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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．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）普通立德粉(BaSO4·ZnS)广泛用于工业生产中，可利用ZnSO4和BaS 共沉淀法
制备。以粗氧化锌(含Zn、CuO、FeO 等杂质)和BaSO4为原料制备立德粉的流程如下：
(1)生产ZnSO4的过程中，反应器Ⅰ要保持强制通风，原因是 。
(2)加入锌粉的主要目的是 (用主要的离子方程式表示)。
(3)已知KMnO4在酸性溶液中被还原为
，在弱酸性、弱碱性溶液中被还原为MnO2，在碱性溶液中被还
原为
。据流程判断，加入KMnO4时溶液的pH 应调至 ；
a．2.2~2.4 b．5.2~5.4 c．12.2~12.4
滤渣Ⅲ的成分为 。
(4)制备BaS 时，按物质的量之比计算，BaSO4和碳粉的投料比要大于1：2，目的是 ；生产过程中会
有少量氧气进入反应器Ⅳ，反应器Ⅳ中产生的尾气需用碱液吸收，原因是 。
(5)普通立德粉(BaSO4·ZnS)中ZnS 含量为29.4%，高品质银印级立德粉中ZnS 含量为62.5%。选取ZnSO4、
BaS、Na2S 三种试剂制备银印级立德粉的化学方程式为 。
【答案】(1)反应中产生氢气，达一定浓度后易爆炸，出现危险，需要通风
1
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(2)Zn+Cu2+= Zn2++Cu、Zn+2H+=Zn2++H2↑
(3) b MnO2和Fe(OH)3
(4) 避免产生CO 等有毒气体 尾气中含有的SO2等有毒气体
(5)4 ZnSO4 + BaS + 3 Na2S = BaSO4·4ZnS + 3 Na2SO4
【分析】由流程可知，反应器Ⅰ中粗氧化锌中所含Zn、CuO、FeO 与硫酸反应，不溶性杂质以滤渣Ⅰ的形
式过滤分离；反应器Ⅱ中用Zn 置换溶液中Cu2+，调节溶液的pH 值，则滤渣Ⅱ为Cu；反应器Ⅲ中用KMnO4
氧化Fe2+，同时控制pH，在弱酸性、弱碱性环境中，产生MnO2和Fe(OH)3沉淀得到净化的ZnSO4溶液，所
以滤渣Ⅱ为MnO2和Fe(OH)3；反应器Ⅳ中 BaSO4+2C=BaS+2CO2制备BaS；反应器Ⅴ用ZnSO4和BaS 共沉淀制
备立德粉，
【详解】（1）生产ZnSO4的过程中有氢气生成，氢气达一定浓度后易爆炸，所以保持强制通风目的是避免
氢气浓度过大而易发生爆炸，出现危险，故答案为：反应中产生氢气，达一定浓度后易爆炸，出现危险，
需要通风；
（2）Zn 能和铜离子反应生成Cu 而除杂，还能和氢离子反应生成氢气，离子方程式为Zn+Cu2+=Zn2++Cu2+、
Zn+2H+=Zn2++H2↑，故答案为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu2+、Zn+2H+=Zn2++H2↑；
（3）已知KMnO4在酸性环境中被还原为Mn2+，在弱酸性、弱碱性溶液中被还原为MnO2，在碱性环境中被
还原为MnO4
2-，加入的高锰酸钾溶液能氧化亚铁离子且自身被还原生成沉淀而除去Mn 元素，所以pH 应调
至5.2-5.4，通过以上分析知，滤渣Ⅲ的成分为MnO2和Fe(OH)3，故答案为：b；MnO2和Fe(OH)3；
（4）制备BaS 时，按物质的量之比计算，BaSO4和碳粉的投料比要大于1：2，防止生成有毒气体CO；反
应Ⅳ中含有二氧化硫等有毒气体，二氧化硫属于酸性氧化物，能被碱液吸收，防止污染环境，故答案为：
避免产生CO 等有毒气体；尾气中含有的SO2等有毒气体；
（5）高品质银印级立德粉中ZnS 含量比普通立德粉中高，说明所选试剂中硫离子浓度较大，所以在
ZnSO4、BaS、Na2SO4、Na2S 中选取三种试剂ZnSO4、BaS、Na2S 制备银印级立德粉；BaSO4的相对分子质量
为233．ZnS 的相对分子质量为97，ZnS 含量为29.4%，立德粉为BaSO4•ZnS；高品质银印级立德粉ZnS 含量
为62.5%，设ZnS 的计量数为x，
×100%=62.5%，x=4，所以高品质银印级立德粉化学式为
(BaSO4•4ZnS)，反应方程式为4 ZnSO4+BaS+3 Na2S=BaSO4•4ZnS+3 Na2SO4，故答案为： 4 ZnSO4+BaS+3
Na2S=BaSO4•4ZnS+3 Na2SO4。
2．（2024·辽宁·模拟预测）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：
2
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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。
①
晶体中，O 原子围成的正八面体空隙的占用率为 。
3
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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
；
【详解】（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
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
。
4
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（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
。
3．（2024·辽宁锦州·模拟预测）氯化亚铜(CuCl)广泛应用于冶金工业，用作催化剂和杀菌剂。以工业废铜
渣(主要含CuO，还有CuS、
、CaO、
、
和FeO 等)为原料制备CuCl，工业流程如下：
5
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已知：CuCl 难溶于醇和冷水，在热水中能被氧化，在碱性溶液中易转化为CuOH，CuCl 易溶于浓度较大的
体系中：
(无色)。
回答下列问题：
(1)滤渣1 含有淡黄色固体，此外还含
(2)除杂后对滤液进行加热的目的是
(3)关于该工艺流程，下列说法正确的是___________(填字母)。
A．把CuO 改为ZnO 也能达到除杂的目的
B．本流程还可以得到一种常用作化肥的副产物
C．为了加快浸取速率，可以采取的措施：粉碎废渣、搅拌，高温等
D．“系列操作”可能是抽滤、依次用温度较低的
水溶液与无水乙醇洗涤沉淀、真空干燥
(4)
参与反应的离子方程式为
(5)流程中Cu+的沉淀率与加入的
的量关系如图所示，随着加入的
的增多，Cu+的沉淀率降低的
原因是 。
(6)如下图所示，Cu(II)配合物A 和B 可发生配位构型的转变，该转变可带来颜色的变化，因此可用作热致变
色材料，在温度传感器、变色涂料等领域应用广泛。
①A 中氢原子与其它原子之间存在的作用力类型有
②已知：当Cu(II)配合物A 和B 配位构型由八面体转变为四方平面时，配合物颜色会发生变化，现要实现这
一变化，需要进行的简单操作为 。
6
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【答案】(1)SiO2、CaSO4
(2)加热使滤液中过量的H2O2分解除去，防止氧化亚硫酸铵
(3)BD
(4)SO
+6Cl—+2Cu2++H2O=2[CuCl3]2−+2H++SO
(5)过多的Cl−的会与CuCl 形成可溶的[CuCl3]2−
(6) 极性键、氢键 降低温度
【分析】由题给流程可知，向工业废铜渣中加入稀硫酸和过氧化氢混合溶液浸取，金属硫化物转化为硫酸
盐和硫，金属氧化物转化为硫酸盐，二氧化硅与稀硫酸不反应，过滤得到含有硫、硫酸钙、二氧化硅的滤
渣和滤液；向滤液中加入氧化铜调节溶液pH，使溶液中的铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，
过滤得到含有氢氧化铁、氢氧化铝的滤渣和滤液；滤液经加热、净化除去过量的过氧化氢溶液得到硫酸铜
溶液，向硫酸铜溶液中加入亚硫酸铵和氯化铵，将溶液中的铜离子转化为[CuCl3]2−离子，向反应后的溶液中
加水冲稀，将[CuCl3]2−离子转化为氯化亚铜沉淀，抽滤、依次用温度较低的二氧化硫水溶液与无水乙醇洗涤
沉淀、真空干燥得到氯化亚铜。
【详解】（1）由分析可知，滤渣1 的主要成分为硫、硫酸钙、二氧化硅，故答案为：SiO2、CaSO4；
（2）过氧化氢溶液具有氧化性，能与具有还原性的亚硫酸铵溶液反应，干扰铜离子的转化，所以除杂后
对滤液进行加热使过量的过氧化氢受热分解，防止过氧化氢溶液氧化亚硫酸铵，故答案为：加热使滤液中
过量的H2O2分解除去，防止氧化亚硫酸铵；
（3）A．氧化锌与溶液中的氢离子反应生成锌离子引入新杂质，所以不能用氧化锌不能代替氧化铜，故错
误；
B．由分析可知，向过滤得到氯化亚铜的滤液中含有硫酸铵，硫酸铵是农业上常用的可溶性氮肥，故正确；
C．高温加热会使过氧化氢受热分解，降低浸取率，所以不能采取高温加热的方法加快浸取速率，故错误；
D．由题给信息可知，氯化亚铜难溶于醇和冷水，在热水中能被氧化，所以“系列操作”可能是抽滤、依
次用温度较低的二氧化硫水溶液与无水乙醇洗涤沉淀、真空干燥，故正确；
故选BD；
（4）由分析可知，向硫酸铜溶液中加入亚硫酸铵和氯化铵的目的是将溶液中的铜离子转化为[CuCl3]2−离子，
反应的离子方程式为，故答案为：SO
+6Cl—+2Cu2++H2O=2[CuCl3]2−+2H++SO
；
（5）由题给信息可知，氯化亚铜能与溶液中氯离子反应生成[CuCl3]2−离子，所以随着加入的氯化铵的增多，
亚铜离子的沉淀率降低，故答案为：过多的Cl−的会与CuCl 形成可溶的[CuCl3]2−；
（6）①由图可知，配合物A 中氢原子与氮原子形成极性键、与氧原子形成氢键，所以氢原子与其它原子
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之间存在的作用力类型有极性键、氢键，故答案为：极性键、氢键；
②由图可知，正八面体的配合物B 在遇冷转化为正四面体的配合物A，所以使配合物A 转化为配合物B 最
简单的方法是降低温度，故答案为：降低温度。
类型二 以混合物的分离、提纯为目的
4．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）钛酸钡(
)是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一，被誉为“电子陶瓷
工业的支柱”。用高钛渣(主要成分为
，含
、
、
、
等杂质)为原料制备
的工艺流程如图所示：
已知：a．
在溶液中呈绿色；
是强电解质；
b．部分金属离子开始沉淀的pH 如表所示：
金属离子
开始沉淀pH(
)
1.9
7.0
9.1
回答下列问题：
(1)“碱浸”操作过程中除去的杂质为 (填化学式)。
(2)“水洗”过程中
与水发生离子交换反应：
，滤液2 呈绿色，经除杂处理后可在
(填操作单元名称)步骤循环利用：“熔盐反应”过程中
发生反应的离子方程式为 。
(3)“水解”操作加入
的目的是调节溶液
，可适当提高水解速率。已知
，水解反应
的平衡常数K= 。
(4)“转化”过程加入铁粉的目的是 ，滤液3 中含有的金属阳离子有 。
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(5)“共沉淀”过程发生反应：
，“灼烧”
时隔绝空气，发生反应的化学方程式为 。
【答案】(1)
(2) 碱浸
(3)10
(4) 将
转化为
，避免
水解生成
杂质
、
(5)
【分析】由题给流程可知，向高钛渣中加入氢氧化钠溶液碱浸，将氧化铝转化为四羟基合铝酸钠，过滤得
到含有四羟基合铝酸钠的滤液和滤渣；向滤渣中加入氢氧化钠固体，通入氧气发生熔盐反应，将钛元素、
锰元素的氧化物转化为钛酸钠、锰酸钠，向反应后的固体中加入去离子水水洗，将钛酸钠转化为
沉淀，氧化钙转化为氢氧化钙，过滤得到含有氢氧化钠、氢氧化钙、锰酸钠的滤液和
滤渣，其中滤液经除杂处理后得到的氢氧化钠溶液，可在碱浸步骤循环使用；向滤渣中加入稀硫酸酸溶，
将
转化为TiOSO4溶液，氧化铁、氧化镁转化为硫酸铁、硫酸镁，向溶解得到的溶液中
加入铁粉，将溶液中的铁离子转化为亚铁离子，再向反应后的溶液中加入氨水调节溶液pH 为2.5，将溶液
中TiOSO4水解生成TiO(OH)2沉淀，过滤得到含有亚铁离子、镁离子的滤液和含有TiO(OH)2的滤渣；向滤渣
中加入草酸溶液，将TiO(OH)2溶解转化为H2[TiO(C2O4)2]溶液，向溶液中加入氯化钡溶液，将溶液中
H2[TiO(C2O4)2]转化为BaTiO(C2O4)2·4H2O 沉淀，过滤得到滤液和BaTiO(C2O4)2·4H2O；BaTiO(C2O4)2·4H2O 煅烧分
解生成钛酸钡。
【详解】（1）由分析可知，加入氢氧化钠溶液碱浸的目的是将氧化铝转化为四羟基合铝酸钠，则“碱
浸”操作过程中除去的杂质为氧化铝；
（2）由分析可知，滤液2 经除杂处理后得到的氢氧化钠溶液可在碱浸步骤循环使用；“熔盐反应”过程
中二氧化锰发生的反应为二氧化锰与氢氧化钠、氧气共热反应生成锰酸钠和水，反应的离子方程式为
；
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（3）由方程式可知，反应的平衡常数
；
（4）由分析可知，加入铁粉的目的是将溶液中的铁离子转化为亚铁离子，防止水解操作时生成氢氧化铁
沉淀；由分析可知，滤液3 中含有的金属阳离子为亚铁离子、镁离子；
（5）由分析可知，BaTiO(C2O4)2·4H2O 煅烧分解生成钛酸钡、一氧化碳、二氧化碳和水，反应的化学方程式
为
。
5．（2024·黑龙江吉林·模拟预测）一种从废钼催化剂(主要成分为MoO3、MoS2，含少量CoO、CoS、NiO、
Fe2O3等)中回收有价值金属的工艺流程如图。
已知：①“碱浸”后滤液中主要成分为Na2MoO4。
②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH 如表：
金属离子
Fe3+
Co2+
Ni2+
开始沉淀时的pH
2.2
6.4
7.2
沉淀完全时(c=1.0×10-5mol•L-1)的
pH
3.2
9.0
8.7
③钼酸铵[(NH4)2MoO4]为白色晶体，具有很高的水溶性，不溶于乙醇。
回答下列问题：
(1)催化剂中含多种金属元素，其中铁在元素周期表中的位置：第 周期第 族。基态Co 原子的价
电子排布式为 。
(2)钼酸铵[(NH4)2MoO4]中Mo 元素的化合价为 ；“焙烧”时MoS2转化为MoO3，该反应的化学方程式
为 。
(3)“碱浸”时，浸出温度、NaOH 加入量/钼理论耗量对钼浸出率的影响如图。
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则“碱浸”时适宜的生产工艺条件：浸出温度 、NaOH 加入量/钼理论耗量 。
(4)“除铁”时应调节溶液pH 的范围为 。
(5)若“沉钴镍”时调节溶液pH=9.5，则此时溶液中p
= (pX=-lgX)。
(6)经过降温结晶、过滤、洗涤、干燥等操作得到(NH4)2MoO4•7H2O 晶体，洗涤时所选用的最佳试剂为
。
【答案】(1) 四 Ⅷ 3d74s2
(2) +6 2MoS2+7O2
2 MoO3+4SO2↑
(3) 85
1.0
℃
(4)3.2≤pH＜6.4
(5)-0.6
(6)乙醇
【分析】由题干工艺流程图可知，废钼催化剂在空气中焙烧将MoS2氧化为MoO3，CoS 转化为CoO，同时
放出气体为SO2，向固体中加入NaOH 进行“碱浸”，将MoO3转化为Na2MoO4溶液，过滤得到滤渣主要成
分为CoO、NiO、Fe2O3，滤液主要为Na2MoO4溶液，向滤渣中加入稀HNO3，得到Co2+、Ni2+和Fe3+，然后加
入NaOH 溶液调节pH 值进行除铁，即产生Fe(OH)3过滤除去，向滤液中继续加入NaOH 溶液，将Co2+、
Ni2+转化为Co(OH)2、Ni(OH)2沉淀，向Na2MoO4溶液中加入稀硝酸进行沉钼转化为H2MoO4沉淀，向沉淀中
加入氨水，将沉淀转化为(NH4)2MoO4溶液，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等一系列操作，
即得(NH4)2MoO4·7H2O 晶体，据此分析解题。
【详解】（1）铁在元素周期表中的位置：第四周期第Ⅷ族；基态Co 原子的价电子排布式为3d74s2；
（2）根据化合价代数和为零知，钼酸铵[(NH4)2MoO4]中Mo 元素的化合价为+6；“焙烧”时MoS2转化为
MoO3，根据得失电子守恒以及原子守恒，该反应的化学方程式为2MoS2+7O2
2 MoO3+4SO2↑；
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（3）根据图像知，NaOH 加入量/钼理论耗量为 1.0、浸出温度为85℃的条件下，钼浸出率最大；
（4）由题干表中数据可知，“除铁”时即让Fe3+完全沉淀而Ni2+、Co2+不沉淀，则应调节溶液pH 的范围为
3.2≤pH＜6.4；
（5）调节溶液pH 为9.5 时，溶液中亚钴离子和镍离子均完全沉淀，则溶液中
=—lg
=—lg
=—lg
=—lg
=-0.6；
（6）已知钼酸铵[(NH4)2MoO4]为白色晶体，具有很高的水溶性，不溶于乙醇，则洗涤时所选用的最佳试剂
为乙醇。
6．（2024·辽宁·模拟预测）钴广泛应用于电池、合金等领域。以含钴废料(主要含
和
，还含有
等元素以及
、碳、有机物)为原料制备钴的流程如下：
已知：①
难溶于水。
②
(焦亚硫酸钠)常作食品抗氧化剂。
③常温下，部分氢氧化物沉淀的
如表所示。
开始沉淀
0.3
2.7
7.6
7.2
9.6
完全沉淀
1.2
3.2
9.6
9.2
11.1
④氧化性：
。
回答下列问题：
(1)“浸取”时硫酸不宜用浓盐酸代替，其原因是 (用离子方程式表示)。
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(2)其他条件相同时，“氧化”过程中，氧化率与温度的关系如图1 所示，氧化率与
的关系如图2 所示
(不考虑
的情况)。
“氧化”的最佳条件是 。在此条件下，实际消耗的双氧水远大于理论用量，可能的原因是
。
(3)有人认为“除镁”可以通过调节
代替加入
，请你评价： (判断是否可行，简述理由)。
(4)工业上也可利用图3 装置实现制备
。
①石墨电极的电极反应式为 。生成
时，室1 中溶液理论上减少 g。
②相较于直接电解
溶液，图3 中“三室两膜”装置突出优点是 。(从绿色化学角度分析)
(5)钴的一种氧化物的晶胞如图所示，已知
。钴离子的配位数为 ，晶胞中原子
空间利用率为 。[用含
和π 的代数式表示，已知：晶胞中原子空间利用率
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]
【答案】(1)
(2)
为
等金属离子催化
分解
(3)不可行，
开始沉淀时
已完全沉淀
(4)
3.6 回收盐酸，不产生氯气，体现绿色化学理念
(5) 6
【详解】（1）三氧化二钴具有强氧化性，用焦亚硫酸钠还原
价钴，如果加入浓盐酸，Co3+会氧化浓盐
酸中氯离子，产生氯气，离子方程式为Co2O3+6H++2Cl−=2Co2++Cl2↑+3H2O；
（2）图1 可判断最佳温度为30℃，温度较低时速率小，温度较高时，双氧水分解，pH 在5.0~5.5 时氧化
率较大，故“氧化”的最佳条件是30℃、pH 为5.0~5.5，在此条件下，实际消耗的双氧水远大于理论用量，
可能的原因是Fe3+等金属离子催化H2O2分解；
（3）根据
数据可知，如果通过调节
使镁离子沉淀，测镁离子开始沉淀时钴离子已完全沉淀，不符
合要求，故不可以通过调节pH 代替加入NaF；
（4）①该电解池装置中，石墨电极作阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，钴电极作阴极；生成11.8g
Co，即生成Co 的物质的量为n(Co)=
=0.2mol，转移电子数为0.4mol，根据电极反应式2H2O-4e-
=O2↑+4H+，当转移电子0.4mol 时，产生0.1mol O2，O2的质量为3.2g，产生H+的物质的量为0.4mol，H+的
质量为0.4g，O2逸出，H+迁移到室2 生成盐酸，故生成11.8g Co 时，室1 溶液质量理论上减少
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3.2+0.4=3.6g；
②从绿色化学角度分析，与直接电解CoCl2溶液相比，“三室两膜”装置突出的优点是回收高浓度盐酸，
不产生氯气；
（5）
晶胞类似
晶胞，1 个钴离子最近的氧离子有6 个，故钴离子的配位数为6，1 个晶胞含4 个
“
”。由晶胞截面图可知，
。
类型三 以化学基本原理考查为目的
7．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）磷酸铁锂电池具有安全、稳定、可长期循环使用等优点。工业上用钛白
渣[主要成分为
，还含有少量
、
及
]为主要原料生产
的工艺流程如
下：
已知：磷酸铁化学式为
；
。请回答下列问题：
(1)“水溶”过程中，
发生水解生成难溶于水的
，反应的化学方程式为 。
(2)某温度时，实验测定滤液2 的
，
mol L
⋅
，则滤液2 中
。
[该温度下，
，
]
(3)“氧化”的目的是 。
(4)一定条件下，探究不同pH 对磷、铁沉淀率的影响如图1 所示，“沉铁”步骤中应选取
15
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，
的沉淀率最高。但随pH 的增大，磷的沉淀率又开始下降，而铁的沉淀率未下降，分析可能的原
因为 。
图1
(5)高温煅烧
步骤中，得到
的同时只生成一种气体(有毒)，该过程反应的化学方程式为
。
(6)已知某磷酸铁锂电池中聚合物隔膜只允许
通过，电池充放电过程中，正极结构变化如图2 所示。
图2
①写出电池放电时正极的电极反应式 。
②若用氢氧燃料电池为该电池充电，标准状况下消耗6.72 L
时，从
电极脱离的
数目为
。(
为阿伏加德罗常数的值)
【答案】(1)TiOSO4+2H2O=H2TiO3↓+H2SO4
(2)1mol/L
(3)将Fe2+氧化为Fe3+
(4) 2.5 随pH 的增大，Fe3+转化为Fe(OH)3为沉淀
(5)2
+2C+Li2CO3
2
+3CO
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(6) Li++
+e-=
0.6NA
【分析】钛白渣[主要成分为
，还含有少量
、
及
]，先水浸，
发生
水解生成难溶于水的
，得到的滤液中含有Fe2+、Fe3+、Mg2+，向滤液中加入铁粉，将Fe3+还原为
Fe2+，加入HF 将Mg2+转化为MgF2沉淀过滤除去，过滤后向滤液中加入双氧水、稀硫酸将Fe2+氧化为Fe3+，
再调节pH 将Fe3+转化为
沉淀，过滤所得沉淀和C、碳酸锂、磷酸反应生成
。
【详解】（1）“水溶”过程中，
发生水解生成难溶于水的
同时有硫酸生成，反应的化学
方程式为：TiOSO4+2H2O=H2TiO3↓+H2SO4。
（2）某温度时，实验测定滤液2 的
，c(H+)=0.01mol/L，
mol L
⋅
，则c(F-)=
，滤液2 中
。
（3）由分析可知，“氧化”的目的是将Fe2+氧化为Fe3+。
（4）由图可知，pH=2.5 时铁和磷的沉淀率都较高，且磷的沉淀率最高，“沉铁”步骤中应选取
2.5，
随pH 的增大，Fe3+转化为Fe(OH)3为沉淀，磷的沉淀率又开始下降。
（5）高温煅烧
步骤中，C 和
、Li2CO3反应得到
的同时只生成一种有毒气体为CO，根
据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：2
+2C+Li2CO3
2
+3CO
。
（6）①由图可知，放电时
在正极得到电子生成
，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方
程式为：Li++
+e-=
；
②若用氢氧燃料电池为该电池充电，标准状况下消耗6.72 L
的物质的量为
=0.03mol，氢氧燃
料电池的负极电极方程式为：H2-2e-=2H+，转移0.6mol 电子，则从
电极脱离的
数目为0.6NA。
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8．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）铟是一种稀有贵金属，广泛应用于航空航天、太阳能电池等高科技领域。
从铜烟灰酸浸渣（主要含PbO、
、
、
）中提取铟的工艺如图所示：
已知：焙烧后金属元素均以硫酸盐的形式存在。
(1)铟（In）分布在元素周期表 区，基态铟原子简化的核外电子排布式为 。
(2)①“水浸”工艺中的滤渣除
外，还含有 。
②在其他条件一定时，“水浸”铟、铁的萃取率结果如图所示，则萃取所采用的最佳条件为：萃取时间
，萃取温度 。
(3)“还原铁”中发生反应的离子方程式为 。
(4)通过萃取除铁、反萃取、置换等过程，可制备金属铟。已知
能被有机萃取剂P204（简称
）萃
取，其萃取原理可表示为
，平衡常数为K．已知
与萃取率（E％）的
关系符合公式：
。当pH＝2.30 时，萃取率为50％，若将萃取率提升到
95％，应调节溶液的pH＝ （
，忽略萃取剂浓度的变化，结果保留三位有效数字）。
(5)一种铜铟硒晶体（化学式为
）的晶胞结构如图所示，晶胞中In 和Se 未标明，用A 或者B 代替。
推断In 是 （填“A”或“B”），晶体中1mol Cu 周围与它最近且等距离的A 粒子的数目为
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。
【答案】(1) p
(2)
、
5min 30℃
(3)
(4)2.73
(5) A
【分析】高铟灰渣(主要含PbO、SiO2、FeAsO4·2H2O、In2O3) 加入硫酸溶液酸化焙烧，各金属元素转化成对
应的硫酸盐，PbO 转化为PbSO4，铁元素转化成Fe2O3，铟元素转化成In2(SO4)3，加水水浸时As2O3、SiO2、
PbSO4不溶成为废渣，滤液中加Na2S2O3还原铁，将三价铁还原成Fe2+，再加P2O4萃取除铁得到含FeS4O6的水
溶液，剩下的物质加硫酸溶液进行反萃取，分液后加Zn 置换铟，反应过滤得粗铟。
【详解】（1）In 位于第五周期，第ⅢA，属于p 区元素，其简化电子排布式为：
；
（2）①加水水浸时As2O3、SiO2、PbSO4不溶成为废渣，所以“水浸”时，浸渣除了As2O3外，还含有：
SiO2、PbSO4；
②由图可知，在其他条件一定时，“水浸”铟、铁所采用的最佳条件为：萃取时间5min，萃取温度
30℃；
（3）滤液中加Na2S2O3还原铁，将三价铁还原成Fe2+ ，所以“还原铁”时反应的离子方程式为：
；
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（4）由
可知，当pH =2.30 时，萃取率为50%，则
，可得
，若将萃取率提升到95%，则
，将lgK 代入得，
，所以
，代入lg19=1.28 可得-lg(H+)=
，所以若将
萃取率提升到95%，应调节溶液的pH=2.73；
（5）晶胞中Cu 位于8 个顶点，4 个面心和体心1 个，个数为
，A 位于晶胞的4 个棱，面
心有6 个，个数为
，B 位于晶胞的内部，有8 个，结合晶胞化学式CuInSe2，可知A 代表
In，B 代表Se；以体心Cu 为观察对象，与它最近且等距离的In 位于棱心和面心，共8 个， 则晶体中1mol
Cu 周围与它最近且等距离的A 粒子的数目为8NA。
9．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）碱式硫酸镁晶须
是一种无机镁盐晶须，
难溶于水，将其添加到以橡胶、塑料为基体的复合材料中，能使该复合材料有良好的阻燃功效。一种以蛇
纹石（主要含
、
、
、
、
等）为原料制备碱式硫酸镁晶须的流程如图：
已知：该工艺条件下，相关金属离子开始沉淀和完全沉淀时的pH 如表：
开始沉淀
7.6
2.2
3.5
9.5
20
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完全沉淀
9.6
3.2
4.7
11.1
回答下列问题：
(1)滤渣1 的成分为 （填化学式）。
(2)氧化的目的是 （用离子方程式表示）。
(3)物质X 的化学式为 ，pH 的调控范围为 。
(4)“水热、陈化”步骤中发生反应的化学方程式为 。
(5)“一系列操作”为 。
(6)将碱式硫酸镁晶须
进行热重分析测定其化学式，TG 热重曲线[样品的固体
残留率（
×100％）随温度变化]-DTG（微商热重曲线，表示质量的变化速率随温度的
变化）如图1 所示，第一次失重发生反应的化学方程式为
，第三次失重后获得的晶体的晶胞结构如图2 所
示。
①x、y、z 为最简整数比，则碱式硫酸镁晶须的化学式为 。
②图2 晶胞中白球的配位数为 。
【答案】(1)
(2)
(3) Mg(OH)2、MgO 4.7~9.5
(4)
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(5)过滤、蒸馏水洗涤、无水乙醇洗涤、干燥
(6)
6
【分析】由题给流程控制，向蛇纹石中加入稀硫酸酸浸时，金属氧化物溶于稀硫酸得到可溶性硫酸盐，二
氧化硅与稀硫酸不反应成为滤渣1，过滤向滤液中加入过氧化氢溶液，将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，
向氧化后的溶液中加入碳酸镁等物质调节溶液的pH，将溶液中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤得到含
有氢氧化铁的滤渣2 和滤液；向滤液中加入氢氧化钠，经水热、陈化、过滤得到滤液和滤渣；滤渣经蒸馏
水洗涤、无水乙醇洗涤、干燥得到碱式硫酸镁晶须。
【详解】（1）由分析可知，滤渣1 的成分为
；
（2）氧化的目的是亚铁离子氧化为铁离子：
，便于后续铁离子的去除；
（3）物质X 为反应氢离子调节溶液的pH，其不引入新杂质，故可以为是Mg(OH)2、MgO 等；由表可知，
使得铁离子沉淀、铝离子沉淀而镁离子不沉淀，则pH 的调控范围为4.7~9.5；
（4）“水热、陈化”步骤，在硫酸镁溶液中加入氢氧化钠生成碱式硫酸镁晶须
沉淀和硫酸钠，发生反应的化学方程式为
；
（5）碱式硫酸镁晶须难溶于水，“一系列操作”得到纯净的碱式硫酸镁晶须，则操作为：过滤、蒸馏水
洗涤、无水乙醇洗涤、干燥得到碱式硫酸镁晶须；
（6）①氢氧化镁受热易分解生成氧化镁和水，而硫酸镁性质稳定，受热不易分解，则碱式硫酸镁晶须受
热三次失重发生的反应分别为碱式硫酸镁晶须受热失去结晶水、氢氧化镁受热分解生成氧化镁和水、硫酸
镁受热分解生成氧化镁和三氧化硫，设碱式硫酸镁晶须的质量为100g，由图可知，结晶水的质量为
100g×8.07%=8.07g，氢氧化镁分解生成水的质量为100g×20.18%=20.18g，硫酸镁分解生成三氧化硫的质量
为100g×17.94%=17.94g，由原子个数守恒可知，
1：5：2，则碱式硫
酸镁晶须的化学式为
；
②由晶胞结构可知，以顶点白球为例，在xyz 轴方向各有2 个相邻且最近的黑球，则白球的配位数为6。
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类型四 以化学图表、图像信息加工考查为目的
10．（2024·黑龙江牡丹江·一模）SnO2是锡的重要氧化物，现以锡锑渣(主要含塑料及SnO2、Sb4O6、PbO2)
为原料，提纯SnO2的工艺流程图如下：
已知：①Sn、Pb 与Si 均为ⅣA 族元素，且SnO2、PbO2与强碱反应生成盐和水；
②Na2SnO3可溶于水，难溶于乙醇。
请回答下列问题：
(1)“焙烧”的主要目的是 。
(2)“沉铅”时同时生成S 沉淀的化学方程式 。
(3)“还原”时Na3SbO4发生的离子方程式为 。
(4)在不同溶剂中Na2SnO3的溶解度随温度变化如图。
①相同温度下，Na2SnO3的溶解度随NaOH 浓度增大而减小，结合平衡移动原理解释原因 。
②由Na2SnO3溶液可获得Na2SnO3晶体，具体操作方法为 、用 洗涤、干燥。
(5)下列冶炼方法与本工艺流程中加入焦炭冶炼锡的方法相似的是_______。
A．工业制粗硅
B．电解熔融氯化钠制钠
C．氧化汞分解制汞
D．工业炼铁
(6)将10kg 锡锑渣进行碱浸，“还原”时消耗0. 13kg 锡粒，假设其余各步损失不计，干燥后称量锡酸钠质
量为4. 0kg，滴定测得锡酸钠中锡的质量分数为53. 5%。锡锑渣中锡元素的质量分数为 。
【答案】(1)加热使塑料变为气体除去
(2)Na2PbO3+ 2Na2S+3H2O=S↓+PbS↓+6NaOH
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(3)5Sn + 4SbO
+ H2O = 4Sb + 5SnO
+ 2OH-
(4) 随着NaOH 溶液浓度增大，c(Na+)增大，Na2SnO3溶解平衡：Na2SnO3(s)⇌2Na+(aq) + SnO
(aq) 逆向
移动，使得Na2SnO3溶解度减小 蒸发结晶，趁热过滤 乙醇
(5)AD
(6)20.1%
【分析】锡锑渣(主要含塑料及SnO2、Sb4O6、PbO2)在空气中焙烧使塑料变为气体除去，加入过量NaOH 溶
液在加热条件下“碱浸”， SnO2、PbO2与强碱反应生成Na2SnO3、Na3SbO4、Na2PbO3和水，加入Na2S 和
Na2PbO3发生氧化还原反应生成S 和PbS，过滤后向滤液中加入锡粒将Na3SbO4还原为Sb，过滤得到
Na2SnO3溶液，经过一系列操作得到锡，以此解答。
【详解】（1）锡锑渣中含有塑料，“焙烧”的主要目的是加热使塑料变为气体除去。
（2）由分析可知，“沉铅”时Na2S 和Na2PbO3发生氧化还原反应生成S 和PbS，根据得失电子守恒和原子
守恒配平化学方程式为：Na2PbO3+ 2Na2S+3H2O=S↓+PbS↓+6NaOH。
（3）加入锡粒将Na3SbO4还原为Sb，
转化为
，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式
为：5Sn + 4
+ H2O = 4Sb + 5
+ 2OH-。
（4）①相同温度下，Na2SnO3的溶解度随NaOH 浓度增大而减小，从平衡移动原理分析可知：随着NaOH
溶液浓度增大，c(Na+)增大，Na2SnO3溶解平衡：Na2SnO3(s)
2Na
⇌
+(aq) + SnO
(aq) 逆向移动，使得
Na2SnO3溶解度减小；
②由Na2SnO3溶液通过结晶可获得Na2SnO3晶体，具体操作方法为蒸发结晶，趁热过滤、Na2SnO3可溶于水，
难溶于乙醇，用乙醇洗涤、干燥。
（5）本工艺流程中加入焦炭冶炼锡的方法属于热还原法，
A．工业制粗硅的过程中涉及：SiO2 +2C
Si(粗)+2CO↑，属于热还原法，故A 选；
B．电解熔融氯化钠制钠属于电解法，故B 不选；
C．氧化汞分解制汞属于热分解法，故C 不选；
D．工业炼铁的过程中涉及：Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2↑，属于热还原法，故D 选；
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故选AD。
（6）4.0kg 中锡酸钠的质量为4.0kg×53.5%=2.14×103g，“还原”时消耗0. 13kg 锡粒，则10kg 锡锑渣中锡
的质量为2.14×103g-0.13×103g=2.01×103g，锡锑渣中锡元素的质量分数为
=20.1%。
11．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）CCTV 在“新闻30 分”中介绍：王者归“铼”，我国发现超级铁矿，飞
机上天全靠它。铼(Re)是一种稀散金属，广泛应用于航空航天领域。工业上从高铼废料(含
等)中提取铼的一种工艺流程如图所示：
已知：浸液中含有的HReO4属于强酸；“离子交换”发生的反应可表示为
。
回答下列问题：
(1)“焙烧”时，高铼废料粉末与富氧空气逆流混合的目的为 。该工序中，ReS2发生反应的化学
方程式为 。
(2)其他条件相同时，“离子交换”过程中料液和D296 体积比与铼交换率、铼交换量的变化关系如图1 所
示；混合溶液的pH 与
提取率的变化关系如图2 所示。
①由图推断，“离子交换”选择的适宜条件为 。
25
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②其他条件相同，混合溶液的pH＞1.5 时，
的提取率降低的主要原因为 。
(3)“反萃取”时，选用的试剂X 为盐酸的理由为 。
(4)另一种途径从炼铜废液中来提取铼，其简易工艺流程如图，(部分副产物省略，铼在废液中以
形式
存在)：
已知高铼酸铵是白色片状晶体，微溶于冷水，易溶于热水。可通过 方法提纯高铼酸铵晶体。
(5)废料中的Ni 元素经一系列操作可得到金属镍，金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶
胞结构示意图及晶胞参数如图所示。该晶体的化学式为 ；晶体密度为 g∙cm-3 (列出
含a、b、NA的计算表达式，NA表示阿伏加德罗常数的值)。
【答案】(1) 增大废料与空气的接触面积，使Re、S、Fe 充分氧化 4ReS2+15O2
2Re2O7+8SO2
(2) 料液和D296 体积比为12 : 1 pH＞1.5 时，Fe3+水解生成的Fe(OH)3吸附
而使
提取率降
低
(3)加盐酸，可增大溶液中的c(Cl-)，使
平衡逆向移动，有利于反萃取，且盐酸易
挥发，易除去
(4)重结晶
(5) LaNi5或Ni5La
【分析】高铼废料(含
等)制粉后，通入富氧空气进行焙烧，生成SO2和烧渣；往
烧渣中加入稀硫酸进行酸浸，SiO2不溶而成为浸渣；滤液中加碱调节pH，再加入D296 进行离子交换，分
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液出水相；往有机相中加入试剂X 进行反萃取，分液出有机相；将水相中的溶质进行结晶，分离出晶体进
行煅烧，得到Re2O7，通入H2进行热还原，得到Re。
【详解】（1）“焙烧”时，高铼废料粉末与富氧空气逆流混合，可增大废料与富氧空气的接触面积，目
的为：增大废料与空气的接触面积，使Re、S、Fe 充分氧化。该工序中，ReS2与O2发生反应生成Re2O7和
SO2，化学方程式为4ReS2+15O2
2Re2O7+8SO2。
（2）①由图推断，“离子交换”选择的适宜条件为：料液和D296 体积比为12 : 1。
②其他条件相同，混合溶液的pH＞1.5 时，溶液中的Fe3+会发生水解，从而生成Fe(OH)3，具有吸附能力，
则
的提取率降低的主要原因为：pH＞1.5 时，Fe3+水解生成的Fe(OH)3吸附
而使
提取率降低。
（3）“反萃取”时，选用的试剂X 为盐酸，对平衡
有抑制作用，理由为：加
盐酸，可增大溶液中的c(Cl-)，使
平衡逆向移动，有利于反萃取，且盐酸易挥发，
易除去。
（4）因为高铼酸铵是白色片状晶体，微溶于冷水，易溶于热水，所以可通过重结晶方法提纯高铼酸铵晶
体。
（5）镧镍晶胞中，Ni 个数为
=5，La 个数为1，则该晶体的化学式为LaNi5或Ni5La；晶体密度为
=
g∙cm-3。
12．（2024·黑龙江大庆·三模）红矾钠(重铬酸钠：
)是重要的基本化工原料，常在印染、电
镀等工业中做辅助剂。工业上以铬铁矿(
，含Al、Si 氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠的工艺流
程如下。回答下列问题：
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已知：①“焙烧”时，
转化为
和
。
②“浸取”时铁元素以
形式存在。
(1)写出“焙烧”时
被氧化的化学方程式： 。
(2)为了加快浸取速率可采取的措施有 (请写出两种方法)。
(3)矿物中相关元素可溶性组分的物质的量浓度c 与pH 的关系如图所示。当溶液中可溶性组分的浓度
时认为已除尽。
“中和”时pH 的理论范围是 ，滤渣的主要成分有 。
(4)“酸化”时，不可以将硫酸改为盐酸(HCl)，原因是(用离子方程式表示) 。
(5)“冷却结晶”所得母液中，除
外，可在上述流程中循环利用的物质还有 (用化学式表示)。
(6)
的三种结构：①
、②
、③
，
下列说法错误的是_______。
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A．①中配合离子空间结构为
或
(已略去位于正八面体中心的
)
B．②③中
的配位数都是6
C．②中存在的作用力有离子键、共价键、配位键和氢键等
D．等物质的量浓度、等体积的①②③溶液中，
的物质的量相等
【答案】(1)
(2)将固体研磨、粉碎；适当升温；搅拌等
(3)
、
(4)
(5)
(6)D
【分析】分析流程可知，铬铁矿（FeCr2O4，含Al、Si 氧化物等杂质）中加入纯碱和O2进行焙烧，生成
Na2CrO4、Fe2O3、NaAlO2、Na2SiO3，加入水进行“浸取”，过滤，滤渣为不溶于水的Fe2O3，向过滤后的溶
液中加入H2SO4调节pH 使NaAlO2、Na2SiO3转化为氢氧化铝和硅酸沉淀过滤除去，再向滤液中加入H2SO4，
将Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，将溶液蒸发结晶将Na2SO4除去，所得溶液冷却结晶得到Na2Cr2O7•2H2O 晶体，
母液中还含有大量H2SO4可以循环利用。
【详解】（1）根据已知，“焙烧”时，
转化为
和
，根据氧化还原反应配平可知，
焙烧发生的主要化学方程式为
；
（2）为了加快浸取速率可采取的措施有将固体研磨、粉碎；适当升温；搅拌等；
（3）过滤后向溶液中加入H2SO4调节溶液pH 使NaAlO2、Na2SiO3转化为氢氧化铝和硅酸沉淀过滤除去，依
据图中数据，当溶液
时，Al3+除尽，当溶液pH＞9.3 时，H2SiO3会溶解，因此中和时pH 的理论范围
29
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为
；滤渣的主要成分有
、
；
（4）“酸化”时，不可以将硫酸改为盐酸(HCl)，原因是
会氧化氯离子，
；
（5）加入硫酸酸化后，母液中主要溶质为
和硫酸，而其中能在上述流程中循环利用的就是
H2SO4；
（6）
A. ①为八面体结构，则配合离子空间结构为
或
(已略去位于正八面体中心的
)，
正确；B. ②
、③
中
的配位数都是6，正确；C. ②中存在的作
用力有离子键、共价键、配位键和氢键等，正确；D. 等物质的量浓度、等体积的①②③溶液中，
的物
质的量：①<②<③，错误；故选D；
类型五 以物质结构和性质考查为目的
13．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）铟(In)是制造半导体、电光源等的重要原料。从铜冶炼过程中产生的
铟砷烟灰(主要含有
、
)中提取铟的工艺方法如下：
已知：①
为强电解质；
②
为磷酸二异辛酯，密度为
，其在酸性溶液中可萃取三价金属离子；
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③
。
回答下列问题：
(1)滤渣的主要成分除
外还有 、 (填化学式)；“氧化酸浸”过程中，
中
的砷元素被氧化为最高价的含氧酸，写出此反应的化学方程式： 。
(2)“还原铁”时反应的离子方程式为 。
(3)“萃取除铁”时，用
的
作萃取剂时，发现当溶液
后，铟萃取率随
值的升高而下降，
原因是 (用平衡移动原理解释)；反萃取时萃余液应从分液漏斗的 (填“下口放出”
或“上口倒出”)。
(4)“萃取”过程中也可用酸(用
表示)作萃取剂，使
进入有机相，发生反应：
，平衡常数为
。已知
与萃取率
的关系符合公式：
。当
时，萃取率为
，若将萃取率提升到
，应调节溶液的
(已知
，忽略萃取剂浓度的变化，结果保留三位有效数字)。
(5)整个工艺流程中，可循环利用的物质是 。
(6)2023 年诺贝尔化学奖授予对量子点的发现有突出贡献的科研工作者。铜铟硫
量子点被广泛应用
于光电探测、发光二极管以及光电化学电池领域。立方晶系
的晶胞结构如图所示，晶胞中In 和
未
标明，用
或者
代替。
位于由
构成的 (填“四面体空隙”、“六面体空隙”或“八面体
空隙”)中。
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【答案】(1)
(2)
(3)
增大，
水解生成
，不利于
萃取 上口倒出
(4)2.73
(5)萃余液
(6)四面体空隙
【分析】铟砷烟灰(主要含有
、
)加入MnO2、硫酸溶液氧化酸
浸，各金属元素转化成对应的硫酸盐，PbO 转化为PbSO4，铁元素转化成Fe2O3，锌元素转化为ZnSO4，铟
元素转化成In2(SO4)3，
中的砷元素被氧化为最高价的含氧酸
，SiO2、PbSO4和过量的MnO2不
溶成为废渣，滤液中加Na2S2O3还原铁，将三价铁还原成Fe2+，再加P2O4萃取除铁得到含FeS4O6的水溶液，
剩下的物质加硫酸溶液进行反萃取，分液后加Zn 置换铟，反应过滤得粗铟。
【详解】（1）由分析可知，滤渣的主要成分除
外还有PbSO4、MnO2；“氧化酸浸”过程中，
中的砷元素被氧化为最高价的含氧酸
，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：
。
（2）“还原铁”时，Fe3+被
还原为亚铁离子，根据得失电子守恒及元素守恒得反应离子方程式：
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。
（3）当溶液
后，溶液中氢氧根离子浓度逐渐增大，导致铟离子发生水解
，
水解生成
，不利于
萃取；
为磷酸二异辛酯，密度为
比水小，反萃取时萃余液应从分液漏斗的上口倒出。
（4）由
可知，当pH=2.30 时，萃取率为50%，则
，可得
，若将萃取率提升到95%，忽略萃取剂浓度的变化，
则
，将lgK 代入得，
，则
，代入lg19=1.28，得-lgc(H+)=2.73，将萃取
率提升到95%，应调节溶液的pH=2.73。
（5）由流程可知整个过程中萃余液可以循环使用。
（6）立方晶系
的晶胞结构如图所示，晶胞中In 和
未标明，用
或者
代替。
位于由
构成的
四面体空隙中。
14．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）硼是第ⅢA 族中唯一的非金属元素，可以形成众多的化合物。回答下
列问题：
(1)硼烷泛指一切硼和氢组成的化合物。乙硼烷(
)是最简单的硼烷，可以在 (填“乙酸”或“乙
醚”或“水”)介质中使用
还原
获得，
的电子式为 ，制备乙硼烷的化学方程式为
。
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硼酸(
)的溶解度
温
度
/
℃
0
10
20
30
40
80
溶
解
度
/g
2.7
7
3.6
5
4.8
7
6.7
7
8.9
0
23.5
4
(2)操作1 是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、 ，干燥；整个流程中可循环利用的物质是 。
(3)硼酸(
)是一元弱酸，在溶液中存在平衡：
(常温下：
)，
与NaOH 溶液反应可制备硼砂。常温下，在
硼砂溶液中，
水解生成等物
质的量浓度的
和
，该溶液pH= 。常温常压下，硼酸(
)晶体结构为层状，其
二维平面结构如图所示：
H3BO3的层状结构
从氢键的角度解释硼酸在冷水中的溶解度小而加热时溶解度增大的原因： 。
(4)相关化学键的键能如下表所示，简要分析和解释下列事实。
化学键
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键能(
)
389
561
293
自然界中不存在硼单质，硼氢化物也很少，主要是含氧化合物，其原因为 。
【答案】(1) 乙醚
(2) 用冷水洗涤
(3) 9.34 硼酸分子间通过氢键结合，加热时氢键被破坏，有利于硼酸与水形成氢键而溶解度增大
(4)
键键能大于
键和
键，所以更易形成稳定性更强的
键
【分析】二氧化碳与碳酸钠溶液、
反应生成了轻质碳酸镁和
溶液；向
溶液
加入硫酸后经蒸发浓缩冷却结晶、过滤、冷水洗涤可得到硼酸晶体，硼酸加热分解得到
，
与
镁发生置换反应得到
。
【详解】（1）
乙醚常做有机溶剂，乙硼烷(
)易溶于乙醚，难溶于水，应在乙醚介质中使用
还原
获得乙硼
烷(
)； LiAlH4属于离子化合物，是由Li＋和
组成，其电子式为
；乙硼烷是由
LiAlH4和BCl3反应得到，化学反应方程式为
，故答案为：乙醚；
；
；
（2）硼酸(
)的溶解度随着温度的升高而升高，应用冷水洗涤可减少硼酸的损失；轻质碳酸镁受热分
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解为氧化镁和二氧化碳，二氧化碳可循环使用，故答案为：用冷水洗涤；
；
（3）
(常温下：
，
硼
砂溶液中，
水解生成等物质的量浓度的
和
，即
，
，pH=9.34；硼酸分子间通过氢键结合，加热时氢键被破坏，有利于硼酸与水形成氢键而
溶解度增大，从而使硼酸在冷水中的溶解度小而加热时溶解度增大，故答案为：9.34；硼酸分子间通过氢
键结合，加热时氢键被破坏，有利于硼酸与水形成氢键而溶解度增大；
（4）从所给数据可知
键键能大于
键和
键，更易形成稳定性更强的
键，所以自然界中不
存在硼单质，硼氢化物也很少，主要是含氧化合物，故答案为：
键键能大于
键和
键，更易形
成稳定性更强的
键。
15．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池工作电压适中、放电功率高、在高温和高热
环境下的稳定性高，是新能源汽车的动力电池之一、一种利用硫酸法生产钛白粉过程的副产物硫酸亚铁(含
钛、铜、锰、铅、锌、钙、镁等杂质离子)制备磷酸亚铁锂的生产流程如图：
常温下各种硫化物溶度积常数如下：
物
质
FeS
Mns
CuS
PbS
ZnS
Ks
p
6.3×10-
18
2.5×10-
13
1.3×10-
36
3.4×10-
28
1.6×10-
24
已知：FePO4可溶于pH 小于2 的酸性溶液。
回答下列问题：
(1)铁在元素周期中的位置是 ，FePO4·2H2O 中Fe 元素的化合价是 。
(2)操作2 的名称是 。
(3)TiO2是一种白色颜料，用TiCl4制备TiO2·xH2O 的化学方程式是 。
(4)滤液2 与磷酸、双氧水生成FePO4·2H2O 的离子方程式为 ，向滤液2 中加入NaOH 溶液调节溶
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液的pH，将溶液的pH 控制在2.0 的原因是 。
(5)聚丙烯的作用是 。
(6)LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O 围绕Fe 和P 分别形成4 个正八面体和4 个正四面体，电池
充电时，LiFePO4作极 (“阴”或“阳”)，脱出部分Li+，进而转化为Li1-xFePO4，Li1-xFePO4结构示
意图如(b)所示，则其中
。
【答案】(1) 第四周期第VIII 族 +3
(2)过滤
(3)
(4)
pH 大于2.0，Fe3+会生成Fe(OH)3，使
制备的FePO4·2H2O 不纯；pH 小于2.0，FePO4会溶解导致产品产率下降
(5)将三价铁还原成二价铁
(6) 阳 3 13
∶
【分析】向副产物硫酸亚铁(含钛、铜、锰、铅、锌、钙、镁等杂质离子)中加水和
溶液，根据表格
数据可知，生成沉淀为CuS、PbS、ZnS, 过滤后向滤液1 含有亚铁、钛、锰、钙、镁等离子中加入磷酸酸化
生成二氧化钛沉淀，再经过过滤得到滤液2，向滤液2 中加入磷酸、双氧水、NaOH 溶液生成
沉淀，最后将
沉淀与碳酸锂、聚丙烯混合反应生成磷酸亚铁锂。
【详解】（1）铁为26 号元素，故属于第四周期第VIII 族；FePO4·2H2O 中根据化合价代数和为零可以得到
Fe 元素的化合价是+3 价。
（2）过滤分离难溶性固体和液体的方法。
（3）TiCl4制备TiO2·xH2O 根据元素守恒可知化学方程式为
。
（4）酸性条件下，过氧化氢把亚铁离子转变为磷酸铁，根据元素守恒和得电子守恒，故离子方程式
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；铁离子会进行水解，pH 过大时容易生成氢氧化铁
沉淀，产品质量较差，pH 过小时磷酸铁溶解不完全，导致产品的产率降低。
（5）根据流程图可知磷酸铁最后生成磷酸亚铁锂，故聚丙烯作用是还原磷酸铁变成亚铁。
（6）根据图示，电池充电时，亚铁转变为磷酸铁，化合价升高，故LiFePO4失电子作阳极；比较图（a）可
知，少了一个棱上的锂离子和面心上的锂离子，也就是以哦个晶胞少了0.5+0.25 的锂离子，因此每个晶胞
中有4 个磷酸铁锂单元，每个单元少了
个Li+，每个单元磷酸铁锂中Li+的数目为
，磷酸根的化合价
为-3 价，锂离子的化合价为+1 价，设一个酸铁锂单元
，则一个单元磷酸铁锂可得
，且
，解的
，故为3：13
38
