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专题10 工艺流程综合题
1．（2025·湖北省云学高中联盟·一模）下图是联合法生产纯碱的工艺流程，原料气CO2和NH3来自合成氨
厂，“碳酸化”发生的反应为
，“降温结晶”时可用液氨作制
冷剂。下列说法错误的是
A．“煅烧”产生的气体可以循环使用
B．母液I 通NH3的主要目的是增大
C．液氨制冷与液氨分子间氢键有关
D．母液II 用于吸氨可以提高NaCl 的利用率
【答案】B
【分析】饱和氨盐水中通入二氧化碳，发生反应：
，真空过滤
后得到碳酸氢钠，煅烧后得到纯碱，母液Ⅰ中含有氯化铵，通入氨气，增大了铵根离子浓度，再加入
食盐粉，促使氯化铵析出得到副产品氯化铵，母液Ⅱ中含有氯化钠和氯化铵，再吸收氨气后得到的氨
盐水可以循环使用。
【解析】A．“碳酸化”发生的反应为
，碳酸氢钠煅烧分解为
碳酸钠、水和二氧化碳，二氧化碳可以循环使用，故A 正确；
B．母液I 中有浓度较大的NH4Cl，通入氨气，增大了铵根离子浓度，从而NH4Cl 在降温时结晶析出，
故B 错误；
C．氨分子间有氢键，导致氨的沸点高，容易液化，液氨在气化时吸收大量的热，液氨能做制冷剂，所
以液氨制冷与液氨分子间氢键有关，故C 正确；
D．母液II 吸氨后得到的氨盐水可以继续进行碳酸化反应，提高了NaCl 的利用率，故D 正确；
故选B。
2．（2025·湖北省圆创联盟联合测评·一模）碱式氯化铝[
，
]具有强吸附能力，可
作高效净水剂。工业上可利用铝土矿废渣(主要成分为Al、
、AlN，FeO、
，等)制备碱式氯
化铝，流程如下：
下列方程式书写错误的是
A．“水解”时发生的化学方程式：
B．“酸溶”时生成
的离子方程式：
C．“除杂”时发生的离子方程式：
D．“干燥”时发生的化学方程式：
【答案】C
【分析】废渣中加热水，氮化铝会发生水解生成氢氧化铝和氨气，加入盐酸后铝与盐酸反应生成氢
气，
、FeO、
均可溶于盐酸得到含Al3+、Fe2+、Fe3+的溶液，加入三氧化二铝调节pH，可将
Fe3+转化为
沉淀除去，加入高锰酸钾可将Fe2+氧化为Fe3+，Fe3+再转化为
沉淀除去，高
锰酸钾被还原为二氧化锰，经过喷雾干燥氯化铝转化为碱式氯化铝。
【解析】A．废渣中加热水，氮化铝会发生水解生成氢氧化铝和氨气，“水解”时发生的化学方程式：
，A 正确；
B．加入盐酸后铝与盐酸反应生成氢气和氯化铝，离子方程式为：
，B 正确；
C．加入高锰酸钾和硫酸锰后，滤液喷雾干燥即可获得碱式氯化铝，因此Mn 元素应该转化为二氧化锰
进入滤渣，离子方程式为：
，C 错误；
D．经过喷雾干燥氯化铝转化为碱式氯化铝，
，D 正确；
故选C。
3．（2025·湖北省武汉市华中师范大学第一附属中学·一模）高纯硅是现代信息、半导体和太阳能光伏发电
等产业的基础材料。工业制备高纯硅的一种工艺流程如图所示。下列说法中正确的是
已知：①粗SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点-84.7℃)。
A．过程①中发生的反应有
B．自然界中存在大量的游离态的硅
C．过程②发生了化合反应，过程④发生了置换反应
D．过程③提纯的方法为蒸馏
【答案】D
【分析】由题干工艺流程图可知，石英砂(主要成分SiO2)在高温下与焦炭反应转化为粗硅，反应原理
为：
，粗硅与HCl 在高温下转化为粗SiHCl3，反应原理为：Si(粗硅)+3HCl
SiHCl3+H2，粗SiHCl3经过蒸馏得到纯SiHCl3，然后再高温下用H2还原SiHCl3即可得到高纯硅，
反应原理为：SiHCl3+H2
Si(高纯硅)+3HCl，石英砂与焦炭、N2在高位下反应制得氮化硅，据此分
析解题。
【解析】A．由题干流程图可知，过程①中焦炭过量，故生成CO，而不是CO2，则发生的反应有
，A 错误；
B．由于Si 是亲氧元素，故自然界中不存在游离态的硅，而是全部以化合态的形成存在主要以SiO2和
硅酸盐的形成存在，B 错误；
C．由分析可知，过程②发生的反应方程式为：Si(粗硅)+3HCl
SiHCl3+H2，该反应不属于化合反
应，过程④发生的反应方程式为：SiHCl3+H2
Si(高纯硅)+3HCl，该反应属于置换反应，C 错误；
D．由题干已知信息可知，粗SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点-84.7℃)，
则过程③提纯的方法为蒸馏，D 正确；
故答案为：D。
4．（2025·湖北省武汉市·一模）氧化铍是一种重要的化工原料，可用于制造陶瓷、玻璃和有机反应催化
剂。工业上利用绿柱石(主要含有
，还含有
和
等杂质)制备氧化铍的工艺流
程如下图所示。
已知“熔炼”时发生反应：
。
回答下列问题：
（1）绿柱石无法直接酸浸溶解是由于其晶体结构具有特殊性。则“熔炼”时加入生石灰的目的是
。
（2）“滤渣1”的主要成分是 (填化学式)。
（3）“滤渣2”的主要成分是
。检验其中是否含有
的操作：先将“滤渣2”加
水溶解，再滴加 ，若溶液不变红，则说明“滤渣2”中无
。
（4）“氧化除杂”中发生反应的离子方程式分别为 、 。
（5）在常温下，
完全沉淀时，溶液的
为
，则
。
（6）“沉铍”时不宜使用
溶液的理由是 (用离子方程式表示)。
（7）氯化铍在气态时存在二聚体分子
，其中
的杂化方式为
杂化，则二聚体分子的结构
为 。
【答案】（1）将绿柱石转化为
，改变其晶体结构，使其能够溶于
硫酸溶液
（2）SiO2、CaSO4
（3）KSCN 溶液
（4）2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O Fe3++3NH3·H2O=
+3
（5）
（6）Be(OH)2+2OH－=[Be(OH)4]2-
（7）
【分析】绿柱石(主要含有
，还含有
和
等杂质)和CaO 混合在高温下熔炼，
发生反应：
，再用硫酸酸浸生
成硫酸铝、硫酸铁、硫酸铍，滤渣1 中除了SiO2外还含有CaSO4，向滤液滴加硫酸铵生成滤渣2 为
，过滤后向滤液中加入H2O2溶液，将Fe2+氧化为Fe3+，用氨水调pH 使Fe3+转化为
氢氧化铁，过滤后滴加氨水生成氢氧化铍，除杂煅烧生成氧化铍。
【解析】（1）绿柱石无法直接酸浸溶解是由于其晶体结构具有特殊性，则“熔炼”时加入生石灰的目
的是：将绿柱石转化为
，改变其晶体结构，使其能够溶于硫酸溶
液。
（2）由分析可知，滤渣1 中除SiO2，还含有CaSO4。
（3）“滤渣2”的主要成分是
。检验其中是否含有
的操作：先将“滤渣2”加
水溶解，再滴加KSCN 溶液，若溶液不变红，则说明“滤渣2”中无
。
（4）向滤液中加入H2O2溶液的目的是：将Fe2+氧化为Fe3+，发生反应的离子方程式是：2Fe2+
+H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，加入氨水调pH 使Fe3+转化为氢氧化铁，离子方程式为：Fe3++3NH3·H2O=
+3
。
（5）在常温下，
完全沉淀时，溶液的
为
，c(OH-)=
，c(
)=10-
5mol/L，则
。
（6）Be 和Al 的化学性质有相似的地方，“沉铍”时，若选用氢氧化钠溶液可能造成的影响是
Be(OH)2能溶于过量的NaOH 溶液中生成Na2[Be(OH)4]，离子方程式为：Be(OH)2+2OH－=[Be(OH)4]2-。
（7）二聚体分子
中
的杂化方式为
杂化，说明其为平面结构，Be 的价层电子对数为3，
Cl 原子和Be 原子之间形成配位键，则二聚体分子的结构为
5．（2025·湖北腾云联盟·一模）以辉铋矿(主要成分为
，含有
、
杂质)和软锰矿(主要成分为
)为原料制备超细氧化铋的工艺流程如下：
已知：
易与
形成
，
易发生水解，其反应的离子方程式为：
。
（1）Bi 元素位于第6 周期ⅤA 族，其价电子轨道表示式为 。
（2）为提高酸浸时金属元素的浸出率，除适当增加浓盐酸用量、适当升高酸浸温度外，还可采取的措
施有 。
（3）滤渣的主要成分的晶体类型为 。
（4）“联合焙烧”时，
和
在空气中反应生成
和
。该反应的化学方程式为
。
（5）
能被有机萃取剂(TBP)苯取，其萃取原理可表示为：
(水层)
(有机层)
(有机层)
(水层)。“萃取”时需向溶液中加入
固体调节
浓度，萃取率随
变化关系如下左图所示。
最佳为
的可能原因是 。
（6）“沉淀反萃取”时生成草酸铋[
]晶体。为得到含
较少的草酸铋晶体，“萃
取”后有机相与草酸溶液的混合方式为边搅拌边将 (填标号)。
A．有机相溶液滴到草酸溶 B．草酸溶液滴到有机相溶液
（7）
(相对分子质量为
)的立方晶胞结构如图所示(棱长为
)，晶胞密度为
(用含a、
、
的代数式表示；
为阿伏加德罗常数的值)。
【答案】（1）
（2）加快搅拌速度或粉碎滤渣等
（3）共价晶体
（4）
（5）
时，铋离子萃取平衡
(水层)
(有机层)
(有机层)
(水层)逆向移动，萃取率下降，铁离子萃取率上升；
时，铋离子水解(
)程度增大，不利于铋离子的萃取提纯
（6）A
（7）
【分析】焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3，FeS2转变为Fe2O3，在空气中Bi2S3单独焙烧生成Bi2O3和
二氧化硫，经过酸浸，Fe2O3转化为氯化铁，滤渣为二氧化硅，Mn2O3与浓盐酸生成氯气，滤液中含有
Bi3+、Fe3+，滤液中加入萃取剂TBP 让Bi3+和Fe3+分离，再加入草酸溶液反萃取出Bi3+，最终得到超细氧
化铋，以此解答；
【解析】（1）Bi 元素位于第6 周期ⅤA 族，其价电子表示式为
，其价电子轨道表示式为
；
（2）加快搅拌速度或粉碎滤渣等可以提高酸浸时金属元素的浸出率；
（3）滤渣为
，是由共价键形成的共价晶体；
（4）“联合焙烧”时，
和
在空气中反应生成
和
，
元素由
价下降到
价，
中O 元素由0 价下降到
价，S 元素由
价上升到
价，根据得失电子守恒和原子守恒配平
方程式为：
。
（5）c(Cl－)＞1.3 mol·L－1时，铋离子(萃取平衡
＋2TBP⇌BiCl3·2TBP＋3Cl－逆向移动)萃取率下
降，铁离子萃取率上升； c(Cl－)＜1.3 mol·L－1时，铋离子水解(
＋H2O
BiOCl↓
⇌
＋5Cl-＋2H＋)程度
增大，不利于铋离子的萃取提纯；
（6）为使萃取充分，萃取时边搅拌边将有机相溶液滴加到草酸溶液中，答案选A；
（7）根据“均摊法”，晶胞中含
个Bi、6 个0，则晶体化学式为
，密度为
6．（2025·湖北省云学高中联盟·一模）以精铋生产过程中产生的氯化铅渣(含PbCl2、CuCl2及AgCl)为原料
回收铜、银、铅的工艺流程如下。已知，
，
，
。
回答下列问题：
（1）82Pb 在周期表中的位置是第 周期，第 族。
（2）“浸出1”控温75℃的加热方式为 ，此步骤中PbCl2发生的化学反应方程式为
。
（3）若在“浸出1”过程中，
浓度控制为0.1 mol/L，请通过计算说明此过程中是否有Ag2SO4生
成： 。
（4）下图是温度对“浸出2”所得浸出渣中银含量的影响，反应时间均为1.5 h，50～70℃浸出渣中银含
量呈现上升趋势的原因是 。
（5）从“滤液”中获得NaCl 固体，实验室操作中需要用到的仪器有 (填标号)。
（6）水合肼(
)还原“浸出液2”得到银粉的过程中有N2生成，则反应的离子方程式为
。
【答案】（1）六 IVA
（2）水浴加热
（3）由题可知
，则
，故无Ag2SO4生成
（4）温度较高时，氨水因受热分解浓度降低而引起浸出速率减慢
（5）②④⑤
（6）
【分析】氯化铅渣(含
和
等)，加入硫酸、硫酸钠反应分铜，进行过滤得到浸出液1
和浸出渣1，浸出渣1 中含有氯化银、硫酸铅，加入氨水反应，过滤得到含银元素的浸出液2 和副产
品，副产品为硫酸铅，浸出液2 为Ag(NH3)2Cl，再在浸出液2 中加入
沉银反应得到氮气，再
进行过滤操作得到粗银；浸出液1 中加入硫化钠沉铜，过滤操作后得到滤液和硫化铜，据此作答。
【解析】（1）铅为第82 号元素，与碳同主族，位于周期表第六周期第ⅣA 族。
（2）“浸出1”控温75℃的加热方式为：水浴加热；
根据表中溶度积数据可知，常温下
的溶解度比
更小，所以可以实现沉淀的转化，反应的方
程式为：
。
（3）根据题中所给溶度积常数可知，若在“浸出1”中，得到的浸出渣为氯化银和硫酸铅，要确定是否
有硫酸银，由于此时已经有硫酸铅、氯化银沉淀，根据题中所给数据，结合
浓度控制为
0.1mol/L，可知，
，则
，故无Ag2SO4生成。
（4）“浸出2”中加入氨水得到浸出液2，若是氨水的量减少，则得到的浸出渣银会增多，因此反应时
间均为1.5h，50～70℃浸出渣中银含量呈现上升趋势的原因是：温度较高时，氨水因受热分解浓度降
低而引起浸出速率减慢。
（5）NaCl 溶解度随温度升高而变化不大，从滤液获得NaCl 固体采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗
涤、干燥得到，实验室操作中需要用到的仪器有：蒸发皿、烧杯、漏斗、玻璃棒，即②④⑤。
（6）水合肼(
)还原浸出液2，得到银粉的过程中有N2生成，根据得失电子守恒、电荷守
恒、原子守恒可知，反应的离子方程式为：
。
7．（2025·湖北省圆创联盟联合测评·一模）铅渣选铁尾矿(主要含有FeSbS、
、Cu 和CuO)中回收锑和
铜对缓解有色金属资源紧缺状况及保护环境均具有重要意义，相关工艺流程如下。
已知：
①
②相关物质的溶度积常数
如下表：
（1）
的价电子排布式为 。
（2）“氧化酸浸”中Cu 参与反应的化学方程式为 。
（3）若测得“滤液1”中
，则“沉锑”过程中调节的pH 范围是 (当
溶液中离子浓度小于
时，可认为完全沉淀。且
)。
（4）“沉铜”时，
需加适量的原因是 。
（5）该过程中可循环利用的物质是 。
（6）“氧化酸浸”常加入酒石酸(
)，可与
和
形成稳定的配离子。酒石酸分子
中有 个手性碳原子，酒石酸分子 (填“一定”或“不一定”)是手性分子。
【答案】（1）
（2）
（3）
（4）若加入
的量过少，则沉铜不完全；加入量过多，则会生成
，污染大气
（5）
（6）2 不一定
【分析】该工艺流程原料铅渣选铁尾矿(主要含有FeSbS、
、Cu 和CuO)，产品为有色金属锑和
铜，“氧化酸浸”时
不发生反应，滤渣主要成分除去，FeSbS、Cu 和CuO 溶解以
、
、
形式进入滤液1，“沉锑”时，加入氨水调节pH 值，使
转化为
分离出来，而
不
沉淀，“沉铁”时，继续加入氨水调节pH 值，使
完全沉淀分离出来，加入
“沉铜”使
转化为
。
【解析】（1）Sb 位于第五周期第ⅤA 族，价电子排布式为
；
故答案为：
；
（2）
作氧化剂在酸性环境下氧化Cu：
；
故答案为：
；
（3）“沉锑”时，
沉淀完全，根据
，则
，
，pOH=12.3，pH=1.7；
开始沉淀时，根据
=
，
，则
，
，pOH=12，pH=2；
“沉锑”时，
需沉淀完全而
不可开始沉淀，调节的pH 范围为
；
故答案为：
；
（4）若加入的
的量过少，
过小，沉铜不完全；加入
量过大，易产生
的有毒有害
气体；
故答案为：若加入
的量过少，则沉铜不完全；加入量过多，则会生成
，污染大气；
（5）滤液2 中有剩余的
，可以回到“氧化酸浸”循环使用；
故答案为：
；
（6）酒石酸分子中连有羟基官能团的2 个碳原子为手性碳原子；酒石酸分子含有2 个对称的手性碳原
子，故该分子不一定是手性分子；
故答案为：2；不一定。
8．（2025·湖北省武汉市江岸区·一模）工业废渣的回收循环利用是我国环境保护和可持续发展战略的要
求。某工厂以工业废渣(主要成分为Ni、Co 硫化物，还含铁、钙、镁、铜的氧化物等杂质)为原料，从
其中回收利用钴、镍、铜的工艺流程如下：
已知：a．
、
b．P507 是广泛应用于矿物分离提纯中的一种萃取剂
c．萃取剂HA 萃取金属离子
的过程为：
回答下列问题：
（1）Cu 属于 区元素，其基态原子的价电子排布式为 。
（2）请写出反萃取得到硫酸铜溶液的化学方程式： 。
（3）根据下列实验数据，浸出时从经济环保的角度选择的温度条件和时间分别是 。
（4）在“综合除铁”中，加入双氧水后的离子反应方程式为 ，铁元素最终以黄钠铁矾[
]沉淀的方式被除去，请写出该反应的离子方程式 。
（5）除钙镁过程中，需要控制体系的pH 在一定范围内，原因是 。
（6）假设现有沉铁后溶液
，其中
，若要使钙镁离子完全沉淀(离子浓度
小于
)，至少需要投入
固体的物质的量为 mol。(忽略溶液体积变化和氟离
子水解以及其他离子的影响，保留小数点后三位)
【答案】（1）ds
（2）
（3）80℃、
（4）
（5）pH 过小，氟离子结合氢离子生成氟化氢，试剂利用率低：pH 过大，容易生成镍、钴的氢氧化物
沉淀导致产率降低
（6）4.004
【分析】工业废渣(主要成分为Ni、Co 硫化物，还含铁、钙、镁、铜的氧化物等杂质)，焙烧后金属元
素转化为金属氧化物，加稀硫酸后，氧化钙与硫酸反应生成微溶的硫酸钙，过滤除去，其余氧化物转
变为可溶性硫酸盐；滤液中加萃取剂HA 将硫酸铜转化为CuA2除去铜，萃取液中再加硫酸反萃取得到
硫酸铜；除铜后的溶液中加双氧水将二价铁氧化为三价铁，再加碳酸钠调节溶液pH，将三价铁转化为
沉淀除去；过滤后在滤液中加氟化钠，将溶液中的钙离子、镁离子转化为
、
沉淀过滤除去；
所得滤液中加P P507 萃取分离镍钴，据此分析解答。
【解析】（1）Cu 为29 号元素位于ds 区；其基态原子的价电子排布式为
；
（2）滤液中加萃取剂HA 将硫酸铜转化为CuA2除去铜，萃取液中再加硫酸反萃取得到硫酸铜，反萃取
反应方程式为：
；
（3）由图可知浸出时间6h、浸出温度80℃时浸出率相对较高，因此应选条件为浸出温度80℃、浸出
时间6h；
（4）除铜后的溶液中加双氧水将二价铁氧化为三价铁，反应离子方程式为：
；铁元素最终以黄钠铁矾[
]沉淀的方式被除去，
反应离子方程式为：
；
（5）除钙镁过程中，需要控制体系的pH 在一定范围内，原因是pH 过小，氟离子结合氢离子生成氟化
氢，试剂利用率低：pH 过大，容易生成镍、钴的氢氧化物沉淀导致产率降低；
（6）溶液
，
，
，若是两者完全沉淀则需要加入
4molNaF 反应，同时为使离子浓度小于
，则溶液中的c(F-)=
，溶液中n(F-)=0.004mol，至少需要投入
固体的物质的量为
4.004mol。
9．（2025·湖北省武汉市华中师范大学第一附属中学·一模）由铝土矿生产氧化铝的过程中产生的废渣(赤
泥)中含有Al2O3、Fe2O3、TiO2和微量的稀土元素化合物。可以通过下列工艺将各金数元素回收利用。
I．Al 和Fe 的回收
（1）焦炭的作用是 (填“氧化剂”或“还原剂”)。
（2）写出煅烧时生成NaAlO2的化学方程式 。
Ⅱ．萃取法回收Ti 和稀土元素
已知：
①萃取剂HA 是一种有机弱酸，易溶于有机溶剂，水溶液中能发生电离
；
②
可以与钛、铁和稀土金属等元素的离子络合，形成易溶于有机溶剂的配合物。
（3）⑥的实验操作名称是 。
（4）HA 对钛和铁的萃取率(进入有机相的离子占投料离子的质量分数)随pH 变化如下图。
i．结合上图说明⑤通入SO2目的是 。
ii．pH<1 时，HA 对钛的提取率明显降低，结合平衡移动原理解释原因 。
iii．提取过程中控制溶液的最佳pH 约为 。
（5）写出⑦中有机相中的TiOA2转化成水相中TiO(OH)2沉淀的离子方程式 (已知酸性
)。
（6）该流程中稀土元素可在 中富集。(填“水相”或“煤焦油相”)
【答案】（1）还原剂
（2）
（3）分液
（4）将溶液C 中的Fe3+还原为Fe2+，减少铁元素进入有机相 pH<1 时，
逆向移动，
减小，提取率降低 1.0
（5）
（6）煤焦油相
【分析】废渣(赤泥)中含有Al2O3、Fe2O3、TiO2，加焦炭和碳酸钠经煅烧、冷却、淋洗，残渣A 为Fe、
TiO2，Al2O3与碳酸钠反应，得到的滤液中溶质的主要成分
，残渣A 通过磁选，将Fe 和
TiO2分离，残渣B 为TiO2和极少量的Fe， TiO2与硫酸反应得到主要含有
的溶液C，通入SO2，
将溶液C 中的Fe3+还原为Fe2+，而后加入煤焦油和萃取剂HA，经萃取、分液后得到水相和煤焦油E，
煤焦油E 中再加碳酸钠溶液得到煤焦油F 和水相G，水相G 经过滤分离得到TiO(OH)2，最后烧结得到
产物TiO2。
【解析】（1）根据分析可知，废渣(赤泥)中Fe2O3经过反应后得到Fe，因此焦炭的作用是还原剂。
（2）三氧化二铝具有两性，因此煅烧时生成NaAlO2的化学方程式：
。
（3）操作⑥所得的是煤焦油F 和水相G，因此⑥的实验操作名称是分液。
（4）i．由图可知，
在酸性条件下的萃取率较高，且pH 稍增大，钛的萃取效果更好，但是pH 大
于1.0 时，钛的萃取几乎不变化，而在酸性条件下Fe3+的萃取率相对于Fe2+高出很多，导致在萃取时，
会同时有
、Fe3+进入有机相，因此通入SO2目的是：从将溶液C 中的Fe3+还原为Fe2+，减少铁元素
进入有机相；
ii．pH<1 时，HA 对钛的提取率明显降低，结合平衡移动原理解释原因：pH<1 时，
逆向
移动，
减小，提取率降低；
iii．根据分析可知，提取过程中控制溶液的最佳pH 约为1.0。
（5）有机相E 的主要成分为
，酸性
，因此加入
后发生反应的离子
方程式：
。
（6）根据题中所给信息，
可以与钛、铁和稀土金属等元素的离子络合，形成易溶于有机溶剂的配
合物，因此稀土元素可在煤焦油相中富集。
10．（2025·湖北省腾云联盟·一模）钛白粉
是一种重要的工业原料，可作白色颜料和增白剂。一种
以钛铁矿(主要成分是
，含有少量的CaO、
等杂质)为原料生产制备
的工艺流
程如下：
回答下列问题：
（1）基态Ti 的核外价电子排布式为 。
（2）“酸浸”是用硫酸在加热下“溶煮”钛铁矿，“滤液1”中Ti 的存在形式为
，则“酸浸”
中
发生反应的离子方程式为 。由图可知，当浸出率为70%时，所采用的实验条件
为 。
（3）绿矾是
，则“还原”加入过量铁屑的目的是 。
（4）“水解”过程中适当稀释并加热的目的是 。
（5）钛是一种性能非常优越的金属。工业上可利用Mg 与
反应制备金属钛。下列金属冶炼方法
与Mg 冶炼Ti 的方法相似的是___________。
A．高炉炼铁
B．电解熔融NaCl 制钠
C．铝热反应制锰D．
分解制
银
（6）
转化为
有以下两种方法。在
时反应的热化学方程式如下：
①
②
请分析方法②加入C(s)的目的是 。
【答案】（1）
（2）
、
（3）将
全部还原为
，同时防止
被氧化
（4）促进水解，防止形成胶体，便于
过滤分离
（5）AC
（6）提高反应的(热力学)趋势，提高四氯化钛的产率
【分析】钛铁矿(主要成分是FeTiO3，含有少量的
等杂质) 加入硫酸酸浸，反应生
成
、
、
和微溶的
，
不与酸反应，过滤后所得滤液1 中加入铁屑，
将三价铁转化为二价铁，再将绿矾
分离出来，
经过水解后得到
和硫
酸，最后烧得到钛白粉(
)；
【解析】（1）Ti 是第22 号元素，基态
的价层电子排布式为
；
（2）“酸浸”是硫酸与
发生反应，离子方程式为
；当Fe 的
浸出率为70%时，可对应
和
两条曲线，故实验条件为：
、
；
（3）加入过量铁粉是为了将
全部还原为
，同时防止
被氧化；
（4）“水解”过程中适当稀释并加热是为了促进水解，防止形成胶体，便于
过滤分离；
（5）工业上可利用Mg 与
反应制备金属钛，利用的是热还原法，B 为电解法，D 为热分解法，
故选AC；
（6）方法①为吸热反应，方法②为放热反应，加入
可以使反应①氧气减少，促进反应正向移
动，反应②为熵增反应，故加
的目的是提高反应的热力学趋势，提高四氯化钛的产率；
11．（2025·湖北省十一校·一模）工业上常用软锰矿(主要成分为
，含少量
)和
合成电极材料
并回收净水剂明矾，其工艺流程如图所示。
已知：①
在酸性条件下比较稳定，
高于5.5 时易被
氧化；
②当溶液中某离子浓度
时，可认为该离子沉淀完全；常温下，几种沉淀的
如下表所示：
回答下列问题：
（1）
在元素周期表中的位置为： 。
（2）“酸浸”时，软锰矿中的成分与
反应的离子方程式：① ；② 。
（3）加入
“调
”时，调节
的范围为
的原因是： 。
（4）已知滤渣Ⅲ”主要成分为
，则“氧化”操作中主反应的离子方程式为 。
（5）为节能减排，整个工艺过程中可循环使用的物质为 。
（6）蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤即可得到明矾
，洗涤时若用乙醇洗涤的目
的是 。(写两点)
【答案】（1）第四周期ⅦB 族
（2）
（3）使
转化为
沉淀，同时防止
被
氧化
（4）
（5）
（6）降低产品的溶解损失；便于得到干燥的产品
【分析】软锰矿主要成分为
和少量
，加硫酸和二氧化硫，二氧化硫把二氧化
锰还原为硫酸锰、二氧化硫把氧化铁还原为硫酸亚铁，氧化铝和硫酸反应生成硫酸铝，二氧化硅和硫
酸不反应，过滤出二氧化硅，滤液中加碳酸锰调节pH 生成氢氧化铝沉淀，滤液中通入氧气把Fe2+氧
化为
沉淀，过滤出氢氧化铁，滤液为硫酸锰，电解硫酸锰溶液得到二氧化锰，二氧化锰和碳
酸锂焙烧生成
；氢氧化铝溶于硫酸、硫酸钾的混合溶液中，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗
涤得明矾。
【解析】（1）
是25 号元素，在元素周期表中的位置为第四周期ⅦB 族
（2）“酸浸”时，二氧化硫把二氧化锰还原为硫酸锰、二氧化硫把氧化铁还原为硫酸亚铁，反应的
离子方程式：①
；②
。
（3）
的
=
，Al3+完全沉淀时，c(OH-)=
，c
，
pH=4.7；
高于5.5 时易被
氧化，加入
“调
”时，调节
的范围为
的原因
是：使
转化为
沉淀，同时防止
被
氧化。
（4）已知滤渣Ⅲ”主要成分为
，可知氧气把Fe2+氧化为
沉淀，则“氧化”操作中主反
应的离子方程式为
。
（5）由题干工艺流程图可知，“焙烧”反应中反应方程式为：2Li2CO3+8MnO2
4LiMn2O4+2CO2+O2，生成物O2可以循环到“氧化”步骤中使用；电解步骤中生成二氧化锰和硫酸，
硫酸循环到“酸浸”步骤中使用，所以为节能减排，整个工艺过程中可循环使用的物质为
。
（6）蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤即可得到明矾
。明矾不溶于酒精，酒精易
挥发，洗涤时若用乙醇洗涤的目的降低产品的溶解损失、便于得到干燥的产品。
12．（2025·湖北省部分高中协作体·一模）白炭黑(SiO2·H2O)广泛应用于橡胶、涂料、印刷等行业，可用蛇
纹石[主要成分为Mg6(Si4O10)(OH)8]来制取，其主要工艺流程如图所示：
（1）蛇纹石用氧化物形式可表示为 。
（2）碱浸时，为提高其中硅酸盐的浸取率，除采用合适的液固比和循环浸取外，还可采用的方法：
① ；② (任举两种)。
（3）过滤1 得到的滤液的主要成分是 。
（4）滤液与盐酸反应的离子方程式为 。
（5）洗涤时，如何证明产品已洗涤干净？ 。
【答案】（1）6MgO·4SiO2·4H2O
（2）适当升高温度 连续搅拌或适当延长停留时间、选择合适的氢氧化钠浓度等
（3）硅酸钠和氢氧化钠溶液
（4）
＋2H＋=H2SiO3↓
（5）取少许最后一次洗涤液，滴入2～3 滴硝酸酸化的AgNO3溶液，若不出现白色浑浊，表示已洗涤
干净
【知识点】硅酸钠与酸液反应、物质分离、提纯综合应用、离子反应的发生及书写、硅酸盐组成的表
示方法
【分析】蛇纹石主要成分为Mg6(Si4O10)(OH)8，氢氧化钠浸出后，过滤，滤渣循环浸出，滤液中含有硅
酸钠，加入盐酸，生成硅酸沉淀和氯化钠，过滤，氯化钠循环使用，硅酸滤渣洗涤、干燥、得到产
品。
【解析】（1）用氧化物形式表示复杂硅酸盐的化学式时，应按金属性强弱顺序书写氧化物，中间用
“·”隔开，再写非金属氧化物，H2O 放在最后，因此Mg6(Si4O10)(OH)8用氧化物形式表示为
6MgO·4SiO2·4H2O。
（2）为提高其中硅酸盐的浸取率，还可采用的方法：适当升高温度、连续搅拌(或适当延长停留时
间、选择合适的氢氧化钠浓度等)。
（3）氢氧化钠和二氧化硅反应生成硅酸钠和水，所以过滤1 得到的滤液的主要成分是硅酸钠和氢氧
化钠溶液。
（4）滤液主要成分是硅酸钠，与盐酸反应生成硅酸和氯化钠，反应的离子方程式为
＋2H＋
=H2SiO3↓。
（5）可以检验是否存在氯离子来检验是否洗涤干净，具体方法是：取少许最后一次洗涤液，滴入2～
3 滴硝酸酸化的硝酸银溶液，若无白色沉淀生成，证明已经洗涤干净。
13．（2025·湖北省部分高中协作体·一模）某废钒渣(主要成分为V2O3，含有少量Al2O3、CaO)为原料生产
V2O5的工艺流程如图：
已知：钒酸(H3VO4)是强酸，NH4VO3难溶于水；+5 价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH 的关系如
表：
pH
4～6
6～8
8～10
10～12
主要离子
VO
VO
V2O
VO
（1）向钒渣中加入生石灰焙烧，将V2O3转化为Ca(VO3)2的化学方程式为 。
（2）已知Ca(VO3)2难溶于水，可溶于盐酸。若“酸浸”时溶液的pH=4，则Ca(VO3)2溶于盐酸的离子
方程式为 。
（3）已知加入石灰乳后生成Ca3(VO4)2沉淀，则加入石灰乳的作用是 。
（4）反应Ca3(VO4)2(s)+3CO
(aq)
2VO
⇌
(aq)+3CaCO3(s)的平衡常数为 (用含m、n 的代数式
表示)，已知：Ksp(CaCO3)=m，Ksp[Ca3(VO4)2]=n。
（5）沉钒2 过程中加入氯化铵溶液，控制溶液的pH=7.5，当pH>8 时，NH4VO3的产量明显降低，原
因是 。
【答案】（1）
（2）
（3）调节溶液的pH，并提供Ca2+形成Ca3(VO4)2沉淀
（4）
（5）当pH>8 时，钒的主要存在形式不是
【知识点】离子方程式的书写、氧化还原反应方程式的书写与配平、沉淀的溶解与生成、溶度积常数
相关计算
【分析】废钒渣中加入CaO 焙烧，V2O3与CaO、空气中的氧气反应转化为Ca(VO3)2，Al2O3与CaO 反
应转化为Ca(AlO2)2，向焙烧后的固体中加入盐酸，Ca(AlO2)2转化为Al(OH)3沉淀，过滤得到含有
Al(OH)3的滤渣1 和含有CaCl2、VO2Cl 的滤液；向滤液中加入石灰乳，调节pH，生成Ca3(VO4)2沉
淀，过滤得到滤液1 和Ca3(VO4)2；向Ca3(VO4)2中加入碳酸铵溶液，将Ca3(VO4)2转化为(NH4)3VO4，过
滤得到含有CaCO3的滤渣2 和含有(NH4)3VO4的滤液；向滤液中加入氯化铵，将(NH4)3VO4转化为
NH4VO3沉淀，过滤得到滤液2 和NH4VO3；NH4VO3灼烧脱氨制得V2O5；
【解析】（1）向钒渣中加入生石灰焙烧，V2O3与CaO、氧气反应转化为Ca(VO3)2，化学方程式：
；
（2）由表中数据可知，pH=4 时，钒元素在溶液中以
形式存在，则Ca(VO3)2溶于盐酸的离子方程
式：
；
（3）加入石灰乳后生成Ca3(VO4)2沉淀，由表中数据可知，钒元素以
存在时的pH 为10～12，则
加入石灰乳是为了调节溶液的pH，并提供Ca2+形成Ca3(VO4)2沉淀；
（4）根据方程式可知，反应的平衡常数
，
，
，
，
，则
；
（5）当pH>8 时，钒元素的主要存在形式不是
，因此NH4VO3的产量明显降低；
14．（2025·湖北省T8 联盟·一模）镍的氧化物M 是蓄电池材料。某小组用含镍废料(成分为NiO、Ni2O3、
FeO、MgO 和SiO2等)制备M 的工艺流程如图所示。
回答下列问题：
（1）固体2 的主要成分是 (填化学式)。提高“酸浸”速率宜采用的措施有 (答两条)。
（2）“酸浸”中有无色无味且有助燃性的气体产生，该过程中发生反应的离子方程式为 。
（3）已知：
，
。若浸出液中
，当离子
浓度
时认为已完全沉淀。用Na2CO3调节pH 范围为 。
（4）“系列操作”包括蒸发浓缩、 、过滤、乙醇洗涤、干燥。用乙醇洗涤的目的是
。
（5）灼烧NiSO4•7H2O 时，剩余固体的质量与温度的变化关系如图1 所示。
写出B→C 的化学方程式： 。
（6）Nb 和Ni 组成合金，晶胞如图2 所示。设
为阿伏加德罗常数的值。该晶胞密度为
(只列计算式)。
【答案】（1）Fe(OH)3 粉碎矿渣、适当增大硫酸浓度、加热、搅拌等
（2）
（3）3.2≤pH＜6.65
（4）降温结晶 降低产品溶解度，减小损失，便于快速干燥
（5）
（6）
【分析】含镍废料(成分为NiO、Ni2O3、FeO、MgO 和SiO2等)，酸浸时NiO、Ni2O3、FeO、MgO 和酸
反应转化为Ni2+，Fe2+，Mg2+， SiO2不与酸反应，过滤除去，则固体1 是SiO2；过滤后向酸浸后的溶
液中加入H2O2将Fe2+转化为Fe3+，并用Na2CO3调节溶液pH，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去，即过滤
出固体2 为Fe(OH)3，过滤后加入NH4F 使Mg2+沉淀除去，过滤出固体3 为MgF2，最后得到硫酸镍溶
液，通过蒸发浓缩、降温结晶，过滤、洗涤干燥，得到NiSO4•7H2O，并在惰性气体环境中灼烧
NiSO4•7H2O 得到M，据此分析解题。
【解析】（1）由分析可知，“沉铁”中将铁离子转化为Fe(OH)3，提高“酸浸”速率可采用粉碎矿
渣、搅拌、适当增大硫酸浓度、加热等措施，故答案为：Fe(OH)3；粉碎矿渣、适当增大硫酸浓度、
加热、搅拌等；
（2）“酸浸”中有无色无味且有助燃性的气体产生根据元素守恒可知，该气体为O2，该过程中O 的
化合价升高，则Ni2O3中Ni 的化合价降低，即镍被还原为NiSO4，氧被氧化，根据氧化还原反应可
得，该过程发生反应的离子方程式为
，故答案为：
；
（3）根据溶度积数据计算，
沉淀完全时，
，c(OH-)=
，
则可推得
，pH=3.2；同理可知
，开始沉淀时，
，pH=6.65，故答案为：3.2≤pH＜6.65；
（4）由分析可知，“系列操作”包括蒸发浓缩、降温结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥。用乙醇洗涤的
目的是降低产品溶解度，减小损失，便于快速干燥，故答案为：降温结晶；降低产品溶解度，减小损
失，便于快速干燥；
（5）
，在失重过程中，固体中镍元素质量不变，B 点对应固
体的质量为15.5g，即为0.1mol
，C 点含Ni 为5.9g，含氧为2.4g，则n(Ni)：n(O)=
：
=2：3，则C 点对应固体的化学式为
，根据氧化还原反应配平可得，B 到C 的反应方程
式为：
，故答案为：
；
（6）由题干晶胞示意图可知，1 个晶胞含Nb 的个数为：
=2，含Ni 的个数为：
=6
个Ni，则一个晶胞的质量为：m=
g，根据晶胞参数可知，一个晶胞的体积为V=a2c×10-
30cm3，故该晶胞的密度为：
=
g/cm3，故答案为：
。
15．（2025·湖北省“宜荆荆恩”·一模）废旧动力电池回收具有重要的意义。某研究小组设计的一种利用
废旧磷酸铁锂电池正极材料(含LiFePO4、导电炭黑、铝箔)回收金属化合物的流程如图：
查阅资料：
LiFePO
①
4难溶于水和碱性溶液，可溶于酸性溶液。
②碳酸锂的溶解度曲线如图所示。
回答下列问题：
（1）一种处于激发态1s12s12p1的锂原子，其电子在回到基态的过程中，最多可以发出 种不同
波长的光。
（2）在“碱浸”时，为加快浸出速率，下列措施不可行的是 (填标号)。
a.适当提高浸出温度 b.增大废料的颗粒 c.适当提高氢氧化钠的浓度
（3）向滤液1 中通入过量CO2时反应的离子方程式为 。
（4）在“酸浸”时，温度不宜过高，其原因是 ；每释放4molLi+，至少需要消耗H2O2
mol。
（5）向滤液3 中加入饱和NaHCO3溶液时，溶液变浑浊并伴有气泡冒出，主要反应的化学方程式为
。
（6）“一系列操作”具体包括水浴加热、 、洗涤、干燥。
（7）另一研究小组通过如下方法测定废旧磷酸铁锂电池正极材料的含铁量：取mg 样品，用硫酸充分
溶解、过滤、洗涤，将滤液和洗涤液合并后配成250mL 溶液。取50.00mL 该溶液与适量还原剂反应，
将Fe3+恰好完全还原为Fe2+，滴加指示剂，用0.01mol•L-1K2Cr2O7标准溶液滴定，三次滴定平均消耗
VmLK2Cr2O7标准溶液。样品中铁的质量分数为 %。
【答案】（1）3
（2）b
（3）[Al(OH)4]-+CO2=Al(OH)3↓+HCO 或AlO +CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO
（4）防止高温下H2O2分解 2
（5）Li2SO4+2NaHCO3=Li2CO3↓+CO2↑+H2O+Na2SO4
（6）趁热过滤
（7）
【解析】（1）电子在回到基态的过程中，有
，
，
三种情况，所以最多可以发
出3 种不同波长的光；
（2）在“碱浸”时，适当提高浸出温度、适当提高氢氧化钠的浓度可加快浸出速率；增大废料的颗
粒会减慢反应速率。所以选b；
（3）碱浸后，正极材料中的铝会和氢氧化钠反应生成
，
所以“滤液1”中有大量
，当通入过量
后，会生成
沉淀。
离子方程式为
；
（4）酸浸时的离子方程式为：
，温度不宜过高
是为了防止高温下
分解，由以上离子方程式可知，当释放
时，至少需要消耗
的物
质的量为
；
（5）氨水处理后的“滤液3”中含有大量
，加入饱和
反应生成
沉淀和气体，方程
式为
；
（6）由于
的溶解度随温度的升高而减小，所以在制备的过程中，水浴加热可促进
的生
成和析出，趁热过滤可以减少因
的溶解造成的损失；
（7）
滴定
时将
氧化为
，自身被还原为
。反应为
，
样品消耗的
，则
。最终计算样品中
铁的质量分数为
％
％
％。
