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大单元六 水溶液中的离子平衡
微专题7 化学工艺流程综合应用
【真题再现●明考向】
(2025·云南卷)从褐铁矿型金—银矿(含Au、Ag、Fe2O3、MnO2、CuO、SiO2等)
中提取Au、Ag，并回收其它有价金属的一种工艺如下：
已知：①金—银矿中Cu、Mn 元素的含量分别为0.19%、2.35%。②25 ℃时，
Mn(OH)2的Ksp为1.9×10-13。
回答下列问题：
(1)基态Cu 原子的价层电子排布式为______________。
(2)“
还
原
酸
浸
”
时
，
MnO2
反
应
的
离
子
方
程
式
为
____________________________
______________________________________________。
(3)“浸金银”时，Au 溶解涉及的主要反应如下：
①Au＋5S2O＋[Cu(NH3)4]2+===[Au(S2O3)2]3-＋[Cu(S2O3)3]5-＋4NH3
②4[Cu(S2O3)3]5-＋16NH3＋O2＋2H2O===4[Cu(NH3)4]2+＋4OH－＋12S2O
上述过程中的催化剂为____________。
(4)“沉铜”前，“滤液1”多次循环的目的为_____________________________
______________________________________________。
(5)根据“还原酸浸”“氧化”，推断Fe3+、Cu2+、MnO2的氧化性由强到弱的顺
序为____________________。
(6)25 ℃“沉铁”后，调节“滤液4”的pH 至8.0，无Mn(OH)2 析出，则
c(Mn2+)≤______mol·L-1。
(7)一种锑锰(Mn3Sb)合金的立方晶胞结构如图。
①该晶胞中，每个Sb 周围与它最近且相等距离的Mn 有________个。
②NA 为阿伏加德罗常数的值，晶胞边长为 a nm ，则晶体的密度为
____________g·cm-3(列出计算式即可)。
【核心梳理●明方向】
1．题型概述
2．解题路径
(1)挖掘题干信息，分析原材料，确定主要成分及所含杂质。
(2)原材料预处理，通过酸浸和碱浸等手段，完成初步分离。
(3)分析核心反应，通过氧化、中和及离子交换等手段完成主要物质到产物的转
化。
(4)产品的分离与提纯及含量测定，通过沉淀、结晶及煅烧等手段，得到粗品，
通过滴定等定量过程，完成含量测定。
【考点突破●提能力】
1．(2025·八省联考西北卷)“三废”的科学治理是环境保护和资源循环利用的重
要举措。某含砷烟尘主要成分为As2O3、Pb5(AsO4)3Cl、CuS 和ZnS 等。一种脱
砷并回收As2O3、铜和锌的流程如图：
已知：①As2O3微溶于冷水，易溶于热水；
②“氧化酸浸”中，金属硫化物转化成硫酸盐，难溶于热水的Pb5(AsO4)3Cl 转
化成H3AsO4；
③萃取时，将萃取剂HL 溶于磺化煤油中，所得溶液作为有机相，萃取和反萃
取原理为2HL＋M2+
===
⥫
⥬ML2＋2H＋，式中M2+为Cu2+或Zn2+。
回答下列问题：
(1)“水浸”时，采用热水的目的是______________________________________
______________________________________________。
(2)“ 氧化酸浸” 时，CuS
发生反应的离子方程式为
__________________________，
Pb5(AsO4)3Cl 与硫酸反应的化学方程式为__________________________________。
(3)铜萃取剂HL(
)中的N、酚羟基O 均与
Cu2+配位，形成配合物CuL2。该配合物中Cu2+的配位数为________，HL 分子结
构中设计正壬基的作用是________。“反萃取铜”后，“富铜液”为________
相(填“水”或“有机”)。
(4)“沉砷”时，采用生石灰处理，滤渣主要成分的化学式为________。
(5)“反萃取锌”时，试剂X 为________。
2．(2025·石家庄一模)稀有金属钒和钛在钢铁、化工、航空航天等领域应用广泛。
一种利用钒钛磁铁矿精矿(主要成分为Fe3O4、FeV2O4、TiO2和SiO2)综合提取钒、
钛，并同步制备黄铵铁矾的工艺流程如图所示：
已知：①“加压焙烧”过程中存在反应2FeCl3(s)===2FeCl2(s)＋Cl2(g)，生成的
Cl2会对钒钛磁铁矿精矿“二次氯化”；
②“酸浸”所得溶液中钒、钛以VO、TiO2+形式存在。
(1)基态钛原子的价层电子排布式为________；已知FeV2O4中Fe 为＋2 价，则V
的化合价为________。
(2)“加压焙烧”中FeV2O4经“二次氯化”转化为VO2Cl 和FeCl2的化学方程式
为__________________________________________________________________。
(3)“酸浸”时，产生的“浸出渣”的主要成分为________(填化学式)。
(4)已知Ksp[TiO(OH)2]＝1×10-29，“沉钛”时，为使TiO2+沉淀完全(c≤1.0×10-5
mol·L-1)，需要调节溶液的pH 不低于________；该过程中，加入适量铁粉的目
的
为
___________________________________________________________________。
(5)“ 氧化” 时，H2O2 的使用量远大于理论计算量，可能的原因为
____________________________________________________________________。
(6)“萃取”时，VO 先转化为H2V10O，再与萃取剂R3N 结合，其过程可表示为
4R3N＋4H ＋＋H2V10O⥫⥬[R3NH]4H2V10O28，据此分析“反萃取”过程中加入
Na2CO3溶液的作用为__________________________________________________
______________________________________________。
(7)“沉铁”时，生成黄铵铁矾的离子方程式为__________________
______________________________________________。
【限时训练】（限时：60 分钟）
化学工艺流程题
(满分：64 分)
1．(14 分)(2025·河北卷)铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。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Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2。
回答下列问题：
(1)基态铬原子的价层电子排布式：____________。
(2)煅烧工序中Fe(CrO2)2反应生成K2CrO4的化学方程式：__________________。
(3)浸取工序中滤渣Ⅰ的主要成分：Fe2O3、H2SiO3、__________________、
__________________(填化学式)。
(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)补全还原、分离工序中发生反应的化学方程式：Fe(CO)5＋________＋
________＝Cr(OH)3↓＋______＋______＋_______CO↑
(7)滤渣Ⅱ可返回________工序。(填工序名称)
2．(14 分)(2025·甘肃卷)研究人员设计了一种从铜冶炼烟尘(主要含S、As2O3及
Cu、Zn、Pb 的硫酸盐)中高效回收砷、铜、锌和铅的绿色工艺，部分流程如下：
已知：As2O3熔点314 ℃，沸点460 ℃
分解温度：CuO 1 100 ℃，CuSO4 560 ℃，ZnSO4 680 ℃，PbSO4 高于1 000
℃
Ksp(PbSO4)＝1.8×10-8
(1)
设
计
焙
烧
温
度
为
600
℃
，
理
由
为
_______________________________________
______________________________________________。
(2)将SO2通入Na2CO3和Na2S 的混合溶液可制得Na2S2O3，该反应的化学方程式
为________________________________________________________________。
(3)酸浸的目的为______________________________________________。
(4)
从
浸
出
液
得
到
Cu
的
方
法
为
____________________________________________
______________________________________________(任写一种)。
(5)某含Pb 化合物是一种被广泛应用于太阳能电池领域的晶体材料，室温下该
化合物晶胞如图所示，晶胞参数a≠b≠c，α＝β＝γ＝90°。Cs 与Pb 之间的距离
为______________pm(用带有晶胞参数的代数式表示)；该化合物的化学式为
______________，晶体密度计算式为____________________g·cm-3(用带有阿伏
加德罗常数NA的代数式表示，MCs、MPb和MBr分别表示Cs、Pb 和Br 的摩尔质
量)。
3．(14 分)(2025·长春模拟)实现废钨—镍型加氢催化剂(主要成分为WO3、Ni、
Al2O3，还含有Fe、SiO2和少量含S 有机物)中有价值金属回收的工艺流程如下。
已知：ⅰ.T<700 ℃，纯碱不与Al2O3、SiO2反应。
ⅱ.相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH 见下表。
金属离子
Ni2+
Al3+
Fe3+
开始沉淀时的pH
6.9
3.4
1.5
沉淀完全时的pH
8.9
4.7
2.8
回答下列问题：
(1)28Ni 位于元素周期表的第________周期第________族。
(2)“氧化”的目的为________和将金属单质氧化至相应价态。
(3)“
钠
化
焙
烧
”
中
生
成
Na2WO4
的
化
学
方
程
式
为
____________________________。
(4)“酸化沉钨”后过滤，所得滤饼的主要成分为________(填化学式)。
(5)“调pH”除铁和铝，溶液的pH 范围应调节为________。
(6)资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如下表关系。
温度
低于30.8
℃
30.8～53.8
℃
53.8～280 ℃
高于280
℃
晶体形态
NiSO4·7H2O
NiSO4·6H2O
多种结晶水合物
NiSO4
“一系列操作”依次是______________________________________________、
及时过滤、洗涤、干燥。
(7)强碱溶液中NaClO 氧化NiSO4，可沉淀出用作电池正极材料的NiO(OH)，该
反应的离子方程式为______________________________________________。
4．(14 分)(2025·广州一模)高纯硫酸锰是合成镍钴锰三元正极材料的原料。一种
由软锰矿(含MnO2、Fe2O3、MgO、CaO、SiO2等)制备高纯硫酸锰，并分离回收
和循环利用氟元素的工艺流程如图。
已知：①常温下，Ksp(CaF2)＝1.6×10-10，Ksp(MgF2)＝7.4×10-11。
②TBP 为中性有机萃取剂，仅能萃取HF 分子。
③在“滤液”和“水层2”中存在以下平衡：
H＋＋F－⥫⥬HF K1＝103.2；
Mn2+＋F－⥫⥬MnF＋ K2＝101.4。
(1)“焙烧”中，SiO2几乎不发生反应，金属氧化物均转化成硫酸盐。MnO2转
化
为
MnSO4
的
化
学
方
程
式
为
______________________________________________。
(2)“ 氧化调pH” 中，调pH ＝5 ，滤渣1 的主要成分是
________________________。
(3)为确保“除钙镁”后所得溶液中Ca2+、Mg2+的浓度均低于1.0×10-5 mol·L-1，
需调节溶液中c(F－)不低于________mol·L-1。
(4)“ 萃取” 前，加硫酸溶液调节pH 。溶液的pH 越小，氟的萃取率越
________(
填
“
高
”
或
“
低
”
)
，
原
因
是
______________________________________________
(萃取率是指进入有机层中氟元素的百分数)。
(5)“ 反萃取” 中，HF 与MnO 反应生成MnF ＋的离子方程式为
__________________________________________________。“反萃取”所得有
机层可返回“萃取”工序循环使用，所得水层2 经蒸发浓缩结晶后所得物质可
返回________工序循环使用。
5．(8 分)(2024·湖北卷节选)铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐
[Be3Al2(SiO3)6]中提取铍的路径为
已知：Be2+＋4HA⥫⥬BeA2(HA)2＋2H＋
回答下列问题：
(1)为了从“热熔冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程的特点是________________。
(2)“萃取分液”的目的是分离Be2+和Al3+，向过量烧碱溶液中逐滴加入少量
“
水
相
1”
的
溶
液
，
观
察
到
的
现
象
是
_________________________________________
______________________________________________。
(3)
写
出
反
萃
取
生
成
Na2[Be(OH)4]
的
化
学
方
程
式
：
____________________________
______________________________________________。
“滤液2”可以进入“_____________”步骤再利用。
