开学考试）镓(Ga)是战略性物质。一种利用炼锌渣(主要含ZnO、CuO、
和一
定量的
、
)为原料制备高纯镓的流程如下：
已知：ⅰ．电解制取镓时，溶液中的氯离子会影响镓的析出。ⅱ．
与
的各物种的分布分数随pH
的变化如图所示。
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回答下列问题：
(1)基态Ga 原子价层电子排布式为 。
(2)“沉铁”时反应的离子方程式为 。
(3)“还原除杂”过程中，先向溶液中加入一定量的Cu 粉，反应一段时间后再向溶液中加入稍过量Zn 粉。加
入一定量的Cu 粉的溶液pH 目的是除
，写出反应的离子方程式： ，加入稍过量Zn 粉的目的是
。
(4)“调节pH”时，调节pH 为8.2，但不能过高的原因是 。
(5)已知：
，
，
则
反应
的平衡常数为 。
(6)“电解”制备镓时，阴极的电极反应式为 。
【答案】(1)
(2)
(3)
除去溶液中的
(4)pH 过高
将转化为
或
，影响后续
转化为ZnS
(5)
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(6)
【分析】根据流程图分析，炼锌渣经过稀硫酸的酸浸过滤掉不溶性杂质
、将ZnO、CuO、Fe2O3转化为
Zn2+、Cu2+、Fe3+，向滤液中加入硫酸钠溶液进行沉铁，得到
，溶液中的氯离子会影响
镓的析出，可知还原除杂（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。
【解析】（1）Ga 为31 号原子，其电子排布式为
，故价层电子排布式为
；
（2）由分析可知，沉淀时是将Fe3+转化为
，再结合原子守恒可得出方程式：
；
（3）0 价铜和+2 价铜离子发生归中反应生成+1 价铜离子，再结合Cl-，生成氯化亚铜，因此发生的反应为
；根据分析可知，加入稍过量Zn 粉的目的是：除去溶液中的
；
（4）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；
（5）由反应方程式
的平衡常数K1=
，
结合
K=1.0×1034，可知K1=
=
=
13
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=1×10-35×1×1034×2.0×10-5=2.0×10-6；
（6）电解NaGa(OH)4溶液得到金属镓，阴极的反应为
。
类型二 以混合物的分离、提纯为目的
6．（24-25 高三下·山西·开学考试）硫酸锰是一种重要的化工中间体，一种以高硫锰矿(主要成分为
和FeS，主要杂质为：
、
，还含有少量Fe、Al、Cu、Ni 等元素的氧化物或硫化物)为原料制取硫
酸锰的工艺流程如下。
已知：①金属离子浓度数值
的对数
与溶液pH 的关系如图所示
②一些物质的溶度积常数
物质
CuS
NiS
MnS
FeS
回答下列问题：
(1)同周期中 (填名称)元素的基态原子和基态锰原子具有相同数目的d 电子，基态
的最外层电
14
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子排布式为 。
(2)若高硫锰矿不经“焙烧”直接用
“酸浸”，会产生的污染物是 (填化学式)。
(3)若“氧化”步骤中加入的常见固体A 是一种氧化物，则A 是 (填化学式)，若流程中“氧化”步骤
缺失，可能会导致的后果是 ；假设“氧化”步骤后溶液中各金属离子的浓度均为0.01mol/L，“中
和除杂”时控制体系的pH 到5 左右，则滤渣2 中的两种主要成分是 (填化学式)。
(4)“滤渣4”主要成分是 (填化学式)，“碳化结晶”生成
的离子方程式为 。
(5)“结晶”过程中始终不出现晶体，应当采取的措施是 (任写一条)。
(6)一定温度下，向
溶液中加入氨水，同时通入空气，可制得某种锰的氧化物，其立方晶胞结构及
小立方体A、B 的结构如图所示，则该氧化物的化学式为 。若晶胞边长为apm，
为阿伏加德罗
常数的值，则晶胞的密度为
(列出计算式即可)。
【答案】(1) 铬
(2)
(3)
去除不完全，会影响产品的纯度
、
(4)
(5)投入
的晶体作为晶种或用玻璃棒摩擦器壁使容器壁有颗粒突起可作为晶种，也可较长时间冷冻
促使结晶析出
(6)
15
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【分析】高硫锰矿焙烧，得到MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、CaO、SiO2、NiO、CuO 等，加入硫酸反应
生成Mn2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Ni2+、Cu2+、Ca2+，若试剂A 为MnO2，则二氧化锰将亚铁离子氧化为铁离子，
碳酸钙中和溶液的pH，使铁离子与铝离子转化为沉淀除去，硫化除杂除去Ni2+、Cu2+，氟化除杂过程中加
入MnF2，使溶液中的Ca2+转化为沉淀，最后加入碳酸氢铵，将锰离子转化为碳酸锰沉淀，再加硫酸溶解得
硫酸锰溶液，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等得到硫酸锰晶体；
【解析】（1）基态铬和锰3d 轨道上都是5 个电子，基态锰原子价电子排布式为
，
的最外层电
子排布式为
；
（2）不经“焙烧”直接用
“酸浸”，FeS 和酸直接反应生成
污染物气体；
（3）常见氧化物，且具有氧化性，还不能引入杂质离子，故A 是
；缺失“氧化”步骤，溶液会含有
，中和除杂时
去除不完全，会影响产品的纯度；“中和除杂”时控制体系的pH 到5 左右，
和
此时已经沉淀完全，
部分沉淀，则滤渣2 主要成分是
和
；
（4）加
是为了除
，滤渣4 的主要成分是
；“碳化结晶”过程是向溶液中加入
生
成
，其离子方程式为
；
（5）若结晶时不出现晶体，可以投入
的晶体作为晶种或用玻璃棒摩擦器壁使容器壁有颗粒突起可
作为晶种，也可放置冰箱内较长时间，冷冻促使结晶析出；
（6）晶胞结构由4 个小立方体A 和4 个小立方体B 构成，Mn 原子位于晶胞顶点、面心和体内，个数为
。O 原子位于晶胞体内，个数为
，因此，晶体的化学式是
。晶
胞边长为a pm，晶胞的体积为
，晶胞的质量为
，则密度为
16
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。
7．（24-25 高三下·山东·开学考试）钨矿渣（主要成分：氧化钪
，铁元素17.9%，锰元
素15.7%，
，二氧化硅15%~20%）的综合利用流程如下：
已知流程中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH 如下表：
金属离子
开始沉淀的pH
1.1
5.8
8.0
沉淀完全的pH
3.2
8.8
10.4
回答下列问题：
(1)沉淀1 的主要成分是 （填化学式）。
(2)沉淀2 中
溶解的化学方程式是 。
(3)操作甲的名称是 ；有机相1 中加入NaOH 溶液，目的是 。
(4)流程中加入
的主要目的是 ；滤液3 中加入NaOH 溶液控制pH 的范围是 ，出现沉淀后
要加热煮沸一段时间的目的是 。
【答案】(1)
(2)
(3) 萃取、分液 将有机相1 中的钪元素沉淀（合理即可）
(4) 将
氧化为
（合理即可）
使
胶体聚沉，易过滤（合理即
可）
【分析】钨矿渣加入盐酸，Sc2O3与盐酸反应生成ScCl3，WO3、二氧化硅与盐酸不反应，过滤为沉淀1，加
17
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入NaOH 溶液反应分别生成Na2WO4、Na2SiO3，加入盐酸生成硅酸、H2WO4，加入氨水生成(NH4)2WO4，滤液
1 含有Sc3+、Fe2+、Mn2+，加入P204 萃取剂提取Sc3+，与NaOH 溶液反应生成Sc(OH)3，加热分解生成Sc2O3，
水相中Fe2+加入二氧化锰发生氧化反应生成铁离子，加入NaOH 溶液调节pH 使铁离子沉淀，分离出锰离子，
加入碳酸氢铵生成碳酸锰沉淀；
【解析】（1）根据分析可知，WO3、二氧化硅与盐酸不反应，沉淀1 的主要成分是SiO2、WO3；
（2）沉淀2 中H2WO4与氨水反应生成(NH4)2WO4和水，反应的化学方程式为
；
（3）加入萃取剂分离出有机相和水相，操作甲的名称是萃取、分液，有机相1 中加入NaOH 溶液，ScCl3与
NaOH 反应生成Sc(OH)3，目的是将有机相1 中的钪元素沉淀；
（4）流程中加入MnO2的主要目的是氧化亚铁离子生成铁离子，滤液3 中加入NaOH 溶液使铁离子完全沉
淀但不能使锰离子开始沉淀，则控制pH 的范围是3.2≤pH＜8.0，出现沉淀后要加热煮沸一段时间的目的是
使Fe(OH)3胶体聚沉，易过滤。
8．（24-25 高三下·安徽·阶段练习）镀镍生产工艺中产生的酸性
废液(含有
、
、
、
等杂质)，通过提纯可制备高纯
，提纯的流程如图所示：
已知：①
时，
，
，
易溶于水。
②萃取剂
(二乙基已基磷酸)萃取金属离子
的原理为：x
+Mx+
M +xH+。
18
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(1)操作1 中加入
的主要目的是 。
(2)滤渣b 的主要成分有 ，滤液b 中含有的金属阳离子主要有 ，当杂质离子沉淀完
全时，滤液b 中
［c(杂质离子)≤10-5mol/L 可视为沉淀完全］。
(3)萃取剂
对某些金属离子的萃取率与
关系如图所示，在一定范围内，随着
升高，萃取率升高的
原因是 。
(4)母液再利用及含量测定：
①向母液中加入石灰乳，发生反应的化学方程式为： ，该混合溶液可返回 中重复
使用(填“操作1”、“操作2”或“操作3”)。
②准确量取25.00mL 处理后的母液稀释液于锥形瓶中，加入
溶液，充分反
应后，滴加氨水调节溶液
，
(
)溶液滴定至终点，滴定反应为：
，平行滴定3 次，平均消耗
溶液25.00mL，计算处理后的母液稀释液中
含量
。
【答案】(1)将
氧化为
(2)
、
、
或0.03
(3)萃取反应中，溶液
升高，
浓度减小，平衡右移，萃取率升高
19
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(4)
操作1 960
【分析】工业上利用酸性
废液(含有
、
、
、
等杂质)提纯制备高纯
的流程
为：先将酸性
废液加入
和
浆液，将
氧化为
后转化为
沉淀除去，通
过操作1 过滤后在滤液a 中加入
，将
和
转化为
沉淀和
沉淀通过操作2 过滤除去得
滤渣b 和滤液b，加入有机萃取剂
将
萃取到有机相中，然后将水相萃余液进行蒸发浓缩、冷却结
晶得到产品
和母液，据此分析解答。
【解析】（1）根据题目分析，在酸性
废液加入
是将
氧化为
后转化为
沉淀
除去。
故答案为：将
氧化为
。
（2）加入
溶液的目的是将
和
转化为
沉淀和
沉淀，反应的离子方程式为：
、
，通过操作2 过滤除去得滤渣b 和滤液b，则滤渣b 的成分为：
、
，根据元素组成得到滤液b 的成分为：
、
；由已知提供的
和
的溶度积数
值可知，如果溶液中镁离子要完全沉淀，此时钙离子已经完全沉淀，则通过
可计算杂质离子沉淀完
全时，溶液中氟离子浓度为：
，解得
。
故答案为：
、
；
、
；
或0.03。
20
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（3）由图形可知，向滤液b 中加入萃取剂
的目的是萃取溶液中的锌离子，由题目所给已知②方程式可
知，在一定范围内，随着溶液pH 升高，溶液中
减小，萃取反应向正反应方向移动，锌离子的萃取
率会升高。
故答案为：萃取反应中，溶液pH 升高，
减小，平衡右移，萃取率升高；
（4）①在母液中加入石灰乳是为了制备氢氧化镍浆液，反应的方程式为：
；得到的氢氧化镍浆液根据工艺流程可以返回到操作1 重复使用；
②由题目所给信息，加入的
被二部分消耗，一是母液中的
、二是EDTA，根据EDTA 的消耗量可
以得到与母液稀释液中硫酸根离子反应的钡离子的物质的量为
，则处理后的母液稀释液中硫酸根离子的含量
为：
。
故答案为：
；操作1；960。
9．（24-25 高二上·广东茂名·期末）从某含锌矿渣（主要成分是ZnO，杂质是SiO2、Fe3O4、CuO）中分离出
相应金属资源物质（金属单质或含金属元素的化合物），并制备金属锌的流程如图所示：
常温下，相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH 范围如下：
金属离子
开始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
5.2
21
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沉淀完全（
）的pH
2.8
8.3
8.2
7.2
回答下列问题：
(1)能提高“溶浸”速率的具体措施为 （任写一条）；“滤渣1”的主要成分为 （填化学式）。
(2)常温下，Ksp[Fe(OH)2]= ；通入氧气的目的是 。
(3)为了将三种金属资源逐一完全分离，“氧化除杂”时需要调节的pH 范围为 。
(4)“电解”制锌后的电解液可返回“ ”工序继续使用。
(5)该流程中除了回收制备金属锌外，还可回收的金属资源物质为 （填化学式）。
【答案】(1) 适当增大硫酸浓度、适当升高温度、搅拌等 SiO2
(2) 10-16.4 将Fe2+氧化成Fe3+，便于沉淀分离
(3)2.8~5.2
(4)溶浸
(5)Fe(OH)3、Cu
【分析】含锌矿渣（主要成分是ZnO，杂质是SiO2、Fe3O4、CuO）用稀硫酸溶浸得到滤渣SiO2，溶液中含
有金属离子
、
、
、
，加入ZnO 和O2进行氧化除杂后过滤，得到滤渣Fe(OH)3，往滤液中
加入锌粉将Cu2+还原除杂，过滤除去铜单质和过量的锌粉，再电解滤液得到锌单质。
【解析】（1）增大接触面积、增大浓度、升高温度，都能提高“溶浸”速率，则具体措施为：适当增大
硫酸浓度、适当升高温度、搅拌等；SiO2不溶于硫酸，所以“滤渣1”的主要成分为SiO2。
（2）根据沉淀完全的pH 为8.3，c(OH-)=10-5.7mol/L，可得
；除去
Fe2+时，不能使Zn2+产生沉淀，通入氧气的目的是将Fe2+氧化成Fe3+，便于沉淀分离。
（3）要将三种金属完全分离，就需要将Fe3+沉淀，而Cu2+不沉淀，所以“氧化除杂”时需要调节pH 的范
围为2.8~5.2。
（4）“溶浸”时需要用到硫酸，“电解”制锌后的电解液为硫酸，所以可返回“溶浸”工序继续使用。
（5）据分析，该流程除了回收制备金属锌外，还可回收的金属资源为Fe(OH)3、Cu。
10．（24-25 高三下·重庆·阶段练习）稀土元素是国家战略资源，广泛应用于显示器、航天、激光、导弹等
尖端领域，目前我国稀土提炼技术处于世界领先地位。某化学课题组以废液晶显示屏为原料回收稀土元素
铈，实现资源再利用，设计实验流程如下：
22
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已知：①显示屏玻璃中含较多的
、
、FeO、
及少量其他可溶于酸的物质；
②
不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH 溶液。
回答下列问题：
(1)铈的某种核素含有58 个质子和80 个中子，该核素的符号为 。Fe 在元素周期表中位于第 周期
第 族。
(2)滤渣1 的主要成分有
、 (填化学式)。
(3)①工序1 中
的作用为 。
②工序3 的主要操作是 、过滤、洗涤、干燥得到硫酸铁铵晶体。
(4)工序4 中，盐酸可用稀硫酸和
替换，避免产生污染性气体
。由此可知氧化性：
(填“
”或“
”)。
(5)①写出工序5 的离子反应方程式 。
②
溶液可以吸收大气中的污染物
，减少空气污染，其转化过程如图所示(以
为例)。该转化过
程中还原剂与氧化剂物质的量之比为 。
23
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【答案】(1)
或
四 Ⅷ
(2)
(3) 作氧化剂，氧化
为
，提高后续制备硫酸铁铵晶体纯度 蒸发浓缩，冷却结晶
(4)
(5)
【分析】废液晶显示屏中含较多的SiO2、CeO2、FeO、Fe2O3及少量其他可溶于酸的物质，加稀硫酸溶解
FeO、Fe2O3，过滤，滤液1 中含有硫酸亚铁、硫酸铁，滤渣1 中含有SiO2、CeO2；滤液1 中加双氧水把
Fe2+氧化成Fe3+，再加硫酸铵，蒸发浓缩、冷却结晶得到NH4Fe(SO4)2晶体；滤渣1 加入稀盐酸把CeO2还原
为Ce3+，过滤，滤渣2 为SiO2，滤液2 中含有Ce3+，滤液2 中通入氧气、氢氧化钠生成Ce(OH)4沉淀，
Ce(OH)4加热分解为CeO2。
【解析】（1）铈的某种核素含有58 个质子和80 个中子，则质量数为138，该核素的符号为
或
。
Fe 为26 号元素，在元素周期表中位于第四周期第Ⅷ族。
（2）根据分析，滤渣1 的主要成分有
、
。
（3）①工序1 中
的作用为作氧化剂，氧化
为
，提高后续制备硫酸铁铵晶体纯度。
②工序3 是从溶液得到晶体，操作是蒸发浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸铁铵晶体。
（4）工序4 中，滤渣1 加入稀盐酸把CeO2还原为Ce3+，HCl 为还原剂，用稀硫酸和
替换，则H2O2为
还原剂，
为氧化剂，由此可知氧化性：
>
。
（5）①工序5 为通入氧气、氢氧化钠生成Ce(OH)4沉淀，离子反应方程式
。
②4H2+2NO2
4H2O+N2反应，NO2中N 元素化合价由+4 价降低为0，NO2是氧化剂，H2中H 元素化合价
由0 升高为+1，H2是还原剂，该转化过程中还原剂与氧化剂物质的量之比为2:1。
类型三 以化学基本原理考查为目的
24
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11．（24-25 高三上·全国·期中）锑白(
，两性氧化物)可用作白色颜料和阻燃剂。一种从含锑工业废
渣(主要成分为
，含有
等杂质)中制取
的工艺流程如图所示。
已知：该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH 见表。
金属离子
开始沉淀
1.5
6.3
3.5
4.5
完全沉淀
2.8
8.3
4.7
6.5
回答下列问题：
(1)基态Sb 原子的简化电子排布式为
。Sb 位于元素周期表的第 周期
族。
(2)“溶解”温度应控制在
，原因为 。
(3)“还原”过程中被还原的金属离子为 (填化学符号)。
(4)滤饼的主要成分是：
，“水解”过程中主要发生反应的离子方程式为 。“水解”
过程的pH 要适中，
(填数字)。
(5)检验“洗涤”过程中是否将
洗净的操作为 。
(6)含锑工业废渣可以通过煅烧“废氟催化剂
”得到，
的空间结构为三角双锥形(
)。
①
中Sb 的杂化方式为 (填标号)。
25
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A．sp B．
C．
D．
②同主族的N 元素 (填“能”或“不能”)形成
。
【答案】(1) 五
(2)温度低于
，反应速率较慢；温度高于
，HCl 易挥发(金属阳离子易水解)
(3)
(4)
3.5
(5)取最后一次洗涤液于试管中，加入
(铁氰化钾)溶液，无明显现象则洗净(或取最后一次洗涤
液于试管中，滴加KSCN 溶液，溶液未变红，再滴加氯水，溶液变红)
(6) D 不能
【分析】加入盐酸开展酸浸，目的是将金属氧化物溶解。还原中加入铁粉分别将
、
、
还原。
稀释水解将
转变为
。中和将
转化为
。据此分析作答。
【解析】（1）根据Sb 的价层电子排布为
，可推断Sb 位于元素周期表的第五周期
族。
（2）温度低于
，反应速率较慢；温度高于
，HCl 易挥发(金属阳离子易水解)。
（3）铁粉可以还原的离子有铜离子和铁离子，由题意可知
最后转化为
，故铁粉还能还原
。
（4）滤饼的成分是
，水解的离子为
，根据元素守恒和电荷守恒即可配得离子方程式：
；由后面的流程可知滤饼不能含有其他的沉淀，即不能含有氢氧化
铝和氢氧化亚铁，故
。
（5）操作为取最后一次洗涤液于试管中，加入铁氰化钾溶液，无明显现象则洗净(或取最后一次洗涤液于
试管中，滴加KSCN 溶液，溶液未变红，再滴加氯水，溶液变红)。
（6）①由题意可知Sb 的价电子数为5，不可能是
，答案选D(拓展学生的思路，类似于
)。
②N 原子中无d 轨道，不能形成
杂化，故不能形成
。
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12．（24-25 高三上·福建福州·阶段练习）湿法炼锌具有能耗低，生成产品纯度高等特点，其主要原料为锌
精矿(主要成分为硫化锌，还含有铁、钴、铜、镉、铅等元素的杂质)，获得较纯锌锭的工艺流程如图：
已知：焙烧后的氧化物主要有
。
(1)铜原子的价层电子排布图为 。
(2)“酸浸”中滤渣主要成分为 。
(3)“一段沉积”和“二段沉积”刚开始加入锌粉时，反应速率较小，然后反应速率显著增大，请解释产生
此现象的原因： 。
(4)写出“除铁”过程中反应的离子方程式： 。
(5)“
萘酚净化除钴”先是
把
氧化成
，并生成
，
与有机物发生化学反应生成红
褐色稳定鳌合物沉淀。写出
被氧化的离子方程式： 。
(6)“电解”工艺中，电解液常有较高浓度的
会腐蚀阳极而增大电解能耗。可向溶液中同时加入
和
，生成
沉淀从而除去
。请通过具体数据说明上述的反应能完全进行的原因：
(已知：
；
。)
(7)纯净的硫化锌是半导体锂离子电池负极材料。在充电过程中，发生合金化反应生成
(合金相)，同时
负极材料晶胞的组成变化如图所示。
27
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①充电过程中
到
的电极方程式为 (x 和y 用具体数字表示)。
②若
的晶胞参数为
，则
间的距离为
。
【答案】(1)
(2)PbSO4
(3)锌粉置换出的铜或镉覆盖在锌的表面，形成原电池，增大反应速率
(4)
(5)Co2++
+2H+=Co3++NO↑+H2O
(6)①
；②
；
则①-2×②得：
，此反应的平衡常数为
＞
105，说明此反应进行程度很大，能够完全进行
(7) 4ZnS+6Li++6e-=3Zn+4Li1.5Zn0.25S
【分析】利用锌精矿(主要成分为硫化锌，还含有铁、钴、铜、镉、铅等元素的杂质)获得较纯锌锭时，先
将锌精矿焙烧，尾气含SO2等气体；焙烧后的氧化物主要有ZnO、PbO、CuO、Fe2O3、Co2O3、CdO，加入稀
硫酸进行酸浸，只有PbO 溶解并转化为PbSO4沉淀，其它氧化物都转化为硫酸盐进入浸出液；将尾气通入
浸出液中，然后加入较粗锌粉进行一段沉积，得到铜渣；再将滤液加入较细锌渣进行二段沉积，得到镉渣；
通入氧气除铁，得到赤铁矿渣；滤液中加入β-萘酚、NaNO2溶液进行β-萘酚净化除钴、控制pH2.8~3，得
到Co(C10H6ONO)3；再将滤液进行电解，得到废电解液和锌，将锌进行熔铸，从而得到锌锭。
【解析】（1）
铜为29 号元素，其基态原子的价电子排布式为3d104s1，价层电子排布图为
；
（2）焙烧后的氧化铅溶于稀硫酸，生成难溶的PbSO4，则“酸浸”中滤渣主要成分为PbSO4；
（3）从流程信息中可以看出金属性Zn＞Cd＞Cu，锌粉先置换出铜，后置换出镉，铜和镉都能覆盖在锌的
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表面，形成原电池。则产生此现象的原因：锌粉置换出的铜或镉覆盖在锌的表面，形成原电池，增大反应
速率；
（4）通入氧气将亚铁离子氧化，然后水解成赤铁矿，故“除铁”过程中的离子方程式为
；
（5）NaNO2把Co2+氧化成Co3+，并生成NO，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，则Co2+被氧化的离
子方程式：Co2++
+2H+=Co3++NO↑+H2O；
（6）①
；②
；
则①-2×②得：
，此反应的平衡常数为
＞
105，说明此反应进行程度很大，能够完全进行；
（7）①采用均摊法，可求出LixZnyS 晶胞中，含S2-个数为
=4，含Zn2+和Li+的个数为7，由化合价
的代数和为0 可知，LixZnyS 的化学式为Li1.5Zn0.25S。根据题干信息，在“充电过程中，发生合金化反应生成
LiZn(合金相)”，故ZnS 充电时得电子有Zn 生成，故充电过程中ZnS 到LixZnyS 的电极方程式为4ZnS+6Li++6e-
=3Zn+4Li1.5Zn0.25S；
②若Li2S 的晶胞参数为ann，设F 点的坐标为(1，1，1)，E 点的坐标为(
，
，
)，则EF 间的距离为
nm=
nm。
13．（24-25 高三上·重庆·阶段练习）从铅精矿(主要成分为
)中湿法炼铅的一种工艺流程如下：
已知：①
；
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②
在水中溶解度随温度的变化曲线如题图。
回答下列问题：
(1)已知基态铅原子价层电子的轨道表达式为
，铅在周期表中的位置为第 周期
第 族。
(2)
在“溶浸”时的离子方程式为 。溶浸时需加入盐酸调节
为
，原因是 。
(3)操作a 是 。
时
的数量级为 。滤液1 中加入冰水的作用是 。
(4)“电解”装置如题图所示。
①析出
的电极方程式为 。
②向石墨电极通入
可降低电解电压，从而节能40%左右，石墨电极上镀铂的主要目的是 。
【答案】(1) 六
(2)
过高，
水解；
过低，产生
气体
(3) 趁热过滤
，降温、稀释均使反应逆向移
30
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动。降温使
溶解度减小
(4)
铂催化
在电极上分解为H
【分析】铅精矿通过含有氯化铁和氯化钠溶液90℃溶浸，趁热过滤，得到
、氯化亚铁的溶液和含
有硫单质的滤渣，滤液加适量冰水稀释，得到氯化亚铁溶液和析出PbCl2，PbCl2加入氯化钠溶液，使平衡
正向移动，得到
溶液，电解得到铅单质。
【解析】（1）
已知基态铅原子价层电子的轨道表达式为
，铅在周期表中的位置为第六周期第
族。故答案为：六；
；
（2）浸取液中FeCl3，增加了氯离子浓度，当氯离子浓度较大时，溶液中存在平衡：
正向移动，让铅以
的形式存在溶液中，另外三价铁离子具
有氧化性，-2 价S 具有还原性，发生氧化还原反应，使硫元素转化成单质硫，
在“溶浸”时的离子方
程式为
。溶浸时需加入盐酸调节
为
，原因是
过
高，
水解；
过低，产生
气体。故答案为：
；
过
高，
水解；
过低，产生
气体；
（3）根据PbCl2 在水中溶解度随温度的变化曲线可知，操作a 是趁热过滤。
时
的溶解度为1g，
则其溶液的物质的量浓度约为：
=0.036mol·L-1，Pb2+的浓度为0.036mol·L-1，Cl-的浓度为
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2×0.036mol·L-1=0.072mol·L-1，
=0.036×0.0722=0.000187=1.87×10-4，
的数量级为
。
滤液1 中加入冰水的作用是
，降温、稀释均使反应逆向移动。降
温使
溶解度减小。故答案为：趁热过滤；
；
，降温、
稀释均使反应逆向移动。降温使
溶解度减小；
（4）①析出
的电极
得电子生成铅和氯离子，方程式为
。故答案为：
；
②向石墨电极通入
可降低电解电压，从而节能40%左右，石墨电极上镀铂的主要目的是铂催化
在电
极上分解为H。故答案为：铂催化
在电极上分解为H。
14．（24-25 高三上·湖北·阶段练习）钛白粉(TiO2)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FeTiO3，含有少量的CaO、Fe2O3、SiO2等杂质)为原料生产制备TiO2的工艺流程如下：
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TiO2+，则“酸浸”中FeTiO3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 。
32
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(3)绿矾是FeSO4·7H2O，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TiCl4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．Ag2O 分解制银
(6)TiO2转化为TiCl4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 。
【答案】(1)
(2)
、2h；
、5h
(3)将Fe3+全部还原为Fe2+，同时防止Fe2+被氧化
(4)促进水解，防止形成胶体，便于TiO2·xH2O 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】根据流程和题意可知：FeTiO3中含及少量的CaO、Fe2O3、SiO2，加入硫酸后生成TiOSO4、FeSO4、
Fe2(SO4)3和微溶的CaSO4，SiO2与硫酸不反应；滤液1 中加入铁屑，可将三价铁转化为二价铁，再将
FeSO4•7H2O 分离出来，TiOSO4经过水解后得到H2TiO3和硫酸，最后煅烧得到钛白粉(TiO2)；据此分析作答。
【解析】（1）已知Ti 是22 号元素，则基态
的价层电子排布式为3d24s2，故答案为：3d24s2；
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（2）“酸浸”是硫酸与FeTiO3发生反应，离子方程式为
；当
的浸
出率为70%时，可对应
和
两条曲线，故实验条件为：
、2h；
、5h，故答案为：
；
、2h；
、5h；
（3）由分析可知，“酸浸”步骤后的溶液中铁的存在形式为Fe3+，而制备所得的绿矾中铁为+2 价，故加
入过量铁粉是为了将Fe3+全部还原为Fe2+，同时防止Fe2+被氧化，故答案为：将Fe3+全部还原为Fe2+，同时
防止Fe2+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TiO2·xH2O 过滤分离，故答案
为：促进水解，防止形成胶体，便于TiO2·xH2O 过滤分离；
（5）工业上可利用Mg 与TiCl4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，故答案为：AC；
（6）方法①为吸热反应，方法②为放热反应，加入C 可以使反应①氧气减少，促进反应正向移动，反应
②为熵增反应，故加C 的目的是提高反应的热力学趋势，提高四氯化钛的产率，故答案为：提高反应的(热
力学)趋势，提高四氯化钛的产率。
15．（24-25 高三上·安徽合肥·阶段练习）铜转炉烟灰中含金属元素(主要为Cu、Zn、Pb、Fe)的硫酸盐和氧
化物以及
。其中有价金属回收的工艺流程如图所示：
已知：25℃时，
，
。
(1)为提高浸取效率，可采取的措施有 (任写一点)。
(2)“浸出液①”中所含有的金属阳离子除了
和
外，还有 。
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(3)“除杂”中，加入ZnO 调节溶液pH 至5.2 后，用
溶液氧化，所得“滤渣”主要成分为
、
，该氧化过程的离子方程式为 。
(4)
的溶解度随温度变化曲线如图所示，“浓缩结晶”的具体操作步骤为：
①在100℃时蒸发至溶液出现晶膜，停止加热。
②降温至 ℃(填“50”、“60”、“70”、“80”)蒸发至溶液出现晶膜，停止加热。
③冷却至室温，过滤、洗涤、干燥。洗涤时使用一定浓度的硫酸溶液而不用水，其原因是 。
(5)“滤饼”的主要成分为 (填化学式)。
(6)铅蓄电池的充放电反应为
。某铅蓄电池的正、负
极标记被磨损，试用如图所示装置设计实验，识别出此铅蓄电池的正、负极。
①将A 接E、B 接F，B 电极出现 现象，说明F 为正极。
②铅蓄电池工作时(放电)，若有0.2mol 电子发生转移，则正极消耗
的质量是 g。
【答案】(1)适当加热，增大硫酸的浓度、搅拌溶液等
(2)Cu2+、Zn2+
(3)
(4) 60 减少ZnSO4·7H2O 的溶解损失
(5)PbCO3、SiO2
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(6) 有气泡产生 23.9
【分析】铜转炉烟灰用硫酸浸出，得到难溶于硫酸的浸出渣PbSO4、SiO2，浸出液中含有CuSO4、ZnSO4、
FeSO4、Fe2(SO4)3，浸出液中加入过量铁，置换出铜单质，铁将三价铁离子还原为二价铁离子，所得滤液①
中含有ZnSO4、FeSO4；浸出渣中加入碳酸钠溶液，PbSO4沉淀转化为碳酸铅沉淀，故滤饼中的主要成分为
PbCO3、SiO2，由此作答。
【解析】（1）为提高浸取效率，可采取的措施可以为适当加热，增大硫酸的浓度、搅拌溶液等；
（2）根据分析，“浸出液①”中所含有的金属阳离子有Cu2+、Zn2+、Fe2+和Fe3+；
（3）“除杂”中，加入ZnO 调节溶液pH 至5.2 后，用KMnO4溶液氧化Fe2+，氧化产物是Fe(OH)3，还原产
物是MnO2，根据得失电子守恒，离子方程式为
；
（4）①60℃硫酸锌的溶解度最大，降温至60℃蒸发至溶液出现晶膜，得到硫酸锌饱和浓溶液；②洗涤时
使用一定浓度的硫酸溶液而不用水，目的减少ZnSO4·7H2O 的溶解损失；
（5）根据分析，滤饼的主要成分为PbCO3、SiO2；
（6）①要证明F 为正极，说明B 为阳极，阳极应该是阴离子氯离子放电变为氯气，因此B 电极出现有气泡
产生现象；
②铅蓄电池工作时(放电)，根据
，1mol
反应转
移2mol 电子，若有0.2mol 电子发生转移，则正极消耗
的物质的量为0.1mol，则
的质量为
23.9g。
类型四 以化学图表、图像信息加工考查为目的
16．（2024·山东·模拟预测）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
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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
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子(
)，结合电中性可知，X 的微粒组成可表示为
。
17．（2025·四川·模拟预测）
具有广泛用途，一种从电解锌阳极泥回收电池级
的流程如下。
该阳极泥主要含有
，以及
和微量
等杂质离子。
已知：
。金属离子生成氢氧化物沉淀，其
和溶液
的关系如下图所示：
回答下列问题：
(1)基态锰原子的电子排布式为 。
(2)“溶解”步骤在酸性条件下进行，通入
的作用是 。
(3)“除钾钠”步骤中，控制溶液
和
与
反应分别生成
和
沉淀，其中
生成沉淀的离子方程式为 。
(4)“除杂Ⅰ”步骤中，加
调溶液
，该步除杂的总反应方程式为 。
(5)“除杂Ⅱ”步骤中，析出的“沉淀3”是 、 。
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(6)“除杂Ⅲ”步骤中，随着“沉淀4”的生成，溶液
将 (填“升高”或“下降”或“不变”)。
(7)“浓缩结晶”步骤中，析出
后的滤液应返回到 步骤，其目的是 。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d54s2
(2)还原二氧化锰为锰离子
(3)
(4)
(5) CaF2 MgF2
(6)下降
(7) 溶解 循环利用，充分利用生成物且提高锰的回收率
【分析】阳极泥加入二氧化硫将二氧化锰还原为硫酸锰，加入硫酸铁除去钠钾，滤液加入碳酸锰调溶液
，使得铁离子转化为沉淀除去，滤液加入MnF2，使得钙离子、镁离子转化为CaF2、MgF2沉淀除去，
滤液加入硫化氢使得锌离子和铅离子转化为沉淀除去，滤液浓缩结晶得到硫酸锰。
【解析】（1）锰为25 号元素，基态Mn 原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s2；
（2）二氧化硫具有还原性，二氧化锰具有氧化性，“溶解”步骤在酸性条件下进行，通入
的作用是
还原二氧化锰为锰离子；
（3）“除钾钠”步骤中，控制溶液
，酸性条件下，
与
反应生成
沉
淀，其中
生成沉淀的离子方程式为：
；
（4）“除杂Ⅰ”步骤中，加
调溶液
，使得铁离子转化为氢氧化铁沉淀而除去，结合质量
守恒，反应还生成硫酸锰、二氧化碳和硫酸，该步除杂的总反应方程式为
；
（5）由分析，“除杂Ⅱ”步骤中，析出的“沉淀3”是CaF2、MgF2；
（6）“除杂Ⅲ”步骤中，加入硫化氢使得锌离子和铅离子转化为沉淀除去，反应为
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、
，反应过程中生成氢离子，使得溶液酸性增强，故随着
“沉淀4”的生成，溶液
将下降。
（7）“浓缩结晶”步骤中，析出
后的滤液中含有硫酸和部分硫酸锰，应返回到溶解步骤，其目的
是循环利用，充分利用生成物且提高锰的回收率。
18．（24-25 高三上·辽宁·阶段练习）稀土永磁合金，主要金属是钐
和钴，合金中还会有铜、铁等取
代部分钴。从钐钴磁性废料中提取钐和钴的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1)元素周期表中，与
位于同周期同族的元素还有 。
(2)为提高酸浸率，可采取的措施有 (写出1 条即可)，“酸浸渣”的主要成分是 。
(3)“沉钐”过程中生成
沉淀，逐渐加热分解该沉淀，得到固体质量变化百分数与温度关
系如图甲所示，则n= (取整数)。写出
分解为
的化学方程式： 。
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(4)写出“除铁”的离子方程式： 。
(5)“除铁”操作中双氧水的实际用量通常要大于理论用量，原因是 。
(6)如图乙是草酸钴(
)在空气中灼烧得到的钴的氧化物晶体结构的一部分，该过程的化学方程式为
。
【答案】(1)Fe 和
(2) 粉碎废料、适当升高温度、适当增大盐酸浓度、搅拌等 Cu
(3) 8
(4)
(5)
易分解，且
被氧化后生成的
能催化
分解，使
损失
(6)
【分析】废料中加入盐酸酸浸，
、
、
和酸反应生成相应离子、铜不和稀盐酸，因此“酸浸渣”
的主要成分为Cu，酸浸液经过“沉钐”后，溶液中含有
和
，加入氨水和双氧水，
被氧化为
并形成
沉淀，过滤后滤液中含有的金属离子主要是
，经“沉钴”并灼烧沉淀得到含钴氧
化物。
【解析】（1）Co 位于第四周期第Ⅷ族，同周期同族元素还有Fe 和
。
（2）粉碎废料、适当升高温度、适当增大盐酸浓度、搅拌等都可以加快反应速率，提高酸浸率；由分析，
“酸浸渣”的主要成分是Cu；
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（3）由图甲可知，当
失去所有结晶水得到
时，剩余固体质量为原质量的
，由此可得
，解得n=8；
分解为
时Sm 元素化合价不变，
则该反应为歧化反应，C 元素的化合价由
价变为
价和
价，结合电子守恒，反应的化学方程式为
。
（4）“除铁”时，
被
氧化为
，铁化合价由+2 变为+3、过氧化氢中氧化合价由-1 变为-2，根
据得失电子守恒可知
与
的化学计量数之比为
，同时
提供
使
形成
沉淀，离子方程式为
；
（5）
易分解，且
被氧化后生成的
能催化
分解，使
损失，因此双氧水的实际用量
通常大于理论用量。
（6）该晶体结构的一部分中，有2 个
位于内部，共2 个
；有8 个
位于棱上、2 个
位于
面上、1 个
位于内部，共
个
；有8 个
位于顶点。4 个
位于棱上、10 个
位于面上、1 个
位于内部，共
个
因此该晶体中
，其化学式为
。在空气中灼烧
得到
和
，反应中
部分Co 化合价由+2 变为+3、部分碳化合价由+3 变为+4，则结合电子守恒，还有部分碳化合价由+3 降低为
+2 生成CO，反应为：
。
19．（2024·四川·一模）钼(Mo)广泛应用于化工生产、医疗卫生及国防战略领域。一种从镍钼矿(主要成分
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为
、
、
、
、
、
的硫化物及
)中分离钼并获取
的新型工艺流程如图所示：
已知：“水浸”后，“滤渣1”的主要成分为
、
、
、
；“浸出液”的主要溶质为
(钼酸钠)、
、
、
。
回答下列问题：
(1)“浸出液”含有的
中Mo 元素的化合价为 ；已知“焙烧”时，
发生反应主要
生成
和
，则
被氧化时，转移电子 mol。
(2)
含Mo 质量分数为
的镍钼矿经“焙烧→水浸”后得到
“浸出液”，经分析，“浸出液”中Mo
的浓度为
。则在“焙烧→水浸”过程中，Mo 的提取率为 (用字母表达)。
(3)“除杂”时，加入
的目的是除去“浸出液”中的
和 (填元素符号)。
(4)
、
的溶解度曲线如图所示，结合能耗和提高钼酸盐产品纯度两个因素，“结晶”时宜
采用 (填“蒸发结晶”或“冷却结晶”)得到
晶体。
(5)“离子交换”时，若所用的“D318-Ⅲ树脂”用RCl 表示，则主要发生反应：
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，因此，得到的“交换液”中的溶质主要有
和 (填化学
式)。该“交换液”可再进入“水浸”工序循环使用，其意义是 。
(6)“解析”时，加入氨水使钼酸根从树脂中解析出来，得到的“钼酸盐”的化学式为 。
【答案】(1) +6 18
(2)
(3)C
(4)冷却结晶
(5) NaCl 可以大大降低废水的排放，且利于回收硫酸钠
(6)
【分析】镍钼矿加入碳酸钠并通入空气焙烧生成
，加水水浸
进入溶液中，加入硫酸镁除去
多余的碳酸根和“浸出液”中的
，过滤后再通过低温结晶（根据的溶解度随温度变化特点确定）将
硫酸钠晶体分离出来，溶液经过离子交换萃取，萃取后再加入氨水解析得到钼酸盐；
【解析】（1）
中钠、氧分别为+1、-2，则Mo 元素的化合价为+6；已知“焙烧”时，
发生
反应主要生成
和
，反应中Mo 化合价由+4 变为+6、硫化合价由-2 变为+6，电子转移为
，则
被氧化时，转移电子18mol。
（2）在“焙烧→水浸”过程中，Mo 的提取率为
；
（3）浸出液中含有焙烧中加入的碳酸钠，碳酸钠会和硫酸镁反应而除去碳酸根离子、
会和硫酸
镁反应而除去
，故“除杂”时，加入
的目的是除去“浸出液”中的
和C；
（4）由图，温度较低时，硫酸钠的溶解度远低于钼酸钠，故选用冷却结晶析出硫酸钠晶体；
（5）“离子交换”时，主要发生反应：
，则得到“交换液”中的溶质除
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外，还含有氯离子和钠离子形成的氯化钠；交换溶液主要含Na+，可再进入“水浸”工序循环使用，
其意义是可以大大降低废水的排放，且利于回收硫酸钠；
（6）加入氨水使钼酸根从树脂中解析出来，一水合氨可以转化为铵根离子，则得到的“钼酸盐”为钼酸
铵，化学式为
。
20．（24-25 高三上·江西赣州·期中）三元锂电池广泛用于新能源汽车，开展废旧电池的正极材料(主要有效
成分为
，少量
、
元素)回收，对于资源综合回收利用和环境保护具有十分重要的意
义。一种实现正极材料的绿色闭环再生工艺如图所示：
已知
微溶于水。回答下列问题：
(1)三元锂电池的正极材料
中，
、
和
的平均化合价为 。
(2)以
表示正极材料，还原浸出的离子方程式为 。
(3)常温下，经测量浸出后的金属离子溶解度与
关系如图所示：
①
(填“>”、“＜”或“=”)。
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②
。
③用
溶液调整
，可以除尽杂质离子，
范围大致为 。
④共沉淀之后，由于金属回收率不同，需要补充相应的金属氢氧化物才符合再生要求。依据溶解度与
关系，补充物质的量最多的氢氧化物是 (填化学式)。
(4)依据绿色闭环的要求，设计得到
的实验方法： 。
【答案】(1)+3
(2)
(3) <
4.5~6.7
(4)用
溶液吸收煅烧所产生的
，通过控制
，制得
浓溶液，将其加入滤液中并过量，
得到
沉淀，过滤、洗涤、干燥
【分析】正极活性物质粉末用硫酸、双氧水浸取得含有Li+、Ni2+、Co2+、Mn2+、Fe3+、Al3+等金属阳离子的溶
液，加入氢氧化钠调节pH，使得Fe3+、Al3+转化为氢氧化物沉淀，过滤滤液继续加入氢氧化钠使得Li+、
Ni2+、Co2+、Mn2+共沉淀，得到沉淀加入
煅烧共生得到
；
【解析】（1）
中锂为+1、氧为-2，根据化合价代数和为零，
、
和
的平均化合
价为+3；
（2）
中M 化合价为+3，在还原浸出过程中M 被还原为+2 价M，过氧化氢中氧被氧化为氧气，结合
电子守恒，反应为
；
（3）①由图在pH 升高过程中，铁离子首先沉淀，说明沉淀Fe3+所需要提供的OH-浓度更小，由Ksp计算公
式可知，
<
；
②由（8.5，0.02）坐标可知，此时pH=8.5，pOH=5.5，
，
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。
③用
溶液调整
，使得Fe3+、Al3+转化为氢氧化物沉淀从而除尽杂质离子，而其它金属离子不沉淀，
结合图，
范围大致为4.5~6.7。
④由图，相同pH 条件下，氢氧化锰的溶解度最大，导致共沉淀之后，锰离子的回收效率较低，则需补充
物质的量最多的氢氧化物是
；
（4）已知
微溶于水，且在流程得到滤液中含锂离子，则回收设计为：用
溶液吸收煅烧所产
生的
，通过控制
，制得
浓溶液，将其加入滤液中并过量，反应得到
沉淀，过滤、
洗涤、干燥。
类型五 以物质结构和性质考查为目的
21．（24-25 高三上·山西·阶段练习）镓
是重要的半导体材料。一种利用锌粉置换渣(主要成分为
)制备粗镓的工艺流程如图所示：
已知：
协同萃取体系对金属离子的优先萃取顺序为
。
回答下列问题。
(1)“浸渣”的主要成分是S 和 (填化学式)。“富氧浸出”中高压
的作用是 。
(2)“滤渣”的主要成分是 (填化学式)。用
代表
代表
，“协同萃取”过程中
发生反应：
，无机相含有的主要金属离子为 。
随
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变化关系如图所示，“反萃取”加入稀硫酸的目的是 (用化学方程式表示)。
(3)如图为
系中电势随
变化的图像。“中和沉镓”时所选
合理范围为 (填标号)。
A．
B．
C．
D．
“碱溶造液”过程中发生反应的离子方程式为 。
(4)“电解”过程中生成粗镓的电极反应式为 。
(5)砷化镓
的晶胞结构如图I 左图所示。将
掺杂到晶体中得到稀磁性半导体材料，其晶胞结构如
图II 所示。
①图I 中，若
键的键长为
，则晶胞边长为
。
②稀磁性半导体材料中，
的原子个数比为 。
【答案】(1) SiO2 氧化Fe2+和S2-
(2)
Zn2+
(3) C
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(4)
(5)
【分析】锌粉置换渣的主要成分为
，加入稀硫酸、高压
后，经
“富氧浸出”后溶液中存在
、
和
，在反应过程中
将
氧化为
，将
氧化为S，
不溶于稀硫酸，滤液中加入
溶液，可将
沉淀，
“协同萃取”过程中
最
终形成
被萃取至有机相中，从而使
和
发生分离，无机相中主要存在
，“反萃
取”时，加入稀硫酸将以
形式存在的Ga 元素转化为
，再加入
溶液，将
转化
为
，“碱溶造液”过程中加入
溶液，又将
转化为
，最后经电解生成粗
镓。
【解析】（1）由分析可知，锌粉置换渣中加入稀硫酸、高压
后，经“富氧浸出”后溶液中存在
、
和
，在反应过程中
将
氧化为
，将
氧化为S，
不溶于稀硫酸，故“浸渣”的主
要成分是S 和
；“富氧浸出”中高压
的作用是，将
氧化为S，将
氧化为
；
（2）滤液中加入
溶液，可将
沉淀，故滤渣的主要成分是
；“协同萃取”过程中发生反
应：
，过程中
最终形成
被萃取至有机相中，从而
使
和
发生分离，无机相中主要存在
；由分析可知“反萃取”时，加入稀硫酸将以
形式存在的Ga 元素转化为
，反应的方程式为
51
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；
（3）“中和沉镓”时加入
溶液，将
转化为
，根据
系中电势随
变化的图像
可知应把pH 调节在
之间，答案选C；“碱溶造液”过程中加入
溶液，将
转化为
，离子方程式为
；
（4）“电解”过程中，
被还原为Ga，电极反应为
；
（5）①图I 中，Ga 和As 的最短距离为立方体体对角线的
，设晶胞的边长为xpm，体对角线为
，则
有
，解得晶胞边长
；
②由图II 可知掺杂Mn 后，由均摊法可知晶胞中含Mn 原子
个，含As 原子4 个，因此
的原子个数比为
。
22．（广东省和美联盟三校2024-2025 学年高三上学期12 月联考化学试题）目前，钴酸锂（
）材
料制备的锂离子电池体积比能量最高。但其缺点主要是钴资源有限、成本高，所以废旧钴酸锂电池回收再
利用对于这一产业发展具有重要的战略意义。已知电池中除
外还含有少量的铝、铁、碳等单质，
某实验室对废旧钴酸锂电池进行回收再利用，实验过程如下：已知：
①还原性：
；
②
和
结合生成较稳定的
，在强酸性条件下分解重新生成
。
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回答下列问题：
(1)废旧电池初步处理为粉末状的目的 。
(2)向含铝溶液中通入足量
得到
的离子反应方程式 。
(3)滤液A 中的溶质除HCl、LiCl 外还有 （填化学式）。写出
和盐酸反应的化学方程式 。
(4)滤渣A 的主要成分为 （填化学式）。
(5)已知
的溶度积常数
，向浓度为
的
加入等体积
溶液，最终溶液中 （有或没有）沉淀产生。
(6)钴的一种化合物的晶胞结构如图所示，
①基态
的核外电子排布式为 。
②与
距离最近的
有 个。
③若该晶胞参数为
，则该晶体的密度为
。
【答案】(1)增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率
(2)
(3) FeCl3、CoCl2 2LiCoO2+8HCl=2LiCl+2CoCl2+Cl2↑+4H2O
(4)C
(5)没有
(6) [Ar]3d7 12
【分析】由流程可知，初步处理可增大接触面积、加快反应速率，加碱浸泡，铝和碱液反应生成四羟基合
氯酸盐和氢气，含铝废液中通入足量二氧化碳得到Al(OH)3，固体残渣含Fe、C 的单质和LiCoO2，加盐酸发
生Fe+2H+=Fe2++H2↑、2LiCoO2+8H++2Cl-=2Li++2Co2++Cl2↑+4H2O，过滤分离出滤渣A 为碳单质，滤液A 含
Fe3+、Li+、Co3+、Cl-，加入草酸铵，过滤沉淀为CoC2O4•2H2O，滤液B 含Fe3+、Li+、Cl-，加入碳酸钠发生2Li+
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+CO
=Li2CO3↓，滤液C 含Fe3+、Cl-，通过处理得到FeCl3溶液；
【解析】（1）废旧电池初步处理为粉末状的目的是增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率；
（2）含铝废液通入足量
得到Al(OH)3的离子反应方程式为
；
（3）LiCoO2中Li 为+1 价，Co 为+3 价，具有氧化性，HCl 中-1 价的氯具有还原性，向固体残渣中加入盐酸
时，由电子及原子守恒可知发生2LiCoO2+8HCl=2LiCl+2CoCl2+Cl2↑+4H2O，滤液A 含Fe3+、Li+、Co2+、Cl-，则
滤液A 中的溶质除HCl、LiCl 外还有FeCl3、CoCl2；
（4）上述分析可知，滤渣A 的主要成分为C；
（5）将浓度为0.02mol•L-1的Li2SO4和浓度为0.02mol•L-1的Na2CO3溶液等体积混合，忽略混合时体积变化，
则溶液中c(Li+)=0.02mol/L，c(CO
)=0.01mol/L，浓度商Qc=c2(Li+)×c(CO
)=4×10-6＜
，故没有
沉淀生成；
（6）①Co 是第27 号元素，基态Co2+核外电子排布式为[Ar]3d7；
②由晶胞示意图可知，
位于顶点，
位于面心，与
距离最近的
有12 个；
③由晶胞示意图可知，
位于8 个顶点，个数为1，
位于面心，个数为3，
位于体心，个数为
1，晶胞的质量为
=
，晶胞的体积为
，密度为
=
=
。
23．（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：
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(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 。
(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________。
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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
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。
【解析】（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
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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；
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。
24．（24-25 高三上·甘肃白银·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)“硫酸酸浸”时，温度不宜过高的原因是 ，
全部溶出转化为
，写出
被浸出时发生
反应的离子方程式： 。
(2)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电极电势为
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，则
“还原”酸浸液时，优先被还原的离子是 ，
写出该反应的化学方程式： 。
(3)在研究“还原”步骤的实验条件时，发现
单位时间内沉淀率随
溶液浓度的变化关系如图1
所示，则该步骤应选择的
溶液适宜浓度为 。
(4)硼氢化钠
是有机合成中重要的还原剂，其负离子
的空间结构为 ；另一种含硼负离
子的结构如图2 所示，其中B 原子的杂化轨道类型为 。
(5)
燃料电池有望成为低温环境下工作的便携式燃料电池，其工作原理如图3 所示。离子交换
膜C 为 (填“阳离子”或“阴离子”)交换膜，a 极发生的电极反应为 。
(6)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
说法正确的是_______(填字母)。
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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
【答案】(1) 防止
分解
(2)
(3)
(4) 正四面体形
和
(5) 阳离子
(6)AD
【解析】（1）“硫酸酸浸”时，加入的质量分数为30%的
溶液将
氧化为
，发生反应的
离子方程式为
，故答案为：防止
分解；
；
（2）已知标准电极电势
，则
“还原”酸浸液时，优先
被还原的离子为
，该反应的化学方程式是
，故答案为：
；
；
（3）由图可知，当
溶液的浓度为
时，
单位时间内沉淀率已经快达到最大值，故答案为：
；
（4）
中的中心原子B 的价层电子对数为4，无孤电子对，故
的空间结构为正四面体形；由图中信
息可知，B 有两种成键方式，与4 个原子相连的B 原子采用
杂化，与3 个原子相连的B 原子采用
杂
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化，即硼原子的杂化轨道类型为
和
，故答案为：正四面体形；
和
；
（5）根据图示，左侧通入
溶液、
溶液，流出
溶液，根据元素守恒可知，有
由左
侧移入了右侧，所以离子交换膜C 为阳离子交换膜，阳离子向右移动，所以a 为负极，失电子，发生氧化
反应，a 极发生的电极反应为
，故答案为：阳离子；
；
（6）在特定波长的激光照射下发出不同颜色的光类似焰色试验，属于物理变化，不同颜色的光由电子跃
迁形成，故选AD。
25．（24-25 高三上·宁夏石嘴山·期中）精炼铜产生的铜阳极泥富含
、
、
等多种元素。研究人员
设计了一种从铜阳极泥中分离提收金和银的流程，如下图所示。
回答下列问题：
(1)
位于元素周期表第 周期第 族。
(2)“浸出液1”中含有的金属离子主要是 。
(3)“浸取2”步骤中，单质金转化为
的化学方程式为 。
(4)“浸取3”步骤中，“浸渣2”中的 (填化学式)转化为
。
(5)“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为 。“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质
为 (填化学式)。
(6)“还原”步骤中，被氧化的
与产物
的物质的量之比为 。
(7)
可被
氧化为
。从物质结构的角度分析
的结构为 (填编号)
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【答案】(1) 四 ⅠB
(2)Cu2+
(3)2Au+8HCl+3H2O2=2HAuCl4+6H2O
(4)AgCl
(5) [Ag(S2O3)2]3-+e-=Ag+2
Na2S2O3
(6)3：4
(7)a
【分析】精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au 等元素，铜阳极泥加入硫酸、H2O2浸取，Cu 被转化为
Cu2+进入浸出液1 中，Ag、Au 不反应，浸渣1 中含有Ag 和Au；浸渣1 中加入盐酸、H2O2浸取，Au 转化为
HAuCl4进入浸出液2，Ag 转化为AgCl，浸渣2 中含有AgCl；浸出液2 中加入N2H4将HAuCl4还原为Au，同时
N2H4被氧化为N2；浸渣2 中加入Na2S2O3，将AgCl 转化为[Ag(S2O3)2]3-，得到浸出液3，利用电沉积法将
[Ag(S2O3)2]3-还原为Ag。
【解析】（1）Cu 的原子序数为29，位于元素周期表的第四周期第ⅠB 族；
（2）由分析可知，铜阳极泥加入硫酸、H2O2浸取，Cu 被转化为Cu2+进入浸出液1 中，故浸出液1 中含有的
金属离子主要是Cu2+；
（3）浸取2 步骤中，Au 与盐酸、H2O2发生氧化还原反应，生成HAuCl4和H2O，根据得失电子守恒及质量
守恒，可得反应的化学方程式为：2Au+8HCl+3H2O2=2HAuCl4+6H2O；
（4）根据分析可知，浸渣2 中含有AgCl，与Na2S2O3反应转化为[Ag(S2O3)2]3-；
（5）电沉积步骤中，阴极发生还原反应，[Ag(S2O3)2]3-得电子被还原为Ag，电极反应式为：[Ag(S2O3)2]3-+e-
=Ag+2
；阴极反应生成
，同时阴极区溶液中含有Na+，故电沉积步骤完成后，阴极区溶液中可循
环利用的物质为Na2S2O3；
（6）还原步骤中， HAuCl4被还原为Au，Au 化合价由+3 价变为0 价，一个HAuCl4转移3 个电子，N2H4被
氧化为N2，N 的化合价由-2 价变为0 价，一个N2H4转移4 个电子，根据得失电子守恒，被氧化的N2H4与产
物Au 的物质的量之比为3：4；
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（7）(a)结构中电子云分布较均衡，结构较为稳定，(b)结构中正负电荷中心不重合，极性较大，较不稳定，
且存在过氧根，过氧根的氧化性大于Ⅰ2，故Na2S2O3不能被Ⅰ2氧化成(b)结构，故答案为a。
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