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4-3 物质转化类
核心是“变”
这类题的生产目的不是单纯的除杂，也不是单一产品的制备，而是通过多步化学反应，将一种或多种
原料转化为多种产品，实现资源的最大化利用。
原料特征：通常为成分复杂的矿产资源（如煤、石油、复杂矿物）、工业废弃物或联产原料。
产品特征：多种产品（主产品+副产品），强调“吃干榨尽”和“变废为宝”。
流程逻辑：流程设计的核心是“物质流向的多路径转化”。
o
不再是简单的线性流程（原料→产品），而是树状分支或多条回路。
o
重点关注元素在多个分支中的分配和物质在流程中的循环再生。
考查重点：
1.
物质流向分析：目标元素去了哪条支路？杂质元素转化成了什么副产品？
2.
循环利用的判定：哪些物质可以返回前端重新使用？
3.
多步转化的反应原理：不同分支中发生的化学反应有何不同？
4.
绿色化学评价：从原子经济性、环保、能耗等角度评价工艺流程的优劣。
5.
能量利用：热交换、余热回收等（常结合化学反应热考查）。
第一步：看“起始”，定组成
首先看原料由哪些元素组成，同时关注题目提供的伴生元素信息。
审题动作：列出原料中的所有元素，区分主元素（最终进入主产品的）、副元素（最终进入副产
品的）和杂质元素（最终被废弃或转化的）。
第二步：看“分支”，定去向
这是转化类题目最关键的一步。在流程图中找到分叉点（通常是过滤、分液、蒸馏等分离操作），分
析：
经过分离后，主元素进入了哪一条支路？（这是主线）
副元素进入了哪一条支路？（这是副产品线）
杂质元素被转移到了哪里？（这是废料线或处理线）
核心思维：转化类题目中，没有绝对的废物，只有放错位置的资源。很多看似废弃的物质，可能经过转化
又变成了有用的副产品或循环物质。
第三步：看“回头”，定循环
重点观察那些指回前面步骤的箭头。
审题动作：找到所有“回头”的箭头，分析该物质是什么，它在前面步骤中起什么作用（作为反
应物？作为溶剂？）。
常见的循环物质：母液（含未反应的原料）、有机萃取剂、酸/碱/盐溶液、反应介质、催化剂等。
第四步：看“排放”，定评价
关注流程末端排放的物质（废气、废水、废渣）。
审题动作：分析这些“三废”的成分，判断是否有毒有害，是否经过处理达标排放，是否被转化
为可利用的副产品。
这为回答“绿色化学评价”类问题提供依据。
1. 关于“物质流向与产物判断”
问：滤液（或滤渣、气体X）的主要成分是什么？
答题模板（三步分析法）：
1.
定位：确定该分离操作在流程中的位置。
2.
分析：结合前后反应，分析该步骤中哪些物质进入了溶液（或沉淀、气体），哪些物质没
有反应或发生了转化。
3.
判断：根据物质的溶解性、挥发性、反应特性，写出主要成分。
示例：若某步骤是“向含 Fe3+、Cu2+ 的溶液中加入过量铁粉后过滤”，则滤渣为 Fe 和 Cu，滤液主要含
Fe2+。
问：副产品X 是如何产生的？有什么用途？
答题模板：副产品X 是在分离主产品后的母液（或废气、废渣）中，通过进一步转化（如结晶、
吸收、焙烧）得到的，可用于Y 领域（如作化肥、建筑材料、工业原料），实现资源综合利用。
2. 关于“循环物质的判定与作用”
问：指出流程中可循环利用的物质，并说明理由。
答题模板：
1.
找物质：观察箭头，找到指回前端的物质（如母液、有机相、某气体）。
2.
写名称：写出该物质的化学式或名称（如稀硫酸、有机萃取剂、CO2）。
3.
析作用：该物质在上一工序中生成（或未消耗完），在下一工序中可作为反应物（或溶
剂）重复使用，这样可以降低成本，减少废弃物排放，提高原子利用率。
特别提示：有些物质虽然箭头指回，但如果在前面步骤中已经消耗掉了（如参与了反应变成了其他物
质），就不能叫循环物质。循环物质通常是物理分离后返回再利用的，或者在反应中未消耗完的。
3. 关于“多步转化的反应原理”
问：写出步骤X 到步骤Y 的转化过程中发生反应的方程式。
答题模板（关注价态和介质变化）：
1.
看价态：主元素在步骤X 和步骤Y 中的化合价是否变化？如果变化，是氧化还原反应；如
果不变，是非氧化还原反应（如复分解、水解）。
2.
看介质：两个步骤之间的环境是酸性还是碱性？如果从酸性到碱性，可能发生了中和或沉
淀反应；如果从碱性到酸性，可能发生了酸化析出反应。
3.
写方程：根据箭头进出，确定反应物和产物，按前述方法配平。
示例：煤的气化过程中，C+H2O(g)
CO+H2；煤的液化过程中，CO+2H2
CH3OH。
4. 关于“绿色化学与方案评价”
问：与传统的Y 方法相比，该工艺流程的优点有哪些？
答题模板（多角度评价）：
1.
资源角度：实现了资源的综合利用，“吃干榨尽”，提高了原料利用率。
2.
环保角度：减少了“三废”排放，或者将废物转化为有用的副产品，减轻了环境压力。
3.
经济角度：某物质循环利用，降低了生产成本；能量得到回收利用（如热交换），降低了
能耗。
4.
工艺角度：流程简短，条件温和，易于控制等（根据题目具体描述）。
示例：“该流程实现了X 元素的循环利用，减少了试剂消耗；同时将废渣转化为建筑材料，体现了绿色化
学思想。”
问：分析该流程的原子经济性。
答题模板：原子经济性是指反应物中的原子有多少被转化为最终产品。如果流程中有副产物生
成，则原子经济性不高；如果所有原子都进入了目标产品（如加成反应、重整反应），则原子经
济性高。
5. 关于“能量利用”
问：该流程中是如何实现能量有效利用的？
答题模板：找流程中的“热交换器”或箭头指示的热量传递。通常表述为：利用反应X（放热反
应）放出的热量，用于预热原料（或用于步骤Y 的吸热反应），从而降低能耗，提高能量利用
率。
口诀：起始看组成，分叉定主副；回头找循环，排放评绿化；多步别跳步，计
算追元素。
易错点 1：物质流向判断“主次不分”
场景：面对分支复杂的流程图，分不清主产品和副产品。
错误示范：把副产品当作主产品来重点关注，导致后续反应原理分析偏离方向。
正确姿势：始终盯着题目最后问的那个“产品”，或者流程图中标注的“主产品”框。以此为基
准，区分主线（主产品路径）和支线（副产品路径）。
易错点 2：循环物质误判
场景：看到箭头指回前面，就认为是循环物质。
错误示范：某步骤生成的 CO2 被收集起来用于后续反应，但 CO2 在后续反应中被转化成了碳酸
盐，学生仍答 CO2可循环利用。
正确逻辑：循环物质的本质是可重复使用。如果该物质在下一步反应中被消耗了（变成了其他物
质），就不能循环利用，只能叫“中间产物”或“被利用的副产品”。真正的循环物质是那些经
过分离后以原形式返回的。
易错点 3：绿色化学评价“空话连篇”
场景：评价流程优点。
错误示范：只答“环保”“节约成本”，没有结合流程具体内容。
正确姿势：观点 + 证据。例如：“实现了资源综合利用（观点），因为流程中将废渣转化为水泥
原料（证据）”；“减少了环境污染（观点），因为废气 SO2被回收制成了硫酸（证据）”。
易错点 4：多步转化关系混乱
场景：书写步骤A 到步骤C 的转化方程式，中间跳过了步骤B。
错误示范：直接从A 写到C，忽略了B 步骤中加入的试剂或发生的中间变化，导致方程式错误。
正确逻辑：逐步分析，步步为营。每一步只考虑这一步的输入和输出，不要跨步骤合并，除非题
目明确要求写总反应。
易错点 5：忽略“量”的关系
场景：涉及多步转化的计算。
错误示范：直接根据起始原料计算最终产品，忽略了中间步骤的损耗和分支中元素的分配。
正确逻辑：计算时，必须追踪主元素，考虑每一步的转化率和收率，以及元素在分支中的分配比
例，才能正确计算最终产率。
【典例】
【审题】
1．（2026·福建龙岩·二模）铟(
)是一种稀有贵金属，从高
铟烟灰渣(主要含
、
以及少量
、
、
)中回收铟的工艺流程如下：
流程：整体把握工艺主线
原料：高铟烟灰渣（主要含 In₂O₃、
ZnS，以及少量 Fe₂O₃、PbO、SiO₂）
步骤：
氧化酸浸：加入 H₂SO₄ 和
MnO₂，将 In₂O₃ 转化为 In³⁺，同
已知：
时，
，
。
（1）铟在元素周期表中的位置为___________。
（2）“氧化酸浸”时不能用浓盐酸代替硫酸的原因是
________。
（3）“氧化酸浸”后，滤液含有的金属阳离子除
外还有
___________。
（4）“还原铁”发生反应的离子方程式为___________。
（5）“置换”中
与
溶液反应的化学方程式为
_______。
（6）酸浸滤渣中铅含量测定。准确称取滤渣样品
，投
入
的
溶液浸泡，充分反应后抽
滤。将所得滤饼投入
充分溶解，
过滤，蒸馏水洗涤沉淀，并将洗涤液和滤液都转移至
容量瓶中定容。取
溶液，加入指示剂后
用
的EDTA 标准溶液(
)滴定至终点
(离子方程式为
)，消耗EDTA
标准液
，则滤渣中铅的质量分数(以PbO 计)为
___________%。
（7）一种铜铟镓硒
，其晶胞结构如图所示。
①若该晶体中
与
的个数比为
，则
______。
②
原子分数坐标为(0,0,0)，则
原子分数坐标为_____。
【答案】（1）第五周期第ⅢA 族
（2）防止生成
，污染环境
（3）
、
时 ZnS 被氧化为 Zn²⁺ 和 S（单
质），Fe₂O₃ 溶解为 Fe³⁺，PbO
转化为 PbSO₄ 沉淀，SiO₂ 不反应
进入滤渣。
还原铁：向滤液中加入铁粉，将
Fe³⁺ 还原为 Fe²⁺，避免萃取时
Fe³⁺ 干扰。
萃取：用有机萃取剂（如 P204）
选择性萃取 In³⁺，与 Zn²⁺、Fe²⁺
等分离。
反萃：用盐酸反萃，得到 In³⁺ 的
浓溶液。
置换：加入锌粉，将 In³⁺ 置换为
金属铟（粗铟）。
电解精炼：粗铟经电解得到纯
铟。
主线：通过氧化酸浸使铟进入溶液，
经还原、萃取富集，最后置换得到金
属铟。
原理：每一步的化学本质
氧化酸浸：
In₂O₃ + 3H₂SO₄ → In₂(SO₄)₃ +
3H₂O
ZnS 在酸性条件下被 MnO₂ 氧
化：ZnS+H₂SO₄+MnO₂→ZnSO₄ +
S + MnSO₄ + H₂O（需配平）
Fe₂O₃+3H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O
PbO +H₂SO₄ → PbSO₄↓ + H₂O
还原铁：2Fe³⁺ + Fe → 3Fe²⁺，防止 Fe³⁺
在萃取时被共萃或形成沉淀。
萃取：利用 In³⁺ 与萃取剂形成配合物
进入有机相，而 Zn²⁺、Fe² 留在水
相。
反萃：用高浓度盐酸使配合物分解，
In³⁺ 返回水相。
置换：2In³⁺ + 3Zn → 2In + 3Zn²⁺，利用
金属活动性顺序。
（4）
（5）
或
（6）30.00(或30)
（7） 0.4
【解析】高铟烟灰渣，主要含
、
以及少量
、
、
，加入
、
氧化酸浸，金属氧化物
转化为相应的硫酸盐，
中的S 元素被氧化为S 单质，
反应生成的
沉淀，和未反应的
形成滤渣。滤液
中含有
、
、
，加入
将
还原为
，再加入有机萃取剂将
从水相中分离出来，再利
用反萃取剂
将其转化为
。加入过量的Zn 利用
其还原性还原为In，混杂着未反应完的Zn，为粗铟，最后
用电解法在阴极得到纯铟。
（1）铟的原子序数为49，第一周期有2 种元素，第二、三周期
有8 种元素，第四五周期有18 种元素，所以铟在第五周期
第ⅢA 族。
（2）氧化酸浸时，若用浓盐酸代替硫酸，
会被氧化成
，污染环境。
（3）根据分析可知，氧化酸浸后的滤液含有的金属阳离子有
、
、
。
（4）还原铁时
被氧化为
，
还原为
，离子方
程式为
。
（5）置换反应生成了In 单质，Zn 被氧化，化学方程式为
。
（6）滤渣中的
和
反应转化为
，加入硝酸
转化为
。取
的量，和EDTA 标准溶液进行
滴定。由数据可知，
，和
标准溶液反应的
，样品
电解精炼：粗铟作阳极，纯铟作阴
极，在含 In³⁺ 的电解液中电解，阳极
溶解，阴极析出纯铟。
计算：关键定量分析
第(6)问铅含量测定：涉及多步转化和
滴定计算。
步骤：滤渣（含 PbSO₄ ）用
Na₂CO₃ 溶液浸泡，转化为
PbCO₃（反应：PbSO₄ + CO₃²⁻ →
PbCO₃ + SO₄²⁻）；然后用硝酸溶解
PbCO₃ 得到 Pb²⁺；定容后取部分
用 EDTA 滴定，反应为 Pb²⁺ +
H₂Y²⁻ → PbY²⁻ + 2H⁺。
计算思路：根据 EDTA 消耗量求
出所取溶液中 Pb²⁺ 的物质的量，
再根据稀释倍数求总 Pb²⁺ 物质的
量，最后换算为 PbO 的质量分
数。
第(7)问晶胞计算：
① 根据晶胞结构：Cu 位于顶点
（8 个）、面心（6 个）、体心
（1 个），但注意顶点和面心为不
同原子？从图看，晶胞中有多种
原子：Se 在内部（8 个），In/Ga
在棱心和面心？需仔细分析。题
干给出晶体为 CuInₓGa₁₋ₓSe₂，且
已知 In 与 Ga 个数比为 3:2，
求 x。
② R 原子分数坐标：根据图，R
原子位于晶胞的体心？或棱心？
从图示看，R 可能位于面心？需
结合图。常见黄铜矿结构中，阴
离子位于体内，阳离子有特定位
置。题目已给出 Cu 原子分数坐
标为 (0,0,0)，那么 R 原子可能是
In/Ga 之一？根据答案 (1/2, 1/2,
1/2)，说明 R 在体心。
中的
，根据Pb 原子
守恒，可求出滤渣中铅的质量分数为
（7）①由图可知，Cu 位于晶胞的顶点，面上和中心，共
个。Se 原子位于晶胞的内部，个数为8
个。
原子位于晶胞的棱上和面上，共
个。其化学式可简化为
，In
和Ga 的个数比为3：2，可得
，
，联立解得
，
。
②由晶胞结构图可知，R 原子的分数坐标为
。
操作：实验与工业控制要点
不能用浓盐酸代
替硫酸的原因：浓盐酸易被 MnO₂ 氧
化生成 Cl₂，污染环境，且会引入 Cl⁻
影响后续萃取。
还原铁：加入铁
粉还原 Fe³⁺，但需控制用量，避免过
量铁粉消耗 In³⁺。
置换：用锌粉置
换 In，需在酸性或中性条件下进行，
防止锌水解。
铅含量测定：涉
及多步转化、定容、滴定，需注意沉
淀转化是否完全、洗涤是否干净，避
免损失。
1．（2026·黑龙江·模拟预测）金属钒及其化合物因性能优异，应用广泛，被誉为“金属维生素”。石煤中
含钒[以V(Ⅲ)和V(Ⅳ)存在]、铁、硅、铝等元素的氧化物，我国石煤提钒的工艺技术和生产产能均居
世界领先地位。其中一种专利提出的“石煤直接酸浸-离子交换工艺”流程如下：
回答下列问题：
（1）Ⅴ的价电子排布式为______。
（2）“破碎球磨”的目的是______；“氧化酸浸”后，滤渣的主要成分是______。
（3）“深度氧化”操作中，将
完全转化为
，反应的离子方程式为：______。
（4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：
。为了提高洗脱效
率，淋洗液应该呈______性(填“酸”、“碱”或“中”)。
（5）“沉钒”过程中，沉钒率受温度等因素影响，通过实验测得“沉钒”最佳温度为80℃，温度高于
80℃时，沉钒率降低的可能原因是______。
（6）将1.2 g 产品溶于强碱溶液中，加热煮沸，调节pH，向反应后的溶液中加入硫酸酸化的KI 溶液(过
量)，溶液中含有
，滴加2 滴淀粉溶液，用
溶液滴定，达到终点时消耗10 mL
标准溶液。(已知：
)
①滴定终点的现象为______。
②该产品的纯度是______%。(结果保留3 位有效数字)
【答案】（1）
（2） 增大接触面积，提高氧化酸浸的效率
（3）
（4）碱
（5）温度高于80℃，导致部分
分解
（6） 滴入最后半滴标准液，溶液由蓝色变为无色，且半分钟不变色 75.8%
【解析】含钒石煤钒经氧化酸浸处理将V(Ⅲ)、V(Ⅳ)、铁、铝等元素的氧化物分别转化为
、
和
，并得到浸渣为
，取浸液加入
深度氧化，将
转化为
，离子交换后使钒元素
与其余金属元素分离，洗脱处理后加入
，析出
晶体，最后经高温煅烧得到
；
（1）V 的原子序数为23，电子排布式为
，过渡金属价电子包含最外层s 电子和次外层d 电子，
因此价电子排布式为
。
（2）破碎球磨可以减小矿石颗粒，增大接触面积，加快反应，提高浸出率；原料中的硅氧化物（
）
不与硫酸反应，因此酸浸后滤渣主要为
。
（3）
中V 为+4 价，被氧化为
中+5 价V，
中+5 价Cl 被还原为
，根据电子守恒、电荷
守恒、原子守恒配平得到离子方程式为
；
（4）洗脱需要使平衡
逆向移动，根据勒夏特列原理，增大
浓度
（碱性条件）可使平衡左移，提高洗脱效率。
（5）沉钒使用
沉钒，温度过高会导致铵盐分解、氨气挥发，反应物浓度降低。
（6）①淀粉遇
变蓝，滴定终点时
完全被还原，因此蓝色褪去，故现象是：滴入最后半滴标准液，溶
液由蓝色变为无色，且半分钟不变色。
②根据反应关系：
，
，则
，
，
，纯度为
。
2．（25-26 高三下·辽宁锦州·开学考试）贵金属元素钌(Ru)的产品广泛应用于电子、航空航天、化工等领
域。一种利用某含钌废渣(主要成分为
，含
、
、
等物质回收
的工艺流程如下：
已知：常温下，
。
（1）Co 在元素周期表中的位置是第___________周期第___________族。
（2）含钌废渣“酸溶”前必须经过研磨粉碎，其目的是___________。
（3）“转化”过程中
变为
，且溶液的
明显增大，则该转化反应的化学方程式为
___________。
（4）吸收步骤中，
与
反应生成
，同时产生气体
，气体
的化学式为___________。
（5）钌多活性位点催化剂存在钌单原子、钌团簇、NiO 三种活性位点，不同位点的催化特点不同。可用
于催化水的多步碱性析氢反应。图1 和图2 为反应历程中微粒在不同位点相对能量的变化，其中吸附
在催化剂表面的微粒用*标注。
①根据图1 推测
的“吸附解离”主要发生在___________(填“钌单原子”“钌团簇”或“NiO”)位点
上。
②结合图2 说明吸附在NiO 表面的
更容易脱附的原因___________。
（6）常温下，酸溶滤液中含Cr3+和Co2+的浓度分别为
、
，“沉铬”时需调节
的范围为___________。［已知：当
时，可认为
已经沉淀完全]
（7）沉钴反应离子方程式：___________。
【答案】（1） 四 Ⅷ
（2）增大反应物之间的接触面积，加快浸取速率，提高浸取率和原料利用率
（3）
（4）
（5） 钌单原子 吸附在
位点上的
相对能量高，较不稳定，
更容易脱附
（6）
（7）
【解析】含钌废渣经酸溶（HCl）后，
、
进入滤液，得到含
、
的滤液；不溶的滤渣（主要
含
、
等）经碱熔、水浸得到
溶液；
与
发生转化反应生成
；
经
蒸馏得到
；
与HCl 吸收生成
并放出气体X，最终结晶得到
并还原为Ru；滤液中的
、
经
沉铬、沉钴，得到
。
（1）Co 是27 号元素，核外电子排布为
，在元素周期表中位于第四周期第Ⅷ族。
（2）“酸溶”前研磨粉碎，目的是增大反应物之间的接触面积，加快浸取速率，提高浸取率和原料利用
率。
（3）“转化”过程中
被氧化为
，
被还原为
，且溶液pH 明显增大（生
成
），反应方程式为：
。
（4）
与HCl 反应生成
，Ru 元素被还原，则Cl 元素被氧化为
，故气体X 为
。
（5）①根据图1，
在“钌单原子”位点上的相对能量最低，因此“吸附解离”主要发生在钌单原子位
点上。
②结合图2，吸附在NiO 位点上的
相对能量更高，更不稳定，因此更容易脱附。
（6）“沉铬”时需使
完全沉淀[
]，而
不沉淀。对
：
，代入
，得
，
。
对
：
，代入
，得
，
。因此，调节pH 的范围为
。
（7）“沉钴”时，
与
反应生成
沉淀，同时放出
，离子方程式为：
。
3．（2026·海南·二模）钯（Pd）是一种高效催化剂。以某烧渣（主要含PdO 及少量
和
等）为原
料回收钯（Pd）的工艺流程如图所示。
已知：①钯易形成配合物，如
、
，二者存在转化关系：
。
②常温下，
，
。离子浓度
时，被视
为已完全沉淀。
回答下列问题：
（1）烧渣“还原”时，提高烧渣反应速率的方法有______（填一种）。利用水合肼
在碱性环
境下还原
，尾气对环境友好，写出相应反应的化学方程式：___________________。
（2）王水是由浓硝酸、浓盐酸按体积比
组成的混合液。钯在王水中转化为
，还原产物为无色
气体氧化物。写出粗钯在“浸取”过程中的化学方程式：______________。
（3）其他条件相同时，“浸取”过程中钯浸出率与温度的关系如图所示。
温度高于40 °C 时，钯浸出率降低的主要原因可能是__________________。
（4）常温下，用“氨水”络合时，控制
使
、
完全沉淀，
调节的最低值为______
（保留三位有效数字，
）。
（5）由
转化为
时需加入盐酸，其作用是____________。
【答案】（1） 粉碎烧渣、适当提高温度等（填一种，合理即可）
（2）
（3）温度升高，浓盐酸、浓硝酸挥发加快，浓硝酸分解也加快，导致王水浓度减小（合理即可）
（4）8.65
（5）加入的盐酸消耗了氨，促进
平衡正向移动（合
理即可）
【解析】烧渣主要含PdO 及少量
和
等，烧渣中加入水合肼还原，PdO、
和
被还原成金
属单质，得到粗钯（Pd、少量Fe 和Zn），用王水浸取，Pd 转化为H2PdCl4，Fe 和Zn 被氧化为Fe3+和
Zn2+，浸液中加入氨水、浓缩，Fe3+和Zn2+在碱性条件下沉淀，H2PdCl4转化为[Pd(NH3)4]Cl2，加入盐
酸，[Pd(NH3)4]Cl2(aq)⇌[Pd(NH3)2]Cl2(s)+2NH3(aq)平衡右移，转化为[Pd(NH3)2]Cl2，被水合肼还原得到
纯Pd。
（1）从影响反应速率的因素角度寻找措施，如粉碎烧渣、适当提高温度等。水合肼（
）在碱
性环境下还原
，反应的化学方程式为
；
（2）王水中硝酸、盐酸参与反应，Pd 被氧化为H2PdCl4，还原产物是无色气体氧化物为
；化学方程式
为：3Pd+12HCl(浓)+2HNO3(浓)=3H2PdCl4+2NO↑+4H2O；
（3）浓盐酸、浓硝酸易挥发，浓硝酸随着温度升高，分解加快，导致王水浓度降低，钯浸出率降低；
（4）根据
和
的
计算可知，
完全沉淀时的
较大，
完全沉淀时，
根据
计算pH：
，
；
（5）加入盐酸，消耗了氨，减小平衡产物的浓度，促使平衡正向移动。
4．（2026·重庆·二模）
通常用作催化剂等。一种利用炼锌废渣(含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的
+2 价氧化物及锌和铜的单质)制备
的工艺流程如下：
已知：①
，
，
；溶液中的金属离子浓度小于
或等于
，可认为完全沉淀。
②以氢氧化物形式沉淀时，
{其中
表示
、
、
、
或
}
和溶液
的关系如图所示。
回答下列问题：
（1）基态钴原子的电子排布式为___________。
（2）浸渣的主要成分是___________(填化学式)。
（3）“沉铜”过程中会引起的环境问题是___________。
（4）加入
的作用为___________；该工序中
发生反应的离子方程式为___________。
（5）“沉铁”步骤中，用
调节溶液的
范围为___________~___________。
（6）“沉钴”步骤中，随着
的生成，溶液pH 将___________(填“升高”“下降”或“不变”)。
（7）结合题中给出的信息，简要描述从滤液中获取氢氧化锌沉淀的操作：___________。
【答案】（1）
或
（2）
、
（3）产生污染环境的
气体
（4） 氧化
和
（5） 2.8 6.3
（6）下降
（7）向滤液中滴加
溶液，边加边搅拌，控制溶液的
在8.2 到12.0 之间，使锌离子沉淀完全，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；
然后通入硫化钠沉铜生成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）Co 是27 号元素，根据构造原理，基态原子电子排布式为
或
；
（2）炼锌废渣中，Pb 的+2 价氧化物与稀硫酸反应生成难溶的
，Cu 单质不与稀硫酸反应，二者都留
在浸渣中；
（3）酸浸后溶液呈酸性，加入
时，
会与
反应生成有毒的硫化氢气体，造成空气污染;
（4）
中过氧键具有强氧化性，可将
氧化为
沉淀除去，同时将
氧化为
，方便后
续调pH 沉铁；根据氧化还原配平得到
反应的离子方程式为
；
（5）沉铁需要保证
完全沉淀，由图可知
完全沉淀时pH 最小为2.8；同时需要保证
、
不
沉淀，由图可知
开始沉淀时pH 为6.3，因此pH 范围为
;
（6）沉钴的反应为
，反应生成
，
浓度增大，溶液pH
下降；
（7）根据题中给出的信息，“沉钴”后的滤液中有Zn 元素以Zn2+形式存在，当pH＞12 后氢氧化锌会溶
解转化为[Zn(OH)4]2-，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 为8.2 到12.0 之间，使锌离子沉淀完全，静置后过滤、洗涤、干
燥。
5．（2026·江西·一模）重铬酸钾，俗称红矾钾，是一种重要的化工原料，广泛用于各制造领域。通过闭环
生产工艺将铬铁矿转化为重铬酸钾同时回收利用钾资源，可实现绿色化学的目标。过程如下：
已知：铬铁矿主要成分是
。
回答下列问题：
（1）基态铬原子的价层电子排布图：______。
（2）浸取工序中滤渣I 的主要成分：
______、______(填化学式)。
（3）煅烧工序中
反应生成
的化学方程式：______。
（4）酸化工序中需加压的原因：______。
（5）滤液II 的主要成分：______(填化学式)。
（6）
又称五羰基合铁或羰基铁，有较强还原性。中心铁原子与五个羰基(CO)配体通过配位键结
合，该分子中，
键与
键的数目之比为______。
（7）滤渣II 可返回______(填工序名称)工序。
【答案】（1）
（2） Al(OH)3 H2SiO3
（3）
（4）加大压强，可以增大CO2的溶解度，使液体中CO2浓度增大，保证酸化反应充分进行；
（5）KHCO3
（6）1：1
（7）浸取
【解析】铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2，与过量KOH 在空气中煅烧，生成
K2CrO4、Fe2O3、MgO、KAlO2、K2SiO3，；通入KHCO3-K2CO3/CO2浸取，生成Al(OH)3、H2SiO3，
Fe2O3、MgO 不反应，故滤渣Ⅰ为Al(OH)3、H2SiO3，Fe2O3、MgO；通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
分离出K2CrO4固体，滤液Ⅰ中含有K2CrO4，将K2CrO4中加水溶解，并通入过量CO2酸化，将K2CrO4
转化为K2Cr2O7，同时副产物KHCO3生成，将K2Cr2O7与KHCO3分离，滤液Ⅱ的主要溶质为KHCO3；
Fe(CO)5做还原剂，将滤液Ⅰ中剩余的K2CrO4还原为Cr(OH)3，自身转化为Fe(OH)3进入滤渣Ⅱ，KOH
进一步处理得K2CO3，循环使用。
（1）铬元素的原子序数为24，价层电子排布式为3d54s1，基态铬原子的价层电子排布图为
；
（2）根据分析可知，滤渣Ⅰ的主要成分是：Al(OH)3、H2SiO3，Fe2O3、MgO；
（3）煅烧工序中Fe(CrO2)2与过量KOH 在空气中煅烧生成K2CrO4、Fe2O3，化学方程式为
；
（4）向K2CrO4中加水溶解，并通入过量CO2酸化，将K2CrO4转化为K2Cr2O7，加大压强，可以增大CO2
的溶解度，使液体中CO2浓度增大，保证酸化反应充分进行；
（5）将K2Cr2O7与KHCO3分离，滤液Ⅱ的主要溶质为KHCO3；
（6）1 个Fe(CO)5分子中含有(1+1)×5 个σ 键、2×5 个π 键，则Fe(CO)5中所含σ 键与π 键的个数比为10：
10=1：1；
（7）Fe(CO)5作还原剂，将滤液Ⅰ中剩余的K2CrO4还原为Cr(OH)3，自身转化为Fe(OH)3进入滤渣Ⅱ，回
到“浸取”工序循环使用，以回收其中的铬元素。
