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专题08 工艺流程综合题
1．（2024·江西·二模）以辉铜矿(主要成分为Cu2S，含少量SiO2)为原料制备草酸铜(CuC2O4)的流程如图所
示：
回答下列问题：
（1）滤渣中含有单质S 和 (填化学式)，写出“浸取”时反应的化学方程式： 。
（2）“还原”时除生成Cu 外，还有N2生成，写出该反应的离子方程式： 。
（3）“氧化溶解”时，也可以直接用稀硝酸溶解Cu，但没有采用此法，考虑的主要原因是 。
（4）向滤液1 中加入(或通入)___________(填字母)，可得到一种可循环利用的物质。
A．铁
B．氯气
C．高锰酸钾
D．氯化氢
（5）“制备”时
过多会导致
与
生成环状结构的配离子
，该配离子
的结构式为 (不考虑立体异构)。
（6）将一定质量的CuC2O4置于Ar 气中热解，测得剩余固体的质量与原始固体的质量的比值随温度变化的
曲线如图1 所示。350~400℃下剩余固体的化学式为 。
(7)一种储氢合金的晶胞结构如图2 所示。在晶胞中Cu 原子处于面心，Au 原子处于顶点位置。氢原子处于
由Cu 原子与Au 原子构成的四面体空隙中心(如图)，若所有四面体空隙都填满，则储氢后该晶体密度
为
(已知该晶胞的晶胞参数为anm，阿伏加德罗常数的值为
)。
【答案】（1）
1
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（2）
或
（3）稀硝酸溶解Cu 时产生有毒气体NO，污染环境(或其他合理答案)
（4）B
（5）
（6）Cu
(7)
【分析】本题考查化工流程原理，辉铜矿浸取过程中Fe3+将Cu2S 氧化为Cu2+和S，再加入
将
Cu2+还原为Cu，过滤分离，再加入H2O2和硫酸将铜氧化溶解为CuSO4，最后加入
制备得到
CuC2O4固体。
【解析】（1）加入FeCl3溶液浸取，将Cu2S 氧化为Cu2+和S，而SiO2不溶解，故滤渣的成分为S 和SiO2，
浸取时FeCl3氧化Cu2S 的方程式为：
；
（2）加入
将Cu2+还原为Cu，同时生成氮气，其离子方程式为
或者
；
（3）氧化溶解时，也可以直接用稀硝酸溶解Cu，但没有采用此法，主要是因为稀硝酸溶解Cu 时产生有毒
气体NO，污染环境；
（4）滤液1 成分为FeCl2，可以通入Cl2，将其氧化为FeCl3，循环利用；
（5）
制备时
过多会导致
与
生成环状结构的配离子
，由于Cu2+形成四个配
位键，O 存在孤电子对，可知其结构为
。
（6）350~400℃下，剩余固体的质量与原始固体的质量的比值为42.11%，则剩余固体的摩尔质量为：
，可知剩余固体为Cu；
（7）晶胞中Cu 原子处于面心，则铜原子个数为：
，Au 原子处于顶点位置，则Au 原子个数为
。氢原子处于由Cu 原子与Au 原子构成的四面体空隙中心，则氢原子个数为8，则晶体的密度为：
。
2．（2024·广西·二模）镍、铬、铜及其化合物在工业上有广泛的应用，从电镀污泥［含有
、
2
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、
、
和
等］中回收制备
和其它金属及其化合物的工艺流程如
图所示。
已知：“萃取”可将金属离子进行富集与分离，原理如下：
(水相)＋2RH(有机相)
(有机相)
(水相)
回答下列问题：
（1）与铬同周期的所有元素的基态原子中最外层电子数与铬原子相同的元素有 （填元素符
号）。原子核外运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用“
”表示，与之相反的用“
”表示，“
”即称为电子的自旋磁量子数。对于基态Ni 原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为
。
（2）已知NiO 与MgO 的晶体结构相同，其中
和
的离子半径分别为66pm 和69pm。则熔点：
NiO MgO（填“＞”“＜”或“＝”），理由是 。
（3）滤渣1 的主要成分为 （填化学式）。
（4）电解之后加入碳酸钠调节pH 的目的是 。
（5）反萃取剂A 为 。
（6）“反萃取”得到的
溶液，在碱性条件下可被NaClO 氧化生成NiOOH 沉淀，该反应的离子方程
式为 。
(7)资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如表关系：
温度
低于30.8℃
30.8℃~53.8
℃
53.8℃~280℃
高于280℃
晶体形态
多种结晶水合物
由
溶液获得
晶体的操作依次是蒸发浓缩、 、过滤、洗涤、干燥。
【答案】（1）K、Cu -1（或＋1）
（2）＜
的半径比
的小，MgO 的离子键比NiO 的强
（3）
（4）使铁离子形成
沉淀，除去铁元素
（5）
（或硫酸）
3
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（6）
(7)冷却至30.8℃以下结晶
【分析】电镀污泥加入稀硫酸酸浸，
、
、
、
生成相应的金属阳离
子，
不反应，则滤渣1 的主要成分为
，电解得到金属铜，加入碳酸钠 调pH 除去铁元素，得到
，再加入磷酸钠除去铬元素，经过萃取与反萃取富集镍元素，经过一系列操作得到
。
【解析】（1）
铬元素的基态原子中最外层电子数是1，同周期的所有元素的基态原子中最外层电子数是1 的元素还有
K、Cu；基态Ni 原子的价电子排布图是
，则价电子自旋磁量子数的代数和为-1
（或＋1）；
（2）NiO 与MgO 都是离子晶体，
的半径比
的小，MgO 的离子键比NiO 的强，则熔点：
NiO<MgO；
（3）根据分析知，滤渣1 的主要成分为
；
（4）根据分析知，电解之后加入碳酸钠调节pH 的目的是使铁离子形成
沉淀，除去铁元素；
（5）根据
(水相)＋2RH(有机相)
(有机相)
(水相)，反萃取要增大氢离子浓度，还要不
引入杂质，所以A 为
（或硫酸）；
（6）根据得失电子守恒、原子守恒可得：
；
（7）根据信息知：低于30.8℃时，晶体形态为
，所以由
溶液获得
晶体的
操作依次是蒸发浓缩、冷却至30.8℃以下结晶、过滤、洗涤、干燥。
3．（2024·广西·二模）ZnO 是一种难溶于水的白色固体，在化学工业中主要用作橡胶和颜料的添加剂，医
药上用于制软膏、橡皮膏等。工业上由菱锌矿（主要成分为
、ZnO，还含有少量
、FeO、
、
等杂质）制备ZnO 的工艺流程如图所示：
已知：①常温下：
，
；
②“溶浸”后的溶液所含金属离子主要有：
、
、
、
；
③氧化性顺序：
。
4
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回答下列问题：
（1）基态Zn 原子的最高能层符号为 。
（2）滤渣1 的化学式是 ，“溶浸”过程中
发生反应的离子方程式是 。
（3）“氧化”时适当加热，其目的是 ，但温度不能过高，其原因是 。
（4）已知“氧化”后溶液中
，“调pH”的pH 范围是 （保留两位有效数
字）。（已知：溶液中离子浓度小于等于
时，认为该离子沉淀完全。）“还原”时加入锌粉的
目的是 。
（5）有机萃取剂HA 与
反应的化学方程式为
，则“反萃取”时加入
试剂X 的化学式是 。
（6）在“沉锌”与“灼烧”之间进行的操作是 ，“沉锌”得到碱式碳酸锌[化学式为
]，碱式碳酸锌升温过程中固体的质量变化如图所示。350℃时，剩余固体中已不
含碳元素，则剩余固体的成分是 （填化学式）。
【答案】（1）N
（2）
（3）提高
转化为
的速率 温度过高，
会分解
（4）
将
置换成Ni 单质而除去
（5）
（6）过滤、洗涤、干燥 ZnO 和
或
或
【分析】菱锌矿在溶浸操作中，Na2SO3将PbO2还原为Pb2＋，将
还原为
，Pb2＋与硫酸反应生硫酸
铅沉淀，
、ZnO、
、FeO、
均与硫酸反应生成相应的离子；然后加入过氧化氢，将亚
铁离子氧化为铁离子，加氢氧化钠溶液调pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀；加入Zn 将
还原为Ni，所
以滤渣2 为Ni，加入HA 萃取，锌元素进行有机相，由反应
可知，反萃取
时加入硫酸使平衡向左移动，从而使锌离子进入水相，加入Na2CO3生成ZnCO3沉淀，最后灼烧生成
ZnO，据此作答。
【解析】（1）锌的原子序为30，最高能层为第四能层，符号是N，故答案为：N；
5
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（2）由分析可知，滤渣1 的化学式为
；溶浸过程，Na2SO3将
还原为
，由原子守恒的电子
守恒可知发生的离子方程式为
，故答案为：
，
；
（3）升高温度可以使
转化为
的速率加快，但是温度过高，
会分解，故答案为：提高
转
化为
的速率；温度过高，
会分解；
（4）调pH 使Fe3＋完全沉淀，而其他离子不沉淀。当Fe3＋沉淀完全时，
mol·L－1，
mol·L－
1，pH＝－lg c(H＋)＝－lg 1.0×10－3＝3；Zn2＋开始沉淀，
mol·L－1，
mol·L－1，pH＝－lg c(H＋)＝－lg 1.0×10－5.5＝5.5，所以调pH 范围为
；“还原”时加入锌粉可
以将
置换成Ni 单质而除去，故答案为：
；将
置换成Ni 单质而除去；
（5）由反应
可知，反萃取时加入硫酸使平衡向左移动，从而使锌离子进入
水相，故答案为：
；
（6）在“沉锌”后需将沉淀分离并除去表面的杂质，所以在“沉锌”与“灼烧”之间进行的操作是过
滤、洗涤、干燥；设
有1 mol，其质量为583g；350℃时，剩余固体中不含碳元
素，即碳全部以CO2形式存在，CO2有2mol，此时固体质423g，则固体质量减小583g－423g＝160g，固体
质量减少的为CO2和H2O 的质量，设减少的H2O 有x mol，则m(CO2)＋m(H2O)＝44 g·mol－1×2mol＋18
g·mol－1×xmol＝160g，解得x＝4，说明分解产生4 mol H2O，而1mol
中只有
2mol 结晶水，则Zn(OH)2分解产生2mol H2O，即有2mol Zn(OH)2分解，而1mol
中有3mol Zn(OH)2，故还有1 mol Zn(OH)2未分解，则余下固体为ZnO 和Zn(OH)2，故答案为：ZnO 和
或
或
。
4．（2024·贵州·模拟预测）四氧化三铁俗称磁性氧化铁，常用于制造录音磁带和电讯器材，也可作颜料和
抛光剂。某工厂以硫铁矿烧渣(主要含有
等元素的氧化物及
)为原料，制备
的工艺流
程如图所示。
已知：常温下，
、
、
。
6
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回答下列问题：
（1）“酸溶”硫铁矿烧渣时，为了加快酸溶速率可采取的措施有 (任写两条)。
（2）料渣1 的主要成分有 (填化学式)。
（3）常温下，已知溶液中
，要使
沉淀完全，则“调
”的范围是
(保留2 位有效数字，一般离子浓度
认为沉淀完全)。
（4）加入
“沉铁”时，发生反应的离子方程式为 。
（5）①“煅烧1”的目的是将
转化为
，若“煅烧2”阶段发生反应时
，则
该反应的化学方程式为 。
②“煅烧2”时温度对
的纯度有很大影响。已知温度对
纯度的影响如图1 所示，则“煅烧2”
时，温度最好控制在
。
（6）一种铁基超导材料(化学式为
)的晶胞如图2 所示。已知：该晶胞底边边长为
，高为
，l 号原子的高为
。
为阿伏加德罗常数的值。
①该晶胞中，
原子的个数之比为 ；距2 号原子最近的铁有 个。
②该晶体的密度为
，1 号原子的坐标为 。
【答案】（1）将烧渣粉碎、加热、适当增大硫酸的浓度、搅拌等
（2）CaSO4、SiO2
（3）4.7~6.0
（4）
7
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（5）
800
（6）1:2:2 8
【分析】硫铁矿烧渣加入硫酸，铁铝转化为硫酸盐，SiO2不反应，和生成的不溶物CaSO4成为料渣1，过
滤的滤液加入废铁皮与Fe3+反应生成Fe2+，调节pH 除去铝，滤液加入NH4HCO3反应生成
沉淀，通
入O2煅烧生成CO2和Fe2O3，加入FeS2和O2煅烧得到
。
【解析】（1）为了加快酸溶速率，可采用的措施有将烧渣粉碎、加热、适当增大硫酸的浓度、搅拌等；
（2）由分析可知，料渣1 的主要成分有CaSO4、SiO2；
（3）还原后Fe3+转化为Fe2+，调节pH 使
沉淀完全，则
，pOH=9.3，pH=4.7；而此时Fe2+没有沉
淀，则
，pOH=8.0，pH=6.0；故“调
”
的范围是4.7~6.0；
（4）加入
“沉铁”时，Fe2+和
生成FeCO3沉淀和H2O、CO2，反应的离子方程式为
；
（5）①“煅烧2”阶段发生反应时
，则1 分子
、1 分子
反应生成1 分子
，反应中硫元素化合价由-1 升高为+4，转移5×2=10 个电子，则会有10÷4=2.5 个氧分子的氧化剂参
与反应，故该反应的化学方程式为：
；
②由图可知，“煅烧2”时，温度最好控制在800℃，此时产品的纯度已经很高；
（6）①根据“均摊法”，晶胞中含
个Ca、
个Fe、
个As，该晶胞中，
原子的个数之比为1:2:2；距2 号原子最近的铁上下层各4 个，共有8 个。
②结合①分析，则晶体密度为
；l 号
原子的高为
，1 号原子在xyz 轴上投影坐标分别为
、
、
，则坐标为
。
5．（2024·贵州·二模）偏磷酸钡Ba(PO3)2具有耐高温、透光性良好等性能，是制备磷酸盐光学玻璃的基础
物质。利用湿法磷酸(主要成分为H3PO4，含有少量Mg2+、Fe3+、
、
等杂质)制备偏磷酸钡的一种
工艺的主要流程如图所示：
8
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已知
时：①
；
②将NH3通入H3PO4溶液中，当pH=3.8~4.5 时生成NH4H2PO4，pH=8.0~8.2 时生成(NH4)2HPO4。
回答下列问题：
（1）“滤渣1”中含硫化合物的化学式为 。
（2）“滤渣2”的主要成分有
及
，其中生成
的离子方程式为 ；
下，当
沉淀完全时，
至少为
[当
时认为沉淀完全]。
（3）“氨化”的目的之一是通入NH3调节溶液的pH，当溶液pH 为4.3 时H3PO4转化为 (填化
学式)。
（4）“脱镁”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若将流程中“氨化”与“脱镁”交换，Mg2+沉淀不完
全，原因是 。
（5）“结晶”后得到
晶体，“煅烧”时生成
和
等物质，其反应的化学方程式为
；比较
键角：
(选填“
”“
”或“
”)，其原因是 。
【答案】（1）CaSO4
（2）2Fe3++3S2-=2FeS↓+S↓ 1.28×10-4
（3）NH4H2PO4
（4）将因溶液酸性太强，H+浓度太大，直接与F-结合成HF，导致F-的浓度较小，Mg2+沉淀不完全
（5）2NH4H2PO4+BaSO4
Ba(PO3)2+SO3↑+2NH3↑+3H2O ＞
中中心原子P 周围的价层电子
对数为：3+
=3，故
为平面三角形，O-P-O 键键角为120°，而
中中心原子P 周围的价层
电子对数为：4+
=3，故
为正四面体形，O-P-O 键键角为109°28′
【分析】由题干工艺流程图可知，向湿法磷酸(主要成分为H3PO4，含有少量Mg2+、Fe3+、
、
等
杂质)加入Ca(OH)2将
、
、Mg2+转化为沉淀而除去，过滤的滤渣1 主要成分为：CaSO4、
Ca3(AsO4)2，然后向滤液中继续加入Na2S 除砷铁，过滤出滤渣2 主要成分为FeS、S 和As2S3，然后向滤液
中加入NH3进行氨化，加入NH4F 进行脱镁，过滤出滤渣3 主要成分为MgF2、CaF2，过滤后将滤液蒸发浓
缩，冷却结晶，得到NH4H2PO4晶体，将NH4H2PO4晶体与BaSO4一起高温煅烧得到偏磷酸钡Ba(PO3)2，据
此分析解题。
【解析】（1）由分析可知，“滤渣1”中含硫化合物的化学式为CaSO4，故答案为：CaSO4；
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（2）由工艺流程图可知，“滤渣2”的主要成分有FeS、S 及As2S3，其中生成FeS 即Fe3+与S2-反应生成FeS
和S，该反应的离子方程式为：2Fe3++3S2-=2FeS↓+S↓，
下，当As3+沉淀完全时，c(S2-)至少为
=
=1.28×10-4
，故答案为：2Fe3++3S2-=2FeS↓+S↓；1.28×10-4；
（3）由题干已知信息可知，将NH3通入H3PO4溶液中，当pH=3.8~4.5 时生成NH4H2PO4，pH=8.0~8.2 时生
成(NH4)2HPO4，故“氨化”的目的之一是通入NH3调节溶液的pH，当溶液pH 为4.3 时H3PO4转化为
NH4H2PO4，故答案为：NH4H2PO4；
（4）“脱镁”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+，由（3）小问分析可知，“氨化”的目的之一是通入
NH3调节溶液的pH 至pH 为4.3，说明氨化之前溶液的酸性太强，若将流程中“氨化”与“脱镁”交换，
将因溶液酸性太强，H+浓度太大，直接与F-结合成HF，导致F-的浓度较小，Mg2+沉淀不完全，故答案为：
将因溶液酸性太强，H+浓度太大，直接与F-结合成HF，导致F-的浓度较小，Mg2+沉淀不完全；
（5）“结晶”后得到NH4H2PO4晶体，“煅烧”时生成Ba(PO3)2和SO3等物质，其反应的化学方程式为：
2NH4H2PO4+BaSO4
Ba(PO3)2+SO3↑+2NH3↑+3H2O；
中中心原子P 周围的价层电子对数为：3+
=3，故
为平面三角形，O-P-O 键键角为120°，而
中中心原子P 周围的价层电子对数
为：4+
=3，故
为正四面体形，O-P-O 键键角为109°28′，故答案为：2NH4H2PO4+BaSO4
Ba(PO3)2+SO3↑+2NH3↑+3H2O；＞；
中中心原子P 周围的价层电子对数为：3+
=3，故
为平面三角形，O-P-O 键键角为120°，而
中中心原子P 周围的价层电子对数为：4+
=3，故
为正四面体形，O-P-O 键键角为109°28′。
6．（2024·江西赣州·二模）某研究小组模拟用硫酸化焙烧—水浸工艺从高砷铜冶炼烟尘中浸出铜、锌的流
程如下。
已知：①高砷铜冶炼烟尘的主要化学成分为锌、铜、铅的砷酸盐
及氧化物，焙烧时，金属砷
酸盐转化为硫酸盐与
。各元素质量分数如下：
Cu
Zn
As
Pb
In
Ag
5.60%
15.60%
28.68%
22.34%
0.073%
0.01%
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25℃
②
时，硫酸铅的溶度积常数
；
③浸出率的计算：浸出率
。
回答下列问题：
（1）基态Zn 原子的价层电子排布式为 。
（2）“焙烧”时，无烟煤除了为焙烧提供热量外，还表现 的作用。请补全
参与
反应的化学方程式：
。
（3）“水浸”时，所得浸渣的主要成分为 (写化学式)，往浸取液中加入的金属单质是
(写化学式)。
（4）高砷铜冶炼烟尘经过焙烧、水浸等工序后，测得浸取液中
为
，请从理论上分
析铅是否沉淀完全？ (列式计算并得出结论)。
（5）铜浸出率的测定：从上述流程中得到的1L 浸取液中取50mL 与过量的酸性KI 完全反应后，过滤，往
滤液中滴加淀粉溶液为指示剂，用
标准溶液滴定，滴定终点时消耗
标准溶
液21.00mL。
(已知：
，
)
①滴定终点的现象为 。
②忽略流程中的损失，可得铜的浸出率为 。
【答案】（1）
（2）还原剂
（3）
Zn
（4）
，其浓度小于
，可认为
已沉淀
完全
（5）当滴入最后半滴
标准溶液，锥形瓶内溶液颜色由蓝色变为无色，且在半分钟内不复原
96%
【分析】高砷铜冶炼烟尘的主要化学成分为锌、铜、铅的砷酸盐
及氧化物，加入无烟煤/浓硫
酸进行焙烧，焙烧时，金属砷酸盐转化为硫酸盐与As2O3 (g)，金属氧化物转化为硫酸盐，无烟煤除了为焙
烧提供热量外，还作还原剂，生成CO2，加水进行水浸，滤液中存在Cu2+、Zn2+、PbSO4不溶于水，成为滤
渣，往滤液中加入金属单质得到铜渣和ZnSO4溶液，即金属单质为Zn，将Cu2+还原为Cu，自身被氧化为
Zn2+。
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【解析】（1）Zn 为第30 号元素，基态Zn 原子的价层电子排布式为：
；
（2）无烟煤除了为焙烧提供热量外，还作还原剂，生成CO2，
与C 和H2SO4发生反应，生成
硫酸铜，氧化砷，CO2和SO2，参与反应的化学方程式：
；
（3）由分析得，滤渣的主要成分为PbSO4；往滤液中加入金属单质得到铜渣和ZnSO4溶液，即金属单质为
Zn；
（4）
，其浓度小于
，可认为
已沉淀
完全；
（5）①淀粉遇碘变蓝，因此滴定终点的现象为：当滴入最后半滴
标准溶液，锥形瓶内溶液颜色由
蓝色变为无色，且在半分钟内不复原；
②根据离子方程式
，
)可得：
，
，浸取液中Cu 元素的质量为：
，浸取率为：
。
7．（2024·甘肃·三模）硫酸铜可用于游泳池消毒，工业上一种利用含铜矿石（主要含
、
、FeS
以及少量
等）制备硫酸铜晶体的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
（1）为了提高“焙烧”的反应速率，可采取的措施为 （任写一种即可）。
（2）“焙烧”时金属元素均转化为其高价氧化物（CuO、
），
发生反应的化学方程式为
。
（3）“酸溶”后，溶液中的金属阳离子有 ；“滤渣a”用途为 （任写一点即可）。
（4）“转化”时发生反应的离子方程式为 ，不能将双氧水替换为硝酸的原因是 ，
“一系列操作”包括蒸发浓缩、 、过滤、干燥。
（5）硫酸铜晶体（
）结晶水的测定：准确称量硫酸铜晶体的质量
，低温加热至晶体全部
变为白色，冷却至室温后称量，反复几次，最终质量恒为
，则结晶水
（用字母表示）。
（6）某Cu、O 化合物的晶胞结构如图所示，该晶体的密度为
，晶胞参数为
。
O
①
的配位数为 。
12
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②阿伏加德罗常数= （用含
、a 的字母表示）。
【答案】（1）粉碎
（2）4CuFeS2+13O2
4CuO+2Fe2O3+8SO2
（3）Cu2+、Fe3+ 制作光导纤维
（4）Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O 使用硝酸会产生污染性气体，同时引入硝酸根杂质 冷却结晶
（5）
（6）4
【分析】由题给流程可知，铜矿石在空气中焙烧时，金属硫化物高温条件下与氧气反应生成金属氧化物和
二氧化硫，向焙烧渣中加入稀硫酸酸浸，金属氧化物转化为可溶性硫酸盐，二氧化硅与稀硫酸不反应，过
滤得到含有二氧化硅的滤渣和滤液；向滤液中加入过量铁屑，将溶液中的铜离子转化为铜，过滤得到含有
铁、铜的滤渣和滤液；向滤渣中加入稀硫酸酸洗，将铁转化为亚铁离子，过滤得到铜和洗涤液；向滤渣中
加入过氧化氢和稀硫酸的混合溶液，将铜转化为硫酸铜，反应得到的硫酸铜溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、
过滤、洗涤、干燥得到硫酸铜晶体。
【解析】（1）将铜矿石粉碎可以增大固体的表面积，有利于增大反应物的接触面积，提高“焙烧”的反
应速率，故答案为：粉碎；
（2）由分析可知，“焙烧”时，CuFeS2高温条件下与氧气反应生成氧化铜、氧化铁和二氧化硫，反应的
化学方程式为4CuFeS2+13O2
4CuO+2Fe2O3+8SO2，故答案为：4CuFeS2+13O2
4CuO+2Fe2O3+8SO2；
（3）由分析可知，酸溶得到的溶液为硫酸铁和硫酸铜的混合溶液，则溶液中存在的金属阳离子为铜离子
和铁离子；滤渣a 的主要成分是二氧化硅，二氧化硅可用于制作光导纤维，故答案为：Cu2+、Fe3+；制作光
导纤维；
（4）由分析可知，“转化”时发生的反应为铜与过氧化氢和稀硫酸的混合溶液反应生成硫酸铜和水，反
应的离子方程式为Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O；铜与硝酸反应生成硝酸铜、有毒的一氧化氮和水，所以不能
用稀硝酸溶解铜，否则会产生氮的氧化物污染大气，同时会引入硝酸根离子，导致产品不纯；由分析可
知，一系列操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故答案为：Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O；使用
硝酸会产生污染性气体，同时引入硝酸根杂质；
（5）由题意可知，硫酸铜晶体中结晶水的质量为(m1—m2)g，硫酸铜的质量为m2g，由物质的量之比等于
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微粒个数之比可得：
：
=1：x，解得x=
，故答案为：
；
（6）①由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的氧原子与位于体内的4 个铜原子的距离最近，则氧原子的配位
数为4，故答案为：4；
②由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点和体心的氧原子个数为8×
+1=2，位于体内的铜原子个数为4，则晶
胞的化学式为Cu2O，设阿伏加德罗常数为NA，由晶胞的质量公式可得：
= a3ρ，解得NA=
，故答案为：
。
8．（2024·河南新乡·二模）以辉铋矿（主要成分为
，含
、
、
杂质）为原料制备铝酸铋
的一种工艺流程如图所示：
已知常温下，部分难溶物的溶度积常数如表：
难溶
物
（不溶于氨水）
（1）铋与氮同主族，则铋元素位于元素周期表 （填“s”“p”“d”或“ds”）区。
（2）已知“滤渣1”中含有S 单质，写出“浸取”时生成S 的主要反应的离子方程式： 。
（3）“还原”时发生主要反应的离子方程式为 ，“碱溶”步骤中加入
的目
的是 。
（4）常温下，“沉淀”前，若“滤液”中Cu 浓度为0.005
，
浓度为0.01
，则“沉
淀”时调pH 的最大值应小于 。[已知：当某离子浓度小于或等于
时，认为该离子
已完全沉淀，
；
不溶于氨水]
（5）中国科学院福建物质结构研究所某团队将
掺杂
（晶胞结构为a）获得空位有序型双钙钛
矿纳米晶体（晶胞结构为b），过程如图所示。若a 和b 的晶胞参数均为x nm，晶胞a 中的
的配
位数为 ，晶胞b 中两个最近的
的距离为 nm，晶体b 的密度为
（写计算式即可）
。
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【答案】（1）p
（2）
（3）
将
转化为可溶性的
，
不与氨水反应，
从而过滤除去
（4）7.3
（5）8
【分析】辉铋矿中加入氯化铁和盐酸的混合溶液浸取时，金属硫化物转化为硫和可溶性金属氯化物，二氧
化硅与混合溶液不反应，过滤得到含有硫、二氧化硅的滤渣，得到滤液中加入铋，将溶液中的铁离子还原
为亚铁离子，过滤得到滤液；调节滤液的pH，将铋离子、铜离子转化为氢氧化铋、氢氧化铜沉淀，过滤得
到含有亚铁离子的滤液和滤渣；向滤渣中加入氨水，将氢氧化铜转化为四氨合铜离子，过滤得到含有四氨
合铜离子的滤液和氢氧化铋沉淀；氢氧化铋溶于稀硝酸得到硝酸铋溶液，硝酸铋溶液与偏铝酸钠溶液反应
制得铝酸铋。
【解析】（1）铋元素与氮元素同主族，则铋元素位于元素ⅤA 族，为p 区元素；
（2）辉铋矿主要成分为
，铁离子具有氧化性，将负二价硫氧化为为硫单质，铁离子被还原为亚铁离
子，结合电子守恒可知，反应为：
；
（3）由分析可知，“还原”时，加入铋的目的是将溶液中的铁离子还原为亚铁离子，铋被氧化为铋离
子，故“还原”时发生主要反应的离子方程式为
；得到沉淀中含有氢氧化铋、氢氧
化铜，“碱溶”步骤中加入
可以将
转化为可溶性的
，
不与氨水
反应，从而过滤除去
，分离出
沉淀；
（4）由分析可知，“沉淀”时调pH 使得铋离子、铜离子转化为氢氧化铋、氢氧化铜沉淀，而亚铁离子不
能转化为沉淀，由溶度积可知，当亚铁离子开始沉淀时，溶液中的氢氧根离子浓度为
，pOH=6.7，pH 为7.3，则“沉淀”时调pH 的最大值应小于7.3；
（5）由图可知，晶胞a 中以面心
为例，其上下层各有4 个Cs+，则
的配位数为8；由图
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可知，晶胞b 中两个最近的
的距离为面对角线的一般，为
nm；据“均摊法”，晶胞b 中含
个
、
个
、8 个Cs+，则晶体密度为
。
9．（2024·吉林长春·三模）铬酸铅俗称铬黄，主要用于油漆、油墨、塑料以及橡胶等行业。一种以含铬废
水(含
、
、
)和草酸泥渣(含
、
)为原料制备铬酸铅的流程如图所示，已知：
（1）铬元素在周期表中的位置是 ，基态铬原子价电子排布式为 。
（2）草酸泥渣“粉碎”的目的是 ，“焙烧”时加入
是为了将
转化为
，同
时放出
，该转化过程的化学方程式为 。
（3）滤渣的主要成分为
、 (填化学式)。
（4）“氧化”步骤加入过氧化氢溶液发生反应的离子方程式为 。
（5）为了提高沉铬率，用平衡移动原理解释“酸溶”过程中所加硝酸不能过量的原因是 。
（6）处理含
的废水时，
被还原成
，若投入
，使金属阳离子恰好完全
形成铁铬氧体
沉淀，理论上还需要
的物质的量为
。
【答案】（1）第四周期ⅥB 族 3d54s1
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（2）加快反应速率，提高转化率 PbSO4+Na2CO3
Na2SO4+PbO+CO2↑
（3）Fe(OH)3
（4）3H2O2+2CrO +2OH—=2CrO
+4H2O
（5）硝酸过量，溶液中的氢离子浓度增大，平衡2CrO
+2H+
Cr2O
+H2O 会向正反应方向移动，CrO
浓度减小，导致沉铬率下降
（6）5
【分析】由题给流程可知，向铬废水中加入氢氧化钠溶液，将溶液中的铬离子转化为偏铬酸钠，铁离子和
铜离子转化为氢氧化铁、氢氧化铜沉淀，过滤得到含有氢氧化铁、氢氧化铜的滤渣和滤液；向滤液中加入
过氧化氢溶液，将溶液中的偏铬酸根离子转化为铬酸根离子；向烘干粉碎的草酸泥渣中加入碳酸钠焙烧，
将硫酸铅转化为氧化铅，将焙烧渣水洗得到的氧化铅溶于硝酸溶液得到硝酸铅；将硝酸铅溶液和铬酸钠溶
液混合反应，将铬酸钠转化为铬酸铅沉淀，过滤得到铬酸铅和滤液；向滤液中加入硫酸亚铁、硫酸铁，将
溶液中的铬酸根离子转化为铁铬氧体，过滤得到达标排放的废水。
【解析】（1）铬元素的原子序数为24，位于元素周期表第四周期ⅥB 族，基态原子的价电子排布式为
3d54s1，故答案为：第四周期ⅥB 族；3d54s1；
（2）草酸泥渣粉碎可以增大固体的表面积，有利于增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高转化
率；由题意可知，焙烧时发生的反应为硫酸铅和碳酸钠在高温条件下反应生成氧化铅、硫酸钠和二氧化
碳，反应的化学方程式为PbSO4+Na2CO3
Na2SO4+PbO+CO2↑，故答案为：加快反应速率，提高转化
率；PbSO4+Na2CO3
Na2SO4+PbO+CO2↑；
（3）由分析可知，滤渣的主要成分为氢氧化铁、氢氧化铜，故答案为：Fe(OH)3；
（4）由分析可知，加入过氧化氢溶液的目的是将溶液中的偏铬酸根离子转化为铬酸根离子，反应的离子
方程式为3H2O2+2CrO +2OH—=2CrO
+4H2O，故答案为：3H2O2+2CrO +2OH—=2CrO
+4H2O；
（5）铬酸钠溶液中存在如下平衡2CrO
+2H+
Cr2O
+H2O，硝酸过量会使溶液中的氢离子浓度增大，
平衡向正反应方向移动，溶液中的铬酸根离子浓度减小，导致沉铬率下降，故答案为：硝酸过量，溶液中
的氢离子浓度增大，平衡2CrO
+2H+
Cr2O
+H2O 会向正反应方向移动，CrO
浓度减小，导致沉铬率
下降；
（6）设加入硫酸铁的物质的量为amol，由铬原子个数守恒可知，铁铬氧体的物质的量为
mol，由铁原子
个数守恒可得：10+2a=
①，由化合价代数和为0 可得：3x+3y=6②，由得失电子数目守恒可得：
—
2a=3③，解联立方程可得a=5、x=
、y=
，故答案为：5。
10．（2024·吉林白山·二模）钪(
)及其化合物在电子、超导合金和催化剂等领域有重要应用。一种利用
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钛白废酸液(含
、
、
的硫酸废液)和赤泥(含有
、
、
、
)联合制备
的
工艺流程如图所示。回答下列问题：
已知：25℃时，
。
（1）基态
的简化电子排布式为 。
（2）为提高“浸取”速率，可采取的措施有 (写出一条即可)，“浸渣”的主要成分是
(写化学式)；水相中含有的金属离子主要是 (写离子符号)。
（3）“除钛”时，加入
的作用是 。
（4）25℃时，若使“反萃取”后水溶液中的
沉淀完全(离子浓度
)，应控制溶液的
不
低于 (保留两位有效数字)。
（5）写出草酸钪晶体
“灼烧”时发生反应的化学方程式： 。
【答案】（1）
（2）将赤泥碾碎(或适当升高温度、搅拌等)
、
（3）提供配体，生成配离子
进入水层
（4）5.7
（5）
【分析】钛白废酸液(含
、
、
的硫酸废液)和赤泥(含有
、
、
、
)浸取，
二氧化硅不和酸反应，滤渣1 为SiO2，萃取时分离出Ti4+、Sc3+，向萃取后的溶液中加入硫酸和H2O2，除钛
分离出[TiO(H2O2)]2+，加NaOH 反萃取后分离出Sc3+，与盐酸反应加草酸得到Sc2(C2O4)3沉淀，再灼烧
Sc2(C2O4)3得到Sc2O3，以此来解答。
【解析】（1）Fe 是26 号元素，基态
的简化电子排布式为
。
（2）提高“浸取”效率的措施有将赤泥碾碎、适当升温、搅拌等；
不与硫酸反应，故浸渣的主要成
分是
；根据流程图可知，“浸取”除去
，
元素在“除钛”环节进入水相从而除去，故加入萃
取剂“萃取”时进入水相的金属离子主要是
、
。
（3）由流程图可知，
加入
后，二者结合形成
，该转化过程中元素化合价没有变
化，应该是
中的氧原子提供孤电子对，
原子提供空轨道，形成配离子，故加入
的作用是提供
配体，生成配离子
进入水层。
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（4）根据题意可知，
恰好完全沉淀时，
，
解得
，
，故
。
（5）
中
的化合价为
价，反应前后
的化合价没有发生变化，根据流程图可知，空
气参与反应，故应该是空气氧化草酸钪晶体中的碳元素，反应的化学方程式为
。
11．（2024·黑龙江哈尔滨·三模）锑属于氮族元素，广泛用于制造合金、瓷器、颜料、印刷油墨、防爆材
料等。现用锑精矿(主要含有
等杂质)来制备锑和焦锑酸钠
。其工
艺流程如图所示：
已知：常温下，
，
。
回答下列问题：
（1）
位于元素周期表的 区，其基态原子的简化电子排布式为 。
（2）滤渣的主要成分有 。
（3）“碱浸”时，
发生反应的化学方程式为 。
（4）“电解”过程中，阳极上发生的两个电极反应式为 、 。
（5）滤渣
的主要成分有 。
（6）产品
需洗涤、干燥，检验固体是否洗涤干净的试剂为 (填化学式)。
(7)常温条件下，向碱浸液中加入
溶液，生成
和
沉淀时，溶液的
为10，则溶液中剩
余
。
【答案】（1）p
（2）
（3）
（4）
（5）S
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（6）
溶液和
溶液
(7)
【分析】锑精矿主要含Sb2O3、Sb2S3、Fe2O3、CuO，根据流程图，加入氢氧化钠溶液、Na2S 溶液充分碱
浸，过滤得Fe2O3、CuO 固体，同时得到Na3SbS3、Na2S、NaOH 的混合液，则滤渣Ⅰ的主要成分为Fe2O3、
CuO，线路一直接电解混合液得到锑单质；线路二加入氧化剂将Sb 元素氧化得到粗Na3SbO4沉淀，加入的
氧化剂同时将S2-氧化为硫单质，所以粗Na3SbO4沉淀中混有S 单质，加盐酸酸浸，滤渣II 主要成分为S，
滤液加NaOH 溶液中和酸，最终得到
。
【解析】（1）
的基态原子的简化电子排布式为
，位于元素周期表的p 区；
（2）根据分析，滤渣Ⅰ的主要成分有Fe2O3、CuO；
（3）“碱浸”时，
转化为Na3SbS3，发生反应的化学方程式为：
；
（4）“电解”含Na3SbS3、Na2S、NaOH 的溶液，阳极是阴离子OH-和S2-放电，发生的两个电极反应式
为：
、
；
（5）根据分析，滤渣II 的主要成分有S；
（6）产品
需洗涤、干燥，检验固体是否洗涤干净，即检验是否含有Cl-，所加入的试剂为
溶液和
溶液；
（7）根据
，
，常温条件下，向碱浸液中加入
溶液，
生成
和
沉淀时，溶液的
为10，
，则溶液中剩余
。
12．（2024·黑龙江·二模）以Al2O3为载体的钯催化剂常用于石化行业加氢催化裂化过程中，工业上以失活
后的废Pd-Al2O3催化剂(主要含有Pd、Al2O3，还有少量PdO、SiO2、C)为原料制备氯化钯的流程如下：
已知：PdO 性质稳定，难溶于水、盐酸。
（1）“焙烧”能有效清除废催化剂表面的积碳，打开Al2O3载体对钯的包裹，提高“氯化浸出”率。依据
下图可判断“焙烧”的温度和时间应控制在 ，若焙烧时间过长，导致“氯化浸出”率下降可
能的原因是 。
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（2）“氯化浸出”时使用的盐酸浓度不宜过高的原因是 ，通过该工序可将Pd 转化为
，
呈平面四边形，则
的杂化轨道类型为 (填字母)。
A．sp2杂化 B．sp3杂化 C．dsp2杂化 D．dsp3杂化
（3）滤渣1 为 ，滤渣2 为 。
（4）就“沉钯”中获得的
进行“热分解”，生成的气体可返回 工序继续使用。
（5）工业上也可用
还原
制取海绵Pd，且对环境友好，该反应的化学方程式为
。
【答案】（1）580℃、2.0h Pd 与氧气生成PdO
（2）氯酸钠有氧化性，浓盐酸有还原性，会发生氧化还原反应，使“氯化浸出”率下降 C
（3）PdO、SiO2 Al(OH)3
（4）转化、除杂
（5）
【分析】废Pd-Al2O3催化剂(主要含有Pd、Al2O3，还有少量PdO、SiO2、C) 通入空气“焙烧”能有效清除
废催化剂表面的积碳，打开Al2O3载体对钯的包裹，被稍后加入盐酸、氯酸钠进行“氯化浸出”，Pd 转化
为
，Al2O3转化为Al3+，过滤后滤渣1 为PdO、SiO2，滤液中加入氨水，将
转化为
，Al3+转化为Al(OH)3沉淀除去，滤渣2 为Al(OH)3，滤液中加盐酸，
转化为
沉淀，热分解为PdCl2。
【解析】（1）要使“氯化浸出”率尽可能高，因此要控制焙烧温度为580℃、焙烧时间为2.0h；若焙烧时
间过长，Pd 与氧气生成PdO，PdO 性质稳定，难溶于水、盐酸，使得“氯化浸出”率下降；
（2）“氯化浸出”时使用的盐酸浓度不宜过高，因为氯酸钠有氧化性，浓盐酸有还原性，会发生氧化还
原反应，使“氯化浸出”率下降；
呈平面四边形，则
的杂化轨道类型为dsp2杂化；
（3）由分析得，滤渣1 为PdO、SiO2；滤渣2 为Al(OH)3；
（4）
热分解为氨气和氯化钯，氨气可返回转化、除杂工序继续使用；
（5）用
还原
制取海绵Pd，且对环境友好，即生成物为氮气、氯化铵和水，化学
方程式为：
。
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13．（2024·安徽安庆·二模）粗氢氧化钴Co(OH)3是以铜钴矿为原料湿法提取而得到的粗制钴盐中间品，
含有MnOOH 以及Al2O3、Fe3O4、Mg 等杂质，粗氢氧化钴湿法制取精制硫酸钴流程如下：
（1）浸出时添加还原剂SO2对原料中的锰和 (填元素名称)进行有效浸出。保持温度，
流速等条
件不变，Co 浸出率与时间关系如图所示，则
浓度最适宜为 mol/L。
（2）“除杂”时混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸
。
被
氧化为
，该反应的离子方程式为 (已知：
的电离第一步完全，第二步微弱)。生石灰调
节
(保留一位小数)时，检验反应后的滤液中恰好不存在
(已知：
的
，
离子浓度
时沉淀完全)。
（3）在萃取剂一定量的情况下，提高萃取率的措施有 (答出一点即可)，萃取后水相溶液中存在的
金属离子有 。
（4）硫酸钴的溶解度曲线如图所示，从溶液中获得CoSO4•7H2O 的方法是 。
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【答案】（1）钴、铁 3.0
（2）H2O+Mn2++
=MnO2+
+3H+ 3.5
（3）分多次加入萃取剂 Mn2+
（4）蒸发浓缩、降温结晶，过滤洗涤，低温干燥
【分析】由题干工艺流程图可知，将粗氢氧化钴用水磨成浆后加入H2SO4和SO2进行浸出，将Co 转化为
Co2+，Fe 转化为Fe2+、Al 转化为Al3+、Mg 转化为Mg2+，Mn 转化为Mn2+，过滤除去其他不溶性杂质，向滤
液中加入生石灰，热空气和SO2，将Fe2+转化为Fe(OH)3、Al3+转化为Al(OH)3，过滤出Fe(OH)3和
Al(OH)3，向滤液中加入萃取剂P204 以萃取Co2+，分液出水层含有Mn2+和有机相含有Co2+，对有机相进行
反萃取得到水层含有CoSO4，据此分析解题。
【解析】（1）由分析可知，浸出时加入H2SO4和SO2进行浸出，将Co 转化为Co2+，Fe 转化为Fe2+、Al 转
化为Al3+、Mg 转化为Mg2+，Mn 转化为Mn2+，故添加还原剂SO2对原料中的锰和钴、铁进行有效浸出，保
持温度，SO2流速等条件不变，根据Co 浸出率与时间关系图所示信息可知， H2SO4浓度为3.0mol/L 时浸
出速率最快，故硫酸浓度最适宜为3.0mol/L，故答案为：钴、铁；3.0；
（2）“除杂”时混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5)，H2SO5中含有一个
过氧键，故
被H2SO5氧化为
，H2SO5转化为H2SO4，该反应的离子方程式为：H2O+Mn2++
=MnO2+
+3H+，检验反应后的滤液中恰好不存在
，即Fe3+离子浓度
时，此时c(OH-)=
=
=10-10.5，则c(H+)=
=
=10-3.5mol/L，即生石灰调节pH=3.5，故答案为：
H2O+Mn2++
=MnO2+
+3H+；3.5；
（3）在萃取剂一定量的情况下，分多次加入萃取剂能够提高萃取率，由分析可知，萃取后水相溶液中存
在的金属离子有Mn2+，故答案为：分多次加入萃取剂；Mn2+；
（4）由题干硫酸钴的溶解度曲线图示信息可知，CoSO4•7H2O 的溶解度随温度升高而明显增大，故从溶液
中获得CoSO4•7H2O 的方法是蒸发浓缩、降温结晶，过滤洗涤，低温干燥，故答案为：蒸发浓缩、降温结
晶，过滤洗涤，低温干燥。
14．（2024·安徽·二模）锂离子电池给生活带来了便利，但数量巨大的废旧锂电池的处理问题也日益显
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现。对废旧锂离子电池的有效回收，不仅具有巨大的社会、经济效益，而且还可以缓解我国钴和锂等矿产
资源紧缺的压力。以某废旧电池材料为原料(主要成分为
，还含有少量铁、铝等元素的化合物)制备
和
的工艺流程如图所示。
已知：①
微溶于水。
难溶于水，且能与过量的
生成
。
②常温下，几种物质的
。如下表：
物
质
回答下列问题：
（1）基态Co 原子的价电子排布式为 。
（2）“酸浸”过程中
反应的离子方程式为 ；该过程不适合用盐酸代替
，从绿色
化学角度分析其原因是 。
（3）“调pH”时溶液
，常温下，若使杂质离子全部沉淀，则调节pH 的范围是
(已知：离子浓度
时，认为沉淀完全)。
（4）鉴别洗净的
和
固体常用方法的名称是 。
（5）“沉钴”时，钴的沉淀率与
加入量的关系如图所示，随
的进一步增
大，钴的沉淀率减小的原因是 。
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（6）
在空气中“焙烧”转化为
的化学方程式为 。
【答案】（1）
（2）
会将盐酸氧化生成氯气，污染环境
（3）5≤pH<7
（4）焰色试验
（5）
与过量的
生成
而溶解
（6）
【分析】废旧电池加入双氧水和硫酸进行酸浸，得到硫酸盐，加入氢氧化钠调节pH 除去滤渣，主要为氢
氧化铁、氢氧化铝，滤液加入P204 进行萃取，得到水相加入碳酸钠沉锂，处理得到碳酸锂；有机相加入
硫酸反萃取得到的溶液加入草酸铵沉钴，得到草酸钴，焙烧得到四氧化三钴；
【解析】（1）Co 为27 号元素，基态Co 原子的价电子排布式为
。
（2）
中+3 价的Co 元素被
还原为+2 价的
，故反应的离子方程式为
。
中+3 价的Co 元素具有较强的氧化性，会将盐
酸氧化生成氯气，污染环境；
（3）“调pH”将溶液中的杂质离子
和
转化为沉淀，
，即pH≥5；同时不能沉淀
，故
，即pH<7，答案为5≤pH<7；
（4）
和
所含金属元素不同，可通过焰色试验鉴别，其中Li 元素焰色为紫红色，Na 元素焰
色为黄色，答案为焰色试验；
（5）随
的进一步增大，
与过量的
生成
导致钴的沉淀率减小；
（6）在空气中加热转化为Co3O4 的反应为晶体被空气中氧气氧化得到Co3O4，根据元素守恒和电子得失
守恒可写出反应的化学方程式为。
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