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专题09 化学工艺流程综合题
2 大考点概览
题型01 分离回收型工艺流程
题型02 制备型工艺流程
1．（2026·内蒙古兴安·二模）锂电池是目前应用广泛的新型电池，一种回收钴酸锂废旧电池(主要成分为
，同时含有少量Fe、Al、C 单质)的流程如下图所示。
已知：
能与
结合成
，
在强酸性环境下重新转化为
。
请回答下列问题：
(1)由滤液A 制取
的过程发生的_______(填“是”或“不是”)氧化还原反应，
中C 的化合价为_______，滤渣Ⅰ的主要成分为_______。
(2)“碱浸”的目的是_______，写出Al 与过量NaOH 溶液反应的化学方程式：_______。
(3)写出“沉锂”步骤反应的离子方程式：_______。
(4)设计实验方案检验滤液C 中的
：_______。
(5)高铁酸钠(
，其中铁为+6 价)是一种高效多功能水处理剂。工业上用次氯酸钠和氯化铁为原料来
制取高铁酸钠，该反应的离子方程式为_______。
【答案】(1) 不是 +3 C
(2) 除去Al
(3)
(4)取少量滤液C 中的溶液于试管中，加入足量的稀硝酸酸化，再滴入硝酸银溶液，若产生白色沉淀，则证
题型01
分离回收型工艺流程
明滤液C 中含有
，反之则无
(5)
【分析】钴酸锂废旧电池主要成分为
，同时含有少量
的单质，加碱浸泡，铝和碱液反应
生成四羟基合铝酸盐和氢气，固体残渣为：
的单质和
，加盐酸发生反应：
，
，滤渣I 为C，产生的氯气将
氧化为
，则滤液A 为
、
、
、
，向滤液A 中加入草酸铵，生成
，
能与
结合成
，滤液B 为：
、
、
，往滤液B 中加入
，
发生的离子反应为
，滤液C 为
、
，加盐酸处理，
在强酸性环境下重新转化为
，经过蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥得到产品，
据此分析。
【详解】（1）由分析可知，滤液A 中含有
，加入草酸铵后，
和草酸根反应后生成
，
没有元素化合价发生变化，不是氧化还原反应；
中
为+2 价，O 为-2 价，H 为+1 价，根据
正、负化合价为零的原则可知，
中C 的化合价为+3；由分析可知，滤渣I 的主要成分为C。
（2）“碱浸”时废旧电池中的Al 可以和氢氧化钠反应，则“碱浸”的目的是除去Al；铝和过量氢氧化钠
溶液反应生成
和氢气，方程式为
。
（3）“沉锂”步骤反应中锂离子与碳酸氢钠反应，离子方程式为
。
（4）氯离子可以和银离子反应生成白色沉淀，具体检验方案为：取少量滤液C 中的溶液于试管中，加入
足量的稀硝酸酸化，再滴入硝酸银溶液，若产生白色沉淀，则证明滤液C 中含有
，反之则无。
（5）在碱性条件下，次氯酸根离子可以将三价铁氧化为高铁酸根离子，本身被还原为氯离子，离子方程
式为
。
【点睛】
2．（2026·吉林白城·二模）新能源汽车使用锂离子电池为动力源，研究回收废旧正极材料中Li、Ni、Mn
等资源可以促进新能源产业的良性发展。如图甲是一种三元锂电池废旧正极材料的回收工艺。
已知：①三元锂电池废旧正极材料主要成分可以表示为LiMO2(M：Ni、Co、Mn)。
②
、
、
。
回答下列问题：
(1)若采取硫酸与双氧水混合液浸取LiNiO2中的镍元素使其转化为Ni2+，反应的离子方程式为_________。
(2)采用有机酸代替无机酸浸取废旧正极材料具有污染性低、腐蚀性小等优点，请比较HCOOH、
CH3COOH、CH2ClCOOH 三种有机酸的酸性：_________(由强到弱)，从结构角度说明原因：_________。
(3)浸取液中金属离子生成含硫沉淀情况与pH 的关系如图乙。pH=5 时溶液中
_________。
(4)沉锂时，反应的离子方程式为_________。
(5)沉锂母液里依然含有一定量的锂离子，经过添加_________(化学式)试剂后，通过蒸发浓缩、_______(操
作名称)，过滤分离出无水硫酸钠后，可进行二次沉锂。
相关数据如表：
温度/℃
0
10
20
30
40
Na2SO4溶解
度/g
4.5
9.5
20.5
40.8
48.4
Li2SO4溶解
度/g
36.1
35.4
34.8
34.3
33.9
【答案】(1)
(2) CH2ClCOOH>HCOOH>CH3COOH 烃基是推电子基团，烃基越长推电子效应越强，使羧基中
的烃基的极性越小，羧酸的酸性越弱，所以甲酸的酸性强于乙酸。而氯原子吸电子，所以氯乙酸的酸性比
甲酸强，所以酸性强弱：CH2ClCOOH>HCOOH>CH3COOH
(3)80
(4)
(5) H2SO4 冷却结晶
【分析】使用硫酸与双氧水混合液或有机酸对废旧正极材料进行浸取，将其中的锂、镍、钴、锰等元素转
化为离子进入溶液。硫酸与双氧水混合浸取时，
中的镍元素被还原为
，同时双氧水被氧化产生
氧气。向浸取液中加入
等试剂，使溶液中的金属离子生成硫化物沉淀，通过控制溶液pH 来分离不同
金属离子，例如根据
、
等溶度积常数的差异，在一定pH 下实现
与
等的分离，
向除杂后的溶液中加入
，使锂离子转化为
沉淀。沉锂母液中仍含有锂离子，通过添加
，再经过蒸发浓缩、冷却结晶等操作分离出无水硫酸钠后，可进行二次沉锂，以提高锂元素的回收
率。
【详解】（1）硫酸与双氧水混合液浸取
，镍元素转化为
，镍元素化合价降低，双氧水中氧元
素的化合价升高被氧化为氧气，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得离子方程式为
；
（2）烃基是推电子基团，烃基越长推电子效应越强，使羧基中的羟基的极性越小，氢原子越难电离，羧
酸的酸性越弱，所以甲酸的酸性强于乙酸。而氯原子是吸电子基团，所以氯乙酸的酸性比甲酸强，故酸性
强弱为
；
（3）根据溶度积常数表达式，
时，
、
沉淀率均达到百分之百，NiS 和CoS 达到沉淀平衡，
所以溶液中
；
（4）沉锂时，锂离子和碳酸氢根离子反应生成
沉淀、二氧化碳和水，离子方程式为
。
（5）沉锂母液里依然含有一定量的锂离子，添加
后，锂离子转化为硫酸锂，根据题表可知，硫酸
钠的溶解度随温度升高而增大，硫酸锂的溶解度随温度变化不明显，所以通过蒸发浓缩、冷却结晶，可过
滤分离出无水硫酸钠，然后再进行二次沉锂。
3．（2026·辽宁丹东·二模）铅阳极泥是铅电解精炼过程中产出的一种副产品，通常含有Au、Ag、Cu、
Pb、Sb、Bi 及水分，是提取Au、Ag 等贵金属的重要原料。工艺流程如下：
已知：①常温下，
；
②常温下，
。
(1)“原料预处理”中需将原料进行球磨粉碎，目的是___________。
(2)浸液可用来回收利用Cu、Pb、Sb、Bi 等金属，在“选择性浸出”中，溶解Cu 的化学反应方程式为
___________。
(3)若相关金属的浸出率与盐酸浓度、温度的关系如图所示，则选择盐酸的浓度应为___________
，
温度应为___________℃。
(4)“分银”原理为
，常温下该反应的平衡常数
___________，若加入1 L
溶液溶解a mol AgCl，理论上
溶液的浓度须达到___________
(忽略溶解前后溶液的体积变化)。
(5)HCHO 的作用为___________；再生后的母液返回“分银”工序循环使用，发现循环多次后银的浸出率
降低，从平衡移动的角度分析可能的原因是___________。
(6)若分金液中金以
的形式存在，则“氯化分金”中发生的离子方程式为___________。
【答案】(1)增大接触面积，加快反应速率，提高原料利用率
(2)
或
(3) 4 50
(4)
(5) 还原剂 分银时发生反应：
，循环多次后，
溶液中
不断积累、浓度增大，可逆反应平衡逆向移动，银的浸出率降低
(6)
【分析】该工艺流程是从铅阳极泥中分离提取金、银的贵金属提取工艺。先除去贱金属杂质，再分离银和
金，分别还原提纯得到成品，各环节分析：原料预处理：将铅阳极泥球磨粉碎，目的是增大原料的比表面
积，增大后续浸出反应的接触面积，加快反应速率，提高金属浸出率；选择性浸出：通入
、加入
HCl，将原料中的Cu、Pb、Sb、Bi 等贱金属氧化溶解，进入浸液（可后续回收这些金属）；Ag 被氧化转
化为难溶的AgCl 固体，Au 不发生溶解反应，二者都留在浸渣中，实现贱金属与贵金属Au、Ag 的初步分
离；一次分银：向浸渣中加入
，AgCl 会与
结合生成可溶性配离子
，Ag 进入分
银液；Au 不反应，留在分银渣中，实现Ag 和Au 的分离；氯化分金：向分银渣中加入氧化剂
、
NaCl、
，酸性条件下Au 被氧化，转化为可溶性的
进入分金液；未浸出的残留Ag 留在分金
渣中；二次分银：分金渣中还残留未提取的Ag，再次加入
浸出Ag，得到的分银液和一次分银的分
银液合并，提升银的总回收率；金的提纯：分金液中的
被
还原得到Au 单质（粗金），粗金进
一步提纯后得到成品金，反应后废液排出；银的提纯：合并后的分银液加入NaOH 和HCHO，HCHO 作为
还原剂，将
中+1 价的Ag 还原为Ag 单质，得到粗银；粗银经电解精炼得到成品银；还原后
的母液通入
再生，得到的亚硫酸钠溶液可返回分银工序循环使用。
【详解】（1）原料为固体，经过球磨粉碎，可以增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率；
（2）加入
和HCl 溶解Cu，Cu 可与
反应，化学反应方程式为
或
；
（3）浸出步骤中，需将Cu、Pb、Sb、Bi 溶解，Ag 生成固体AgCl，由图中信息可知，选择盐酸的浓度应
为
，温度应为50℃；
（4）根据
，
；
由分银原理的离子方程式可知，参与反应的
物质的量为AgCl 物质的量的2 倍，即需
。根据分
银原理离子方程式的平衡常数
，可知溶液中
，因此
溶液的浓度须达到
；
（5）“还原”步骤中加入HCHO 的目的是作为还原剂将
还原为Ag；分银时发生反应：
，循环多次后，溶液中
不断积累、浓度增大，可逆
反应平衡逆向移动，银的浸出率降低；
（6）分金液中金以
的形式存在，则“氯化分金”中发生的离子方程式为2Au + ClO3
- + 6H+ + 7Cl-
= 2[AuCl4]- + 3H2O
4．（2026·内蒙古呼和浩特·二模）一种利用处理铜阳极泥所得焙砂(主要含有
、
、
、
、
)回收
的流程如下。
已知：
①木糖醇分子式为
，碱性环境可以与
形成配离子
；
②
常温下难溶于水。
回答下列问题：
(1)“酸浸”中提高浸取率的方法为_______(答出一条即可)，加入
的作用是_______。
(2)滤液1 中的主要金属元素除
外还有_______(填元素符号)。
(3)“除铅”中木糖醇除促进
溶解还有转化
的作用
①从平衡移动角度解释木糖醇促进
溶解的原因_______。
②还原
的过程中木糖醇转化为
，该反应的离子方程式为_______。
(4)“焙烧”中调控温度使
转化为
，不同温度下焙烧所得含
晶体的X 射线衍射谱图如下(X
射线衍射用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态出现衍射峰的衍射角不同)。
①
转化为
的化学方程式为_______。
②图中
转化率较高的温度为_______。
(5)“除锡”中若pH 较低会生成_______(填物质化学式)导致
的浸出率下降。
【答案】(1) 粉碎原料；适当提高温度；适当提高酸的浓度 将微溶物
转化为难溶物
AgCl，减少Ag 的损失
(2)Cu
(3) 木糖醇与
发生反应
，溶液中
浓
度下降，促使
沉淀溶解平衡正向移动
(4)
900℃
(5)
【分析】焙砂(主要含有
、
、
、
、
)加入H2SO4和NaCl 的混合溶液酸浸，滤
液中主要含有Cu2+、Na+、H+，滤渣1 为
、PbSO4、SnO2，滤渣1 用木糖醇、
混合溶液处理，
木糖醇在碱性条件下与Pb2+形成可溶性配离子[Pb(C5H10O5)(OH)2]2-，同时将AgCl 还原为Ag，滤渣2 中含有
和SnO2，加入试剂Na2CO3焙烧，在高温下，Na2CO3与SnO2反应生成可溶的
，滤渣3 主要含
有Ag 和
，加入NaOH 防止
转化为难溶于水的
，过滤后得到含有
的滤液
和Ag。
【详解】（1）“酸浸”中提高浸取率的方法为：粉碎原料、适当提高温度、适当提高酸的浓度；原料中
含有
，硫酸银微溶于水，加入NaCl 后，
转化为更难溶的
，实现银元素的富集和初
步分离。
（2）在“酸浸”过程中，焙砂中的氧化铜（
）和硫酸铜（
）会与硫酸反应或溶解，形成硫酸
铜溶液。因此，滤液1 中除了加入的钠离子（
）外，最主要的金属元素是Cu。
（3）①硫酸铅（
）在水中存在沉淀溶解平衡：
。根据已知信息①，
在碱性条件下，木糖醇能与铅离子（
）反应，生成可溶性的配离子
。这个反应
消耗了溶液中的
，导致其浓度降低。根据勒夏特列原理，
的溶解平衡会正向移动，以补充被消
耗的
，从而促进了
固体的不断溶解；
②在碱性条件下，木糖醇（
）将氯化银（
）还原为银单质（
），自身被氧化为
，
根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：
。
（4）①二氧化锡（
）是酸性氧化物，在高温下与碳酸钠（
）反应生成锡酸钠（
）
和二氧化碳（
），化学方程式为：
；
②根据X 射线衍射图谱，在800℃时，图谱中同时存在
和
的衍射峰，说明反应不完全。在
900℃时，图谱中只出现了
的衍射峰，而没有
的峰，说明
已经完全转化。因此，
转化率较高的温度为900℃。
（5）在“除锡”步骤中，通过加入氢氧化钠（
）溶液来溶解焙烧产物中的锡酸钠，使其与不溶的
银分离。如果溶液的pH 较低，
离子会与氢离子（
）反应生成难溶于水的锡酸（
）沉淀，
该沉淀会混在银中，导致
的浸出率下降。
5．（2026·辽宁抚顺·二模）银由于其优异的物理化学性质，在工业、医学、电子和贵重饰品等领域有着广
泛的用途。从富贵锑提金渣(主要成分为
、
，还含有少量的
、
、
)中提取单质银
的生产工艺如下：
已知：①锑
的氧化物为两性氧化物。
②常温下：
，
，
，
。
(1)47 号元素
位于周期表的第___________周期。
(2)
中
的价态是
、
价，则在该氧化物中，
价锑与的
价锑的比例是___________。
(3)脱氯的目的是将
中的氯分离到溶液中，以银单质形式存在于脱氯渣中，在还原脱氯过程中，
发生的化学反应方程式是___________。(氧化产物不污染环境)
(4)化学上常用同一条件下的电极电势E(氧化型/还原型)比较物质的氧化能力，E 值越高，氧化型物质的氧
化能力越强，E 值越低，还原型物质的还原能力越强，E 值与体系的
值有关。下图是
系电
势
图。根据图上的信息，还原脱氯步骤中
会被反应生成___________。
(5)氧化分银中加入
的好处是___________。(写一条)
(6)沉铅步骤中
用量不易太多的原因是___________。
(7)直接还原中，采用下列工艺：
已知：
则还原步骤中(甲醛反应后生成碳酸根)的离子反应方程式为___________。
【答案】(1)五
(2)
(3)
(4)
(5)不产生污染环境的氮氧化物；代替硝酸的氧化性，硝酸只用于提供硝酸根(或其他合理答案)
(6)减少
的损失(或其他合理答案)
(7)
【分析】原料经还原脱氯利用水合肼作还原剂，将AgCl 还原为Ag 单质，Ag、Pb 和Au 进入脱氯渣，其他
进入脱氯液；脱氯渣加入硝酸和过氧化氢，使Ag 和Pb 转化为
和
离子，Au 形成分银渣；再加硫
酸沉铅，然后加氯化钠形成
沉淀，再经还原得到Ag 单质，据此分析。
【详解】（1）Ag 为47 号元素，原子核外电子排布为2、8、18、18、1，共5 个电子层，位于第五周期；
（2）设+3 价Sb 个数为
，+5 价Sb 为
，化合物化合价代数和为0：
，解得，故+3
价与+5 价Sb 比例为
；
（3）水合肼作还原剂，将AgCl 还原为Ag 单质，氧化产物为无污染的
，碱性环境下配平即得该反应
；
（4）还原脱氯在碱性条件下进行，且
的电极电势
低于
，
还原性更强，
可将+2 价的
还原为Pb 单质；
（5）
作氧化剂，还原产物为水，无污染物生成，也不引入新杂质，优于硝酸单独氧化；
（6） 由
可知，
过高时，离子积
，会析出
，造
成银损失；
（7）碱性条件下甲醛还原配离子中的
为Ag 单质，甲醛被氧化为
，根据电子守恒、电荷守恒、
原子守恒配平即得该离子方程式：
。
6．（2026·内蒙古乌兰察布·二模）工业上以黑铜泥(主要含
，还含少量
、
的氧化物)为原料，
回收得到
(微溶于水)和
的简易工艺流程如下：
已知：①室温下，
、
；
②
溶于
溶液形成
的
为10～12；
③室温下，
，砷酸在酸性条件下有强氧化性，能被
、
等还原。
回答下列问题：
(1)写出“氧化酸浸”时，
与
反应的离子方程式：_______。
(2)调
为9，此时“沉铜锌”后的溶液中
_______。
(3)“还原”步骤中，
将
还原为
，写出该反应的化学方程式：_______。
(4)“还原”后检验溶液中是否仍存在砷酸的实验方法是_______。
(5)试剂a 是_______(填“NaOH 溶液”或“氨水”)，操作a 是_______，试剂b 的名称是_______。
(6)铜与氮元素形成的
具有良好的电学和光学性能，其立方晶胞结构如图所示(楼长为
)，则
的配位数为_______，
晶体的密度为_______g
(阿伏加德罗常数的值用
表示)。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)取少量还原后的溶液于试管中，滴加淀粉碘化钾溶液，若溶液变蓝，说明仍存在砷酸，若无明显现象，
说明不含砷酸（其他答案合理即可）
(5) NaOH 溶液 溶解、过滤 稀硫酸
(6) 6
【分析】黑铜泥(主要含
，还含少量
、
的氧化物)加稀硫酸和过氧化氢氧化酸浸，浸渣为
，浸出液含
、
、
，加NaOH 调节pH=9，沉铜锌后滤渣为
和
，
过滤，滤液加稀硫酸酸化，通入
还原As 元素，生成
；滤渣加入NaOH，调pH=12，使
形成
，过滤后向滤饼中加入硫酸，溶解
，经系列操作可得
，据此分析；
【详解】（1）酸性条件下，
被
氧化，Cu 从
价升高到
价，
从
价升高到
价，
总共升高
价；
中O 从
价降低到
价，
总共降低
价，方程式：
；
（2）同一溶液中
相同，根据
，
，
可得：
；
（3）
被
还原为
，
As 化合价从
降为
；
被氧化为
，S 化合价从
升为
+6，方程式：
；
（4）根据题干已知，砷酸酸性条件下有强氧化性，可氧化
生成
，淀粉遇
变蓝，因此可用淀粉碘化
钾溶液检验时，方法：取少量还原后的溶液于试管中，滴加淀粉碘化钾溶液，若溶液变蓝，说明仍存在砷
酸，若无明显现象，说明不含砷酸；
（5）沉铜锌后滤渣为
和
，已知
可溶于
的NaOH 溶液生成可溶性四
羟基合锌酸钠，而
不溶，因此选NaOH 溶液分离Zn 和Cu，分离固体液体的操作
为溶解、过滤；
滤渣
需要用稀硫酸溶解得到硫酸铜溶液，再制备胆矾，故试剂
为稀硫酸；
（6）根据晶胞结构，
位于顶点，个数为
，
位于棱心，个数为
，顶点
周围距
离最近的
共个（
轴正负方向各1 个），故配位数为。 晶胞体积
，晶胞质量
，密度
。
7．（2026·吉林长春·二模）氟碳铈矿是一种重要的稀土矿物，主要成分为
[R 代表钇(Y)、镧(La)、
铈(Ce)]，常伴生有Fe、Al、Mg 等杂质。一种以氟碳铈矿综合回收Y、La、Ce 的工艺路线如下：
已知：①稀土氧化物(
)可溶于稀盐酸，
不溶。
②常温下各种金属离子完全沉淀的pH 如下表：
pH
11.6
9.0
8.3
3.2
4.7
③溶质X 的萃取分配系数
；萃取率
。
回答下列问题：
(1)氟碳铈矿中伴生的Al 是第___________周期第___________族元素。
(2)
在空气中焙烧第一步转化为
和
，
再转化为
，第一步转化的化学方程式为
___________。
(3)滤渣1 中主要成分除了
外还有___________(填化学式)。
(4)滤液2 中的金属离子主要为___________(填离子符号)。
(5)“萃取”和“反萃取”过程可简化为：
(水相)
(有机相)
(有机相)
(水相)，
其中
代表P507。
①该过程属于___________(填“阳离子交换”或“阴离子交换”)萃取。
②若水相为100 mL，萃取时每次用30 mL P507。已知
，则理论上第一次萃取时
的最
大值为___________(忽略萃取过程中液体体积的变化)。
③“反萃取”过程中加入的试剂是___________。
(6)焙烧得到疏松的
固体的原因是___________。
【答案】(1) 三 ⅢA
(2)
(3)
、
(4)
(5) 阳离子交换 75% 盐酸(HCl)
(6)
受热分解产生大量的
和
气体，逸出的过程中导致产物
疏松
【分析】该工艺以氟碳铈矿为原料，先氧化焙烧将稀土转化为氧化物，再经稀盐酸浸出、调pH 除去
、
杂质和不溶的
，得到含
、
、
的滤液1，滤液1 之后经草酸沉淀、焙烧、稀盐酸酸浸
后，通过萃取法分离Y 和La，水相沉钇后焙烧得到
，有机相反萃取得到
，实现了钇、镧、铈
的综合回收。
【详解】（1）Al 的原子序数为13，核外电子层为3 层，最外层3 个电子，位于周期表第三周期第ⅢA 族。
（2）
中Ce 为+3 价，焙烧被
氧化为+4 价，根据原子守恒、电子守恒配平得
。
（3）已知
完全沉淀pH=4.7，调节pH=5.0 时
完全沉淀为
；且
不溶于稀盐酸，因此滤
渣1 还含这两种物质。
（4） 调pH 除去
、
、
后，滤液1 中剩余
、
、
；加入
后
、
沉
淀为草酸盐，
留在滤液2 中。
（5）①该过程水相中的
（阳离子）进入有机相，有机相交换出
（阳离子）进入水相，属于阳离子
交换萃取。
②设
，平衡时
，
，
，
，根据
，解得
，
。
③ 反萃取需要使平衡左移，增大
即可，且产物为
，加入稀盐酸不引入杂质。
（6）草酸钇焙烧分解生成
，同时放出大量
、
气体，气体逸出后固体形成疏松结构。
8．（2026·辽宁沈阳·二模）某工厂回收废荧光粉(含Y2O2S、Eu2O2S、Al、ZnS)中的Y、Eu 元素流程如下：
已知：①整个流程中钇(Y)、铕(Eu)两种元素的化合价保持不变
②用(HA)2萃取Y3+的原理为Y3++3(HA)2(有机相)
Y(HA2)3(有机相)+3H+
(1)“氧化浸出”无污染气体产生，其产物部分X 射线衍射图如下，据此写出Y2O2S 发生反应的化学方程式
___________。
(2)“滤渣”的主要成分为___________(填化学式)。
(3)“沉锌”过程中当溶液pH=2 时，若c(Zn2+)=1×10-5 mol/L，则此时溶液中c(H2S)=___________mol/L。已
知Ka1(H2S)=1×10-7、Ka2(H2S)=1×10-13、Ksp(ZnS)=1.6×10-24。
(4)“反萃取”后获得的混合物通过___________操作分离。
(5)“沉铕”时反应的离子方程式为___________。
(6)常温下，两相平衡体系中，被萃取物在有机层和水层中的物质的量浓度之比称为分配比D=
，
萃取率E=
×100%。取1000 L 沉锌后滤液，测得Y3+浓度为50 mg/L，加入(HA)2萃取剂500 L，
若D=40，则单次萃取率E=___________%(精确到0.1)。若要提高萃取率，可以采取的措施为
___________(写一条即可)。
【答案】(1)
(2)Al(OH)3、S
(3)1.6×10-3
(4)分液
(5)
(6) 95.2 增大D(调节pH 或更换萃取剂)、增大有机相体积或者多次萃取
【分析】氧化浸出：浓硫酸在高温下将荧光粉中的稀土氧化物、硫化锌等完全浸出，生成可溶性硫酸盐
（如
、
、
），-2 价S 被氧化为S 单质，实现固液分离；调 pH：向浸出液中加
入碱（如 NaOH、氨水）调节 pH 沉淀除去
，生成氢氧化铝滤渣，实现初步除杂，同时避免后续沉锌、
萃取环节受杂质干扰；沉锌：加
（硫化钠）将
转化ZnS 沉淀，而稀土离子
、
在该 pH
下不沉淀进入溶液；萃取：利用萃取剂对
、
与其它残留杂质的选择性萃取能力，将稀土离子萃取
到有机相，实现稀土与非稀土杂质的深度分离；洗涤：用稀硫酸洗涤负载稀土的有机相，洗去共萃取的微
量杂质离子，进一步提纯有机相中的稀土组分，洗涤液可循环回萃取工序，提高回收率；反萃取：高浓度
硫酸破坏萃取平衡，将有机相中的
、
反萃取到水相，得到高纯度的
溶液；沉铕：
（草酸铕难溶于水，可完全沉淀，实现铕与钇的分离；高温煅烧：
草酸铕在高温、氧气氛围下分解高纯度
；据此分析解题。
【详解】（1）Y 化合价不变，
中S 为-2 价，氧化浸出无污染气体，结合X 射线衍射图产物可知-2
价S 被浓硫酸氧化为S 单质，配平后得到上述方程式为：
；
（2）废荧光粉中的-2 价S 被氧化为S 单质，
，调pH 后
水解生成
沉淀，即为滤渣，故滤
渣成分为
、S；
（3）
，得
， 由
，pH=2 时
，代入得：
；
（4）反萃取后得到互不相溶的有机相和水相，用分液操作分离；
（5）Eu 为+3 价，草酸为弱酸不拆，生成草酸铕沉淀，配平得到离子方程式
；
（6）设水相
浓度为
，则
，
，
，萃取率：
； 根据萃取
平衡：Y3++3(HA)2(有机相)
Y(HA2)3(有机相)+3H+，降低
浓度(调pH)、多次萃取、增加萃取剂用量均可提高萃
取率。
9．（2026·辽宁鞍山·二模）钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、
锰的+2 价氧化物及锌和铜的单质，从该废渣中提取钴元素的一种流程如下：
回答下列问题：
(1)基态Co 原子的未成对电子数为____；
(2)“酸浸”步骤得到的浸渣的主要成分是________（填化学式）；
(3)已知25℃
的
，
；
，计算25℃时“沉铜”反应的平
衡常数数值为___（保留两位有效数字）；
(4)“沉锰”步骤中生成
的离子方程式是________；
(5)“沉钴”步骤中，控制溶液pH=5.0~5.5，
与NaClO 反应的离子方程式为________；
(6)有研究团队用柠檬酸代替稀
酸浸废渣，最大程度回收其中的钴元素。柠檬酸为羟基三羧酸，分子
式为
，与钴离子有较强的配合能力。但柠檬酸浓度过大时，形成的配合物在水中的溶解度会下降。
①用柠檬酸代替稀
，可能的原因是___（填代号）；
a．有机酸易降解、污染小，绿色、安全
b．减少浸出过程中产生的
，减小环保压力
c．柠檬酸中C 原子电负性小，易提供孤电子对与金属离子形成配位键，可提高金属元素浸出率
②浸出率受多种因素的影响，该研究团队探究酸的浓度、浸出温度对浸出率的影响，结果如下：
据此，选择钴元素最佳浸出浓度和温度是_______。随柠檬酸浓度的变化，钴元素浸出率变化的原因是
________________________。
【答案】(1)3
(2)Cu、
(3)
(4)
(5)
或
(6) a 0.8 mol/L，60℃ 低浓度时，柠檬酸与金属离子配位能力弱，浸出率低；浓度过高时，
配合物溶解度下降，浸出率降低
【分析】炼锌废渣含锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2 价氧化物及锌、铜单质，经稀
酸浸，锌、铁、钴、
锰的氧化物及锌单质溶解为对应硫酸盐，铜单质不溶，铅元素转化为
沉淀，浸渣主要为
、
；酸浸液通入
，
与
反应生成
沉淀，实现沉铜；加入
，
被氧化为
沉淀，实现沉锰；加
调
，
水解为
沉淀除去；最后加
，
被氧化
为
沉淀，完成沉钴，据此分析。
【详解】（1）
为27 号元素，基态原子的核外电子排布式为
，
轨道有3 个未成对电子，因
此基态
原子的未成对电子数为3；
（2）废渣中铜单质与稀硫酸不反应，铅的+2 价氧化物与稀硫酸反应生成
，
难溶于水，因此
“酸浸”步骤得到的浸渣主要成分为
、
；
（3）“沉铜”反应为
，其平衡常数
。根据
的电离平衡：
H 2S⇌H
++ HS
− K a1= c(H
+)⋅c(HS
−)
c(H 2S)
，HS
−⇌H
++ S
2− K a2= c(H
+)⋅c(S
2−)
c(HS
−)
，
的溶
度积：CuS(s)⇌Cu
2+(aq)+ S
2−(aq) K sp=c(Cu
2+)⋅c(S
2−)，则
。代入数据：
；
（4）“沉锰”步骤中，
被
氧化为
，
被还原为
，配平得离子方程式为
；
（5）“沉钴”步骤中，
的弱酸性条件下，
被
氧化为
沉淀，
被还原为
，配平得离子方程式为
；若
过量，部分
与
结合生成
，对应离子方程式为
；
（6）①a．柠檬酸为有机酸，易降解、污染小，绿色安全，a 符合题意；
b．稀硫酸酸浸时，废渣中无还原性物质与硫酸反应生成
，b 不符合题意；
c．柠檬酸中提供孤电子对的是
、
中的
原子，而非
原子，c 不符合题意；
故选a；
②由酸浓度-浸出率图像可知，柠檬酸浓度为0.8mol/L 时钴元素浸出率最高；由温度-浸出率图像可知，浸
出温度为
时钴元素浸出率最高，因此最佳浸出浓度和温度为0.8mol/L、
；柠檬酸浓度较低时，
柠檬酸与钴离子的配位能力较弱，钴元素浸出率较低；随着柠檬酸浓度升高，配位作用增强，浸出率升高；
当浓度过高时，形成的配合物在水中的溶解度下降，导致钴元素浸出率降低。
10．（2026·内蒙古包头·二模）二氟草酸硼酸锂(
，分解温度为
)，在较宽的温度范围内具
有良好的离子电导率，对水分不敏感，被认为是最有希望取代六氟磷酸锂(
，分解温度约
)的电
解质锂盐。由锂精矿(主要成分有
，还含有少量
等离子)制备
的工艺流程如图所示。
题型02
制备型工艺流程
回答下列问题：
(1)调浆浸出时通入热空气的作用是_______。
(2)锂精矿中所有的Al 元素和Si 元素，以某种铝硅酸盐(金属元素只有铝元素)从滤渣1 中分离，该铝硅酸盐
的化学式可表示为_______，滤渣2 的主要成分是
、
和_______(填化学式)。
(3)分离提纯的步骤，将滤液蒸发浓缩，加入NaOH 后，冷却到
分离出
。再将分离
后的母液_______、_______(填操作名称)，得到LiOH 固体。
(4)一般认为
和
反应分两步进行，补齐第一步反应。
第一步：_______；
第二步：
。
(5)
具有五元环结构，B 原子的轨道杂化类型是
，其结构式可表示为_______。
(6)在
潮湿环境中，
和
两种样品的XRD 图谱(可用于判断某晶态物质是否存在，不同
晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)如下图所示。
暴露在环
境中迅速产生气体X，形成白雾，X 由两种元素组成，其化学式为_______；
替代
作电池
电解质的优势为_______(答出2 点)。
【答案】(1)通入热空气，将
氧化为
，便于后期除去
(2) Al2O3·4SiO2或Al2Si4O11 Fe(OH)3
(3) 蒸发结晶 趁热过滤
(4)
(5)
(6) HF
分解温度更高（热稳定性更好）；
对水分不敏感，在潮湿的环境中
更稳定
【分析】锂精矿(主要成分有LiAlSi2O6还含有少量Fe2+等离子)，通入热空气，将Fe2+氧化，便于后期除去；
LiAlSi2O6可改写为Li2O·Al2O3·4SiO2；所以滤渣1 为Al2O3·4SiO2，加入Ca(OH)2提供氢氧根离子，使得
Fe3+生成Fe(OH)3除去；然后加入NaOH 生成LiOH，加入H2C2O2得到Li2C2O2；然后加入BF3和有机溶剂
DMC，经过除酸后得到LiBF2C2O4粗品；重结晶得到LiBF2C2O4；据此分析解题。
【详解】（1）热空气一方面提高体系温度，加速矿物浸出；另一方面空气中
将原料中的
氧化为
，方便后续调pH 沉淀除去。
（2）
可改写为
；根据题中信息可知，只有
浸出进入溶液，所以滤渣1 为
Al2O3·4SiO2或写为Al2Si4O11，加入Ca(OH)2提供氢氧根离子，使得Fe3+生成Fe(OH)3除去。
（3）分离出
后，母液中提取
，经蒸发浓缩、趁热过滤可得到
固体。
（4）根据原子守恒和第二步反应（消耗生成的
），第一步得到目标产物
，配平后即得到反
应：
。
（5）B 为
杂化，共形成4 个σ 键，2 个连接F，2 个连接草酸根的两个氧，形成五元环结构，每个碳连
接一个双键氧，结构表示为
。
（6）
在潮湿环境水解，生成两种元素的气体
，
遇水蒸气形成白雾；根据题干信息和XRD 图
谱，
分解温度更高（热稳定性更好），且对水不敏感，潮湿空气中不易变质，这是其取代
的核心优势。
11．（2026·黑龙江齐齐哈尔·二模）镧(La)和钕(Nd)都是重要的稀土元素。镧可用于制备储氢材料——镧镍
合金，该合金在常温常压下就可吸放氢气。钕是轻稀土里价值最高、用量最大的战略金属，主打磁性、着
色、合金三大方向。一种由独居石制备
和
的流程如图所示：
已知：
Ⅰ．独居石的主要成分为
(Re=Nd、La)，还含有Si、Al、Fe 的化合物等杂质。Nd、La 最常见的价
态为+3。
Ⅱ．室温下，
，
，离子浓度小于或等于
时，认为该离子沉淀完全。
Ⅲ．萃取原理：水相中的
与有机萃取剂P507(HR)发生螯合萃取，反应为
(其中aq 代表水相，org 代表有机相)。
回答下列问题：
(1)“碱分解”的目的是将难溶于酸的
转化为可溶于酸的
，“碱分解”时
发生反应的
化学方程式为___________。
(2)“水浸过滤”后的滤渣为
、
、
和
，滤渣1 的成分为___________。
(3)“调pH”环节控制pH 的最小值为___________(保留两位有效数字)。
(4)“反萃取”为了从有机相中重新获得高浓度的
溶液，通常采用溶液进行洗脱，若要提高反萃取率，
应采取的措施是___________(填字母)。
A．加入强酸，增大水相中
B．加入弱碱，中和水相中的
C．升高温度
D．无限延长反萃取搅拌时间
(5)“沉钕”时加入
溶液将
转化为
沉淀，该反应的离子方程式为___________。
(6)
合金的一种晶胞结构属于面心立方晶系(如图所示)。该结构中Ni 处于La 组成的四面体空隙中，当
x=1.5 时，四面体空隙的填充率为___________，该晶胞中由La 组成的八面体空隙平均有___________个。
【答案】(1)
(2)
(3)4.7
(4)AC
(5)
或
(6) 75% 4
【分析】本题用独居石制备
和
，先加入浓
进行碱分解将难溶于酸的
转化为可溶
于酸的
，“水浸过滤”后的滤渣为
、
、
和
， 再加入盐酸酸溶过
滤，因为
只溶于氢氟酸，在盐酸中不溶解，其他固体均发生酸碱中和反应，因此滤渣只有
，然后
调节pH 将Al3+和Fe3+完全沉淀除去，将滤液进行分液，水相里主要为
，加入草酸溶液后生成草酸镧
沉淀，煅烧得到
；有机相主要为
，反萃取后加入
生成碱式碳酸钕，煅烧后得到
；
【详解】（1）“碱分解”的目的是将难溶于酸的RePO4转化为可溶于酸的
，“碱分解”时
发生反应的化学方程式为
。
（2）“水浸过滤”后的滤渣为
、
、
和
，根据分析
不与HCl 反应，滤
渣1 的成分为
；
（3）室温下，
，
，调节pH 时生成
沉淀，
，pH=14-9.3=4.7，控制pH 的最小值为4.7；
（4）提高反萃取率即
反应平衡向逆向移动；
A．加入强酸，增大水相中
，反应平衡逆向移动，可提高反萃取率，A 正确；
B．加入弱碱，中和水相中的
，反应平衡正向移动，不可提高反萃取率，B 错误；
C．反萃取为吸热反应，升高温度，可提高反萃取率，C 正确；
D．反应达到平衡时，无限延长反萃取搅拌时间，不可提高反萃取率，D 错误；
故选AC；
（5）“沉钕”时加入
溶液将
转化为
沉淀，该反应的离子方程式为
或
；
（6）当x=1.5 时，
合金的化学式为
，1 个晶胞中La 的数目为8×1/8+6×1/2=4，则Ni 的数目为
6，四面体空隙的填充率为6/8=75%；由题图可知，该晶胞中由La 组成的八面体空隙平均有4 个。
12．（2026·内蒙古赤峰·二模）铼
是航空航天、清洁能源领域的关键金属。以钼精矿（主要成分有
、
，还含有
、
、
、
等杂质）为原料制备高铼酸铵
的工艺流程如
下。
(1)“氧压碱浸”时的主要产物有
、
、
，写出
发生反应的离子方程式
___________；
(2)“水相1”中的
，阴离子主要是
、
和
，“滤渣2”的成分是___________和
___________。
(3)“萃取”选用季铵盐
比传统萃取剂叔胺
对
萃取率更高，试从微粒之间的作用力角
度分析原因___________。
(4)“反萃取”时生成
的化学反应方程式___________；“有机相2”___________（填“能”或“不
能”）直接返回到“萃取”步骤实现循环利用。
(5)滤渣3 为
，
，“除磷”过程中按
加入
充分反应，欲使磷、镁元素共沉淀完全，
最低浓度应控制在___________mol/L。
(6)下图是
的X 射线衍射图谱，则
属于___________（填“晶体”或“非晶体”）。
(7)EAN 规则指出：配合物中心原子价电子数和配体提供的电子数之和为18 则较稳定。提纯Re 时，Re 单
质与CO 会自发形成二聚物以满足EAN 规则。已知Re 与Mn 同族，且该二聚物的红外光谱中检测到Re-Re
键吸收峰，其分子式为___________。
【答案】(1)
(2)
(3)季铵盐为离子化合物，阳离子对
的吸附能力强于叔胺分子或季铵盐为离子化合物，在水中溶解性
更好，可以与
更充分接触
(4)
不能
(5)
(6)晶体
(7)
【分析】钼精矿(主要成分有
、
，还含有
、
、
、
等杂质)在氧压碱浸时
、
会生成
、
、
；
、
、
、
分别生成
、
、
、
等，过滤，滤渣1 主要为
；滤液中加硫酸调pH 可以将
、
转
化成
、
进入滤渣2；加入
进行萃取，得到
进入有机相1；分液后，对有
机相加
进行反萃取，生成
，分液后
进入水相2 中；加入硫酸镁与
反应
生成
沉淀，过滤进入滤渣3；再经过后续处理得到
纯品；
【详解】（1）
中
从
价升高到
价，
从
价升高到
价，
共失去
电子，
得到
电子，根据电子守恒、原子守恒、电荷守恒配平得离子方程式为：
；
（2）原杂质中的
碱浸生成
，
碱浸生成
，调
的酸性条件下，
转化为
沉淀，
转化为
沉淀；
（3）季铵盐
电离出带正电的
，而叔胺
为中性分子，带正电的
与阴离子
的静
电作用更强，更易结合，萃取率更高；
（4）萃取后有机相中
与
结合为
，反萃取时与
反应生成
和有机相
产物
，故反应的化学方程式为：
；有机相产物为
，与萃取步骤需要的
不同，因此不能直接循环利用；
（5）沉淀完全时，离子浓度不超过
，由
，得
，根据
，代入得：
；
（6）晶体的X 射线衍射图谱有特征的分立衍射峰，该图谱有明显的衍射峰，因此属于晶体；
（7）
与
同族，价电子数为
；二聚存在
键，每个
从
键得到个电子，每个
提
供
个电子，根据EAN 规则：
，解得
，每个
结合个
，因此二聚体分子式为
。
13．（2026·辽宁盘锦·二模）二氧化钌(
)主要用作高效析氧反应的催化剂，也是制作电阻和电容器的
重要原料。一种以含钌废渣
为原料制备二氧化钌和副产物
的工艺流程如图1 所
示：
已知：“碱熔”时
与
反应生成
可溶于水。
回答下列问题：
(1)“粉碎”的目的是___________，基态Ni 原子的价电子排布图为___________。
(2)配合物
中提供空轨道的原子是___________(填原子符号)。
(3)已知
，写出
和HCl 溶液反应生成
和
的离子反应方程式：
___________。
(4)用P204 萃取
和
的萃取率随pH 的变化如图2 所示：
则“萃取分液”时应控制的pH 为___________左右，萃取用到的玻璃仪器有烧杯和___________。
(5)“沉钌”后分离得到
沉淀的操作是___________。
(6)某
溶液与100mL 盐酸恰好反应，在反应后溶液中加入足量的
生成7.36g 沉淀，则盐酸的
物质的量浓度为___________
。
【答案】(1) 增大反应物的接触面积，提高碱熔的反应速率和碱熔率
(2)
(3)
(4) 3 分液漏斗
(5)过滤、洗涤、干燥
(6)2.2
【分析】含钌废渣
粉碎后加入氢氧化钠和过氧化钠进行碱溶，生成
可溶于水，过滤后滤渣为
，加入硫酸后生成的硫酸铜可用萃取剂进行萃取，水相中的镍离子加
入碳酸钠后形成碳酸镍；
加入盐酸后形成
，加入氯化铵形成沉淀
，经过氢
气的还原和氧气的氧化后生成目标产物。
【详解】（1）
“粉碎”的目的是增大反应物的接触面积，提高“碱熔”的反应速率和碱熔率；Ni 的原子序数为28，由
构造原理知基态Ni 原子的价电子排布图为
；
（2）配合物
中
为外界，提供空轨道的元素是
提供孤对电子，内界为
，提供
空轨道元素是
提供孤对电子，故提供空轨道的元素是
；
（3）
与HCl 反应，其中Ru 的化合价从+6 降到
的化合价从-1 升到0 价，反应生成
、
和水，
溶于水拆成
和
，故由电子、电荷、元素守恒得反应的离子方程式：
；
（4）由图知，萃取分离
和
，使
进入有机相，故应控制pH 在3 左右，萃取用到的玻璃仪器
有烧杯和分液漏斗；
（5）要得到纯净干燥的
沉淀，沉钌后得到
沉淀的操作是过滤、洗涤、干燥；
（6）由流程反应可知
，故有
，则
，
。
14．（2026·内蒙古鄂尔多斯·二模）钼具有极强的耐热性和高温力学性能，多用于高温合金和耐高温涂料
的制作。以钼矿粉(主要成分)
，杂质为
)为原料制备金属钼和氮化钼的主要流程图如下：
回答下列问题：
(1)“焙烧”过程中采用多层逆流(空气从炉底进入，固体粉末从炉顶投入)投料法，该操作的优点为_______。
“焙烧”中生成气体A 直接排放到空气中对环境的主要危害是_______。
(2)“碱浸”后过滤，废渣成分的化学式为_______。
(3)“沉钼”前钼元素主要以
形式存在。写出“沉钼”时的离子方程式_______。
(4)根据流程及已有知识推断下列说法正确的是_______。
A．已知Mo 与Cr 同族且相邻，Mo 价电子排布式为
B．
是易溶于水的弱酸
C．
是碱性氧化物
D．高温下可用
、C、Al 还原
得到金属Mo
(5)氮化钼是合成氨反应的催化剂，其立方晶胞如图所示，已知晶胞参数为anm，则该晶体的化学式为
_______，晶体的密度为_______
(
为阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可)。
【答案】(1) 增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高原料利用率 酸雨
(2)
、
(3)
(4)AD
(5)
【分析】钼矿粉(主要成分)
，杂质为
)为原料焙烧，得到二氧化硫气体（A），其它金属元素
与氧气反应生成对应的金属氧化物（氧化铜、氧化铁、
），加入碳酸钠溶液反应，碱浸后，得到
，沉钼时加入硝酸铵和硝酸，生成
沉淀，再经过一系列转化得到氮化钼；硫酸与
反应得到
，高温条件下得到
，最后还原得到单质钼。
【详解】（1）“焙烧”过程中采用多层逆流投料法的优点是：使空气与钼矿粉充分接触，加快了反应速
率，使反应更充分，提高原料的利用率。“焙烧”中生成的气体A 是
，直接排放到空气中对环境的主
要危害是形成酸雨。
（2）钼矿粉中的
在焙烧时生成
、
等，“碱浸”时
与碱反应进入溶液，而成
、
不与碱反应，所以废渣成分的化学式为
、
。
（3）“沉钼”时加入硝酸铵、硝酸与
反应生成
沉淀，离子方程式为：
。
（4）A．
与
同族且相邻，
的价电子排布式为
，则
价电子排布式为
，A 正确；
B．由“沉钼”的过滤操作可知
是难溶于水的弱酸，B 错误；
C．
能与碱反应生成盐和水，是酸性氧化物，C 错误；
D．H2、C、Al 在高温下都具有还原性，可用H2、C、Al 还原
得到金属
，D 正确；
故答案为AD。
（5）根据晶胞结构，
原子位于顶点和面心，
原子位于体心内有一个，棱上有四个；
原子个数为：
，
原子个数为
，所以晶胞的化学式为：
。该晶胞的密度为：
。
15．（2026·辽宁锦州·二模）我国是金属材料生产大国，绿色生产是必由之路。一种从多金属精矿中提取
Fe、Cu、Ni 等并探究新型绿色冶铁方法的工艺如下。
已知：多金属精矿中主要含有Fe、Al、Cu、Ni、O 等元素。
氢氧化物
(1)“高压加热”时，生成
的离子方程式为：________。
____
____
____
____
(2)“沉铝”时，pH 最高可调至________（溶液体积变化可忽略），已知：“滤液1”中
，
。
(3)“选择萃取”中，镍形成如图的配合物，镍易进入有机相的原因有________。
A．镍与N、O 形成配位键
B．配位时
被还原
C．配合物与水能形成分子间氢键
D．烷基链具有疏水性
(4)
晶体的立方晶胞中原子所处位置如上图，已知：同种位置原子相同，相邻原子间的最近距离
之比
，则
________；晶体中与Cu 原子最近且等距离的原子的数目为________。
(5)“700℃加热”步骤中，混合气体中仅加少量
，但借助工业合成氨的逆反应，可使Fe 不断生成。该步
骤发生反应的化学方程式为________和________。
【答案】(1)
(2)5
(3)AD
(4) 3：1：1 12
(5)
【分析】多金属精矿中主要含有Fe、Al、Cu、Ni、O 等元素，加入
酸浸，金属元素转变为硫酸盐，往
浸取液中通入空气，调节
，高压加热可将
氧化为
，铁元素最终转化为
而与其他金
属元素分开；700℃下通入
、
可还原氧化铁为Fe，或加入
溶液电解也可得到Fe。滤液1 再
调节pH 可将
转化为
沉淀，即滤饼。滤液2 加入合适的有机试剂萃取可分别得到Cu 配合物、
Ni 配合物，两者经处理可得
。
【详解】（1）酸浸后Fe 以
形式存在，
氧化
生成
，根据氧化还原化合价升降、电荷守恒
配平得离子方程式：
。
（2）沉铝时不能让
沉淀（
的溶度积常数更小，比
先沉淀），根据
，
，
，则
。
（3）A．镍作为中心离子，有空轨道，N、O 有孤电子对，两者形成配位键，可以使镍易进入有机相，A
正确；
B．配位过程中
化合价不变，没有被还原，B 错误；
C．若配合物与水形成氢键，则更易溶于水相，不会进入有机相，C 错误；
D．配合物中的长烷基链具有疏水性，使整体配合物难溶于水、易溶于有机溶剂，D 正确。
答案选AD。
（4）根据
，结合晶胞位置： Cu 位于顶点，Ni 位于面心，N 位于体心，刚好满足：顶
点Cu 到面心Ni 的距离为
，面心Ni 到体心N 的距离为
，比例为
，符合题意。数目计算：
，
，
，故
；该晶胞中，顶点Cu 周围最近且
等距离的Ni 有3 个，一个顶点被8 个晶胞共用，相邻晶胞共用一个面，所以共
个。
（5）借助合成氨的逆反应持续提供
，
还原
得到Fe，方程式分别为：
，
16．（2026·东北三省四市联考·二模）亚铁氰化钾
是一种黄色颜料。以酸性含铁废水[主要成
分为
，含少量
等]为原料合成亚铁氰化钾的工艺流程如下：
已知：①几种物质的溶度积常数：
物质
②当离子浓度低于
时认为该离子已被除尽。
(1)试剂X 为铜的化合物，则试剂X 可能为___________(写出一种即可)。
(2)计算调pH 的最小值为___________。
(3)“还原”步骤中硫酸过量会致
产率下降，原因是___________。
(4)写出“反应”步骤的化学方程式___________。
(5)滤渣(Ⅱ)主要成分为___________。
(6)①
可以检验
，生成蓝色沉淀的晶胞如下图所示(
未画出)，写出该反应的离子方程式
___________。
②硬软酸碱理论揭示了配合物的稳定性：硬酸是半径小、正电荷高的原子或原子团；软酸是半径大，正电
荷数低的具有接受电子对能力的原子或原子团；硬碱是半径小、电负性强、不易给出电子的原子或原子团；
软碱是半径大、电负性低易给出电子对的原子或原子团；配合物按“硬亲硬，软亲软”原则结合的是稳定
结构，晶胞中
和
通过
桥联，与
中碳原子形成配位键的离子是___________。
【答案】(1)CuO 或Cu(OH)2
(2)3
(3)CN-与H+反应生成HCN，溶液中CN-浓度减小，与Fe2+配位能力减弱，产率下降
(4)FeSO4+6NaCN+CaCl2=Na4[Fe(CN)6]+ CaSO4↓+2NaCl
(5)CaCO3
(6) K++Fe3++[Fe(CN)6]4-=KFe[Fe(CN)6] ↓ Fe2+
【分析】由题给流程可知，向含铁废水中加入氧化铜或氢氧化铜调节溶液pH，将溶液中的铁离子转化为
氢氧化铁沉淀，过滤得到滤液1 和滤渣；向滤渣中先后加入硫酸溶液、铁粉，将氢氧化铁转化为硫酸亚铁
溶液，向反应得到的溶液中加入氰化钠和氯化钙，将溶液中的亚铁离子转化为亚铁氰化钠、硫酸根离子转
化为硫酸钙沉淀，过滤得到含有硫酸钙的滤渣Ⅰ和滤液；向滤液中加入碳酸钠，将溶液中过量的钙离子转
化为碳酸钙沉淀，过滤得到碳酸钙滤渣Ⅱ和滤液；向滤液中加入氯化钾，将溶液中的亚铁氰化钠转化为亚
铁氰化钾沉淀，过滤得到滤液和亚铁氰化钾。
【详解】（1）由分析可知，试剂X 为氧化铜或氢氧化铜，加入氧化铜或氢氧化铜调节溶液pH 的目的是将
溶液中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀；
（2）由溶度积可知，溶液中铁离子完全沉淀时，溶液中氢氧根离子的浓度为：
=10-11 mol/L，
则调溶液pH 的最小值为3；
（3）氢氰酸是弱酸，溶液中的氰根离子易与氢离子反应生成氢氰酸，若还原步骤中硫酸溶液过量，溶液
中的氰根离子会与氢离子反应生成氢氰酸，使溶液中的氰根离子浓度减小，不利于[Fe(CN)6]4-生成，导致
亚铁氰化钾的产率降低；
（4）由分析可知，反应步骤加入氰化钠和氯化钙的目的是将溶液中的亚铁离子转化为亚铁氰化钠、硫酸
根离子转化为硫酸钙沉淀，反应的化学方程式为：FeSO4+6NaCN+CaCl2=Na4[Fe(CN)6]+ CaSO4↓+2NaCl；
（5）由分析可知，滤渣(Ⅱ)主要成分为碳酸钙；
（6）①由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点和面心的亚铁离子数目为：8×
+6×
=4，位于棱上和体心的铁
离子个数为：12×
+1=4，位于体内的钾离子个数为4，则蓝色沉淀的化学式为KFe[Fe(CN)6]，生成蓝色沉
淀的离子方程式为：K++Fe ３++[Fe(CN)6]4-=KFe[Fe(CN)6] ↓；
②由题给信息可知，亚铁离子为软酸，氰根离子中碳原子是软碱，则由“硬亲硬，软亲软”原则可知，与
氰根离子中碳原子形成配位键的离子是亚铁离子。
17．（2026·吉林·二模）
(钴酸锂)难溶于水，具有强氧化性，可用作锂电池正极材料，某锂离子二
次电池的正极材料主要为
，还含有少量
的化合物。通过如下流程利用废旧锂离子
电池制取
。
已知：常温下，该工艺条件下，有关金属离子沉淀完全
的
见下表
离子
pH
9.4
3.2
9.0
4.7
10.1
8.9
(1)下列状态的钴中，失去最外层一个电子所需能量最大的是_______。
A．
B．
C．
D．
(2)“酸浸还原”时，
发生的反应中氧化产物为硫酸盐的化学方程式为_______。
(3)水解净化过程中除去
的离子方程式为_______。
(4)氧化沉铁锰：若浸取液中
，为使钴不损失，则常温下须调节溶液
不大于_______；
在调好
后，加入
溶液，随着锰和铁的沉淀率逐渐增大，钴的损失量也随之增大，可能的原因是
_______。
(5)萃取，反萃取：该工艺设计萃取、反萃取的目的是_______。
【答案】(1)A
(2)
(3)
(4) 7.4 原因一：可能是生成
絮状沉淀，吸附一部分钴离子，使钴的损失增大。原因二：
可能是
的氧化性强，将部分
又氧化成
，使钴的损失增大
(5)分离钴和镍锂，富集
，提高产物纯度
【分析】“酸浸还原”过程中，钴酸锂、H2SO4与Na2S2O3反应生成二价硫酸钴、硫酸锂，Al、Fe、Mn、
Ni 的化合物也都与H2SO4反应生成Al3+、Fe2+、Mn2+、Ni2+的硫酸盐，在“水解净化”过程中碳酸氢铵和
Al3+发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀而除去，“氧化沉铁、锰”过程是NaClO 将Fe2+、Mn2+分别氧化为
Fe(OH)3、MnO2过滤除去，利用“P507 萃取剂”从“滤液”中分离Co2+，再反萃取后加入草酸铵沉钴，最
终得到产品。
【详解】（1）钴的原子序数为27，位于周期表的第四周期9族，电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2；
、
再失去1 个电子为其第二电离能，需要能量较大，
为基态Co+，其激
发态Co+：
更易再失去1 个电子，故选A；
（2）“酸浸还原”时，
发生的反应中氧化产物为硫酸盐，则
中硫元素被氧化为硫酸根离
子，结合电子守恒，
中钴元素化合价降低，反应的化学方程式为
；
（3）在“水解净化”过程中碳酸氢铵和Al3+发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀，同时生成二氧化碳气体，
反应的离子方程式为
；
（4）由表，钴离子完全沉淀时，pH=9.4，pOH=4.6，则
，若浸取液中
，为使钴不损失，则此时钴离子不沉淀，
，pOH=6.6，pH=7.4，故常温下须调节溶液
不大于7.4；
加入
溶液，随着锰和铁的沉淀率逐渐增大，钴的损失量也随之增大，可能的原因是，原因一：可能
是生成
絮状沉淀，吸附一部分钴离子，使钴的损失增大；原因二：可能是
的氧化性强，将
部分
又氧化成
，使钴的损失增大。
（5）由流程及分析，设计萃取、反萃取的目的是分离钴和镍锂，富集
，提高产物纯度。
18．（2026·黑龙江大庆·二模）电池级Mn3O4作为制备锂离子电池的正极材料锰酸锂的前驱体，凭借其独
特的晶体结构和化学性能，在新能源电池中占据重要位置，以菱锰矿(主要成分是MnCO3，含有SiO2、
CaO、MgO 以及Cu、Ni、Fe 的化合物)为原料制备电池级Mn3O4的工艺流程如下。
已知：①溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(
)时的pH：
开始沉淀的pH
1.5
6.9
7.5
沉淀完全的pH
2.8
8.4
10.1
②“沉锰-再溶解”前后溶液中离子含量如下：
元素
Mn
Mg
Ca
Ni
Cu
沉锰前浓度
mg/L
457.2
2.24
1.12
再溶解后浓
度mg/L
91.52
544.6
1.86
1.02
回答下列问题：
(1)“滤渣”的主要成分为___________(填化学式)。
(2)“除铁”步骤中，通入空气的主要作用是___________。
(3)“沉锰”时，锰元素主要以碳酸锰的形式沉出，写出反应的离子方程式___________。
(4)“除重金属”中，需用石灰调节pH 为5.0，pH 越小除杂效果越差的原因是___________。
(5)“除钙镁”中，若使
、
沉淀完全，溶液中
最小为___________
。
[已知：
、
，
，
。]
(6)“氧化”步骤需控制温度在70℃左右为宜，原因是___________。
(7)MnSO4·H2O 受热分解可得到锰的氧化物。已知50.70 g MnSO4·H2O 样品受热分解过程的热重曲线(样品质
量随温度变化曲线)如下图所示。则870～1200℃范围内发生反应的化学方程式为___________。
【答案】(1)
、
(2)将
氧化为
(3)
(4)
过小，
与
结合生成
或
，降低
浓度，不利于重金属离子沉淀
(5)
(6)温度过低，反应速率太慢；温度过高，
挥发
(7)
。
【分析】本题以菱锰矿(主要成分是MnCO3，含有SiO2、CaO、MgO 以及Cu、Ni、Fe 的化合物)为原料制
备电池级
。菱锰矿经硫酸酸浸，
、
、
及
、
、
的化合物溶解，
不溶
形成滤渣；通入空气将
氧化为
，加石灰调
使
沉淀除铁；加
使
以
形
式沉淀，反应为
，再用硫酸溶解得到
溶液；加石灰调节溶
液酸碱性，加
除去重金属离子，加
使
、
以氟化物沉淀除去；最后通氧气和2%氨水氧
化得到
，据此分析。
【详解】（1）菱锰矿中
不与硫酸反应，酸浸后留在滤渣中，同时由于生成的
微溶，故答案为：
、
；
（2）“除铁”步骤中，通入空气可将溶液中的
氧化为
；结合已知
沉淀完全的
更低，便于
后续加石灰沉淀除铁；故答案为：将
氧化为
；
（3）“沉锰”时，
与
反应生成
沉淀，同时生成
和
；离子方程式为
；故答案为：
；
（4）“除重金属”利用
沉淀重金属离子，
越小，
浓度越大，
与
结合生成
或
，导
致
浓度降低，重金属离子沉淀不完全，故答案为：
过小，
与
结合生成
或
，降低
浓
度，不利于重金属离子沉淀；
（5）沉淀完全时
，由
，得
；同理，
沉淀完全时
更小，故溶液中
最小为
；故答案为：
；
（6）“氧化”步骤温度过低，反应速率太慢；温度过高，
易挥发，且可能导致产物晶型改变；
故答案为：温度过低，反应速率太慢；温度过高，
挥发；
（7）
的摩尔质量为
，
样品的物质的量为
，含
的物质的量为
，
时固体质量为
，
时为
，该阶段质量减少是由于生成了氧气，减少的质
量
，则生成氧气的物质的量
，
时固体为
，
时产物为
，反应方程式为
。
19．（2026·吉林四平·二模）钛的化合物在生产、生活中有广泛的应用。以含钛废渣(主要含TiO2，含少量
Fe2O3、CaO、SiO2)为原料生产BaTiO3的工艺流程如图。
已知：常温下，相关离子形成氢氧化物沉淀的pH 如下表。
相关离子
TiO2+
Fe2+
Fe3+
开始沉淀的pH
0.5
6.3
1.5
完全沉淀的pH
2.5
8.3
2.8
回答下列问题：
(1)BaTiO(C2O4)2·4H2O 中钛的化合价为_______价。
(2)为提高酸浸率，可采取的措施是_______(任写一点即可)。
(3)浸渣的主要成分是_______(填化学式)。
(4)“酸浸”时，其他条件相同，1 h 内钛浸出率与温度关系如图所示。图中温度高于65 ℃，钛浸出率降低
的原因可能是_______。
(5)“还原”时的离子方程式为_______。
(6)“调pH”范围为_______。
(7)将气体R 依次通入甲(无水CuSO4)、乙(澄清石灰水)、丙(浓硫酸)、丁(赤热CuO)中，观察到乙中溶液变
浑浊，丁中黑色粉末变为红色粉末，甲中固体变为蓝色，“焙烧”时总反应的化学方程式为_______。
(8)利用Fe3+将浅紫色Ti3+氧化为无色Ti(IV)的反应可用于测定钛酸钡的纯度。
实验方案：称量2.33 g 钛酸钡样品完全溶于浓硫酸后，加入过量铝粉，充分振荡，使其完全反应(A1 将
TiO2+转化为Ti3+)；过滤，洗涤滤渣2～3 次，将洗涤液与原滤液合并，向合并后的溶液中加入稀硫酸酸化；
将待测钛液转移到100 mL 容量瓶中后定容，取20.00 mL 待测钛液于锥形瓶中，向锥形瓶中滴加2～3 滴
KSCN 溶液，用0.1000 mol/L FeCl3溶液滴定；当滴入最后半滴标准液时，溶液变成红色，且半分钟内红色
不褪去，记录消耗标准液的体积，重复滴定实验操作3 次，平均消耗标准液18.50 mL。则钛酸钡样品的纯
度为_______。
【答案】(1)+4
(2)适当加热、搅拌、将固体粉碎、适当提高酸的浓度
(3)SiO2、CaSO4
(4)温度升高使TiO2+快速水解，生成固体进入钛渣
(5)
或
(6)2.5~6.3
(7)BaTiO(C2O4)2·4H2O
BaTiO3+2CO2↑+2CO↑+4H2O
(8)92.5% 或0.925
【分析】含钛废渣酸浸过程中，二氧化硅不与稀硫酸反应，生成微溶的硫酸钙，浸渣为SiO2和CaSO4；加
亚硫酸钠溶液将三价铁离子还原为二价铁离子，然后调节pH 将二价铁离子通过滤液过滤除去；用草酸溶
解
沉淀，再与氯化钡溶液反应，生成物800℃高温条件可得到产物
，据此分析；
【详解】（1）根据化合物化合价代数和为0 计算：
为+2 价，草酸根
为-2 价，O 为-2 价，设
化
合价为
：
，解得
；
（2）提高浸出率的常用方法就是增大接触面积，将固体粉碎、升高温度、提高反应物浓度、搅拌等，任
写一种即可；
（3）原料中
不与硫酸反应，
与硫酸反应生成微溶的
，二者都留在浸渣中；
（4）
易水解，温度升高促进水解，使钛元素提前生成沉淀进入浸渣，因此浸出率降低；
（5）"还原"的目的是将酸浸生成的
还原为
，还原剂是
，配平得到离子方程式
或
；
（6）调
的目的是使
、残留的
完全沉淀，而
不沉淀：
完全沉淀
，
开始沉
淀
，因此
范围为2.5~6.3；
（7）气体检验结果说明
含
、
、
，焙烧总反应：BaTiO(C2O4)2·4H2O
BaTiO3+2CO2↑+2CO↑+4H2O；
（8）根据反应关系：
，计算得：20 mL 待测液消耗
，100 mL 总待测液中
，
，
，纯度
。
20．（2026·吉林松原·二模）我国方铅矿(PbS，含少量FeS)和软锰矿(
，含
杂质)储量丰
富，工业上常以两者为原料制备锂电池的正极材料
，其工艺流程如图。
回答下列问题：
(1)
中Mn 元素的化合价为___________。
(2)“浸取”步骤PbS 转化成S 和
，写出该反应的化学方程式：___________。
(3)加入适量铁粉的目的是___________，试剂a 为NaClO，则滤渣2 为___________。
(4)“沉锰”时发生反应的离子方程式为
，过滤，所得滤
液中溶质的一种用途为___________，若“沉锰”时氨水过量可能导致___________。
(5)“焙烧”时每处理1 t
沉淀，理论上消耗标准状况下空气约为___________L(保留两位有效数字，
假设空气中氧气体积分数为
)。
【答案】(1)+3.5 价
(2)
(3) 除去过量的
(4) 作化肥、干燥剂、泻药等 生成
沉淀，
产率降低
(5)
【分析】浸取时生成硫酸锰、硫酸铅、硫酸铝、硫酸亚铁、硫等，则滤渣1 为
、S、
；加入适
量铁粉，消耗过量的硫酸；加入试剂a，氧化硫酸亚铁，并调pH，滤渣2 为
、
；再向滤液
中加入氨水与碳酸氢钠沉锰得到碳酸锰，再加入碳酸锂和氧气焙烧，最终得到
，据此解答。
【详解】（1）
中氧元素显-2 价，锂元素显+1 价，根据化合价代数和为0，可知锰元素化合价为
+3.5 价，故答案为：+3.5 价；
（2）“浸取”步骤PbS 转化成S 和
等，根据得失电子守恒、原子守恒可得化学方程式为
；
（3）由分析可知，加入适量铁粉的目的是出去过量的稀硫酸，加入NaClO 可以将
氧化为
，
、
会与
发生双水解生成
、
，滤渣2 为
、
；
（4）滤液成分为硫酸铵和硫酸钠，其中硫酸铵可作化肥，无水硫酸钠可作干燥剂，十水硫酸钠可作泻药；
“沉锰”时氨水过量，则生成
沉淀，降低
的产率；故答案为：作化肥、干燥剂、泻药等；
生成
沉淀，
产率降低；
（5）“焙烧”步骤反应的化学方程式为
，建立关系式
，1 t
的物质的量为
，
，则
。
