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化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识
步步设问，是无机框图的创新。它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融
合，考查物质的制备、检验、分离提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，要求考生依据流程图分
析原理，紧扣信息，抓住关键、准确答题。这类试题具有较强的实用性和综合性，是高考化学命题的常考
题型。
1．（2024·全国·高考真题）钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、
锰的
价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。
注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于
，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。
已知：①
。
②以氢氧化物形式沉淀时，
和溶液
的关系如图所示。
第27 讲 化学工艺流程题-----物质的分离与提纯
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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回答下列问题：
(1)“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是 。
(2)“酸浸”步骤中，
发生反应的化学方程式是 。
(3)假设“沉铜”后得到的滤液中
和
均为
，向其中加入
至
沉淀完全，
此时溶液中
，据此判断能否实现
和
的完全分离 (填“能”或“不
能”)。
(4)“沉锰”步骤中，生成
，产生
的物质的量为 。
(5)“沉淀”步骤中，用
调
，分离出的滤渣是 。
(6)“沉钴”步骤中，控制溶液
，加入适量的
氧化
，其反应的离子方程式为 。
(7)根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是 。
【答案】(1)增大固体与酸反应的接触面积，提高钴元素的浸出效率
(2)
(3)
不能
(4)
(5)
(6)
(7)向滤液中滴加
溶液，边加边搅拌，控制溶液的pH 接近12 但不大于12，静置后过滤、洗涤、干燥
2
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【分析】炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的
价氧化物及锌和铜的单质，经稀硫酸酸浸时，铜不溶
解，Zn 及其他
价氧化物除铅元素转化为硫酸铅沉淀外，其他均转化为相应的+2 价阳离子进入溶液；然
后通入硫化氢沉铜生成CuS 沉淀；过滤后，滤液中加入Na2S2O8将锰离子氧化为二氧化锰除去，同时亚铁
离子也被氧化为铁离子；再次过滤后，用氢氧化钠调节pH=4，铁离子完全转化为氢氧化铁沉淀除去；第
三次过滤后的滤液中加入次氯酸钠沉钴，得到Co(OH)3。
【解析】（1）“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是增大固体与酸反应的接触面积，提高钴元素的浸出
效率。
（2）“酸浸”步骤中，Cu 不溶解，Zn 单质及其他
价氧化物除铅元素转化为硫酸铅沉淀外，其他均转
化为相应的+2 价阳离子进入溶液，即
为转化为CoSO4，反应的化学方程式为
。
（3）假设“沉铜”后得到的滤液中
和
均为
，向其中加入
至
沉淀完
全，此时溶液中
，则
，
小于
，说明大部分
也转化为硫化
物沉淀，据此判断不能实现Zn2+和Co2+的完全分离。
（4）“沉锰”步骤中，Na2S2O8将Mn2+氧化为二氧化锰除去，发生的反应为
，因此，生成
，产生
的物质的量为
。
（5）“沉锰”步骤中，
同时将
氧化为
，“沉淀”步骤中用
调pH=4，
可以完全
沉淀为
，因此，分离出的滤渣是
。
（6）“沉钴”步骤中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入适量的NaClO 氧化
，为了保证
被完全氧化，
NaClO 要适当过量，其反应的离子方程式为
。
（7）根据题中给出的信息，“沉钴”后的滤液的pH=5.0~5.5，溶液中有
元素以
形式存在，当pH
3
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＞12 后氢氧化锌会溶解转化为
，因此，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是：向滤液
中滴加
溶液，边加边搅拌，控制溶液的pH 接近12 但不大于12，静置后过滤、洗涤、干燥。
（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·全国·模拟预测）铷和铯在电子器件、催化剂、特种玻璃、生物化学及医药等应用领域有重要作
用。自然界中的铷、铯储量丰富，但是含量偏低，常和其他碱金属共生。一种由钾铷铯混合矾(含少量
、
、
等硫酸盐)制备铯盐和碳酸铷的部分工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)铷位于元素周期表中的第 周期。
(2)“滤渣Ⅰ”中有Al(OH)3和一种重要的硫酸盐，该硫酸盐在医疗上的主要用途为 。工艺流程中分
两次调pH 的主要目的为 。
(3)“萃铯余液”进行“碳化”的目的是除去溶液中的
等杂质离子。
①“碳化”过程中除去
时，发生反应的离子方程式为 。
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。
4
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②继续通入CO2至过量，“碳化”后溶液中含有大量
，
的分解温度约为175℃，从溶液中制
得碳酸铷的操作是蒸发浓缩、 、过滤、洗涤、 。
(4)利用叠氮酸(HN3)和Rb2CO3两步制取少量金属铷，每一步都会生成一种无色无味气体，已知叠氮酸的酸
性大于碳酸的酸性。该制备过程的化学方程式为 、 。
【答案】(1)5
(2) 钡餐 第一次调节pH 为7.2 是为了除去Al3+，并防止Al(OH)3溶解，第二次调pH 至13.2 是为
了除去Mg2+
(3)
冷却结晶 175℃以上干燥
(4) 2HN3+Rb2CO3= RbN3+CO2↑+H2O 2RbN3
2Rb+3N2↑
【分析】钾铷铯混合矾经溶解后加入酒石酸重结晶，过滤除去滤液酒石酸钾，再将铷铯矾晶体溶解，加入
Ba(OH)2调节pH 除去Al3+，过滤后滤液再调pH 除去Mg2+，滤液加入有机萃取剂萃取铯离子，铷离子和钙
离子进入萃铯余液中，萃铯余液进行“碳化”的除去溶液中的
等杂质离子。据此分析做答。
【解析】（1）铷位于元素周期表中的第5 周期；
（2）根据分析，滤渣I 是Al(OH)3和BaSO4，该硫酸盐在医疗上的主要用途为作为医疗造影剂，即钡餐；
由于Al(OH)3会溶于过量强碱中，所以第一次调节pH 为7.2 是为了除去Al3+，将Al3+转化为Al(OH)3沉淀，
并防止Al(OH)3溶解，过滤取滤液再调节pH 至13.2 是为了除去Mg2+，将Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀。
（3）①“碳化”过程中除去
时，发生反应的离子方程式为：
；
②继续通入CO2至过量，“碳化”后溶液中含有大量
，
的分解温度约为175℃，从溶液中制
得碳酸铷的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、175℃以上干燥。
（4）利用叠氮酸(HN3)和Rb2CO3两步制取少量金属铷，每一步都会生成一种无色无味气体，已知叠氮酸的
酸性大于碳酸的酸性，所以该制备过程的化学方程式为：2HN3+Rb2CO3= RbN3+CO2↑+H2O，2RbN3
2Rb+3N2↑。
一、化工流程答题基本思路
核心知识精炼
5
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二、一个完整的无机化工生产流程一般具有下列过程：
三、分离提纯的方法：
1．过滤：一贴二低三靠 四洗； 四洗--为什么要洗--用什么洗----怎么洗涤----洗干净没？
①为什么洗：去除晶体表面的杂质；把目标产物尽可能洗出来，提升产率；
②用什么洗：蒸馏水、冷水、有机溶剂（醇、酮、醚）等；如酒精洗硫酸亚铁铵晶体可降低晶体因溶解造
成损失，可以出去表面的水，酒精易挥发，易干燥。
③怎么洗涤：沿着玻璃棒向过滤器中加入蒸馏水（其他溶剂）至浸没沉淀，待其自然流下后，重复2~3 次。
④洗干净没：（离子检验）取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加某某试剂（其他操作），产生什么现象？
则是否洗干净。
2．减压过滤（吸滤、抽滤）：减压过滤装置由真空泵、布氏漏斗、吸滤瓶组成。
3．结晶（重结晶）：溶液单一溶质时，所得晶体不带结晶水，如氯化钠溶液结晶过程为----蒸发结晶；所
得晶体带有结晶水，如硫酸铜溶液得到CuSO45H2O 晶体过程为：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤。
溶液为两种以上溶质时，要得到溶解度受温度影响小得溶质----蒸发结晶，趁热过滤，如除去NaCl 中少量
的KCl；要得到溶解度受温度影响大得溶质----蒸发浓缩，冷却结晶，过滤, 如除KCl 去中少量的NaCl。
4．晶体干燥：自然晾干、滤纸吸干、在干燥器中干燥、烘干（热稳定性较好）。
5．萃取（分液）：当向混合物加入有机试剂（苯、四氯化碳等）后分离的，且题目信息有涉及溶解度不
同时考虑萃取。常见液—液萃取（如用苯或CCl4 萃取水中的溴），固--液萃取（如用酒精浸取黄豆中的豆
油以提高油产量）。一般萃取分液后的混合溶液采取蒸馏的方式分离。海带中提取碘（灼烧---溶解---过滤
—氧化---萃取—蒸馏）。
目标产物
产品的提纯和分离
核心化学反应
对原料的预处理
原料
6
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6．蒸馏（分馏）：题目信息有涉及沸点不同时，考虑蒸馏，常见混合液体或液-固体系.
1．（2024·山东·模拟预测）
为白色粉末，不溶于水，能与
反应生成
，在空气中迅速被氧
化为绿色铜盐。以含铜矿粉（含有
、
、
及铁的氧化物杂质）为原料制备
的流程如图所
示：
请回答下列问题：
(1)含铜矿粉反应后过滤得到的滤渣中含有硫单质，
参与反应的离子方程式为 。
(2)已知：部分氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的
如下表：
开始沉淀的
1.5
4.2
沉淀完全的
3.3
6.7
加入氨水中和调节溶液
的范围是 。
(3)“络合反应”得到
，生成该物质的离子方程式为 ，“络合反应”后得到主要沉淀的
化学式是 。
(4)“蒸氨”得到的
、
用吸收液吸收，得到的吸收液可返回到 工序回收利用。
(5)“中和”过程中加入氢氧化钠溶液调节
为
，
值不能过小的原因是 。
(6)“合成”过程得到
，
在碱性环境中水解生成
。生成
的离子方程式为
。
(7)“酸化”过程中盐酸的浓度不能太大的理由是 。
基础测评
7
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【答案】(1)
(2)
(3)
(4)络合反应
(5)
值过小，
与后续流程中的
反应
(6)
(7)若
浓度太大，容易生成
【分析】铜矿粉（含有
、
、
及铁的氧化物杂质）加入硫酸和二氧化锰，二氧化锰具有氧化
性，将S 元素转化为S 单质，
转化为
，过滤得到硫单质，向滤液中加入氨水，
转化为
，过滤得到
，向滤液中加入碳酸氢铵和通入氨气，发生络合反应生成
和
，过滤将
除去，将滤液进行蒸氨，得到得到的
、
，过滤得到硫酸铵，将滤渣进行
酸溶，加入氢氧化钠进行中和，在再加入氯化钠和亚硫酸钠进行合成得到
，经过过滤洗涤、酸
化、过滤、干燥得到
产品，据此回答。
【解析】（1）
氧化含硫物质，
参与反应的离子方程式为
；
（2）加入氨水保证
沉淀完全，
不沉淀，因此调节溶液
的范围是
；
（3）“络合反应”得到
，生成该物质的化学方程式为
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，“络合反应”后得到的主要沉淀的化学式是
；
（4）“蒸氨”得到的
、
用吸收液吸收得到
，得到的吸收液返回到“络合反应”工序回
收利用；
（5）加入氢氧化钠溶液调节
为
，
值过小，
会与后续流程中的
反应；
（6）“合成”过程得到
，
在碱性环境中水解生成
的离子方程式是
；
（7）“酸化”过程中生成
，若
浓度太大，容易生成
。
2．（2024·河北保定·二模）钼
及其化合物广泛应用于医疗卫生、国防等领域。某镍钼矿中的镍和钼
以NiS 和
的形式存在，从镍钼矿中分离钼的一种工艺流程如图。
已知：①
在“焙烧”过程中转化为
；
②钼酸铵
为白色晶体，具有很高的水溶性，不溶于乙醇。
(1)
与
同族，基态
原子的价层电子排布式为 。
(2)“焙烧”中
元素转化为
，同时有
生成，写出
在“焙烧”时发生反应的化学方
程式： 。
(3)下列说法正确的是__________（填标号）。
A．电负性：
B．离子半径：
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C．第一电离能：
D．基态
中成对电子数与未成对电子数之比为
(4)
中存在的相互作用有__________（填标号）。
A．分子间作用力
B．金属键
C．共价键
D．离子键
(5)经过结晶、过滤、洗涤、干燥等操作得到
，洗涤时所选用的最佳试剂为 。
(6)
该镍钼矿（
元素的质量分数为
）通过该工艺最终得到
钼酸铵产品，则该工艺
中钼酸铵的产率为
。（保留一位小数，产率=
）
(7)氮化钼作为锂离子电池负极材料具有很好的发展前景。它属于填隙式氮化物，N 原子部分填充在
原
子立方晶格的八面体空隙中，晶胞结构如图所示。氮化钼的化学式为 ，
原子周围与之等距
离的
原子个数为
【答案】(1)4d55s1
(2)
(3)D
(4)CD
(5)乙醇
(6)85.0
(7) Mo2N 12
【分析】某镍钼矿中的镍和钥以NiS 和
的形式存在，预处理后镍钼矿与碳酸钠、通空气焙烧后，加
10
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水浸取得到含NiO 的浸渣，滤液中含Na2MoO4、Na2SO4等，溶液进行离子交换萃取得到交换溶液，最后萃
取液经系列操作得(NH4)2MoO4。
【解析】（1）
与
同族，基态Cr 原子的价电子排布式为3d54s1，则基态
原子的价层电子排布式
为4d55s1。
（2）“焙烧”中
元素转化为
，同时有
生成，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学
方程式为：
。
（3）A．同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大，同主族元素从上到下电负性逐渐减小，元素的非金属
性越强，电负性越大，则电负性：O>S>C，A 项错误；
B．根据“层多径大、序大径小”，离子半径：Na+<O2-<S2-，B 项错误；
C．同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势，第ⅡA、ⅤA 族元素大于相邻元素，同主族元素从
上到下第一电离能逐渐减小，则第一电离能：Na<O<N，C 项错误；
D. 基态
的电子排布式为1s22s22p63s23p63d8，成对电子数为24，未成对电子数为2，成对电子数与未成
对电子数之比为
，D 项正确；
故选D。
（4）(NH4)2MoO4中
与
之间为离子键，
中N 与H、
中Mo 与O 之间为共价键。
（5）洗涤时所选用的最佳试剂为乙醇，既可以减小晶体的溶解损耗，同时乙醇易挥发便于干燥。
（6）根据Mo 元素守恒可知，100.00kg 该镍钼矿（Mo 元素的质量分数为10.56%）理论上应该生成钼酸铵
的质量为
，通过该工艺最终得到18.32kg 钼酸铵产品，则该工艺中钼酸铵的
产率为
。
（7）从晶胞结构可以看出，Mo 原子位于顶点和面心，共有
个，氮原子部分填充在Mo 原子
立方晶格的八面体空隙中，共有
个，所以氮化钼的化学式为Mo2N，从晶胞结构可以看出，Mo
原子周围与之等距离的Mo 原子有12 个。
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3．（2024·重庆·模拟预测）
纳米材料是一种很有发展前景的储能材料，用菱锰矿(主要成分为
，含有少量CaO、MgO、FeO、
、
等)制备
纳米材料的工艺流程如图所示。
已知：25℃时，各物质的
如表所示。
物质
物质
回答下列问题：
(1)“酸浸”中提高反应速率的可行措施有 (任答一条)；酸浸渣的主要成分是 (填化
学式)。
(2)加入
的目的是氧化 (填离子符号)，写出该离子被氧化生成沉淀的离子方程式：
。
(3)回收的沉淀可与浓硫酸反应生成能腐蚀玻璃的气体，
与浓硫酸在加热的条件下反应的化学方程式为
；25℃时，沉淀后的滤液中
(写最简整数比)。
(4)用去离子水多次洗涤
纳米材料，检验沉淀是否洗涤干净的操作为 。
(5)“高压釜水热反应”溶液pH 应调节为中性，而不能过高的原因是 。
【答案】(1) 粉碎原料、适当加热、适当增大硫酸浓度、搅拌等(任答一条即可)
、
12
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(2)
(3)
1：2
(4)取少量最后一次洗涤液于试管中，加入
溶液，如果没有白色沉淀产生，证明沉淀已经洗涤干净
(5)pH 过高会影响
纳米材料晶体的纯度
【分析】菱锰矿(主要成分为
，含有少量CaO、MgO、FeO、
、
等)加入硫酸酸浸、CaO
与
反应生成
沉淀，
不与
反应，故浸渣的主要成分为
、
，所得溶液中含
有Mn2+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Fe3+，加双氧水把Fe2+氧化为Fe3+并转化为氢氧化铁沉淀过滤除去，加MnF2生
成CaF2、MgF2沉淀除去Ca2+、Mg2+；过滤得硫酸锰溶液，加入(NH4)2S2O8超声震荡，再经过一系列处理得
到纳米
。
【解析】（1）粉碎原料、适当加热、适当增大硫酸浓度、搅拌等均可提高“酸浸”时的反应速率；“酸
浸”时，CaO 与
反应生成
沉淀，
不与
反应，故浸渣的主要成分为
、
。
（2）
具有氧化性，能氧化
生成
，其离子方程式为
。
（3）回收沉淀中含有的
、
可与浓硫酸生成能腐蚀玻璃的气体HF，
与浓硫酸反应的化学方
程式为
；
、
沉淀后的滤液中
。
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（4）用去离子水多次洗涤
纳米材料，检验沉淀是否洗净的操作为取少量最后一次洗涤液于试管中，
加入
溶液，如果没有沉淀产生，证明沉淀已经洗涤干净。
（5）高压釜水热反应”溶液pH 应调节为中性，而不能调的过高的原因是pH 过高，会生成氢氧化物杂质，
影响
纳米材料晶体的纯度。
1．（2024·四川成都·模拟预测）钇是稀土元素之一。我国蕴藏着丰富的钇矿石（
，其中Y
为+3 价），工业上通过如下工艺流程制取氧化钇，并获得副产物铍。
已知：i．铍和铝处于元素周期表的对角线位置，化学性质相似。
ii．
、
形成氢氧化物沉淀时的pH 如下表：
离子
开始沉淀时的pH
完全沉淀时的pH
2.1
3.1
6.0
8.3
(1)钇矿石
用氧化物的形式可表示为 。
(2)将钇矿石与NaOH 共熔的化学方程式补充完整：
________
________
________
________
________
________
能力提升
14
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________
________
(3)试剂1 应加入过量的 （填名称），滤渣1 的主要成分是 （填化学式）。
(4)“系列操作1”为除去BeCl，溶液中的杂质
，请选择合理步骤并排序； （填序号）。
a．加入适量的盐酸 b．通入过量的
c．过滤 d．加入过量的NaOH 溶液
e．加入过量的氨水 f．洗涤
(5)为使
沉淀完全，用氨水调节
时，a 应控制在 范围内；继续加氨水调节
发生反
应的离子方程式为 ；检验
是否沉淀完全的操作是 。
(6)常见的由
固体生产Be 的工业方法有两种：①电解法：电解
混合熔融盐制备Be；②热
还原法：熔融条件下，钾还原
制备Be。以上两种方法你认为哪种更好并说明理由： （合理
即可）。
【答案】(1)
(2)
(3) 盐酸
（或
）
(4)ecfa
(5)
取适量上层清液于试管中，滴加几滴
KSCN 溶液，观察溶液是否变成血红色，若溶液不呈血红色，则
沉淀完全（或取适量上层清液于一试
管中，继续滴加几滴氨水，若无红褐色沉淀生成，则
沉淀完全）
(6)电解法好，同时能得到工业原料
（或热还原法好，操作简单，不产生有毒气体）
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【分析】用NaOH 初步处理钇矿石可以得到
、
、
和
的共熔物，从流程图中
可知，共熔物加水处理后，
、
不溶于水，
和
溶于水，所以溶解这一步的主
要成分是
、
，加酸
、
都溶解，然后加氨水调节pH 产生的滤渣2 为
，
再继续加氨水，获得
，再高温加热得到
；过滤1 后的除杂中的主要成分是
和
，在此基础上加过量盐酸，可将
转变成硅酸沉淀而除掉，后续得到
，而铍和铝处
于元素周期表的对角线位置，化学性质相似，所以冶炼方法和铝相似。
【解析】（1）依据元素化合价和原子守恒书写元素的氧化物组成，所以钇矿石
的组成用
氧化物的形式可表示为
，故答案为：
。
（2）钇矿石与NaOH 共熔的化学方程式为
，故答案为：
。
（3）过滤1 后的除杂中的主要成分是
和
，在此基础上加过量盐酸，可将
转变成
硅酸沉淀而除掉；过滤2 这一步是将
转变成硅酸沉淀而除掉，所以滤渣1 的主要成分是
或
，故答案为：盐酸；
或
。
（4）过滤2 所得滤液中含有NaCl、
和少量HCl，由已知信息i 可知
和
的化学性质相似，
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可以加入过量的氨水，将
转化成沉淀，再过滤、洗涤，然后再加盐酸转化为
，其顺序为ecfa，
故答案为：ecfa。
（5）用氨水调节
时，是为了将
转化为沉淀而除掉，故a 应控制在
范围内，滤渣2
为
，继续加氨水调节
发生反应的离子方程式为：
，检
验
是否沉淀完全的操作是取少量滤液于试管中，滴加几滴KSCN 溶液，若溶液不变血红色，则说明
沉淀完全，故答案为：
；
；取适量上层清液于试管中，
滴加几滴KSCN 溶液，观察溶液是否变成血红色，若溶液不呈血红色，则
沉淀完全（或取适量上层清
液于一试管中，继续滴加几滴氨水，若无红褐色沉淀生成，则
沉淀完全）。
（6）由
固体生产Be 的工业方法比较好的是电解法，其制备Be 的同时能得到工业原料
（或热还
原法好，操作简单，不产生有毒气体），故答案为：电解法好，同时能得到工业原料
（或热还原法好，
操作简单，不产生有毒气体）。
2．（2024·浙江绍兴·三模）以方铅矿(主要含PbS、FeS)和废铅膏(主要含PbO2、PbO)为原料实现如下转化。
已知：①90℃时，加入过量盐酸和MgCl2溶液的混合液将铅元素全部以
的形式浸出。
②
请回答：
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(1)浸出过程中，发生了多个反应。请写出PbO2、PbS 在盐酸和MgCl2溶液的作用下转化为
的离子
方程式 ；在浸出时，MgCl2的作用为 。
(2)H2S 气体主要是由 (填化学式)反应产生的， (填“可以”、“不可以”)用CuSO4
溶液吸收。
(3)下列说法正确的是___________。
A．浸出产生的
最终氧化为
存在于溶液中
B．
的空间构型是正四面体
C．可以向含
的溶液中加入适量的冷水结晶获得PbCl2
D．工业上主要通过电解熔融PbCl2制金属Pb
(4)设计实验，验证结晶后过滤得到的滤液中含有Fe 元素 。
【答案】(1)
增大
浓度，促进生成
的
反应平衡正移，提高铅元素的利用率
(2) FeS 可以
(3)BC
(4)①取适量滤液于试管中，滴加铁氰化钾，若生成蓝色沉淀，则证明滤液中有Fe 元素；②取适量滤液于
试管中，滴加适量H2O2溶液和几滴KSCN 溶液，若溶液变为红色，则证明滤液中有Fe 元素
【分析】方铅矿(主要含PbS、FeS)和废铅膏(主要含主要含PbO2、PbO)混合浸出：加入过量的盐酸和
MgCl2溶液的混合液将铅元素全部以[PbCl4]2-形式浸出，得到H2S、含[PbCl4]2-溶液和含S 的残渣，滤液结晶
得到PbCl2，以此解答。
【解析】（1）PbO2、PbS 在盐酸和MgCl2溶液的作用下转化为[PbCl4]2−，PbO2中Pb 得电子化合价降低，
PbS 中S 失电子，故生成S 单质，反应离子方程式为PbO2+PbS+4H++8Cl−
2[PbCl4]2−+S+2H2O，在浸出时，
MgCl2增大Cl−浓度，促进生成[PbCl4]2−的反应平衡正移，提高铅元素的利用率；
（2）由前一小题的反应知，PbS 中的硫元素反应后生成S 单质，故H2S 气体主要是由FeS 反应产生的，
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H2S 和CuSO4反应会生成CuS 沉淀，且CuS 不溶于硫酸，反应为H2S+CuSO4=CuS↓+H2SO4，故H2S 可以用
CuSO4溶液吸收；
（3）A．浸出过程没有加氧化剂，故浸出产生的Fe2+最终仍然为Fe2+的形式存在于溶液中，A 不正确；
B．[PbCl4]2−的中心Pb 价层电子对数为4，空间构型为正四面体形，B 正确；
C．根据题中已知②的反应PbCl2(s)+2Cl−(aq)
[PbCl
⇌
4]2−(aq) ΔH>0，加水后氯离子浓度减小，有利于平衡逆
向移动，逆反应放热，故加冷水降低温度，也有利于平衡逆向移动，故向含[PbCl4]2−的溶液中加入适量的
冷水结晶获得PbCl2，C 正确；
D．冶炼较不活泼的金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu 常用热还原法，即用还原剂（C、CO、H2等）在加热条件
下还原金属氧化物，D 错误；
故选BC；
（4）结晶后过滤得到的滤液中含有Fe 元素的存在形式为Fe2+，检验Fe2+的方法有：①取适量滤液于试管
中，滴加铁氰化钾K3[Fe(CN)6]，若生成蓝色沉淀，则证明滤液中有Fe 元素；②取适量滤液于试管中，滴
加适量H2O2溶液和几滴KSCN 溶液，若溶液变为红色，则证明滤液中有Fe 元素。
3．（2024·四川雅安·模拟预测）碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以β-锂辉石(主要成分为
)为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下：
已知：Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH 如下表。
沉淀物
开始沉淀pH
2.7
3.8
7.6
9.4
完全沉淀pH
3.2
5.2
9.7
12.4
(1)步骤前，β锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是 。步骤中，酸浸后得到的酸性浊液中含有
Li+、
，另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+等杂质，需在搅拌下加入石灰石调节溶液的pH 到6
沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。浸出渣的主要成分除SiO2外还有 (填写化学式)。
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(2)①步骤
中，将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有
Fe2+、 。如果H2O2溶液加入过量，有气泡冒出，原因是 。
②下列说法正确的是 。
A．步骤的浸出液需冷却后再加入H2O2溶液
B．考虑工业生产成本，步骤
中石灰乳更换成烧碱更佳
C．步骤
母液中只有Na2SO4和NaOH
D．可通过离子交换膜法电解母液回收利用NaOH
(3)在实验室模拟工业生产中的蒸发浓缩操作，需要用到的玻璃仪器有 。
(4)步骤
中得到的Li2CO3固体需要清洗，方法是： 。简述检验Li2CO3已被清洗干净的操作
。
【答案】(1) 增大接触面，加快反应速率
、
(2) Mg2+、Ca2+ 过量的过氧化氢在Fe3+的催化下分解产生氧气 AD
(3)玻璃棒、酒精灯
(4) 向过滤器中加入蒸馏水至刚好淹没沉淀，待水流尽后再重复2-3 次 取最后一次清洗液，先加
足量的稀盐酸，滴加BaCl2溶液或
溶液，若没有产生白色沉淀，则Li2CO3已经清洗干净
【分析】已知β-锂辉石(主要成分为Li2O•Al2O3•4SiO2)为原材料制备Li2CO3的工艺流程：Li2O•Al2O3•4SiO2
加硫酸，浸取，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、
，另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+等杂
质，在搅拌下加入石灰石调节pH，使Al3+、Fe3+转化为氢氧化物沉淀，过滤，再将适量的H2O2溶液、石灰
乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，Fe2+被氧化为Fe3+，然后转化为氢氧化铁沉淀，镁离子转化为氢氧化
镁沉淀，钙离子转化为碳酸钙沉淀，过滤的硫酸锂溶液，再加饱和碳酸钠溶液得到碳酸锂沉淀，过滤得到
碳酸锂，(5)由图可知，放电时，钙电极作负极，LiFePO4作正极，充电时，钙电极为阴极，LiFePO4电极为
阳极。
【解析】（1）β锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是：增大接触面，加快反应速率；根据分析可知，浸出渣的
主要成分除SiO2外还有：
、
；
（2）①步骤
中，将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子
有Fe2+、Mg2+、Ca2+；过量的过氧化氢在Fe3+的催化下分解产生氧气，导致出现有气泡冒出的现象；
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②
A．由于H2O2受热易分解，故步骤Ⅰ的浸出液需冷却后再加入H2O2溶液，A 正确；
B．已知NaOH 的成本比石灰乳更高，且换成NaOH 的话将无法除去碳酸根，故考虑工业生产成本，步骤
Ⅱ中石灰乳不应该更换成烧碱，B 错误；
C．由工艺流程图可知，步骤Ⅲ母液中有Na2SO4和NaOH、Na2CO3等，C 错误；
D．由C 项分析可知，母液中有Na2SO4和NaOH、Na2CO3等，用惰性电极电极时，阴极反应为：2H2O+2e-
=2OH-+H2↑，故可通过离子交换膜法电解母液回收利用NaOH，D 正确；
（3）在实验室模拟工业生产中的蒸发浓缩操作，需要用到的玻璃仪器有玻璃棒和酒精灯；
（4）步骤
中得到的Li2CO3固体需要清洗，方法是：向过滤器中加入蒸馏水至刚好淹没沉淀，待水流尽
后再重复2-3 次；由题干信息可知，步骤Ⅲ中得到的Li2CO3固体需要清洗，沉淀固体表面含有可溶性的杂
质硫酸根离子，故检验Li2CO3已被清洗干净的操作为：取最后一次清洗液，先加足量的稀盐酸，滴加
BaCl2溶液或Ba(NO3)2溶液，若没有产生白色沉淀，则Li2CO3已经清洗干净。
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