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专题08 工艺流程综合题
1．（2025 届四川八市联考一模）钴的用途非常广泛，主要用于电动汽车、可再生能源和电子设备等行业。
用某炼锌厂产生的钴渣(含Co、Pb、Cu、Cd、Fe、Mn 等金属元素的化合物)为原料回收钴和MnO2。其工艺
流程如下：
已知：常温下：饱和H2S溶液中：c(S
2−)⋅c
2(H
+)=1.0×10
−22；K sp(CoS)= 4.0×10
−21；
K sp(CuS)=8.9×10
−36
请回答下列问题：
(1)Na2S2O8中S 的化合价为 ；基态Co 原子的价层电子排布图为 。
(2)滤渣2 中主要成分的化学式为 。
(3)提高“酸浸”的浸出率可采用的措施有 (写2 条)。
(4)“沉铁”步骤中加入MnO2的目的是 ；写出其反应的离子方程式 。
(5)“滤液5”中的钴以Co
2+形式存在，则生成Co(OH)3的化学方程式为 。
(6)若“滤液1”中c(Co
2+)=0.16 mol⋅L
−1，加入Na2S溶液时，为了防止产生CoS 沉淀，应控制溶液的pH
不超过 (已知：lg2=0.3)。
2．（2025 届达州市一模）已知某粗银合金主要含Ag，还有少量Au、Pt等金属。工业上采用“湿法分离
法”提纯贵重金属，流程如图：
已知：①当溶液中某离子浓度小于1.0×10
−5 mol⋅L
−1时，可认为该离子沉淀完全；
②合金中的Au、Pt分别和王水反应产生HAuCl4、H2PtCl6溶液和NO气体。
(1)在“溶浸1”过程中，提高溶浸效率的方法是 ，应选择的酸溶液为 。
A．H2SO4 B．HCl C．HNO3 D．CH3COOH
(2)结合图像回答，“沉银”时若将Ag
+沉淀完全，所需最佳条件为 。(纵坐标P (Ag)表示溶液中的
Ag元素含量的变化，横坐标Cl
−浓度单位为mol/L)
(3)“置换”时H2SO4的作用是 。
(4)“溶浸2”过程中Pt与王水反应的化学方程式为 。
(5)“赶硝”的操作方法是 ，若去掉“赶硝”这一步直接还原产生的后果是 。
(6)“还原”时产生Au的化学方程式为 。
3．（2025 届四川德阳一模）锗(Ge)是一种战略金属，广泛应用于光学及电子领域。从含锗烟尘中(主要成
分为GeS2、Fe2O3、CaO 和Pb 等)富集和回收锗的部分工艺流程如下：
已知：①25℃时，K sp[Fe(OH)3]= 4×10
−38，K sp[Ge(OH)4]= 4×10
−46；
②锗元素“碱浸抽滤”后以Na2GeO3
形式存在；“酸浸过滤”后以Ge(SO4)2
形式存在。
回答下列问题：
(1)基态锗原子的价层电子轨道表示式为 ；PH3的空间构型为 。
(2)虚线框内转化流程的目的为 。
(3)滤渣的成分为 和 (填化学式)。
(4)碱浸时GeO2发生反应会产生H2S，该过程的化学方程式为 。
(5)加氨水调节溶液pH = 4.4，锗和铁元素共沉淀，此时滤液中c(Ge
4+):c(Fe
3+)=
。
(6)一种含锗的化合物应用于太阳能电池，其晶胞为长方体，结构如图(a)：
①该晶体中Ge 的化合价为 。
②该锗化合物晶胞的表示方式有多种，图中 (填“b”“c”或“d”)图也能表示此化合物的晶胞。
4．（2025 届四川泸州一模）铅铋渣(含Pb、Bi、Ag、Cu、Zn 等元素)中的金属元素在电池、半导体、超导
等方面都有广泛应用，一种分离回收的工艺流程如图所示：
已知：①Ksp(Ag2SO4)=1.4×10
−5、Ksp(PbSO4)=1.6×10
−8。
②当溶液中金属离子的浓度≤10
−5 mol⋅L
−1时，可认为该金属离子沉淀完全。
回答下列问题：
(1)“酸侵”过程中需要适当降温，避免温度过高，其原因是 。
(2)“沉降1”中，当Pb
2+刚沉淀完全时，若溶液中c(Ag
+)=0.05 mol⋅L
−1，则溶液中Ag
+与SO4
2−的离子积
Q(Ag2SO4) Ksp(Ag2SO4)(选填“>”、“<”或“=”)。
(3)“滤渣2”的化学式为 。
(4)“还原”步骤中产生的混合气体X 具有刺激性气味，写出该步骤发生的离子反应方程式 。
(5)“水解沉铋”中，Bi
3+水解为BiONO3的离子反应方程式为 ，该过程后期会加入一定量的氨
水，其目的是 。
(6)为方便后续处理和回收利用，“置换”所用试剂Y 最好是 (填化学式)。
(7)“滤渣1”可用于制备碘化铅，碘化铅的晶胞结构a 和晶胞俯视图如图所示。其中“●”代表铅离子，“
”代表碘离子。已知晶胞的底面边长为apm，高为bpm，NA为阿伏加德罗常数的值。计算碘化铅的密度
ρ= g⋅cm
−3(列出计算式即可，不必化简)。
5．（2025 届四川绵阳一模）某硫铁矿烧渣的主要成分是Fe2O3，还含有少量的CuO及单质Ag和Au，一种
从该硫铁矿烧渣分离各金属元素的工艺流程如下：
已知：①加入溶剂RH后发生反应：2RH+Cu
2+⇌CuR2+2H
+；
②HAuCl4= H
++ AuCl4
−。
回答下列问题：
(1)铁元素属于 区元素，基态Fe
2+的价电子轨道表示式为 。
(2)步骤①的目的是 。
(3)步骤②包含的操作是：取含CuR2溶液于分液漏斗中， ，振荡静置后，分离出水层，
，过滤后洗涤晶体并干燥。
(4)步骤③发生反应的离子方程式为 。
(5)滤渣2 的化学式为 ，完成步骤④可使用的试剂是 (填序号)。
a．Cu b．Pt c．HCHO d．H2SO4
(6)研究表明，HAuCl4⋅4 H2O受热分解得到Au的过程可分为四步，某实验小组称取一定质量的
HAuCl4⋅4 H2O样品进行热重分析，固体质量保留百分数随温度变化的曲线如图所示，写出130.7~142.6℃
时，发生反应的化学方程式 。
6．（2025 届四川南充一模）在钐钴永磁材料的成型加工过程中，会产生合金渣(含有Sm、Co、Cu、Fe、
SiO2)。从该合金渣提取钴(Co)和钐(Sm)的一种工艺流程如下。
(1)Co 位于元素周期表第 周期第 族62 号元素Sm，是一种稀土元素，其位于元素周期表区
区(填“s”“p”“d”“ds”或“f”)
(2)“破碎酸浸”中，将合金渣破碎的目的是 ，“浸渣”的主要成分是 。
(3)“沉淀1”的主要成分是Sm2(C2O4)3
。“沉钐”过程中，Sm
3+发生反应的离子方程式为 。
(4)取50g合金渣(其中Co的质量分数约为37 %)，若钴的酸浸率大于90 %，结合图1 实验数据，“调节pH”
时，溶液的最佳pH 为 ；“氧化”时，双氧水的实际用量应控制在理论用量的 倍，双氧水
实际用量大于理论用量的原因是 。
(5)“沉淀3”为草酸钴(CoC2O4)，将17.64g草酸钴“灼烧”至质量不再减轻，得到9.64g 钴的氧化物，其化
学式为 。该氧化物晶胞可以看成4 个A 型和4 个B 型小单元交替无隙并置而成(如图2)。其中黑球(
)代表 (填离子符号)。
7．（2025 届四川内江一模）以银锰精矿（主要含Ag2S、MnS、FeS2）和氧化锰矿（主要含MnO2）为原料
联合提取银、锰及MnO2的一种流程如图：
已知：酸性条件下，MnO2的氧化性强于Fe
3+。
(1)“浸锰”过程中锰元素浸出，发生反应MnS(s)+2H
+(aq)=Mn
2+(aq)+H2S(aq)，同时去除FeS2
。
①“浸锰”前，需将矿石磨碎，其目的是 。
②去除FeS2时，FeS2与MnO2转化为铁盐和硫酸盐，该反应的离子方程式为 。
(2)FeS2晶胞如图所示。已知：晶胞密度为ρ g⋅cm
-3，阿伏加德罗常数为NA。
①Fe元素基态原子的价层电子排布式为 。
②晶胞中阴离子之间的最短距离为 pm（用含有ρ、NA的代数式表示）。
(3)“除杂”时，若溶液中c(Mn
2+)=0.2mol/L，欲使溶液中Fe
3+浓度小于1.0×10
-5mol/L，需控制pH范围
为 （已知：室温下Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10
-38，Ksp[Mn(OH)2]=2.0×10
-13，lg2=0.3）。
(4)沉锰过程在pH为7.0 条件下充分进行，反应温度对锰沉淀率的影响关系如图所示。沉锰反应中，锰沉淀
率在30° C左右达最大的原因是 。
(5)用惰性电极电解硫酸酸化的MnSO4溶液制备MnO2的装置如图，阳极的电极反应式为 ；若转移
的电子数为6.02×10
22，左室溶液中最终n(H
+)的变化量为 。
8．（2025 届四川自贡一模）蛇纹石矿的主要成分为MgO、SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3、NiO、FeS
等，一种综合利用蛇纹石矿回收镁资源的工艺流程如下：
已知：
①当溶液中被沉淀离子c<1×10
−5 mol/L时，认为该离子沉淀完全。
②Ksp(NiS)=1×10
−21，氢硫酸的两步电离常数分别为Ka1=1.4×10
−7,Ka2=7.1×10
−15。
(1)Ni位于元素周期表第 周期第 族，其原子核外价层电子排布式为 。
(2)“加压酸浸”中，滤渣1 的主要成分除S 外还有 。
(3)“氧化”中空气的作用是 ，NaClO3发生反应的离子方程式为 。
(4)“除铁”过程中生成难溶于水的、大颗粒、沉降速率快的黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]晶体，相较于传
统的通过调节pH生成Fe(OH)3沉淀，其它金属阳离子损失更少，理由是 ，Na2CO3溶液需缓慢加
入，原因是 。
(5)“沉镍”中，当Ni
2+恰好完全沉淀时，若溶液中c(H2S)=1×10
−3 mol/L，则此时溶液的pH约为
。
9．（2025 届四川遂宁中学校一模）α- Fe2O3粉体具有广泛的用途。工业上用黄钠铁矾渣[主要成分为
Na2Fe6(SO4)4(OH)12，还含有Ni、Ba、Ca、Pb、Mg、Co 等硫酸盐及SiO2]制备高纯度的α- Fe2O3粉体的工艺
流程如下图所示：
已知：常温下，有关离子沉淀的pH 和物质的溶度积常数分别如表1 和如表2 所示：
表1 有关离子沉淀的pH
离子
Fe3+
Fe2+
Ni2+
Co2+
开始沉淀pH
2.2
5.8
6.9
7.2
完全沉淀pH(c =1.0×10−5
mol·L−1)
3.2
8.3
8.9
9.2
表2 物质的溶度积常数
物质
CoS
NiS
FeS
Ksp
3.0 × 10−26
1.42 × 10−24
3.7 × 10−19
回答下列问题：
(1)“焙烧”中，无烟煤除了用作燃料以外，还用作 。
(2)“酸浸”后，浸渣的主要成分有 ，能提高浸出率的措施有 (任写两点即可)。
(3)“沉钙、镁”中，溶液的pH 不宜太小或太大，应保持在5 左右的原因是 。
(4)“沉镍、钴”中，最先沉淀的离子是 (填离子符号)，若要将溶液中的镍和钴完全沉淀，溶液中的
c(S2−)不低于 mol·L−1。
(5)“沉铁”中，发生反应的离子方程式为 。
10．（2025 届四川遂宁射洪学校一模）以炼钢残渣(含有FeO⋅V2O5)为原料，经下图所示工艺流程可提取
出工业级V2O5，继而可以制取钒单质及其化合物。请回答下列问题：
(1)基态钒原子和铁原子的未成对电子数之比为 。
(2)“氧化焙烧”工序中，钒元素转化为NaVO3，涉及的3 个主要反应为4 FeO⋅V2O5+O2
高温
¿
¿
4 V2O5+2Fe2O3、 、 。
(3)将“氧化焙烧”工序排出的气体逐渐加压，Cl2首先液化，与另两种气体分离，从微观角度解释其原理
为 。
(4)“废渣X”的主要成分为 (填化学式，下同)。“溶液Y”中的主要溶质为 。
(5)全钒液流电池的工作原理如图所示。已知：充电时，右侧区域V3+转化为V2+。
充电时，若外电路转移1mol 电子，则电池左室的n(H
+)___________(填标号)。
A．增加2mol
B．减少2mol
C．增加1mol
D．减少1mol
(6)钒和铁组成的铁合金，主要在炼钢中用作合金添加剂，某科研小组合成了钒和铁晶体：其立方晶胞参数
为apm 晶胞结构如图所示： 则该晶体的密度为 (g·cm-3)。
11．（2025 届四川宜宾叙州区一模）草酸钴在化学中应用广泛，可以用于制取催化剂和指示剂。以钴矿
[主要成分是CoO、Co2O3、Co(OH)2，还含有少量SiO2、Al2O3、CuO、FeO 及MnO2杂质] 制取草酸钴晶体
的工艺流程如图所示：
常温下，有关沉淀数据如表 (完全沉淀时，金属离子浓度≤1.0×10
−5 mol⋅L
−1)。
沉淀
Mn(OH)2 Co(OH)2 Cu (OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3
恰好完全沉淀时pH
10.1
9.4
6.7
2.8
5.2
回答下列问题：
(1)“浸取”前，需要对钴矿进行粉碎处理的目的是 ；浸出液中主要含有Al
3+、Fe
2+、Co
2+、Cu
2+、
Mn
2+和SO4
2−离子，写出“浸取”时，Co2O3
发生反应的化学方程式： ，写出基态Mn 原子的价电子
排布式 。
(2)“氧化”时，发生反应的离子方程式为 。
(3)常温下，“调节pH”得到的沉淀X 的主要成分是 ，若“调节pH”后，溶液
，
则需调节溶液pH 的范围是 (忽略溶液的体积变化)。
(4)“提纯”分为萃取和反萃取两步进行，先向除杂后的溶液中加入某有机酸萃取剂(HA)2，发生反应：
Co
2++n (HA)2⇌CoA2⋅(n−1)(HA)2+2H
+。当溶液pH 处于4.5 到6.5 之间时，Co
2+萃取率随着溶液pH 增
大而增大，其原因是 ；反萃取时，应加入的物质是 (填溶液名称)。
(5)钴的氧化物常用作颜料或反应催化剂，可以由草酸钴晶体在空气中加热制取，取36.6g 草酸钴晶体，在
空气中加热至恒重，得到CoO 与Co3O4的混合物15.8g，该混合物中CoO 与Co3O4的物质的量之比为
。
12．（2025 届四川眉山东坡区一模）以硫酸渣(含Fe2O3、SiO2等)为原料制备铁黄(FeOOH)的一种工艺流程
如图：
(1)“酸溶”中加快溶解的方法为 (任意写出一种)。
(2)“还原”过程中的离子方程式为 。
(3)写出“滤渣”中主要成分的化学式 。
(4)①“沉铁”过程中生成Fe(OH)2的化学方程式为 。
②若用CaCO3“沉铁”，则生成FeCO3沉淀。当反应完成时，溶液中c(Ca
2+)
c(Fe
2+)
= 。[已知
Ksp(CaCO3)=2.8×10-9，Ksp(FeCO3)=2×10-11]
(5)“氧化”时，用NaNO2浓溶液代替空气氧化Fe(OH)2浆液，能缩短氧化时间，但缺点是 。
(6)焦炭还原硫酸渣炼铁能充分利用铁资源，在1225℃、n(C)
n(O)
=1.2 时，焙烧时间与金属产率的关系如图，
时间超过15min 金属产率下降的原因是 。
13．（2025 届大数据教学联盟一模）单质As 可广泛应用于大规模集成电路、航空航天及医疗设备等领域。
一种从精炼铜的阳极泥[主要成分为As2S3
、Cu3(AsO4)2
、Cu、Au、Ag 等]中回收单质As 的工艺流程如图
所示。
已知：“常压氯化酸浸”时，主要发生的反应有：
Ⅰ．Cu3(AsO4)2+3 H2SO4+6 NaCl=2Na3 AsO4+3CuSO4+6 HCl；
Ⅱ．As2S3+3CuSO4+ 4 H2O=2HAsO2+3CuS↓+3 H2SO4。
回答下列问题：
(1)“常压氯化酸浸”前，应将阳极泥、浓HCl、浓H2SO4、NaCl、H2O等混合，进行“浆化”(研磨与搅拌)
处理，目的是 。
(2)“常压氯化酸浸”时，需不断通入空气，目的是：①充分溶解Cu 并减少SO2的生成，该反应的离子方程
式为 ；②将HAsO2氧化生成更易溶于水的H3 AsO4，该反应的化学方程式为 。“酸
浸渣”中除含Au、Ag 外，还含有 。
(3)“常压氯化酸浸”时，为保证As 的浸出率，需调节反应溶液的酸度和初始Cl
−的浓度至一定值。因此，
工业生产时，需加入一定浓度的浓H2SO4、浓HCl和准确称量的NaCl。控制溶液的酸度一定时，测得As 的
浸出率随初始Cl
−质量浓度(g/L)的变化关系如图所示。
由图可知，最佳初始Cl
−质量浓度为 g/L。工业生产时，若加入的浓HCl和NaCl过多，可能造
成的后果是 。
(4)“选择性还原”时，加入的NaH2PO2可使H3 AsO4中的As 被选择性还原为单质As，若氧化产物为H3PO4，
则参加反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
(5)砷化镓(GaAs)是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图所示。
①晶体中As 原子的配位数为 ；
②晶胞中As 原子围成的正四面体的个数为 。
