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1．【2023 年全国甲卷】
是一种压电材料。以
为原料，采用下列路线可制备粉状
。
回答下列问题：
（1）“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是 。
（2）“焙烧”后固体产物有
、易溶于水的
和微溶于水的
。“浸取”时主要反应的离子方程
式为 。
（3）“酸化”步骤应选用的酸是 (填标号)。
a．稀硫酸 b．浓硫酸 c．盐酸 d．磷酸
（4）如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？ ，其原因是 。
（5）“沉淀”步骤中生成
的化学方程式为 。
（6）“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的
。
2．【2023 年全国乙卷】LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿（MnCO3，含有
少量Si、Fe、Ni、Al 等元素）制备LiMn2O4的流程如下：
已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
回答下列问题：
（1）硫酸溶矿主要反应的化学方程式为 。为提高溶矿速率，可采取的措施 (举1 例)。
（2）加入少量MnO2的作用是 。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是 。
（3）溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=4，此时c(Fe3+)= mol·L-1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的
金属离子是 。
（4）加入少量BaS 溶液除去Ni2+，生成的沉淀有 。
（5）在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为 。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，
专题96 工艺流程——金属元素载体
1
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应不断 。电解废液可在反应器中循环利用。
（6）煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是 。
3．【2023 年全国新课标卷】铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂
质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：
已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O
存在，在碱性介质中以CrO
存在。
回答下列问题：
（1）煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为 (填化学
式)。
（2）水浸渣中主要有SiO2和 。
（3）“沉淀”步骤调pH 到弱碱性，主要除去的杂质是 。
（4）“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9
以达到最好的除杂效果，若pH<9 时，会导致 ；pH>9 时，会导致 。
（5）“分离钒”步骤中，将溶液pH 调到1.8 左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1 时，溶解为VO 或
VO3+在碱性条件下，溶解为VO 或VO
，上述性质说明V2O5具有 (填标号)。
A．酸性 B．碱性 C．两性
（6）“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为 。
4．【2023 年1 月浙江卷】某研究小组制备纳米
，再与金属有机框架
)材料复合制备荧光材料
，流程如下：
已知：①含
锌组分间的转化关系：
②
是
的一种晶型，
以下稳定。
请回答：
（1）步骤Ⅰ，初始滴入
溶液时，体系中主要含锌组分的化学式是 。
（2）下列有关说法不正确的是___________。
A．步骤Ⅰ，搅拌的作用是避免反应物浓度局部过高，使反应充分
B．步骤Ⅰ，若将过量
溶液滴入
溶液制备
，可提高
的利用率
C．步骤Ⅱ，为了更好地除去杂质，可用
的热水洗涤
2
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D．步骤Ⅲ，控温煅烧的目的是为了控制
的颗粒大小
（3）步骤Ⅲ，盛放样品的容器名称是 。
（4）用
和过量
反应，得到的沉淀可直接控温煅烧得纳米
，沉淀无需洗涤
的原因是 。
（5）为测定纳米
产品的纯度，可用已知浓度的
标准溶液滴定
。从下列选项中选择合理的
仪器和操作，补全如下步骤[“___________”上填写一件最关键仪器，“(___________)”内填写一种操作，
均用字母表示]。
用___________(称量
样品
)→用烧杯(___________)→用___________(___________)→用移液管
(___________)→用滴定管(盛装
标准溶液，滴定
)
仪器：a、烧杯；b、托盘天平；c、容量瓶；d、分析天平；e、试剂瓶
操作：f、配制一定体积的Zn2+溶液；g、酸溶样品；h、量取一定体积的
溶液；i、装瓶贴标签
（6）制备的
荧光材料可测
浓度。已知
的荧光强度比值与
在一定浓度范
围内的关系如图。
某研究小组取
人血浆铜蓝蛋白(相对分子质量
)，经预处理，将其中
元素全部转化为
并定容至
。取样测得荧光强度比值为10.2，则1 个血浆铜蓝蛋白分子中含 个铜原
子。
5．（2021·北京真题）铁黄是一种重要的化工产品。由生产钛白粉废渣制备铁黄的过程如下。
资料：
i.钛白粉废渣成分：主要为FeSO4·H2O，含少量TiOSO4和不溶物
3
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ii.TiOSO4+(x+1)H2O⇌TiO2·xH2O↓+H2SO4
iii.0.1 mol/L Fe2+生成Fe(OH)2，开始沉淀时pH=6.3，完全沉淀时pH=8.3；
0.1 mol/L Fe3+生成FeOOH，开始沉淀时pH=1.5，完全沉淀时pH=2.8
（1）纯化
①加入过量铁粉的目的是_______。
②充分反应后，分离混合物的方法是_______。
（2）制备晶种
为制备高品质铁黄产品，需先制备少量铁黄晶种。过程及现象是：向一定浓度FeSO4溶液中加入氨水，产
生白色沉淀，并很快变成灰绿色。滴加氨水至pH 为6.0 时开始通空气并记录pH 变化(如图)。
①产生白色沉淀的离子方程式是_______。
②产生白色沉淀后的pH 低于资料iii 中的6.3。原因是：沉淀生成后c(Fe2+)_______0.1mol/L(填“＞”“=”
或“＜”)。
③0-t1时段，pH 几乎不变；t1-t2时段，pH 明显降低。结合方程式解释原因：_______。
④pH≈4 时制得铁黄晶种。若继续通入空气，t3后pH 几乎不变，此时溶液中c(Fe2+)仍降低，但c(Fe3+)
增加，且(Fe2+)降低量大于c(Fe3+)增加量。结合总方程式说明原因：_______。
（3）产品纯度测定
铁黄纯度可以通过产品的耗酸量确定。
wg 铁黄
溶液b
溶液c
滴定
资料：Fe3++3
=Fe(C2O4)
，Fe(C2O4)
不与稀碱液反应
Na2C2O4过量，会使测定结果_______(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
6．【2021 年江苏卷】以锌灰(含ZnO 及少量PbO、CuO、Fe2O3、SiO2)和Fe2(SO4)3为原料制备的ZnFe2O4脱
硫剂，可用于脱除煤气中的H2S。脱硫剂的制备、硫化、再生过程可表示为
4
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（1）“除杂”包括加足量锌粉、过滤加H2O2氧化等步骤。除Pb2+和Cu2+外，与锌粉反应的离子还有
___(填化学式)。
（2）“调配比”前，需测定ZnSO4溶液的浓度。准确量取2.50mL 除去Fe3+的ZnSO4溶液于100mL 容量瓶
中，加水稀释至刻度；准确量取20.00mL 稀释后的溶液于锥形瓶中，滴加氨水调节溶液pH=10，用
0.0150mol·L-1EDTA(Na2H2Y)溶液滴定至终点(滴定反应为Zn2++Y4-=ZnY2-)，平行滴定3 次，平均消耗
EDTA 溶液25.00mL。计算ZnSO4溶液的物质的量浓度___(写出计算过程)。
（3）400℃时，将一定比例H2、CO、CO2和H2S 的混合气体以一定流速通过装有ZnFe2O4脱硫剂的硫化反
应器。
①硫化过程中ZnFe2O4与H2、H2S 反应生成ZnS 和FeS，其化学方程式为___。
②硫化一段时间后，出口处检测到COS。研究表明ZnS 参与了H2S 与CO2生成COS 的反应，反应前
后ZnS 的质量不变，该反应过程可描述为___。
（4）将硫化后的固体在N2：O2=95：5(体积比)的混合气体中加热再生，固体质量随温度变化的曲线如图
所示。在280~400℃范围内，固体质量增加的主要原因是___。
7．【2022 年河北卷】以焙烧黄铁矿
(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝
颜
料。工艺流程如下：
5
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回答下列问题：
（1）红渣的主要成分为_______(填化学式)，滤渣①的主要成分为_______(填化学式)。
（2）黄铁矿研细的目的是_______。
（3）还原工序中，不生成S 单质的反应的化学方程式为_______。
（4）工序①的名称为_______，所得母液循环使用。
（5）沉铁工序产生的白色沉淀
中
的化合价为_______，氧化工序发生反应的离子方程
式为_______。
（6）若用还原工序得到的滤液制备
和
，所加试剂为_______和_______(填化学式，
不引入杂质)。
8．【2022 年湖南卷】钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为
，含少
量V、Si 和Al 的氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如下：
已知“降温收尘”后，粗
中含有的几种物质的沸点：
物质
沸点/
136
127
57
180
回答下列问题：
（1）已知
，
的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略
、
随温度的变化。若
，则该反应可以自发进行。根据下图判断：
时，下列反应不能自发进行的是_______。
6
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A．
B．
C．
D．
（2）
与C．
，在
的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表：
物质
分压
①该温度下，
与C．
反应的总化学方程式为_______；
②随着温度升高，尾气中
的含量升高，原因是_______。
（3）“除钒”过程中的化学方程式为_______；“除硅、铝”过程中，分离
中含
、
杂质的方法
是_______。
（4）“除钒”和“除硅、铝”的顺序_______(填“能”或“不能”)交换，理由是_______。
（5）下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入
冶炼
的方法相似的是_______。
A．高炉炼铁
B．电解熔融氯化钠制钠
C．铝热反应制锰D．氧化汞分解制汞
9．【2022 年北京卷】铵浸法由白云石[主要成分为
，含
，
杂质]制备高纯度碳酸钙
和氧化镁。其流程如下：
已知：
7
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物质
（1）煅烧白云石的化学方程式为___________。
（2）根据下表数据分析：
浸出率/
浸出率/
理论值/
实测值/
98.4
1.1
99.7
-
98.8
1.5
99.2
99.5
98.9
1.8
98.8
99.5
99.1
6.0
95.6
97.6
已知：i．对浸出率给出定义
ii．对
给出定义
①“沉钙”反应的化学方程式为___________。
②
浸出率远高于
浸出率的原因为___________。
③不宜选用的“
”数值为___________。
④
实测值大于理论值的原因为___________。
⑤蒸馏时，随馏出液体积增大，
浸出率可出
增加至
，结合化学反应原理解释
浸出率
提高的原因为___________。
（3）滤渣C 为___________。
（4）可循环利用的物质为___________。
10．【2022 年辽宁卷】某工厂采用辉铋矿(主要成分为
，含有
、
杂质)与软锰矿(主要成分为
)联合焙烧法制备
和
，工艺流程如下：
已知：①焙烧时过量的
分解为
，
转变为
；
8
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②金属活动性：
；
③相关金属离子形成氢氧化物的
范围如下：
开始沉淀
完全沉淀
6.5
8.3
1.6
2.8
8.1
10.1
回答下列问题：
（1）为提高焙烧效率，可采取的措施为___________。
a．进一步粉碎矿石
b．鼓入适当过量的空气
c．降低焙烧温度
（2）
在空气中单独焙烧生成
，反应的化学方程式为___________。
（3）“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出
和
；②___________。
（4）滤渣的主要成分为___________(填化学式)。
（5）生成气体A 的离子方程式为___________。
（6）加入金属
的目的是___________。
11．【2017 新课标3 卷】重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为
FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：
回答下列问题：
（1）步骤①的主要反应为：FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3
Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+ NaNO2
上述反应配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的系数比为_______。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是_____。
（2）滤渣1 中含量最多的金属元素是_______，滤渣2 的主要成分是__________及含硅杂质。
（3）步骤④调滤液2 的pH 使之变____________（填“大”或“小”），原因是_____________（用
离子方程式表示）。
（4）有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到
K2Cr2O7固体。冷却到___________（填标号）得到的K2Cr2O7固体产品最多。
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a．80℃
b．60℃
c．40℃
d．10℃
步骤⑤的反应类型是___________________。
（5）某工厂用m1 kg 铬铁矿粉（含Cr2O3 40%）制备K2Cr2O7，最终得到产品 m2 kg，产率为
_____________。
12．（2020 年新课标Ⅰ）钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5 价的化合物存在，
还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。
该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH 如下表所示：
金属离子
Fe3+
Fe2+
Al3+
Mn2+
开始沉淀pH
1.9
7.0
3.0
8.1
完全沉淀pH
3.2
9.0
4.7
10.1
回答下列问题：
（1）“酸浸氧化”需要加热，其原因是___________。
（2）“酸浸氧化”中，VO+和VO2+被氧化成
，同时还有___________离子被氧化。写出VO+转化为
反应的离子方程式___________。
（3）“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为
，随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、
___________，以及部分的___________。
（4）“沉淀转溶”中，
转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是___________。
（5）“调pH”中有沉淀生产，生成沉淀反应的化学方程式是___________。
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（6）“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是___________。
13．【2018 新课标2 卷】我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和
少量FeS、CdS、PbS 杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：
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
Fe3+
Fe2+
Zn2+
Cd2+
开始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
7.4
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
9.4
回答下列问题：
（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为_______________________。
（2）滤渣1 的主要成分除SiO2外还有___________；氧化除杂工序中ZnO 的作用是____________，若
不通入氧气，其后果是________________。
（3）溶液中的Cd2+可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_________________。
（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________；沉积锌后的电解液可返
回_______工序继续使用。
14.【2018 江苏卷】以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐）为原料，生
产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：
（1）焙烧过程均会产生SO2，用NaOH 溶液吸收过量SO2的离子方程式为______________________。
（2）添加1%CaO 和不添加CaO 的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如题16 图所示。
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已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃
硫去除率=（1— 焙烧后矿粉中硫元素总质量
焙烧前矿粉中硫元素总质量）×100%
①不添加CaO 的矿粉在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于__________________。
②700℃焙烧时，添加1%CaO 的矿粉硫去除率比不添加CaO 的矿粉硫去除率低，其主要原因是
______________________________________________________。
（3）向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由_______________（填化学式）转
化为_______________（填化学式）。
（4）“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3 与FeS2 混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4 和
SO2，理论上完全反应消耗的n（FeS2）∶n（Fe2O3）=__________________。
15．【2017 江苏卷】某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过
低，对实验的影响可忽略)。
已知：①NaClO 溶液在受热或酸性条件下易分解，如：3NaClO
2NaCl+NaClO3
②AgCl 可溶于氨水：AgCl+2NH3·H2O
Ag(NH3) 2
++ Cl− +2H2O
③常温时N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)2
+：
4Ag(NH3) 2
++N2H4·H2O
4Ag↓+N2↑+4NH4＋+4NH3↑+H2O
（1）“氧化”阶段需在80℃条件下进行，适宜的加热方式为__________________。
（2）NaClO 溶液与Ag 反应的产物为AgCl、NaOH 和O2，该反应的化学方程式为________________
HNO3 也能氧化Ag ，从反应产物的角度分析，以HNO3 代替NaClO 的缺点是
____________________。
（3）为提高Ag 的回收率，需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤，并_______________________。
（4）若省略“过滤Ⅰ”，直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因
过量NaClO 与NH3·H2O 反应外( 该条件下NaClO3 与NH3·H2O 不反应) ，还因为
_____________________。
（5）请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag 的实验方案：________________________(实验中
须使用的试剂有：2 mol·L−1水合肼溶液，1 mol·L−1H2SO4)。
16．【2016 新课标3 卷】以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化
剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：
物质
V2O5
V2O4
K2SO4
SiO2
Fe2O3
Al2O3
质量分数/%
2.2～2.9
2.8～3.1
22～28
60～65
1～2
＜1
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：
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回答下列问题：
（1）“酸浸”时V2O5转化为VO2
+，反应的离子方程式为___________，同时V2O4转成VO2+。“废渣
1”的主要成分是__________________。
（2）“氧化”中欲使3 mol 的VO2+变为VO2
+，则需要氧化剂KClO3至少为______mol。
（3）“中和”作用之一是使钒以V4O12
4−形式存在于溶液中。“废渣2”中含有_______。
（4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH+ V4O12
4−
R4V4O12+4OH−（ROH 为强碱性
阴离子交换树脂）。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈_____性（填“酸”、“碱”或“中”）。
（5）“流出液”中阳离子最多的是________。
（6）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式____________。
17．【2016 海南卷】KAl(SO4)2·12H2O（明矾）是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废
易拉罐（主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg 杂质）制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：
（1）为尽量少引入杂质，试剂①应选用___（填标号）。
a．HCl 溶液 b．H2SO4溶液 c．氨水 d．NaOH 溶液
（2）易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为________。
（3）沉淀B 的化学式为___；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是_____。
（4）已知：Kw=1.0×10-14，Al(OH)3
AlO2
-+H++H2O K=2.0×10-13。Al(OH)3溶于NaOH 溶液反应
的平衡常数等于_________。
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