文档文本内容
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。
【答案】(1)升高温度、适当增大反应物浓度、搅拌等
(2)减小
(3)强氧化 王水会产生氮氧化物等污染性气体，污染环境
(4)作还原剂，并在反应过程中提供气体便于形成海绵金
(5)
(6)450
【分析】该工艺流程旨在从镍阳极泥中回收钯及其他贵金属。首先，通过加入
和盐酸进行酸浸，
将贵金属溶出，得到含
、
、
等的浸出液；接着，浸出液经树脂吸附使贵金属离
子富集于树脂，再用硫脲和盐酸解吸；随后，锌粉置换得到贵泥，贵泥经王水溶解后，通过萃取、反
萃取分离金，最后对萃余液浓缩等操作，分别获取海绵铂和海绵钯 。
【解析】（1）升高温度能加快离子运动速率，增大盐酸浓度可增加反应物浓度，搅拌能使反应物充分
接触，延长酸浸时间可使反应更充分，这些措施都有助于提高浸出效率；
酸浸时，Pd 被
氧化，Pd 从0 价升高到 + 2 价，
中Cl 从 + 5 价降低到-1 价，根据得失电子
守恒、原子守恒配平化学方程式，化学方程式为
。
（2）若浸出液经过阴离子交换树脂的流速过快，浸出液中的贵金属离子与树脂接触时间不足，不能充
分被树脂吸附，会导致贵金属的提取率减小 。
（3）王水溶解过程中，硝酸将金属氧化，体现了硝酸的强氧化性；王水溶解过程中会产生氮氧化物等
污染性气体，污染环境。
（4）作还原剂，并在反应过程中提供气体便于形成海绵金。
（5）硫脲中硫原子形成2 个
键，还有1 对孤电子对，价层电子对数为3，采取
杂化；氮原子形成
3 个
键，还有1 对孤电子对 ，价层电子对数为4，采取
杂化。
（6）
，镍阳极泥中钯的含量为
，则钯的质量为
，阴离子树
脂对钯的吸附率为
，所以理论上吸附在树脂上的钯元素的质量为
。
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”)。
【答案】(1)控制反应速率，防止反应过于剧烈，避免液体飞溅或气体产生过快；
(2)
； 用铁粉置换铜步骤会消耗更多的铁粉 ；
(3)铜和铁
(4)Fe2(SO4)3＋Na2SO4＋12H2O
Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5H2SO4
与溶液中的H+反应，降低H+浓度，
促使Fe3+水解平衡Fe3++ 3H2O
Fe(OH)3 + 3H+向右移动，更多Fe3+转化为黄钠铁矾晶体，提高除铁效率；
(5)20
(6)小于
【分析】废炉渣酸浸，加入硫酸和硝酸，固体溶解，金属转化为对应离子；除铁1 用碳酸钠溶液调节
pH 使铁离子水解为沉淀析出，滤渣1 为Fe(OH)3；置换步骤用铁粉置换出铜，滤渣2 主要为铜；通入O2
将Fe2+氧化为Fe3+，除铁2 进一步除铁，Fe2(SO4)3和Na2SO4在90℃左右反应，生成黄钠铁矾晶体，滤渣
3 为[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]；除杂加NaF 去除钙镁，滤渣4 为CaF2、MgF2；萃取1 用P204，萃取2 用
P507，分离钴和镍；最后反萃取得到钴的化合物，处理水相得镍的化合物；据此分析解答。
【解析】（1）稀硝酸是强氧化剂，可促进金属溶解，与反应液混合时反应剧烈，缓慢加入可控制反应
速率，防止反应过于剧烈，避免液体飞溅或气体产生过快；
（2）由分析可知，“除铁1”中发生除杂反应的离子方程式为：
；若省去此步骤，用铁粉置换铜步骤会消耗更多的铁粉 ；
（3）由分析可知，滤渣2 中含有铜和铁；
（4）由分析可知，该反应的化学方程式：Fe2(SO4)3＋Na2SO4＋12H2O
Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5H2SO4；
该步骤若加入
溶液，
与溶液中的H+反应，降低H+浓度，促使Fe3+水解平衡Fe3++ 3H2O
Fe(OH)3 + 3H+向右移动，更多Fe3+转化为黄钠铁矾晶体，提高除铁效率；
（5）分析表中数据，萃取的目的是使萃余液中金属离子浓度尽可能低，当φ(P204)％为20%时，萃余
液中多种金属离子质量浓度最低，说明此时萃取效果最佳；
（6）观察结构，P507 中与P 相连的基团为烃基（R），烃基给电子能力强，使P=O 上O 的电子云密度
更大；而P204 中与P 相连的是RO，P=O 上O 的电子云密度相对较小；电子云密度越大，配位能力越强，
故O(P204) 小于 O(P507)。
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 。
【答案】(1)去除塑料；减少酸溶过程中氮氧化物的生成
(2)Au+
+ 4H++ 4Cl-=
+ NO
+ 2H2O
(3)Si
(4)3d104s1 BD 1.12L
(5)
【分析】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)灼烧去除塑料等有
机杂质，得到Ag2O、CuO、PdO、Au、Ag、Si 残渣，用浓硝酸酸溶，得到含有Cu2+、Ag+、Pd2+、Ag+的滤
液1，Au 和Si 不溶于浓硝酸存在于滤渣1 中，滤渣1 用浓硝酸和浓盐酸的混合物浸取，Au 转化为
，Si 不溶于酸存在于滤渣2 中，用还原剂可以将
还原为Au，滤液1 中加入NaCl，得
到AgCl 沉淀，用氨水溶解AgCl 得到
，以此解答。
【解析】（1）通入空气“灼烧”的目的是除去塑料，同时将Cu、Ag 等金属部分氧化为对应的氧化物，
使得“酸溶”过程中氮氧化物的生成量减小，减少对环境的污染。
（2）由已知信息可知，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，
Au 被氧化为
，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：Au+
+ 4H++ 4Cl-=
+ NO
+ 2H2O。
（3）废旧芯片中含有的物质中除Si 与Au 以外都被灼烧或溶于硝酸中，Au 溶于浓硝酸与浓盐酸的混合
物中，因此剩余不溶的“滤渣2”为Si。
（4）(4)①Cu 在元素周期表中的位置为第四周期第ⅠB 族，其价层电子排布式为3d104s1；
②A．
为四配位，两个Cl-和两个NH3分子均以配位键与Pd 相连，无离子键，A 错误；B．
为分子化合物，无离子键，属于分子晶体，B 正确；C．如果
的空间结构为四
面体形，则不会存在两种同分异构体， C 错误；D．a 和b 相比，b 的对称性更好，故a 的极性更大，D
正确；故选BD。
③21.1g
溶液加入50.00mL8.0mol/L 的水合肼(
)溶液还原，得到Pd 的同时生成
无色、无味、无毒的气体为N2，该反应中N 元素由-2 价上升到0 价，Pd 元素由+2 价下降到0 价，根据
得失电子守恒，该反应转移
电子，则生成n(N2)=
=0.05 mol，标准状况下
的体积为0.05mol×22.4L/mol=1.12 L。
（5）“氨溶”过程中发生的反应为
，所得溶液中存在
，阴
极
发生还原反应生成Ag，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式为
。
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“=”)。
【答案】(1)
(2)逐渐变大
(3)
(4)作还原剂，将
还原为
(5)碳原子
中碳氮都含有孤电子对，但碳原子的电负性比氮原子小，更易提供孤电子对形成配
位键
(6)> <
【分析】矿粉中加入足量空气和硫酸，在pH=2 时进行细菌氧化，金属硫化物中的S 元素转化为硫酸盐，
过滤，滤液中主要含有Fe3+、硫酸根离子、As（V），加碱调节pH 值，Fe3+转化为氢氧化铁胶体，可起
到絮凝作用，促进含As 微粒的沉降，过滤可得到净化液；滤渣主要为Au，Au 与空气中的O2和NaCN 溶
液反应，得到含[Au(CN)2]-的浸出液，加入Zn 进行“沉金”得到Au 和含[Zn(CN)4]2-的滤液②
【解析】（1）
是第30 号元素，基态原子的价电子排布式为
，属于
区元素；
（2）“细菌氧化”过程中，
，硫酸的浓度逐渐变大；
（3）“浸金”中由Au，氧气，NaCN 反应生成
，Au 由0 价升高到+1 价，发生反应的离子方
程式为
；
（4）“沉金”中Zn 由0 价变为+2 价，作还原剂，将[Au(CN)2]-还原为Au；
（5）“滤液②”中的
含有配位键，其中参与配位原子是CN-中的C 原子，理由是：配位原
子要有孤电子对，且电负性较小，容易提供孤电子对，
中碳氮都含有孤电子对，但碳原子的电负性
比氮原子小，更易提供孤电子对形成配位键；
（6）设金属离子形成配离子的离子方程式为：金属离子
配离子，则平衡常数
，
，即
，故三种金属离子形成配离子时，m 越大，对应
曲线斜率越大，则Ⅱ代表
、Ⅲ代表
；
①I 是
与
变化的关系。由P 点状态移动到形成
配离子的反应的
平衡状态时，
不变，
增大，即
增大、
减小，即
平衡左移，则P 点状态
离子的解离速率＞生成速率；
②当Ⅱ和Ⅲ对应相关离子的混合液处于Q 点，向其中加少量
粉末，会消耗
形成
配离子，使得溶液中
减小(沿横坐标轴向右移动)，
与
曲线在Q 点相交后，随着
继续增大，Ⅱ位于Ⅲ上方，即
，则
，故达平衡时，
与
的大小：前者＜后者。
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
【答案】(1)
(2)增大接触面积，加快溶浸速率
(3)
(4)4.7
、
(5)
(6)
(7)abc
【分析】向硫化锰矿(还含Fe、Al、Zn、Ni、Si 等元素)和
粉中加入硫酸“溶浸”，
具有
氧化性，二者发生氧化还原反应生成
和S，同时溶液中还有难溶的
及难溶的硅酸盐，则滤
渣1 主要为
、S 和难溶的硅酸盐；向滤液中加入
，将
氧化成
，再向溶液中加入氨水
调节pH 将
、
分别转化为
、
沉淀除去，则滤渣2 的主要成分是
、
；再向滤液中加入
将
、
分别转化为
、
沉淀除去，则滤渣3 的主要成分
是
、
，最后向其滤液中加入碳酸氢铵“沉锰”得到
沉淀，据此解答。
【解析】（1）锰为25 号元素，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：增大接触面积，加快溶浸速率；
（3）“氧化”中
将
氧化成
，同时
被还原生成
，反应的离子方程式为：
；
（4）“调pH”除铁、铝元素，其pH 应不小于
、
完全沉淀所需的pH 且小于其它离子开始沉淀
的pH，在pH=4.7 时
和
沉淀完全，在pH=6.2 时
开始沉淀，则溶液的pH 范围应调节为：
4.7≤pH<6.2，由分析可知，滤渣2 的主要成分是
、
；
（5）若“除杂”后滤液中
，根据
，则
，
，则
；
（6）“沉锰”时
和
反应生成
、
和
，反应的离子方程式为：
；
（7）由结构式可知，则
晶体中微粒间作用力有CO 中碳和氧原子间的极性键、CO 与Mn 形成
的配位键、Mn 与Mn 之间存在金属键，分子之间存在范德华力，但不存在离子键，故选abc。
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 。
【答案】(1)p
(2)
(3)未开始沉淀，
沉淀完全时的
，
和
开始沉淀的pH 均为5.5 加入双氧水氧
化，然后加入氧化锌调pH 小于5.5，将铁元素沉淀完全后，过滤
(4)阴 碱溶
(5)A
(6)促进
水解完全
【分析】炼锌矿渣[主要含铁酸锗GeFe2O5、铁酸镓Ga2(Fe2O4)3、铁酸锌ZnFe2O4]，得到目标产物：Ca、
Ce，除杂元素：Fe、Zn；酸浸还原GeFe2O5、Ga2(Fe2O4)3、ZnFe2O4中的Fe(+3 价)在H2SO4溶液中被SO2还
原为Fe2+，所以“酸浸还原”后的溶液中含金属阳离子有(Ge4+、Ga3+、Fe2+、Zn2+，其中Ga2(Fe2O4)3发生
的反应为Ga2(Fe2O4)3+3SO2+12H+=6Fe2++2Ga3++3
+6H2O；沉锗：溶液中的Ge4+与通入的H2S 反应生成
GeS2沉淀；分离：“沉锗”后的溶液中含有的金属阳离子有Ga3+、Fe2+、Zn2+，通过分离出FeSO4使溶液
进一步纯化；沉镓：向含Ga3+和Zn2+的溶液中通入NH3，可将Ga3+转化为Ga(OH)3；碱溶：Ga(OH)3与
NaOH 发生的反应为Ga(OH)3+NaOH=Na[Ga(OH)4]或Ga(OH)3+NaOH=NaGaO2+2H2O；电解：电解NaGaO2{或
Na[Ga(OH)4]}得到Ga；氧化：GeS2中的S(-2 价)在HCl 作用下被NaClO3、氧化为S，而NaClO3被还原为
Cl-，所以由得失电于守恒可知4n(GeS2)=6n(NaClO3)，由于在该反应中GeS2作还原剂、NaClO3作氧化剂，
所以氧化剂与还原剂的物质的量上比为2：3；蒸馏：氧化后得到的GeCl4通过蒸馏的方法从溶液中分离；
水解：GeCl4水解生成GeO2；还原：GeO2经原后生成Ge；
【解析】（1）Ga 是31 号元素，原子核外有31 个电子，所以基态铁原子的核外电子排布式为[Ar]
3d104s24p1，则其价电子排布式为4s24p1，属于p 区。
（2）“酸浸还原”后含金属阳离子有(Ge4+、Ga3+、Fe2+、Zn2+)，其中ZnFe2O4发生的反应为
；
（3）当
沉淀完全(离子浓度小于
，可认为沉淀完全)时，c(OH-)=
，pH=4.3；若溶液中的
开始沉淀，此
时c(OH-)=
，pH≈5.5；若溶液中的
开始沉淀，此时
c(OH-)=
，pH≈5.5。当
沉淀完全(离子浓度小于
)时，可
认为沉淀完全)时，
、
没有开始沉淀。因Fe3+沉淀的pH 较小，故使
和
分离的方法为
加入双氧水氧化，然后加入氧化锌调pH 小于5.5，将铁元素沉淀完全后，过滤。
（4）电解时，偏镓酸钠中的偏镓酸根离子在阴极得到电子发生还原反应生成镓和氢氧根离子,电极反
应式为GaO +3e-+2H2O=Ga+4OH-,氢氧根离子和钠离子结合形成氢氧化钠，故在阴极生成金属镓，且电解
完成后的电解质残液可返回到碱溶工序循环使用；
（5）蒸馏时测量馏出气的温度，故温度计水银球与蒸馏烧瓶的支管口相平，故选A。
（6）
水解生成
时，要加入大量的水，其目的是促进
水解完全。
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 %。
【答案】(1)适当增大酸的浓度或适当升高温度或不断搅拌(答将样品粉碎不得分)
(2)过滤
(3)
(4)4.7≤pH＜7.6
(5)抑制
的水解 防止加热过程中
被氧化
(6)78.88
【分析】废玻璃粉末酸浸除去
、
，滤渣Ⅰ中含有CeO2、SiO2，CeO2具有强氧化性，加入H2O2
作还原剂，酸性条件下CeO2被还原为Ce3+，二氧化硅不反应成为滤渣Ⅱ，滤液中含有CeCl3，加入碱调
节溶液的pH 得Ce(OH)3悬浊液，加盐酸得
，在加热的条件下通入HCl 抑制CeCl3水解得无
水CeCl3，CeCl3在一定条件下生成Ce。
【解析】（1）根据影响反应速率的因素，为了加快废玻璃粉末的酸浸速率，通常采用的方法有适当增
大酸的浓度或适当升高温度或不断搅拌；
（2）操作①和②都是固液分离的方法，均为过滤；
（3）CeO2具有强氧化性，加入H2O2作还原剂，酸性条件下CeO2被还原为Ce3+，过氧化氢中氧被氧化为
氧气，反应为：
；
（4）操作②中也需要调节pH，使得铁离子、铝离子成为沉淀，而
不沉淀，结合表数据，调节pH
的范围为4.7≤pH＜7.6；常温下，向滤液Ⅱ中加入碱调节溶液的
时，pOH=5，则
悬浊液
中
；
（5）Ce3+水解方程式为
，操作③在加热的条件下通入HCl，使得水解平衡
逆向移动，故HCl 的作用是抑制Ce3+水解防止生成沉淀；在氩气氛围中加热的目的是防止加热过程中
被空气中氧气氧化；
（6）
和亚铁离子发生氧化还原反应生成
和铁离子，结合Ce 元素守恒和电子守恒存在，
，则
样品的纯度为
78.88%。
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，
。
【答案】(1)
(2)适当升高温度、粉碎正极材料或适当增大硫酸的浓度或不断搅拌
(3)氢氧化铁和氢氧化铝
(4)抑制硫酸亚铁水解
(5)
(6)泥三角、三角架
(7)
(8)1.6×10-9
【分析】由题给流程可知，向正极材料中加入稀硫酸和硫代硫酸钠溶液酸浸时，钴酸锂与稀硫酸、硫
代硫酸钠反应生成硫酸锂、硫酸钴、硫酸钠和水，铁、铝溶于稀硫酸生成硫酸亚铁和硫酸铝，向反应
后的溶液中加入氢氧化钠溶液，鼓入空气将硫酸亚铁和硫酸铝转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，过滤
得到废渣和含有硫酸锂、硫酸钴、硫酸钠的滤液；向滤液中加入氢氧化钠溶液将钴离子转化为氢氧化
钴沉淀，过滤得到氢氧化钴；向氢氧化钴沉淀中加入稀硫酸将氢氧化钴溶解得到硫酸钴溶液；将含有
稀硫酸的硫酸亚铁溶液加入铁皮晶种生长槽中，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气；硫酸亚铁溶液
和氢氧化钠溶液在40℃搅拌条件下得到FeOOH 晶种，将晶种加入除去稀硫酸的铁皮晶种生长槽中，在
60℃条件下吹入空气制得FeOOH，经处理得到FeOOH 粉末；在200—300℃条件下加热灼烧FeOOH 粉末得
到氧化铁，氧化铁与合适的还原剂作用得到四氧化三铁；四氧化三铁与硫酸钴溶液反应制得
。
【解析】（1）钴（Co）是第27 号元素，原子核外有27 个电子，钴原子的电子排布式为
，钴的价电子包括4s 轨道上的2 个电子和3d 轨道上的7 个电子，所以基态Co 原
子的价电子排布式为
。
（2）适当升高温度、粉碎正极材料、适当增大硫酸的浓度、不断搅拌等措施可提高酸浸的浸取率（写
一条即可）。
（3）据分析，向“酸浸”后的溶液中加入氢氧化钠溶液，鼓入空气将硫酸亚铁和硫酸铝转化为氢氧化
铁和氢氧化铝沉淀以废渣形式分离出去，以沉淀形式除去Al 和Fe。
（4）硫酸亚铁在水中容易发生水解生成氢氧化亚铁和硫酸：
，加入稀硫
酸，增加氢离子浓度，抑制水解平衡正向进行。
（5）由分析可知，酸浸过程中加入稀硫酸和硫代硫酸钠溶液发生的反应为钴酸锂与稀硫酸、硫代硫酸
钠反应生成硫酸锂、硫酸钴、硫酸钠和水，则加入硫代硫酸钠的目的是将钴酸锂中+3 价钴转化为+2 价
钴，其化学方程式为
。
（6）由分析可知，工序②的操作为在200~300℃条件下加热灼烧FeOOH 粉末得到氧化铁，实验室中应
在坩埚中加热灼烧FeOOH 粉末，灼烧需要的仪器有坩埚、泥三角、三角架、酒精灯。
（7）由分析可知，工序①发生的反应为硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液在40℃搅拌条件下得到FeOOH 晶
种，反应的离子方程式为
（8）由氢氧化钴的溶度积可知，溶液的pH 为11 时，溶液中钴离子的浓度为
。
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)。
【答案】(1)C、O 3∶1(或1∶3)
(2)淋洗液的浓度为30 mol·L-1左右和pH 为10 左右 淋洗液pH 太高，EDTA 和[La(EDTA)]Cl3会结
晶沉淀，导致分离效率下降
(3)
mol·L-1·s-1
(4)1.08×10-28
(5)
(6)(1，0.5，1)
【分析】普通级氯化镧料液经过吸附柱和多次分离柱分离得到[La(EDTA)]3+，然后加入草酸溶液沉淀稀
土元素，再进行高温焙烧得到La2O3；
【解析】（1）
由EDTA 的结构简式可知，N 原子的价层电子对数为4，杂化方式为sp3，VSEPR 模型为四面体形，另外O
和C 原子的价层电子对数为4，杂化方式为sp3，与N 原子的VSEPR 模型相同，基态碳原子电子轨道表
示式为
，自旋方向相反的价电子数之比为1:3 或3:1。
（2）由图，淋洗时最适宜的条件为淋洗液的浓度为30 mol·L-1左右和pH 为10 左右，此时分离效率最
好；已知，淋洗液pH 太高，EDTA 和[La(EDTA)]Cl3会结晶沉淀，则淋洗液的pH>11.0 时，分离效率迅
速下降，原因是：淋洗液pH 太高，EDTA 和[La(EDTA)]Cl3会结晶沉淀，导致分离效率下降；
（3）氯化镧料液中La3+通过树脂(G—SO3H-)时产生H+，结合质量守恒，同时生成
，在树脂
吸附柱上发生反应的离子方程式：
；由图，结合方程式，t1~t2时间
段的平均反应速率
；
（4）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
；
（5）空气中氧气具有氧化性，“焙烧”时反应为
和氧气发生氧化还原反应生成二氧化碳和
，的化学方程式：
；
（6）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)，由结构，C 在xyz 轴上坐标
投影分别为1、0.5、1，分数坐标为(1，0.5，1)。
②据“均摊法”，晶胞中含
个H2、
个La、
个Ni，则晶体密度为
。
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 。
【答案】(1)将矿石粉碎，加热，适当地增加硫酸浓度，充分搅拌等
15MnO2+2FeS2+14H2SO4=15MnSO4+Fe2(SO4)3+14H2O
(2)5.5≤pH<8.8 0.8
(3)7.5% 过滤，洗涤和干燥
(4)Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+
【分析】贫软锰矿的主要成分是MnO2，含有等杂质
、
、
、
、
，还含有黄铁
矿，加入稀硫酸酸浸后，MnO2、
、
、
、
及FeS2均可溶解，形成Mn2+、Fe3+、
Al3+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等离子，SiO2不溶，即滤渣①为SiO2；加入石灰乳中和净化，通过调节溶液的
pH 可将部分离子沉淀，加入MnF2进行二次净化，再加入碳酸氢铵沉锰后，经一系列操作可得纯净的碳
酸锰。
【解析】（1）为了加快“酸浸”速率，可以选择加热升高温度、将矿石粉碎增大接触面积、充分搅
拌或适当增加硫酸浓度等方法；
已知“滤渣(1)”中不含单质硫，MnO2与FeS2、稀硫酸发生氧化还原反应，生成硫酸锰、硫酸铁和水，
反应方程式为：15MnO2+2FeS2+14H2SO4=15MnSO4+Fe2(SO4)3+14H2O；
（2）“中和净化”中调节溶液的pH，可将Fe3+、Al3+、Fe2+三种离子沉淀，故应将溶液的pH 调节至
5.5≤pH<8.8；二次净化后溶液中只剩Mn2+，溶液中的
，c2(F-)=
=7.0×10-3(mol/L)2，Ksp(MnF2)=c(Mn2+)×c2(F-)，c(Mn2+)×7.0×10-3=5.6×10-
3，c(Mn2+)=0.8mol/L；
（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；
（4）根据装置图可知左侧为阳极，右侧为阴极，Mn2+进入阳极区发生氧化反应生成MnO2，电极反应为：
Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+。
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： 。
【答案】(1)3d34s2
(2)正四面体形
(3)Mn2V2O7+6H+=2VO2++2Mn2++3H2O 搅拌、粉碎、适当提高酸的浓度等
(4)2.64×10–6
(5)B
(6)pH=0.5、室温(r=25℃)、30min Ca2V2O7在酸浸中生成CaSO4包裹在Ca2V2O7外，阻止了反应
【分析】由题给流程可知，向尾渣中稀硫酸酸浸，将钒元素转化为VO 离子，钙元素、锰元素、铁元
素转化为硫酸盐，过滤得到含有硫酸钙的滤渣和滤液；向滤液中加入碳酸氢铵调节溶液pH，将溶液中
的铁离子转化为氢氧化铁沉淀，VO 离子转化为H2V10O
离子，过滤得到含有氢氧化铁的滤渣和滤液；
向滤液中加入硫酸溶液，将溶液中的H2V10O
离子和铵根离子转化为NH4V3O8沉淀，过滤得到滤液和
NH4V3O8；NH4V3O8煅烧分解得到五氧化二钒。
【解析】（1）钒元素的原子序数为23，基态原子价层电子排布式为3d34s2；
（2）正钒酸根离子中钒原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为0，离子的空间构型为正四面体形；
（3）由分析可知，焦钒酸锰酸浸时发生的反应为焦钒酸锰与溶液中的氢离子反应生成锰离子、VO 离
子和水，反应的离子方程式为Mn2V2O7+6H+=2VO2++2Mn2++3H2O；搅拌、粉碎、适当提高酸的浓度等措施能
提高“酸浸”效率；
（4）由溶度积可知，溶液pH 为3 时，溶液中铁离子浓度为
=2.64×10–6mol/L；
（5）由分析可知，沉钒时加入硫酸溶液的目的是将溶液中的H2V10O
离子和铵根离子转化为NH4V3O8沉
淀，则调节溶液pH 的试剂X 最好选择碳酸氢钠，故选B；
（6）①由图可知，pH=0.5、室温(r=25℃)、30min 条件下钒浸出率最大，所以最佳的“酸浸”条件是
pH=0.5、室温(r=25℃)、30min；
②30min 后浸出率几乎不变是因为硫酸钙微溶于水，反应生成的硫酸钙包裹在焦钒酸钙外，阻碍反应
继续进行。
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
。
【答案】(1)
(2)
(3)
溶液或硫氰化钾溶液
(4)
(5)若继续通入
，则会生成
，由于与碳酸钾相比，碳酸氢钾溶解度与高锰酸钾溶解度相差
不是很大，会使得到的高锰酸钾粗品中含有较多的杂质
稀醋酸
(6)
【分析】混合氧化物加
碱浸，由题干信息可知
溶于
，其他固体不溶，过滤得滤渣，
将滤渣溶于硫酸，其中
、
溶于硫酸生成硫酸铜和硫酸铁，二氧化锰不溶于硫酸，过滤后滤
液中通入二氧化硫再加
将铜还原为
沉淀，同时硫酸铁被还原为硫酸亚铁，硫酸亚铁溶于经
浓缩结晶得到晶体；二氧化锰固体加
熔融通空气，生成
，
溶液中通二氧化碳
调节
值
发生歧化反应得到高锰酸钾。
【解析】（1）酸浸时氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜和水，反应方程式为：
，故答案为：
；
（2）“去铜”时，除了生成
外，还有
、
生成，可知
铜离子得
电子生成
，
二氧化硫失
电子生成
，根据得失电子守恒及元素守恒得反应离子方程式：
；
（3）检验三价铁离子可用
溶液或硫氰化钾溶液；
（4）“熔融”时
转化为
，反应为：
，该反应
中每转移
电子，消耗
，质量为
；
（5）通入
至溶液
达
时，应停止通入，若继续通入会使碱性减弱，生成
，与碳
酸钾相比，碳酸氢钾溶解度与高锰酸钾溶解度相差不是很大，会使得到的高锰酸钾粗品中含有较多的
杂质；可以替代
的试剂应选弱酸醋酸，弱酸便于控制溶液
值；
（6）酸性条件下
与
反应，生成
和
。根据得失电子守恒可得关系式：
，
，则
，
样品的纯度为
。
