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考点33 工业流程题解题策略
目录
.....................................................................................................................................................1
1.高考真题考点分布................................................................................................................................................... 1
2.命题规律及备考策略............................................................................................................................................... 1
.....................................................................................................................................................2
考法01 微型工业流程............................................................................................................................................... 2
考法02 综合工业流程............................................................................................................................................... 5
...................................................................................................................................................15
1.高考真题考点分布
考点内容
考点分布
物质分离和提
纯类
2024 广东卷、2024 湖南卷、2024 河北卷、2024 辽宁卷、2024 安徽卷、2024 新课标卷、
2024 全国甲卷、2023 湖北卷、2023 辽宁卷、2023 广东卷、2023 浙江卷、2023 新课标
卷、
2022 湖南卷、2022 湖北卷、2022 重庆卷、2022 全国乙卷
物质制备类
2024 北京卷、2024 甘肃卷、2024 浙江卷6 月、2024 江苏卷、2024 山东卷、2024 湖北
卷、2024 浙江卷、2023 全国甲卷、2023 全国乙卷、2023 湖南卷、2023 山东卷、2023 北
京卷、2023 浙江卷、2022 福建卷、2022 辽宁卷、2022 广东卷、2022 北京卷、2022 河北
卷、
2022 全国甲卷
2.命题规律及备考策略
【命题规律】
高频考点从近几年全国高考试题来看，以化工流程或实验装置图为载体，考查物质的制备、回收、分离
提纯等仍是高考命题的热点。
【备考策略】
1．审题策略
(1)看原料：明确化工生产或化学实验所需的材料。
(2)看目的：把握题干中的“制备”或“提纯”等关键词，确定化工生产或化学实验的目的。
(3)看箭头：进入的是投料(即反应物)；出去的是生成物(包括主产物和副产物)。
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(4)看三线：主线主产品；分支副产品；回头为循环。
(5)找信息：明确反应条件控制和分离提纯方法。
(6)关注所加物质的可能作用：参与反应、提供反应氛围、满足定量要求。
2．解题方法
(1)粗读题干，挖掘图示，明确目的
图示中一般会出现超出教材范围的知识，但题目有提示或者问题中不涉及，关注题目的每一个关键字，尽
量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出，只需问什么推什么。通过阅读明确生产目的，找到制备物质
所需的原料及所含杂质。
(2)携带问题，精读信息
读主干抓住关键字、词；读流程图，重点抓住物质流向(进入与流出)、实验操作方法。
(3)看清问题，准确规范作答
答题时要看清问题，不能答非所问，要注意语言表达的科学性和准确性，答题时不具有“连带效应”，即
前一问未答出，不会影响后面答题。
【命题预测】
预计2025 年高考会以新的工业流程情境为载体考查物质的制备、分离、提纯、回收等知识，重点考查学
生分析问题、解决问题的能力，题目难度一般较大。
考法01 微型工业流程
化学工艺流程选择题是近几年高考的热点，将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图的形式表
示出来，并根据生产流程中有关的化学知识设计选项，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题；主要涉
及物质的性质、分离提纯、反应原理、实验操作等知识点。由于此类试题陌生度高，对学生的能力要求也
大，加上有的试题文字信息量大，所以这类选择题容易出错。考查的内容主要有：
（1）金属冶炼类，常以Cr、Mn、V、Zn 等元素化合物的制备流程为载体，考查不同价态物质转化规律，
条件控制、物质的分离提纯等关键能力。
（2）物质制备类，如胆矾、绿矾、明矾、氧化铁、硝酸铜等物质的制备。
考向01 考查物质的制备
【例1】（2024·湖南株洲·一模）铜的氯化物是重要的化工原料，常用作有机合成催化剂。实验室用粗铜
(含杂质Fe)制备氯化亚铜、氯化铜晶体的流程如下：
下列说法错误的是( )
A．固体1 和固体2 中Fe 元素的价态相同
2
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B．检验溶液2 中的杂质离子是否除尽可以选用KSCN 溶液或铁氰化钾溶液
C．试剂X 可能是CuO，操作②中结晶时需要通入HCl 气体
D．反应②的离子方程式为2Cu2＋＋SO2＋2H2O＋2Cl－===2CuCl↓＋SO＋4H＋
【答案】B
【解析】粗铜与足量的氯气反应生成氯化铜、氯化铁，即固体1；在稀盐酸中固体溶解，得到氯化铜和氯
化铁的混合液，即溶液1；加入氧化铜或氢氧化铜调节溶液的pH，使铁离子变为氢氧化铁沉淀，则固体2
为氢氧化铁、试剂X 为氧化铜或氢氧化铜；氯化铜与二氧化硫反应制取氯化亚铜；通过蒸发浓缩、冷却结
晶的方法得到氯化铜晶体。分析可知，固体1 为氯化铜、氯化铁，固体2 为氢氧化铁，其中Fe 元素的价态
均为＋3 价，A 正确；检验溶液2 中的杂质Fe3＋是否除尽可以选用KSCN 溶液，不能用铁氰化钾溶液，B
错误；试剂X 可能是CuO 或氢氧化铜，操作②中结晶时防止Cu2＋水解程度增大，需要通入HCl 气体，C
正确；反应②的离子方程式为2Cu2＋＋SO2＋2H2O＋2Cl－===2CuCl↓＋SO＋4H＋，D 正确。
考向02 考查物质的分离提纯、除杂
【例2】（2024·山西长治·模拟）某矿石中含有硅、铁、铝的氧化物，为综合开发资源提高矿石的利用率，
化工厂采取如图工艺制备铁红和AlCl3·6H2O。下列说法错误的是( )
A.“酸浸”过程中选择盐酸比硫酸更为合适
B．“氧化”过程中少量多次添加双氧水可有效减少Fe3＋催化H2O2分解
C．“洗涤”的操作是将沉淀转移至洁净的烧杯中，加蒸馏水清洗2～3 次
D．将SOCl2与AlCl3·6H2O 混合并加热，可得到无水AlCl3
【答案】C
【解析】矿石酸浸后过滤，除去难溶于酸的硅氧化物，滤液A 氧化后调节pH，将铁元素以氢氧化物形式
沉淀，再次过滤，滤渣B 洗涤灼烧得到铁红，滤液B 经结晶得到AlCl3·6H2O。A.由于目标产物是
AlCl3·6H2O ，为避免引入硫酸根杂质，“酸浸”过程中选择盐酸比硫酸更为合适，A 正确；B.H2O2氧化
Fe2＋优先于H2O2分解，“氧化”过程中少量多次添加双氧水可防止H2O2局部过量而分解，有效减少Fe3＋
催化H2O2分解，B 正确；C.“洗涤”的操作是将沉淀留在漏斗的滤纸中，加蒸馏水自然滤干，清洗2～3
次，C 错误；D.SOCl2遇水容易水解，与AlCl3·6H2O 混合并加热，可吸收结晶水并生成HCl，可有效防止
AlCl3水解，得到无水AlCl3，D 正确。
【对点1】（2024·河南商丘·模拟）高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，制备流程
如图所示：
3
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下列叙述不正确的是( )
A．用K2FeO4作水处理剂时，既能杀菌消毒又能净化水
B．反应Ⅰ中尾气可用FeCl2溶液吸收再利用
C．反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2 3∶
D．该条件下，物质的溶解性：Na2FeO4＜K2FeO4
【答案】CD
【解析】铁与氯气反应生成氯化铁，加入NaClO、NaOH，次氯酸钠将铁离子在碱性条件下氧化成
Na2FeO4，加入饱和KOH 溶液可析出高铁酸钾(K2FeO4)，分离得到粗K2FeO4，采用重结晶、洗涤、低温烘
干将其提纯，以此解答该题。A.K2FeO4具有强氧化性，可用于杀菌消毒，生成的铁离子可水解生成具有吸
附性的氢氧化铁胶体，可用于净水，故A 正确；B.尾气含有氯气，可与氯化亚铁反应生成氯化铁，可再利
用，故B 正确；C.反应Ⅱ中Cl 元素化合价由＋1 价降低为－1 价，Fe 元素化合价由＋3 价升高到＋6 价，则
氧化剂与还原剂的物质的量之比为3 2∶，故C 错误；D.结晶过程中加入饱和KOH 溶液，增大了K＋浓度，
该温度下，高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小，有利于K2FeO4晶体的析出，故D 错误。
【对点2】（2024·浙江金华·模拟）电镀污泥(包含Ni、Ca、Fe、Al 等金属阳离子)对环境污染极大，是典
型危险废弃物。某科研团队设计了从电镀污泥中提取镍的流程，如图所示。
根据以上信息，下列说法错误的是( )
A.“浸出渣”的主要成分可能是CaCO3、Fe(OH)3、Al(OH)3
B．“氨浸”时适当提高氨水浓度和反应温度，有利于增大浸出率
C．该流程中“有机萃取剂”和“萃余液”均可重复使用，且重复使用的目的相同
D．“富集”与“还原”之间的操作可能是沉淀、过滤、洗涤、干燥、灼烧
【答案】C
【解析】A.电镀污泥(包含Ni、Ca、Fe、Al 等金属阳离子)，研磨后加入碳酸铵、氨水进行氨浸后除去浸出
渣，钙离子与碳酸根离子反应生成CaCO3，溶液pH 增大促进Fe3＋、Al3＋的水解，转化为Fe(OH)3、
Al(OH)3，故浸出渣主要成分为CaCO3、Fe(OH)3、Al(OH)3，选项A 正确；B.“氨浸”时适当提高氨水浓
度，pH 值增大，升高反应温度，均促进Fe3＋、Al3＋的水解，有利于增大浸出率，选项B 正确；C.该流程中
“有机萃取剂”和“萃余液”均可重复使用，但前者重复使用的目的是充分利用萃取剂，而后者是为了提
高Ni 的萃取率，目的不相同，选项C 错误；D.“富集”与“还原”之间的操作是将溶液中的Ni 转化后处理
富集且转化为粗镍，可能是沉淀、过滤、洗涤、干燥、灼烧，选项D 正确。
考法02 综合工业流程
一、工业流程试题的呈现形式
4
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【方法技巧】读图要领
(1)箭头：进入的是投料(反应物)，出去的是含产品中元素的物质(流程方向)、副产物或杂质(支线方向)。
(2)三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。
二、流程中原料的预处理
方法
目的
研
磨、
雾化
将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物接触面积，以加快反应
速率或使反应更充分
水浸
与水接触反应或溶解
酸浸
与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去
碱浸
除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物
灼烧
除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质
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，如煅烧高岭土
三、流程中反应条件的控制
1．控制溶液的pH
(1)控制反应的发生，增强物质的氧化性或还原性，或改变水解程度。
(2)控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。
①控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如若要除去Al3＋、Mn2＋溶液中含有的Fe2
＋，先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH。
②调节pH 所需的物质一般应满足两点：能与H＋反应，使溶液pH 增大；不引入新杂质。例如：若要除去
Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。
2．控制反应的温度
(1)控制化学反应速率。
(2)控制平衡移动方向。
(3)控制固体的溶解与结晶，如趁热过滤能防止某物质降温时析出。
(4)促进溶液中气体的逸出或实现蒸馏。
(5)防止或实现某物质水解或分解。
(6)使催化剂达到最大活性。
(7)防止副反应的发生。
3．调节反应物的浓度
(1)根据需要选择适宜浓度，控制一定的反应速率，使平衡移动有利于目标产物的生成，减小对后续操作产
生的影响。
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(2)反应物过量，能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率，但对后续操作也会产生影响。
4．控制反应体系的压强
(1)改变化学反应速率。
(2)影响平衡移动的方向。
5．使用催化剂
加快反应速率，提高生产效率。
四、物质的分离与提纯
(一)沉淀洗涤
1．对沉淀洗涤的原因
(1)若滤渣是所需要的物质，洗涤的目的是除去晶体表面的可溶性杂质，得到更纯净的沉淀物。
(2)若滤液是所需要的物质，洗涤的目的是洗涤过滤所得到的滤渣，把有用的物质如目标产物尽可能洗出
来。
(3)防止污染环境：如果滤渣表面含有一些对环境有害的物质，如重金属或CN－，为了防止污染环境，往往
要对残渣进行洗涤。
2．洗涤剂的选择
洗涤试剂
适用范围
目的
蒸
馏
水
冷水
产物不溶于水
除去固体表面吸附着的××杂质；可适当降低固体因
为溶解而造成的损失
热水
有特殊的物质其溶解度随着温
度升高而下降
除去固体表面吸附着的××杂质；可适当降低固体因
为温度变化而造成溶解的损失
有机溶剂
固体易溶于水，难溶于有机溶
剂
减少固体溶解；利用有机溶剂的挥发性除去固体表面
的水分，产品易干燥
饱和溶液
对纯度要求不高的产品
减少固体溶解
酸、碱溶液
产物不溶于酸、碱
除去固体表面吸附着的可溶于酸、碱的杂质；减少固
体溶解
3.洗涤的方法
洗涤的方法
注意点
三个得分点
让过滤后的晶体继续留在过
滤器中，加入洗涤剂浸没晶
体，让洗涤液自然流下，重
复2～3 次即可
在洗涤过程中不能搅
拌。因为滤纸已经润
湿，如果搅拌很容易搅
破滤纸，造成晶体损失
注洗涤液→加洗涤液→重复操作
(1)注洗涤液：沿玻璃棒向漏斗中注入洗涤液
(2)加洗涤液：洗涤液完全浸没晶体
(3)重复操作：重复操作2～3 次
(二)产品分离、提纯
1．结晶——固体物质从溶液中析出的过程。
(1)蒸发浓缩、冷却结晶：如制取含结晶水的物质、除去KNO3中的少量NaCl。
(2)蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl 中的少量KNO3。
2．过滤——固、液分离。
3．洗涤——用冷水、酒精或电解质溶液洗去固体表面吸附的溶质。
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4．蒸馏——分离沸点不同互溶的液体混合物。
5．分液——互不相溶的液体间的分离。
6．萃取——用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。(反萃取)
7．升华——将可直接汽化的固体分离出来。
8．盐析——加无机盐使溶质的溶解度降低而析出。
9．冷却——利用气体易液化的特点分离气体，如工业合成氨中分离出液氨。
五、工业流程中的计算
化工流程题中涉及的计算主要有：样品的质量分数或纯度的计算，物质的转化率或产率、物质的量浓度、
物质的质量的计算。
1．计算公式
(1)n＝，n＝，n＝cV(aq)
(2)物质的质量分数(或纯度)＝×100%
(3)产品产率＝×100%
(4)物质的转化率＝×100%
2．计算方法——关系式法
关系式法常应用于一步反应或分多步进行的连续反应中，利用该法可以节省不必要的中间运算过程，避免
计算错误，并能迅速准确地获得结果。一步反应中可以直接找出反应物与目标产物的关系；在多步反应
中，若第一步反应的产物是下一步反应的反应物，可以根据化学方程式将某中间物质作为“中介”，找出
已知物质和所求物质之间量的关系。
如水中溶氧量(DO)的测定：
碱性条件下，O2将Mn2＋氧化为MnO(OH)2：①2Mn2＋＋O2＋4OH－===2MnO(OH)2↓
酸性条件下，MnO(OH)2将I－氧化为I2：②MnO(OH)2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋3H2O
用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2：③2S2O3
2-＋I2===S4O6
2-＋2I－
可得关系式：O2～2Mn2＋～2MnO(OH)2～2I2～4Na2S2O3
考向01 物质制备型工业流程
【例1】（2024·湖北荆州·三模）钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以＋3、＋4、＋5 价的化合物存在，还
包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。
该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH 如下表所示：
金属离子
Fe3＋
Fe2＋
Al3＋
Mn2＋
开始沉淀pH
1.9
7.0
3.0
8.1
完全沉淀pH
3.2
9.0
4.7
10.1
7
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回答下列问题：
(1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是_________________________________________。
(2)“酸浸氧化”中，VO＋和VO2＋被氧化成VO，同时还有________离子被氧化。写出VO＋转化为VO 反应
的离子方程式_______________________________________________。
(3)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V2O5·xH2O，随滤液②可除去金属离子K＋、Mg2＋、Na＋、______，以
及部分的______。
(4)“沉淀转溶”中，V2O5·xH2O 转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是________。
(5)“调pH”中有沉淀生成，生成沉淀反应的化学方程式是_________________________。
(6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是
___________________________________________________________________。
【解析】第一阶段：初处理阶段。
(1)初处理阶段的操作是“酸浸氧化”，此操作需要加热，其原因主要是为了加快酸浸和氧化反应速率，提
高原料的利用率。
(2)①分析物质的变化。“酸浸氧化”过程中，Fe3O4与硫酸反应生成FeSO4、Fe2(SO4)3和水；MnO2具有氧
化性，Fe2＋具有还原性，因此在VO＋和VO2＋被氧化成VO 的同时，Fe2＋也被氧化。
②陌生氧化还原反应离子方程式的书写。
第一步，初步确定反应物和生成物。
显性确定：直接从题给信息中确定；隐性确定：根据反应原理分析确定。
第二步，写出氧化还原反应离子方程式，具体步骤为：
根据参加氧化还原反应的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物呈现反应关系并依据得失电子数相等确定
相关化学计量数。
VO＋＋MnO2―→VO＋Mn2＋
第三步，根据溶液的酸碱性环境和相关守恒补充缺失微粒，并配平。
从电荷守恒的角度分析，反应物中需要增加带正电荷的微粒，因为该操作中加入硫酸，因此可补充H＋；
从原子个数守恒的角度分析：生成物中的氧原子数小于反应物中的氧原子数，结合反应物中的H＋，生成
物中还应有H2O。由此可写出该反应的离子方程式为VO＋＋MnO2＋2H＋===VO＋Mn2＋＋H2O
第二阶段：除杂提纯阶段。
(3)根据题给信息，确定元素存在形态。
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由此可知，滤液②中还存在Mn2＋，另外还有部分Fe3＋和Al3＋。
(4)物质成分的分析：根据物质的性质及题给信息分析。
滤饼②――→滤渣④
该过程中Al(OH)3溶解生成[Al(OH)4]－；Fe(OH)3以沉淀形式进入滤渣③；根据题给信息V2O5·xH2O 转化为
钒酸盐溶解。
(5)化学方程式的书写：确定“调pH”过程中的反应物、反应条件，根据物质性质和反应原理书写化学方程
式。
(6)原有知识――→解释新情境问题。
【答案】(1)加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全) (2)Fe2＋ VO＋＋MnO2＋2H＋===VO＋Mn2＋＋H2O
(3)Mn2＋ Al3＋和Fe3＋
(4)Fe(OH)3 (5)Na[Al(OH)4]＋HCl===Al(OH)3↓＋NaCl＋H2O (6)利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能完
全析出
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【思维建模】流程图建模——理清流程图的各环节
[识图方法]
图1 箭头表示反应物加入同时生成物出来；
图2 箭头表示反应物分步加入和生成物出来；
图3 箭头表示循环反应。
考向02 分离提纯型工业流程
【例2】（2024·湖北武汉·模拟）V 有“工业味精”之称。工业上提取钒的工艺有多种，一种从钒页岩(一
种主要含Si、Fe、Al、V 元素的矿石)中提取V 的工艺流程如下：
已知：①“酸浸”时有
生成。②“萃取”时离子萃取率的大小顺序为
。回
答下列问题：
(1)“焙烧”时可添加适量“盐对”NaCl-Na2SO4与钒页岩形成混合物，这样做的目的是 。
(2)“滤渣Ⅰ”除掉的主要杂质元素是 (填元素符号)。
(3)H2C2O4作用是将
转化为
，转化的目的是 ，发生的离子反应方程式为 。
(4)“沉钒”时，生成
沉淀，“步骤X”的目的是 ，写出“煅烧”时的化学反应方程式
。
(5)以“沉钒率”(
沉淀中V 的质量和钒页岩中钒的质量之比)表示钒的回收率如图所示，温度高于
80℃时沉钒率下降的原因是 。
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【答案】(1)生成易溶的钠盐，提高钒的浸取率
(2)Si
(3) VO2+的浸取率大于
，转化为VO2+可以提高钒的浸取率 2
+H2C2O4+2H+=2VO2+
+2CO2↑+2H2O
(4) 将VO2+氧化为
2NH4VO3
2NH3↑+V2O5+H2O
(5)温度高于80℃时，
的水解程度增大，
浓度减小导致沉钒率下降
【分析】将钒页岩(一种主要含Si、Fe、Al、V 元素的矿石)中添加NaCl-Na2SO4进行焙烧，可将V 转化为
易溶的钠盐，Fe、Al 等转化为金属氧化物；加入酸进行酸浸，滤渣1 为硅的化合物；调节溶液的pH 至
5.1，所得滤渣为Fe(OH)3、Al(OH)3，滤液中含有
；加入H2C2O4进行还原，将
还原为VO2+；加入
萃取率进行萃取，去掉水相，再进行反萃取，分离出含有VO2+的水溶液；加入氧化剂将VO2+氧化为
；加入NH4Cl 溶液进行沉钒，过滤得到NH4VO3，煅烧NH4VO3，制得V2O5。
【解析】（1）“焙烧”时可添加适量“盐对”NaCl-Na2SO4与钒页岩形成混合物，这样做能将钒转化为可
溶性盐，目的是：生成易溶的钠盐，提高钒的浸取率。
（2）加入酸后，钒对应的盐，铁、铝的氧化物等都易溶于酸，只有硅的化合物不溶，所以“滤渣Ⅰ”除
掉的主要杂质元素是Si。
（3）题干信息显示，VO2+的浸取率大于
，则H2C2O4作用是将
转化为
，所以转化的目的
是：VO2+的浸取率大于
，转化为VO2+可以提高钒的浸取率；发生的离子反应方程式为2
+H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O。
（4）“沉钒”时，生成
沉淀，则“步骤X”操作后，VO2+转化为
，所以目的是将VO2+氧化为
，“煅烧”时的化学反应方程式为2NH4VO3
2NH3↑+V2O5+H2O。
（5）从图中可以看出，温度高于80℃时，沉钒率下降，可能是
浓度减小造成的，原因是：温度高于
80℃时，
的水解程度增大，
浓度减小导致沉钒率下降。
【思维建模】解题思维建模——通过“三审”建立系统思维
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(1)审题干——明确原料成分和目的要求
(2)审流程——明确各步转化原理和目的
①看箭头：进入的是原料(即反应物)；出去的是生成物(包括主产物和副产物)。
②看三线：主线主产品、分支副产品、回头为循环。
③找信息：明确反应条件控制和分离提纯方法。
④关注所加物质的可能作用：参与反应、提供反应氛围、满足定量要求。
(3)审问题——明确答什么
①不要答非所问：要看清题目要求，按要求答题，防止答非所问。
②规范答题：回答问题要准确全面，注意语言表达的规范性，特别是化学用语的书写与表示要准确、规
范。
【对点1】（2024·江苏南京·模拟预测）重铬酸钾(K2Cr2O7)在实验室和工业上都有广泛应用，如用于制铬
矾、制火柴、电镀、有机合成等。工业上以铬铁矿［主要成分为Fe(CrO2)2，杂质主要为硅、铁、铝的氧化
物］制备重铬酸钾的工艺流程如下图所示：
已知：
①焙烧时Fe(CrO2)2中的Fe 元素转化为NaFeO2，Cr 元素转化为Na2CrO4。
②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1 所示。当溶液中可溶性组分浓度c≤10-5
mol·L-1时，可认为已除尽。
③有关物质的溶解度如图2 所示。
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回答下列问题：
(1)基态铬原子价电子轨道表示式为 。
(2)写出焙烧过程中生成Na2CrO4反应的化学方程式 。
(3)水浸滤渣的主要成分是Fe(OH)3，写出生成此滤渣的离子方程式 。
(4)中和步骤中理论pH 的范围是 。
(5)酸化时加冰醋酸，酸化的目的是 ，能不能用盐酸代替醋酸 (填“能”或“不能”)。重铬
酸(H2Cr2O7)是一种较强的酸，写出它的结构式 。
(6)工序1 加入KCl 的目的是 。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
(5) 将溶液中的
转化为
不能
(6)将Na2Cr2O7转化为K2Cr2O7
【分析】焙烧：由已知信息①，焙烧时Fe(CrO2)2中的Fe 元素转化为NaFeO2，，Cr 元素转化为Na2CrO4，
发生反应
；铁、硅、铝的氧化物分别转化
为NaFeO2、Na2SiO3、Na[Al(OH)4]。
水浸：将NaFeO2转化为Fe(OH)3沉淀，反应的离子方程式为
，过滤得到含
有Fe(OH)3的滤渣。
中和：由流程图可知，向滤液中加入醋酸进行中和的目的是将Na2SiO3、Na[Al(OH)4]转化为H2SiO3、
Al(OH)3沉淀除去，结合已知信息②，调节溶液的pH
时，
均小于10-5 mol/L 而
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除尽，但当溶液的pH＜4.5 时，Al(OH)3会转化为Al3+，故理论pH 范围为
。Na2CrO4部分转化
为Na2CrO7，过滤得到含有H2SiO3、Al(OH)3的滤渣。
酸化：由已知信息②中的图1 可知，向滤液中加入醋酸的目的是调节溶液的pH 约为5，将溶液中的
Na2CrO4转化为Na2CrO7。
工序Ⅰ：向反应后的溶液中加入KCl 将Na2Cr2O7转化为K2Cr2O7沉淀，经过滤、洗涤得到K2Cr2O7粗产品。
工序Ⅱ：粗产品经重结晶得到K2CrO7。
【解析】（1）基态铬原子价电子排布式为3d54s1，轨道表示式为
。
（2）焙烧过程中生成Na2CrO4的化学方程式为
。
（3）根据分析，生成滤渣的离子方程式为
。
（4）根据分析，理论pH 范围为
。
（5）酸化时加冰醋酸酸化的目的是将溶液中的
转化为
。不能用盐酸代替醋酸，因为会引入杂
质Cl-。重铬酸(H2Cr2O7)是的结构式为
。
（6）根据分析知，加入KCl 是为了将Na2Cr2O7转化为K2Cr2O7。
【对点2】（2024·陕西商洛·模拟预测）以含铍废渣(主要含有
、还含有
)为原料制备单质
的工艺流程如下：
已知：
及其化合物的性质与
及其化合物的性质类似。
回答下列问题：
(1)滤渣的主要成分是 (填化学式)。
(2)“沉铝”反应的化学方程式为 。
(3)“氧化、除铁”过程中，氧化剂可使用
或
，氧化相同量的
，理论上消耗
。
(4)试剂X 选择氨水而不选择
溶液的原因是 。
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(5)写出“合成”反应的化学方程式： 。
(6)“转化”时需要真空环境的原因是 ，该反应类型为 (填基本反应类型)。
(7)若含铍废渣中
的含量为
，上述工艺流程中
的损失率为
，则
含铍混合物理论上可以生产
(列出计算式即可)。
【答案】(1)
、
(2)
(3)
(4)
溶液能与
反应，由于加入量不易控制，会导致最终
的产率降低
(5)
(6) 防止
和
被氧化 置换反应
(7)
【分析】‘酸浸’时
、
与稀硫酸反应生成Be2+、Al3+、Fe3+、Fe2+，CaO 与硫酸反
应生成
微溶于水，
不溶于酸，过滤的滤渣成分为
、
，‘沉铝’时硫酸铝和硫酸铵反
应生成
沉淀，加入氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+，加入试剂X 调节溶液pH 沉淀Fe3+得
到Fe(OH)3，已知：
及其化合物的性质与
及其化合物的性质类似，则Be(OH)2能溶于强碱，故试剂X
应为弱碱，X 应选择氨水；
【解析】（1）CaO 与硫酸反应生成
微溶于水，
不溶于酸，滤渣的主要成分为
、
；
（2）‘沉铝’时硫酸铝和硫酸铵反应生成
沉淀，反应方程式为
；
（3）氧化相同量的
，都是将Fe2+氧化为Fe3+，则转移电子数相等，氧化剂可使用
或
分别
生成H2O 或NaCl，1mol
或
反应均转移2mol 电子，则理论上消耗
1:1；
（4）已知：
及其化合物的性质与
及其化合物的性质类似，则Be(OH)2能溶于强碱，故试剂X 应为弱
碱，试剂X 选择氨水而不选择
溶液的原因是：
溶液能与
反应，由于加入量不易控
制，会导致最终
的产率降低；
（5）“合成”反应
与HF、氨气反应生成(NH4)2BeF4和水，反应的化学方程式：
；
（6）“转化”时发生反应
，需要真空环境的原因是：防止
和
被氧化，该反应
类型是置换反应；
（7）1t 含铍混合物中含1t×
的
，上述工艺流程中
的损失率为
，则实际参与反应的
有
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1t×
×(1-b%)，根据Be 元素质量守恒可得关系式
，解得m=
，理论
上可以生产
。
1.（2024·安徽安庆·模拟预测）铋（Bi）及其化合物在电子材料等领域有着广泛作用。以某铋矿（主要成分
为
、
，主要杂质
和
）制取
并回收锰的工艺流程如下：
按要求回答下列问题。
(1)元素Bi 较同主族N 的周期数大4，写出基态Bi 原子的价层电子排布式 。
(2)滤渣1 的主要成分的晶体类型为 。
(3)“还原”步骤中Bi 粉的作用为 。
(4)已知
在2.0<pH<11.0 的环境中，易水解成BiOCl 沉淀。写出该反应的化学方程式： 。
(5)已知：常温下，
；“沉铋”步骤得到BiOCl 沉淀。此“沉铋”步骤控制溶液
的pH 范围为 。
(6)
（相对分子质量为Mr）的立方晶胞结构如图所示（棱长为apm）。
的化学式为 ；晶
胞密度为
（用含a、Mr、
的代数式表示；
为阿伏加德罗常数的值）。
【答案】(1)
(2)共价晶体
(3)
还原成
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(4)
(5)2<pH<6.5
(6)
【分析】某铋矿先水浸提锰，MnSO4溶于水通过过滤分离；用浓盐酸处理浸出固体后过滤，二氧化硅不反
应得到滤渣1 为SiO2，铋、铁元素反应进入滤液，滤液中含有Fe3+、Bi3+；加入Bi 粉处理滤液，Fe3+被还原
成Fe2+，过滤后滤液中含有Fe2+、Bi3+；加入NaOH 使得铋转化为沉淀过滤分离出来，沉淀加入氢氧化钠溶
液脱氯处理得到Bi2O3。
【解析】（1）元素Bi 较同主族N 的周期数大4，则为第6 周期ⅤA 族，基态Bi 原子的价层电子排布式
6s26p3。
（2）滤渣1 为SiO2，是由共价键形成的共价晶体。
（3）加入Bi 粉处理滤液，将Fe3+被还原成Fe2+。
（4）
在2.0<pH<11.0 的环境中，易水解成BiOCl 沉淀，根据质量守恒可知，还生成HCl，该反应的
化学方程式：
。
（5）亚铁离子浓度度为0.05mol/L，亚铁离子开始沉淀时，
，pOH=7.5，pH=6.5，结合BiCl3在2.0＜pH＜
11.0 的环境中易水解成BiOCl 沉淀，故“沉Bi”步骤控制溶液的pH 范围为2.0＜pH＜6.5。
（6）根据“均摊法”，晶胞中含
个Bi、6 个O，则晶体化学式为Bi2O3，密度为
。
2．（2023·安徽安庆·模拟预测）碲（
）是半导体、红外探测等领域的重要战略元素。从阳极泥或冶炼
烟尘中提取的粗二氧化碲中含有
、
、
等杂质。一种由粗二氧化碲提取纯碲的工艺流程如图
所示。
回答下列问题：
(1)“浸出”步骤中，碲和硒两种元素分别转化为
和
。浸出温度控制在
左右，当温度超过
时，碲的浸出率会小幅降低。降低的主要原因是 。
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(2)
的沸点（
）高于
的沸点（
），原因是 。
(3)已知“净化”中
、
。在“净化”过程中，缓慢滴加极稀的硫化
钠溶液，先产生的沉淀是 （填化学式），当
、
共沉淀时，
（已知
时，
、
。）
(4)化学反应的吉布斯自由能变
。
还原
和
的
随温度T 的变化曲线如图所
示。则“还原除杂”步骤的温度不宜超过 K，该步骤控制在此温度以下的原因是
。
(5)“还原”步骤中产生碲单质的化学方程式为 。
【答案】(1)温度超过
时加速浓盐酸挥发，导致浸出率下降
(2)
和
结构相似，都属于分子晶体，
的相对分子质量大，范德华力更大
(3)
(4)315（312~320 之间都可以） 低于该温度，
和
反应的
，
不会被还原
(5)
【分析】从阳极泥或冶炼烟尘中提取的粗二氧化碲中含有
、
、
等杂质，加入浓盐酸浸出
时，
、
、
、
分别转化为
、
、
、
，加入
净化，
、
和
反应生成
、
沉淀，通入
进行还原除杂，
转化为硒，抽滤后得到粗硒，往
滤液中继续通入
，
被还原为碲粉，将滤液中再加入还原剂R，剩余
还原为粗碲，据此解
答。
【解析】（1）浓盐酸受热易挥发，浸出温度控制在65℃左右，当温度超过80℃时，由于浓盐酸挥发而造
成碲的浸出率会小幅降低。降低的主要原因是：温度超过80℃加速浓盐酸挥发，导致浸出率下降，故答案
为：温度超过80℃加速浓盐酸挥发，导致浸出率下降；
（2）
的沸点高于
的沸点原因是：
和
结构相似，都属于分子晶体，
的相对分
子质量大，范德华力更大，故答案为：
和
结构相似，都属于分子晶体，
的相对分子质量
大，范德华力更大；
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（3）当生成
沉淀时，所需
浓度为
，当生成
沉淀时，所
需
浓度为
，所需
浓度更小的会先沉淀，故
先沉淀，当
、
共沉淀时，
，故答案为：
、
；
（4）“还原除杂”时，需将
还原为
，但不能将
还原，由图中可知，温度超过315K 时，
就能被
还原，则步骤的温度不宜超过315K，该步骤控制在此温度以下的原因是：低于该温度，
和
反应的
，
不会被还原，
故答案为：315K （312~320 之间都可以）；
和
反应的
，
不会被还原；
（5）“还原”步骤中
被
还原为碲单质，化学方程式为
，故答案为：
。
3．（2024·福建泉州·模拟预测）从辉铋矿(主要成分为
，含有
、
、
杂质)回收铋的一种
工艺流程如下图所示。
已知：①氧化性：
。
②
、
和
的
分别为
、
和
。
(1)
是第六周期
族元素，基态
原子的价电子的轨道表示式 。
(2)酸浸过程中，铋在浸出液中以
的形式存在，则
发生的离子方程式为： 。
(3)将辉铋矿在空气中焙烧，再用盐酸酸浸，也可以得到同样的浸出液，该方法除了能耗较大外，还存在一
个缺点： 。
(4)还原过程中，
发生的离子方程式为 。
(5)“除铜”过程中，若铜离子的浓度降低至
，溶液中
最大浓度
。
(6)用隔膜电极法，适当控制电位，电解液可以返回酸浸中再次使用，则阳极的电极反应式为
。
(7)铋化锂被认为是很有潜力的正极材料，晶胞结构如图所示。
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①晶胞可以看作是由铋原子构成的面心立方晶格，锂原子填充在其中的四面体和八面体空隙处，晶体的化
学式为 。晶胞中每个
周围最近的
原子个数为 。
②图中原子坐标参数：
为
，则
的坐标为 。
【答案】(1)
(2)
(3)产生二氧化硫，污染空气
(4)
(5)0.5
(6)
(7) BiLi3或者Li3Bi； 12
【分析】辉铋矿(主要成分为Bi2S3，含有SiO2、Cu2S、FeS2杂质)加入盐酸调节pH，并加入NaClO3，发生
反应：
、
、
，SiO2不溶，得到浸出渣为SiO2和S，浸出液中含有
Bi3+、Cu2+、Fe3+，滤液中加入铋粉还原铁离子：
，加入硫化铵沉淀Cu2+，则电解时，
阳离子有Bi3+、H+和
、Na+、Fe2+，电解液可返回到酸浸步骤中可知，电解后会产生氯酸钠，则阴极发
生还原反应的电极反应式：
，阳极发生的电极反应式：
，据此分析解答
【解析】（1）基态铋(Bi)位于第6 周期第ⅤA 族，则其价层电子排布式为6s26p3，轨道表示式为：
。
（2）在用盐酸、NaClO3浸泡时辉铋矿的主要成分Bi2S3会发生反应：
。离子方程式为：
，
故答案为：
。
（3）辉铋矿的主要成分为Bi2S3，含有SiO2、Cu2S、FeS2杂质，将辉铋矿在空气中焙烧，会产生二氧化
硫，因此还有一个缺点是会产生二氧化硫，污染空气，故答案为：产生二氧化硫，污染空气。
（4）还原过程中，铋粉还原铁离子：
，故答案为：
。
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（5）②、
和
的分别为
、
和
。“除铜”时产生
沉淀，
，若铜离子的浓度降低至
，
，则溶液中
最大浓度
。
（6）电解液可返回到酸浸步骤中可知，电解后会产生氯酸钠，则阴极发生还原反应的电极反应式：
，阳极发生的电极反应式：
，故答案为：
。
（7）①根据均摊法，该晶胞含有的
为
，含有的Bi 为
，Bi、Li 个数比为
4：12=1：3，则晶体的化学式为BiLi3；晶胞中每个
周围最近的
原子位于面对角线位置，可知有
，
故答案为：BiLi3或者Li3Bi；12；
②锂原子填充在其中的四面体和八面体空隙处，由题干晶胞结构示意图可知，
为
，则
的坐标
为
。
4．（2024·山东泰安·模拟预测）BiOCl 是一种新型的高档环保珠光材料。以辉铋矿和软锰矿为原料制取氯
氧化铋和超细氧化铋的工艺流程如下：
已知：i. Bi3＋易与Cl-形成
；pH>3，
易发生水解为BiOCl。ii.几种离子沉淀与pH 的关系如下。
离子
Mn2+
Fe2+
Fe3+
开始沉淀pH
8.1
6.3
1.9
沉淀完全pH
10.1
8.3
3.3
(1)“联合焙烧”时，Bi2S3和MnO2在空气中反应生成 Bi2O3和MnSO4，该反应的化学方程式为 。
(2)“酸浸”时需及时补充浓盐酸调节浸取液的 pH，一般控制浸取液pH 小于1.4，其目的是 。
(3)“转化”时加入金属Bi 的作用是 ，得到BiOCl 的离子方程式为 。
(4)铋能被有机萃取剂(简称 TBP)萃取，其萃取原理可表示为
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。“萃取”时需向溶液中加入NaCl 固体调节Cl-浓度，
萃取率随c(Cl-)变化关系如图所示，c(Cl-)最佳为1.3 mol·L-1。c(Cl-)＞1.3mol·L−1 时，铋离子萃取率下降的可
能原因是 。
(5)“沉淀反萃取”时生成草酸铋[Bi2(C2O4)3·7H2O] 晶体。为得到含 Cl- 较少的草酸铋晶体，“萃取”后有机
相与草酸溶液的混合方式为 。
【答案】(1)2Bi2S3+6MnO2+9O2
2Bi2O3+6MnSO4
(2)增大 Cl-、H+浓度，使铋充分浸出；同时抑制金属离子 Bi3＋(或
)、Fe3＋水解
(3) 加入Bi 发生反应：Bi+3Fe3+=Bi3++3Fe2+，将Fe3+转化为Fe2+，避免形成Fe(OH)3沉淀，保证BiOCl 的纯
度
(4)c(Cl-)＞1.3mol·L−1 时，铋离子萃取平衡（
）逆向移动，萃取率下降
(5)边搅拌边将有机相溶液滴加到草酸溶液中
【分析】辉铋矿和软锰矿联合焙烧时，Bi2S3和MnO2在空气中反应生成 Bi2O3和MnSO4，水浸后过滤，滤
渣中加浓盐酸酸浸后过滤，将滤液分成两份，其中一份中加金属铋转化，铋和铁离子发生氧化还原反应，
生成亚铁离子和Bi3+：Bi+3Fe3+=Bi3++3Fe2+，然后调溶液pH=4.6，使Bi3+水解生成BiOCl；另一份加萃取剂
TBP，使Fe3+和Bi3+分离，分液，有机相再加草酸溶液反萃取出Bi3+，最终得到超细氧化铋。
【解析】（1）“联合焙烧”时，Bi2S3和MnO2在空气中反应生成 Bi2O3和MnSO4，Mn 元素化合价由+4 价
降低到+2 价，O2中氧元素化合价降低，硫元素化合价由-2 价升高到+6 价，该反应的化学方程式为
2Bi2S3+6MnO2+9O2
2Bi2O3+6MnSO4；
（2）Bi3＋易与Cl-形成
，pH>3 时，
易发生水解生成BiOCl：
+H2O
BiOCl+5Cl-
+2H+，“酸浸”时及时补充浓盐酸调节浸取液的pH，可以增大H+和Cl-浓度，使平衡逆向移动，
浓
度增大后又抑制Bi3＋与Cl-形成
，使Bi3＋充分浸出，同时增大H+浓度还能抑制Bi3＋(或
)、Fe3+水
解，即控制浸取液pH 小于1.4，其目的是：增大 Cl-、H+浓度，使铋充分浸出，同时抑制金属离子 Bi3＋(或
)、Fe3＋水解；
（3）金属Bi 具有还原性，“转化”时加入金属Bi 发生反应：Bi+3Fe3+=Bi3++3Fe2+，将Fe3+转化为Fe2+，避
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免形成Fe(OH)3沉淀，保证BiOCl 的纯度；得到BiOCl 的离子方程式为
；
（4）c(Cl-)＞1.3mol·L−1 时，铋离子萃取平衡
逆向移
动，所以铋离子萃取率下降；
（5）为得到含 Cl- 较少的草酸铋晶体，“萃取”后有机相与草酸溶液的混合方式为：边搅拌边将有机相溶
液滴加到草酸溶液中。
5．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）二氧化铈(
)是一种用途广泛的稀土化合物。以氟碳铈矿(主要含
)为原料制备
的一种工艺流程如图所示：
已知：①
能与
结合成
，也能与
结合成
；
②在硫酸体系中
能被萃取剂[
]萃取，而
不能。
回答下列问题：
(1)氧化焙烧中氧化的目的是 。
(2)“萃取”时存在反应：
，如图中D 是分配比，表示Ce(IV)分别在有
机层中与水层中存在形式的物质的量浓度之比
保持其它条件不变，若在起始料液中
加入不同量的
以改变水层中的
，请解释D 随起始料液中
变化的原因：
。
(3)“反萃取”中，在稀硫酸和
的作用下
转化为
，反应的离子方程式为： 。
(4)向水层中加入NaOH 溶液来调节溶液的pH，pH 应大于 时，
完全生成
沉淀。
(已知
[
])
(5)
是汽车尾气净化催化剂的关键成分，它能在还原气氛中供氧，在氧化气氛中耗氧，在尾气消除过
程中发生着
(0≤x≤0.25)的循环，请写出
消除NO 尾气(气体产物是空气的某一
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成分)的化学方程式 。
(6)氧化铈
，常用作玻璃工业添加剂，在其立方晶胞中掺杂
，
占据原来
的位置，可以得
到更稳定的结构，如图所示，
晶胞中
与最近
的核间距为a pm。(已知：
的空缺率=
)
①已知M 点原子的分数坐标为
，则N 点原子的分数坐标为 。
②
晶体的密度为 (只需列出表达式)。
③若掺杂
后得到
的晶体，则此晶体中
的空缺率为 。
【答案】(1)将＋3 价铈氧化为＋4 价
(2)随着
增大，水层中
被
结合成
，导致萃取平衡向左移动，D 迅速减小
(3)
(4)9
(5)
(6)
10%
【分析】氟碳铈矿(主要含CeFCO3)氧化焙烧将将+3 价铈氧化为+4 价，加入盐酸得到Ce4+的溶液，加入萃
取剂，Ce4++n(HA)2
Ce•(H2n-4A2n)+4H+，从而除去溶液中的F-，再加入过氧化氢和硫酸，Ce4+被还原为
Ce3+，反萃取得到Ce3+的溶液，加入NaOH，使Ce3+转化为Ce(OH)3，加入NaClO，Ce(OH)3被氧化为
Ce(OH)4。
【解析】（1）原料CeFCO3中Ce 为+3 价，结合题目信息“在硫酸体系中Ce4+能被萃取剂[(HA)2]萃取，而
Ce3+不能”，所以氧化焙烧的目的是将+3 价铈氧化为+4 价。
（2）D 随起始料液中
变化的原因是：随着
增大，水层中
被
结合成
，
导致萃取平衡向左移动，D 迅速减小。
（3）依据流程中水层含Ce3+可知，Ce4+作氧化剂，H2O2作还原剂，氧化产物一定有氧气，在酸性环境下反
应，从而写出离子方程式
。
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（4）Ce3+完全生成Ce(OH)3沉淀时，Ce3+浓度小于10-5mol/L，依据Ksp[Ce(OH)3=1.0×10-20]，
，c(H+)=
，则pH 大于9 时，Ce3+完全生成Ce(OH)3
沉淀。
（5）根据题目信息“CeO2在氧化气氛中耗氧”，“气体产物是空气的某一成分”，可知NO 的产物是
N2，写出方程式：
。
（6）①根据M 点原子的分数坐标为（0，0，0），N 在面心位置，则N 点原子的分数坐标为
；
②根据均摊原则，CeO2晶胞中Ce4+数为
=4，O2-数为8，CeO2晶胞中Ce4+与最近O2-的核间距为
apm，为晶胞体对角线的
，则晶胞边长为
，晶体的密度为
；
CeO
④
2中阳离子和阴离子的个数比为1:2，若掺杂Y2O3后得到n（CeO2）：n（Y2O3）＝0.6：0.2 的晶体，
阳离子和阴离子的个数比为1:1.8，则此晶体中O2-的空缺率为
=10%。
6．（2024·北京·三模）
是一种重要的化工原料，可用于制革，印染等工业。
(1)以铬铁矿（主要成分为
，还含有MgO、
、
等）为原料制备
的工艺
流程如图。
已知：Al2O3与纯碱焙烧转化为NaAlO2，SiO2与纯碱焙烧转化为Na2SiO3。
①焙烧时将矿料磨碎且气体与矿料逆流而行，其目的是 。
②焙烧的目的是将
转化为
并将Al、Si 氧化物转化为可溶性钠盐，写出焙烧时
发生的化学方程式 。
③滤渣1 主要含有 。
④矿物中相关元素可溶性组分的物质的量浓度c 与pH 的关系如下图所示。
25
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ⅰ．过程Ⅲ中用H2SO4溶液的目的是 ，pH 的理论范围为 。
ⅱ．过程Ⅳ发生反应
，计算该反应的K≈ 。
(2)测定产品中
的质量分数。
称取a g 产品，用500mL 容量瓶配制为待测液。取25mL 待测液于锥形瓶中，加入蒸馏水和稀硫酸等，用
b mol∙L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液v mL。产品中
（摩尔质量为
）的质量分数为 。（列计算式）
(3)利用膜电解技术，以
溶液为阳极室电解质溶液，NaOH 溶液为阴极室电解质溶液也可以制备
，装置如图。
①离子交换膜应该选用 （填序号）。
a．阴离子交换膜 b．质子交换膜 c．阳离子交换膜
②结合方程式解释Na2Cr2O7产生的原理 。
已知：酸性条件下
被还原为Cr3+。
【答案】(1) 增大接触面积，提高反应速率，使矿石充分反应
Fe2O3和MgO 调节溶液pH 使
与
转化为沉淀除去 4.5~9.3 1014.8
(2)
(3) c 阳极发生反应：
，导致
增大，促进平衡
正向移动，产生
，同时部分
移向阴极区，在阳极生成
【分析】铬铁矿(主要成分为
，还含有MgO、
、
等)加入纯碱焙烧，生成Na2CrO4、
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NaAlO2、Na2SiO3等，FeO 转化为Fe2O3，MgO 不反应；加水浸取后，滤渣1 为Fe2O3、MgO；滤液中加入
H2SO4后过滤，溶液2 为Na2CrO4溶液，滤渣2 为Al(OH)3、H2SiO3等；Na2CrO4溶液中继续加入H2SO4，最
终转化为Na2Cr2O7。
【解析】（1）①焙烧时将矿料磨碎且气体与矿料逆流而行，可增大矿石与空气的接触面积，则其目的
是：增大接触面积，提高反应速率，使矿石充分反应。
②焙烧的目的是将
转化为
并将Al、Si 氧化物转化为可溶性钠盐，则FeO 被O2氧化为
Fe2O3，焙烧时
发生的化学方程式为
。
③由分析可知，滤渣1 主要含有Fe2O3和MgO。
④ⅰ．由分析可知，过程Ⅲ中用H2SO4溶液的目的是：调节溶液pH 使
与
转化为沉淀除去；pH
的理论范围应在
完全转化为Al(OH)3、Al(OH)3刚开始溶解的pH 之间，即为4.5~9.3。
ⅱ．过程Ⅳ发生反应
，我们选择pH=2.4 的点，此时c(
)=1mol/L，c(
)=10-5mol/L，c(H+)=10-2.4mol/L，该反应的K≈
=1014.8。
（2）依据得失电子守恒，可建立如下关系式：
——6Fe2+，n(Fe2+)=bmol/L×v×10-3L=bv×10-3mol，n(
)=
mol，则产品中
（摩尔质量为
）的质量分数为
=
。
（3）利用膜电解技术，以
溶液为阳极室电解质溶液，NaOH 溶液为阴极室电解质溶液也可以制备
，则阳极发生反应
，溶液的酸性增强，发生
的转化，阴极发生反应4H2O+4e-=2H2↑+4OH-，阳极中的Na+、H+会向阴极
迁移。
①由分析可知，离子交换膜应允许Na+、H+通过，应该选用阳离子交换膜，故选c。
②由分析可得出，Na2Cr2O7产生的原理：阳极发生反应：
，导致
增大，促进
平衡
正向移动，产生
，同时部分Na+移向阴极区，在阳极生成
。
7．（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：
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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)。
(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
。
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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
]
【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
【解析】（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
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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
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，
。
8．（2024·湖南长沙·三模）硫酸铅广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料以及精细化工产品等。工业生产中
利用方铅矿(主要成分为
，含有
等杂质)制备
晶体，工艺流程如下：
已知：①
；
②
。
(1)基态
原子的价层电子排布式为 。
(2)“浸取”时，由
转化为
的离子方程式为 。
(3)滤渣2 的主要成分是 (填化学式)。
(4)由该工艺可知，反应
属于 。反应(填“放热”或“吸
热”)。
(5)“沉淀转化”步骤完成后溶液中的
浓度为
，则此时溶液中的
浓度为
(6)滤液a 可循环利用，试剂M 是 。(填化学式)。
(7)PbS 的立方晶胞如图所示，已知晶体密度为
，阿伏加德罗常数的值为
，则晶胞中硫离子与铅
离子最近的距离为 nm。
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【答案】(1)6s26p2
(2)
(3)
、
(4)吸热
(5)0.1
(6)
(7)
【分析】方铅矿精矿(主要成分为PbS，含有FeS2，Al2O3等杂质)和软锰矿(主要成分为MnO2)中加入稀盐
酸，盐酸与MnO2、PbS 发生反应生成PbCl2和S，MnO2被还原成Mn2+，加入的NaCl 可促进反应PbCl2(s)
+2Cl-(aq)
[PbCl
⇌
4]2- (aq)平衡正向移动使更多的Pb 元素存在于溶液中，加入MnO 调节溶液pH，使铁离
子、铝离子转化成氢氧化铁沉淀、氢氧化铝沉淀除去，然后过滤；PbCl2难溶于冷水，将滤液冷水沉降过滤
得到PbCl2晶体，之后加入稀硫酸或者硫酸钠发生沉淀转化，生成硫酸铅晶体，过滤得到晶体烘干得到硫
酸铅粉末，滤液中主要成分为HCl，据此回答。
【解析】（1）Pb 与C 同主族，在第六周期，则基态Pb 原子的价层电子排布式为6s26p2；
（2）根据分析可知，PbS 转化为[PbCl4]2−的离子方程式为：
；
（3）根据分析可知，滤渣2 的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3；
（4）PbCl2难溶于冷水，降温反应PbCl2(s)+2Cl−(aq)
[PbCl
⇌
4]2−(aq)平衡逆向移动，该反应属于吸热反应；
（5）根据
=
可知，
mol/L，
mol/L；
（6）根据分析可知，滤液a 可循环利用，试剂M 是Na2SO4/H2SO4；
（7）硫离子与铅离子最近的距离为体对角线的
，由图可知，黑球有4 个，在内部，灰球均摊为
个，边长为
cm，所以硫离子与铅离子最近的距离为
nm。
9．（2024·山东济南·模拟预测）偏磷酸钡
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
，含有少量
、
、
、
等杂质)制备偏
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磷酸钡的一种工艺的主要流程如图所示：
已知25℃时：①
，
，
，
，
②将
通入
溶液中，当
时生成
，
时生成
，
时生成
，磷酸二氢盐的溶解性类似于硝酸盐，磷酸一氢盐和磷酸正盐的溶解性
类似于碳酸盐。
回答下列问题：
(1)加入适量
的主要目的是 。
(2)“滤渣2”的主要成分有
、S 及
，则脱砷元素和铁元素的反应中共消耗
(用含a 和b 的代数式表示)；25℃下，“脱砷铁”后滤液中
，则
。
(3)“氨化”的目的之一是通入适量
调节溶液的pH，从保证产率的角度出发，此时
转化为A，A
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A 的晶体，与硫酸钡“煅烧”时生成
、两种气体(空间构型分别为三角锥形和平
面三角形)等物质，其反应的化学方程式为 。
【答案】(1)除去硫酸根(或将硫酸根转化为
沉淀)
(2)
(3)
(4)
，F-与磷酸反应生成HF，导致F-的浓度较小，Mg2+沉淀不完全
(5)
【分析】由题干工艺流程图可知，向湿法磷酸加入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
32
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温煅烧得到偏磷酸钡Ba(PO3)2；
【解析】（1）由分析可知，“滤渣1”中含硫化合物的化学式为CaSO4；
（2）“滤渣2”的主要成分有
、S 及
，反应中铁离子化合价由+3 变为+2，得到电子
amol，砷化合价由+5 变为+3，得到电子4bmol，由电子守恒可知，被氧化的硫离子化合价由-2 变为0，为
（a+4b）mol÷2，
、
消耗硫离子(a+b)mol，故脱砷元素和铁元素的反应中共消耗
：(
)
；25℃下，“脱砷铁”后滤液中
，则
；
（3）磷酸二氢盐的溶解性类似于硝酸盐，磷酸一氢盐和磷酸正盐的溶解性类似于碳酸盐，则反应中应该
调节pH 使得
转化为
，便于后续分离；
（4）因为
，则F-与磷酸反应生成HF，导致F-的浓度较小，Mg2+沉淀不完全，故
“氨化”与“脱镁”交换，导致Mg2+沉淀不完全；
（5）“结晶”后得到A 的晶体，与硫酸钡“煅烧”时生成
、空间构型分别为三角锥形和平面三
角形的两种气体，结合质量守恒可知，分别为氨气、三氧化硫，氨气分子中N 为sp3杂化、三氧化硫分子
中硫为sp2杂化，分别为三角锥形和平面三角形构型，则其反应的化学方程式为
。
10．（2024·湖北武汉·模拟预测）磷锂铝石
是一种含锂、铝的氟磷酸盐，常含
等元素，是含锂较高的工业矿物之一。以磷锂铝石为原料制备锂离子动力电池正极材
料
的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1)滤渣1 的成分为
和 （填化学式）。
(2)“氧化”的目的是 （语言叙述），滤渣2 的成分为 。
(3)
的溶解度曲线如图所示。图中a、b 对应温度下
的溶度积之比
，
“沉锂”时，控制温度为
，饱和
的浓度约为
（填“可能”或“不可
能”）沉淀完全。[
饱和溶液的密度近似为
，
认为沉淀完全]。
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(4)“沉锂”时反应
，测得
沉淀率随温度升高而增加，其原因是 （任写一条即可）。
(5)“沉锂”后分离得到
的操作是蒸发结晶、 、洗涤、干燥。
(6)“合成”在高温下进行，写出该反应的化学方程式： （葡萄糖→
）。
【答案】(1)
(2)将
转化为
、
(3)
不可能
(4)随温度升高，“沉锂”反应速率加快，相同时间内
沉淀量增大（或随温度升高，
溶解度减
小，
沉淀量增大）
(5)趁热过滤
(6)
【分析】磷锂铝石
是一种含锂、铝的氟磷酸盐，常含
等元素，加
浓硫酸焙烧，得到HF 和硫酸盐，SiO2不反应，水浸，不溶性物质主要有SiO2和CaSO4（微溶），过滤所
得滤液中加过氧化氢，将Fe2+氧化成Fe3+，再加氨水调节pH，沉淀除铝、铁的离子，二次净化进一步出去
磷、钙，所得滤液加Na2CO3溶液沉锂得到碳酸锂沉淀，所得滤液主要溶质为硫酸钠，碳酸锂高温下与
C6H12O6、FePO4反应制得LiFePO4。
【解析】（1）由分析得，滤渣1 成分为SiO2和CaSO4；
（2）氧化的目的是，将
转化为
，便于后续调节pH 值，使Fe3+转化为Fe（OH）3除去；
（3）a 点Li2CO3的溶解度为1.48g，为0.02mol，溶液总质量为101.48g，Li2CO3饱和溶液的密度近似为
1g/cm3，故体积为点的溶解度为101.48mL，
，
，b 点
Li2CO3的溶解度为0.74g，为0.01mol，溶液总质量100.74g，体积为100.74mL，
，
，
8：1；当沉锂时，溶液
中的浓度最大为2.5mol/L
时，
，远大于5×10-5mol/L，故Li+不可能沉淀完全；
（4）随温度升高，“沉锂”反应速率加快，相同时间内
沉淀量增大（或随温度升高，
溶解度
减小，
沉淀量增大）；
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（5）Li2CO3溶解度随温度的上升而下降，为了减小Li2CO3的损失，“沉锂”后分离得到
的操作
是：蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥；
（6）碳酸锂高温下与C6H12O6、FePO4反应制得LiFePO4，化学方程式为：
。
11．（2024·广东·三模）
和
应用于电镀、机械、航空等众多工业领域。从一种
合金废料
生产工业硫酸镍和锡酸钠的工艺流程如下图所示。
已知：①“酸浸”后滤液中的主要金属阳离子为
、
、
、
。
②“一次除铁”后溶液中仍有少量
。“萃取除铁、反萃取、制
和制
”的原理是：
(有机相)
(有机相)，
和
代表金属阳离子或
。金属阳离子
和
的结合能力：
。
③常温下，
，
；
，
。
(1)“酸浸”时，Ni 与硝酸反应的还原剂与氧化剂的物质的量之比为 。
(2)“碱熔”时，
发生反应的化学方程式为 。
(3)“沉锡”时，常温下
恰好完全沉淀为
时
，
(填“>”“<”或“=”)。
(4)“一次除铁”的总反应离子方程式为 。
(5)“萃取除铁”时，用
制取
进行萃取，而不用
直接进行萃取的原因是
。
(6)“反萃取”时，萃余液的溶质含
，试剂1 是 。
(7)“制
”时，溶液1 的主要成分是 (填化学式)。
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(8)某镍和砷形成的晶体，晶胞结构如图1，沿z 轴方向的投影为图2。
①该晶体中As 周围最近的Ni 有 个。
②该晶体的密度为
，晶胞参数为apm，bpm，则阿伏加德罗常数的数值
(用含a、
b、
的代数式表示)。
【答案】(1)3：2
(2)
(3)<
(4)
(5)避免萃取时引入
进入
溶液，降低
的纯度；避免萃取除铁时发生反应
，使
进入有机相，降低
的产率
(6)盐酸
(7)
(8) 6
【分析】合金废料 “酸浸”后滤液中的主要金属阳离子为
、
、
、
，加碳酸钠调pH 值沉
锡，锡加NaOH 和氧气，得到Na2SnO3，溶解过滤结晶后得晶体Na2SnO3·3H2O；溶液中含
、
，加
入双氧水氧化
，加入碳酸钠形成
除铁（
），溶液中仍有少量
，
用
做萃取剂 “萃取除铁、反萃取”，
最终浓缩结晶得到
晶体；
【解析】（1）“酸浸”时，Ni 与硝酸离子反应
，还原剂与氧化剂
的物质的量之比为3：2；
（2）“碱熔”时
，发生反应的化学方程式为：
；
（3）
，
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；
（4）“一次除铁”时加入双氧水，碳酸钠反应生成
，总反应离子方程式为：
；
（5）“萃取除铁”时，用
制取
进行萃取，而不用
直接进行萃取的原因是：避免
萃取时引入
进入
溶液，降低
的纯度；避免萃取除铁时发生反应
，使
进入有机相，降低
的产率；
（6）“反萃取”时，提高溶液中氢离子浓度，使平衡向反萃取方向移动，萃余液的溶质含
，试剂1
是: 盐酸；
（7）“制
”时，通入
，
置换出
，溶液1 的主要成分是：
；
（8）①该晶胞为六方晶体，选择中间层的As 原子可知，上下层各有3 个Ni 原子与1 个As 原子相连，晶
体中As 周围最近的Ni 有6 个；②该晶体的密度为
，晶胞参数为apm，bpm，由晶胞结构可知，Ni
原子与As 原子配位数比为1:1，晶胞内部含有2 个As 原子，2 个Ni 原子，
，则阿
伏加德罗常数的数值
。
12．（2024·山东·二模）我国钴资源相对贫乏，而湿法炼锌固体废弃物中含有较多的钴元素(高钴渣)，以下
为一种高钴渣综合利用回收钴等各种金属元素的生产工艺。回答有关问题：
已知：I．高钴渣物相组成：
、
、
、
、CuO 等。
Ⅱ．溶度积：
。
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Ⅲ．
是两性氢氧化物，可与强碱反应成
。
(1)高钴渣酸浸过程中完全转化为
，写出反应的化学方程式： ，滤渣1 的主要成分是
(填化学式)。
(2)实验发现硫酸酸浸过程中，浸出液中金属离子浓度随硫酸浓度(质量分数)的变化情况如下图，工业生产
中选择18%的硫酸作为浸出试剂，理由是 。锰浸出量(
)随硫酸浓度增大而升高的可能原因为
。
(3)滤液1 加入碳酸钠溶液中和除杂，应调节pH 最小为 (保留一位小数)，该过程中滴加碳酸钠溶液的
速度要慢，否则会生成
，写出反应的离子方程式： 。
(4)一次除锌后滤渣4 主要成分为
，经检测发现即使一次除锌过程中NaOH 溶液足量，在
中仍存在一定量的锌元素，可能的原因是
(5)为除掉
中少量的锌，可在酸溶后加入有机络合试剂204(试剂B)萃取二次除锌，络合试剂结构
为
(R 为结构复杂的烃基)，其电离后阴离子容易与
配位。实验发现二次除锌时pH 应控制
在4.0 附近，不宜过低或过高，可能的原因是 。
【答案】(1)
(2) 18%硫酸
、
有较高的浸出量，而
浸出量极少
在酸性强时，可能与水反应生成
(3)3.7
(4)生成沉淀过程中吸附(包裹)含锌化合物
(5)pH 过低204 难电离，与
难络合萃取，pH 过高可能生成难溶性的金属氢氧化物
【分析】高钴渣物相组成：
、
、
、
、CuO 等，加入硫酸进行溶浸，得到含有金属
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阳离子Co2+、Zn2+、Cu2+、Fe3+的溶液，
酸浸过程中完全转化为
，发生反应：
，
不溶于硫酸溶液，滤渣1 的主要成分为
，过滤所得滤液加
碳酸钠调节pH，生成氢氧化铁沉淀除去铁离子，过滤所得滤液2 再加入锌粉将铜置换出来，除去铜离子，
过滤所得滤液3 加入足量氢氧化钠生成氢氧化钴沉淀和
，滤渣4 的主要成分为
，加
稀硫酸溶解，通过萃取进一步的除去锌离子，所得水相所含金属阳离子主要为Co2+，加入碳酸钠沉钴。
【解析】（1）根据分析，高钴渣酸浸过程中完全转化为
，反应的化学方程式：
；滤渣1 的主要成分是
；
（2）工业生产中选择18%的硫酸作为浸出试剂，根据图示可知：18%硫酸
、
有较高的浸出量，
而
浸出量极少；锰浸出量(
)随硫酸浓度增大而升高的可能原因为
在酸性强时，可能与水反
应生成
；
（3）滤液1 加入碳酸钠溶液中和除杂，除去铁离子，铁离子完全沉淀，
，则应调节pH 最小为3.7；该过程中滴加碳酸钠溶液的速度要
慢，否则会生成
，反应的离子方程式：
；
（4）一次除锌过程中NaOH 溶液足量，在
中仍存在一定量的锌元素，可能的原因是生成
沉淀过程中吸附(包裹)含锌化合物；
（5）二次除锌时pH 应控制在4.0 附近，不宜过低或过高，因为pH 过低，氢离子浓度过大，204 难电离，
与
难络合萃取，pH 过高，氢氧根浓度变大，可能生成难溶性的金属氢氧化物。
13．（2024·湖南长沙·三模）铼是一种稀有贵重金属，广泛用于制造飞机、卫星和火箭的外壳等。工业上
一种利用富铼矿渣(主要成分ReS2)提取铼的工艺流程如图所示：
已知：①“焙烧”得到的固体成分有Re2O7、ReO3以及铁、铜和硅的氧化物；
Re
②
2O7是酸性氧化物，HReO4的性质与HClO4的性质相似；高铼酸铵(
)微溶于冷水，易溶于热
水；
③室温下，
。
39
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回答下列问题：
(1)Re2O7与水反应的离子方程式为 ；室温下，加入氨水后，测得溶液pH 约为11，则溶液中
(填“>”“<”或“=”)
。
(2)“焙烧”时，空气从焙烧炉底部通入，粉碎后的矿渣从顶部加入，目的是 。
(3)写出“热解”时发生反应的主要化学方程式： 。
(4)测得制得的铼粉(含少量Re2O7)中Re 与O 的原子个数比为1 0.35
∶
，则该产品的纯度为 %(保留
三位有效数字)。
(5)已知ReO3的立方晶胞结构如图所示，则Re 在晶胞中的位置为 ；晶体中一个Re 周围与其最
近的O 的个数为 。
【答案】(1)
<
(2)增大接触面积，提高反应速率，使焙烧充分，提高原料的利用率
(3)
(4)87.4
(5) 顶角 6
【分析】由题给流程可知，富铼矿渣加入生石灰后，在空气中焙烧得到铼、铁、铜、硅的氧化物，向氧化
物中加入稀硫酸和过氧化氢溶液，酸性条件下，二硫化铼与过氧化氢溶液发生氧化还原反应生成高铼酸和
硫酸，过滤得到浸渣和含有高铼酸和硫酸的滤液；向滤液中加入有机萃取剂R3N 萃取、分液得到可以循环
使用的稀硫酸和有机相；向有机相中加入氨水反萃取、分液得到可以循环使用的有机萃取剂R3N 和高铼酸
铵溶液；高铼酸铵溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到高铼酸铵晶体，高铼酸铵晶体与氧
气共热反应生成氮气、七氧化二铼和水，在800℃条件下，氢气和七氧化二铼发生置换反应生成铼和水。
【解析】（1）由题意可知，七氧化二铼和水反应生成高铼酸，反应的离子方程式为
；由一水合氨的电离常数可知，溶液中
=
，则室温
下，溶液pH 为11 时，溶液中
=
＜1，所以溶液中铵根离子浓度小于一水合氨的浓
度，故答案为：
；＜；
（2）“焙烧”采用逆流操作可增大反应物的接触面积，有利于提高反应速率，使焙烧更加充分，提高原
料的利用率，故答案为：增大接触面积，提高反应速率，使焙烧充分，提高原料的利用率；
40
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（3）由分析可知，“热解”时发生的主要反应为高铼酸铵晶体与氧气共热反应生成氮气、七氧化二铼和
水，反应的化学方程式为
，故答案为：
；
（4）设铼粉中铼和七氧化二铼的物质的量分别为amol、bmol，由铼原子和氧原子的原子个数比为1：0.35
可得：(a+2b)：7b=1：0.35，解得a=18b，则产品的纯度为
×100%≈87.4%，
故答案为：87.4
（5）由晶胞结构可知，晶胞中位于顶角的白球个数为8×
=1，位于棱上的黑球个数为12×
=3，由化学
式可知，位于顶角的白球为铼原子；与位于顶角的铼原子距离最近的氧原子位于棱上，则晶体中一个铼原
子周围与其最近的氧原子的个数为6，故答案为：顶角；6。
14．（2024·山西晋中·模拟预测）钴蓝[
]是一种重要的蓝色颜料。利用含钴废料（主要成分为
，还含有少量Al 以及
、
、
）制备钴蓝的一种工艺流程如图：
已知：
，
请回答以下问题：
(1)“碱浸”时所得滤液主要成分为NaOH、
和
，写出生成
的化学方程式：
；“操作”的分离方法是 。
(2)“酸溶”时有能使带火星的木条复燃的气体产生，写出
发生反应的离子方程式为： ；
“酸溶”时能否使用盐酸代替硫酸 （填“能”或“不能”）？
(3)已知钴、锂在有机磷萃取剂中的萃取率与pH 的关系如图所示，则有机磷萃取的最佳pH 为 。
(4)若
溶液中
，为防止沉钴过程中产生
沉淀，需控制溶液的pH 小于
（保留一位小数）；灼烧过程中主要反应的化学方程式为 。
41
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(5)可以通过电解
溶液获得单质Co 和较浓的盐酸，工作原理如图所示：
其中膜a 和膜b 中，属于阳离子交换膜的是 （填“膜a”或“膜b”）。若Ⅱ室溶液中溶质的质量
增加了73g，则获得的单质Co 质量为 。
【答案】(1)
分液
(2)
不能
(3)5.5
(4)7.5
(5) 膜a 59g
【分析】含钴废料经过碱浸除去二氧化硅、Al 和氧化铝，经酸溶和过氧化氢作用将Co 从+3 价还原到+2
价，得到含Co2+、Li+溶液，有机磷萃取、分液实现Co2+、Li+分离，有机相经反萃取得到CoSO4，一系列反
应后得到Co(AlO2)2。
【解析】（1）碱浸生成NaAlO2的化学方程式：
,
；
“操作”的分离方法是分液；
（2）“酸溶”时有能使带火星的木条复燃的气体产生，为氧气，Co3O4发生反应的离子方程式为：
；
“酸溶”不用盐酸的原因是中LiCoO2中+3 价钴具有氧化性，会将盐酸氧化为氯气而产生有毒气体、污染
环境；
（3）由图像可知，Co 萃取率随pH 增大而增大，Ph> 5.5 后变化不大；Li 萃取率随pH 增大变化不大，有
机磷萃取的最佳pH 为5.5；
（4）
，c(Co2+)=0.059mol L
⋅
−1时，
，pOH=6.5，pH=14-6.5=7.5，需控制溶液的pH
小于7.5；
灼烧过程是将碳酸钴转化为Co(AlO2)2，主要反应的化学方程式为
；
（5）Ⅰ室中H+移向Ⅱ室，Ⅲ室中Cl-移向Ⅱ室，故膜a 为阳离子交换膜；
若Ⅱ室溶液中溶质的质量增加了73g，说明有2mol H+和2molCl-移向Ⅱ室，电子转移2mol，由阴极的电极
反应式：Co2++2e-=Co，每转移2mole-生成1molCo，故获得的单质Co 质量为59g。
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15．（2024·陕西安康·模拟预测）硅酸盐锆矿的主要成分为
，还含有Fe、Al、Cu 的氧化物，以该矿
石为原料生产
的工艺流程如图所示：
已知：“加热转化”后得到的成分有
、
、
、
和
。
回答下列问题：
(1)“加热转化”时，提前将CO 和
按一定比例混合均匀后由硅酸盐锆矿的下端向上通入，其目的是
；该过程中
发生反应的化学方程式为 。
(2)已知
易水解生成硅酸和盐酸，则“碱浸”时硅酸发生反应的离子方程式为 。
(3)常温下，
，测得“除铜”后溶液中
，通过计算判断溶液中
是否除尽： (写出计算过程，溶液中离子浓度低于
即可认为该离子被除
尽)。
(4)
难溶于有机溶剂；
易溶于有机溶剂
(密度小于水)，微溶于水。若可选试剂为
和有机溶剂
，则从除铜后的溶液中“除铁”的具体操作为 ，再用硫酸将含有
的有机层反萃取，得到含
的溶液进入下一步流程(补全操作)。
(5)常温下，
，“沉锆”后
的溶液中，
(填“
”“
”或“
”)。
(6)若
硅酸盐锆矿经上述流程后，最后制得
，则原矿石中
的百分含量为 (忽
略过程中Zr 的消耗，保留两位有效数字)。
【答案】(1) 增大反应物的接触面积，缩短“氯化”时间，提高锆英石的转化率 ZrSiO4＋4Cl2＋4CO
ZrCl4＋SiCl4＋4CO2
(2)H2SiO3＋2OH—=SiO
+2H2O
(3)除尽
(4)向除铜后的溶液中加入过量的NH4SCN 溶液充分反应，将溶液转入分液漏斗中，向溶液中加入有机溶剂
MIBK，振荡、静置，分液分离出下层溶液
(5)>
(6)73%
【分析】由题给流程可知，400℃条件下硅酸盐锆矿在一氧化碳、氯气中加入转化得到含有四氯化硅、四
氯化锆、氧化铜、氧化铁和氧化铝的固体混合物，固体混合物水浸、过滤得到含有四氯化硅、四氯化锆的
滤液；向滤液中加入氢氧化钠溶液碱浸，将四氯化硅转化为硅酸钠、四氯化锆转化为氢氧化锆，过滤得到
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滤液和滤渣；向滤渣中加入盐酸酸溶，将氢氧化锆转化为氯化锆，向反应得到的溶液中加入氰化钠溶液，
将溶液中的铜离子转化为Cu(CN)2沉淀，过滤得到Cu(CN)2和滤液；向除铜后的溶液中加入过量的
NH4SCN 溶液充分反应，将溶液转入分液漏斗中，向溶液中加入有机溶剂MIBK，振荡、静置，分液分离
出下层溶液得到含有Zr(SCN)4的有机层，向有机层中加入硫酸溶液反萃取、分液得到硫酸锆溶液；向溶液
中加入氨水调节溶液pH 为9，将硫酸锆转化为氢氧化锆，过滤得到氢氧化锆；氢氧化锆灼烧分解制得氧化
锆。
【解析】（1）“加热转化”时，提前将一氧化碳和氯气按一定比例混合均匀后由硅酸盐锆矿的下端向上
通入可以增大反应物的接触面积，缩短“氯化”时间，提高锆英石的转化率，该过程中ZrSiO4发生的反应
为400℃条件下ZrSiO4与一氧化碳、氯气反应生成四氯化硅、四氯化锆和二氧化碳，反应的化学方程式为
ZrSiO4＋4Cl2＋4CO
ZrCl4＋SiCl4＋4CO2；
（2）“碱浸”时硅酸发生的反应为硅酸与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，反应的离子方程式为
H2SiO3＋2OH—=SiO
+2H2O，故答案为：H2SiO3＋2OH—=SiO
+2H2O；
（3）由溶度积可知，溶液中氰酸根离子浓度为0.01mol/L 时，溶液中铜离子浓度为
=4×10—
6mol/L＜1×10—5mol/L，则溶液中的铜离子已经除尽，故答案为：除尽；
（4）由分析可知，除铁的具体操作为向除铜后的溶液中加入过量的NH4SCN 溶液充分反应，将溶液转入
分液漏斗中，向溶液中加入有机溶剂MIBK，振荡、静置，分液分离出下层溶液得到含有Zr(SCN)4的有机
层，故答案为：向除铜后的溶液中加入过量的NH4SCN 溶液充分反应，将溶液转入分液漏斗中，向溶液中
加入有机溶剂MIBK，振荡、静置，分液分离出下层溶液；
（5）由电离常数可知，pH 为9 的溶液中
=
=
＞1，则溶液中铵根离子浓
度大于一水合氨的浓度，故答案为：>；
（6）由锆原子个数守可知，原矿石中ZrSiO4的百分含量为
×100%≈73%。
1.（2024·辽宁卷）某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的
并制备
，流程如下“脱氯”步骤仅
元素化合
价发生改变。下列说法正确的是
锌浸出液中相关成分(其他成分无干扰)
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离子
浓度
145
0.03
1
A. “浸铜”时应加入足量
，确保铜屑溶解完全
B. “浸铜”反应：
C. “脱氯”反应：
D. 脱氯液净化后电解，可在阳极得到
【答案】C
【解析】铜屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2+，反应的离子方程式为：
，再加入锌浸出液进行“脱氯”，“脱氯”步骤中仅Cu 元素的化合价发生改变，得到CuCl 固体，可知
“脱氯”步骤发生反应的化学方程式为：
，过滤得到脱氯液，脱氯液净化后
电解，Zn2+可在阴极得到电子生成Zn。由分析得，“浸铜”时，铜屑不能溶解完全，Cu 在“脱氯”步骤还
需要充当还原剂，故A 错误；“浸铜”时，铜屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2+，反应的离子方程式为：
，故B 错误；“脱氯”步骤中仅Cu 元素的化合价发生改变，得到CuCl
固体，即Cu 的化合价升高，Cu2+的化合价降低，发生归中反应，化学方程式为：
，故C 正确；脱氯液净化后电解，Zn2+应在阴极得到电子变为Zn，故D 错
误；故选C。
2.（2024·北京卷）硫酸是重要化工原料，工业生产制取硫酸的原理示意图如下。
下列说法不正确的是
A. I 的化学方程式：
B. Ⅱ中的反应条件都是为了提高
平衡转化率
C. 将黄铁和换成硫黄可以减少废渣的产生
D. 生产过程中产生的尾气可用碱液吸收
【答案】B
【分析】黄铁矿和空气中的O2在加热条件下发生反应，生成SO2和Fe3O4，SO2和空气中的O2在
400~500℃、常压、催化剂的作用下发生反应得到SO3，用98.3%的浓硫酸吸收SO3，得到H2SO4。
【解析】反应I 是黄铁矿和空气中的O2在加热条件下发生反应，生成SO2和Fe3O4，化学方程式：
，故A 正确；反应Ⅱ条件要兼顾平衡转化率和反应速率，还要考虑生产成
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本，如Ⅱ中“常压、催化剂”不是为了提高SO2平衡转化率，故B 错误；将黄铁矿换成硫黄，则不再产生
，即可以减少废渣产生，故C 正确；硫酸工业产生的尾气为SO2、SO3，可以用碱液吸收，故D 正
确；故选B。
3.（2024·湖南卷）中和法生产
的工艺流程如下：
已知：①
的电离常数：
，
，
②
易风化。
下列说法错误的是
A. “中和”工序若在铁质容器中进行，应先加入
溶液
B. “调pH”工序中X 为
或
C. “结晶”工序中溶液显酸性
D. “干燥”工序需在低温下进行
【答案】C
【解析】
和
先发生反应，通过加入X 调节pH，使产物完全转化为
，通过结
晶、过滤、干燥，最终得到
成品。铁
较活泼金属，可与
反应生成氢气，故
“中和”工序若在铁质容器中进行，应先加入
溶液，A 项正确；若“中和”工序加入
过
量，则需要加入酸性物质来调节pH，为了不引入新杂质，可加入
；若“中和”工序加入
过
量，则需要加入碱性物质来调节pH，为了不引入新杂质，可加入NaOH，所以“调pH”工序中X 为
NaOH 或
，B 项正确；“结晶”工序中的溶液为饱和
溶液，由已知可知
的
，
，则
的水解常数
，由于
，则
的水解程度大于电离程度，溶液显碱性，C 项错误；由于
易风
化失去结晶水，故“干燥”工序需要在低温下进行，D 项正确；故选C。
4.（2024·甘肃卷）我国科研人员以高炉渣(主要成分为
，
，
和
等)为原料，对炼钢
烟气(
和水蒸气)进行回收利用，有效减少了环境污染，主要流程如图所示：
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已知：
（1）高炉渣与
经焙烧产生的“气体”是_______。
（2）“滤渣”的主要成分是
和_______。
（3）“水浸2”时主要反应的化学方程式为_______，该反应能进行的原因是_______。
（4）铝产品
可用于_______。
（5）某含钙化合物的晶胞结构如图甲所示，沿x 轴方向的投影为图乙，晶胞底面显示为图丙，晶胞参数
。图丙中
与N 的距离为_______
；化合物的化学式是_______，其摩尔质量为
，阿伏加德罗常数的值是
，则晶体的密度为_______
(列出计算表达式)。
【答案】（1）NH3 （2）SiO2
（3）
，微溶的硫酸钙转化
为更难溶的碳酸钙
（4）净水 （5）
Ca3N3B
【解析】高炉渣(主要成分为
，
，
和
等)加入
在400℃下焙烧，生成硫
酸钙、硫酸镁、硫酸铝，同时产生气体，该气体与烟气(
和水蒸气)反应，生成
，所以该
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气体为NH3；焙烧产物经过水浸1，然后过滤，滤渣为
以及未反应的SiO2，滤液溶质主要为硫酸
镁、硫酸铝及硫酸铵；滤液浓缩结晶，析出
，剩余富镁溶液；滤渣加入
溶液，滤渣中的
会转化为更难溶的碳酸钙。
（1）由分析可知，高炉渣与
经焙烧产生的“气体”是NH3；
（2）由分析可知，“滤渣”的主要成分是
和未反应的SiO2；
（3）“水浸2”时主要反应为硫酸钙与碳酸铵生成更难溶的碳酸钙，反应方程式为
，该反应之所以能发生，是由于
，
，
，微溶的硫酸钙转化为更难溶的碳酸钙；
（4）铝产品
溶于水后，会产生
，
水解生成
胶体，可用于净
水；
（5）图丙中，Ca 位于正方形顶点，N 位于正方形中心，故
与N 的距离为
pm；由均摊法可知，
晶胞中Ca 的个数为
，N 的个数为
，B 的个数为
，则化合物的化学
式是Ca3N3B；其摩尔质量为
，阿伏加德罗常数的值是
，晶胞体积为
则晶体
的密度为
。
5.（2024·广东卷）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。
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：
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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_______
。
（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
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【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]-
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；
（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。
6.（2024·安徽卷）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：
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（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(a)而不是(b)的原因：
_______。
【答案】（1）四 ⅠB （2）Cu2+ （3）
（4）AgCl （5）
（6）3：4
（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
【解析】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+进入浸取液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进入浸取液2，Ag 转化为AgCl，浸渣2 中含有AgCl；浸取液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
，将AgCl 转化为
，得到浸出液3，利
用电沉积法将
还原为Ag。
（1）Cu 的原子序数为29，位于第四周期第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+进入浸取液1 中，故浸取液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反应氧化还原反应，生成HAuCl4和H2O，根据得失电子守恒及质量
守恒，可得反应得化学方程式为：
；
（4）根据分析可知，浸渣2 中含有AgCl，与
反应转化
；
（5）电沉积步骤中，阴极发生还原反应，
得电子被还原为Ag，电极反应式为：
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；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得物质为
；
（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；
（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。
7.（2024·河北卷）
是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从
石煤中提取
的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如下。
已知：i 石煤是一种含
的矿物，杂质为大量
和少量
等；苛化泥的主要成分为
等。
ⅱ高温下，苛化泥的主要成分可与
反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙
和偏铝酸钙
均难溶于水。回答下列问题：
（1）钒原子的价层电子排布式为_______；焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为_______，产生的气体①
为_______(填化学式)。
（2）水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为_______(填化
学式)。
（3）在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙发生反应的离子方程式为_______；
加压导入盐浸
工序可提高浸出率的原因为_______；浸取后低浓度的滤液①进入_______(填工序名称)，可实现钒元素的
充分利用。
（4）洗脱工序中洗脱液的主要成分为_______(填化学式)。
（5）下列不利于沉钒过程的两种操作为_______(填序号)。
a．延长沉钒时间 b．将溶液调至碱性 c．搅拌 d．降低
溶液的浓度
【答案】（1）
52
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（2）
（3）
提高溶液中
浓度，促使偏钒酸钙
转化为碳酸钙，释放
离子交换
（4）
（5）bd
【解析】石煤和苛化泥通入空气进行焙烧，反应生成
、
、
、
、
和
等，水浸可分离焙烧后的可溶性物质(如
)和不溶性物质[
、
等]，过滤后滤液进行离子交换、洗脱，用于富集和提纯
，加入氯化铵溶液沉钒，生成
，经
一系列处理后得到V2O3；滤渣①在
，
的条件下加入3%NH4HCO3溶液进行盐浸，滤渣①
中含有钒元素，通过盐浸，使滤渣①中的钒元素进入滤液①中，再将滤液①回流到离子交换工序，进行
的富集。
（1）钒是23 号元素，其价层电子排布式为
；焙烧过程中，氧气被还原，
被氧化生成
，
偏钒酸盐中钒的化合价为
价；
在
以上开始分解，生成的气体①为
。
（2）由已知信息可知，高温下，苛化泥的主要成分与
反应生成偏铝酸钠和偏铝酸钙，偏铝酸钠溶
于水，偏铝酸钙难溶于水，所以滤液中杂质的主要成分是
。
（3）在弱碱性环境下，
与
和
反应生成
、
和
，离子方程式为：
； CO2加压导入盐浸工序可提高浸出率，因为C
可提高溶液中
浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙，释放
；滤液①中含有
、
等，且浓
度较低，若要利用其中的钒元素，需要通过离子交换进行分离、富集，故滤液①应进入离子交换工序。
（4）由离子交换工序中树脂的组成可知，洗脱液中应含有
，考虑到水浸所得溶液中含有
，为避免
引人其他杂质离子，且
廉价易得，故洗脱液的主要成分应为
。
（5）a．延长沉钒时间，能使反应更加完全，有利于沉钒，a 不符合题意；
b．
呈弱酸性，如果将溶液调至碱性，
与
反应，不利于生成
，b 符合题意；
c．搅拌能使反应物更好的接触，提高反应速率，使反应更加充分，有利于沉钒，c 不符合题意；
d．降低
溶液的浓度，不利于生成
，d 符合题意；
故选bd。
8.（2024·湖北卷）铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐
中提取铍的路径为：
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已知：
回答下列问题：
（1）基态
的轨道表示式为_______。
（2）为了从“热熔、冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程的特点是_______。
（3）“萃取分液”的目的是分离
和
，向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液，观察
到的现象是_______。
（4）写出反萃取生成
的化学方程式_______。“滤液2”可以进入_______步骤再利用。
（5）电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是_______。
（6）
与醋酸反应得到某含4 个
的配合物，4 个
位于以1 个O 原子为中心的四面体的4 个
顶点，且每个
的配位环境相同，
与
间通过
相连，其化学式为_______。
【答案】（1）
（2）快速冷却
（3）无明显现象 （4） ①.
.
②反萃取
（5）增强熔融氯化铍的导电性
（6）
。
【解析】本题是化工流程的综合考察，首先铝硅酸盐先加热熔融，然后快速冷却到其玻璃态，再加入稀硫
酸酸浸过滤，滤渣的成分为H2SiO3，“滤液1”中有Be2+和Al3+，加入含HA 的煤油将Be2+萃取到有机相中，
水相1 中含有Al3+，有机相为
，加入过量氢氧化钠反萃取Be2+使其转化为
进入
水相2 中，分离出含NaA 的煤油，最后对水相2 加热过滤，分离出Be(OH)2，通过系列操作得到金属铍，
据此回答。
（1）基态Be2+的电子排布式为1s2，其轨道表达式为
。
（2）熔融态物质冷却凝固时，缓慢冷却会形成晶体，快速冷却会形成非晶态，即玻璃态，所以从“热
熔、冷却”中得到玻璃态，其冷却过程的特点为：快速冷却。
（3）“滤液1”中有Be2+和Al3+，加入含HA 的煤油将Be2+萃取到有机相中，则水相1 中含有Al3+，则向过
量烧碱的溶液中逐滴加入少量水相1 的溶液，可观察到的现象为：无明显现象。
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（4）反萃取生成
的化学方程式为
，滤液2 的主要成分为NaOH，可进入反萃取步骤再利用。
（5）氯化铍的共价性较强，电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用为增强熔融氯化铍的
导电性。
（6）由题意可知，该配合物中有四个铍位于四面体的四个顶点上，四面体中心只有一个O，Be 与Be 之间
总共有六个CH3COO-，则其化学式为：
。
9.（2024·甲卷）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。
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
_____。
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（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
【解析】炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2 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+2 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。
（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+2 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CoO 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c(Zn2+)和c(Co2+)均为
，向其中加入Na2S 至Zn2+沉淀完
全，此时溶液中
，则
，c(Co2+)小于
，说明大部分Co2+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H+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Co2+，为了保证Co2+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Zn 元素以Zn2+形式存在，当pH＞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NaOH 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。
10.（2024·辽宁卷）中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫
酸盐，某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的
颗粒被
、
包裹)，以提高金的
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浸出率并冶炼金，工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）北宋时期我国就有多处矿场利用细菌氧化形成的天然“胆水”冶炼铜，“胆水”的主要溶质为
_______(填化学式)。
（2）“细菌氧化”中，
发生反应的离子方程式为_______。
（3）“沉铁砷”时需加碱调节
，生成_______(填化学式)胶体起絮凝作用，促进了含
微粒的沉降。
（4）“培烧氧化”也可提高“浸金”效率，相比“培烧氧化”，“细菌氧化”的优势为_______(填标
号)。
A. 无需控温
B. 可减少有害气体产生
C. 设备无需耐高温
D. 不产生废液废渣
（5）“真金不拍火炼”，表明
难被
氧化，“浸金”中
的作用为_______。
（6）“沉金”中
的作用为_______。
（7）滤液②经
酸化，
转化为
和
的化学方程式为_______。用碱中和
可生成_______(填溶质化学式)溶液，从而实现循环利用。
【答案】（1）CuSO4 （2）
（3）
（4）BC （5）做络合剂，将Au 转化为
从而浸出
（6）作还原剂，将
还原为Au
（7）
NaCN
【解析】矿粉中加入足量空气和H2SO4，在pH=2 时进行细菌氧化，金属硫化物中的S 元素转化为硫酸盐，
过滤，滤液中主要含有Fe3+、
、As（Ⅵ），加碱调节pH 值，Fe3+转化为
胶体，可起到絮凝
作用，促进含As 微粒的沉降，过滤可得到净化液；滤渣主要为Au，Au 与空气中的O2和NaCN 溶液反
应，得到含
的浸出液，加入Zn 进行“沉金”得到Au 和含
的滤液②。
（1）“胆水”冶炼铜，“胆水”的主要成分为CuSO4；
（2）“细菌氧化”的过程中，FeS2在酸性环境下被O2氧化为Fe3+和
，离子方程式为：
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；
（3）“沉铁砷”时，加碱调节pH 值，Fe3+转化为
胶体，可起到絮凝作用，促进含As 微粒的沉
降；
（4）细菌的活性与温度息息相关，因此细菌氧化也需要控温，A 不符合题意；焙烧氧化时，金属硫化物中
的S 元素通常转化为SO2，而细菌氧化时，金属硫化物中的S 元素转化为硫酸盐，可减少有害气体的产
生，B 符合题意；焙烧氧化需要较高的温度，因此所使用的设备需要耐高温，而细菌氧化不需要较高的温
度就可进行，设备无需耐高温，C 符合题意；由流程可知，细菌氧化也会产生废液废渣，D 不符合题意；
故选BC；
（5）“浸金”中，Au 作还原剂，O2作氧化剂，NaCN 做络合剂，将Au 转化为
从而浸出；
（6）“沉金”中Zn 作还原剂，将
还原为Au；
（7）滤液②含有
，经过H2SO4的酸化，
转化为ZnSO4和HCN，反应得化学
方程式为：
；用碱中和HCN 得到的产物，可实
现循环利用，即用NaOH 中和HCN 生成NaCN，NaCN 可用于“浸金”步骤，从而循环利用。
11.（2024·山东卷）以铅精矿(含
，
等)为主要原料提取金属
和
的工艺流程如下：
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_______。
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（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
【解析】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
，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。
（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
的目的是是将将过量的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，阳极放电视，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。
12.（2024·新课标卷）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：
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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
_______，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）
、
【解析】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。
（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，
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(
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)，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
。
13.（2024·浙江卷1 月）固态化合物Y 的组成为
，以Y 为原料实现如下转化。
已知：
与溶液A 中金属离子均不能形成配合物。
请回答：
（1）依据步骤Ⅲ，
、
和
中溶解度最大的是_______。写出溶液C 中的所有阴离子
_______。步骤Ⅱ中，加入
的作用是_______。
（2）下列说法正确的是_______。
A. 气体D 是形成酸雨的主要成分
B. 固体E 可能含有
C.
可溶于
溶液
D. 碱性：
（3）酸性条件下，固体
(微溶于水，其还原产物为无色
)可氧化
为
，根据该反
应原理，设计实验验证Y 中含有
元素_______；写出
转化为
的离子方程式_______。
【答案】（1）MgCO3
、
、OH-、Cl- 调节溶液pH 值，防止钙离子、镁离子、锰离子转
化为氢氧化物的沉淀 （2）BC
（3） 取一定量Y 于试管中，加入适量硝酸溶解，再加入适量NaBiO3，观察到溶液变为紫红色，则证明Y
中含有锰元素
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【解析】Y 中加入盐酸将碳酸根转化为二氧化碳，溶液A 中主要有镁离子、锰离子、钙离子、亚铁离子，
氯离子，若酸过量，还有H+，加入氨气和氯化铵将亚铁离子转化为氢氧化亚铁，溶液B 中主要含有镁离
子、锰离子、钙离子、铵根离子，氯离子，Ⅲ中又通入CO2将钙离子与锰离子转化为沉淀，据此回答。
（1）①MnCO3、CaCO3 和 MgCO3是同种类型的沉淀，溶解度大的最后沉淀出来，由于通入二氧化碳，
生成的沉淀是CaCO3 和 MgCO3，所以 MgCO3溶解度最大；
②溶液中加入盐酸引入阴离子氯离子，Ⅲ中又通入CO2引入碳酸根离子，溶液中还有碳酸氢根和氢氧根；
（2）A．气体是CO2不是形成酸雨的主要成分，故A 错误；
B．固体E 可能含有Na2CO3，当二氧化碳过量时反应方程式为：
，当二氧化
碳少量时
，所以可能含有Na2CO3，故B 正确；
C．Mn(OH)2可溶于NH4Cl 溶液，由于NH4Cl 溶液呈酸性，NH4Cl 水解产生的H+与Mn(OH)2反应，故C 正
确；
D．碱性是Ca(OH)2＞Fe(OH)2，氢氧化钙是强碱，氢氧化亚铁是弱碱，故D 错误；
故选BC。
（3）①酸性条件下，固体NaBiO3可氧化Mn2+为
，取一定量Y 于试管中，加入适量硝酸溶解，再加
入适量NaBiO3，观察到溶液变为紫红色，则证明Y 中含有锰元素；
②根据题目信息可知
。
14.（2024·浙江卷）矿物资源的综合利用有多种方法，如铅锌矿(主要成分为
)的利用有火法和电
解法等。
已知：①
；
②电解前后
总量不变；③
易溶于水。
请回答：
（1）根据富氧煅烧(在空气流中煅烧)和通电电解(如图)的结果，
中硫元素体现的性质是_______(选填
“氧化性”、“还原性”、“酸性”、“热稳定性”之一)。产物B 中有少量
，该物质可溶于浓盐
酸，
元素转化为
，写出该反应的化学方程式_______；从该反应液中提取
的步骤如
下：加热条件下，加入_______(填一种反应试剂)，充分反应，趁热过滤，冷却结晶，得到产品。
（2）下列说法正确的是_______。
A. 电解池中发生的总反应是
(条件省略)
B. 产物B 主要是铅氧化物与锌氧化物
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C.
化合物C 在水溶液中最多可中和
D.
的氧化性弱于
（3）D 的结构为
(
或
)，设计实验先除去样品D 中的硫元素，再用除去硫元素后的溶液
探究X 为何种元素。
①实验方案：取D 的溶液，加入足量
溶液，加热充分反应，然后_______；
②写出D(用
表示)的溶液与足量
溶液反应的离子方程式_______。
【答案】（1）还原性 Pb3O4+14HCl(浓)=
+4H2O+Cl2↑ PbO 或Pb(OH)2或PbCO3
（2）AB
（3）加入足量Ba(NO3)2溶液充分反应，静置后取上层清液，再加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若产生白色
沉淀，则有Cl-，反之则有F- HSO3X+3OH-=SO4
2-+X-+2H2O
【解析】铅锌矿(主要成分为PbS、ZnS)富氧煅烧得到SO2和Pb、Zn 元素的氧化物，SO2与等物质的量的
ClF 反应得到化合物C，结构简式为
，化合物C(
)水解生成液态化合物D(
，X=F 或
Cl)和气态化合物E(HCl 或HF)。
（1）根据富氧煅烧和通电电解的结果，PbS 中硫元素化合价升高，体现的性质是还原性。产物B 中有少量
，该物质可溶于浓盐酸，Pb 元素转化为
，该反应的化学方程式：Pb3O4+14HCl(浓)=
+4H2O+Cl2↑；根据
可得反应：
，要从该反应液中提取
，则所加试剂应能消耗H+使平衡逆向移
动，且不引入杂质，则步骤为：加热条件下，加入PbO 或Pb(OH)2或PbCO3，充分反应，趁热过滤，冷却
结晶；
（1）根据图示和已知②可知，电解池中阳极上Fe2+生成Fe3+，Fe3+氧化PbS 生成S、Pb2+和Fe2+，阴极上
PbCl2生成Pb，发生的总反应是：
(条件省略)，A 正确；据分析，铅锌矿(主要成分为PbS、
ZnS)富氧煅烧得到SO2和Pb、Zn 元素的氧化物，则产物B 主要是铅氧化物与锌氧化物，B 正确；据分析，
化合物C 是
，卤素原子被-OH 取代后生成H2SO4和HCl、HF，则1mol 化合物C 在水溶液中最多可
中和
，C 错误；ClF 的氧化性由+1 价的Cl 表现，Cl2的氧化性由0 价的Cl 表现，则ClF 的氧化
锌强于Cl2，D 错误；故选AB。
（3）①D 的结构为
(X=F 或Cl)，加入足量NaOH 溶液，加热充分反应，生成Na2SO4和NaX，
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则实验方案为：取D 的溶液，加入足量NaOH 溶液，加热充分反应，然后加入足量Ba(NO3)2溶液充分反
应，静置后取上层清液，再加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则有Cl-，反之则有F-；
②D(用HSO3X 表示)的溶液与足量NaOH 溶液反应生成Na2SO4和NaX，发生反应的离子方程式是：
HSO3X+3OH-=SO4
2-+X-+2H2O。
15.（2024·北京卷）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。
（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_______。
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（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：
，
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
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。
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