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2-10 流程评价
流程评价的思考方向
1．流程反应前期：原材料价格及易得程度
2．流程反应中期：流程操作难易，能耗高低，是否有污染生成
3．流程反应后期：产率、纯度高低。
流程评价的具体内容
1．减损增产：
（1）减损：某操作使流程中损失(浪费)减少。如用冰水或乙醇洗涤产物，减少产物的损失。
（2）增产：或者某操作使产品总量增加。如提纯粗盐后，NaCl 质量反而高于本来的质量。
2．高能污染：
（1）高能：反应中能耗过高，常见有电解，高温等操作会使得能耗变高（加热不属于高能耗）。
（2）污染：流程中有污染物生成。如NOX、Cl2等。
3．原子经济：
（1）原子：指提高原子利用率，反应物是否尽可能多的转化为生成物。
（2）经济：指工业生产中要符合经济效益，原材料成本尽可能降低。
4．试剂循环：反应中的副产物能够再次投入使用，达到试剂的循环。
1．优点与缺点
【例1】已知ClO2浓度过高时容易爆炸，制备ClO2的工艺有：
盐酸法：
双氧水法：
双氧水法相比盐酸法的优点有：反应需要的酸度条件较低，对设备腐蚀影响较小；
_________________。
【答案】产生的氧气稀释了ClO2，防止其浓度过高发生爆炸，产生危险
【解析】由于高浓度ClO2气体易发生爆炸，在生产、使用时需用其他气体进行稀释，因此根据方程式
可知另一个优点是产生的氧气稀释了ClO2，防止其浓度过高发生爆炸，产生危险。
【例2】
常用作催化剂、杀虫剂等。一种辉铜矿(难溶于水，主要含
，还含少量
)以为
原料制取
晶体的流程如下图所示：
②反应Ⅱ还可以将稀硝酸换成
。与使用稀硝酸和
相比，使用稀盐酸和
的混合液的优点是
_________________________________________________。
【答案】不使用有毒的Cl2，不产生有污染性的气体NO
【解析】反应Ⅱ中稀硝酸被还原为NO，换成氯气后氯气有毒，结合(2)①可知：与使用稀硝酸和
相
比，使用稀盐酸和
的混合液的优点是不使用有毒的Cl2，不产生有污染性的气体NO。
【例3】以白云石(主要成分为MgCO3 ·CaCO3)为原料制取氢氧化镁的工艺流程如下：
（3）传统工艺制备氢氧化镁是将白云石在高温下分解产生氧化镁和氧化钙再提取，而本工艺采取轻
烧，其优点在于___________________、_____________________。
【答案】减少能源消耗 便于碳酸钙分离
【解析】采用轻烧白云石的方法制备氢氧化镁，能减少能源消耗、便于CaCO3分离。
【例4】某工厂废料中含有一定量的单质银。该工厂设计回收单质银的工艺流程如下：
已知：i.NaClO 在酸性条件下易分解，且NaClO 氧化Ag 的效果远强于NaClO3；ii.3NaClO
2NaCl+NaClO3。
“浸出”时，所加NaClO 可用代替___________(填选项字母)，但此法的缺点是
_____________________________。
A．HNO3 B．NaCl C．Na2S
【答案】A 产生氮氧化物，污染环境
【解析】“浸出”时，所加NaClO 是作氧化剂，所加NaClO 可用HNO3代替，但此法的缺点是产生氮氧
化物，污染环境。
【例5】从含镉原料制得纯净镉的电解液，经电解沉积生产金属镉的过程，为镉生产方法之一，相对于
锌粉置换出海绵镉并加以精炼制取镉的过程，电解法的缺点是____________________________。
【答案】电解法耗能大
【解析】相对于置换法而言，电解法生产镉的电能消耗大。
2．目的
【例6】苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸，其反应原理简示如下：
+KMnO4→
+ MnO2
+HCl→
+KCl
（2）停止加热，继续搅拌，冷却片刻后，从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液，并将反应
混合物趁热过滤，用少量热水洗涤滤渣。合并滤液和洗涤液，于冰水浴中冷却，然后用浓盐酸酸化
至苯甲酸析出完全。将析出的苯甲酸过滤，用少量冷水洗涤，放在沸水浴上干燥。称量，粗产品为
1.0 g。
加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是
__________________________________________________________。
【答案】除去过量的高锰酸钾，避免在用盐酸酸化时，产生氯气，污染空气
【解析】高锰酸钾具有强氧化性，能将Cl－氧化。加入适量的饱和亚硫酸氢钠溶液是为了除去过量的高
锰酸钾，避免在用盐酸酸化时，产生氯气，污染空气。最后结尾处有升华主题的内容。
【例7】全球对锂资源的需求不断增长，“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水进行浓缩
和初步除杂后，得到浓缩卤水(含有
和少量
)，并设计了以下流程通过制备
碳酸锂来提取锂。
时相关物质的参数如下：
的溶解度：
化合物
回答下列问题：
（1）“沉淀1”为___________。
（2）向“滤液1”中加入适量固体
的目的是___________。
（3）为提高
的析出量和纯度，“操作A”依次为___________、___________、洗涤。
【答案】（1）Mg(OH)2
（2）将
转化成CaCO3沉淀除去，同时不引入新杂质
（3） 蒸发浓缩 趁热过滤
【解析】（1）浓缩卤水中含有
，当加入石灰乳后，转化为Mg(OH)2沉淀，所以沉淀1 为
Mg(OH)2；
（2）滤液1 中含有
和
，结合已知条件：LiOH 的溶解度和化合物的溶度积常数，可
推测，加入Li2CO3的目的是将
转化成CaCO3沉淀除去，同时不引入新杂质；
（3）由Li2CO3的溶解度曲线可知，温度升高，Li2CO3的溶解度降低，即在温度高时，溶解度小，有利
于析出，所以为提高
的析出量和纯度，需要在较高温度下析出并过滤得到沉淀，即依次蒸发
浓缩，趁热过滤，洗涤。故答案为：蒸发浓缩，趁热过滤。
3．作用
【例8】LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3，含有少量Si、Fe、
Ni、Al 等元素)制备LiMn2O4的流程如下：
（1）硫酸溶矿主要反应的化学方程式为___________。为提高溶矿速率，可采取的措施___________(举
1 例)。
（2）加入少量MnO2的作用是___________。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是___________。
【答案】（1） MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑ 粉碎菱锰矿
（2） 将Fe2+氧化为Fe3+ Fe3+可以催化H2O2分解
【解析】由题给流程可知，反应器中发生的反应为菱锰矿中碳酸锰与稀硫酸反应生成硫酸锰、二氧化碳
和水，同时得到硫酸亚铁、硫酸镍、硫酸铝等可溶性硫酸盐，二氧化锰将溶液中亚铁离子氧化为铁
离子，当溶液pH 为4 时，铁离子转化为氢氧化铁沉淀，向反应后的溶液中加入石灰乳调节溶液至
pH 约为7，将溶液中铝离子转化为氢氧化铝沉淀，再加入硫化钡将溶液中的镍离子转化为硫化镍沉
淀，过滤得到含有二氧化硅、氢氧化铁、氢氧化铝、硫酸钡、硫化镍的滤渣和硫酸锰溶液；电解硫
酸锰溶液，在阳极得到二氧化锰；二氧化锰、碳酸锂在煅烧窑中反应生成LiMn2O4、二氧化碳和氧
气。
【解析】（1）由分析可知，硫酸溶解矿石时发生的主要反应为碳酸锰与稀硫酸反应生成硫酸锰、二氧
化碳和水，反应的化学方程式为MnCO3＋H2SO4=MnSO4＋H2O＋CO2↑；粉碎菱锰矿、适当升高温
度、适当增大硫酸浓度等措施都能提高溶矿速率；
故答案为：MnCO3＋H2SO4=MnSO4＋H2O＋CO2↑；粉碎菱锰矿或适当升高温度或适当增大硫酸浓度。
（2）加入MnO2的作用是将酸溶后溶液中含有的Fe2+氧化为Fe3+，但不宜使用H2O2氧化Fe2+，因为氧化
后生成的Fe3+可以催化H2O2分解，不能使溶液中的Fe2+全部氧化为Fe3+；
故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+；Fe3+可以催化H2O2分解。
【例9】回答下列问题：
“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________________________。
【答案】将Fe2+氧化为Fe3+
【解析】二氧化锰作为氧化剂，使得MnS 反应完全，且将溶液中Fe2+氧化为Fe3+。
4．原因、理由
【例10】采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。
“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是
_______________________________________。
【答案】利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全
【解析】“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，可以看作是沉淀平衡，加入过量NH4Cl，能够使沉淀平衡正向
移动，即同离子效应，NH4VO3晶体沉淀的趋势增大，析出的更充分。
【例11】硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究
采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：
步骤③中选用足量的H2O2，理由是___________________________________________________。
【答案】将Fe2+全部氧化为Fe3+；不引入杂质
【解析】步骤③中选用足量的H2O2，H2O2可以将Fe2+氧化为Fe3+，且H2O2的还原产物为H2O，不会引入
新的杂质，故理由是：将Fe2+全部氧化为Fe3+，不引入新的杂质。
【例12】高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效氧化剂，可用于氨氮处理。K2FeO4在干燥空气中和强碱性溶液中
能稳定存在。氧化剂的氧化性受溶液中的H＋浓度影响较大。用K2FeO4氧化含氨氮废水，其他条件
相同时，废水pH 对氧化氨氮去除率及氧化时间的影响如图所示。当pH 小于9 时，随着pH 的增
大，氨氮去除率增大，氧化时间明显增长的原因是_______
【答案】随着pH 的增大，K2FeO4的稳定性增强，利用率提高，氨氮去除率增大；但H＋浓度减小，
K2FeO4氧化性减弱，氧化时间增长
【解析】根据题干可知，高铁酸钾在强碱性溶液中能稳定存在，随着pH 的增大，K2FeO4的稳定性增
强，利用率提高，氨氮去除率增大；但随着pH 增大，H＋浓度减小，K2FeO4氧化性减弱，氧化时间
增长。
【例13】由工业级碳酸锂(含有少量碳酸镁等杂质)制备高纯碳酸锂。实验过程如下：
已知在不同温度下蒸发分解碳酸锂的产率与溶解度关系如图：
以下，随温度升高，碳酸锂产率升高的原因可能是_______。
【答案】碳酸氢锂随温度的升高分解产率增大，碳酸锂的溶解度随温度升高而减小
【解析】工业级碳酸锂通入二氧化碳碳化得到碳酸氢锂，加入氢氧化钠溶液除去镁元素，溶液通入二氧
化碳调节pH 过滤分离出含有碳酸氢锂的溶液，蒸发分解得到高纯碳酸锂；
【解析】由图可知，碳酸氢锂随温度的升高分解产率增大，碳酸锂的溶解度随温度升高而减小，两者都
导致
以下，随温度升高，碳酸锂产率升高。
1．磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。废旧电池正极片(磷酸亚铁锂、炭黑和铝箔
等)可再生利用，其工艺流程如图：
“氧化”若用HNO3代替H2O2，不足之处是____________________________________。
【答案】产生有毒的氮氧化物，污染环境
【解析】“氧化”若用HNO3代替H2O2不足之处是产生氮的氧化物污染空气。
2．硒是一种重要的半导体材料，用富硒铜阳极泥(主要成分为Se、Cu2Se、Ag2Se 和银、金等)为原料制
备硒的工艺流程如下：
回收硒还可采用另一工艺：即向阳极泥加入浓硫酸，用水吸收生成的SeO2和SO2，试分析此工艺存在的
不足之处___________________(答一点即可)。
【答案】浓硫酸有强腐蚀性，对设备要求较高（或反应过程产生大量SO2污染环境）
【解析】浓硫酸有强腐蚀性，对设备要求较高，反应过程产生大量SO2污染环境，故此处填：浓硫酸有
强腐蚀性，对设备要求较高（或反应过程产生大量SO2污染环境）。
3．探究FeC2O4·xH2O 的分解产物：CO2、CO(如图)
从绿色化学角度考虑，实验存在不足之处，指出并提出解决方案：
__________________________________________________________________________________________
。
【答案】有毒的CO 尾气未处理，G 后接酒精灯点燃或吸收CO 的尾气处理装置
【解析】CO 有毒，该实验没有尾气处理装置，应该在G 后用酒精灯点燃或接吸收CO 的尾气处理装
置。
4．以下是一种工业制备过氧化钙的方法。回答下列问题：
(一)碳酸钙的制备
(二)过氧化钙的制备
制备过氧化钙的另一种方法是：将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。
该工艺方法的优点是____________________________________。
【答案】原料来源丰富、操作简单
【解析】制备过氧化钙的另一种方法是：将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化
钙产品，该工艺方法的优点是原料来源丰富、操作简单，产品的缺点是纯度较低。
5．目前，处理锌矿进行综合利用，多采用传统的“高氧酸浸法”，但该法也存在一些缺点。最近，有
文献报道：用高铁闪锌矿(含有ZnS、FeS、CuS、CdS 及少量SiO2等)为原料，采用“高氧催化氧化
氨浸法”可以联合制取Cu2O(红色)、CdS(黄色)、锌钡白(白色)三种颜料，其流程如图：
无论采用“高氧酸浸法”还是“高氧催化氧化氨浸法”，其前期处理，都要经过用浸取剂浸取这一步，
不同的是“高氧酸浸法”需先高温焙烧，然后再用硫酸浸出。两种方法比较，“高氧酸浸法”存在
的缺点是(任答两条)__________。
【答案】能耗高；设备耐酸性要求高；产生大量有害气体(SO2)污染大气
【解析】“高氧酸浸法”需先高温焙烧，然后再用硫酸浸出，此法需要在高温条件，能耗高；对设备的
耐酸性要求高；同时会产生大量有害气体(SO2)污染大气，故答案为：能耗高、设备耐酸性要求
高、产生大量有害气体(SO2)污染大气。
6．“电解”工艺制锌时Zn2＋利用率较低，废液中有大量的Zn2＋残留。某化工厂拟采用改变酸锌比净化
废液的方式来提高原料的利用率，降低成本。下图是工业生产中不同酸锌比时净化液利用率对电解
时直流电耗能影响关系图。根据下图分析，该工厂净化废液时的最佳酸锌比为_______(填写序号)
A．5∶1
B．6∶1
C．7∶1
D．10∶1
【答案】C
【解析】净化废液时的最佳酸锌比应该是净化液利用率高同时电解时直流电耗能低，从图中可知在酸锌
比为7：1 时最佳；
答案选C；
7．Fe3＋的萃取率与溶液的pH 和接触时间之间的关系如图，据此分析，萃取的最佳条件为_______
【答案】pH=1.7 下萃取60 min
【解析】由图可知，萃取的最佳条件为pH=1.7 下萃取60 min，此时萃取率最高且时间较短。
8．钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为
，含少量V、Si 和Al 的
氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如下：
已知“降温收尘”后，粗
中含有的几种物质的沸点：
物质
沸点/
136
127
57
180
回答下列问题：
（1）已知
，
的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略
、
随温度的变化。若
，则该反应可以自发进行。根据下图判断：
时，下列反应不能自发进行的是_______。
A．
B．
C．
D．
（2）
与C、
，在
的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表：
物质
分压
①该温度下，
与C、
反应的总化学方程式为_______；
②随着温度升高，尾气中
的含量升高，原因是_______。
【答案】（1）C
（2） 5TiO2+6C+10Cl2
5TiCl4+2CO+4CO2 随着温度升高，CO2与C 发生反应
【解析】（1）（1）由①
，②
，③
，④
；
A．由图可知，600℃时
的
，反应自发进行，故A 不符合题意；
B．由图可知，600℃时
的
，反应自发进行，故B 不符合题意；
C．由图可知，600℃时
的
，反应不能自发进行，故C 符合题意；
D．根据盖斯定律，
可由①+③得到，则600℃时其
，反应
自发进行，故D 不符合题意；
故选C；
（2）①根据表中数据可知，该温度下C 主要生成CO 和CO2，根据相同条件下气体的压强之比是物质
的量之比可知TiCl4、CO 和CO2的物质的量之比约是5：2：4，所以TiO2与C、Cl2反应的总化学方
程式为5TiO2+6C+10Cl2
5TiCl4+2CO+4CO2，故答案为：5TiO2+6C+10Cl2
5TiCl4+2CO+4CO2；
②随着温度升高，CO2与C 发生反应
，导致CO 含量升高，故答案为：随着温度升高，
CO2与C 发生反应
9．某兴趣小组用铬铁矿[Fe(CrO2)2] 制备K2Cr2O7晶体，流程如下：
已知：4Fe(CrO2)2＋10Na2CO3＋7O2
8Na2CrO4＋4NaFeO2＋10CO2
2H＋＋2CrO
Cr2O
＋H2O
相关物质的溶解度随温度变化如下图。
请回答：
（1）步骤I，将铬铁矿粉碎有利于加快高温氧化的速率，其理由是___。
（2）下列说法正确的是___________。
A．步骤II，低温可提高浸取率
B．步骤II，过滤可除去NaFeO2水解产生的Fe(OH)3
C．步骤III，酸化的目的主要是使Na2CrO4转变为Na2Cr2O7
D．步骤IV，所得滤渣的主要成分是Na2SO4和Na2CO3
（3）步骤V，重结晶前，为了得到杂质较少的K2Cr2O7粗产品，从下列选项中选出合理的操作(操作不
能重复使用)并排序：溶解KCl→___ (______)→(______)→(_____)→(_____)→重结晶。
a．50℃蒸发溶剂；b．100 ℃蒸发溶剂；c．抽滤；d．冷却至室温；e．蒸发至溶液出现晶膜，停止加
热；f．蒸发至溶液中出现大量晶体，停止加热。
【答案】（1）增大反应物的接触面积
（2）BC
（3）a e d c
【解析】（1）将铬铁矿粉碎，增大反应物的接触面积，有利于加快高温氧化的速率。
（2）降低温度，反应速率降低，不利于提高浸取率，A 不正确；步骤Ⅰ反应过程中，NaFeO2水解生成
Fe(OH)3沉淀，故步骤Ⅱ的目的是除去Fe(OH)3，B 正确；根据2H＋＋2CrO
Cr2O
＋H2O 可
知，步骤Ⅲ酸化可使平衡正向移动，C 正确；Na2CO3已在步骤Ⅲ酸化过程中转化为Na2SO4，故步
骤Ⅳ所得滤渣的主要成分为Na2SO4，D 不正确。故选BC。
（3）步骤Ⅴ重结晶前，先除去杂质，结合溶解度曲线，先把所得溶液于50 ℃下蒸发溶剂，当蒸发至溶
液出现晶膜时，停止加热；然后冷却至室温，再抽滤，即得产物K2Cr2O7。
10．某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液（含
和
)。实现镍、
钴、镁元素的回收。
已知：
物质
回答下列问题：
（1）“氧化”中保持空气通入速率不变，
(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。
体积分数为_______
时，
(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大
体积分数时，
(Ⅱ)氧化速率减小的原因是_______。
【答案】 9.0% SO2有还原性，过多将会降低
的浓度，降低
(Ⅱ)氧化速率
【解析】（4）根据图示可知
体积分数为9.0%时，
(Ⅱ)氧化速率最大；“氧化”中Mn2+被H2SO5
氧化，由于SO2有还原性，SO2过多将会降低
的浓度，降低
(Ⅱ)氧化速率。
11．废弃的锂离子电池中含有大量Co、Ni、Mn、Cu、Al 等金属元素，需回收处理。柠檬酸因具有酸性
和较好的络合性，可用于浸出金属离子并得到柠檬酸浸出液，下列是某小组研究从柠檬酸浸出液中
去除铜的方法。
方法一：调pH 去除铜
方法二：还原法去除铜
资料2：抗坏血酸(C6H8O6)具有较强的还原性，氧化后为脱氢抗坏血酸(C6H6O6)；受热易分解。
向柠檬酸浸出液中加入抗坏血酸能有效的将Cu2+还原成金属Cu。某实验小组研究了相同条件下，pH、
反应时间和温度分别对Cu 沉淀率的影响。
依据图1 和图2，判断沉淀铜选择最佳pH 为_______，理由是_______。
【答案】 6 pH=6 时铜离子沉淀率较高，而其他金属离子损失率相对较少
【解析】由图1 可知pH 等于6 时，铜离子的沉淀率已经很高，同时结合图2 可知此时其他离子的损失
率较小，再升高pH，铜离子的沉淀率变化不大，而且其他离子的损失率较大，因此沉淀铜选择最
佳pH 为6。
12．硫化钴铜矿主要成分有CoS、CuS、CuFeS2、FeS2，还含有少量Mg、Ca 等元素。一种热活化硫酸
浸出工艺实现了钴和铜的高效回收利用，并较好解决了焙烧过程中二氧化硫的溢出问题。工艺流程
如图所示：
回答下列问题：
“酸浸"过程中Co 和Cu 的浸出率受焙烧温度和时间的影响如下图所示。由图可知，“焙烧"过程中的最
佳实验条件为_______。
【答案】500℃；20h
【解析】由焙烧温度图象可知，焙烧温度为500℃时，浸出率很大，再升高温度浸出率变化不大，由焙
烧时间图象可知，焙烧时间为2.0h 时，浸出率很大，再延长时间浸出率变化不大，因此“焙烧”的
最佳实验条件为：500℃、20h。
13．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）钪锰矿石中含铁元素，其中Fe2+易被氧化为Fe3+的原因是___________。(从原子结构角度解释)
【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H2O2中，
并不断搅拌
（2）Fe2+的价层电子排布式为3d6，易失去1 个电子达到半充满的稳定结构
【解析】（1）不同的液体在混合时，一般是先加密度较小、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。H2O2不稳定，受热分解，而浓硫酸稀释时能释放大量热，为防
止混合过程中H2O2分解损失，混合的实验操作是：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 H2O2中，并不断搅拌。
（2）Fe2+易被氧化为Fe3+的原因是：Fe2+的价层电子排布式为3d6，易失去1 个电子使3d 轨道达到半充
满的稳定结构。
14．电池级碳酸锂是制造LiCoO2等锂离子电池必不可少的原材料。享誉“亚洲锂都”的宜春拥有亚洲
储量最大的锂云母矿，以锂云母浸出液(含Li+、Fe3+、Mg2+、SO
等)为原料制取电池级Li2CO3的工
艺流程如图：
已知：①HR 为有机萃取剂，难溶于水，可萃取Fe3+，萃取时发生的反应可表示为：Fe3++3HR
FeR3+3H+；
②常温时，1mol·L-1LiOH 溶液的pH=14。
回答下列问题：
（1）“有机层”的主要成分为___________(填化学式，下同)；“滤渣1”中含有的物质为
___________；使用HR 萃取剂时，需加入一定量的NaOH 进行处理，其目的是___________。
（2）某种HR 的结构简式为
，该分子中可能与Fe3+形成配位键的原子有
___________。
（3）加适量草酸的目的___________。
【答案】（1） FeR3和HR Li2CO3、MgCO3 消耗萃取反应时生成的H+，促进萃取反应的
正向进行，提高萃取率
（2）O、N
（3）使钙离子生成草酸钙，便于除掉
【解析】锂云母浸出液中含有锂离子、铁离子、镁离子和硫酸根离子，加入HR 萃取分液可除去铁离
子，加入碳酸钠过滤得到含有碳酸锂和碳酸镁的滤渣1，通过苛化反应生成氢氧化锂、氢氧化镁、
碳酸钙，过滤后的滤液中主要为氢氧化锂、氢氧化钙和氢氧化镁，加入适量草酸，生成草酸钙和草
酸镁沉淀，过滤后滤液中主要为氢氧化锂，经过碳化反应、混合沉锂，则可得到电池级碳酸锂；
【解析】（1）根据
平衡可知，有机层中主要是FeR3和HR，根据流程可知
沉淀主要是碳酸锂和碳酸镁。加入氢氧化钠后氢离子会被消耗，从而使平衡正向移动；
（2）从结构可知氧原子、氮原子都有孤对电子，所以能形成配位键的是N、O；
（3）加入草酸的目的是沉淀多余的钙离子；
15．氟碳铈矿(主要成分为CeFCO3)是提取稀土化合物、冶炼铈的重要矿物原料，以氟碳铈矿为原料提取
铈的工艺流程如图所示。回答下列问题：
（1）HT 是一种难溶于水的有机溶剂，则操作I 的名称为___________
（2）有机物HT 能将Ce3＋从水溶液中提取出来，该过程可表示：Ce3＋(水层)＋3HT(有机层)⇌CeT3(有机
层)＋3H＋(水层)。向CeT3(有机层)中加入稀硫酸能获得较纯的含Ce3＋水溶液，从平衡角度解释其原
因：___________
【答案】 分液 向有机层中加入稀硫酸，c(H＋)增大，平衡向形成Ce3＋水溶液方向移动。
【解析】此工艺流程题属于物质的分离、提纯类型，主要考查了物质分离、提纯的基本方法与化学平衡
移动原理。由题目中的流程图可知，酸浸后加入的HT 属于萃取剂，即操作Ⅰ为分液；所得硫酸铈
溶液与有机层主要通过调节pH，促进平衡移动得到Ce(OH)3后，通过氧气氧化最终获得Ce(OH)4。
【解析】（1）加入萃取剂后经操作Ⅰ可分离出有机层和硫酸铈稀溶液，则操作Ⅰ为分液。
（2）由Ce3＋(水层)＋3HT(有机层)⇌CeT3(有机层)＋3H＋(水层)，可知向有机层中加入稀硫酸，c(H＋)增
大，平衡逆向移动，即向形成Ce3＋水溶液方向移动，从而获得较纯的含Ce3＋水溶液。
16．
常用作催熟剂、除草剂等，制备少量
的方法如下：
已知：①卤块的主要成分为
，含有
等杂质。
②几种化合物的溶解度(S)随温度(T)的变化曲线如图。
（1）加入
的目的是除_______(填离子符号)，如何判断该离子已除尽：_______。
（2）加入
饱和溶液会发生反应：
，请利用该反应，结
合溶解度图，制取
的实验步骤依次为①取样，加入
饱和溶液充分反应；
②蒸发浓缩；③_______；④冷却结晶；⑤过滤、洗涤，获得
晶体。
【答案】（1）
静置，取上层清液加入
溶液，若无白色沉淀生成，则
已除尽
（2）趁热过滤
【解析】卤块加入双氧水充分氧化，将氯化亚铁氧化成氯化铁，再加适量氯化钡将硫酸镁转化成硫酸钡
沉淀后过滤，滤液中加氧化镁调节pH 使三价铁离子完成沉淀，过滤后在滤液中加氯酸钠饱和溶
液，氯酸钠与氯化镁反应生成氯酸镁和氯化钠，再经蒸发浓缩、冷却结晶得到氯酸镁晶体，据此分
析解答。
【解析】（1）卤块中含有硫酸镁，加入氯化钡可将硫酸根离子沉淀，溶液中逐滴滴加氯化钡溶液生成
白色沉淀，若静置后，去上层清液再加氯化钡溶液，无白色沉淀生成，则说明溶液中硫酸根离子已
经完全沉淀，故答案为：
；静置，取上层清液加入
溶液，若无白色沉淀生成，则
已
除尽；
（2）氯化镁溶液中加
生成
，由图可知氯酸镁的溶解度受温度影响较大，应蒸发浓缩
后趁热过滤，以得到较纯净
溶液，故答案为：趁热过滤。
17．
是一种重要的化工产品。以菱锰矿(主要成分为
，还含有
等)为原
料制备
的工艺流程如下：
资料：金属离子沉淀时的
金属离子
开始沉淀时的
1.5
6.3
7.4
7.6
完全沉淀时的
2.8
8.3
9.4
10.2
（1）沉淀池2 中，不能用
代替含硫沉淀剂，原因是_______。
（2）如图为
和
的溶解度曲线。从“含
的溶液”中提取“
晶体”的操作
为_______，洗涤，干燥。
【答案】（1）因为
能与锰离子反应生成氢氧化锰沉淀而使锰元素损失
（2）蒸发浓缩、趁热过滤
【解析】菱锰矿加入硫酸酸浸，滤液加入二氧化锰将二价铁转化为三价铁、然后加入氨水调节pH 除去
铁，过滤滤液加入含硫沉淀剂除去钴得到含有
滤液，根据溶解度曲线可知，蒸发浓缩、趁
热过滤，洗涤，干燥得到
晶体。
【解析】（1）
能与锰离子反应生成氢氧化锰沉淀而使锰元素损失，故在沉淀池2 中，不能用
代替含硫沉淀剂；
（2）硫酸铵溶解度随温度升高而增大、
溶解度在温度超过25℃左右时随温度升高而减小，故从
“含
的溶液”中提取“
晶体”的操作为蒸发浓缩、趁热过滤，洗涤，干燥。
18．2019 年诺贝尔化学奖颁给了为锂电池发展作出突出贡献的三位科学家。某废旧锂电池正极主要由
、铝箔、炭黑等组成，
、
、P 具有极高的回收价值，具体流程如下：
浸出液X 的主要成分为
等。过程③控制碳酸钠溶液浓度20%、温度
、反应时间
条件下，探究
对磷酸铁沉淀的影响，如图所示。
（1）综合考虑铁和磷沉淀率，最佳
为_______。
（2）结合平衡移动原理，解释过程③中
增大，铁和磷沉淀率增大的原因：_______。
（3）当
后，随
增加，磷沉淀率出现了减小的趋势，解释其原因：_______。
【答案】（1）2.5
（2）
，
，加入
后，
结合
使
减小，
促进上述电离平衡正向移动，
增大，与
结合形成磷酸铁沉淀
（3）
时，沉淀中的磷酸铁会有部分开始转变生成
，使得部分
释放，导致磷沉淀
率下降
【解析】废旧锂电池中主要含有
、铝箔、炭黑等，用氢氧化钠溶解，铝和氢氧化钠反应生成偏
铝酸钠和氢气，过滤，滤液为偏铝酸钠溶液，剩余固体中含有
、炭黑，用盐酸、双氧水处
理固体剩余物，碳和盐酸不反应，浸出液X 中主要含有为
，用碳酸钠溶液调节
pH 得到FePO4·2H2O 沉淀和LiCl 溶液，LiCl 溶液中加饱和碳酸钠生成Li2CO3沉淀，FePO4·2H2O 和
氢氧化钠反应生成
沉淀和Na3PO4溶液。
【解析】（1）根据图示，
为2.5 时，铁和磷沉淀率大，所以最佳
为2.5；
（2）
，
，加入
后，
结合
使
减小，
上述电离平衡正向移动，
增大，与
结合形成磷酸铁沉淀，所以
增大，铁和磷沉淀
率增大。
（3）FePO4存在沉淀溶解平衡
，当
后，随
增大，溶液中
增大，
开始转变生成
，促进溶解平衡正向移动，使得部分
释放，导致磷
沉淀率下降。
19．氧化镓(Ga2O3)可用作有机及无机合成的催化剂及制备高纯镓的原料。以砷化镓废料(主要成分为
、
、
)为原料生产
的工艺流程如图所示：
已知：镓(Ga)、铝(Al)是同主族相邻元素，Ga 元素在溶液中存在的形式有
、
、
。
回答下列问题：
（1）硝酸用量一定时，在相同的浸取时间内，氧化剂不同时，镓浸取率随时间的变化如图所示。用空
气作氧化剂的浸取率明显低于过氧化氢，其原因是___________。
（2）“浸取”时，温度保持在60℃，其原因是___________。
（3）写出“沉镓”时反应的离子方程式：___________。不同
时，镓的沉淀率如下表所示。
时，镓的沉淀率显著降低的原因是___________。
4
5
6
7
8
9
沉淀
率
%
23.
79.
98.
95.
46.
19.
【答案】（1）空气不断通入的过程中，从溶液中带走了一部分硝酸(或空气中氧气不易溶于水中且氧气
量不足，从而引起了浸取率的降低等答案合理即可)
（2）低于60℃，浸取速率慢，高于60℃，稀硝酸易挥发，
会分解(或提高浸取速率，同时防止稀
硝酸挥发及
分解)
（3）
是两性氢氧化物，酸性过强，
会溶
解
【解析】对砷化镓废料粉碎后，加硝酸及氧化剂浸取，SiO2不反应，为滤渣1 的主要成分；同时得到含
Fe3+、H3AsO3、Ga(NO3)3的浸取液，加入氢氧化钙调pH10 到11 将铁元素和As 元素变为沉淀，加硝
酸调pH 得到
，煅烧得到
。
【解析】（1）空气不断通入的过程中，从溶液中带走了一部分硝酸，导致浸取率降低(或空气中氧气不
易溶于水中且氧气量不足，从而引起了浸取率的降低等答案合理即可)；
（2）“浸取”时，温度保持在60℃，其原因：低于60℃，浸取速率慢，高于60℃，稀硝酸易挥发，
会分解(或提高浸取速率，同时防止稀硝酸挥发及
分解)；
（3）镓(Ga)、铝(Al)是同主族相邻元素，化学性质相似，Ga 元素在溶液中存在的形式有
、
、
，沉镓时加入硝酸，与
发生反应生成
，离子方程式：
；不同
时，镓的沉淀率如下表所示。
时，镓的沉淀率显
著降低的原因：
是两性氢氧化物，酸性过强，
会溶解；
20．磷酸亚铁锂(
)为近来新开发的锂离子电池电极材料，主要用于动力锂离子电池，
废料中(含Al、石墨)，其中磷、铁、锂的综合回收工艺流程图如下：
已知：①常温下，
②LiOH、
的溶解度与温度的关系如下表：
温度/℃
0
20
40
60
80
100
溶解度/g
LiOH
11.9
12.4
13.2
14.6
16.6
19.1
1.54
1.33
1.17
1.01
0.85
0.72
（1）过程I“碱浸”的目的是___________。
（2）若浸出液中存在大量
离子，则反应的离子方程式为___________。
（3）①过程III 得到“沉淀Y”的离子方程式为___________。
②一定条件下，探究了pH 对磷酸铁沉淀的影响，结果如下图所示。由图可知，过程III 应选取的最佳沉
淀时的pH 为___________。随pH 的增加，磷的沉淀率开始下降，而铁沉淀率未下降，分析原因为
___________。
（4）①为充分沉淀，“沉锂”时所用的X 和适宜的温度是___________。
A．NaOH20-40℃ B．NaOH80-100℃
C．
20-40℃ D．
60-80℃
②常温下，测得滤液1 中
，某同学取该100ml 滤液进行“沉锂”反应。加入50mlX
溶液却未见沉淀，若不考虑液体混合时的体积变化，则该同学加入的X 溶液最大浓度为
___________
。
【答案】（1）溶解Al，使其分离出去
（2）
（3）
2.5 随pH 的增加，部分
沉淀转
变为
沉淀，使得部分
释放，导致磷沉淀率下降，而铁仍在沉淀中
（4） D 0.51
【解析】LiFePO4废料(含Al、石墨)加入氢氧化钠溶液，铝与氢氧化钠溶液反应生成可溶于水的
NaAlO2，过滤，滤渣中含有LiFePO4和石墨，在滤渣中加入盐酸和过氧化氢浸取，可氧化亚铁离子
生成铁离子，浸出液中含有铁离子、锂离子、HPO
、H2PO 离子等，加入碳酸钠溶液调节pH，
可生成FePO4•2H2O，滤液1 中含有锂离子，滤液1 中加入碳酸钠沉锂得到Li2CO3产品，
FePO4•2H2O 中加入氢氧化钠溶液调节pH，得到含铁产品和滤液2，滤液2 为Na3PO4溶液，Na3PO4
溶液再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥后得Na3PO4·12H2O 晶体，以此解答该题。
【解析】（1）铝与氢氧化钠溶液反应生成可溶于水的
，则过程Ⅰ“碱浸”的目的是溶解Al，使
其分离出去，故答案为：溶解Al，使其分离出去。
（2）溶浸2 过程中
中+2 铁元素在酸性环境下被双氧水氧化成+3 价，且酸性较强的条件P 元素
以
的形式存在，根据电子守恒和元素守恒可得反应的离子方程式为
。
（3）①根据“沉铁、磷”时，加入碳酸钠溶液，碳酸根结合氢离子促进
的电离，产生大量磷酸
根和氢离子，所以析出
沉淀，并生产
，反应的离子方程式为
；
②过程Ⅲ得到
，由图可知在pH 等于2.5 时；磷的沉淀率最高，则应选取的最佳沉淀pH 为
2.5，根据图像可知，随pH 的增加，磷的沉淀率开始下降，而铁沉淀率未下降，是因为随pH 的增
加，部分
沉淀转变为
沉淀，使得部分
释放，导致磷沉淀率下降，而铁仍在沉淀
中。
（4）①由表中数据可知，相同温度下碳酸锂的溶解度比LiOH 小，且升高温度碳酸锂的溶解度减小，
所以题目所给选项中“沉锂”时所用的X 和适宜温度是
、60-80℃，故答案为：D；
②混合溶液中
，由分析可知X 溶液为
溶液，设该同学加入
的
溶液的浓度为xmol/L，则混合溶液中
，二者混合未见
沉淀，
，解得
，该同学加入的
溶液最大浓
度为
，故答案为：0.51。
21．工业上以铬铁矿[主要成分为
，杂质主要为硅和铝的氧化物]制备重铬酸钾的工艺流程如
下图所示：
已知：焙烧时
转化为
和
，硅和铝的氧化物分别转化为
和
。
（1）铬酸铅(
)是一种黄色颜料，难溶于水，可由沸腾的铬酸盐溶液与铅盐溶液反应制得。
已知：①
开始沉淀时
为7.2，完全沉淀时
为8.7。
②六价铬在溶液中物种分布分数与
关系如图所示。
请设计由
溶液制备铬酸铅(
)的实验方案：___________，得
。[实验中须使用的试
剂有：
溶液，
溶液]。
【答案】向
溶液中边搅拌边滴加
溶液，至
略小于7.2，加热溶液至沸腾，边搅
拌边加入
溶液至不再产生沉淀，静置，过滤，洗涤，干燥
【解析】由题给流程可知，铬铁矿、碳酸钠在空气中焙烧时Fe(CrO2)2转化为铬酸钠和NaFeO2，铁的氧
化物转化为NaFeO2，二氧化硅转化为硅酸钠，氧化铝转化为Na[Al(OH)4]，向焙烧渣中加入水水浸
将NaFeO2转化为氢氧化铁沉淀，过滤得到含有氢氧化铁的滤渣和滤液；由图可知，向滤液中加入
醋酸中和调节溶液pH 在4.5-9.3 之间，将硅酸钠、偏铝酸钠转化为硅酸、氢氧化铝沉淀，铬酸钠部
分转化为重铬酸钠，过滤得到含有硅酸、氢氧化铝的滤渣和滤液；向滤液中加冰醋酸调节pH 约等
于5，将溶液中的铬酸钠转化为重铬酸钠，向反应后的溶液中加入氯化钾将重铬酸钠转化为重铬酸
钾沉淀，经过滤、洗涤后获得重铬酸钾粗产品，粗产品经重结晶得到重铬酸钾；
【解析】根据图中信息，
浓度随pH 值的增大而逐渐减小，
浓度逐渐增大，因此由
溶液制备铬酸铅(
)的实验方案：向
溶液中边搅拌边滴加
溶液至
约
为7.5，加热溶液至沸腾，边搅拌边加入
溶液至不再产生沉淀，静置，过滤，
洗涤，干燥，得
。
22．盐湖卤水(主要含Na+、Mg2+、Li+、Cl-、
和硼酸根等)是锂盐的重要来源。一种以高镁卤水为原
料经两段除镁制备Li2CO3的工艺流程如下：
已知：常温下，Ksp(Li2CO3)=2.2×10-3。相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。
回答下列问题：
（1）含硼固体中的B(OH)3在水中存在平衡：B(OH)3+H2O
[B(OH)4]- +H+ (常温下，Ka=1.0×10-9.34)；
B(OH)3与NaOH 溶液反应可制备硼砂Na2B4O5(OH)4·8H2O。常温下，在0.10mol/L 硼砂溶液中，
[B4O5(OH)4]2-水解生成等物质的量浓度的B(OH)3和[B(OH)4]-，该水解反应的离子方程式为
___________，该溶液pH=___________。
（2）滤渣Ⅰ的主要成分是___________(填化学式)；精制Ⅰ后溶液中Li+的浓度为2.0 mol·L-1，则常温下
精制Ⅱ过程中CO
浓度应控制在___________ mol·L-1以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ，除无法回
收HCl 外，还将增加___________的用量(填化学式)。
（3）精制Ⅱ的目的是___________；进行操作X 时应选择的试剂是___________，若不进行该操作而直
接浓缩，将导致___________。
【答案】（1）
9.34
（2） Mg(OH)2、CaSO4 5.5×10-4 CaO
（3） 加入纯碱将精制Ⅰ所得滤液中的Ca2+转化为CaCO3(或除去精制Ⅰ所得滤液中的Ca2+)，提高
Li2CO3纯度 盐酸 浓缩液中因CO
浓度过大使得Li+过早沉淀，即浓缩结晶得到的NaCl
中会混有Li2CO3，最终所得Li2CO3的产率减小
【解析】由流程可知，卤水中加入盐酸脱硼后过滤，所得滤液经浓缩结晶后得到晶体，该晶体中含有
Na+、Mg2+、Li+、Cl-、
等，焙烧后生成HCl 气体；烧渣水浸后过滤，滤液中加生石灰后产生沉
淀，则滤渣Ⅰ的主要成分为Mg(OH)2、CaSO4；由于CaSO4微溶于水，精制Ⅰ所得滤液中再加纯碱
又生成沉淀，则滤渣Ⅱ为CaCO3；精制Ⅱ所得滤液经操作X 后，所得溶液经浓缩结晶、过滤得到氯
化钠，浓缩后的滤液中加入饱和碳酸钠溶液沉锂，得到Li2CO3，据此作答。
【解析】（1）含硼固体中的
在水中存在平衡：
(常温下，
)；
与
溶液反应可制备硼砂
。常温下，在
硼砂溶液中，
水解生成等物质的量浓度的
和
，该水解反应的离子
方程式为
，由B 元素守恒可知，
和
的浓度均为
，
，则该溶液
，故答案为：
；9.34；
（2）由分析可知，滤渣I 的主要成分是
、Mg(OH)2；精制I 后溶液中
的浓度为2.0
，由
可知，则常温下精制Ⅱ过程中
浓度应控制在
以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ，若不回收HCl，整个溶液将呈
强酸性，因此为达到除Mg2+离子所需的碱性pH 首先需要额外多消耗CaO，同时多引入的Ca2+离子
需要更多的纯碱除去，因此直接进行精制Ⅰ将增加生石灰（CaO）用量，故答案为：Mg(OH)2、
CaSO4；5.5×10-4；CaO；
（3）精制Ⅰ中，烧渣水浸后的滤液中加生石灰后产生的滤渣Ⅰ的主要成分为
；由于
微溶
于水，精制Ⅰ所得滤液中还含有一定浓度的
，还需要除去
，因此，精制Ⅱ的目的是：加
入纯碱将精制Ⅰ所得滤液中的
转化为
（或除去精制Ⅰ所得滤液中的
），提高
纯度。操作X 是为了除去剩余的碳酸根离子，为了防止引入杂质离子，应选择的试剂是盐
酸；加入盐酸的目的是除去剩余的碳酸根离子，若不进行该操作而直接浓缩，将导致浓缩液中因
浓度过大使得
过早沉淀，即浓缩结晶得到的
中会混有
，最终所得
的产
率减小，故答案为：加入纯碱将精制Ⅰ所得滤液中的Ca2+转化为CaCO3(或除去精制Ⅰ所得滤液中
的Ca2+)，提高Li2CO3纯度；盐酸；浓缩液中因CO
浓度过大使得Li+过早沉淀，即浓缩结晶得到
的NaCl 中会混有Li2CO3，最终所得Li2CO3的产率减小。
23．以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝Fe(NH4)Fe(CN)6颜料。工艺流程如
下：
回答下列问题：
（1）红渣的主要成分为___________(填化学式)，滤渣①的主要成分为___________(填化学式)。
（2）黄铁矿研细的目的是___________。
（3）工序①的名称为___________，所得母液循环使用。
【答案】（1） Fe2O3 SiO2
（2）增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率
（3）蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤
【解析】黄铁矿高温煅烧生成Fe2O3，反应原理为：4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2，故产生的红渣主要成
分为Fe2O3，将红渣粉碎后加入足量的50%的H2SO4溶液加热充酸浸，反应原理为
Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O，过滤出滤渣①，主要成分为SiO2，向滤液中加入黄铁矿进行还
原，将Fe3+还原为Fe2+，硫元素被氧化为S
，反应原理为14Fe3++FeS2+8H2O=15Fe2++2S
+16H+，然后进行工序①为蒸发浓缩、冷却结晶，得到FeSO4晶体和母液主要含有FeSO4溶液和
H2SO4，加水溶解FeSO4晶体，向所得溶液中加入（NH4）2SO4、K4[Fe（CN）6]并用H2SO4调节溶
液的pH 为3，进行沉铁过程，反应原理为Fe2++2N
+[Fe（CN）6]3-=Fe（NH4）2Fe（CN）6↓，然
后过滤出沉淀，洗涤后加入H2SO4和NaClO3进行氧化步骤，反应原理为：6Fe（NH4）2Fe（CN）
6+Cl
+6H+=6Fe（NH4）Fe（CN）6+3H2O+Cl-+6N
，过滤、洗涤干燥即制得Fe（NH4）Fe
（CN）6。
【解析】（1）已知黄铁矿高温煅烧生成Fe2O3，反应原理为：4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2，故产生的红
渣主要成分为Fe2O3和SiO2，将红渣粉碎后加入足量的50%的H2SO4溶液加热充酸浸，反应原理
为：Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O，过滤出滤渣①，主要成分为SiO2；
（2）)黄铁矿研细的主要目的是增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率；
（3）工序①的名称为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，所得母液主要含有FeSO4溶液和H2SO4可以循
环利用。
24．电解精炼铜的阳极泥中含有
等杂质，工业生产上从其中提取银和
硒的流程如图所示：
（1）加快“焙烧”速率可采取的一种措施为___________。
（2）流出液Ⅰ中溶质的主要成分是___________，分铜液中主要的金属阳离子是___________。
（3）“分铜”时，反应温度不能过高，原因是___________，加入氯化钠的主要目的是___________。
【答案】（1）将阳极泥粉碎、搅拌或适当升高温度
（2） H2SO4 Na+、Fe3+、Cu2+
（3） 温度过高，H2O2分解 降低银的浸出率
【解析】焙烧时，除了Au 外，阳极泥中其他物质均转化为对应的氧化物，故进入“分铜”步骤的物质
有CuO、Ag2O、Fe2O3；烟气中主要是SO2、SeO2、O2；“分铜”步骤加入H2SO4、H2O2、NaCl 后
Au 不参与反应，Ag2O 生成AgCl 沉淀，CuO 转化成Cu2+，Fe2O3转化成Fe3+，所以分铜液里是铜的
盐溶液，分铜渣里是Au 和AgCl；分金步骤中加入HCl 和NaClO3，Au 与其反应生成
，
进入到分金液中，AgCl 不反应，留在分金渣中，在分银步骤中加入Na2S2O3，AgCl 转化成
[Ag(S2O3)2]3-，还原步骤中[Ag(S2O3)2]3-转化成Ag，据此分析回答。
【解析】（1）加快“焙烧”速率的措施为粉碎阳极泥或搅拌或适当升高温度；
（2）流出液中主要是反应中生成的硫酸，分铜液中的主要阳离子为Na+、Fe3+、Cu2+；
（3）由于“分铜”时加入氧化剂H2O2，若温度过高，H2O2会分解；加入氯化钠主要目的使Ag+转化成
AgCl 沉淀，降低银的浸出率。
25．铝酸铋[Bi(AlO2)3]主要用作抗酸药及抗溃疡药，具有中和胃酸和收敛作用。以辉铋矿(主要成分为
Bi2S3，含有：
等杂质)为原料制备铝酸铋的一种工艺流程如图所示：
已知：“沉淀”步骤中，不能出现Fe3+，否则后续Bi(OH)3沉淀中会混有Fe(OH)3杂质。请回答下列问
题：
（1）铋位于第六周期，且与氮同主族，则铋元素在元素周期表中属于___________区，铋的价层电子排
布式为___________。
（2）“浸取”过程中，提高浸出率的措施有___________。(写一条即可)
（3） “还原”时， 加入铋的目的是___________。
（4）已知进入“碱溶”步骤的物质为经过充分洗涤的Cu(OH)2和 Bi(OH)3固体混合物，为检验是否洗
涤干净，可选择的试剂为___________。
A．KSCN 溶液 B．K3[Fe(CN)6]溶液 C．BaCl2溶液
【答案】（1） p 6s26p3
（2）将辉铋矿粉碎
（3）将Fe3+还原为Fe2+，防止沉铋时有Fe(OH)3生成
（4）B
【解析】辉铋矿中加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，过滤得到含硫和二氧化硅的滤渣1 及滤液；向滤液中加铋，将溶液中的铁
离子还原为亚铁离子，过滤得到滤液；调节溶液pH，将铋离子和铜离子转化为氢氧化铋、氢氧化
铜沉淀，过滤得到滤渣及含亚铁离子的滤液；向滤渣中加氨水，将氢氧化铜沉淀转化为四氨合铜离
子，过滤得到氢氧化铋及含四氨合铜离子的滤液；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）铋位于第六周期，且与氮同主族，为VA 族元素，则铋元素在元素周期表中属于p 区，铋
的价层电子排布式为6s26p3。
（2）“浸取”过程中，提高浸出率的措施有：将辉铋矿粉碎、适当增大盐酸浓度、适当加热等。
（3）题目信息：“沉淀”步骤中，不能出现Fe3+，否则后续Bi(OH)3沉淀中会混有Fe(OH)3杂质，所以
“还原”时，加入铋的目的是将Fe3+还原为Fe2+，防止沉铋时有Fe(OH)3生成。
（4）调节溶液pH，将铋离子和铜离子转化为氢氧化铋、氢氧化铜沉淀，过滤得到滤渣及含亚铁离子的
滤液，所以进入“碱溶”步骤的物质Cu(OH)2和 Bi(OH)3固体混合物，其表面粘附着滤液中的亚铁
离子，检验是否洗涤干净，就是检验亚铁离子，可选择的试剂为K3[Fe(CN)6]溶液，故选B。
26．金属铼(Re)是重要的新兴金属，应用于国防、石油化工以及电子制造等领域，通过还原高铼酸铵
(NH4ReO4)可制取金属铼。以钼精矿(主要成分为钼的硫化物和少量铼的硫化物)制取高铼酸铵的流程
如下图所示。回答下列问题：
（1）“焙烧”过程加入生石灰的目的___________。
（2）“焙烧”常采用高压空气、逆流操作(空气从焙烧炉下部通入，矿粉从中上部加入)，这样操作的目
的是___________，请再举出一项提高“焙烧”效率的合理措施：___________。
（3）“浸出”中，浸出率与温度的关系如下图所示，浸出率与硫酸浓度的关系如下图所示。工业生产
应选择的适宜条件是___________。
【答案】（1）吸收二氧化硫，避免污染环境
（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 适当升温或将矿石粉
碎
（3）95℃和c(H2SO4)=3.0mol/L
【解析】钼精矿在空气中焙烧硫元素转化成二氧化硫，二氧化硫与生石灰、氧气反应生成硫酸钙，铼元
素转化成Ca(ReO4)2，钼元素转化成CaMoO4，加入硫酸、软锰矿浸取，硫酸钙属于微溶物，过滤得
到浸渣CaSO4，滤液加入氨水和生石灰，得到NH4ReO4，然后过滤，酸化，通过萃取和反萃取、蒸
发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到产品高铼酸铵；
【解析】（1）二氧化硫与生石灰、氧气反应生成硫酸钙，可避免二氧化硫污染环境；
（2）“焙烧”常采用高压空气、逆流操作可增大接触面积，提高反应速率，使焙烧充分，提高原料的
利用率；适当升高温度，加快反应速率，也可提高“焙烧”效率；
（3）由图可知95℃和c(H2SO4)=3.0mol/L 时，浸出较高，因此选择的条件为：95℃和
c(H2SO4)=3.0mol/L。
27．《自然》杂志公布最新科学研究成果：碘化镍(NiI2)在二维形式上具有多铁性。某小组以废镍催化
剂(主要成分是Ni，含少量Zn、Fe、CaO、SiO2等杂质)为原料制备碘化镍的流程如下：
请回答下列问题：
（1）滤渣1 的成分是CaSO4、___________(填化学式)。滤渣2 经过洗涤、干燥、___________(填操作名
称)可制铁红。
（2）“除铁"中可通过先加入H2O2溶液再加入NiO 替代NaClO 溶液， H2O2的作用是___________ (用
离子方程式表示)。
（3）“萃取"中，萃取剂的密度小于1 g·cm-3，若在实验室中分离萃取液，操作是___________(填操作名
称)。
（4）“分解”过程中通入N2的作用是___________。
【答案】（1） SiO2 灼烧
（2）2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2H2O＋2Fe3＋
（3）取下分液漏斗塞子，旋开活塞，放出下层液体，待下层液体刚好放完，立即关闭活塞，从上口倒
出萃取液
（4）作为保护气，防止镍被空气中的氧气氧化
【解析】以废镍催化剂（主要成分是Ni，含少量Zn、Fe、CaO、SiO2等杂质）为原料制备碘化镍，加
硫酸“酸浸”，生成NiSO4、ZnSO4、FeSO4、CaSO4，CaSO4微溶于水、SiO2不溶于硫酸，过滤出
CaSO4、SiO2，滤液中加NaClO 把Fe2+氧化为Fe(OH)3除去铁，滤液中加NH4F 生成CaF2沉淀除去
Ca2+，加萃取剂萃取出Ni2+，加草酸铵得到NiC2O4•2H2O 晶体，在氮气条件下加热分解NiC2O4•2H2O
晶体得到金属镍，镍和碘单质反应生成NiI2，据此分析解题。
【解析】（1）SiO2不溶于硫酸，CaSO4微溶于水，所以滤渣1 的成分是CaSO4、SiO2；滤液中加NaClO
把Fe2＋氧化为Fe(OH)3除去，滤渣2 是Fe(OH)3，经过洗涤、干燥、灼烧，Fe(OH)3分解可制铁红。
（2）“除铁“中可通过先加入H2O2溶液再加入NiO 替代NaClO 溶液，H2O2的作用是把Fe2＋氧化为Fe3
＋，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2H2O＋2Fe3＋。
（3）萃取“中，萃取剂的密度小于1g•cm−3，萃取液在上层，若在实验室中分离萃取液，具体操作是：
取下分液漏斗塞子，旋开活塞，放出下层液体，待下层液体刚好放完，立即关闭活塞，从上口倒出
萃取液。
（4）“分解”过程中通入N2的作用是作为保护气，防止镍被空气中的氧气氧化。
28．8 月1 日起，为了国家信息安全，我国禁止镓和锗的出口，锗是一种重要的半导体材料，工业上用
精硫锗矿(主要成分为GeS2)制取高纯度锗的工艺流程如图所示：
（1）COCl2分子中各原子均达到8 电子稳定结构，其结构式为___________。
（2）800℃升华时通入N2的目的是：___________、___________。
（3）酸浸时Ge、S 元素均被氧化到最高价态，写出该反应的离子方程式：___________，酸浸时温度不
能过高的原因是___________。
（4）GeCl4易水解生成GeCl4·n H2O，证明GeCl4·n H2O 沉淀洗涤干净的方法是___________。
【答案】（1）
（2） 避免GeS2被氧化，得到较纯净的GeS2 将生成的GeS2带入后续装置
（3） GeS+8H++10
=GeO2+
+10NO2↑+4H2O 浓HNO3受热易分解
（4）取最后一次洗涤液于试管中，滴加稀HNO3酸化，然后再加入AgNO3溶液，如果不出现白色沉
淀，则证明洗涤干净
【解析】根据流程：粉碎精硫矿(主要成分为GeS2)，在800℃，在N2氛围中使精硫矿升华，得到较为纯
净的GeS2，加入氨气在825℃条件下将其还原为GeS，用浓硝酸酸浸：GeS+8H++ 10
=GeO2+
+10NO2↑+ 4H2O，得到粗GeO2，用COCl2将其氧化为GeCl4，加入高纯水水解得到
GeO2·nH2O，200℃将其脱水得到纯GeO2，最后用氢气将其还原得到高纯度Ge，据此分析作答。
【解析】（1）C 原子最外层有4 个电子，可以形成4 对共用电子对；O 原子最外层有6 个电子，要形成
最外层8 电子稳定结构可以形成2 对共用电子对，Cl 原子最外层有7 个电子，可形成一对共用电子
对，则在共价化合物COCl2中，要使各个原子均达到8 电子稳定结构，应该是C 原子与O 原子形成
2 硅共用电子对，与2 个Cl 原子再形成2 对共用电子对，故其结构式为
；
（2）800℃升华时通入N2的目的是：可以避免GeS2被氧化，得到较为纯净的GeS2；并且将生成的GeS2
带入后续装置。
（3）酸浸时Ge、S 元素均被氧化到最高价态，说明GeS 被HNO3氧化为GeO2和
，根据得失电子守
恒和电荷守恒配平离子方程式为：GeS+8H++10NO3
-=GeO2+SO4
2-+10NO2+4H2O；
酸浸时温度不能过高的原因是由于浓HNO3受热易分解，适当低温可以避免浓硝酸发生分解反应；
（4）GeCl4易水解生成GeCl4·n H2O，洗涤GeCl4·n H2O 的目的是除去杂质Cl-，因此要证明GeCl4·n H2O
沉淀洗涤干净，就是检验最后的洗涤液中是否含有Cl-，则检验方法是：取最后一次洗涤液于试管
中，滴加稀HNO3酸化，然后加入AgNO3溶液，如果不出现白色沉淀，则证明洗涤干净。
