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2026 届高考化学二轮《化学工艺流程》大题专练(九)
1．钢渣是钢铁行业的固体废弃物，含有2CaO∙SiO2、Fe2O3、FeO、Al2O3和V2O3等物质。一种以钢渣
粉为原料固定CO2并制备V2O3的工艺流程如图所示。
已知钢渣中Ca 元素质量分数为30%，V2O3在稀盐酸和NH4Cl 混合溶液中不易被浸出。该工艺条件下，
有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH 如下表所示：
金属离子
Fe3+
Fe2+
Al3+
Ca2+
开始沉淀的pH
1.9
7.2
3.5
12.4
沉淀完全的pH
2.9
8.2
5.1
13.8
回答下列问题：
(1)浸出1 过程生成的SiO2“包裹”在钢渣表面形成固体膜，阻碍反应物向钢渣扩散。提高浸出率的措
施有__________________________________(除粉碎外，举1 例)。该浸出过程不使用稀硫酸代替稀盐酸的
原因是_____________________。
(2)为避免引入杂质离子，氧化剂A 应为_______(举1 例)。
(3)滤液C 的溶质可循环利用，试剂B 应为_______。
(4)若Ca 的浸出率为90%，理论上1 吨钢渣在“固碳”中可固定_______kgCO2。
(5)富钒渣焙烧可生成钒钙盐，不同钒钙盐的溶解率随pH 变化如图所示。已知浸出2 的pH 约为2.5，
则应控制焙烧条件使该钒钙盐为_______。该培烧反应的化学方程式是___________________________。
(6)微细碳酸钙广泛应用于医药、食品等领域，某种碳酸钙晶胞如图所示。已知a＝b＝4.99nm，c＝
17.3nm，α＝β＝900，γ＝1200，该晶体密度为_______g∙cm-3(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。
2．锡在材料、医药、化工等方面有广泛的应用，锡精矿(SnO2)中主要有Fe、S、As、Sb、Pb 等杂质
元素。下图为锡的冶炼工艺流程。
已知：SnO2性质稳定，难溶于酸。
回答下列问题：
(1)锡的原子序数为50，其价层电子排布式为_______________，在元素周期表中位于______区。
(2)烟尘中的主要杂质元素是______(填元素符号)。
(3)酸浸时，PbO 生成[PbCl4]2-，该反应的离子方程式为___________________________________，为
了提高铅的浸出率，最宜添加____ (填标号)。
A．KCl B．HCl C．H2SO4 D．NaCl
(4)还原时需加入过量的焦炭，写出该反应的化学方程式___________________________________。
(5)电解精炼时，以SnSO4和少量H2SO4作为电解液，电源的负极与_____(填“粗锡”或“精锡”)相连；
H2SO4的作用是_______、______。
(6)酸浸滤液中的Pb2+可用Na2S 沉淀，并通过与强碱反应获得Pb，写出PbS 与熔融NaOH 反应的化学
方程式______________________________________________。
3．硫酸镍(NiSO4)常用于制作电池电极材料及催化剂。从富镍精矿渣制备硫酸镍晶体的一种流程如图：
已知：i．富镍精矿渣中含有镍、铁、铜、钙、镁等元素，其中镍主要以Ni(OH)2和NiS 的形式存在，
Ni(OH)2和NiS 均难溶于水；铁主要以Fe3O4形式存在。
ii．镍浸出液中含有的阳离子主要有Ni2+、Cu2+、Ca2+、Mg2+、Fe3+等。
(1)富镍精矿渣在溶解前，需经破碎，目的是
。溶渣时，需向富镍精矿渣中加
入硫酸并加热，同时加入氧化剂。
(2)沉铁
①已知：在硫酸盐溶液中，当有足量Na+，控制溶液的pH 为1.6～1.8 时，生成溶度积极小的黄钠铁
矾 [Na2Fe6(SO4)4(OH)12]。该反应的离子方程式是
。向镍浸出液中不断加入
Na2CO3，利用黄钠铁矾法除铁。不断加入Na2CO3的作用是
。
②当Fe3+浓度降到较低后，继续采用针铁矿法除铁。控制溶液的pH 为4.2～4.5，在温度80℃的条件
下，Fe3+缓慢沉淀形成针铁矿(FeOOH)。结合平衡移动原理，解释FeOOH 生成的原因
。
(3)沉铜。向滤液1 中加入活性NiS 固体，使Cu2+转化为CuS 渣。在硫化镍用量为理论用量的1.6 倍、
反应温度80℃的条件下，不同反应时间对硫化镍除铜效果的影响如图。30 分钟后，渣中铜镍比大幅度降
低的可能原因是
。已知：一定条件下，CuS 可以部分转化为CuO，同时释放出部分S2-。
(4)向滤液2 中加入NaF 溶液，经过滤得到较纯净的NiSO4溶液。沉淀的主要成分是
。
(5) NiSO4溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤可获得NiSO4∙nH2O 晶体。采用EDTA 法测定晶体
中结晶水的含量。[EDTA(Na2H2Y)法测定金属阳离子含量的方程式为：M2+＋H2Y2-＝MY2-＋2H+]。
步骤一：标定EDTA。取25.00mLc1mol·L−1的ZnCl2标准溶液于锥形瓶中，用EDTA 溶液滴定至终点，
消耗EDTA 溶液的体积为V1mL。
步骤二：称取mgNiSO4∙nH2O 样品，配制250mL 溶液，取25.00mL 进行滴定，消耗EDTA 溶液的体
积为V2mL。n＝ 。[列出表达式，已知M(NiSO4)＝155g∙mol-1]
4．Mn 和MnO2都具有广泛的用途。
I．工业上用软锰矿(主要含MnO2)和硫锰矿(主要含MnS)联合制备MnSO4的流程如图。
资料：几种化合物的Ksp
硫化物
MnS
NiS
CoS
BaS(易溶)
Ksp
10-12.6
10-18.5
10-20.4
氢氧化物
Mn(OH)2
Ni(OH)2
Co(OH)2
Fe(OH)3
Ksp
10-13.0
10-14.7
10-14.3
10-38.6
(1)为提高浸出速率，可采取的措施有 （答出两条即可）。
(2)浸出过程中产生的Fe3+对MnO2与MnS 的反应起催化作用，机理如下。
i．2Fe3+＋MnS＝Mn2+＋2Fe2+＋S；
ii． (离子方程式)。
(3)流程图中采用①和②共同除去浸出液中金属阳离子杂质，解释不能单独使用①去除这些杂质离子
的原因： 。
(4)滤渣2 的主要成分是 。
II．以MnSO4溶液为原料，用图1 装置(a，b 均为惰性电极)同步制备Mn 和MnO2。
(5)结合离子交换膜的类型，解释中间室产生较浓硫酸的原因： 。
(6)图1 中b 电极上Mn 的电解效率[×100%]与溶液pH 的关系如图2 所示。随pH 的增大，电解效率先
增大后减小的原因是 。
5．一种利用某镍矿资源(主要成分为NiS、SiO2，含有少量CuS、FeS、MgO、Al2O3、Fe2O3)提取含
Ni、Cu、Fe、Mg、Al 的物质的流程如下：
资料：
i．25℃时，一些物质的Ksp如下：
物质
CuS
NiS
FeS
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Ksp
6.3×10-36
2.0×10-26
6.3×10-18
4.6×10-33
4.0×10-38
8.0×10-16
ii．溶液中离子浓度≤10-5mol·L−1时认为该离子沉淀完全。
(1)流程中能加快反应速率的措施有 。
(2)固体A 中还有少量酸浸后剩余的NiS，II 中反应的离子方程式为 。
(3)III 中，生成1mol CuSO4转移8mole－，III 中反应的化学方程式为 ；III 过滤后得到的固体
残渣中含有的物质是 。
(4)IV 可以除去溶液D 中的Cu2+，由此推测氧化性Cu2+ Ni2+(填“＞”或“＜”)。
(5)结合离子方程式解释V 中加入H2O2的作用： 。
(6)为了使Fe3+沉淀完全，VI 中溶液pH 的最小值所属范围为 (填字母)。
a．2~3 b．3~4 c．9~10 d．10~11
(7)VI 中，NH4HCO3不宜多加，原因是 。
6．从某工厂铜电解车间产生的难溶副产物黑铜泥(主要成分为Cu2As 和Cu3As)和废水车间产生的含砷
废渣(主要成分为As2S3)中回收铜和砷的一种流程示意图如下。
已知：沉铜过程主要发生反应As2S3＋3CuSO4＋4H2O＝3CuS＋2HAsO2＋3H2SO4；；HAsO2易分解生
成微溶于水的As2O3；随着硫酸浓度的增大，As2O3在硫酸溶液中的溶解度变小。
(1)升温能加快氧化浸出的速率。温度过高时，浸出速率反而会下降，原因是 。
(2) Cu2As 和Cu3As 被氧化为CuSO4和H3AsO4。As3S3被氧化的离子方程式为 。
(3)沉铜前，需要对氧化浸出液进行稀释。稀释倍数对沉铜的影响如下图所示。
稀释倍数较小时，滤渣2 中As 含量较高的原因是 。
(4)上述流程中可循环使用的物质是 。
(5)粗三氧化二砷中砷含量的测定。
i．取0.1g 样品于锥形瓶中，加入NaOH 溶液，使样品完全溶解；
ii．加入适量乙酸铅溶液，消除-2 价硫的干扰；
iii．用稀硫酸调pH=8，加入3g 碳酸氢钠和少量淀粉溶液；
iv．用cmol/L 碘标准溶液(溶质按I2计)滴定，将砷氧化至最高价态。到达滴定终点时，消耗碘标准溶
液VmL。
已知：样品中砷只以＋3 价的形式存在。
①若样品中有－2 价硫，没有步骤ii，测定结果将 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
②样品中砷的质量分数为 。
③步骤ⅲ中加入碳酸氢钠，能保持滴定过程中溶液pH 基本稳定，结合化学用语解释原因
。
7．电镀污泥(主要成分是CuO，含有Fe2O3等)是电镀废水处理过程中产生的废弃物，其无害化处理和
资源化回收技术一直是研究热点。一种综合回收的工艺路线如下：
资料：
i．萃取剂由N902(可用HR 表示)溶解在煤油中制得，萃取金属离子的反应如下：Mn+(aq)＋nHR(org)
MRn(org)＋nH+(aq) (Mn+：Cu2+、Fe3+；org：有机相；aq：水相)
ii．常用分配系数表示萃取达到平衡时溶质X 在两溶剂中的浓度之比，常用萃取率表示有机相中溶质
X 的物质的量与初始总物质的量之比。即：分配系数＝；萃取率＝×100%
(1)浸出时，反应的离子方程式主要是： 、CuO＋2H+＝Cu2+＋H2O。
(2)操作i 是 。
(3)操作ii 中发生反应的离子方程式为 。
(4)本实验中Cu2+的分配系数为50。
①一次性取用20mL 萃取剂与100mL 浸出液充分振荡。Cu2+的萃取率为 。
②相关研究认为可采用多级萃取获得更高的萃取率。一种三级萃取的设计示意图及模拟实验得到的
数据表如下：
萃取处
理
总萃取率%
1 级
83.3%
2 级
97.2%
3 级
99.9%
通过比较①和②中 (填“1 级”、“2 级”或“3 级”)中Cu2+的萃取率，可分析得到结论：
多级萃取的效果好于一次性萃取。
(5)实验表明，有机相中的铜离子可被硫酸反萃，所用硫酸浓度不同，会影响铜反萃率，经过足够长
的时间后，实验结果如图所示。
①结合化学用语解释随硫酸浓度增大，铜反萃率提升的原因： 。
②在硫酸浓度为2mol·L−1时，其他条件不变，只升高温度， (“能”、“不能”、“无法
判断”)提升反萃率，理由是 。
③下列说法正确的是 。
a．一般选用4mol·L−1硫酸进行本步操作
b．反萃后得到CuSO4晶体的操作是：蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤干燥
c．操作后HR 可循环利用
8．废电池中含磷酸铁锂，提锂后的废渣主要含FePO4、Fe3(PO4)2和金属铝等，以废渣为原料制备电
池级FePO4的一种工艺流程如下。
已知：i．FePO4、Fe3(PO4)2均难溶于水。
ii．将Fe3+转化为Fe2+有利于更彻底除去Al3+。
(1)酸浸前，将废渣粉碎的目的是 。
(2)从平衡移动的角度解释加入硝酸溶解FePO4的原因： 。
(3)在酸浸液中加入CH3OH 进行电解，电解原理的示意图如下图所示，电解过程中c(Fe2+)∶c(Fe3+)不
断增大。结合电极反应说明CH3OH 在电解中的作用： 。
(4)“沉淀”过程获得纯净的FePO4。向“氧化”后的溶液中加入HCHO，加热，产生NO 和CO2，当
液面上方不再产生红棕色气体时，静置一段时间，产生FePO4沉淀。阐述此过程中HCHO 的作用：
。
(5)过滤得到电池级FePO4后，滤液中主要的金属阳离子有 。
(6)磷酸铁锂－石墨电池的总反应：Li1－xFePO4＋LixC6
LiFePO4＋6C(0＜x＜1)。
①高温条件下，Li2CO3、葡萄糖(C6H12O6)和FePO4可制备电极材料LiFePO4，同时生成CO 和H2O，
反应的化学方程式是 。
②放电时负极的电极反应式是 。
9．以低品位铜钴矿[主要成分为CoO(OH)、Cu2(OH)2CO3、SiO2，还有少量的FeO、Fe2O3、CaO、
MgO 等杂质]为原料制备硫酸铜晶体和Co2O3的一种工艺流程如下：
已知：①常温下部分难溶电解质的溶度积常数
物
质
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Mg(OH)2
Co(OH)2
CaF2
MgF2
Ksp
4.9×10-17
2.8×10-39
5.6×10-12
1.6×10-15
4.9×10-10
6.4×10-12
②萃取时发生反应Cu2+＋2HR
CuR2＋2H+
(1)铜钴矿浸出前要预先粉碎，其目的是 。
(2)浸出步骤铜钴矿中的CoO(OH)转化为Co2+，该反应的离子方程式为 。
(3)加入试剂a 可使萃取剂再生。
(4)对于过程I：
①加NaClO3溶液作用是 。
②通过计算判断Fe3+是否沉淀完全并简述理由 。（一般认为溶液中离子浓度
小于1×10-5mol·L-1时沉淀完全）
(5)滤渣1 成分 。
(6)CoC2O4∙2H2O 在足量空气中煅烧生成Co2O3，写出煅烧过程中的化学反应方程式 。
(7) Co2O3产品纯度测定方法如下：
已知：Co3+与EDTA－2Na 按物质的量1∶1 反应，若滴定至终点时消耗EDTA－2Na 标准液体积为
20.00mL，则Co2O3产品纯度为 。(Co2O3的摩尔质量是166g∙mol-1)
10．以菱锰矿(主要成分为MnCO3、CaCO3、MgCO3、SiO2和少量FeCO3等)为原料提纯MnCO3的一
种流程示意图如下。
已知：i．浸出渣C 的主要成分为SiO2、CaCO3、Fe2O3。
ii．常温时，部分物质的Ksp如下表所示：
物质
MnCO3
Mn(OH)2
MgCO3
Mg(OH)2
Ksp
1.8×10-11
1.9×10-13
6.8×10-6
5.6×10-12
iii．1mol·L-1的NH4HCO3溶液pH≈8，c(CO)≈3.3×10
-3mol·L-1
(1)将菱锰矿“研磨”的目的是 。
(2)写出MnCO3在“氯化焙烧”过程发生反应的化学方程式： 。
(3)用1mol·L-1的NH4HCO3溶液“沉锰”时浸出液pH 对产品中锰元素的质量分数和锰的回收率的影
响如下图。
注：锰的回收率＝×100%
①“沉锰”反应的离子方程式是 。
②分析浸出液pH＝8 时，MnCO3产品中存在的杂质可能是 ，说明判断依据 。
(4)该流程中可以循环利用的物质有 。
(5)检测产品中锰元素的质量分数，取agMnCO3产品溶于100mL 硫酸和磷酸的混合溶液中，取10mL
加入稍过量的NH4NO3溶液，使Mn2+氧化为[Mn(PO4)2]3-。待充分反应后，加热使NH4NO3分解。冷却后用
bmol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液标准液滴定，消耗cmL(NH4)2Fe(SO4)2溶液。
①产品中锰元素的质量分数为 。
②若未充分加热，则会使测定结果 (填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
