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2-7 物质成分的确定
1．判断加入的试剂及分析试剂作用的基本思路
（1）看反应目的：分析加入试剂后化学反应实现的目的
（2）看试剂性质：分析加入试剂本身的性质(物质类别、所含元素的化合价、周期表中的位置等)
（3）看生成物：分析反应前后的物质组成的变化
（4）看可能信息：综合利用流程信息和题中设问提供的信息
2．工艺流程中的物质确定
（1）循环物质的确定
（2）副产品的确定
（3）滤渣成分的确定
①过量的反应物
②原料中不参与反应的物质
③由原料转化的生成物
④由杂质转化的沉淀物
1．加入物质作用
【例1】高锰酸钾生产过程中产生的废锰渣(主要成分为MnO2、KOH、MgO 和Fe2O3)可用于制备MnSO4
晶体，工艺流程如图：
“反应Ⅱ”中硫铁矿(FeS2)的作用为_____。
【例2】
是一种重要的化工产品，以黄铁矿烧渣(主要含
、
、
等物质)为原料制备
的过程如下。
Fe 粉的作用是___________。
【例3】
是有机合成的重要催化剂，可用于颜料、防腐等工业。工业上由废铜料(主要成分为金属
铜，还含
、
及其化合物、
杂质)生产
的工艺流程如下：
已知：①常温下，部分阳离子开始沉淀和完全沉淀(离子浓度小于
)时的
如下表：
物质
开始沉淀时的
1.6
3.2
5.2
完全沉淀时的
3.1
4.7
6.7
②高温煅烧时铜生成
，
溶于
的浓溶液可生成
，
的溶液用水稀释后可生成
沉淀。
“酸浸、过滤”中加入
的作用为___________。
2．滤渣判断
【例4】高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含
Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si 等元素)制备，工艺如图所示，回答下列问题：
相关金属离子[c(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH 范围如图：
金属离子
Mn2+
Fe2+
Fe3+
Al3+
Mg2+
Zn2+
Ni2+
开始沉淀的pH
8.1
6.3
1.5
3.4
8.9
6.2
6.9
沉淀完全的pH
10.1
8.3
2.8
4.7
10.9
8.2
8.9
（1）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是_____。
（2）“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是_____。
【例5】从分金渣(主要成分为AgCl、Ag2S、PbSO4、BaSO4)中获取高纯银的流程如图所示：
（1）“分银渣”的主要成分为PbSO4、BaSO4、_____(填化学式)。
（2）该流程中可循环使用的物质为______。
3．循环物质
【例6】工业利用硼矿石(2MgO·B2O3)制备单质B 并联产轻质MgO 的流程如图：
硼酸(H3BO3)的溶解度
温度/℃
0
10
20
30
40
80
溶解度/g
2.77
3.65
4.87
6.77
8.90
23.54
操作1 是_____，整个流程中可循环利用的物质是_____。
【例7】如图所示，工艺流程如图：
“蒸氨沉锌”工序中，“蒸氨”是将氨及其盐从固液混合物中蒸出，蒸出物冷凝吸收后得到的碳化氨水
可返回______工序循环使用。
【例8】以某冶金工业产生的废渣(含Cr2O3、SiO2及少量的Al2O3)为原料，根据下列流程可制备
K2Cr2O7。
上述流程中可循环使用的物质是______。
1．碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。
的一种制备方法如下图所示：
加入
粉进行转化反应的离子方程式为_______，生成的沉淀与硝酸反应，生成_______后可循环使
用。
2．铁黄是一种重要的化工产品。由生产钛白粉废渣制备铁黄的过程如下。
资料：
i.钛白粉废渣成分：主要为FeSO4·H2O，含少量TiOSO4和不溶物
ii.TiOSO4+(x+1)H2O⇌TiO2·xH2O↓+H2SO4
iii.0.1 mol/L Fe2+生成Fe(OH)2，开始沉淀时pH=6.3，完全沉淀时pH=8.3；0.1 mol/L Fe3+生成FeOOH，开
始沉淀时pH=1.5，完全沉淀时pH=2.8
（1）纯化
加入过量铁粉的目的是_______。
3．2019 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
LiFePO4、铝箔、炭黑等组成，Fe、Li、P 具有极高的回收价值，具体流程如图：
过程Ⅱ中HCl/H2O2的作用是_____。
4．硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含
Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如图：
在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀，母液经加热后可返回_____工序循环使用。
5．铟(In)是一种稀有贵金属，广泛应用于航空航天、太阳能电池等高科技领域。从铜烟灰酸浸渣(主要
含PbO，
、
、
)中提取铟和铅的工艺流程如下：
已知：①焙烧后金属元素均以硫酸盐的形式存在；②
性质与
类似。
（1）整个工艺流程中，可循环利用的溶液是___________。
6．对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含
、
、
。一种回收利
用废催化剂的工艺流程如下图。
回答下列问题：
（1）已知
中
元素的化合价为0 价。
是一种可以循环利用的物质，
是___________(填化学式)。
7．工业上以铬铁矿(FeCr2O4，含Al、Si 氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O7•2H2O)的工艺流
程如图。回答下列问题：
蒸发结晶时，过度蒸发将导致___；冷却结晶所得母液中，除Na2Cr2O7外，可在上述流程中循环利用的
物质还有____。
8．某工厂采用辉铋矿(主要成分为
，含有
、
杂质)与软锰矿(主要成分为
)联合焙烧
法制各
和
，工艺流程如下：
已知：①焙烧时过量的
分解为
，
转变为
；
②金属活动性：
；
③相关金属离子形成氢氧化物的
范围如下：
开始沉淀
完全沉淀
6.5
8.3
1.6
2.8
8.1
10.1
“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出
和
；②_______。
9．氧化钡广泛用于玻璃、陶瓷工业，是制取过氧化钡和钡盐的原料。一种利用钡泥[含BaCO3、
BaSO3、Ba(FeO2)2等]制取氧化钡的绿色工艺流程如图：
回答下列问题：
（1）酸溶时，Ba(FeO2)2与稀硝酸反应的化学方程式为_____。
（2）产生滤渣1 反应的离子方程式是_____。
（3）操作Ⅰ调pH=4～5 的目的是_____。
（4）过滤3 所得母液应返回_____工序循环使用。
10．如图所示，工艺流程如图：
（1）“除铁”时需将溶液的pH 调至3 左右，加入的化合物X 是_____(填化学式)。
（2）酸浸时H2O2的作用是______。
11．氧缺位体(
)是热化学循环分解水制氢的催化剂。一种以黄铜矿主要成分是(
，含
、
等杂质)、为原料制备
的流程如下：
已知：①酸浸后溶液中的金属离子有
、
、
和
②25℃时已知几种金属离子沉淀的pH 如表所示：
金属氢氧化物
开始沉淀的pH
1.9
3.4
6.4
7.0
完全沉淀的pH
3.2
4.7
7.6
9.0
请回答下列问题：
（1）加Cu“还原”的目是___________。
12．胆矾(
)是一种重要化工原料，某研究小组以生锈的铜屑为原料[主要成分是Cu，含有
少量的油污、CuO、
、
]制备胆矾。流程如下。
回答问题：
（1）步骤①的目的是_______。
（2）步骤②中，若仅用浓
溶解固体B，将生成_______(填化学式)污染环境。
（3）步骤②中，在
存在下Cu 溶于稀
，反应的化学方程式为_______。
13．钛被誉为“现代金属”和“战略金属”，工业上以钛铁矿[主要成分为偏钛酸亚铁(FeTiO3)，难溶于
水，以及Fe、Si、Al 的氧化物等杂质]制备TiO2和Fe3O4，工艺流程如图所示：
已知：①25℃时，Ksp[Fe(OH)2]=5.0×10-17，Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1×10-32；
②当溶液中离子浓度小于1×10-5mol/L 时，认为沉淀完全；
③“水解”时反应为TiO2++2H2O
H2TiO3+2H+(H2TiO3难溶于水)。
回答下列问题：
“还原”时使用过量铁粉的目的是_________、___________。
14．二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土化合物。以氟碳铈矿(主要含CeCO3F)为原料制备CeO2的一种工
艺流程如图：
已知：i.Ce4+能与F-结合成[CeFx](4-x)+，也能与SO
结合成[CeSO4]2+；
ii.在硫酸体系中Ce4+能被萃取剂[(HA)2]萃取，而Ce3+不能
iii.常温下，Ce2(CO3)3饱和溶液浓度为1.0×10-6mol/L，请回答下列问题：
（1）“萃取”时存在反应：Ce4++n(HA)2
Ce(H2n-4A2n)+4H+，萃取后水层中还存在的含铈元素的微粒主
要是______，经处理后可循环使用
（2）“反萃取”中加H2O2的主要反应离子方程式为_____，在“反萃取”后所得水层中加入1.0mol/L
的NH4HCO3溶液，产生Ce2(CO3)3沉淀，当Ce3+沉淀完全时[c(Ce3+)=1×10-5mol/L]，溶液中c(CO
)
约为______。
15．轻质碳酸钙(CaCO3)是一种重要的化工产品，广泛应用于油漆、塑料、橡胶和造纸等工业。一种以
低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及Al2O3)为原料生产高纯度轻质碳酸钙的循环工艺流程如
图：
回答下列问题：
（1）气体A 为_____，滤渣的主要成分是_____。
（2）“沉钙”过程中发生反应的化学方程式为_____。
（3）“系列操作”包含有：_____。
（4）氧化镁可以在尾液处理中循环使用，_____和_____可循环使用于石灰石制备轻质碳酸钙的过程
中。
16．某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe 及其氧化物，还有少量其他不溶性物
质。采用如图工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)：
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH 如表所示：
金属离子
Ni2+
Al3+
Fe3+
Fe2+
开始沉淀时(c=0.01mol·L-1)的pH
7.2
3.7
2.2
7.5
沉淀完全时(c=1.0×10-5mol·L-1)的pH
8.7
4.7
3.2
9.0
回答下列问题：
（1）“滤液②”中含有的金属离子是_____。
（2）“转化”中可替代H2O2的物质是_____，若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即
“滤液③”中可能含有的杂质离子为_____。
（3）将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是_____。
17．随着钴酸锂电池的普及使用，从废旧的钴酸锂电池中提取锂、钴等金属材料意义重大。如图是废旧
钴酸锂电池材料(主要成分为LiCoO2，含少量铁、铝、铜等元素的化合物)回收工艺流程：
（1）“拆解”前需进行“放电”处理的目的是______，用食盐水浸泡是放电的常用方法，浸泡放电过
程中产生的气体主要有_____。
（2）滤液1 中加入Na2SO3的主要目的是______；加入NaClO3的主要目的是_____。
18．磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO 以及少量的Fe2O3。为节约和
充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。
该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH 见下表，回答下列问题：
金属离子
Fe3+
Al3+
Mg2+
Ca2+
开始沉淀的pH
2.2
3.5
9.5
12.4
沉淀完全(c=1.0×10-5mol·L-1)的pH
3.2
4.7
11.0
13.8
（1）将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得___________，循环利用。
19．粗铜精炼的副产品铜阳极泥中含有Au、Ag、Ag2Se、Cu2Se 等物质，其含量远高于常规开采的矿
石，是提取稀贵金属和硒的重要原料，其中一种分离提取的工艺流程如下：
已知：①常温下，
的溶度积常数
②常温下，
的平衡常数
（1）
的作用为___________；将滤液2 返回“分银”工序循环使用，发现循环多次后银的浸出率
降低，可能的原因是___________。
20．废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有
、
、
和Pb。还有少量Ba、Fe、Al 的盐或氧化物
等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表：
难溶电解质
一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的
如下表：
金属氢氧化物
开始沉淀的pH
2.3
6.8
3.5
7.2
完全沉淀的pH
3.2
8.3
4.6
9.1
回答下列问题：
（1）在“脱硫”中
转化反应的离子方程式为________，用沉淀溶解平衡原理解释选择
的
原因________。
（2）在“脱硫”中，加入
不能使铅膏中
完全转化，原因是________。
（3）在“酸浸”中，除加入醋酸(
)，还要加入
。
(ⅰ)能被
氧化的离子是________；
(ⅱ)
促进了金属Pb 在醋酸中转化为
，其化学方程式为________；
(ⅲ)
也能使
转化为
，
的作用是________。
