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专题08 工艺流程综合题
1．（2025·湖南常德·一模）钯(Pd)是在航空航天、汽车制造等领域应用广泛的稀有金属。以下是从镍
阳极泥中回收钯及其他贵金属的工艺流程：
已知：“酸浸”中浸出液的主要成分为
；金属被提炼过程中伴随有大量气
泡，会形成类似海绵的孔隙结构。
回答下列问题：
(1)“酸浸”时，为提高浸出效率可采取的措施有 (至少回答两点)；写出“酸浸”时单质
钯发生反应的化学方程式 。
(2)“树脂吸附”中，若浸出液经过阴离子交换树脂的流速过快会导致贵金属的提取率 (填
“增大”、“减小”、“不变”)。
(3)“王水溶解”中，体现了硝酸的 性；此步骤存在的缺点是 。
(4)“萃取”可实现
从水层转移到有机层，“反萃取”中加入草酸铵的作用是 。
(5)硫脲[
]分子中的硫原子和氮原子具有较强的配位能力，能与钯离子形成稳定的配合物，
从而将钯离子从树脂上解吸下来，则在配合物中硫、氮作为配位原子采取的杂化方式分别为
。
(6)已知某批镍阳极泥中钯的含量为0.5%，经过“浸出、吸附”后，阴离子树脂对钯的吸附率为90%。
若使用该镍阳极泥0.1t，理论上吸附在树脂上的钯元素的质量为 g。
2．（2025·湖南·一模）钴、镍是重要的战略物资，但资源匮乏。某冶金厂的废炉渣中含下列化学成分
(表1)。现用如下工艺流程从废炉渣中综合回收Cu、Ni、Co。
表1 废炉渣的主要化学成分
元素
Cu
Co
Ni
Fe
Mn
Ca
Mg
Ti
Zn
质量百分数/%
13.38
1.53
27.25
16.8
<0.01
2.0
<0.03|
0.03
<0.01
表2 有机相中P204 体积分数对萃取除杂效果的影响
φ(P204)/%
萃余液中金属离子质量浓度/(g·L ¹
⁻ )
Co2+
Ni2+
Cu2+
Fe2+
Zn2+
Mn2+
10
1.45
27.2
0.017
<0.005
0.004
0.01
15
1.40
26.8
0.005
<0.005
0.005
0.005
20
1.20
26.1
<0.005
<0.005
0.005
0.003
已知：CaF2、MgF2难溶于水。
回答下列问题：
(1)“酸浸”中稀硝酸需要缓慢加入反应液的原因是 。
(2)“除铁1”中发生除杂反应的离子方程式为 ；若省去此步骤，对后续步骤造成的影响是
。
(3)“滤渣2”中含有 。
(4)“除铁2”的原理是溶液中的Fe2(SO4)3和Na2SO4在90℃左右，产生黄钠铁矾晶体
请写出该反应的化学方程式： 。该步骤若加入
溶液，可以提高
除铁效率，试从化学平衡角度解释原因： 。
(5)“萃取1”中有机相(P204-煤油)中P204 的体积分数不同，对金属离子的萃取效果也不同。表2 是
不同体积分数的P204-煤油溶液萃取除杂的效果数据，最合适的是 %。
(6)已知下图分别是萃取剂P204 和P507 的结构(R 是同一烃基)，两物质中P=O 上的氧原子均可与Co ²⁺
配位形成配位化合物。请结合物质结构知识分析两者配位能力大小：O(P204) O(P507)(填“大于”
“小于”或“等于”)。
3．（2025·湖南·一模）一种从废旧芯片(主要成分为单晶硅，还含有塑料和少量Au、Ag、Cu、Pd 等金
属，除Au 外其他金属均可溶于浓硝酸)中回收和利用贵金属的流程如下。
已知：Si 在空气中加热不反应；Au 被
氧化成
的反应平衡常数
；
可与
发生反
应：
；
在水溶液中完全电离。
回答下列问题：
(1)从产物的分离提纯和绿色化学的角度考虑，“灼烧”的目的是 。
(2)浓硝酸与浓盐酸的比例为
时溶解Au 的效果较好，此时
被还原为NO。写出Au 溶解过程中
发生反应的离子方程式： 。
(3)“滤渣2”的主要成分是 (填化学式)。
(4)“滤液2”中含有Cu、Pd 等金属元素，可进一步将其分离提纯。
①基态Cu 的价层电子排布式为 。
②溶液中的
经过一定处理后可以得到四配位的
沉淀，其有2 种同分异构体a 和b．下
列说法正确的有 (填标号)。
A．
中存在的化学键类型是配位键、离子键
B．
的晶体类型属于分子晶体
C．a 和b 的空间结构均为四面体形
D．a 的极性大于b
③某研究小组以
为原料制备金属Pd．将21.1g
配制成悬浊液，向其中加入足
量盐酸后，用氨水调节pH 至弱碱性，得到
溶液。然后加入50.00mL8.0mol/L 的水合肼(
)溶液还原，得到Pd 的同时生成无色、无味、无毒的气体。假定二价Pd 被完全还原，则产
生的气体在标准状况下的体积为 。
(5)AgCl 沉淀用氨水溶解后可直接用于表面电镀，将待镀元件制成电极放置于“氨溶”后所得溶液中通
电即可进行电镀，阴极上发生的电极反应为 。
4．（2025·湖南岳阳·一模）中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”
时转化为硫酸盐，某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的
颗粒被
包裹)，
以提高金的浸出率并冶炼金，工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)
属于 区元素，其基态原子的价电子排布式为 。
(2)“细菌氧化”过程中，硫酸的浓度 。(填“逐渐变大”、“逐渐变小”或“保持不
变”)
(3)“浸金”中发生反应的离子方程式为 。
(4)“沉金”中
的作用为 。
(5)“滤液②”中的
含有配位键，其中参与配位原子是 (填“碳原子”或“氮
原子”)，理由是 。
(6)常温下，溶液中
分别与三种金属离子形成配离子
，平衡时，
与
的关系如图所示。
①当对应的相关离子浓度处于点P 时，配离子的解离速率 生成速率(填“>”、“<”或
“=”)。
②当
和
对应相关离子的混合液处于Q 点，向其中加少量
粉末，达平衡时，
与
的大小：前者 后者(填“>”、“<”或“=”)。
5．（2025·湖南·一模）碳酸锰(
)是制造高性能磁性材料的主要原料，工业上可由天然二氧化锰
粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Zn、Ni、Si 等元素)制备，工艺流程如图所示。
已知：
①25℃时，
，
；
②相关金属离子[
]形成氢氧化物沉淀的pH 范围如表：
金属离子
开始沉淀的pH
3.4
1.5
6.3
6.2
6.9
8.1
沉淀完全的pH
4.7
2.8
8.3
8.2
8.9
10.1
回答下列问题：
(1)基态锰原子的价层电子排布式为 。
(2)硫化锰矿预先粉碎的目的是 。
(3)“氧化”中
将
氧化成
的离子方程式为 。
(4)“调pH”除铁、铝元素，溶液的pH 范围应调节为： ≤pH<6.2，滤渣2 的主要成分是
(填化学式) 。
(5)“除杂”的目的是除去
和
，若“除杂”后滤液中
，则
。
(6)“沉锰”中发生反应的离子方程式为 。
(7)锰可与CO 形成金属羰基配合物
(熔点154℃)。其结构如图所示。则
晶体中微
粒间作用力有 (填标号)。
a．配位键 b．极性键 c．范德华力 d．离子键
6．（2025·湖南湘潭·一模）镓、锗均是重要金属，一种从炼锌矿渣{主要含铁酸锗(
)，铁酸镓[
]，铁酸锌(
)}中回收镓、锗的工艺流程如下：
已知：
时，
、
、
、
，
、
。
(1)Ga 属于 区元素，其基态原子的价电子排布式为 。
(2)“酸浸还原”时
(不溶于水)与硫酸和
反应的离子方程式为 。
(3)
时，“沉镓”过程中，若溶液中的
、
，当
沉淀完
全(离子浓度小于
，可认为沉淀完全)时，
、
是否开始沉淀，判断并说明理由：
；使
和
分离的方法为 。
(4)以惰性材料为电极电解制备金属镓时，金属镓在 (填“阴”或“阳”)极生成；电解完成后
的电解质残液可返回到 工序循环使用。
(5)“蒸馏”提纯
时，下列图示中温度计位置正确的是 (填标号)。
(6)
水解生成
时，要加入大量的水，其目的是 。
7．（2025·湖南·一模）以液晶显示屏生产过程中产生的废玻璃粉末(含
、
、
、
等)
为原料回收
的流程如图所示。
已知：
1．
具有强氧化性，通常情况不与常见的无机酸反应。
2．几种阳离子转化为沉淀的pH
金属阳离子
开始沉淀的pH
1.5
7.6
3.4
6.5
沉淀完全的pH
2.8
9.4
4.7
9.0
回答下列问题：
(1)为了加快废玻璃粉末的酸浸速率，通常采用的方法有 (至少写一种)。
(2)操作①和②的名称为 。
(3)请写出加入
的与
反应的离子方程式 。
(4)操作②中也需要调节pH，调节pH 的范围为 ，常温下，向滤液Ⅱ中加入碱调节溶液的
时，
悬浊液中
［已知：25℃时，
的
］。
(5)操作③需加入浓
的原因是 ，在氩气氛围中加热的目的是 。
(6)对
样品纯度进行测定的方法：准确称量样品12.5g，配成200mL 溶液，取50.00mL 上述溶液置
于锥形瓶中，加入稍过量的过二硫酸铵
］溶液使
被氧化为
，然后用萃取剂萃取
，再用
的
标准也滴定至终点，重复2~3 次，平均消耗10.00mL 标准液。计算
样品的纯度为 %。
8．（2024·湖南郴州·一模）高性能磁带的磁粉主要成分是
，某探究小组设计了下图所示流程
制取
，图中正极材料的主要成分是
，还含有少量Al 和Fe，{已知常温下，
，空气难氧化
}
请根据流程回答下列问题：
(1)基态Co 原子的价电子排布式为 。
(2)提高酸浸浸取率的措施是 。(写一条即可)
(3)废渣的成分是 。
(4)配制硫酸亚铁溶液时加入稀硫酸的作用是 。
(5)在工序“酸浸”过程中，加入
的目的是(用化学方程式表示)： 。
(6)实验室要完成“工序②”操作除用到仪器坩埚、酒精灯外还会用到 。
(7)写出“工序①”的离子方程式： 。
(8)常温时，“沉钴”过程中，当溶液的
时，
。
9．（2025·湖南常德·一模）稀土元素被誉为“现代工业的维生素”，由普通级氯化镧(LaCl3)料液制备
高纯氧化镧(La2O3)的新工艺流程如图所示。回答下列问题：
已知：①EDTA 的结构简式为
。
②淋洗液pH 太高，EDTA 和[La(EDTA)]Cl3会结晶沉淀。
(1)EDTA 中，VSEPR 模型与N 相同的原子还有 (填元素符号)；基态碳原子中自旋方向相反的
价电子数之比为 。
(2)“淋洗、脱附”时，经氨水处理过的淋洗液再经EDTA 淋洗，发生如下反应：(G—SO3)3La2+3N
+2EDTA=3G—SO3N
+2[La(EDTA)]3+，淋洗液的浓度和pH 对脱附分离效率的影响如图1、图2 所示。则
在恒定流速和温度条件下，淋洗时最适宜的条件为 。淋洗液的pH>11.0 时，分离效率迅速
下降，原因是 。
(3)“吸附”过程中，氯化镧料液中La3+通过树脂(G—SO3H-)时产生H+，在树脂吸附柱上发生反应的离子
方程式为 。某温度时，吸附后的溶液中c(H+)随时间变化关系如图3 所示，t1~t2时间段的
平均反应速率v(La3+)= 。
(4)“沉镧”时，用草酸溶液将[La(EDTA)]3+中的La3+以
形式沉淀出来。某温度时，沉淀物饱
和溶液的浓度为1.0×10-6 mol·L-1，该温度下沉淀物的Ksp= 。
(5)“焙烧”时反应的化学方程式： 。
(6)镧镍合金LaNix可作储氢材料，能快速可逆地存储和释放H2，其储氢原理为镧镍合金吸附H2，H2解
离为原子，H 储存在其中形成LaNixH6，晶胞结构如图所示，晶胞参数为a nm。
①若A 的分数坐标为(0，0.5，0.5)，B 的分数坐标(0.75，0.75，0)，则C 的分数坐标为 。
②设阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为 g·cm-3(列出计算表达式)。
10．（2025·湖南·一模）高纯碳酸锰常用于制造通讯器材，以贫软锰矿(主要成分是
，含有
、
、
、
、
等杂质))和黄铁矿(
)为原料，制备高纯碳酸锰的工艺流程如下。
已知：①相关金属离子
形成氢氧化物沉淀的pH 范围如表。
金属离子
开始沉淀的pH
3.8
1.5
6.3
10.6
8.8
9.6
沉淀完全的pH
5.2
2.8
8.3
12.6
10.8
11.6
②常温下，
、
、
的溶度积分别为
、
、
。
(1)为了加快“酸浸”速率，可采取的措施是 (任答一条即可)，已知“滤渣①”中不含单
质硫，写出“酸浸”时
与
反应的化学方程式： 。
(2)“中和净化”中调节溶液的pH 范围为 ；“二次净化”后溶液中的
，则
。
(3)“沉锰”中
溶液浓度对纯度、产率的影响如图所示，应选择的浓度为 ，得
到纯净碳酸锰的“系列操作”包括 。
(4)纯净碳酸锰溶于硫酸后再进行电解制备锰，装置如图所示，
进入阳极区发生副反应生成
造成资源浪费，该副反应的电极反应为 。
（3）根据“沉锰”中NH4HCO3溶液浓度对纯度，产率的影响示意图可知，当产率最高时，碳酸氢铵溶
液浓度为7.5%；想得到纯净的碳酸锰时，应过滤、洗涤、干燥；
11．（2025·湖南株洲·一模）工业上提钒尾渣中钒的高效回收具有重要的意义，某工艺如下：
已知：
①提钒尾渣中钒主要以焦钒酸盐(如
、
)存在，另外还含有
及其他不溶杂质。
②酸浸后钒以
存在。
③“沉钒”的主要反应为：
回答下列问题：
(1)写出基态钒的价层电子排布式： 。
(2)钒可形成多种含氧酸盐，其中正钒酸根
的空间构型为： 。
(3)写出焦钒酸锰在“酸浸”中发生反应的离子方程式： ；为提高“酸浸”效率可采取的
措施是： 。(写一条)
(4)“除铁”中，当
时
mol/L。(已知：
)
(5)综合考虑，试剂X 最好选择： (填标号)。
A．
B．
C．
(6)钒浸出率随pH、温度T、时间t 的变化如下图：
①综合分析，最佳的“酸浸”条件是： 。
②分析30min 后浸出率几乎不变的原因可能是： 。
12．（2025·湖南·一模）以某混合氧化物(由
、
、
、
组成)为原料制备
和
的工艺流程如下。
已知：
与
的化学性质相似。回答下列问题：
(1)写出“酸浸”时，
反应的化学方程式： 。
(2)“去铜”时，除了生成
外，还有
、
生成，该反应的离子方程式为 。
(3)为检验“去铜”后是否含有
，选用的试剂是 。
(4)“熔融”时
转化为
，该反应中每转移
电子，消耗
。
(5)已知“‘歧化”时反应为
。常温下，相关物质的
溶解度数据如下。
物质
溶解度(
水)
111
256
通入
至溶液
达
时，应停止通
，不能继续通入
的原因是 。可以替代
的试剂是 (填“稀盐酸”“稀硫酸”或“稀醋酸”)。
(6)的纯度测定：称取粗品于烧杯中，加入蒸馏水和稀硫酸溶解，再用的溶液滴定3 次，平均消耗溶液。
样品的纯度为 (用含的代数式表示，杂质不参与反应)。已知酸性条件下与反应，生成和。
