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第26 天
押工艺流程
矿物开发：从矿石到产品的“浸出→除杂→分离”三步模型
（2024·吉林·高考真题）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）北宋时期我国就有多处矿场利用细菌氧化形成的天然“胆水”冶炼铜，“胆水”的主要溶质为
_______(填化学式)。
（2）“细菌氧化”中，
发生反应的离子方程式为_______。
（3）“沉铁砷”时需加碱调节
，生成_______(填化学式)胶体起絮凝作用，促进了含
微粒的沉降。
（4）“焙烧氧化”也可提高“浸金”效率，相比“焙烧氧化”，“细菌氧化”的优势为_______(填标号)。
A．无需控温
B．可减少有害气体产生
C．设备无需耐高温
D．不产生废液废渣
（5）“真金不怕火炼”，表明
难被
氧化，“浸金”中
的作用为_______。
（6）“沉金”中
的作用为_______。
例1
（7）滤液②经
酸化，
转化为
和
的化学方程式为_______。用碱中和
可
生成_______(填溶质化学式)溶液，从而实现循环利用。
【答案】（1）CuSO4
（2）
（3）
（4）BC
（5）做络合剂，将Au 转化为
从而浸出
（6）作还原剂，将
还原为Au
（7）
NaCN
【解析】矿粉中加入足量空气和H2SO4，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+、
、As（V），加碱调节pH 值，Fe3+转化为
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
的浸出液，加入Zn 进行“沉金”得到Au 和含
的滤液②。
（1）“胆水”冶炼铜，“胆水”的主要成分为CuSO4；
（2）“细菌氧化”的过程中，FeS2在酸性环境下被O2氧化为Fe3+和
，离子方程式为：
；
（3）“沉铁砷”时，加碱调节pH 值，Fe3+转化为
胶体，可起到絮凝作用，促进含As 微粒的沉降；
（4）A．细菌的活性与温度息息相关，因此细菌氧化也需要控温，A 不符合题意；
B．焙烧氧化时，金属硫化物中的S 元素通常转化为SO2，而细菌氧化时，金属硫化物中的S 元素转化为硫
酸盐，可减少有害气体的产生，B 符合题意；
C．焙烧氧化需要较高的温度，因此所使用的设备需要耐高温，而细菌氧化不需要较高的温度就可进行，
设备无需耐高温，C 符合题意；
D．由流程可知，细菌氧化也会产生废液废渣，D 不符合题意；
故选BC；
（5）“浸金”中，Au 作还原剂，O2作氧化剂，NaCN 做络合剂，氰化钠能够与金离子形成稳定的络合物
从而提升金单质的还原性，将Au 转化为
从而浸出；
（6）“沉金”中Zn 作还原剂，将
还原为Au；
（7）滤液②含有
，经过H2SO4的酸化，
转化为ZnSO4和HCN，反应得化学方程
式为：
；用碱中和HCN 得到的产物，可实现循环
利用，即用NaOH 中和HCN 生成NaCN，NaCN 可用于“浸金”步骤，从而循环利用。
（2025·山东·高考真题）采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿(主要含
及
等元素的氧化物)分离提取
等元素，工艺流程如下：
已知：该工艺条件下，
低温分解生成
，高温则完全分解为气体；
在
完全分解，其他金属硫酸盐分解温度均高于
。
回答下列问题：
（1）“低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。
与
反应转化为
时有
和NH3
生成，该反应的化学方程式为_______。“高温焙烧”温度为
，“水浸”所得滤渣主要成分除
外还含有_______(填化学式)。
（2）在
投料量不变的情况下，与两段焙烧工艺相比，直接“高温焙烧”，“水浸时金属元素
的浸出率_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
（3）
萃取
反应为：
(有机相)
(水相)
(有机相)
(水相)。“反萃取”时加入
的试剂为_______(填化学式)。
（4）“沉钴”中，
时
恰好沉淀完全
，则此时溶液中
_______
。已知：
。
“溶解”
时发生反应的离子方程式为_______。
（5）“沉锰”所得滤液并入“吸收”液中，经处理后所得产品导入_______(填操作单元名称)循环利用。
【答案】（1）
Fe2O3、CaSO4
（2）减小
（3）H2SO4
（4） 4×10-4
（5）低温焙烧
例2
【解析】采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿中分离提取
等元素，加入硫酸铵低温焙烧，金
属氧化物均转化为硫酸盐，如硫酸锰、硫酸铁、硫酸钴、硫酸钙等，产生的气体有氨气，氮气等，氨
气用稀硫酸吸收，得到硫酸铵溶液，得到的硫酸盐经
高温焙烧，只有硫酸铁发生了分解，产生
三氧化硫气体和氧化铁，水浸后，过滤分离出滤渣，滤渣主要为二氧化硅，氧化铁，及硫酸钙，后续
萃取分离，将铜元素萃取到有机相中，最终得到硫酸铜溶液，水相主要含有钴元素和锰元素，加入硫
化钠，调节pH，生成硫化钴，过滤分离最终得到硫酸钴溶液，滤液中加入碳酸氢铵，生成碳酸锰沉
淀，据此解答。
（1）低温焙烧，金属氧化物均转化为硫酸盐，二氧化锰与硫酸氢铵反应，转化为硫酸锰和氮气，根据电
子得失守恒可知还有氨气生成，化学方程式为：
；根据已知条件，高温焙烧的温度为
650℃，只有硫酸铁发生分解，生成三氧化硫气体和氧化铁，二氧化硅，氧化铁，硫酸钙等在水中溶
解度都较小，所以“水浸”所得滤渣的主要成分除了SiO2外还含有，Fe2O3、CaSO4；故答案为：
；Fe2O3、CaSO4；
（2）根据已知条件，硫酸铵低温分解成硫酸氢铵，高温则完全分解成气体，如果直接高温焙烧，则硫酸
铵会分解，物质的量减少，导致金属元素的浸出率减小，故答案为：减小；
（3）根据萃取的化学方程式：
(有机相)
(水相)
(有机相)
(水相)，加入有机相将铜
离子萃取到有机相中，反萃取时需要使平衡逆向移到，生成铜离子，而且为了不引入新的杂质，应加
入的试剂为稀H2SO4，故答案为：H2SO4；
（4）沉钴时，pH=4 时Co2+恰好沉淀完全，其浓度为c(Co2+)=1×10-5mol/L，此时c(H+)=1×10-4mol/L，根据
Ksp((CoS)= 4×10-21，推出
，又因为Ka1(H2S)= 1×10-7，
Ka2(H2S)= 1×10-13，
，则c(H2S)=
=
=4×10-4 mol/L；由流程图可知，CoS 溶解时加入了过氧化氢，稀硫
酸，生成了CoSO4和S，化学方程式为：
，改写成离子方程式为：
。故答案为：4×10-4；
；
（5）由分析可知，沉锰过程中，加入碳酸氢铵，生成碳酸锰，二氧化碳，硫酸铵等，过滤后滤液中的硫
酸铵可并入吸收液中，经过处理后导入低温焙烧循环使用，故答案为：低温焙烧。
（2024·北京·高考真题）利用黄铜矿(主要成分为
，含有
等杂质)生产纯铜，流
程示意图如下。
例3
（1）矿石在焙烧前需粉碎，其作用是_______。
（2）
的作用是利用其分解产生的
使矿石中的铜元素转化为
。
发生热分
解的化学方程式是_______。
（3）矿石和过量
按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测得：“吸
收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图；
和
时，固体B 中所含铜、铁的主要
物质如表。
温度/℃
B 中所含铜、铁的主要物质
400
500
①温度低于
，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是_______。
②温度高于
，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是_______。
（4）用离子方程式表示置换过程中加入
的目的_______。
（5）粗铜经酸浸处理，再进行电解精炼；电解时用酸化的
溶液做电解液，并维持一定的
和
。粗铜若未经酸浸处理，消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量，原因是_______。
【答案】（1）增大矿石的接触面积，提高反应速率，使反应更充分
（2）
（3） 随焙烧温度升高，生成
的速率加快
发生分解生成难溶于水的
（4）
（5）粗铜若未经酸浸，会残留较多的Fe，在电解时，阳极会发生反应Fe-2e-=Fe2+，溶液中的 Fe2+易被空
气中O2氧化为 Fe3+，Fe3+在阴极发生反应Fe3++e-=Fe2+
【解析】黄铜矿(主要成分为CuFeS2，含有SiO2等杂质)粉碎后加入硫酸铵通入空气焙烧，黄铜矿在硫酸铵
生成的SO3作用下，转化成CuSO4，得到的混合气体中主要含NH3，用硫酸吸收，得到硫酸铵，是溶
液A 的主要溶质，可以循环利用，固体B 为SiO2、CuSO4及含铁的化合物，加水分离，主要形成含硫
酸铜的滤液和含SiO2的滤渣，分别为滤液C 和滤渣D，向硫酸铜溶液中加入过量的铁，置换得到粗铜
和FeSO4，粗铜再精炼可以得到纯铜。
（1）黄铜矿的矿石在焙烧前需粉碎，是为了增大矿石的接触面积，提高反应速率，使反应更充分；
（2）铵盐不稳定，易分解，
分解为非氧化还原反应，产物中有NH3和SO3，故化学方程式为
；
（3）①由图，温度低于425℃，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大，是因为温度低于425℃，随焙烧温
度升高，(NH4)2SO4分解产生的SO3增多，生成
的速率加快，故铜浸出率显著增加；
②温度高于425℃，随焙烧温度升高，CuSO4发生分解生成难溶于水的CuO，铜浸出率降低；
（4）加入
置换硫酸铜溶液中的铜，反应的离子方程式为
；
（5）粗铜中含有
杂质，加酸可以除
，但粗铜若未经酸浸处理，会残留较多的Fe，在电解时，阳极会
发生反应Fe-2e-=Fe2+，溶液中的 Fe2+易被空气中O2氧化为 Fe3+，Fe3+在阴极发生反应Fe3++e-=Fe2+，降
低得到纯铜的量。
“矿物开发工艺流程”是高考化学工艺流程题的主流载体，命题呈现“真实工业情境、多元素分离、
操作与原理并重”的特点。试题常以金属硫化物、氧化矿、稀土矿等为原料，围绕“浸出→除杂→分离”
三步模型，综合考查元素化合物性质（如Fe、Cu、Ni、Co、Mn、W、Zr 等）、氧化还原反应方程式的书
写、pH 调控与沉淀分离、萃取与反萃取原理、Ksp 与沉淀完全的计算、晶胞分析与化学式确定、操作名称
与仪器选择、物质循环利用等核心知识。近年趋势是强化对复杂多金属体系分步分离的考查，注重对陌生
信息（如萃取平衡、物种分布图）的快速解读，同时融入晶体结构、电化学、滴定等跨模块内容。预计
2026 年将继续以“陌生矿种+多步操作”为载体，要求学生建立“明确目标元素→分析价态变化→控制分
离条件→计算产率纯度”的解题思路。
“浸出”环节的条件优化：浸出方式（酸浸、碱浸、水浸、氯化焙烧等）的选择取决于矿石中目
标元素的赋存状态。酸浸常用H₂SO₄、HCl、HNO₃ 等，需考虑金属氧化物的溶解性和杂质行为。
碱浸用于两性元素（如Al、W、Mo）或硅酸盐。为提高浸出速率，可采取粉碎、升温、搅拌、增
加浓度等措施。常见考点：黄铜矿加(NH₄)₂SO₄ 焙烧后水浸；钛铁矿浓硫酸酸浸；黑钨矿碱浸后酸
化。
“除杂”中pH 调控与沉淀分离：利用金属氢氧化物或硫化物Ksp 的差异，控制pH 使目标离子与
杂质离子分步沉淀。需根据表格数据计算开始沉淀和沉淀完全的pH，避免目标离子损失。常见考
点：Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Ni²⁺等分离；沉铁砷时生成Fe(OH)₃ 胶体絮凝；除镍时控制pH 使NiS 沉淀
完全而MnS 不沉淀。
氧化还原反应在流程中的应用：流程中常涉及变价元素的转化，如Fe²⁺/Fe³⁺、MnO₂/Mn²⁺、Cr³⁺/
Cr⁶⁺等。需正确书写离子方程式或化学方程式，注意电子守恒和介质（酸性、碱性）。常见考点：
H₂O₂ 氧化Fe²⁺；FeCl₃ 溶解FeS₂ 生成S；Pb₃O₄ 与盐酸反应生成Cl₂。
萃取与反萃取原理：萃取是利用物质在有机相和水相分配比的差异进行分离。反萃取通常改变酸
度或加入特定试剂使平衡逆向移动。常见考点：叔胺萃取Mo、W；反萃取时加氨水或稀硫酸；N
点萃取率与分配比的计算。
Ksp 在沉淀完全中的计算：沉淀完全通常指离子浓度≤1×10⁻⁵ mol/L。利用Ksp 和pH 关系，可计算
沉淀完全所需pH 或残留离子浓度。常见考点：CoS 沉淀完全时溶液c(S²⁻)和c(H₂S)计算；Cr(OH)₃
在氨水体系中的溶度积应用。
晶胞分析与化学式确定：根据晶胞结构图和均摊法，计算原子数目，确定化学式、密度、配位数、
原子间距离等。常见考点：含铜化合物晶胞中Cu、Ni、O 原子比；Zr 结合剂的层状结构化学式。
电解制备与电极反应：电解精炼或电沉积金属时，阴极发生还原反应得到金属单质，阳极发生氧
化反应。需正确书写电极反应式，注意介质。常见考点：电解硫酸铜溶液制铜；电解PbCl₄²⁻溶液
得到Pb。
循环利用与绿色化学：工艺流程中某些物质（如萃取剂、酸、碱、盐）可回收再利用，既降低成
本又减少污染。常见考点：NaCN 循环用于浸金；(NH₄)₂SO₄ 返回低温焙烧；反萃取再生的叔胺返
回萃取。
操作名称与仪器选择：根据实验步骤识别操作：过滤、蒸发、结晶、灼烧、蒸馏、分液等。常见
仪器：漏斗、蒸发皿、坩埚、酒精灯、三脚架、泥三角等。常见考点：趁热过滤防止物质结晶析
出；灼烧用坩埚；蒸发浓缩用蒸发皿。
温度控制对反应的影响：温度影响反应速率、平衡移动、物质分解、水解程度等。需结合已知信
息分析最佳温度范围。常见考点：高温焙烧CuSO₄ 分解生成CuO 降低浸出率；低温焙烧使
(NH₄)₂SO₄ 不完全分解。
信息型方程式的书写：根据流程中的物质转化和已知信息，结合氧化还原配平或复分解规律，书
写陌生化学方程式或离子方程式。常见考点：FeS₂ 与O₂ 和H₂O 的细菌氧化反应；MoS₂ 与MnO₂ 和
O₂ 的焙烧反应；V₂O₅ 与NaOH 溶液的溶解反应。
物质存在形态与分布图解读：某些元素在不同pH 下以不同离子形态存在（如V、Cr、As），需根
据分布系数图判断主要形态，选择分离条件。常见考点：V₂O₅ 在pH=12 时以VO₄³⁻形式存在；
As(V)在碱性条件下沉降。
滴定分析与纯度计算：通过滴定实验测定产品纯度，涉及氧化还原滴定、配位滴定等。需写出滴
定反应方程式，根据消耗标准溶液体积计算含量。常见考点：Li₂TiO₃ 纯度测定中用铝粉还原Ti⁴⁺为
Ti³⁺，再以Fe³⁺标准溶液滴定，用KSCN 作指示剂。
气体产物与尾气处理：焙烧或酸浸过程可能产生有毒气体（SO₂、Cl₂、H₂S 等），需用吸收液处理
或转化为有用物质。常见考点：Pb₃O₄ 与盐酸产生Cl₂；硫化物焙烧产生SO₂ 用氨水吸收。
硅酸盐与难溶杂质分离：矿石中的SiO₂ 通常不溶于酸，成为浸出渣；钙、镁等易与硫酸根形成微
溶物（CaSO₄），需通过升温或稀释等方法提高其溶解度。常见考点：钛铁矿酸浸后滤渣含SiO₂ 和
CaSO₄；黑钨矿酸浸后滤渣主要为SiO₂。
1．原料的预处理
常见术语
操作目的
研磨、雾化将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物的接触面积，以增大
反应速率或提高原料利用率
灼烧（煅
烧）
①除去硫、碳单质；②使有机物转化或被除去；③高温下原料与空气中的氧气反应；④除去
热稳定性差的杂质等
水浸
与水接触反应或溶解
酸浸
①溶解，使其转变成可溶物进入溶液中，以达到与难溶物分离的目的；②去除氧化物（膜）
碱浸
①除去金属表面的油污；②溶解铝、氧化铝等
2．反应条件的控制
常用方法
作用分析
控制温度（常用
水浴、冰浴或油
浴）
加热：①增大反应速率或溶解速率；②促进平衡向吸热反应方向移动；③除去热稳定性
差的杂质，如NaHCO3、NH 4Cl等物质；④使沸点相对较低或易升华的原料汽
化；⑤煮沸时促进溶液中气体（如氧气）的挥发等。
降温：①防止某物质在高温时溶解或分解；②使化学平衡向放热反应方向移动；③使某
种沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离等；④降低某些晶体的溶解度，减少
损失等。
控温：①结晶获得所需物质；②防止某种物质（如H 2O2、浓硝酸、铵盐等）温度过高
时分解或挥发；③使某物质达到沸点挥发出来；④使催化剂的活性达到最高；⑤防
止副反应的发生等
加入氧化剂（或
还原剂）
①转化为目标产物的价态；②除去杂质离子［如把Fe
2+氧化成Fe
3+，而后调节溶液的
pH，使其转化为Fe(OH )3沉淀除去］
加入沉淀剂
①生成硫化物沉淀（如加入硫化钠、硫化铵、硫化亚铁等）；②加入可溶性碳酸盐，生
成碳酸盐沉淀；③加入氟化钠，除去Ca
2+、Mg
2+
控制溶液的pH ①促使金属离子形成氢氧化物沉淀析出（或抑制水解）；②创造氧化还原反应所需要的
酸性或碱性环
3．各类结晶方式的选择及操作
结晶方式
操作及适用范围
蒸发结晶
蒸发大部分溶剂，使晶体析出。适用于溶解度受温度影响不大的物质（如NaCl）
冷却结晶
将溶液加热浓缩至饱和，冷却热饱和溶液，使晶体析出。适用于溶解度受温度影响较大
的物质（如KNO3）
重结晶
将晶体重复溶解、制成热饱和溶液、冷却结晶、再过滤、洗涤
改变溶剂结晶
①盐析法：在溶液中加入大量无机盐，使某些物质的溶解度降低而析出，与其他成分分
离的方法。如肥皂的制备、蛋白质的分离和提纯等；
②醇析法：在溶液中加入有机溶剂乙醇使晶体析出的方法。如向硫酸铜溶液中滴加氨
水，生成蓝色沉淀，继续滴加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液，最后向该溶
液中加入一定量乙醇，析出[Cu(NH 3)4]SO4⋅H 2O晶体
4．沉淀的洗涤
（1）洗涤试剂、适用范围及目的
洗涤试剂
适用范围
目的
蒸馏水
冷水
产物不溶于水
除去固体表面吸附的××杂质，可适当降低固体因溶解
而造成的损失
热水
物质的溶解度随着温度升
高而减小
除去固体表面吸附的××杂质，可适当降低固体因温度
变化溶解而造成的损失
有机溶剂（酒精、丙酮
等）
固体易溶于水，难溶于有
机溶剂
减少固体溶解；利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的
水分，产品易干燥
饱和溶液
对纯度要求不高的产品
减少固体溶解
酸、碱溶液
产物不溶于酸或碱
除去固体表面吸附的可溶于酸或碱的杂质；减少固体溶
解
（2）检验离子是否已经沉淀完全的方法:将反应混合液静置，向上层清液中继续滴加沉淀剂×× ，若不再
产生沉淀，则×× 离子已经沉淀完全，若产生沉淀，则×× 离子未完全沉淀。
（3）洗涤沉淀的方法：向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次。
（4）检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若未出现特
征反应现象，则沉淀已洗涤干净，否则沉淀未洗涤干净。
5．金属离子的萃取与反萃取
金属离子的萃取与反萃取是工艺流程中的一个重要环节，其过程可以达到使金属离子分离和富集的目的，
具有简单、便于操作和周期短的特点。萃取与反萃取的原理如下：
（1）溶剂萃取——利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，达到分离和富集的目的。
（2）反萃取和洗脱——与萃取过程相反，用一定的酸、碱或盐溶液把金属离子从有机相中再次返回到水
相中的过程。
例如，采用某萃取剂萃取水溶液中的Cu
2+，萃取过程可以简单地用离子方程式表示为
2 RH +Cu
2+⇌R2Cu+2 H
+（RH代表萃取剂）。正反应为萃取过程。向反应体系中加稀硫酸，平衡
逆向移动，Cu
2+被释放出来，萃取剂获得再生，可以重复使用，这个过程就是反萃取。
6．其他操作的分析
（1）蒸发时的气体氛围抑制水解，如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气氛中
加热，以防止其水解。
（2）减压蒸馏的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止受热分解、氧化等。
1．（2026·重庆·模拟预测）工业上以软锰矿(主要成分为
，还含有少量
)和辉钼矿(主要成分为
，还含有少量
、
的氧化物)为原料，联合制备四钼酸铵晶体
和硫酸
锰晶体的工艺流程如下：
已知：①流程中“萃取”的原理为
(叔胺)
。
②
，常温下，NiS 和MnS 的p
分别为19.4 和12.6。
（1）已知基态
的价层电子排布式为
，则
在元素周期表的位置为___________；
是一种
典型的过渡金属二硫化物，具有类似石墨烯的二维层状结构(如图)，说明链与链之间是靠___________
维系的。
（2）“高温焙烧”过程中
、
转化为
、
，且不考虑产生其他物质，写出该反
应的化学方程式___________。
（3）“酸浸”时加入稀硫酸的作用，除溶解焙烧产物、提供
外，还能___________。(任答1 点)
（4）“反萃取”中的试剂X 最适宜选用___________(填标号)；
a．稀硫酸 b．氨水 c．NaOH 溶液 d．
溶液
从“母液”中回收的副产品在农业上可用于___________。
（5）四钼酸铵可以生产试剂级钼酸钠，已知钼酸钠的溶解度曲线如图所示，由钼酸钠溶液获得
晶体的操作为___________、过滤、洗涤、烘干。
（6）若“调
除镍”前溶液中
，则“除镍”应控制溶液
的范围是___________。
(该溶液中
，忽略溶液体积变化，
)
【答案】（1） 第五周期第ⅥB 族 范德华力
（2）
（3）抑制
水解；便于分离出
；提供酸性环境，便于后续萃取(任答1 点)
（4） b 作氮肥
（5）蒸发浓缩、冷却至10℃以下结晶
（6）
【解析】由流程可知，软锰矿和辉钼矿在空气中高温焙烧时，二氧化锰、二硫化钼与氧气在高温条件下反
应生成钼酸锰和硫酸锰，向焙烧渣中加入硫酸酸浸，将氧化铁、氧化镍溶解得到可溶性硫酸盐，二氧
化硅与硫酸不反应，过滤得到含有二氧化硅的浸出渣和浸出液；向浸出液中加入叔胺萃取溶液中的钼
元素，分液得到水相和有机相；向水相中加入碳酸钠溶液，将铁离子转化为黄钠铁矾，过滤得到黄钠
铁矾和滤液；向滤液中加入硫化钠调节溶液pH，将镍离子转化为硫化镍沉淀，过滤得到含有硫化镍
的滤渣和含有硫酸锰的滤液；滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作制得四水硫酸锰晶体；向有机
相中加入氨水反萃取、分液得到叔胺和四钼酸铵溶液；向溶液中加入硫酸，中和过量的氨水，使四钼
酸铵转化为沉淀，过滤得到含有硫酸铵的母液和四钼酸铵晶体。
（1）①基态
的价层电子排布式为
，则
在元素周期表的位置为第五周期第ⅥB 族；
②
是一种典型的过渡金属二硫化物，具有类似石墨烯的二维层状结构(如图)，说明链与链之间是靠范
德华力维系的。
（2）高温焙烧时发生的反应为二氧化锰、二硫化钼与氧气在高温条件下反应生成钼酸锰和硫酸锰，反应
的化学方程式为
（3）“酸浸”时加入稀硫酸的作用，除溶解焙烧产物、提供
外，抑制
水解；便于分离出
；
提供酸性环境，便于后续萃取；
（4）①流程中“萃取”的原理为
(叔胺)
，加入氨水能中和溶液中的
氢离子，使平衡向逆反应方向移动，有利于四钼酸铵的生成，且不引入新杂质，故选b；
②由分析可知，母液的主要成分为硫酸铵，则回收的副产品为硫酸铵，可以作氮肥；
（5）温度高于10℃，便不再析出
晶体，获得
晶体的操作为溶解、蒸发浓
缩、冷却至10℃以下结晶、过滤、洗涤、烘干；
（6）由硫化锰的溶度积可知，溶液中锰离子浓度为0.5 mol/L 时，溶液中
，则
，由硫化镍的溶度积可知，溶液中
镍离子完全沉淀时，溶液中
，则，则溶液中pH 的范围为
；
2．（2026·辽宁朝阳·二模）一种利用钒钛磁铁矿精矿(主要成分为
、
、
和
)综合提取
钒、钛，并同步制备黄铵铁矾的工艺流程如下图所示：
已知：
①气体主要含
和
；
②“酸浸”所得溶液中钒、钛以
、
形式存在；
③该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH 如下表：
金属离子
开始沉淀的pH
7.6
2.7
3.1
沉淀完全的pH
9.6
3.7
5.4
（1）基态钛原子的价层电子轨道表示式为______。
（2）“浸出渣”的主要成分为______(填化学式)。
（3）“沉钛”时，适量铁粉的作用是______(答两点)。
（4）“萃取”时，
转化为
与萃取剂
结合，其过程表示为：
。从物质“再利用”角度出发，“反萃取”过程中加入物质可为______(填化学式)；
其作用为______。
（5）“沉铁”时，生成黄铵铁矾的离子方程式为______。
（6）
可溶于强酸强碱，常温时不同pH、不同钒元素浓度时，+5 价V 存在形态如图所示(忽略溶液前
后体积变化)：
将0.01 mol
溶解在2 L 烧碱溶液中，剩余溶液的
，反应的离子方程式为______。
【答案】（1）
（2）
（3）将
转化为
；消耗
调节pH 使
转化为沉淀
（4）
消耗
使
(萃取反应)平衡逆向移动，将
与萃取剂分离
（5）
（6）
【解析】钒钛磁铁矿精矿（主要成分为Fe3O4、FeV2O4、TiO2和SiO2）经加压焙烧后，用盐酸进行酸浸，
所得溶液中钒、钛以
、
形式存在，滤渣含SiO2；加适量铁粉沉钛，调节溶液pH 使TiO2+完
全生成TiO(OH)2沉淀；加入H2O2将+2 价亚铁离子氧化成+3 价铁离子，加入有机萃取剂R3N，
先
转化为
，再与萃取剂R3N 结合进入有机相，4R3N+4H++
[R3NH]4H2V10O28，加酸化
的Na2SO4洗涤分液，有机相进行反萃取，经一系列操作得V2O5；水相加入(NH4)2SO4生成黄铵铁矾，
据此作答。
（1）Ti 为22 号元素，基态钛原子的价层电子轨道表示式为
。
（2）根据分析，“浸出渣”的主要成分为
。
（3）“沉钛”时，适量铁粉的作用是将
转化为
；消耗
调节pH 使
转化为沉淀。
（4）反萃取时，加入碱性物质与H+反应，消耗H+，使c(H+)降低，萃取反应的平衡逆向移动，将
与萃取剂分离；则“反萃取”过程中加入物质可为NH3。其作用为消耗
使
(萃取反应)平衡逆向移动，将
与萃取剂分离。
（5）“沉铁”时，加入(NH4)2SO4，生成黄铵铁矾的离子方程式为：
。
（6）剩余c(OH-)=0.01 mol/L，c(H+)=10-12 mol/L，pH=12；结合V 的存在形态图：pH=12 时，c(V)=
=0.01mol/L，即-lgc(钒)=-lg0.01=2 时，+5 价V 主要以
形式存在，V2O5与OH-反应生
成
和H2O，离子方程式为：
。
3．（2026·广东江门·二模）开发深海矿产资源是人类可持续发展的重要选择。一种从深海富钴结壳(主要
含
、
、
、
、
、
)中分离获得金属资源的工艺流程如图：
已知：①“还原浸出”后得到的滤液中
、
、
、
。
②常温下，部分金属氢氧化物溶度积如下表。溶液中的金属离子浓度小于或等于
时可认为完全
沉淀。
氢氧化
物
（1）“粉碎”的目的是___________。
（2）“还原浸出”过程中，
还原
的离子方程式为___________。
（3）“除铁”时，可调至
___________(溶液体积变化忽略不计)。
（4）“萃取”过程中，
与萃取剂
(图
)形成的配合物结构如图所示。
下列说法正确的有___________(填标号)。
A．配位时
被还原
B．
与
原子形成了配位键
C．配合物与水能形成分子间氢键
D．图
、图中
原子的杂化类型发生了改变
（5）画出电解硫酸铜溶液制备铜的电解池示意图___________。
（6）某含铜化合物在光电子学和太阳能电池领域有潜在应用，其晶胞结构和俯视图如图所示。该化合物
中
___________；晶体中与
最近且等距离的
原子的数目为___________。
（7）
焙解(高温下隔绝空气发生分解)时的化学方程式为___________。
【答案】（1）增大反应速率
（2）
（3）
（4）BC
（5）
（6）
（7）
【解析】在粉碎的富钴结壳中加入
和
溶液后，得到滤液（含有
、
、
、
、
）和浸渣（
），其中
、
和
由
、
和
分别被
还原得到；向滤
液中通入空气，
被氧化为
，向滤液中加入
，调节
后，滤液
升高，生成
沉淀，达到除铁的目的；向滤液（含有
、
、
、
）中加入萃取剂
后，
和萃取剂结合，剩余离子（含有
、
、
）经硫化沉淀后分离；向
和萃取剂结合
的配合物中加入硫酸，使
和萃取剂分离，得到
溶液；
溶液经电解，得到铜单质；经
浓缩结晶得到的
经过焙解可得到
。
【解析】（1）将富钴结壳粉碎可以增大其与反应溶液的接触面积，从而增大反应速率；
（2）
和
在酸性条件下发生氧化还原反应，
被还原为
，
被氧化为
，该反应的
离子方程式为：
；
（3）除铁过程中
转化为
沉淀，除铁后滤液中
的浓度小于或等于
，设除铁后
，此时滤液中存在化学平衡（
），
，将
的浓度代入前式可以得到
，由此可算出
的浓度为
；已知
，将
的浓度代入前式
可得
，由此可算出溶液中
浓度为
，
则有
；为了达到除铁的目的，滤液的
，但同时又要避免滤液的
过高，
使得其他离子沉淀，已知滤液中
的
较小，这说明
会在
的浓度较小时沉淀，已知
、
，将
的浓度代入前式得
，由此可算出
，此时的
；故为了沉铁且避免其他离子沉淀的
范围
为
；
（4）A．形成配合物时，配体中配位原子的孤电子对向中心的空杂化轨道配位，形成配位键，该过程中没
有电子的转移或电子对的偏移，中心离子（
）的化合价不变，A 错误；
B．
图中红圈中的
原子的孤电子对向中心离子的空杂化轨道配位，
形成配位键，B 正确；
C．配合物中含有能形成氢键的羟基（如图所示
），其可与水形成分
子间氢键，C 正确；
D．在形成配合物前后，萃取剂中的
原子都是sp2杂化，其杂化类型不变，D 错误；
故答案选BC。
（5）电解硫酸铜溶液制备铜时，阴离子（
）向阳极（与直流电源的正极相连）迁移，阳离子（
）向阴极（与直流电源的负极相连）迁移，如图所示，
；
（6）在含铜化合物的晶胞中，
原子数为：
，
原子数为：
，
原子
数为：
，因此其化学式为
，该化合物中
；如图所示
，在晶胞中，与蓝圈中
最近且等距离的
原子为图中红圈中的两个
原子，以
及与该晶胞顶部相邻的另一个晶胞中位于图中绿圈中位置的两个
原子，故晶体中与
最近且等距离
的
原子的数目为
；
（7）由工艺流程图可知，
经焙解可产生
，在该过程中
失去电子，发生了氧化反应，
的平均化合价从
升高到
，
得到电子，发生了还原反应，其化合价从
下降到
，转化为
，
由此可看出一个
得到了
个电子，而一个
失去了
个电子，得失电子不平衡，故该过程中失去电
子的还有一部分
，
中的一部分
失去电子，被氧化为
，故该过程的化学方程式为：
。
4．（2026·贵州·模拟预测）一种多金属精矿中含有Fe、Al、Cu、Ni、Ca、Si、O 等元素，现从中提取
Fe、Cu、Ni 的工艺如图所示：
已知：室温下相关物质的
如下表。
氢氧化物
回答下列问题：
（1）基态
的价层电子排布图为_____。
（2）固体残渣含有少量
和_____。
（3）“高压加热”时，生成
的离子方程式为_____。“电解”时，
颗粒分散于溶液，以Fe 片、
石墨棒为电极，写出阴极的电极反应式_____。
（4）若滤液1 中
和
的浓度均为
，“沉铝”时，
最高可调至_____（溶液体积变化
可忽略，计算结果精确至小数点后2 位）。
（5）“选择萃取”中，镍形成的配合物如图甲所示，下列说法正确的是_____。（填序号）
A．配合物中Ni 的化合价为+6
B．配合物中元素的电负性大小：N>O>S
C．配合物中
分子中
D．配合物中
配位键中的电子由
的
轨道提供
（6）
晶体的立方晶胞如图乙所示。已知：相邻原子间的最近距离之比
，则
_____；晶体中与
原子最近且等距离的原子的数目为_____。
【答案】（1）
（2）
（或不溶性硅酸盐）、
（3）
（4）5.15
（5）C
（6）
12
【解析】矿粉酸浸时，加入硫酸和
，固体残渣含有少量
和
、
，浸取液中含有
、
、
、
等，调节pH=3.0，通入空气加热得到
，
可以通过电解得到Fe 单质，滤
液1 在常温下沉铝，滤液2 选择萃取得到含硫酸根的溶液和分别含Cu 配合物和Ni 配合物，最终得到
产品
，据此分析。
（1）Fe 为26 号元素，基态
的价层电子排布图为
。
（2）酸浸时，加入硫酸和
，固体残渣含有少量
和
、
，浸取液中含有
、
、
、
、少量
。
（3）“高压加热”时，生成
的离子方程式为
。电解
颗粒得
到
单质，在阴极发生还原反应，则
片为阴极，电极反应为
。
（4）“沉铝”时，要使
和
不出现沉淀，由于
的溶度积更小，会先沉淀，因此要使
不出现沉淀，
最高可调至5.15。
，
，
，
。
（5）配体
中提供孤对电子的
原子带一个单位负电，可以视作是得到一个电子的阴
离子，其余配体不带电，整个配合物不显电性，形成配合物后，中心离子还是
，
的化合价不
变为+2 价，A 不符合题意；配合物中元素的电负性大小为：
，B 不符合题意；
分子中
原子提供孤电子对与中心离子形成配位键后，孤电子对与成键电子对间的排斥作用变成成键电子对
间的排斥作用，排斥作用减弱，因此键角变大，C 符合题意；配合物中
配位键中的电子由
的
杂化轨道上的孤电子对提供，D 不符合题意；故选C。
（6）根据相邻原子间的最近距离之比
：
：
，设晶胞边长为
，由几何关系可知，顶点的
原子与体心的原子距离为
，面心的原子与体心的原子距离为
，则可以确定，晶胞中体心的原
子为
，有1 个，顶点原子为
，有
个，面心原子为
，有
个，则
。
根据分析，以一个顶点Cu 原子为研究对象，与之最近且等距离的原子是12 个面心上的Ni 原子。
5．（2026·山西太原·二模）镨（Pr）是重要的稀土元素，氟化镨（
）常用作电弧碳棒添加剂。一种以
孪生矿（主要含ZnS、FeS、
、
等）为原料制备氟化镨的工业流程如下。回答下列问题：
已知：①该实验条件下，金属离子生成氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH：
金属离子
开始沉淀时的pH
5.4
2.2
7.5
8.0
沉淀完全时的pH
6.5
3.1
9.0
8.9
②
较稳定，不易被过氧化氢、
等常见氧化剂氧化。
③常温下，两相平衡体系中，被萃取物在有机相和水相中的物质的量浓度之比称为分配比（D）
，萃取率（E）
。
④
可与过量
形成可溶性氟配合物，如
。
（1）为提高“溶浸”速率，可采取的措施有________（答一点即可）。
（2）“溶浸”时
可被
氧化，生成淡黄色的沉淀，该反应的化学方程式为________。
（3）“除锌、铁”步骤中调节pH 的范围为________。
（4）
在某有机萃取剂和水中的分配比
，现使用该萃取剂对1000L
的水溶液进行萃取，单
次萃取率
，则至少要加入萃取剂________L。（忽略溶液体积的变化）
（5）萃取的原理为
，“反萃取”步骤中，应加入的试剂是________（填化
学式）。
（6）“转化”过程反应的离子方程式为________。
（7）“氟化”步骤中加入HF 溶液时，反应温度过高会导致________；HF 溶液加入过多会导致________。
【答案】（1）将孪生矿粉碎、搅拌、增大
溶液的浓度、升高温度（答一点即可）
（2）
（3）
（4）380
（5）HCl
（6）
（7） HF 挥发 局部HF 浓度过高，
可与
形成可溶性配合物
，降低
的产率
【解析】孪生矿加入
溶液溶浸，将金属硫化物中的S 元素氧化为硫单质，金属阳离子进入溶液，
和生成的硫单质不溶为滤渣Ⅰ，过滤除去；滤液中加入双氧水将
氧化为更容易除去的
，
之后调节pH 除去
、
，滤渣Ⅱ为氢氧化铁、氢氧化锌沉淀；过滤后将所得滤液进行多次反复
萃取(稀土元素在孪生矿中含量较低)，多次萃取后，反萃取，得到PrCl3；PrCl3与NH4HCO3溶液反应
后转化为
，再经HF 溶液“氟化”得到PrF3。
（1）提高浸出速率的常见方法为将矿石粉碎或适当升高温度、搅拌、适当提高FeCl₃ 溶液浓度等；
（2）淡黄色沉淀为S 单质，
被还原为
，
不被氧化，根据氧化还原反应得失电子守恒配平：
；
（3）调节pH 的目的是使
、
完全沉淀除去，而
不沉淀，因此pH 需要大于等于
沉淀完全
的pH：6.5，小于
开始沉淀的pH：8.0；
（4）设加入萃取剂体积为V，D=
=50，
，萃取率E=
，解得：V≥380 L；
（5）根据平衡方程式可知：
，增大
使平衡逆向移动实现反萃取，为不引
入杂质，选择盐酸；
（6）
与碳酸氢铵反应发生双水解生成
沉淀，同时放出
，根据电荷、原子守恒配平：
（7）①HF 沸点低易挥发，温度过高会加速HF 挥发；②根据已知信息，过量
会与
形成可溶性配合
物
，降低产物
产率。
6．（2026·浙江嘉兴·二模）无水偏钛酸锂(
，
)作为新型固态电池电解质材料，具有
极高稳定性与安全性。某实验小组以钛铁矿(主要含有
及少量
、FeO、
、CaO)和碳酸
锂(
)为主要原料制备偏钛酸锂的工艺流程如图所示：
已知：“酸浸”时，钛铁矿与
发生非氧化还原反应
（1）滤渣1 的主要成分为___________。
（2）下列说法正确的是___________。
A．操作1 是趁热过滤，加入试剂X 的目的是将
还原为
B．操作3“稀释加热”的目的是促进
和
水解为
C．操作4 用到的主要仪器有坩埚、坩埚钳、泥三角、三脚架、煤气灯等
D．“酸浸”中发生的主要反应的化学方程式：
（3）测定样品中
纯度。取3.000 g 样品，在酸性条件下充分溶解，得到含
的溶液。加入适量
铝粉将
还原为
。过滤并洗涤，将所得滤液和洗涤液合并配制成250 mL 溶液。取滴定管检漏、
水洗
(___________)
装液
(___________)
(___________)
(___________)
(___________)
用
标准溶液滴定，将
转化成
，滴定至终点
读数。重复操作3
次，平均消耗标准溶液24.80 mL。
①从下列选项中选择合适的操作补全测定步骤___________；
a．滴加指示剂
b．调液面、读数
c．润洗
d．用移液管准确移取25.00 mL 待测溶液加入锥形瓶
e．右手将滴定管倾斜
左右，左手迅速打开活塞使溶液冲出，从而使溶液充满尖嘴
f．将胶管弯曲使玻璃尖嘴向上倾斜，用两指捏住胶管，轻轻挤压玻璃球，使溶液从尖嘴流出，即可赶出气
泡
②步骤a 中滴加的指示剂为___________。
③实验过程中用
将
转化为
的离子方程式为___________。
④该样品中
的纯度为___________。
⑤本实验中滴定管润洗的具体操作是___________。
【答案】（1）二氧化硅(或SiO2)、硫酸钙(或CaSO4)
（2）ABC
（3） cebda KSCN 溶液
90.9% 加入3~5 mL
待装溶液，倾斜转动滴定管，使溶液润湿全部内壁；轻轻转动活塞，使溶液从下口流出，重复操作
2~3 次
【解析】钛铁矿（主要成分为FeTiO3，含SiO2、FeO、Fe2O3、CaO 等杂质）经150~200℃浓硫酸酸浸后，
FeTiO3与浓硫酸发生非氧化还原反应生成FeSO4、Ti(SO4)2；FeO、Fe2O3分别与硫酸反应生成FeSO4、
Fe2(SO4)3（由于酸浸过程中同时加入铁粉（试剂X），铁粉将Fe3+还原为Fe2+，因此Fe2(SO4)3被还原
为FeSO4；CaO 与硫酸反应生成微溶的CaSO4；SiO2不与硫酸反应；操作1 为趁热过滤，滤渣1 为不
反应的SiO2和生成的CaSO4；滤液1 含Ti(SO4)2、FeSO4，滤液1 经操作2 冷却结晶、过滤得到绿矾
（FeSO4·7H2O）和含Ti(SO4)2的滤液2；滤液2 经操作3 稀释、加热，Ti4+、TiO2+水解生成H2TiO3沉淀，
H2TiO3沉淀经操作4 加热脱水得到TiO2；TiO2与Li2CO3高温反应生成Li2TiO3；
（1）由分析知，滤渣1 为不与硫酸反应的SiO2，以及微溶的CaSO4；
（2）A．操作1 趁热过滤可防止FeSO4因温度降低结晶析出，损失钛元素；加入铁粉（试剂X）将Fe3+还
原为Fe2+，便于后续结晶提纯绿矾，A 正确；
B．滤液2 稀释加热时，Ti4+、TiO2+的水解平衡Ti4++3H2O
H2TiO3+4H+、TiO2++2H2O
H2TiO3+2H+，加
热促进水解平衡正向移动，生成H2TiO3沉淀，B 正确；
C．操作4 是将
高温分解为
，该固体的灼烧过程需在坩埚中进行，用到的主要仪器有坩埚、坩
埚钳、泥三角、三脚架、酒精灯或高温电炉等，C 正确；
D．“酸浸”时，钛铁矿与
发生非氧化还原反应，
中
为+2 价，
为+4 价，选项中给的方
程式Fe 元素化合价由+2 价升高到+3 价，Ti 元素化合价由+4 价降低到+3 价，属于氧化还原反应，与
题干信息不符，D 错误；
故答案选ABC。
（3）①滴定管检漏、水洗后，先c 润洗（用待装液润洗），再装液；装液后e 赶气泡（酸式滴定管快速放
液赶气泡、碱式滴定管弯曲胶管赶气泡）；然后b 调液面、读数（调整至0 刻度或零刻度以下）；接
着d 移取待测液（用移液管移取25.00 mL 待测液至锥形瓶）；最后a 加指示剂、滴定；故滴定管使用
步骤为cebda；
②滴定反应为Ti3++
+Fe3+=TiO2++ Fe2++2H+，Fe3+与KSCN 溶液生成血红色配合物，滴定终点时Fe3+完全
反应，血红色褪去，故指示剂为KSCN 溶液。
③Ti3+被Fe3+氧化为TiO2+，Fe3+被还原为Fe2+，结合酸性环境、电荷守恒与原子守恒，离子方程式为Ti3+
+Fe3++H2O = TiO2++Fe2++2H+；
④滴定关系：Li2TiO3~Ti3+~Fe3+（1molLi2TiO3对应1mol Fe3+）；标准液消耗：n(Fe3+) =
0.1000mol·L-1×24.80×10-3L= 2.48×10-3mol； 250 mL 溶液中n(Li2TiO3) = 2.48×10-3mol×
=
0.0248mol；m(Li2TiO3) = 0.0248mol×110g·mol-1= 2.728g； 样品Li2TiO3的纯度：
×100%
=90.9%；
⑤该实验选的滴定管为酸式滴定管，滴定管润洗操作：加入3~5mL 待装溶液，倾斜滴定管至约30°，转动
滴定管使溶液润湿全部内壁；轻轻转动活塞，使溶液从下口流出，重复操作2~3 次。
7．（2026·四川内江·三模）2025 年宁德时代推出了Na2ZrCl6作为固态电解质的第二代钠电池。以天然锆英
石(ZrSiO4含Fe2O3、Cr2O3、Pb3O4、SiO2等杂质)为原料生产Na2ZrCl6并回收Pb 的工艺流程如下：
已知：①“溶浸”后溶液中金属元素的存在形式为ZrO2+、Cr3+、Fe3+、[PbCl4]2-；
②PbCl2(s)+2Cl-(aq)
[PbCl4]2-(aq) ΔH>0；
③部分氯化物的沸点如下表：
物质
ZrCl4
FeCl3
FeCl2
CrCl3
CrCl2
沸点/℃
329
321
700
1300
1150
④25℃时，Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31，Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5。
回答下列问题：
（1）Zr 与Ti 同族，Zr 位于元素周期表的_______区。
（2）“溶浸”时Pb3O4反应产生了黄绿色气体，离子方程式为_______。
（3）“调pH”后，废液中
，则废液中c(Cr3+)为_______mol/L。
（4）“转化”的目的是_______；整个流程中可循环使用的物质有_______、_______和NaCl。
（5）“惰性电极电解”制得Pb 的电极反应式为_______。
（6）某含锆的结合剂是一种平面层状材料，其晶体部分结构如图。该结合剂的化学式为_______；层间区
域可以容纳水分子的原因是_______。
【答案】（1）d
（2）
（3）
（4） 把
还原为沸点更高的
，便于蒸馏分离出
HCl
（5）
（6）
或
层间含
，能与层间区域水分子形成氢键
【解析】用浓盐酸+硝酸酸溶原料，不溶性的
等杂质成为滤渣除去，所有金属元素分别转化为
、
、
、
进入溶液。加入
沉铅，打破
与
的平衡，析出
；经热
熔、惰性电极电解回收铅；再加氨水溶液调pH，使
转化为金属的氢氧化物；煅烧后
生成金属的氧化物；加入
高温氯化，生成
；通入氢气还原，将
还原
为
；蒸馏后，
转化为气体，
仍以固态形式存在；
与NaCl 在特定条件下
化合，生成
。
（1）Zr 与Ti 同族，为ⅣB 族元素，元素周期表中ⅢB~Ⅷ族属于d 区，因此Zr 位于d 区。
（2）黄绿色气体为
，
可看作
，
价Pb 氧化
生成
，自身被还原为
价Pb，
结合信息Pb 以
存在，配平得到离子方程式：
。
（3）由
，代入
，得
。
再由
，计算得
。
（4）根据氯化物沸点，
沸点接近
，还原为
后沸点远高于
，蒸馏时仅
蒸出，实
现提纯；流程中“转化”生成的HCl 可以循环用于溶浸，电解生成的
可循环用于氯化步骤。
（5）由
生成Pb 是发生在阴极的反应，电极反应为
。
（6）在1 个结构单元中，1 个P 原子与3 个O 原子和1 个
相连，构成
，而每个Zr 原子被4 个结
构单元共用，则1 个结构单元中含有Zr 原子的个数为
，且含2 个
，所以该结合剂的化学
式为
或
；层间区域，
中的
，能与水分子间形成氢键，所以可以容纳水
分子的原因是：层间含
，能与层间区域水分子形成氢键。
8．（2026·河北张家口·二模）钨是一种战略稀有金属，黑钨矿是提取钨的重要原料。合理开发利用黑钨矿
资源，对推动我国钨工业可持续发展具有重要意义。一种以黑钨精矿为原料提取
的工艺
流程如下：
已知：①黑钨精矿的主要成分为
、
，还含有方解石(
)。
②“碱浸”中产生的
在萃取前经酸化转化为钨聚合阴离子如
等，三烷基胺(
)遇
转化为胺盐如
。
回答下列问题：
（1）“磨矿”的目的是___________，为防止“酸浸”时产生大量气泡，产生“冒槽”现象，需采取的措
施是___________。
（2）写出“雾化-氧化热解”时生成
的化学方程式：___________。
（3）“萃取”的原理是胺盐与水溶液中的物质发生离子交换，则“反萃取”中发生反应生成
的化学
方程式是___________。
（4）萃余液中加入
固体可制备
，调整萃余液中
的初始浓度，测得相同时间内不同初始
下，
与萃余液中的
物质的量之比对
的转化率的影响如图所示。
当
与
物质的量之比一定时，初始
对应的
的转化率最大，试分析原因：
___________。
（5）“纯化”时加入HCl 和
的作用分别是___________、___________。
（6）此工艺流程实现了多种物质的循环利用，如“雾化—氧化热解”中生成的HCl 可循环至“酸浸”或
“纯化”、___________(再举一例)。
【答案】（1） 增大反应物接触面积，加快酸浸速率，使酸浸更充分 控制盐酸的加入速率（或
分批缓慢加入盐酸，合理即可）
（2）
（3）
（4）初始
过低时，反应速率慢，相同时间内反应不完全，转化率低；初始
过高时，沉淀
转化过快，生成的
会覆盖在
表面，阻碍反应继续进行，转化率降低，因此初始c(
)=
时转化率最高
（5） 除去未反应的
杂质 将溶液中的
转化为
，提高
的产率
（6）反萃取生成的
(三烷基胺)可循环至“萃取”工序(合理即可)
【解析】该工艺流程以黑钨精矿为原料，经磨矿、盐酸酸浸分离得到粗钨酸和含金属氯化物的酸母液，粗
钨酸依次经碳酸钠碱浸、硫酸酸化、三烷基胺萃取、氨水反萃取得到目标产物
溶液，萃余
液经碳酸钡转化、加盐酸和硫酸纯化得到纯硫酸钡，酸母液通入空气经雾化-氧化热解得到
、
、
副产物，过程中还可实现HCl 等物料的循环利用。
（1）磨矿的目的是增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分；黑钨精矿中的
会和盐酸快速反
应生成大量
，控制加酸速率可避免短时间生成过多气体，防止冒槽。
（2）酸浸后
以
形式存在于酸母液中，被空气中
氧化热解生成
，根据得失电子守恒，
每个
升1 价，1 个
降4 价，化学方程式为
。
（3）萃取后
结合钨聚合阴离子进入有机相，反萃取时
与
提供的
反应生成
，钨转化为钨酸铵，化学方程式为
。
（4）初始
过低时，反应速率慢，相同时间内反应不完全，转化率低；初始
过高时，沉淀
转化过快，生成的
会覆盖在
表面，阻碍反应继续进行，转化率降低，因此初始c(
)=
时转化率最高。
（5）钡转化后产物中还有未反应的
，
可将未反应的
溶解除去；溶解产生的
加硫酸
转化为
，提高产率。
（6）流程中反萃取再生的萃取剂
可返回萃取步骤循环使用。
