文档文本内容
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一、工业流程题的结构
二、流程图中主要环节的分析
1．核心反应——陌生方程式的书写
关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。
(1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律判断产物，并根据化合价升降相等配平。
(2)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。
2．原料的预处理
(1)溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸等。
水浸
与水接触发生反应或溶解
浸出
固体加水(酸)溶解得到离子
酸浸
在酸溶液中反应，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去
浸出率
固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少
(2)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解。
(3)审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。
3．常用的控制反应条件的方法
第53 讲 无机化工流程题的解题策略
01 培养从试题提供的新信息中准确地提取实质性内容，并与已有知识块整合重组为新知识块的能力。
02 培养将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题的能力。
03 培养将分析和解决问题的过程及成果用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达并做出解
释的能力。
重点·夯基易错
1
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(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH 所需的物质一般应满足两点：
①能与H＋反应，使溶液pH 增大；
②不引入新杂质。
例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的
pH，不可加入NaOH 溶液、氨水等。
(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。
(3)趁热过滤。防止某些物质降温时析出。
(4)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
4．常用的分离方法
(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。
(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。
(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。
(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、
CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O 等。
(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。
(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。
1．辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如
图所示：
(1)“回收S”过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低的原因是_________________。
(2)“保温除铁”过程中，加入CuO 的目的是_____________________________；
“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由是____________________。
【答案】 (1)温度高苯容易挥发，温度低溶解速率小
(2)调节溶液的pH，使Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀 抑制Cu2＋的水解
【解析】 (1)苯是有机溶剂，易挥发，所以温度高苯容易挥发，而温度低溶解速率小，因此回收S 过程中
温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低。(2)氧化铜是碱性氧化物，能与酸反应调节溶液的pH，所以
氧化铜的作用是调节溶液的pH，使Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀而析出。
2．利用某钴矿石(主要成分为Co2O3)制取Co(OH)2粗品及其他工业产品的工艺流程如图1 所示。
点拨·能力培养
2
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已知：浸出液中含有的阳离子主要有H＋、Cu2＋、Co2＋、Fe2＋、Mg2＋。
回答下列问题：
(1)钴矿石浸出时加入Na2SO3的目的为________________________________。
(2)溶液中lg c(X)(X 表示Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋、Co2＋、Mg2＋、Ca2＋)与pH 的变化关系如图2 所示(离子浓度小
于10－5 mol·L－1时可认为已除尽)，在萃取余液中通入空气的目的是______________，用熟石灰调pH 至
3.2，过滤1 所得滤渣的主要成分为_______________，萃取和反萃取的目的是_______________。
(3)用氧化镁调滤液1 的pH 为9.1 时，得到的氢氧化钴粗品中含有的主要杂质为____________，多次洗涤可
提高粗产品中钴含量。“过滤2”后所得滤液直接排放会造成水体污染，须进行处理，用熟石灰调节pH 使
c(Mg2＋)≤10－5 mol·L－1，则Ksp[Mg(OH)2]＝________。
【答案】 (1)将Co3＋还原为Co2＋ (2)氧化浸出液中的Fe2＋，便于调pH 除去 Fe(OH)3 除去Cu2＋
(3)CaSO4、MgSO4 10－10.8 mol3·L－3
【解析】 流程分析：
3．某废钒渣(主要成分为V2O3，含有少量Al2O3、CaO)为原料生产V2O5的工艺流程如图：
3
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已知：钒酸(H3VO4)是强酸，NH4VO3难溶于水；＋5 价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH 的关系如表：
pH
4～6
6～8
8～10
10～12
主要离子
VO
VO
V2O
VO
(1)向钒渣中加入生石灰焙烧，将V2O3转化为Ca(VO3)2的化学方程式为_____________________。
(2)已知Ca(VO3)2难溶于水，可溶于盐酸。若“酸浸”时溶液的pH＝4，则Ca(VO3)2溶于盐酸的离子方程式
为_______________________________________________________________。
(3)已知加入石灰乳后生成Ca3(VO4)2沉淀，则加入石灰乳的作用是______________________。
(4)反应Ca3(VO4)2(s)＋3CO(aq)2VO(aq)＋3CaCO3(s)的平衡常数为____________(用含m、n 的代数式表
示)，已知：Ksp(CaCO3)＝m，Ksp[Ca3(VO4)2]＝n。
(5)沉钒2 过程中加入氯化铵溶液，控制溶液的pH＝7.5，当pH>8 时，NH4VO3的产量明显降低，原因是
______________。
【答案】 (1)CaO＋O2＋V2O3=====Ca(VO3)2
(2)Ca(VO3)2＋4H＋===Ca2＋＋2VO＋2H2O
(3)调节溶液的pH，并提供Ca2＋形成Ca3(VO4)2沉淀 (4) (5)当pH>8 时，钒的主要存在形式不是VO
【解析】 废钒渣中加入CaO 焙烧，V2O3与CaO、空气中的氧气反应转化为Ca(VO3)2，Al2O3与CaO 反应
转化为Ca(AlO2)2，向焙烧后的固体中加入盐酸，Ca(AlO2)2转化为Al(OH)3沉淀，过滤得到含有Al(OH)3的
滤渣1 和含有CaCl2、VO2Cl 的滤液；向滤液中加入石灰乳，调节pH，生成Ca3(VO4)2沉淀，过滤得到滤液
1 和Ca3(VO4)2；向Ca3(VO4)2中加入碳酸铵溶液，将Ca3(VO4)2转化为(NH4)3VO4，过滤得到含有CaCO3的滤
渣2 和含有(NH4)3VO4的滤液；向滤液中加入氯化铵，将(NH4)3VO4转化为NH4VO3沉淀，过滤得到滤液2
和NH4VO3；NH4VO3灼烧脱氨制得V2O5。
(4)根据方程式可知，反应的平衡常数K＝，Ksp(CaCO3)＝c(CO)·c(Ca2 ＋)＝m，c(CO)＝，Ksp＝c3(Ca2
＋)·c2(VO)＝n，c2(VO)＝，则K＝＝。
(5)当pH>8 时，钒元素的主要存在形式不是VO，因此NH4VO3的产量明显降低。
1．（2024·贵州·高考真题）煤气化渣属于大宗固废，主要成分为
及少量MgO 等。一种
利用“酸浸—碱沉—充钠”工艺，制备钠基正极材料
和回收
的流程如下：
真题·明考向
4
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已知：
25℃
①
时，
；
②
。
回答下列问题：
(1)“滤渣”的主要成分为 (填化学式)。
(2)25℃时，“碱沉”控制溶液pH 至3.0，此时溶液中
。
(3)“除杂”时需加入的试剂X 是 。
(4)“水热合成”中，
作为磷源，“滤液2”的作用是 ，水热合成
的离子方程式为
。
(5)“煅烧”得到的物质也能合成钠基正极材料
，其工艺如下：
①该工艺经碳热还原得到
，“焙烧”生成
的化学方程式为 。
②
的晶胞结构示意图如甲所示。每个晶胞中含有
的单元数有 个。
5
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③若“焙烧”温度为
时，生成纯相
，则
，其可能
的结构示意图为 (选填“乙”或“丙”)。
【答案】(1)SiO2
(2)2.8×10-6
(3)NaOH 溶液
(4) 提供Na+和反应所需要的碱性环境
(5)
3 0.25 乙
【分析】煤气化渣(主要成分为
及少量MgO 等)中加浓硫酸酸浸，SiO2不反应、也不溶解
成为滤渣，
及少量MgO 转化为硫酸铁、硫酸铝和硫酸镁，往其中加氢氧化钠溶液进行碱浸，
将铁离子转化为氢氧化铁沉淀；过滤，滤液1 中含硫酸铝和硫酸镁，加过量的氢氧化钠溶液使镁离子转化
为氢氧化镁沉淀除去，过滤，滤液主要含
和NaOH，往其中加氢氧化铝晶种，过滤得Al2O3‧
3H2O 和NaOH 溶液，焙烧Al2O3‧3H2O 得Al2O3；在煅烧氢氧化铁所获得的产物中加稀硫酸酸浸、足量的铁
还原，然后加NH4H2PO4、稳定剂和滤液2 水热合成得NaFePO4。
【解析】（1）煤气化渣(主要成分为
及少量MgO 等)中加浓硫酸酸浸，SiO2不反应、也
不溶解成为滤渣，即“滤渣”的主要成分为SiO2；
（2）25℃时，“碱沉”控制溶液pH 至3.0，即c(H+)=10-3mol/L，则c(OH-)=10-11mol/L，此时溶液中
6
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；
（3）“除杂”时需要沉淀镁离子、得
，所以加入的试剂X 是NaOH 溶液；
（4）“水热合成”中，
作为磷源，“滤液2”为NaOH 溶液，其既可以提供合成
所需
要的Na+，又可以提供反应所需要的碱性环境，水热合成
的离子方程式为
；
（5）①该工艺经碳热还原得到
，“焙烧”时
、Na2CO3和O2反应生成
，其化学方程式
为
；
②由
的晶胞图如甲可知，每个晶胞中含有Fe：4×
+2=3，Na：8×
+2=3，O：8×
+4=6，即每个
晶胞中
的单元数有3 个；
③若“焙烧”温度为
时，
，生成纯相
，则
，解得
0.25；丙图中Na：1+6×
=1.75，
，乙图中Na：2+2×
=2.25，
，则
其可能的结构示意图为乙。
2．（2024·北京·高考真题）利用黄铜矿(主要成分为
，含有
等杂质)生产纯铜，流程示意图如下。
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(1)矿石在焙烧前需粉碎，其作用是 。
(2)
的作用是利用其分解产生的
使矿石中的铜元素转化为
。
发生热分解
的化学方程式是 。
(3)矿石和过量
按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测得：“吸收”过
程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图；
和
时，固体B 中所含铜、铁的主要物质如表。
温
度/℃
B 中所含铜、铁的主要物质
400
500
①温度低于
，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是 。
②温度高于
，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是 。
(4)用离子方程式表示置换过程中加入
的目的 。
(5)粗铜经酸浸处理，再进行电解精炼；电解时用酸化的
溶液做电解液，并维持一定的
和
。粗铜若未经酸浸处理，消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量，原因是 。
【答案】(1)增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分
(2)
(3) 温度低于
，随焙烧温度升高，
分解产生的
增多，可溶物
含量增加，
故铜浸出率显著增加 温度高于
，随焙烧温度升高发生反应：
8
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，
和
转化成难溶于水的
，铜浸出率
降低
(4)
(5)粗铜若未经酸浸处理，其中杂质
会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量
【分析】黄铜矿(主要成分为CuFeS2，含有SiO2等杂质)粉碎后加入硫酸铵通入空气焙烧，黄铜矿在硫酸铵
生成的SO3作用下，转化成CuSO4，得到的混合气体中主要含NH3，用硫酸吸收，得到硫酸铵，是溶液A
的主要溶质，可以循环利用，固体B 为SiO2、CuSO4及含铁的化合物，加水分离，主要形成含硫酸铜的滤
液和含SiO2的滤渣，分别为滤液C 和滤渣D，向硫酸铜溶液中加入过量的铁，置换得到粗铜和FeSO4，粗
铜再精炼可以得到纯铜。
【解析】（1）黄铜矿的矿石在焙烧前需粉碎，是为了增大反应物的接触面积，加快反应速率，使反应更
充分；
（2）铵盐不稳定，易分解，
分解为非氧化还原反应，产物中有NH3和SO3，故化学方程式为
；
（3）①由图，温度低于425℃，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大，是因为温度低于425℃，随焙烧温
度升高，(NH4)2SO4分解产生的SO3增多，可溶物CuSO4含量增加，故铜浸出率显著增加；
②温度高于425℃，随焙烧温度升高，CuFeS2和CuSO4转化成难溶于水的CuO，发生反应
4CuFeS2+17O2+2CuSO4
6CuO+2Fe2(SO4)3+4SO3，铜浸出率降低；
（4）加入
置换硫酸铜溶液中的铜，反应的离子方程式为
；
（5）粗铜中含有
杂质，加酸可以除
，但粗铜若未经酸浸处理，其中杂质
会参与放电，则消耗相
同电量时，会降低得到纯铜的量。
3．（2024·广东·高考真题）镓(
)在半导体、记忆合金等高精尖材料领域有重要应用。一种从电解铝的副
产品炭渣(含
和少量的
等元素)中提取镓及循环利用铝的工艺如下。
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工艺中，
是一种新型阴离子交换膜，允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区。用
提取金属离子
的原理如图。已知：
①
。
②
(冰晶石)的
为
。
③浸取液中，
和
以
微粒形式存在，
最多可与2 个
配位，其他金属
离子与
的配位可忽略。
(1)“电解”中，反应的化学方程式为 。
(2)“浸取”中，由
形成
的离子方程式为 。
(3)“还原”的目的：避免 元素以 (填化学式)微粒的形式通过
，从而有利于
的分离。
(4)“
提取”中，原料液的
浓度越 ，越有利于
的提取；研究表明，原料液酸度过高，会
降低
的提取率。因此，在不提高原料液酸度的前提下，可向I 室中加入 (填化学式)，以进一步提
高
的提取率。
(5)“调
”中，
至少应大于 ，使溶液中
，有利于
配离子及
晶体
的生成。若“结晶”后溶液中
，则
浓度为
。
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(6)一种含
、
、
元素的记忆合金的晶体结构可描述为
与
交替填充在
构成的立方体体心，
形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中，粒子个数最简比
，其立方晶胞的体积为
。
【答案】(1)2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑
(2)Ga3++4Cl-=[GaCl4]-
(3) 铁 [FeCl4]-
(4) 高 NaCl
(5) 3.2 4.0×10-7
(6) 2:1:1 8a3
【分析】电解铝的副产品炭渣(含C、Na、Al、F 和少量的Ga、Fe、K、Ca 等元素)进行焙烧，金属转化为
氧化物，焙烧后的固体加入盐酸浸取，浸取液加入铝片将Fe3+进行还原，得到原料液，原料液利用LAEM
提取，[GaCl4]-通过交换膜进入II 室并转化为Ga3+，II 室溶液进一步处理得到镓，I 室溶液加入含F-的废液
调pH 并结晶得到NaAlF6晶体用于电解铝；
【解析】（1）“电解”是电解熔融的氧化铝冶炼铝单质，反应的化学方程式为2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑；
（2）“浸取”中，由Ga3+形成[GaCl4]-的离子方程式为Ga3++4Cl-=[GaCl4]-；
（3）由已知，浸取液中，Ga(III)和Fe(III)以[MClm](m-3)-(m=0~4)微粒形式存在，LAEM 是一种新型阴离子交
换膜，允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区，为了避免铁元素以[FeCl4]-的微粒形式通过
LAEM，故要加入铝片还原Fe3+，从而有利于Ga 的分离；
（4）“LAEM 提取”中，原料液的Cl-浓度越高，更有利于生成[GaCl4]-的反应正向移动，更有利于Ga 的
提取，在不提高原料液酸度的前提下，同时不引入新杂质，可向I 室中加入NaCl，提高Cl-浓度，进一步提
高Ga 的提取率；
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（5）由pKa(HF)=3.2，Ka(HF)=
=10-3.2，为了使溶液中c(F-)>c(HF)，c(H+)=
×10-3.2<10-
3.2mol/L，故pH 至少应大于3.2，有利于[AlF6]3-配离子及Na3[AlF6]晶体的生成，若“结晶”后溶液中
c(Na+)=0.10mol L
⋅
-1，根据Na3[AlF6](冰晶石)的Ksp为4.0×10-10，[AlF6]3-浓度为
=4.0×10-
7mol L
⋅
-1；
（6）合金的晶体结构可描述为Ga 与Ni 交替填充在Co 构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元，取
Ga 为晶胞顶点，晶胞面心也是Ga，Ni 处于晶胞棱心和体心，Ga 和Ni 形成类似氯化钠晶胞的结构，晶胞
中Ga 和Ni 形成的8 个小正方体体心为Co，故晶胞中Ga、Ni 个数为4，Co 个数为8，粒子个数最简比
Co:Ga:Ni=2:1:1，晶胞棱长为两个最近的Ga 之间（或最近的Ni 之间）的距离，为2a nm，故晶胞的体积为
8a3nm。
4．（2024·全国·高考真题）钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。
一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe 的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺
如下：
已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(
)时的pH：
开始沉淀的pH
1.5
6.9
—
7.4
6.2
沉淀完全的pH
2.8
8.4
1.1
9.4
8.2
回答下列问题：
(1)“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是 ；“滤渣1”中金属元素主要为 。
(2)“过滤1”后的溶液中加入
的作用是 。取少量反应后的溶液，加入化学试剂 检验
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，若出现蓝色沉淀，需补加
。
(3)“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为 、 。
(4)“除钴液”中主要的盐有 (写化学式)，残留的
浓度为
。
【答案】(1) 增大固液接触面积，加快酸浸速率，提高浸取效率 Pb
(2) 将溶液中的
氧化为
，以便在后续调pH 时除去Fe 元素
溶液
(3)
(4)
、
【分析】由题中信息可知，用硫酸处理含有Co、Zn、Pb、Fe 的单质或氧化物的废渣，得到含有
、
、
、
、
等离子的溶液，Pb 的单质或氧化物与硫酸反应生成难溶的
，则“滤渣1”
为“酸浸”时生成的
；向滤液中加入
将
氧化为
，然后加入ZnO 调节pH=4 使
完全
转化为
，则“滤渣Ⅱ”的主要成分为
，滤液中的金属离子主要是
、
和
；最
后“氧化沉钴”，加入强氧化剂
，将溶液中
氧化为
，在
时
形成
沉淀，
而
则被还原为
，
还会与溶液中的
发生归中反应生成
，得到
和
的混合物，“除钴液”主要含有ZnSO4、K2SO4，据此解答。
【解析】（1）在原料预处理过程中，粉碎固体原料能增大固体与液体的接触面积，从而加快酸浸的反应
速率，提高浸取效率；由分析可知，“滤渣1”的主要成分为PbSO4，则“滤渣1”中金属元素主要为Pb；
（2）酸浸液中含有
、
、
、
、
等离子。由题表中数据可知，当
完全沉淀时，
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未开始沉淀，而当
完全沉淀时，
已有一部分沉淀，因此为了除去溶液中的Fe 元素且
不
沉淀，应先将
氧化为
，然后调节溶液的pH 使
完全水解转化为
沉淀，因此，
的
作用是将
氧化为
，以便在后续调pH 时除去Fe 元素。常用
溶液检验
，若生成蓝
色沉淀，则说明溶液中仍存在
，需补加
；
（3）由分析可知，该过程发生两个氧化还原反应，根据分析中两个反应的反应物、产物与反应环境(
)，结合得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可写出两个离子方程式：
、
；
（4）最终得到的“除钴液”中含有的金属离子主要是最初“酸浸”时与加入ZnO 调pH 时引入的
、
加入
“氧化沉钴”时引入的
，而阴离子是在酸浸时引入的
，因此其中主要的盐有
和
。当溶液
时
，
恰好完全沉淀，此时溶液中
，则
，则
。“除钴液”的
，即
，则
，此时溶液中
。
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：
演练·提能力
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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 。
(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
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，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
矿的目的是将过量的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，阳极放电时，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。
2．（2023·北京·高考真题）以银锰精矿(主要含
、
、
)和氧化锰矿(主要含
)为原料联合
提取银和锰的一种流程示意图如下。
已知：酸性条件下，
的氧化性强于
。
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(1) “浸锰”过程是在
溶液中使矿石中的锰元素浸出，同时去除
，有利于后续银的浸出：矿石中
的银以
的形式残留于浸锰渣中。
①“浸锰”过程中，发生反应
，则可推断：
(填“>”或
“<”)
。
②在
溶液中，银锰精矿中的
和氧化锰矿中的
发生反应，则浸锰液中主要的金属阳离子有
。
(2) “浸银”时，使用过量
和
的混合液作为浸出剂，将
中的银以
形式浸出。
①将“浸银”反应的离子方程式补充完整： 。
②结合平衡移动原理，解释浸出剂中
的作用： 。
(3) “沉银”过程中需要过量的铁粉作为还原剂。
①该步反应的离子方程式有 。
②一定温度下，
的沉淀率随反应时间的变化如图所示。解释分钟后
的沉淀率逐渐减小的原因：
。
(4)结合“浸锰”过程，从两种矿石中各物质利用的角度，分析联合提取银和锰的优势： 。
【答案】(1) >
、
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(2)
是为了与
电离出的
结合生成
，使平衡正向移动，提高
的浸出率；
是为了抑制
水解，防止生成
沉淀
(3)
、
被氧气氧化为
，
把
氧
化为
(4)可将两种矿石中的锰元素同时提取到浸锰液中，得到
，同时将银元素和锰元素分离开；生成的
还可以用于浸银，节约氧化剂
【分析】银锰精矿(主要含
、
、
)和氧化锰矿(主要含
)混合加
溶液，使矿石中的
锰元素浸出，同时去除
，矿石中的银以
的形式残留于浸锰渣中，浸锰液中主要的金属阳离子有
、
；浸锰渣中
与过量
和
的混合液反应，将
中的银以
形式浸
出，用铁粉把
还原为金属银。
【解析】（1）①“浸锰”过程中，矿石中的银以
的形式残留于浸锰渣中，
发生反应
，硫化锰溶于强酸而硫化银不溶于强酸，则可推断：
>
；
②根据信息，在
溶液中二氧化锰可将
氧化为
，自身被还原为
，则浸锰液中主要的金
属阳离子有
、
。
（2）①
中S 元素化合价升高，Fe 元素化合价降低，根据得失电子守恒、元素守恒，该离子方程式为
；
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②
是为了与
电离出的
结合生成
，使平衡正向移动，提高
的浸出率；
是为了
抑制
水解，防止生成
沉淀。
（3）①铁粉可将
还原为单质银，过量的铁粉还可以与铁离子发生反应，因此离子方程式为
、
；
②溶液中生成的
会被空气中的氧气缓慢氧化为
，
把部分
氧化为
，因此
后银的沉
淀率逐渐降低。
（4）联合提取银和锰的优势在于“浸锰”过程可将两种矿石中的锰元素同时提取到浸锰液中，将银元素
和锰元素分离开，利用
的氧化性将
中的
氧化为
，同时生成的
还可以用于浸银，节
约氧化剂，同时得到
。
3．（2023·浙江·高考真题）工业上煅烧含硫矿物产生的
可以按如下流程脱除或利用。
已知：
请回答：
(1)富氧煅烧燃煤产生的低浓度的
可以在炉内添加
通过途径Ⅰ脱除，写出反应方程式
。
(2)煅烧含硫量高的矿物得到高浓度的
，通过途径Ⅱ最终转化为化合物A。
①下列说法正确的是 。
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A．燃煤中的有机硫主要呈正价 B．化合物A 具有酸性
C．化合物A 是一种无机酸酯 D．工业上途径Ⅱ产生的
也可用浓
吸收
②一定压强下，化合物A 的沸点低于硫酸的原因是 。
(3)设计实验验证化合物A 中含有S 元素 ；写出实验过程中涉及的反应方程式 。
【答案】(1)
(2) BCD 硫酸分子能形成更多的分子间氢键
(3) 取化合物A 加入足量氢氧化钠，反应完全后加入盐酸酸化，无明显现象，再加入氯化钡生成白色
沉淀，说明A 中含有S 元素
+2NaOH=CH3OH+Na2SO4+H2O、
Na2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2NaCl
【分析】含硫矿物燃烧生成二氧化硫，二氧化硫和氧气、碳酸钙生成硫酸钙和二氧化碳，二氧化硫被氧气
氧化为三氧化硫，三氧化硫和等物质量的甲醇发生已知反应生成A：
；
【解析】（1）氧气具有氧化性，能被四价硫氧化为六价硫，二氧化硫、空气中氧气、碳酸钙高温生成硫
酸钙和二氧化碳，反应为
；
（2）①A．硫的电负性大于碳、氢等，故燃煤中的有机硫主要呈负价，A 错误；
B．根据分析可知，化合物A 分子中与硫直接相连的基团中有-OH，故能电离出氢离子，具有酸性，B 正确；
C．化合物A 含有
基团，类似酯基-COO-结构，为硫酸和醇生成的酯，是一种无机酸酯，C 正确；
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D．工业上途径Ⅱ产生的
也可用浓
吸收用于生产发烟硫酸，D 正确；
故选BCD；
②一定压强下，化合物A 分子只有1 个-OH 能形成氢键，而硫酸分子中有2 个-OH 形成氢键，故导致A 的
沸点低于硫酸；
（3）由分析可知，A 为
，A 碱性水解可以生成硫酸根、甲醇，硫酸根离子能和钡离子生
成不溶于酸的硫酸钡沉淀，故实验设计为：取化合物A 加入足量氢氧化钠，反应完全后加入盐酸酸化，无
明显现象，再加入氯化钡生成白色沉淀，说明A 中含有S 元素；涉及反应为：
+2NaOH=CH3OH+Na2SO4+H2O、Na2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2NaCl。
4．（2023·湖北·高考真题）
是生产多晶硅的副产物。利用
对废弃的锂电池正极材料
进
行氯化处理以回收Li、Co 等金属，工艺路线如下：
回答下列问题：
(1)Co 位于元素周期表第 周期，第 族。
(2)烧渣是LiCl、
和
的混合物，“500℃焙烧”后剩余的
应先除去，否则水浸时会产生大量
烟雾，用化学方程式表示其原因 。
(3)鉴别洗净的“滤饼3”和固体
常用方法的名称是 。
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(4)已知
，若“沉钴过滤”的pH 控制为10.0，则溶液中
浓度为
。“850℃煅烧”时的化学方程式为 。
(5)导致
比
易水解的因素有 (填标号)。
a．Si-Cl 键极性更大 b．Si 的原子半径更大
c．Si-Cl 键键能更大 d．Si 有更多的价层轨道
【答案】(1) 四 Ⅷ
(2)
(3)焰色反应
(4)
(5)abd
【分析】由流程和题中信息可知，
粗品与
在500℃焙烧时生成氧气和烧渣，烧渣是LiCl、
和
的混合物；烧渣经水浸、过滤后得滤液1 和滤饼1，滤饼1 的主要成分是
和
；滤
液1 用氢氧化钠溶液沉钴，过滤后得滤饼2（主要成分为
）和滤液2（主要溶质为LiCl）；滤饼2
置于空气中在850℃煅烧得到
；滤液2 经碳酸钠溶液沉锂，得到滤液3 和滤饼3，滤饼3 为
。
【解析】（1）Co 是27 号元素，其原子有4 个电子层，其价电子排布为
，元素周期表第8、9、10
三个纵行合称第Ⅷ族，因此，其位于元素周期表第四周期、第Ⅷ族。
（2）“500℃焙烧”后剩余的
应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，由此可知，四氯化硅与可水
反应且能生成氯化氢和硅酸，故其原因是：
遇水剧烈水解，生成硅酸和氯化氢，该反应的化学方程
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式为
。
（3）洗净的“滤饼3”的主要成分为
，常用焰色反应鉴别
和
，
的焰色反应为
紫红色，而
的焰色反应为黄色。故鉴别“滤饼3”和固体
常用方法的名称是焰色反应。
（4）已知
，若“沉钴过滤”的pH 控制为10.0，则溶液中
，
浓度为
。“850℃煅烧”时，
与
反应生成
和
，该反应的化学方程式为
。
（5）a．Si-Cl 键极性更大，则 Si-Cl 键更易断裂，因此，
比
易水解，a 有关；
b．Si 的原子半径更大，因此，
中的共用电子对更加偏向于
，从而导致Si-Cl 键极性更大，且Si 原
子更易受到水电离的
的进攻，因此，
比
易水解，b 有关；
c．通常键能越大化学键越稳定且不易断裂，因此，Si-Cl 键键能更大不能说明Si-Cl 更易断裂，故不能说明
比
易水解，c 无关；
d．Si 有更多的价层轨道，因此更易与水电离的
形成化学键，从而导致
比
易水解，d 有关；
综上所述，导致
比
易水解的因素有abd。
5．锰常用于制造合金锰钢。某化工厂以软锰矿(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3、CaO 等少量杂质)为
主要原料制取金属锰的工艺流程如图1 所示。
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(1)“浸锰”步骤中往往有副产物MnS2O6生成，温度对“浸锰”反应的影响如图2 所示。为减少MnS2O6的
生成，“浸锰”的适宜温度是________，“滤渣Ⅰ”的成分是____________(填化学式)。该步骤中可以再
加入MnSO4以促进“滤渣Ⅰ”析出，结合平衡移动原理分析其原因：____________________。
(2)“滤液Ⅰ”中需要先加入MnO2 充分反应后再调pH，写出加入MnO2 时发生反应的离子方程式：
_________________。
(3)“滤液Ⅱ”中加入MnF2的目的是除去溶液中的Ca2＋，已知25 ℃时，Ksp(CaF2)＝3.2×10－11，则常温下
CaF2在纯水中的溶解度为________g。
【答案】 (1)90 ℃ SiO2、CaSO4 c(SO)增大，使平衡Ca2＋(aq)＋SO(aq)CaSO4(s)正向移动，促进
CaSO4析出 (2)MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O (3)1.56×10－3
【解析】 流程分析：
(3)常温下CaF2溶解在纯水中，则溶液中2c(Ca2＋)＝c(F－)，由Ksp(CaF2)＝c(Ca2＋)·c2(F－)可知，Ksp(CaF2)＝
4c3(Ca2＋)＝3.2×10－11，解得c(Ca2＋)＝2×10－4 mol·L－1，则饱和CaF2 溶液中c(CaF2)＝c(Ca2＋)＝2×10－4
mol·L－1，则常温下CaF2在纯水中的溶解度为1.56×10－3 g。
6．以硫酸渣(含Fe2O3、SiO2等)为原料制备铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如图：
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(1)“酸溶”中加快溶解的方法为________________(任意写出一种)。
(2)“还原”过程中的离子方程式为__________________________________________。
(3)写出“滤渣”中主要成分的化学式：______________________________________。
(4)①“沉铁”过程中生成Fe(OH)2的化学方程式为__________________________________。
②若用CaCO3“沉铁”，则生成FeCO3沉淀。当反应完成时，溶液中＝____________。[已知Ksp(CaCO3)＝
2.8×10－9 mol2·L－2，Ksp(FeCO3)＝2×10－11 mol2·L－2]
(5)“氧化”时，用NaNO2浓溶液代替空气氧化Fe(OH)2浆液，能缩短氧化时间，但缺点是______________。
【答案】 (1)加热(或搅拌或适当增大硫酸浓度等)
(2)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(3)SiO2、Fe
(4)①FeSO4＋2NH4HCO3===Fe(OH)2↓＋(NH4)2SO4＋2CO2↑ ②140
(5)NaNO2被还原为氮氧化物，污染空气
【解析】 (4)②若用CaCO3“沉铁”，则生成FeCO3沉淀，当反应完成时，溶液中＝＝＝140。
7．钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含
钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如图：
回答下列问题：
(1)洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。
混合的实验操作是_______________________________________________________。
(2)先加入氨水调节pH＝3，过滤，滤渣主要成分是____________；再向滤液中加入氨水调节pH＝6，滤液
中Sc3＋的浓度为_______。{已知：25 ℃时，Ksp[Mn(OH)2]＝1.9×10－13 mol3·L－3，Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39
mol4·L－4，Ksp[Sc(OH)3]＝9.0×10－31 mol4·L－4}
(3)用草酸“沉钪”。25 ℃时pH＝2 的草酸溶液中＝____________(保留两位有效数字)。写出“沉钪”得到
草酸钪的离子方程式：____________________________________。[已知：25 ℃时，Ka1(H2C2O4)＝5.9×10
－2 mol·L－1，Ka2(H2C2O4)＝6.4×10－5 mol·L－1]
【答案】 (1)将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入双氧水中，并
不断搅拌 (2)Fe(OH)3 9.0×10－7mol·L－1
(3)3.8×10－2 2Sc3＋＋3H2C2O4===Sc2(C2O4)3↓＋6H＋
【解析】 (1)在混合不同的液体时，一般先加密度较小、易挥发的，后加密度大、难挥发的，若混合时放
热，则最后加受热易分解的。(3)25 ℃时pH＝2 的草酸溶液中＝××＝Ka2(H2C2O4)×Ka1(H2C2O4)×＝
25
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6.4×10－5
×5.9×10－2×≈3.8×10－2。
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