重难点13 无机工艺流程综合题-2025年高考化学【热点·重点·难点】专练（广东专用）

重难点13 无机工艺流程综合题 考点 三年考情分析 2025考向预测 无机工艺流程 2024·广东卷T18；2023·广东卷T18；2022·广东卷T18；2021·广东卷T18； 预计2025年高考中无机工艺流程依然会结合晶胞知识以及反应原理的相关知识进行考查 【思维导图】 【高分技巧】 一、原料的预处理 1.原料预处理的目的 （1）原料经过预处理主要是除去不必要的杂质,净化所需要的原料。 （2）原料中的目标物质转化为易于化学处理的物质。 2.原料预处理的常用方法 （1）研磨、雾化。 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化,增大反应物接触面积,以增大反应速率或使反应更充分。 （2）焙烧、煅烧、灼烧。 ①焙烧。 焙烧是将矿石、精矿在空气、氯气、氢气、甲烷、一氧化碳或二氧化碳等气流中不加或配加一定物料,加热至低于炉料的熔点,发生氧化、还原或其他化学变化的过程。 ②煅烧。 煅烧是指将物料在低于熔点的适当温度下加热,使其分解并除去所含结晶水、CO2或 SO2等挥发性物质的过程,所以煅烧过程的反应物通常是固体,生成物是另一种固体和气体。 ③灼烧。 灼烧是将固体物质加热到高温以达到脱水、分解或除去挥发性杂质、有机物和铵盐等目的的操作。灼烧通常指的是实验室里对固体进行的高温操作,加热仪器有酒精灯、煤气灯或电炉等,如海带提碘实验中通过灼烧除去有机物。 （3）浸取。 ①水浸:与水接触反应或溶解,使原料变成离子进入溶液中,做到初步分离。 ②酸浸:在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的过程。常用硫酸、盐酸、硝酸等,用盐酸、硝酸酸溶时要注意控温,用硫酸酸溶时要关注Pb2+ 、Ca2+ 、Ag+会生成PbSO4、 CaSO4、Ag2SO4在滤渣中出现。 ③碱浸:常用NaOH溶液、氨水、Na2CO3溶液等,与碱接触反应或溶解,NaOH溶液使酸性氧化物和两性氧化物以含氧酸根离子(如Si、Al、Zn、Cr等元素),或与NH3形成配离子进入溶液。 ④盐浸:用铵盐溶液、FeCl3溶液等。 ⑤醇浸:提取有机物,常采用有机溶剂(乙醚、二氯甲烷等)浸取的方法提取有机物。 二、反应条件的控制方法 1.控制溶液的pH （1）增强物质的氧化性、还原性(H+能增强Mn、N的氧化性),调节离子的水解程度。 （2）通过控制溶液的pH可以除去某些金属离子。 如要除去溶液中含有的Fe3+、Al3+,可调节溶液的pH使之转变为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀。 2.控制温度(常用水浴、冰水浴等) （1）控制反应速率(升温增大反应速率)、使催化剂达到最大活性、防止副反应的发生。 （2）使化学平衡移动,控制化学反应进行的方向。 （3）升温:使溶液中的气体逸出,使易挥发物质挥发,使易分解的物质分解。 （4）煮沸:使气体逸出;促进水解,聚沉后利于过滤分离。 （5）控制固体的溶解与结晶。 趁热过滤:减少因降温而析出的溶质的量。 蒸发浓缩:蒸发除去部分溶剂,提高溶液的浓度。 蒸发结晶:蒸发溶剂,使溶液由不饱和变为饱和,继续蒸发,过剩的溶质就会呈晶体析出。 3.使用保护气 （1）隔绝空气(主要是O2、H2O)。 （2）抑制弱离子的水解(如HCl氛围)。 三、陌生方程式的书写 1.工艺流程中方程式的整体书写思路 首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式,再根据反应前后元素化合价有无变化判断反应类型(非氧化还原反应适用元素守恒;氧化还原反应适用元素、得失电子守恒)。 2.工艺流程中氧化还原反应方程式的书写思路 （1）首先确定氧化剂(或还原剂)与还原产物(或氧化产物),再判断出还原剂(或氧化剂)与氧化产物(或还原产物)。 （2）根据得失电子守恒配平氧化还原反应。 （3）根据电荷守恒、反应物和介质环境的酸碱性,在方程式左边或右边补充H+、OH-或H2O等。 （4）根据元素守恒配平反应方程式。 3.流程中电极反应式的书写思路 （1）列变价——写出电极上发生变价的主要反应物和主要产物。 （2）标电子——由化合价写出得失电子数。 （3）调电荷——由电荷守恒依据介质环境将反应式两边的电荷调平,酸性溶液用H+,碱性溶液用OH-,若是熔融电解质,则依据具体题目信息,一般熔融氧化物用O2-,熔融碳酸盐用C。 （4）后补水——由元素守恒配平电极反应,一般看氢原子,哪边少氢原子就在哪边以水的形式补上相应数目的氢原子,也被称为“氢不够,水来凑”。 （5）检查氧——最后用“O”守恒检查是否正确。 四、物质的分离与提纯　　　　 　　　　　 　　　　　 1.过滤 固液分离的一种方法,主要有常压过滤、减压过滤、热过滤。 （1）常压过滤:滤液靠自身的重力透过滤纸流下,实现分离,过滤时需要分析产品的需求及生产目的,准确判断经过过滤后产生的滤液、滤渣的主要成分,准确判断是留下滤液还是滤渣。 （2）减压过滤(抽滤):过滤在减低的压力下进行,滤液在内外压强差作用下透过滤纸或砂芯流下,实现分离。相比普通过滤,抽滤加快了过滤的速度。抽滤的优点是快速过滤,有时还可以过滤掉气体,并能达到快速干燥产品的作用。 （3）趁热过滤:将温度较高的固液混合物直接使用常规过滤操作进行过滤,由于常规过滤操作往往耗时较长,这样会导致在过滤过程中因混合物温度降低而使溶质析出,影响分离效果。可使用热过滤仪器将固液混合物的温度保持在一定范围内进行过滤,所以又称为热过滤。 2.蒸发结晶 （1）适用范围:提取溶解度随温度变化不大的溶质,如:NaCl。 （2）蒸发结晶的标志:当有大量晶体出现时,停止加热,利用余热蒸干。 3.冷却结晶 （1）适用范围:提取溶解度随温度变化较大的物质(如KNO3)、易水解的物质(如FeCl3)或结晶水合物(如CuSO4·5H2O)。 （2）冷却结晶的标志:当有少量晶体(晶膜)出现时。 4.沉淀洗涤时洗涤剂的选择 洗涤试剂 适用范围 目的 蒸 馏 水 冷水 溶解度随温度升高而升高,且变化较大 除去固体表面吸附着的××杂质,减少固体因为洗涤液温度高造成溶解损失 热水 溶解度随温度升高而降低 除去固体表面吸附着的××杂质,减少固体因为洗涤液温度低造成溶解损失 有机溶剂(酒精、丙酮等) 固体易溶于水、难溶于有机溶剂 减少固体溶解损失;利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分,增大干燥速率 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、碱 除去固体表面吸附着的可溶于酸、碱的杂质;减少固体溶解 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 检验沉淀是否洗涤干净的方法:取少量最后一次的洗涤液于试管中,向其中滴入某试剂,若未出现特征反应现象,则沉淀洗涤干净 5.重结晶 将结晶得到的晶体溶于溶剂制得饱和溶液,又重新从溶液结晶的过程。 6.萃取与反萃取 萃取 利用溶质在互不相溶的两种溶剂里的溶解度不同,用一种溶剂(萃取剂)把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液里提取出来的过程,萃取后需要分液。如:用CCl4萃取溴水中的Br2 反萃取 在溶剂萃取分离过程中,当完成萃取操作后,为进一步纯化目标产物或便于下一步分离操作的实施,将目标产物从有机相转入水相的萃取操作称为反萃取,为萃取的逆过程 7.蒸馏 蒸馏是利用液体混合物中各组分的沸点不同,给液体混合物加热,使其中的某一组分变成蒸气再冷凝成液体,跟其他组分分离的过程。 8.冷却法 利用气体易液化的特点分离气体,如合成氨工业采用冷却法分离氨与氮气、氢气。 （建议用时：40分钟） 1.（2025·广东汕头·质量检测）金属铋及其化合物广泛应用于电子设备、医药等领域。某工厂废渣的主要成分为等(与性质相似)，以该废渣为主要原料回收其中金属元素的工艺流程如图所示： 请回答下列问题： （1）铋位于第六周期，且与氮同主族，则铋元素在元素周期表中属于 区，基态铋原子的价层电子排布式为 。 （2）“焙烧”中采用高压空气的目的是 ，转化成发生反应的化学方程式为 。 （3）“氨浸”所得滤液I中的阳离子主要成分为，该步骤温度不宜过高，其原因是 。 （4）写出“碱浸”过程中发生的离子反应方程式为 。 （5）已知常温时，在水溶液中存在平衡：，该反应的平衡常数为K，达到平衡时测得溶液，则 。 （6）如图是铋的一种氟化物的立方晶胞及晶胞中MNPQ点的截面图，其中晶胞的边长为。 ①该铋氟化物的化学式为 。 ②晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有 个。 【答案】（1）p （2）提供充足的氧气，确保硫化物反应充分 （3）温度过高会导致溶解度会降低，分解 （4） （5） （6） 8 【分析】工厂废渣含等，在氧气中焙烧，与氧气反应生成和，加入氨气和碳酸氢铵进行氨浸和发生反应形成、被溶解，滤渣I中含、和，加入氢氧化钠进行碱浸，由于与性质相似，与氢氧化钠发生反应：，滤渣Ⅱ中含和，加入硫酸和氯化钠，与硫酸反应生成硫酸铅沉淀，Bi2O3转化为Bi3+，滤液Ⅲ经水解形成，加入碳酸氢铵，最终生成(BiO)2CO3。 【解析】（1）铋位于第六周期，且与氮同主族，则铋元素在元素周期表中属于p区；基态铋原子的价层电子排布式：； （2）“焙烧”中采用高压空气可提供充足的氧气，确保硫化物反应充分；被氧气氧化生成和，化学方程式：； （3）温度过高会导致溶解度会降低，分解，故氨浸时温度不宜过高； （4）与性质相似，则“碱浸”过程中发生的离子反应方程式：； （5）根据平衡：，溶液，，溶液，平衡常数：； （6）①根据晶胞结构，Bi个数：，F个数：，化学式：； ②以晶胞体心处铋离子为分析对象，距离其最近且等距离的氟离子位于晶胞体内，共有8个。 2.（2025·广东广州·专题训练）从铅银渣(含Pb、Ag、Cu等金属元素)中提取银的流程如下： 已知：焙烧渣的主要成分为PbO、CuO、Ag2O和Ag。 （1）基态Cu原子的核外电子排布式是 。 （2）“酸浸”时，使用H2SO4、NaCl和NaNO3的混合液作为浸出剂。 ①加入NaNO3的作用是 。 ②固体B中含有 。 （3）用氨水和水合肼(N2H4·H2O)进行“络合浸出”和“还原析银”。 ①N2H4分子中N原子的杂化类型为 。 ②氨水“络合浸出”的化学方程式是 。 ③将水合肼“还原析银”反应的离子方程式补充完整 。 _______+N2H4·H2O=N2↑+H2O+_______+_______+_______NH3↑ （4）工业上采用电解精炼进一步提纯Ag，粗银为 极(填“阴”或“阳”)。 （5）一种红外非线性晶体(Ag、Ga、S)的晶胞结构如图所示(晶胞参数a=b≠c，单位为pm)。已知①号原子坐标分别为(0，0，0)，则②号原子的坐标为 。用表示阿伏加德罗常数的值，该晶体的密度为 g·cm3(用含a、c、的代数式表示)。 【答案】（1）1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 （2）利用硝酸根在酸性条件下的氧化性，将Ag单质氧化 AgCl和PbSO4 （3）sp3杂化 AgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]Cl+2H2O （4）阳 （5） 【分析】由题给流程可知，铅银渣氧化焙烧得到含有PbO、CuO、Ag2O和Ag的焙烧渣，向焙烧渣中加入硫酸、氯化钠、硝酸钠的混合溶液酸浸，将铜元素转化为可溶的硫酸铜，铅元素、银元素转化为难溶的硫酸铅、氯化银，过滤得到含有硫酸铜的溶液A和含有硫酸铅、氯化银的固体B；向固体B中加入氨水，将氯化银转化为银氨络离子，硫酸铅不反应，过滤得到含有硫酸铅的固体C和含有银氨络离子的溶液D；向溶液D中加入水合肼，将溶液中的银氨络离子转化为银，过滤得到银河滤液E。 【解析】（1）铜元素的原子序数为29，基态原子的电子排布式为，故答案为：1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1； （2）①银是不活泼金属，不能与稀硫酸反应，但能与硝酸反应生成银离子，则酸浸时加入硝酸钠的目的是酸性条件下硝酸根离子与银反应得到银离子，故答案为：利用硝酸根在酸性条件下的氧化性，将Ag单质氧化； ②由分析可知，固体B中含有硫酸铅和氯化银，故答案为：AgCl和PbSO4； （3）①水合肼分子中氮原子的价层电子对数为4，原子的杂化方式为sp3杂化，故答案为：sp3杂化； ②由分析可知，氨水“络合浸出”发生的反应为氯化银与氨水反应生成氯化四氨合银和水，反应的化学方程式为AgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]Cl+2H2O，故答案为：AgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]Cl+2H2O； ③由题意可知，将水合肼“还原析银”发生的反应为溶液中的银氨络离子与水合肼反应生成氮气、银、铵根离子、氨气和水，反应的离子方程式为，故答案为：； （4）采用电解精炼进一步提纯银时，粗银为精炼池的阳极、纯银为阴极，故答案为：阳； （5）由晶胞结构可知，位于顶点的①号原子坐标分别为(0，0，0)，说明晶胞的边长为1，则位于小立方体体对角线处的②号原子的坐标为；晶胞中位于体内的硫原子个数为8，位于顶点、面上和体内的银原子个数为8×+4×+1=4，位于棱上和面上的镓原子个数为6×+4×=4，设晶体的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得：=10—30a2cd，解得d=，故答案为：；。 3.（2025·广东·联考）碱式碳酸铜在烟火、农药、颜料、杀菌剂等方面应用广泛。一种以辉铜矿，含有和少量等杂质为原料制备碱式碳酸铜的流程如图所示： 已知：有关金属离子形成氢氧化物沉淀的范围如下： 金属离子 开始沉淀的 完全沉淀的 常温稳定，在热水中会分解生成； 。 回答下列问题： （1）加快“浸取”速率，除将辉铜矿粉碎外，还可采取的措施有 任写一种。 （2）滤渣Ⅰ经无色液体，沸点提取后可获得一种淡黄色副产品，则滤渣Ⅰ中的主要成分是 填化学式。“浸取”过程中被氧化的化学方程式为： ，回收淡黄色副产品过程中温度控制在之间，不宜过高或过低的原因是 。 （3）常温下“除铁”时加入的试剂可用，调节的范围为 ，若加后将溶液的调为，则溶液中的浓度为 。 （4）写出“沉锰”除过程中反应的离子方程式： 。 （5）测定副产品样品的纯度：准确称取样品，加蒸馏水配成溶液，取出用标准溶液测定，完全反应后得到沉淀，则此样品的纯度为 保留到小数点后位。 【答案】（1）搅拌、适当增加硫酸浓度、适当加热等； （2）、 温度过低，硫的溶解速率小，温度过高，易挥发 （3） ； （4） （5）都对 【分析】辉铜矿(主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等 杂质)加入稀硫酸和二氧化锰浸取：2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O，过滤得到滤渣为MnO2、SiO2、 单质S，滤液中含有Fe3+、Mn2+、 Cu2+，加入试剂A调节pH除去Fe3+离子，加入碳酸氢铵溶液沉淀锰过滤得到滤液，赶出氨气循环使用，得到碱式碳酸铜； 【解析】（1）根据影响化学反应速率的因素可知，为加快反应速度，可采取的方法有搅拌、适当增加硫酸浓度、适当加热等； （2）二氧化锰有较强的氧化性，可将辉铜矿中的硫元素氧化为单质硫，单质硫易溶于二硫化碳，则滤渣的主要成分为、，“浸取”过程中被氧化的化学方程式为：，温度过低，硫的溶解速率小，温度过高，易挥发； （3）加入氧化铜，消耗酸，升高，使溶液中沉淀完全，而铜离子不沉淀，则范围是，将溶液的调为，则溶液中，，； （4）沉锰阶段，加入了碳酸氢铵和氨气，生成了碳酸根离子，进而生成碳酸锰沉淀，离子方程式为：； （5）沉淀为硫酸钡，物质的量为，则溶液中含有，样品中含有0.08mol，则此样品的纯度为。 4.（2025·广东湛江·调研）金属铟(In)因其优异性能，被广泛地应用于高新技术领域，某工厂从金属冶炼过程中产生的金属废渣(、、及少量不与酸反应的杂质)中回收铟的流程如下： 已知信息：①的性质与相似。 ②室温下：，。 ③溶液中某离子浓度小于，认为该离子沉淀完全。回答下列问题： （1）“操作1”为 。 （2）“中和”时加入，生成红褐色沉淀并有气体产生，该过程主要反应的离子方程式为 。 （3）“酸浸2”后溶液中浓度为，则加入进行“中和”时，调节范围为 。 （4）“电解”时，粗铟接直流电源的 (填“正极”或“负极”)。 （5）可以与形成配合物，中含有键的数目为 。 （6）磷化铟晶体的载流子迁移率大，可用于制造高速电子器件，如高速晶体管和高电子迁移率晶体管。磷化铟的立方晶胞(晶胞参数为)如下图所示，其化学式为 ；以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，图中a原子的分数坐标为，则原子的分数坐标为 ；设为阿伏加德罗常数的值，则其晶体的密度为 。 【答案】（1）蒸发浓缩冷却结晶，过滤洗涤干燥 （2）3+2Fe3++3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑ （3）3.0≤pH＜5.0 （4）正极 （5）10 （6）InP 【分析】废渣在pH值5.0~5.4之间酸浸，ZnO溶于硫酸得到ZnSO4溶液，通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到ZnSO4·7H2O；浸渣1是Fe2O3和In2O3及不溶于酸的杂质，再酸浸2，得到浸渣2是不溶于酸的杂质，溶液用Na2CO3中和，得到浸渣3是Fe(OH)3沉淀，溶液中的In3+被Zn还原得到粗铟，最后电解精炼得到精铟。 【解析】（1）操作1是从溶液中得到ZnSO4·7H2O晶体，具体操作为：加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥； （2）“中和”时加入，Fe3+与发生双水解反应，生成红褐色沉淀Fe(OH)3和CO2气体，该过程主要反应的离子方程式为: 3+2Fe3++3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑； （3）“酸浸2”后溶液中浓度为，则加入进行“中和”时，让Fe3+完全沉淀，浓度小于等于10-5mol/L，=c(Fe3+)×c3(OH-)，10-5×c3(OH-)=1.0×10-38，得出c(OH-)≥10-11mol/L，c(H+)≤10-3mol/L，≥3，浓度为不沉淀，= c(In3+)×c3(OH-)，0.1×c3(OH-)=1.0×10-28，得出c(OH-)＜10-9mol/L，c(H+)＞10-5mol/L，＜5，调节范围为：3.0≤pH＜5.0； （4）粗铟电解精炼时，粗铟做阳极，精铟做阴极，粗铟接直流电源的正极； （5）中硫氧键为8NA，配位键为2NA，含有键的数目为10NA； （6）P原子位于立方晶胞的顶角和面心，1个晶胞中含有P的个数为8×+6×=4个，In都位于内部有4个，化学式为InP；b的坐标分数；晶体的密度为g/cm3= g/cm3。 5.（2025·广东·联考）一种利用炼锌渣(主要含ZnO、CuO、Fe2O3、FeO、GaCl3和不溶性杂质)为原料制备硫化锌及高纯 镓的流程如图所示： 已知： ①不同金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH 范围如下表： Ga3+ Fe3+ Zn2+ 开始沉淀pH 2.7 1.9 6.4 完全沉淀pH 4.0 3.2 8.0 ②Ga(OH)3与Al(OH)3性质相似，与强碱反应生成[Ga(OH)4]- （1）基态Zn的价层电子排布式为 ，属于 区元素。 （2）“酸浸”时温度不宜过高，原因是 。 （3）“沉铁”时，将铁离子转化为黄钠铁矾而非调节pH形成氢氧化铁的原因是 。 （4）“沉锌”步骤的离子方程式为 。 （5）电解“沉锌”后的溶液，在阴极区得到镓单质；写出对应的电极反应式 。 （6）ZnS的晶胞如图所示，据此回答： ①距离锌原子最近且相等的锌原子数目为 。 ②若晶体密度为ρ g/cm³，则硫原子与锌原子的最近距离为 nm。 【答案】（1）3dl04s2 ds （2）防止 H2O2受热分解 （3）“Ga3+容易生成Ga(OH)3而损失”或“Fe(OH)3容易形成胶体，不利于过滤分离”或“Fc(OH)3容易形成胶体,易吸附 Zn2+而造成 ZnS 损失”（任答一点即可） （4）Zn(OH)2+S2-=ZnS +2OH- （5） （6）12 【分析】根据流程图分析，炼锌渣经过稀硫酸溶浸过滤掉不溶性杂质，将ZnO、CuO、Fe2O3 、FeO转化为Zn2+、Cu2+、Fe3+、Fe2+，加入使Fe2+转化为Fe3+；向滤液中加入硫酸钠溶液进行沉铁，得到黄钠铁矾；加入金属粉末还原除杂，由流程图可知目的是除去Cu2+，使之生成CuCl沉淀；向滤液中加入NaOH溶液调节pH为8.2，目的是将Ga3+转化为，此时Zn2+水解完全生成Zn(OH)2；加入Na2S溶液将Zn(OH)2转化为ZnS，最后电解NaGa(OH)4溶液得到金属镓。 【解析】（1）Zn为30号原子，Zn的价层电子排布式为3dl04s2，属于ds区元素。 （2）H2O2受热易分解，因此“酸浸”时温度不宜过高。 （3）“沉铁”时，将铁离子转化为黄钠铁矾而非调节pH形成氢氧化铁的原因是：“Ga3+容易生成Ga(OH)3而损失”或“Fe(OH)3容易形成胶体，不利于过滤分离”或“Fc(OH)3容易形成胶体,易吸附 Zn2+而造成 ZnS 损失”（任答一点即可）。 （4）根据分析，调节pH为8.2， Zn2+水解完全生成Zn(OH)2，加入Na2S溶液将Zn(OH)2转化为ZnS，因此“沉锌”步骤的离子方程式为：Zn(OH)2+S2-=ZnS +2OH-。 （5）“沉锌”后溶液为NaGa(OH)4溶液，在阴极区得到镓单质，因此电极反应式为。 （6）①由晶胞结构可知，距离锌原子最近且相等的锌原子数目为12； ②在ZnS晶体中，含有锌原子个数为=4，含硫原子个数为4，已知ZnS晶体密度为，用NA表示阿伏加德罗常数的值，则晶胞的边长为，硫原子与锌原子的最近距离为对角线的处，因此硫原子与锌原子的最近距离为。 6.（2025·广东东莞·月考）2030年全球新能源动力电池镍消费量将达到2020年全球镍产量的近40%。碱式碳酸镍在工业上可作为制备其他含镍化合物的原料。工业上由某含镍废渣精矿(主要成分为)为原料制备碱式碳酸镍的流程如下图所示。 已知：①25℃时，相关离子开始沉淀和完全沉淀的如表所示。 离子 开始沉淀时的 6.4 2.2 4.4 完全沉淀时的 8.4 3.5 6.7 ②25℃时，。 回答下列问题： （1）滤渣I的主要成分为 (填化学式)。 （2）“除杂1”时应利用加入的Na2CO3溶液调节溶液的范围为 。 （3）“除杂2时发生反应的离子方程式为，时，该反应的化学平衡常数为 ；实验测得此工序中加入的物质的量与“除杂1”所得溶液中的物质的量之比、反应温度对除杂2”所得滤渣中铜镍比的关系分别如图所示： 则最佳的加入NiS的物质的量与“除杂1”所得溶液中Cu2+的物质的量之比和反应温度分别为 。 （4）“萃取”和“反萃取”的最终目的是富集获得含有 (填化学式)的水溶液。 （5）“沉镍”时应控制温度为，反应除生成外，还有一种无色气体生成，写出“沉镍”反应的离子反应方程式 。 （6）碱式碳酸镍可进一步转化制得镍氢电池。镍氢电池充电的工作原理为：(M表示储氢金属或合金)，该电池充电过程中阴极的电极反应式为 。 【答案】（1） （2） （3） 1.6、 （4） （5）3Ni2+ +3 + (2+x)H2O=NiCO3•2Ni(OH)2•xH2O + 2CO2↑ （6） 【分析】含镍废渣精矿加入稀硫酸溶浸，NiO、Fe2O3、CuO溶解后转化为相应的金属阳离子，SiO2难溶，成为滤渣Ⅰ，过滤后向滤液中加入碳酸钠调节pH，得到Fe(OH)3沉淀，之后再加入NiS得到CuS沉淀，过滤后向滤液中加入D2EHPA+煤油萃取Ni2+，分液后向有机相中加入稀硫酸进行反萃取，分液后向水相中加入碳酸钠溶液，得到碱式碳酸镍。 【解析】（1）由分析可知，滤渣Ⅰ主要成分为难溶的SiO2。 （2）除杂1时主要是除去Fe3+，而不除去Cu2+、Ni2+，根据表中数据可知，应调节pH的范围为3.5≤pH＜4.4。 （3）该反应的平衡常数K==1.25×107；据图可知当物质的量之比为1.6时、温度为80℃(80℃之和Cu/Ni比几乎不变)，滤渣中Cu/Ni比达到最大，为最佳。 （4）向滤液中加入D2EHPA+煤油萃取Ni2+，分液后向有机相中加入稀硫酸进行反萃取得到NiSO4，则“萃取”和“反萃取”的最终目的是富集获得含有NiSO4的水溶液， （5）沉镍时，向含有NiSO4的水溶液加入碳酸钠溶液，反应除生成NiCO3•2Ni(OH)2•xH2O外，还有一种无色气体生成，根据元素守恒可知该气体应为CO2，该反应的离子方程式为：3Ni2+ +3 + (2+x)H2O=NiCO3•2Ni(OH)2•xH2O + 2CO2↑。 （6）充电时阴极发生还原反应，根据镍氢电池充电的工作原理可知M在阴极得到电子生成MH，根据得失电子守恒和电荷守恒配平阴极的电极反应式为。 7.（2025·广东肇庆·质量检测）氧缺位体()是热化学循环分解水制氢的催化剂。一种以黄铜矿(主要成分是，含，等杂质)为原料制备的流程如下： 已知：①酸浸后溶液中的金属离子有、、和 ②25℃时已知几种金属离子沉淀的pH如表所示： 金属氢氧化物 开始沉淀的pH 1.9 3.4 6.4 7.0 完全沉淀的pH 3.2 4.7 7.6 9.0 请回答下列问题： （1）Cu位于元素周期表第四周期 族。 （2）“焙烧”时生成三种氧化物，其化学方程式为 。 （3）加Cu“还原”的目是 。 （4）滤渣2的主要成分为 。 （5）已知有两种同分异构体，则“沉铁”过程中生成的的空间构型是 。 （6）化学能可转化为热能，写出其在生产或生活中的一种应用 。 （7）充分“煅烧”得到的氧缺位体()的质量为原质量的98%，则 。 【答案】（1）IB （2） （3）将Fe3+还原为Fe2+，防止Fe3+在调溶液pH时变成Fe(OH)3而除去 （4）Al(OH)3 （5）平面正方形 （6）煤炭燃烧时释放出的热量可以用于北方冬季供暖、工厂生产提供热量，以及一些家庭的烧水做饭等 （7）0.3 【分析】由题给流程可知，黄铜矿粉在高压氧气中焙烧，将CuFeS2转化为氧化铜、四氧化三铁和二氧化硫，向焙烧渣中加入稀硫酸酸浸，将金属氧化物转化为可溶的硫酸盐，二氧化硅与稀硫酸不反应，过滤得到含有二氧化硅的滤渣和滤液；向滤液中加入铜，将溶液中的铁离子转化为亚铁离子，向反应后的溶液中加入氧化铜调节溶液pH，将溶液中的铝离子转化为氢氧化铝沉淀，过滤得到含有氢氧化铝的滤渣和滤液；向滤液中加入过氧化氢溶液，将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，向反应后的溶液中加入过量氨水，将溶液中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀，铜离子转化为硫酸四氨合铜，过滤得到氢氧化铁和硫酸四氨合铜；硫酸四氨合铜经系列操作得到氧化铜，氧化铜与氢氧化铁混合灼烧得到CuFe2O4，CuFe2O4在氮气氛围中灼烧得到CuFe2O4-δ。 【解析】（1）铜元素的原子序数为29，位于元素周期表第四周期IB族，故答案为：IB； （2）由分析可知，CuFeS2与高压氧气在高温条件下反应生成为氧化铜、四氧化三铁和二氧化硫，反应的化学方程式为，故答案为：； （3）由分析可知，加入铜得目的是将溶液中的铁离子转化为亚铁离子，防止铁离子在调溶液pH时变成氢氧化铁沉淀而除去，故答案为：将Fe3+还原为Fe2+，防止Fe3+在调溶液pH时变成Fe(OH)3而除去； （4）由分析可知，滤渣2的主要成分为氢氧化铝，故答案为：Al(OH)3； （5）由有两种同分异构体可知，四氨合铜离子的空间构型为平面正方形，故答案为：平面正方形； （6）化学能可以转化为热能，并且在生产或生活中有多种应用，如煤炭燃烧是一种典型的化学能转化为热能的过程，煤炭燃烧时释放出的热量可以用于北方冬季供暖、工厂生产提供热量，以及一些家庭的烧水做饭等，故答案为：煤炭燃烧时释放出的热量可以用于北方冬季供暖、工厂生产提供热量，以及一些家庭的烧水做饭等； （7）由题意可知，铁酸铜制备氧缺位体过程中固体减少的质量就是反应生成氧气的质量，由氧元素减少的质量分数可得：×100%=1—98%，解得δ=0.3，故答案为：0.3。 8.（2025·广东佛山·一模）2030年全球新能源动力电池镍消费量将达到2020年全球镍产量的近。碱式碳酸镍在工业上可作为制备其他含镍化合物的原料。工业上由某含镍废渣精矿(主要成分为)为原料制备碱式碳酸镍的流程如下图所示。 已知：①时，相关离子开始沉淀和完全沉淀的如表所示。 离子 开始沉淀时的 6.4 2.2 4.4 完全沉淀时的 8.4 3.5 6.7 ②时，。 回答下列问题： （1）滤渣I的主要成分为 (填化学式)。 （2）“除杂1”时应利用加入的溶液调节溶液的范围为 。 （3）“除杂2时发生反应的离子方程式为，时，该反应的化学平衡常数为 ；实验测得此工序中加入的物质的量与“除杂1”所得溶液中的物质的量之比、反应温度对除杂2”所得滤渣中铜镍比的关系分别如左图和右图所示： 则最佳的加入的物质的量与“除杂1”所得溶液中的物质的量之比和反应温度分别为 。 （4）“萃取”和“反萃取”的最终目的是富集获得含有 (填化学式)的水溶液。 （5）“沉镍”时应控制温度为，反应除生成外，还有一种无色气体生成，该气体为 分子(填“极性”或“非极性”)。 （6）碱式碳酸镍可进一步转化制得镍氢电池。镍氢电池充电的工作原理为：(M表示储氢金属或合金)，该电池充电过程中阴极的电极反应式为 。 （7）镍和砷可以形成多种化合物，红砷镍矿主要成分的晶胞结构如下图所示，该砷化镍的化学式为 。 【答案】（1） （2） （3） 1.6、 （4） （5）非极性 （6） （7） 【分析】由题给流程可知，含镍废渣精矿加入稀硫酸溶浸，金属氧化物转化为可溶硫酸盐，二氧化硅与稀硫酸不反应，过滤得到含有二氧化硅的滤渣和含有可溶硫酸盐的滤液；向滤液中加入碳酸钠溶液调节pH，将溶液中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤得到氢氧化铁和滤液；向滤液中加入硫化镍，将溶液中的铜离子转化为硫化铜，过滤得到硫化铜和滤液；向滤液中加入D2EHPA+煤油萃取、分液得到水相和含有镍离子的有机相；向有机相中加入稀硫酸反萃取、分液得到D2EHPA+煤油和含有镍离子的水相；向水相中加入碳酸钠溶液，将溶液中的镍离子转化为碱式碳酸镍沉淀，过滤得到碱式碳酸镍。 【解析】（1）由分析可知，滤渣I的主要成分为二氧化硅，故答案为：； （2）由分析可知，加入碳酸钠溶液调节pH的目的是将溶液中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀，由表格数据可知，应调节pH的范围为3.5≤pH＜4.4，故答案为：3.5≤pH＜4.4； （3）由方程式可知，反应的平衡常数K=====；由图可知，当物质的量之比为1.6、温度为80℃时，滤渣中Cu/Ni比达到最大，则最佳的加入硫化镍的物质的量与“除杂1”所得溶液中铜离子的物质的量之比和反应温度分别为1.6、80℃，故答案为：；1.6、80℃； （4）由分析可知，加入D2EHPA+煤油萃取、分液得到水相和含有镍离子的有机相，加入稀硫酸反萃取、分液得到D2EHPA+煤油和含有镍离子的水相，则“萃取”和“反萃取”的最终目的是富集获得含有硫酸镍的水溶液，故答案为：NiSO4； （5）沉镍时加入碳酸钠溶液的目的是将溶液中的镍离子转化为碱式碳酸镍沉淀，生成沉淀的同时还有二氧化碳生成，二氧化碳的空间构型为结构对称的直线形，属于非极性分子，故答案为：非极性； （6）由方程式可知，充电时，M电极为电解池的阴极，水分子作用下M在阴极得到电子发生还原反应生成MH和氢氧根离子，电极反应式为，故答案为：； （7）由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点和棱上的镍原子个数为8×+4×=2，位于体内的砷原子个数为2，则砷化镍的化学式为NiAs，故答案为：NiAs。 9.（2025·广东·联考）锗是一种重要的战略资源，需求量日益上升，从含锗烟尘中富集锗，可提高锗的利用率，是高效环保的工艺。某烟尘中主要含有锗、硅、铁等元素组成的化合物，用其富集回收锗的部分流程如图所示： 已知： ①锗元素“负压抽滤”后以形式存在，“抽滤”后以形式存在； ②硅酸常以胶体形式存在； ③常温下，沉淀的pH为2.7～3.3，(当离子浓度小于时认为该离子已沉淀完全)。 回答下列问题： （1）基态锗原子的价层电子排布式为 。 （2）“混合制球”时，和CO都可使转化为GeO，发生氧化反应时产物为。 ①的VSEPR模型为 。 ②还原时氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 （3）“蒸发”是为了更彻底地除去硅元素，相关反应的化学方程式为 。 （4）常温下完全沉淀时pH为 ，写出“过滤”步骤加氨水时发生反应的离子方程式： 。 （5）控制适当的温度加热可制得有磁性的，“灼烧、除铁”工序中分离出的具体操作为 。 （6）结晶形的锗硅固溶体可用作核辐射探测器的材料，利用锗掺杂硅可得硅锗合金，其立方晶胞结构如图所示： 该硅锗合金晶胞中，硅与锗的粒子个数最简整数比为 ，设为阿伏加德罗常数的值，晶胞边长为a nm，则硅锗合金晶胞的密度为 。 【答案】（1） （2）四面体形 4：1 （3） （4）3.2 、 （5）用磁铁将磁性吸走 （6）3：5 【分析】由题给流程可知，含锗烟尘在富氧空气中焙烧，将锗、硅、铁等元素转化为氧化物，向焙烧渣中通入磷化氢和一氧化碳，将二氧化锗转化为一氧化锗，将混合制球得到的混合物氧化后，加入硫化钠溶液、负压抽滤得到含有的滤渣和滤液；向滤渣中加入硫酸溶液、抽滤得到滤渣和含有Ge4+离子、铁离子、硅酸的滤液；向滤液中加入氢氟酸溶液，将硅酸转化为四氟化硅，蒸发得到含有Ge4+离子、铁离子的溶液；向溶液中加入氨水，将Ge4+离子、铁离子转化为氢氧化锗、氢氧化铁沉淀，过滤得到滤液和含有氢氧化锗、氢氧化铁的滤渣；滤渣在控制适当的温度加热条件下将氢氧化锗、氢氧化铁转化为二氧化锗、，用磁铁将磁性吸走得到高品位锗精矿。 【解析】（1）锗元素的原子序数是32，基态原子的价层电子排布式为，故答案为：； （2）①磷化氢分子中磷原子的价层电子对数为4，分子的VSEPR模型是四面体形，故答案为：四面体形； ②磷化氢还原二氧化锗时，发生如下反应：，反应中磷元素化合价升高被氧化，磷化氢是反应的还原剂，锗元素的化合价降低被还原，二氧化锗是氧化剂，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为8：2=4：1，故答案为：4：1； （3）由分析可知，加入硫酸后，硅元素会转化为硅酸，“抽滤”时部分胶体状态的硅酸无法除掉，需要加入氟化氢反应后蒸发除去，反应的化学方程式为，故答案为：； （4）由溶度积可知，铁离子完全沉淀时，溶液中氢氧根离子浓度为，则溶液的pH为3.2，由题给信息可知，“过滤”步骤加氨水的目的是将Ge4+离子、铁离子转化为氢氧化锗、氢氧化铁沉淀，反应的离子方程式为、，故答案为：、； （5）由分析可知，滤渣在控制适当的温度加热条件下将氢氧化锗、氢氧化铁转化为二氧化锗、，用磁铁将磁性吸走得到高品位锗精矿，故答案为：用磁铁将磁性吸走； （6）由晶胞结构可知，锗与金刚石晶胞类似，该硅锗合金晶胞中，锗位于8个顶点和4个体内位置，则有个锗原子，硅原子掺杂在6个面心上，则有个Si原子；硅与锗的粒子个数最简整数比为3：5；晶胞边长为a nm，则晶胞密度为，故答案为：3：5；。 10.（2025·广东茂名·模拟）泻盐（）被广泛用于临床，如导泻、利胆等。以菱镁矿渣（主要成分是，含少量、、、、、等）为原料制备泻盐的流程如图所示。 已知：常温下，部分金属阳离子开始沉淀和完全沉淀（离子浓度小于）时的pH如下表： 阳离子 开始沉淀时的pH 1.6 3.2 7.6 8.9 完全沉淀时的pH 3.1 4.7 9.6 10.9 回答下列问题： （1）“酸浸”前常将菱镁矿渣磨成矿粉，其目的是 ；滤渣的主要成分为 （填化学式）。 （2）写出加入时发生反应的离子方程式： 。 （3）“调pH”的范围为 ～ 。 （4）已知、两种物质的溶解度与温度的关系如图1所示。 “操作1”采用蒸发浓缩、 （填操作名称，采用如图2装置操作，夹持装置已略去）。 （5）的热失重曲线如图所示。 写出b→c过程发生反应的化学方程式： 。 （6）晶体的晶胞结构如图，其密度为，设1号原子的坐标为，3号原子的坐标为，为阿伏加德罗常数的值。 ①2号原子坐标为 。 ②和之间的最短距离为 pm。 ③之间距离最近且等距离的4个和6个围成的空间结构分别为 、 。 【答案】（1）增大固体与酸的接触面积，加大浸取速率，提高镁元素的浸出效率； 、 （2） （3）4.7 8.9 （4）趁热过滤 （5） （6） 正四面体 正八面体 【来源】广东省茂名市区域2024-2025学年高三上学期10月份联考 化学试题 【分析】菱镁矿渣(主要成分是，含少量、、、、、等)中加入足量稀硫酸“酸浸”得到对应的硫酸盐，其中不参与反应，生成的CaSO4难溶，则滤渣的主要成分为和CaSO4，再向滤液中加入KClO3将Fe2+氧化为Fe3+，再加入试剂MgO调节pH，煮沸将Fe3+、Al3+转化为Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀除去，再经过“操作1” 包括蒸发浓缩、趁热过滤除钙后，此时溶液主要含有MgSO4，最后经“操作2”得到MgSO4⋅7H2O，则“操作2”包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，据此解答。 【解析】（1）“酸浸”前常将菱镁矿渣磨成矿粉，是为了增大固体与酸的接触面积，加大浸取速率，提高镁元素的浸出效率；根据分析可知，滤渣的主要成分：、； （2）向滤液中加入KClO3将Fe2+氧化为Fe3+，根据得失电子守恒及电荷守恒，离子方程式：； （3）加入试剂MgO调节pH，是为了将Fe3+、Al3+转化为Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀除去，不引入杂质离子，且镁离子不沉淀，则“调pH”的范围：； （4）根据图1可知CaSO4溶解度随温度升高而升高幅度不大，若从溶液中得到，应采取蒸发浓缩、趁热过滤，除钙同时防止硫酸镁晶体析出； （5）初始取硫酸镁晶体的物质的量为0.1mol，失重时，先部分脱水，后全部脱水，最后硫酸镁部分分解，最终硫酸镁全部分解，生成稳定的氧化镁。根据每个点数据，依据相对分子质量判断。在失重过程中镁元素始终存在于固体中且质量不变。计算如下： 代号 a b c d e 摩尔质量/ 246 138 120 280 40 组成 b→c过程发生反应的化学方程式：； （6）①2号原子位于右侧面面心，坐标； ②和之间的最短距离为晶胞棱长的一半，设晶胞棱长为apm，根据均摊法，晶胞中个数：，个数：，根据晶胞密度计算公式： ，解得：，则和之间的最短距离为； ③距离最近且等距离的4个围成的空间结构为正四面体，如图中标记（1）（2）（3）（4）的4个Mg2+：；距离最近且等距离的6个围成的空间结构为正八面体，如图中标记①②③④⑤⑥的6个Mg2+：。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 重难点13 无机工艺流程综合题 考点 三年考情分析 2025考向预测 无机工艺流程 2024·广东卷T18；2023·广东卷T18；2022·广东卷T18；2021·广东卷T18； 预计2025年高考中无机工艺流程依然会结合晶胞知识以及反应原理的相关知识进行考查 【思维导图】 【高分技巧】 一、原料的预处理 1.原料预处理的目的 （1）原料经过预处理主要是除去不必要的杂质,净化所需要的原料。 （2）原料中的目标物质转化为易于化学处理的物质。 2.原料预处理的常用方法 （1）研磨、雾化。 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化,增大反应物接触面积,以增大反应速率或使反应更充分。 （2）焙烧、煅烧、灼烧。 ①焙烧。 焙烧是将矿石、精矿在空气、氯气、氢气、甲烷、一氧化碳或二氧化碳等气流中不加或配加一定物料,加热至低于炉料的熔点,发生氧化、还原或其他化学变化的过程。 ②煅烧。 煅烧是指将物料在低于熔点的适当温度下加热,使其分解并除去所含结晶水、CO2或 SO2等挥发性物质的过程,所以煅烧过程的反应物通常是固体,生成物是另一种固体和气体。 ③灼烧。 灼烧是将固体物质加热到高温以达到脱水、分解或除去挥发性杂质、有机物和铵盐等目的的操作。灼烧通常指的是实验室里对固体进行的高温操作,加热仪器有酒精灯、煤气灯或电炉等,如海带提碘实验中通过灼烧除去有机物。 （3）浸取。 ①水浸:与水接触反应或溶解,使原料变成离子进入溶液中,做到初步分离。 ②酸浸:在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的过程。常用硫酸、盐酸、硝酸等,用盐酸、硝酸酸溶时要注意控温,用硫酸酸溶时要关注Pb2+ 、Ca2+ 、Ag+会生成PbSO4、 CaSO4、Ag2SO4在滤渣中出现。 ③碱浸:常用NaOH溶液、氨水、Na2CO3溶液等,与碱接触反应或溶解,NaOH溶液使酸性氧化物和两性氧化物以含氧酸根离子(如Si、Al、Zn、Cr等元素),或与NH3形成配离子进入溶液。 ④盐浸:用铵盐溶液、FeCl3溶液等。 ⑤醇浸:提取有机物,常采用有机溶剂(乙醚、二氯甲烷等)浸取的方法提取有机物。 二、反应条件的控制方法 1.控制溶液的pH （1）增强物质的氧化性、还原性(H+能增强Mn、N的氧化性),调节离子的水解程度。 （2）通过控制溶液的pH可以除去某些金属离子。 如要除去溶液中含有的Fe3+、Al3+,可调节溶液的pH使之转变为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀。 2.控制温度(常用水浴、冰水浴等) （1）控制反应速率(升温增大反应速率)、使催化剂达到最大活性、防止副反应的发生。 （2）使化学平衡移动,控制化学反应进行的方向。 （3）升温:使溶液中的气体逸出,使易挥发物质挥发,使易分解的物质分解。 （4）煮沸:使气体逸出;促进水解,聚沉后利于过滤分离。 （5）控制固体的溶解与结晶。 趁热过滤:减少因降温而析出的溶质的量。 蒸发浓缩:蒸发除去部分溶剂,提高溶液的浓度。 蒸发结晶:蒸发溶剂,使溶液由不饱和变为饱和,继续蒸发,过剩的溶质就会呈晶体析出。 3.使用保护气 （1）隔绝空气(主要是O2、H2O)。 （2）抑制弱离子的水解(如HCl氛围)。 三、陌生方程式的书写 1.工艺流程中方程式的整体书写思路 首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式,再根据反应前后元素化合价有无变化判断反应类型(非氧化还原反应适用元素守恒;氧化还原反应适用元素、得失电子守恒)。 2.工艺流程中氧化还原反应方程式的书写思路 （1）首先确定氧化剂(或还原剂)与还原产物(或氧化产物),再判断出还原剂(或氧化剂)与氧化产物(或还原产物)。 （2）根据得失电子守恒配平氧化还原反应。 （3）根据电荷守恒、反应物和介质环境的酸碱性,在方程式左边或右边补充H+、OH-或H2O等。 （4）根据元素守恒配平反应方程式。 3.流程中电极反应式的书写思路 （1）列变价——写出电极上发生变价的主要反应物和主要产物。 （2）标电子——由化合价写出得失电子数。 （3）调电荷——由电荷守恒依据介质环境将反应式两边的电荷调平,酸性溶液用H+,碱性溶液用OH-,若是熔融电解质,则依据具体题目信息,一般熔融氧化物用O2-,熔融碳酸盐用C。 （4）后补水——由元素守恒配平电极反应,一般看氢原子,哪边少氢原子就在哪边以水的形式补上相应数目的氢原子,也被称为“氢不够,水来凑”。 （5）检查氧——最后用“O”守恒检查是否正确。 四、物质的分离与提纯　　　　 　　　　　 　　　　　 1.过滤 固液分离的一种方法,主要有常压过滤、减压过滤、热过滤。 （1）常压过滤:滤液靠自身的重力透过滤纸流下,实现分离,过滤时需要分析产品的需求及生产目的,准确判断经过过滤后产生的滤液、滤渣的主要成分,准确判断是留下滤液还是滤渣。 （2）减压过滤(抽滤):过滤在减低的压力下进行,滤液在内外压强差作用下透过滤纸或砂芯流下,实现分离。相比普通过滤,抽滤加快了过滤的速度。抽滤的优点是快速过滤,有时还可以过滤掉气体,并能达到快速干燥产品的作用。 （3）趁热过滤:将温度较高的固液混合物直接使用常规过滤操作进行过滤,由于常规过滤操作往往耗时较长,这样会导致在过滤过程中因混合物温度降低而使溶质析出,影响分离效果。可使用热过滤仪器将固液混合物的温度保持在一定范围内进行过滤,所以又称为热过滤。 2.蒸发结晶 （1）适用范围:提取溶解度随温度变化不大的溶质,如:NaCl。 （2）蒸发结晶的标志:当有大量晶体出现时,停止加热,利用余热蒸干。 3.冷却结晶 （1）适用范围:提取溶解度随温度变化较大的物质(如KNO3)、易水解的物质(如FeCl3)或结晶水合物(如CuSO4·5H2O)。 （2）冷却结晶的标志:当有少量晶体(晶膜)出现时。 4.沉淀洗涤时洗涤剂的选择 洗涤试剂 适用范围 目的 蒸 馏 水 冷水 溶解度随温度升高而升高,且变化较大 除去固体表面吸附着的××杂质,减少固体因为洗涤液温度高造成溶解损失 热水 溶解度随温度升高而降低 除去固体表面吸附着的××杂质,减少固体因为洗涤液温度低造成溶解损失 有机溶剂(酒精、丙酮等) 固体易溶于水、难溶于有机溶剂 减少固体溶解损失;利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分,增大干燥速率 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、碱 除去固体表面吸附着的可溶于酸、碱的杂质;减少固体溶解 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 检验沉淀是否洗涤干净的方法:取少量最后一次的洗涤液于试管中,向其中滴入某试剂,若未出现特征反应现象,则沉淀洗涤干净 5.重结晶 将结晶得到的晶体溶于溶剂制得饱和溶液,又重新从溶液结晶的过程。 6.萃取与反萃取 萃取 利用溶质在互不相溶的两种溶剂里的溶解度不同,用一种溶剂(萃取剂)把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液里提取出来的过程,萃取后需要分液。如:用CCl4萃取溴水中的Br2 反萃取 在溶剂萃取分离过程中,当完成萃取操作后,为进一步纯化目标产物或便于下一步分离操作的实施,将目标产物从有机相转入水相的萃取操作称为反萃取,为萃取的逆过程 7.蒸馏 蒸馏是利用液体混合物中各组分的沸点不同,给液体混合物加热,使其中的某一组分变成蒸气再冷凝成液体,跟其他组分分离的过程。 8.冷却法 利用气体易液化的特点分离气体,如合成氨工业采用冷却法分离氨与氮气、氢气。 （建议用时：40分钟） 1.（2025·广东汕头·质量检测）金属铋及其化合物广泛应用于电子设备、医药等领域。某工厂废渣的主要成分为等(与性质相似)，以该废渣为主要原料回收其中金属元素的工艺流程如图所示： 请回答下列问题： （1）铋位于第六周期，且与氮同主族，则铋元素在元素周期表中属于 区，基态铋原子的价层电子排布式为 。 （2）“焙烧”中采用高压空气的目的是 ，转化成发生反应的化学方程式为 。 （3）“氨浸”所得滤液I中的阳离子主要成分为，该步骤温度不宜过高，其原因是 。 （4）写出“碱浸”过程中发生的离子反应方程式为 。 （5）已知常温时，在水溶液中存在平衡：，该反应的平衡常数为K，达到平衡时测得溶液，则 。 （6）如图是铋的一种氟化物的立方晶胞及晶胞中MNPQ点的截面图，其中晶胞的边长为。 ①该铋氟化物的化学式为 。 ②晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有 个。 2.（2025·广东广州·专题训练）从铅银渣(含Pb、Ag、Cu等金属元素)中提取银的流程如下： 已知：焙烧渣的主要成分为PbO、CuO、Ag2O和Ag。 （1）基态Cu原子的核外电子排布式是 。 （2）“酸浸”时，使用H2SO4、NaCl和NaNO3的混合液作为浸出剂。 ①加入NaNO3的作用是 。 ②固体B中含有 。 （3）用氨水和水合肼(N2H4·H2O)进行“络合浸出”和“还原析银”。 ①N2H4分子中N原子的杂化类型为 。 ②氨水“络合浸出”的化学方程式是 。 ③将水合肼“还原析银”反应的离子方程式补充完整 。 _______+N2H4·H2O=N2↑+H2O+_______+_______+_______NH3↑ （4）工业上采用电解精炼进一步提纯Ag，粗银为 极(填“阴”或“阳”)。 （5）一种红外非线性晶体(Ag、Ga、S)的晶胞结构如图所示(晶胞参数a=b≠c，单位为pm)。已知①号原子坐标分别为(0，0，0)，则②号原子的坐标为 。用表示阿伏加德罗常数的值，该晶体的密度为 g·cm3(用含a、c、的代数式表示)。 3.（2025·广东·联考）碱式碳酸铜在烟火、农药、颜料、杀菌剂等方面应用广泛。一种以辉铜矿，含有和少量等杂质为原料制备碱式碳酸铜的流程如图所示： 已知：有关金属离子形成氢氧化物沉淀的范围如下： 金属离子 开始沉淀的 完全沉淀的 常温稳定，在热水中会分解生成； 。 回答下列问题： （1）加快“浸取”速率，除将辉铜矿粉碎外，还可采取的措施有 任写一种。 （2）滤渣Ⅰ经无色液体，沸点提取后可获得一种淡黄色副产品，则滤渣Ⅰ中的主要成分是 填化学式。“浸取”过程中被氧化的化学方程式为： ，回收淡黄色副产品过程中温度控制在之间，不宜过高或过低的原因是 。 （3）常温下“除铁”时加入的试剂可用，调节的范围为 ，若加后将溶液的调为，则溶液中的浓度为 。 （4）写出“沉锰”除过程中反应的离子方程式： 。 （5）测定副产品样品的纯度：准确称取样品，加蒸馏水配成溶液，取出用标准溶液测定，完全反应后得到沉淀，则此样品的纯度为 保留到小数点后位。 4.（2025·广东湛江·调研）金属铟(In)因其优异性能，被广泛地应用于高新技术领域，某工厂从金属冶炼过程中产生的金属废渣(、、及少量不与酸反应的杂质)中回收铟的流程如下： 已知信息：①的性质与相似。 ②室温下：，。 ③溶液中某离子浓度小于，认为该离子沉淀完全。回答下列问题： （1）“操作1”为 。 （2）“中和”时加入，生成红褐色沉淀并有气体产生，该过程主要反应的离子方程式为 。 （3）“酸浸2”后溶液中浓度为，则加入进行“中和”时，调节范围为 。 （4）“电解”时，粗铟接直流电源的 (填“正极”或“负极”)。 （5）可以与形成配合物，中含有键的数目为 。 （6）磷化铟晶体的载流子迁移率大，可用于制造高速电子器件，如高速晶体管和高电子迁移率晶体管。磷化铟的立方晶胞(晶胞参数为)如下图所示，其化学式为 ；以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，图中a原子的分数坐标为，则原子的分数坐标为 ；设为阿伏加德罗常数的值，则其晶体的密度为 。 5.（2025·广东·联考）一种利用炼锌渣(主要含ZnO、CuO、Fe2O3、FeO、GaCl3和不溶性杂质)为原料制备硫化锌及高纯 镓的流程如图所示： 已知： ①不同金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH 范围如下表： Ga3+ Fe3+ Zn2+ 开始沉淀pH 2.7 1.9 6.4 完全沉淀pH 4.0 3.2 8.0 ②Ga(OH)3与Al(OH)3性质相似，与强碱反应生成[Ga(OH)4]- （1）基态Zn的价层电子排布式为 ，属于 区元素。 （2）“酸浸”时温度不宜过高，原因是 。 （3）“沉铁”时，将铁离子转化为黄钠铁矾而非调节pH形成氢氧化铁的原因是 。 （4）“沉锌”步骤的离子方程式为 。 （5）电解“沉锌”后的溶液，在阴极区得到镓单质；写出对应的电极反应式 。 （6）ZnS的晶胞如图所示，据此回答： ①距离锌原子最近且相等的锌原子数目为 。 ②若晶体密度为ρ g/cm³，则硫原子与锌原子的最近距离为 nm。 6.（2025·广东东莞·月考）2030年全球新能源动力电池镍消费量将达到2020年全球镍产量的近40%。碱式碳酸镍在工业上可作为制备其他含镍化合物的原料。工业上由某含镍废渣精矿(主要成分为)为原料制备碱式碳酸镍的流程如下图所示。 已知：①25℃时，相关离子开始沉淀和完全沉淀的如表所示。 离子 开始沉淀时的 6.4 2.2 4.4 完全沉淀时的 8.4 3.5 6.7 ②25℃时，。 回答下列问题： （1）滤渣I的主要成分为 (填化学式)。 （2）“除杂1”时应利用加入的Na2CO3溶液调节溶液的范围为 。 （3）“除杂2时发生反应的离子方程式为，时，该反应的化学平衡常数为 ；实验测得此工序中加入的物质的量与“除杂1”所得溶液中的物质的量之比、反应温度对除杂2”所得滤渣中铜镍比的关系分别如图所示： 则最佳的加入NiS的物质的量与“除杂1”所得溶液中Cu2+的物质的量之比和反应温度分别为 。 （4）“萃取”和“反萃取”的最终目的是富集获得含有 (填化学式)的水溶液。 （5）“沉镍”时应控制温度为，反应除生成外，还有一种无色气体生成，写出“沉镍”反应的离子反应方程式 。 （6）碱式碳酸镍可进一步转化制得镍氢电池。镍氢电池充电的工作原理为：(M表示储氢金属或合金)，该电池充电过程中阴极的电极反应式为 。 7.（2025·广东肇庆·质量检测）氧缺位体()是热化学循环分解水制氢的催化剂。一种以黄铜矿(主要成分是，含，等杂质)为原料制备的流程如下： 已知：①酸浸后溶液中的金属离子有、、和 ②25℃时已知几种金属离子沉淀的pH如表所示： 金属氢氧化物 开始沉淀的pH 1.9 3.4 6.4 7.0 完全沉淀的pH 3.2 4.7 7.6 9.0 请回答下列问题： （1）Cu位于元素周期表第四周期 族。 （2）“焙烧”时生成三种氧化物，其化学方程式为 。 （3）加Cu“还原”的目是 。 （4）滤渣2的主要成分为 。 （5）已知有两种同分异构体，则“沉铁”过程中生成的的空间构型是 。 （6）化学能可转化为热能，写出其在生产或生活中的一种应用 。 （7）充分“煅烧”得到的氧缺位体()的质量为原质量的98%，则 。 8.（2025·广东佛山·一模）2030年全球新能源动力电池镍消费量将达到2020年全球镍产量的近。碱式碳酸镍在工业上可作为制备其他含镍化合物的原料。工业上由某含镍废渣精矿(主要成分为)为原料制备碱式碳酸镍的流程如下图所示。 已知：①时，相关离子开始沉淀和完全沉淀的如表所示。 离子 开始沉淀时的 6.4 2.2 4.4 完全沉淀时的 8.4 3.5 6.7 ②时，。 回答下列问题： （1）滤渣I的主要成分为 (填化学式)。 （2）“除杂1”时应利用加入的溶液调节溶液的范围为 。 （3）“除杂2时发生反应的离子方程式为，时，该反应的化学平衡常数为 ；实验测得此工序中加入的物质的量与“除杂1”所得溶液中的物质的量之比、反应温度对除杂2”所得滤渣中铜镍比的关系分别如左图和右图所示： 则最佳的加入的物质的量与“除杂1”所得溶液中的物质的量之比和反应温度分别为 。 （4）“萃取”和“反萃取”的最终目的是富集获得含有 (填化学式)的水溶液。 （5）“沉镍”时应控制温度为，反应除生成外，还有一种无色气体生成，该气体为 分子(填“极性”或“非极性”)。 （6）碱式碳酸镍可进一步转化制得镍氢电池。镍氢电池充电的工作原理为：(M表示储氢金属或合金)，该电池充电过程中阴极的电极反应式为 。 （7）镍和砷可以形成多种化合物，红砷镍矿主要成分的晶胞结构如下图所示，该砷化镍的化学式为 。 9.（2025·广东·联考）锗是一种重要的战略资源，需求量日益上升，从含锗烟尘中富集锗，可提高锗的利用率，是高效环保的工艺。某烟尘中主要含有锗、硅、铁等元素组成的化合物，用其富集回收锗的部分流程如图所示： 已知： ①锗元素“负压抽滤”后以形式存在，“抽滤”后以形式存在； ②硅酸常以胶体形式存在； ③常温下，沉淀的pH为2.7～3.3，(当离子浓度小于时认为该离子已沉淀完全)。 回答下列问题： （1）基态锗原子的价层电子排布式为 。 （2）“混合制球”时，和CO都可使转化为GeO，发生氧化反应时产物为。 ①的VSEPR模型为 。 ②还原时氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 （3）“蒸发”是为了更彻底地除去硅元素，相关反应的化学方程式为 。 （4）常温下完全沉淀时pH为 ，写出“过滤”步骤加氨水时发生反应的离子方程式： 。 （5）控制适当的温度加热可制得有磁性的，“灼烧、除铁”工序中分离出的具体操作为 。 （6）结晶形的锗硅固溶体可用作核辐射探测器的材料，利用锗掺杂硅可得硅锗合金，其立方晶胞结构如图所示： 该硅锗合金晶胞中，硅与锗的粒子个数最简整数比为 ，设为阿伏加德罗常数的值，晶胞边长为a nm，则硅锗合金晶胞的密度为 。 10.（2025·广东茂名·模拟）泻盐（）被广泛用于临床，如导泻、利胆等。以菱镁矿渣（主要成分是，含少量、、、、、等）为原料制备泻盐的流程如图所示。 已知：常温下，部分金属阳离子开始沉淀和完全沉淀（离子浓度小于）时的pH如下表： 阳离子 开始沉淀时的pH 1.6 3.2 7.6 8.9 完全沉淀时的pH 3.1 4.7 9.6 10.9 回答下列问题： （1）“酸浸”前常将菱镁矿渣磨成矿粉，其目的是 ；滤渣的主要成分为 （填化学式）。 （2）写出加入时发生反应的离子方程式： 。 （3）“调pH”的范围为 ～ 。 （4）已知、两种物质的溶解度与温度的关系如图1所示。 “操作1”采用蒸发浓缩、 （填操作名称，采用如图2装置操作，夹持装置已略去）。 （5）的热失重曲线如图所示。 写出b→c过程发生反应的化学方程式： 。 （6）晶体的晶胞结构如图，其密度为，设1号原子的坐标为，3号原子的坐标为，为阿伏加德罗常数的值。 ①2号原子坐标为 。 ②和之间的最短距离为 pm。 ③之间距离最近且等距离的4个和6个围成的空间结构分别为 、 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$