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1．【2023 年北京卷】以银锰精矿(主要含
、
、
)和氧化锰矿(主要含
)为原料联合提取
银和锰的一种流程示意图如下。
已知：酸性条件下，
的氧化性强于
。
（1） “浸锰”过程是在
溶液中使矿石中的锰元素浸出，同时去除
，有利于后续银的浸出：矿
石中的银以
的形式残留于浸锰渣中。
①“浸锰”过程中，发生反应
，则可推断：
(填“>”或
“<”)
。
②在
溶液中，银锰精矿中的
和氧化锰矿中的
发生反应，则浸锰液中主要的金属阳离
子有 。
（2） “浸银”时，使用过量
和
的混合液作为浸出剂，将
中的银以
形式浸
出。
①将“浸银”反应的离子方程式补充完整： 。
②结合平衡移动原理，解释浸出剂中
的作用： 。
（3） “沉银”过程中需要过量的铁粉作为还原剂。
①该步反应的离子方程式有 。
②一定温度下，
的沉淀率随反应时间的变化如图所示。解释分钟后
的沉淀率逐渐减小的原因：
。
专题93 工艺流程——物质分离提纯
1
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（4）结合“浸锰”过程，从两种矿石中各物质利用的角度，分析联合提取银和锰的优势： 。
【答案】（1） >
、
（2）
是为了与
电离出的
结合生成
，使平衡正向移动，提高
的浸出率；
是为了抑制
水解，防止生成
沉淀
（3）
、
被氧气氧化为
，
把
氧化为
（4）可将两种矿石中的锰元素同时提取到浸锰液中，得到
，同时将银元素和锰元素分离开；生成
的
还可以用于浸银，节约氧化剂
【解析】银锰精矿(主要含
、
、
)和氧化锰矿(主要含
)混合加
溶液，使矿石中的
锰元素浸出，同时去除
，矿石中的银以
的形式残留于浸锰渣中，浸锰液中主要的金属阳离
子有
、
；浸锰渣中
与过量
和
的混合液反应，将
中的银以
形式浸出，用铁粉把
还原为金属银。
（1）①“浸锰”过程中，矿石中的银以
的形式残留于浸锰渣中，
发生反应
，硫化锰溶于强酸而硫化银不溶于强酸，则可推断：
>
；
②根据信息，在
溶液中二氧化锰可将
氧化为
，自身被还原为
，则浸锰液中主要的金
属阳离子有
、
。
（2）①
中S 元素化合价升高，Fe 元素化合价降低，根据得失电子守恒、元素守恒，该离子方程式为
；
②
是为了与
电离出的
结合生成
，使平衡正向移动，提高
的浸出率；
是为了
抑制
水解，防止生成
沉淀。
2
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（3）①铁粉可将
还原为单质银，过量的铁粉还可以与铁离子发生反应，因此离子方程式为
、
；
②溶液中生成的
会被空气中的氧气缓慢氧化为
，
把部分
氧化为
，因此
后银的沉
淀率逐渐降低。
（4）联合提取银和锰的优势在于“浸锰”过程可将两种矿石中的锰元素同时提取到浸锰液中，将银元素
和锰元素分离开，利用
的氧化性将
中的
氧化为
，同时生成的
还可以用于浸银，
节约氧化剂，同时得到
。
2．【2023 年山东卷】盐湖卤水(主要含
、
和硼酸根等)是锂盐的重要来源。一种
以高镁卤水为原料经两段除镁制备
的工艺流程如下：
已知：常温下，
。相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。
回答下列问题：
（1）含硼固体中的
在水中存在平衡：
(常温下，
)；
与
溶液反应可制备硼砂
。常温下，在
硼砂溶液中，
水解生成等物质的量浓度的
和
，该水解反应的离子方程式为 ，
该溶液
。
（2）滤渣Ⅰ的主要成分是 (填化学式)；精制Ⅰ后溶液中
的浓度为
，则常温下精制Ⅱ过
程中
浓度应控制在
以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ，除无法回收
外，还将增加
的用量(填化学式)。
（3）精制Ⅱ的目的是 ；进行操作
时应选择的试剂是 ，若不进行该操作而直接浓缩，将导致
。
【答案】（1）
3
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（2）
CaO
（3） 加入纯碱将精制Ⅰ所得滤液中的
转化为
（或除去精制Ⅰ所得滤液中的
），提
高
纯度 盐酸 浓缩液中因
浓度过大使得
过早沉淀，即浓缩结晶得到的
中会混有
，最终所得
的产率减小
【解析】由流程可知，卤水中加入盐酸脱硼后过滤，所得滤液经浓缩结晶后得到晶体，该晶体中含有
Na+、Li+、Cl-、
等，焙烧后生成HCl 气体；烧渣水浸后过滤，滤液中加生石灰后产生沉淀，在此
条件下溶解度最小的是
，则滤渣Ⅰ的主要成分为
；由于
微溶于水，精制Ⅰ所得滤
液中再加纯碱又生成沉淀，则滤渣Ⅱ为
；精制Ⅱ所得滤液经操作X 后，所得溶液经浓缩结晶、
过滤得到氯化钠，浓缩后的滤液中加入饱和碳酸钠溶液沉锂，得到
。
（1）含硼固体中的
在水中存在平衡：
(常温下，
)；
与
溶液反应可制备硼砂
。常温下.在
硼砂溶液中，
水解生成等物质的量浓度的
和
，该水解反应的离子方程式为
，由B 元素守恒可知，
和
的浓度均
为
，
，则该溶液
。
（2）由分析可知，滤渣I 的主要成分是
；精制I 后溶液中
的浓度为2.0
，由
可知，则常温下精制Ⅱ过程中
浓度应控制在
以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ，若不回收HCl，整个溶液将呈强酸性，因此为达到除
Mg2+离子所需的碱性pH 首先需要额外多消耗CaO，同时多引入的Ca2+离子需要更多的纯碱除去，因
此，还将增加生石灰（CaO）和纯碱（
）的用量。
（3）精制Ⅰ中，烧渣水浸后的滤液中加生石灰后产生的滤渣Ⅰ的主要成分为
；由于
微溶于
水，精制Ⅰ所得滤液中还含有一定浓度的
，还需要除去
，因此，精制Ⅱ的目的是：加入纯
碱将精制Ⅰ所得滤液中的
转化为
（或除去精制Ⅰ所得滤液中的
），提高
纯度。
操作X 是为了除去剩余的碳酸根离子，为了防止引入杂质离子，应选择的试剂是盐酸；加入盐酸的目
的是除去剩余的碳酸根离子，若不进行该操作而直接浓缩，将导致浓缩液中因
浓度过大使得
过早沉淀，即浓缩结晶得到的
中会混有
，最终所得
的产率减小。
3．【2023 年6 月浙江卷】某研究小组用铝土矿为原料制备絮凝剂聚合氯化铝(
)按如
下流程开展实验。
4
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已知：①铝土矿主要成分为
，含少量
和
。用
溶液溶解铝土矿过程中
转变为难
溶性的铝硅酸盐。
②
的絮凝效果可用盐基度衡量，盐基度
当盐基度为0.60~0.85 时，絮凝效果较好。
请回答：
（1）步骤Ⅰ所得滤液中主要溶质的化学式是 。
（2）下列说法不正确的是___________。
A．步骤I，反应须在密闭耐高压容器中进行，以实现所需反应温度
B．步骤Ⅱ，滤液浓度较大时通入过量
有利于减少
沉淀中的杂质
C．步骤Ⅲ，为减少
吸附的杂质，洗涤时需对漏斗中的沉淀充分搅拌
D．步骤Ⅳ中控制
和
的投料比可控制产品盐基度
（3）步骤V 采用如图所示的蒸汽浴加热，仪器A 的名称是 ；步骤V 不宜用酒精灯直接加热的
原因是 。
（4）测定产品的盐基度。
的定量测定：称取一定量样品，配成溶液，移取
溶液于锥形瓶中，调
，滴加指示
剂
溶液。在不断摇动下，用
标准溶液滴定至浅红色(有
沉淀)，
30 秒内不褪色。平行测试3 次，平均消耗
标准溶液
。另测得上述样品溶液中
。
①产品的盐基度为 。
②测定
过程中溶液
过低或过高均会影响测定结果，原因是 。
【答案】（1）NaAlO2
（2）C
（3） 蒸发皿 酒精灯直接加热受热不均匀，会导致产品盐基度不均匀
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（4） 0.7 pH 过低，指示剂会与氢离子反应生成重铬酸跟，会氧化氯离子，导致消耗的硝酸银偏
少，而pH 过高，氢氧根会与银离子反应，导致消耗的硝酸银偏多
【解析】铝土矿主要成分为
，含少量
和
，向铝土矿中加氢氧化钠溶液，得到难溶性铝硅
酸盐、偏铝酸钠，氧化铁不与氢氧化钠溶液反应，过滤，滤液中主要含偏铝酸钠，向偏铝酸钠溶液中
通入二氧化碳，过滤，得到氢氧化铝沉淀，分为两份，一份加入盐酸得到氯化铝，将两份混合得到聚
合氯化铝溶液，加热得到聚合氯化铝固体。
（1）根据题中信息步骤Ⅰ所得滤液中主要溶质的化学式是NaAlO2；故答案为：NaAlO2。
（2）A．步骤I，反应所学温度高于100℃，因此反应须在密闭耐高压容器中进行，以实现所需反应温度，
故A 正确；
B．步骤Ⅱ，滤液浓度较大时通入过量
生成氢氧化铝和碳酸氢钠溶液，有利于减少
沉淀中的杂
质，故B 正确；
C．步骤Ⅲ，洗涤时不能需对漏斗中的沉淀充分搅拌，故C 错误；
D．
中a、b 可通过控制
和
的投料比来控制产品盐基度，故D 正确；
综上所述，答案为：C。
（3）步骤V 采用如图所示的蒸汽浴加热，根据图中信息得到仪器A 的名称是蒸发皿；酒精灯直接加热受
热不均匀，会导致产品盐基度不均匀，而用蒸汽浴加热，受热均匀，得到的产品盐基度均匀；故答案
为：蒸发皿；酒精灯直接加热受热不均匀，会导致产品盐基度不均匀。
（4）①根据
，样品溶液中氯离子物质的量浓度为
，
，根据电荷守恒得到
产品的盐基度为
；故答案为：
0.7。
②测定
过程中溶液
过低或过高均会影响测定结果，原因是pH 过低，指示剂会与氢离子反应生成重
铬酸跟，会氧化氯离子，导致消耗的硝酸银偏少，而pH 过高，氢氧根会与银离子反应，导致消耗的
硝酸银偏多；故答案为：pH 过低，指示剂会与氢离子反应生成重铬酸跟，会氧化氯离子，导致消耗
的硝酸银偏少，而pH 过高，氢氧根会与银离子反应，导致消耗的硝酸银偏多。
4．【2022 年福建卷】粉煤灰是火电厂的大宗固废。以某电厂的粉煤灰为原料(主要含
和
等)提铝的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）“浸出”时适当升温的主要目的是_______，
发生反应的离子方程式为_______。
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（2）“浸渣”的主要成分除残余
外，还有_______。实验测得，
粉煤灰(
的质量分数为
)经浸出、干燥后得到
“浸渣”(
的质量分数为
)，
的浸出率为_______。
（3）“沉铝”时，体系中三种物质的溶解度曲线如下图所示，加入
沉铝的目的是_______，“沉
铝”的最佳方案为_______。
（4）“焙烧”时，主要反应的化学方程式为_______。
（5）“水浸”后得到的“滤液2”可返回_______工序循环使用。
【答案】（1） 提高浸出率(或提高浸出速率)
（2）
和
84%
（3） 使更多的铝元素转化为晶体析出，同时保证晶体纯度 高温溶解再冷却结晶
（4）
或
（5）沉铝
【解析】粉煤灰为原料(主要含SiO2、Al2O3和CaO 等)加入硫酸，浸渣为二氧化硅、硫酸钙，加入硫酸钾，
产生复盐明矾沉铝，干燥脱水，焙烧产生氧化铝、硫酸钾和二氧化硫或三氧化硫气体，水浸除去硫酸
钾，得到氧化铝。
（1）温度高速率大，“浸出”时适当升温的主要目的是提高反应速率，提高浸出率；Al2O3和H2SO4发生
反应生成Al2(SO4)3和H2O，离子反应方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；
故答案为：提高浸出率(或提高浸出速率)；Al2O3+6H+=2Al3++3H2O。
（2）“浸渣”的主要成分除残余Al2O3外，还有二氧化硅、硫酸钙；5.0g 粉煤灰Al2O3的质量为
5.0g×30%=1.5g，3.0g“浸渣”Al2O3的质量为3.0g×8%=0.24g，则Al2O3的浸出率为
；
故答案为：SiO2和CaSO4；84%。
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（3）根据沉铝体系中，Al2(SO4)3·18H2O 溶解度最大，KAl(SO4)2·12H2O 溶解度最小，更容易析出，加入
K2SO4沉铝的目的是更多的使Al2(SO4)3转化为KAl(SO4)2·12H2O，使更多的铝元素转化为晶体析出，同
时保证晶体纯度；KAl(SO4)2·12H2O 溶解度受温度影响较大，“沉铝”的最佳方案为高温溶解再冷却
结晶；
故答案为：使更多的铝元素转化为晶体析出，同时保证晶体纯度；高温溶解再冷却结晶。
（4）“焙烧”时，KAl(SO4)2分解为K2SO4、Al2O3和SO3或K2SO4、Al2O3、SO2和O2，反应方程式为
2KAl(SO4)2
K2SO4+Al2O3+3SO3↑或4KAl(SO4)2
2K2SO4+2Al2O3+6SO2↑+3O2↑；
故答案为：2KAl(SO4)2
K2SO4+Al2O3+3SO3↑或4KAl(SO4)2
2K2SO4+2Al2O3+6SO2↑+3O2↑。
（5）“水浸”后得到的“滤液2”成分为K2SO4，可在沉铝工序循环使用；
故答案为：沉铝。
5．【2022 年湖北卷】全球对锂资源的需求不断增长，“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖
水进行浓缩和初步除杂后，得到浓缩卤水(含有
和少量
)，并设计了以下流程
通过制备碳酸锂来提取锂。
时相关物质的参数如下：
的溶解度：
化合物
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回答下列问题：
（1）“沉淀1”为___________。
（2）向“滤液1”中加入适量固体
的目的是___________。
（3）为提高
的析出量和纯度，“操作A”依次为___________、___________、洗涤。
（4）有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备
。查阅资料后，发现文献对常温下的
有不同的
描述：①是白色固体；②尚未从溶液中分离出来。为探究
的性质，将饱和
溶液与饱和
溶液等体积混合，起初无明显变化，随后溶液变浑浊并伴有气泡冒出，最终生成白色沉淀。
上述现象说明，在该实验条件下
___________(填“稳定”或“不稳定”)，有关反应的离子方
程式为___________。
（5）他们结合（4）的探究结果，拟将原流程中向“滤液2”加入
改为通入
。这一改动能否达
到相同的效果，作出你的判断并给出理由___________。
【答案】（1）Mg(OH)2
（2）将
转化成CaCO3沉淀除去，同时不引入新杂质
（3） 蒸发浓缩 趁热过滤
（4） 不稳定 Li+ + HCO = LiHCO3，2LiHCO3 = Li2CO3↓ + CO2↑+ H2O
（5）能达到相同效果，因为改为通入过量的
，则LiOH 转化为LiHCO3，结合（4）的探究结果，
LiHCO3也会很快分解产生Li2CO3，所以这一改动能达到相同的效果
【解析】浓缩卤水(含有
和少量
)中加入石灰乳[Ca(OH)2]后得到含有
和
的滤液1，沉淀1 为Mg(OH)2，向滤液1 中加入Li2CO3后，得到滤液2，含有的
离子为
和OH-，沉淀2 为CaCO3，向滤液2 中加入Na2CO3，得到Li2CO3沉淀，再通过蒸
发浓缩，趁热过滤，洗涤、干燥后得到产品Li2CO3。
（1）浓缩卤水中含有
，当加入石灰乳后，转化为Mg(OH)2沉淀，所以沉淀1 为Mg(OH)2；
（2）滤液1 中含有
和
，结合已知条件：LiOH 的溶解度和化合物的溶度积常数，可推测，
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加入Li2CO3的目的是将
转化成CaCO3沉淀除去，同时不引入新杂质；
（3）由Li2CO3的溶解度曲线可知，温度升高，Li2CO3的溶解度降低，即在温度高时，溶解度小，有利于
析出，所以为提高
的析出量和纯度，需要在较高温度下析出并过滤得到沉淀，即依次蒸发浓缩，
趁热过滤，洗涤。故答案为：蒸发浓缩，趁热过滤；
（4）饱和LiCl 和饱和NaHCO3等体积混合后，产生了LiHCO3和NaCl，随后LiHCO3分解产生了CO2和
Li2CO3。故答案为：不稳定，Li+ + HCO = LiHCO3，2LiHCO3 = Li2CO3↓ + CO2↑+ H2O；
（5）“滤液2”中含有LiOH，加入
，目的是将LiOH 转化为Li2CO3。若改为通入过量的
，则
LiOH 转化为LiHCO3，结合（4）的探究结果，LiHCO3也会很快分解产生Li2CO3，所以这一改动能达
到相同的效果。故答案为：能达到相同效果，因为改为通入过量的
，则LiOH 转化为LiHCO3，结
合（4）的探究结果，LiHCO3也会很快分解产生Li2CO3，所以这一改动能达到相同的效果。
6．【2022 年重庆卷】电子印制工业产生的某退锡废液含硝酸、锡化合物及少量Fe3+和Cu2+等，对其处理
的流程如图。
Sn 与Si 同族，25℃时相关的溶度积见表。
化学式
Sn(OH)4(或SnO2·2H2O)
Fe(OH)3
Cu(OH)2
溶度积
1.0×10-56
4×10-38
2.5×10-20
（1）Na2SnO3的回收
①产品Na2SnO3中Sn 的化合价是______。
②退锡工艺是利用稀HNO3与Sn 反应生成Sn2+，且无气体生成，则生成的硝酸盐是_____，废液中的
Sn2+易转化成SnO2·xH2O。
③沉淀1 的主要成分是SnO2，焙烧时，与NaOH 反应的化学方程式为______。
（2）滤液1 的处理
①滤液1 中Fe3+和Cu2+的浓度相近，加入NaOH 溶液，先得到的沉淀是______。
②25℃时，为了使Cu2+沉淀完全，需调节溶液H+浓度不大于______mol•L-1。
（3）产品中锡含量的测定
称取产品1.500g，用大量盐酸溶解，在CO2保护下，先用Al 片将Sn4+还原为Sn2+，再用0.1000mol•L-1KIO3
标准溶液滴定，以淀粉作指示剂滴定过程中IO 被还原为I—，终点时消耗KIO3溶液20.00mL。
①终点时的现象为______，产生I2的离子反应方程式为_____。
②产品中Sn 的质量分数为_____%。
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【答案】（1） +4 价 Sn(NO3)2、NH4NO3 SnO2+2NaOH
Na2SnO3+H2O
（2） Fe(OH)3 2×10—7
（3） 滴入最后一滴KIO3标准溶液，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不复原 2IO
+5Sn2++12H+=I2+5Sn4++6H2O 39.7%
【解析】由题给流程可知，向退锡废液中加入氢氧化钠溶液调节溶液pH 为1.5，将锡的化合物转化为二氧
化锡，过滤得到含有铁离子、铜离子的滤液1 和沉淀1；向沉淀1 中加入氢氧化钠焙烧将二氧化锡转
化为锡酸钠后，水浸、过滤得到锡酸钠溶液，溶液经蒸发结晶得到锡酸钠。
（1）①由化合价代数和为0 可知，锡酸钠中锡元素的化合价为+4 价，故答案为：+4 价；
②由分析可知，退锡工艺中发生的反应为锡与稀硝酸反应生成硝酸亚锡、硝酸铵和水，则则生成的硝酸盐
是硝酸亚锡和硝酸铵，故答案为：Sn(NO3)2、NH4NO3；
③由沉淀1 的主要成分是二氧化锡可知，焙烧时发生的反应为二氧化锡和氢氧化钠高温条件下反应生成锡
酸钠和水，反应的化学方程式为SnO2+2NaOH
Na2SnO3+H2O，故答案为：SnO2+2NaOH
Na2SnO3+H2O；
（2）①由溶度积可知，向滤液1 中加入氢氧化钠溶液，溶解度小的氢氧化铁先沉淀，故答案为：
Fe(OH)3；
②由溶度积可知，25℃时，铜离子沉淀完全时，溶液中的氢氧根离子浓度为
=5×10—
8mol/L，则溶液中的氢离子浓度不大于2×10—7mol/L，故答案为：2×10—7；
（3）①由题意可知，碘酸钾先与二价锡离子反应生成碘，碘遇淀粉溶液变蓝色时，碘与过量的二价锡离
子反应生成碘离子，溶液由蓝色变为无色，则终点时的现象为滴入最后一滴碘酸钾标准溶液，溶液由
蓝色变为无色，且半分钟内不复原，反应生成碘的离子方程式为2IO +5Sn2++12H+=I2+5Sn4++6H2O，
故答案为：滴入最后一滴KIO3标准溶液，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不复原；2IO +5Sn2+
+12H+=I2+5Sn4++6H2O；
②由得失电子数目守恒可知，滴定消耗20.00mL0.1000mol•L-1碘酸钾溶液，则1.500g 产品中锡元素的质量
分数为
×100%=39.7%，故答案为：39.7%。
7．（2021·海南真题）无水
常作为芳烃氯代反应的催化剂。某研究小组设计了如下流程，以废铁屑
(含有少量碳和
杂质)为原料制备无水
。
已知：氯化亚砜(
)熔点-101℃，沸点76℃，易水解。
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回答问题：
（1）操作①是过滤，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和___________。
（2）为避免引入新的杂质，试剂B 可以选用___________(填编号)。
A．
溶液B．
水
C．
水
D．
溶液
（3）操作②是蒸发结晶，加热的同时通入
的目的是___________。
（4）取少量
晶体，溶于水并滴加
溶液，现象是___________。
（5）反应
的化学方程式为___________。
（6）由
转化成
的过程中可能产生少量亚铁盐，写出一种可能的还原剂___________，并设计实验验证
是该还原剂将
还原___________。
【答案】
（1）漏斗
（2）BD
（3）防止水解
（4）溶液变为血红色
（5）
（6）
先加盐酸酸化，再加溶液，产生白色沉淀，则是将还原
【解析】废铁屑(含有少量碳和SiO2杂质)加入盐酸，铁粉反应生成氯化亚铁，过滤除去少量碳和SiO2杂质，
A(氯化亚铁)加入氧化剂B 生成C(氯化铁)，蒸发结晶生成
，通入SOCl2生成FeCl3。
（1）过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。
（2）A(氯化亚铁)加入氧化剂B 生成C(氯化铁)，A、C 都引入杂质离子，故选BD。
（3）加热促进氯化铁溶液的水解，会生成氢氧化铁，故加入
的目的是防止水解。
（4）KSCN 溶液遇Fe3+变为红色。
（5）根据已知信息氯化亚砜(
)熔点-101℃，沸点76℃，易水解，可得
与SOCl2生
成FeCl3的化学方程式为
。
（6）可能反应中生成的二氧化硫将氯化铁还原为氯化亚铁，若二氧化硫作还原剂，则氧化产物为硫酸盐，
故若加盐酸酸化，再加溶液，产生白色沉淀，则是二氧化硫作还原剂。
12
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8．【2022 年全国甲卷】硫酸锌(
)是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。
硫酸锌可由菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为
，杂质为
以及CA．Mg、Fe、Cu 等的化合
物。其制备流程如下：
本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表：
离子
回答下列问题：
（1）菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为_______。
（2）为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有_______、_______。
（3）加入物质X 调溶液
，最适宜使用的X 是_______(填标号)。
A．
B．
C．
滤渣①的主要成分是_______、_______、_______。
（4）向
的滤液①中分批加入适量
溶液充分反应后过滤，滤渣②中有
，该步反应的
离子方程式为_______。
（5）滤液②中加入锌粉的目的是_______。
（6）滤渣④与浓
反应可以释放HF 并循环利用，同时得到的副产物是_______、_______。
【答案】（1）ZnCO3
ZnO+CO2↑
（2） 将焙烧后的产物碾碎，增大接触面积 增大硫酸的浓度等
（3） B Fe(OH)3 CaSO4 SiO2
（4）3Fe2++
+7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+
（5）置换Cu2+为Cu 从而除去
（6） CaSO4 MgSO4
【解析】由题干信息，菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及CA．Mg、Fe、Cu 等的化合物，结
合流程图分析，菱锌矿焙烧，主要发生反应ZnCO3
ZnO+CO2↑，再加入H2SO4酸浸，得到含
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Zn2+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+的溶液，加入物质X 调节pH=5，结合表格数据，过滤得到
Fe(OH)3、CaSO4、SiO2的滤渣①，滤液①中主要含有Zn2+、Cu2+、Mg2+、Ca2+、Fe2+，再向滤液①中加
入KMnO4溶液氧化Fe2+，过滤得到Fe(OH)3和MnO2的滤渣②，滤液②中加入锌粉，发生反应
Zn+Cu2+=Zn2+=Cu，过滤后得到滤渣③为Cu，再向滤液③中加入HF 脱钙镁，过滤得到滤渣④为
CaF2、MgF2，滤液④为ZnSO4溶液，经一系列处理得到ZnSO4·7H2O，据此分析解答。
（1）由分析，焙烧时，生成ZnO 的反应为：ZnCO3
ZnO+CO2↑；
（2）可采用将焙烧后的产物碾碎，增大接触面积、增大硫酸的浓度等方式提高锌的浸取率；
（3）A．NH3·H2O 易分解产生NH3污染空气，且经济成本较高，故A 不适宜；
B．Ca(OH)2不会引入新的杂质，且成本较低，故B 适宜；
C．NaOH 会引入杂质Na+，且成本较高，C 不适宜；
故答案选B；
当沉淀完全时(离子浓度小于10-5mol/L)，结合表格Ksp 计算各离子完全沉淀时pH＜5 的只有Fe3+，故滤渣
①中有Fe(OH)3，又CaSO4是微溶物，SiO2不溶于酸，故滤渣①的主要成分是Fe(OH)3、CaSO4、
SiO2；
（4）向80~90℃滤液①中加入KMnO4溶液，可氧化Fe2+，得到Fe(OH)3和MnO2的滤渣②，反应的离子方
程式为3Fe2++
+7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+；
（5）滤液②中加入锌粉，发生反应Zn+Cu2+=Zn2+=Cu，故加入锌粉的目的为置换Cu2+为Cu 从而除去；
（6）由分析，滤渣④为CaF2、MgF2，与浓硫酸反应可得到HF，同时得到的副产物为CaSO4、MgSO4。
9．[2019 新课标Ⅲ] 高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化
锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si 等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题：
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L−1]形成氢氧化物沉淀的pH 范围如下：
金属离子
Mn2+
Fe2+
Fe3+
Al3+
Mg2+
Zn2+
Ni2+
开始沉淀的pH
8.1
6.3
1.5
3.4
8.9
6.2
6.9
沉淀完全的pH
10.1
8.3
2.8
4.7
10.9
8.2
8.9
（1）“滤渣1”含有S 和__________________________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学
方程式____________________________________________________。
（2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________________________。
（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH 范围应调节为_______~6 之间。
（4）“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是______________。
（5）“除杂2”的目的是生成MgF2 沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是
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_____________________________________________________________________。
（6）写出“沉锰”的离子方程式___________________________________________________。
（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn
的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=
时，z=___________。
【答案】（1）SiO2（不溶性硅酸盐） MnO2+MnS+2H2SO4
2MnSO4+S+2H2O
（2）将Fe2+氧化为Fe3+
（3）4.7
（4）NiS 和ZnS
（5）F−与H+结合形成弱电解质HF，MgF2
Mg2++2F−平衡向右移动
（6）Mn2++2
MnCO3↓+CO2↑+H2O
（7）
【解析】（1）Si 元素以SiO2或不溶性硅盐存在，SiO2与硫酸不反应，所以滤渣I 中除了S 还有
SiO2；在硫酸的溶浸过程中，二氧化锰和硫化锰发生了氧化还原反应，二氧化锰作氧化剂，
硫化锰作还原剂，方程式为：MnO2+MnS+2H2SO4
2MnSO4+S+2H2O。
（2）二氧化锰作为氧化剂，使得MnS 反应完全，且将溶液中Fe2+氧化为Fe3+。
（3）由表中数据知pH 在4.7 时，Fe3+和Al3+沉淀完全，所以应该控制pH 在4.7~6 之间。
（4）根据题干信息，加入Na2S 除杂为了除去锌离子和镍离子，所以滤渣3 是生成的沉淀ZnS 和
NiS。
（5）由HF
H++F-知，酸度过大，F-浓度减低，使得MgF2
Mg2++2F-平衡向沉淀溶解方
向移动，Mg2+沉淀不完全。
（6）根据题干信息沉锰的过程是生成了MnCO3沉淀，所以反应离子方程式为：Mn2++2HCO3
-
MnCO3↓+CO2↑+H2O。
（7）根据化合物中各元素化合价代数和为0 的规律得：1+2x+3y+4z=6，已知，x=y=1/3，带入计
算得：z=1/3。
10．【2017 江苏卷】铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制
备铝的一种工艺流程如下：
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注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_____________________。
（2）向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3 溶液，溶液的pH_________ (填“增大”、“不变”或
“减小”)。
（3）“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________。
（4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_____________________，
阴极产生的物质A 的化学式为____________。
（5）铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl 固体并充分混合，有利于AlN
的制备，其主要原因是_____________________。
【答案】（1）Al2O3+2OH−=2AlO2－+H2O （2）减小（3）石墨电极被阳极上产生的O2氧化
（4）4CO3
2－+2H2O−4e−=4HCO3－+O2↑ H2
（5）NH4Cl 分解产生的HCl 能够破坏Al 表面的Al2O3薄膜
【解析】结合流程及题中信息可知，铝土矿在碱溶时，其中的氧化铝和二氧化硅可与强碱溶液反应，过滤
后，滤液中偏铝酸钠与碳酸氢钠反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，氢氧化铝经灼烧后分解为氧化铝，
最后电解熔融的氧化铝得到铝。碳酸钠溶液经电解后可以再生成碳酸氢钠和氢氧化钠进行循环利用。
（1）氧化铝为两性氧化物，可溶于强碱溶液生成偏铝酸钠和水，离子方程式为Al2O3+2OH−=2AlO2－
+H2O。
（2）为了提高铝土矿的浸取率，氢氧化钠溶液必须过量，所以过滤I 所得滤液中含有氢氧化钠，加入
碳酸氢钠溶液后，氢氧化钠与碳酸氢钠发生反应生成碳酸钠和水，所以溶液的pH 减小。
（3）电解I 过程中，石墨阳极上氧离子被氧化为氧气，在高温下，氧气与石墨发生反应生成气体，所
以，石墨电极易消耗的原因是被阳极上产生的氧气氧化。
（4）由图中信息可知，生成氧气的为阳极室，溶液中水电离的OH−放电生成氧气，破坏了水的电离
平衡，碳酸根结合H+转化为HCO3－，所以电极反应式为4CO3
2－+2H2O−4e−=4HCO3－+O2↑，阴极室
氢氧化钠溶液浓度变大，说明水电离的H+放电生成氢气而破坏水的电离平衡，所以阴极产生的物
质A 为H2。
（5）铝在常温下就容易与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化膜。氯化铵受热分解产生的氯化氢
能够破坏铝表面的氧化铝薄膜，所以加入少量的氯化铵有利于AlN 的制备。
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