专题08 工艺流程综合题（新高考通用）-【好题汇编】2025年高考化学一模试题分类汇编

专题08工艺流程综合题 1．（2025·河北石家庄·一模）稀有金属钒和钛在钢铁、化工、航空航天等领域应用广泛。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“加压焙烧”过程中存在反应，生成的会对钒钛磁铁矿精矿“二次氯化”； ②“酸浸”所得溶液中钒、钛以、形式存在。 回答下列问题： (1)基态钛原子的价电子排布式为 ；已知，中Fe为＋2价，则V的化合价为 。 (2)“加压焙烧”中经“二次氯化”转化为和的化学方程式为 。 (3)“酸浸”时，产生的“浸出渣”的主要成分为 (填化学式)。 (4)已知，“沉钛”时，为使沉淀完全，需要调节溶液的pH不低于 ；该过程中，加入适量铁粉的目的为 。 (5)“氧化”时，的使用量远大于理论计算量，可能的原因为 。 (6)“萃取”时，先转化为，再与萃取剂结合，其过程可表示为：，据此分析“反萃取”过程中加入溶液的作用为 。 (7)“沉铁”时，生成黄铵铁矾的离子方程式为 。 【答案】(1) ＋3 (2) (3) (4) 2.0 调节溶液pH使沉淀完全 (5)产生的催化的分解 (6)消耗，使萃取反应的平衡逆向移动，将与萃取剂分离 (7) 【分析】钒钛磁铁矿精矿(主要成分为、、和)“加压焙烧”过程中存在反应，生成的会对钒钛磁铁矿精矿“二次氯化”，经“二次氯化”转化为、，加入盐酸进行酸浸，转化为，转化为，滤渣含，加适量铁粉沉钛，调节溶液pH使完全生成沉淀，加入将+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，再与萃取剂结合进入有机相，，加酸化的洗涤分液，有机相加入进行反萃取，经一系列操作得V2O5；水相加入生成黄铵铁矾，据此分析； 【详解】（1）钛为22号元素，其价电子排布式为：3d24s2，已知中Fe为＋2价，根据化合价代数和为零，则V的化合价为＋3价； （2）“加压焙烧”中经“二次氯化”转化为和，V由+3价升高到+5价，由0价降至-1价，根据化合价升降守恒进行配平，化学方程式为； （3）根据分析可知，“酸浸”时，产生的“浸出渣”的主要成分为； （4），，pH不低于2.0；加入适量铁粉的目的：调节溶液pH使沉淀完全； （5）“氧化”时，将+2价亚铁离子氧化成+3价铁离子，的使用量远大于理论计算量，可能的原因为产生的催化的分解； （6）与反应，消耗，使降低，使萃取反应的平衡逆向移动，将与萃取剂分离； （7）“沉铁”时，加入，生成黄铵铁矾的离子方程式为：； 2．（2025·四川巴中·一模）我国每年约产100万吨钒磁铁矿尾渣(主要成分、及少量等物质)，其中、、具有很高的回收利用价值。 已知：该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的如下表所示： 金属离子 开始沉淀 完全沉淀 2.3 4.1 8.8 10.4 回答下列问题： (1)中的化合价为 ，基态的价电子排布式 。 (2)“碱浸”时中转化为的离子方程式 。 (3)钒的浸出率与的浓度及液固比关系如下图所示，则所选择的最佳浸出条件为 、 。 (4)“滤渣2”是 “调”范围为 。 (5)“煅烧”过程中，固体残留率(剩余固体质量/原始固体质量)随温度变化曲线如图所示，分解过程中点、点分别失去物质为 、 。 【答案】(1) (2) (3) 浓度 液固比 (4) 、(也可) 4.1∼8.8 (5) 【分析】磁铁矿尾渣(主要成分、及少量等物质)，加碱，通入空气氧化，碱浸，转化为可溶性的钒酸钠和沉淀，及不溶于碱溶液，过滤，将滤液加热浓缩，加入硫酸铵生成钒酸铵沉淀，煅烧得到；滤渣1中主要成分为、、，加入硫酸酸浸，得到滤渣2为、 (也可)，、溶于硫酸，滤液调pH，除去Fe3+，生成氢氧化铁沉淀，得到硫酸锰溶液； 【详解】（1）中Na为+1价，Si为+4价，O为-2价，则的化合价为+3价；的原子序数是25，基态的价电子排布式为； （2）“碱浸”时被氧气氧化为，离子方程式为； （3）从钒的浸出率和节省原料考虑，最佳浸出条件为浓度、液固比，再增加氢氧化钠浓度、液固比，钒的浸出率增加不大； （4）根据分析，“滤渣2”是、(也可)；“调”使Fe3+沉淀完全，而Mn2+不沉淀，根据表格中数据可知范围为4.1∼8.8； （5）的摩尔质量为117g/mol，假设有1mol，质量为117g，M点时固体残留率为85.47%，减少117g×(1-85.47%)=17g，根据原子守恒，可知点失去物质为；点固体残留率为77.78%，质量又减少117g×(1-77.78%)-17g=9g，钒原子守恒，剩余固体为0.05mol，质量为117g×77.78%=91g，可知点失去0.5mol。 3．（2025·广东深圳·一模）一种从石煤灰渣（主要含及等）中提取钒的工艺流程如下： 已知：萃取剂（HR）与阳离子的结合能力：；萃取的原理为；“中间盐”中的金属阳离子均为+3价；含的硫酸盐难溶于水；。 (1)“酸浸”时，钒主要以的形式进入溶液。 ①为提高浸取率，可采取的措施是 （任写一条）。 ②发生反应的化学方程式为 。 (2)“还原结晶”所得“溶液3”的主要阳离子及其浓度如下表： 阳离子 浓度 10.79 0.0041 0.11 0.029 据此分析“溶液3”可在 工序循环利用。 (3)“中间盐”的一种含钒物质为；“溶解”后，所得溶液中钒主要以的形式存在。该含钒物质“溶解”时发生反应的离子方程式为 。 (4)“还原”步骤的主要目的是 。 (5)“萃取”前，需调节溶液。 ①已知萃取前溶液中，理论上，为避免产生沉淀，应调节溶液pH小于 （保留一位小数）。 ②实际上，溶液pH也不能过低，其原因是 。 (6)一种V—Ti固溶体储氢材料经充分储氢后所得晶体的立方晶胞结构如图。 ①该晶体中金属原子与非金属原子的个数比为 。 ②储氢材料的性能常用“体积储氢密度”（储氢材料可释放出的体积）来衡量。一定条件下，50%的氢可从上述晶体中释放出来，且吸放氢引起储氢材料体积的变化可忽略。设为阿伏加德罗常数的值，的摩尔体积为，则该储氢材料的“体积储氢密度”为 （列出算式）。 【答案】(1) “适当升温”“搅拌”“将灰渣进一步粉碎”“适当增加酸的浓度”等，答案合理即可 (2)酸浸 (3) (4)将转化为，避免影响的萃取 (5) 3.3 过低，即浓度过大，会导致萃取反应的平衡逆向移动，不利于进入有机相 (6) 1：2 或等答案合理即可 【分析】酸浸时，溶于稀硫酸，得到，而SiO2不溶于稀硫酸而除去，溶液1中加入固体，得到，而溶液2中加入添加剂，得到中间盐，“中间盐”中一种含钒物质为在热水、空气、酸性条件下溶解，“溶解”后，所得溶液中钒主要以的形式存在，加入铁粉会将三价铁离子还原为二价铁离子，氨水调节溶液pH后，经萃取、反萃取得到钒溶液，最终得到钒材料，回答下列问题。 【详解】（1）①为提高浸取率，可采取的措施有：适当增加酸的浓度、适当提高反应温度、搅拌、将灰渣进一步粉碎等； ②根据题干信息，“酸浸”时，钒主要以的形式进入溶液，与硫酸反应生成VO₂⁺的化学方程式为：； （2）根据表中阳离子浓度，溶液3中主要阳离子为H⁺、VO₂⁺、Al³⁺和Fe³⁺，由于H⁺浓度最高，溶液3可以在酸浸工序循环利用，以充分利用其中的酸； （3）由题干信息：含的硫酸盐难溶于水，“中间盐”的一种含钒物质为发生溶解工序，已知“溶解”后，所得溶液中钒主要以的形式存在，“溶解”时发生反应的离子方程式为：； （4）根据由题干信息，酸浸后溶液中存在且萃取剂（HR）与阳离子的结合能力：，还原步骤的主要目的是将Fe³⁺还原为Fe²⁺，以便在后续的萃取步骤中，萃取剂HR优先与VO²⁺结合，提高钒的提取效率，所以还原步骤的目的是：将转化为，避免影响的萃取； （5）①已知Al(OH)₃的溶度积 ，溶液中Al³⁺浓度为0.4mol/L，根据溶度积公式： 解得：,，pH=，为避免产生沉淀，pH应小于3.3； ②pH过低，即浓度过大，会导致萃取反应的平衡逆向移动，不利于V进入有机相，降低了钒元素的萃取率； （6）①根据晶胞结构图，金属原子（V和Ti）位于顶点和面心，利用均摊法可知，晶胞中金属原子共有个，非金属原子（H）位于体内，晶胞中氢原子共有8个，该晶体中金属原子与非金属原子的个数比为； ②该晶胞的体积为，该晶胞中含有8个氢原子，50%的氢可从上述晶体中释放出来，一个晶胞可以释放出来氢分子个数为，一个晶胞释放出来氢气的物质的量为mol，一个晶胞释放出来的氢气在标况下的体积为，根据定义可知，则该储氢材料的“体积储氢密度”为或者。 4．（2025·河南·一模）电解铜的阳极泥中含、、、、、等物质，以该阳极泥为原料，分离和回收Au、Pt、Pd、Cu等金属或其化合物的工艺流程如图所示： 已知：易溶于水，、难溶于水；。回答下列问题： (1)PtTe中Pt为+2价，且“氧化焙烧”时，阳极泥中的化合态Pt、Pd均转化为单质，则“氧化焙烧”中，PtTe发生反应的化学方程式为 。 (2)“酸浸”的目的是 。 (3)“氯浸”工艺中，金属、、被氧化为配离子：、、，的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 (4)“分金”加入过量草酸的作用，除析出金属Au外，还有 。 (5)“沉钯”之前，测得溶液中，加入等体积的溶液充分反应，测得反应后混合液中，则初始加入溶液的浓度约为 (忽略溶液混合时的体积变化)。 (6)利用“滤液c”可制备Pt，工艺流程如图所示。“沉铂”总反应的离子方程式为 。 (7)含硒化合物应用广泛，如硒化锌可用于制造红外线光学仪器。硒化锌为立方晶胞，其结构如图1所示，晶胞的俯视图如图2所示。b处的坐标为，则d处的坐标为 ；用表示阿伏加德罗常数的值，该硒化锌晶体的密度为 (用含、的代数式表示)。 【答案】(1) (2)使转化为，使与其他物质分离 (3) (4)将还原为，便于后续使含物种与含物种分离 (5)0.8 (6) (7) 【分析】阳极泥加入纯碱（碳酸钠）、空气焙烧，然后加入水，浸取过滤得到含Na2TeO3、Na2SeO3滤液a，分离出滤渣，滤渣加入稀硫酸酸浸溶解氧化铜得到含硫酸铜的滤液b，分离出含Au、Pt、Pd的滤渣，加入浓盐酸和氯气氯浸，金属、、被氧化为配离子：、、，加入草酸将还原为金单质、还原为，过滤分离出金单质，滤液加入氯化铵得到含滤液c和沉淀。 【详解】（1）PtTe中Pt为+2价，且“氧化焙烧”时，阳极泥中的化合态Pt转化为单质，反应中Pt化合价由+2变为0，空气中氧气参与反应，氧化合价由0变为-2，Te化合价由-2变为+4得到，结合电子守恒、质量守恒，PtTe发生反应的化学方程式为； （2）稀硫酸能和金属氧化物氧化铜反应，而不和、、反应，故目的为：使转化为，使与其他物质分离； （3），Pd化合价由0变为+4，为还原剂，氯气中氯化合价由0变为-1，为氧化剂，结合电子守恒存在，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2:1； （4）草酸具有还原性，由分析结合流程，“分金”加入过量草酸的作用，除析出金属Au外，还有将还原为，便于后续使含物种与含物种分离； （5）反应后混合液中，则此时，结合反应，则初始加入溶液的浓度约为； （6）“沉铂”总反应为和氯酸根离子发生氧化还原反应生成，反应中Pt化合价由+2变为+4、氯酸根离子中氯化合价由+5变为-1，结合电子守恒、质量守恒，反应为； （7） 由图，d处位于图中红圈处，其在xyz轴的投影坐标分别为、、，坐标为；据“均摊法”，晶胞中含个Se、4个Zn，则晶体密度为。 5．（2025·山西·一模）金属镓在电子工业、生物医学等多个领域有广泛应用。利用锌粉置换渣(主要成分为Ga2S3、Ga2O3和少量的ZnS、FeO、Fe2O3、SiO2等)制备镓的工艺流程如图所示： 已知：I．溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全()时的pH： 物质 Fe3+ Fe2+ Zn2+ Ga3+ 开始沉淀的pH 1.9 6.9 6.2 3.2 沉淀完全时的pH 3.2 8.4 8.0 — Ⅱ． P204、YW100协同萃取体系对金属离子的优先萃取顺序为：Fe3+>Ga3+>Fe2+>Zn2+ 回答下列问题： (1)元素Ga在元素周期表中的位置是 。 (2)“富氧浸出”中溶液出现淡黄色浑浊，写出Ga2S3发生反应的离子方程式为 。 (3)滤渣的主要成分是 (写化学式)。 (4)用H2A2代表P204，RH代表YW100，“协同萃取”过程中发生反应：，“协同萃取”的作用是 ，“反萃取”加入稀硫酸的目的是 (用化学方程式表示)。 (5)“碱溶造液”中产生了离子，该离子中含有的化学键类型有 (填序号)。 a．极性共价键            b．非极性共价键        c．配位键            d．氢键            e．离子键 (6)“电解”生成镓的过程中阴极的电极反应式为 。 【答案】(1)第四周期IIIA族 (2)2Ga2S3+3O2+12H+=4Ga3++6S+6H2O (3)Fe(OH)3 (4) Zn2+进入无机相，使Ga3+和Zn2+分离，除去Zn2+ 2Ga(HA2)R2+3H2SO4=Ga2(SO4)3+4RH+2H2A2 (5)ac (6) 【分析】向锌粉置换渣(主要成分为Ga2S3、Ga2O3和少量的ZnS、FeO、Fe2O3、SiO2等)中加入、通入高压O2“富氧浸出”后溶液中主要含有Ga3+、Zn2+和Fe3+，在反应过程中O2将Fe2+氧化为Fe3+，将S2-氧化为S，SiO2不参与反应，则浸渣的主要成分为S、SiO2，向滤液中加入NaOH，将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，则滤渣的主要成分是Fe(OH)3，再加入P204、YW100“协同萃取”，将Ga3+转化为Ga(HA2)R2被萃取至有机相中，而Zn2+进入无机相，使Ga3+和Zn2+分离，“反萃取”时加入，将以Ga(HA2)R2形式存在的Ga元素转化为Ga3+，再加入NaOH“中和沉镓”，将Ga3+转化为Ga(OH)3沉淀，过滤得到Ga(OH)3沉淀，再向其加入NaOH进行“碱溶造液”，将Ga(OH)3转化为[Ga(OH)4]-，最后经电解得到镓，据此解题。 【详解】（1）已知Ga是31号元素，其核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p1，则元素Ga在元素周期表中的位置是第四周期IIIA族； （2）由分析可知，“富氧浸出”中溶液出现淡黄色浑浊，即产生S沉淀，故Ga2S3发生反应的离子方程式为：2Ga2S3+3O2+12H+=4Ga3++6S+6H2O； （3）由分析可知，滤渣的主要成分是Fe(OH)3； （4）根据已知信息，Ga3+比Zn2+优先被萃取至P204、YW100协同的有机相中，即“协同萃取”过程，镓元素以Ga(HA2)R2形式被萃取至有机相中，Zn2+进入无机相，从而分离Ga3+和Zn2+，则“协同萃取”的作用是：Zn2+进入无机相，使Ga3+和Zn2+分离，除去Zn2+，“反萃取”时加入稀硫酸，溶液c(H+)增大，萃取反应逆向移动，将以Ga(HA2)R2形式存在的Ga元素转化为Ga3+，则“反萃取”加入稀硫酸的目的是(用化学方程式表示)：2Ga(HA2)R2+3H2SO4=Ga2(SO4)3+4RH+2H2A2； （5）“碱溶造液”中产生了离子，该离子中含有O-H极性共价键和Ga与O之间的配位键，不存在非极性键和离子键，氢键不属于化学键，故选ac； （6）“碱溶造液”中产生了，“电解”生成镓的过程中阴极上被还原生成Ga，其电极反应式为：。 6．（2025·江西·一模）溴在自然界中较为稀有，主要以盐水、海水和一些矿石形式存在，溴化合物常用于制造燃料的抗爆剂、感光剂、净水剂和染料等。某实验小组以海水为原料提取溴单质(沸点为58.8℃)的工艺如图所示。 请回答下列问题： (1)溴位于元素周期表 区。 (2)“氧化Ⅰ”中试剂1可选择“和稀硫酸”，其反应的离子方程式为 。 (3)“吹出”中，根据溴单质 (填性质)，常用热空气吹出溴，达到富集溴的目的。“氧化Ⅱ”中，不同条件下，所得溶液中含量与配氯率的关系如图所示。最佳条件是 。 (4)预测“化合”中产物可能是，也可能是。下列试剂中可检验产物中是否有的是_______。(填字母) A．酸性溶液 B．溶液 C．溶液 D．溶液 (5)“氧化Ⅱ”得到的粗溴中含少量，试剂3可能是 (填化学式)溶液，然后采用蒸馏操作分离溴单质。 (6)工业上，常用溴酸钾作氧化剂。即酸化溴离子溶液，加入溶液，当二者恰好完全反应时氧化产物、还原产物的物质的量之比为 。 (7)常用作催化剂，其立方晶胞结构如图所示，与的最近距离为 。 【答案】(1)p (2) (3) 沸点低(或易挥发) ，配氯比为1.2或， (4)C (5)(或) (6) (7) 【分析】以海水为原料提取溴单质，先向海水中加入试剂1，进行氧化，使Br-转化为Br2，用空气吹出，吹出后的Br2与铁粉发生化合反应，由于Br2氧化性较强，生成FeBr3，FeBr3溶液通入氯气，置换出Br2即为粗溴，粗溴加入试剂3进一步提纯，得到纯溴； 【详解】（1）溴元素处于元素周期表第四周期第VIIA族，基态溴原子价层电子排布式为，位于元素周期表区； （2）二氧化锰在酸性条件下氧化生成溴单质，二氧化锰被还原成价锰离子，故离子方程式为MnO2+2Br−+4H+=Mn2++Br2+2H2O； （3）常温下，溴单质呈液态，沸点较低，易挥发，故采用热空气吹出溶液中溴单质。观察图像可知，配氯率为1.2，条件下含量较高； （4）如果用酸性高锰酸钾溶液，高锰酸钾能氧化溴离子影响结果判断，用KSCN只能说明有无Fe3+而无法证明Fe2+的存在，AgNO3与Fe2+不反应，故选择铁氰化钾溶液检验亚铁离子，看是否有蓝色沉淀生成，C项符合题意； （5）粗溴中含少量，为了不引入新杂质，用溴化物除去粗溴中的氯气，采用蒸馏操作分离出溴单质，故试剂3可能是(或)； （6）用溴酸钾作氧化剂，当二者恰好完全反应时发生反应(还原产物)(氧化产物)，其中氧化产物、还原产物的物质的量之比为； （7）由的晶胞可知，与的最近距离为晶胞体对角线的，即。 7．（2025·安徽·一模）稀土金属已成为发展尖端科学技术不可缺少的材料，我国稀土资源丰富，其中铈(Ce)是稀土中丰度最高的元素，其在电子材料、催化剂等方面的应用非常广泛。以氟碳铈矿石(含)为原料制备的工艺流程可表示为： (1)“氧化焙烧”时，为提高反应速率和原料利用率，将空气从焙烧炉 通入(填“顶部”或“底部”)。 (2)在硫酸介质中Ce(Ⅳ)可被磷酸二异辛酯()萃取，Ce(Ⅲ)不能被萃取。 ①磷酸二异辛酯在煤油中通过氢键形成对称的环状二聚体，较大的烃基会使与之连接的氧原子难以形成氢键，该环状二聚体结构式可表示为 。 ②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)，本题实验条件下。向20mL含Ce(Ⅳ)的酸浸液中加入10mL萃取剂，充分振荡、静置后，水层中 。 ③“反萃取”过程中的作用是 。 (3)加入硫脲还原酸浸液中的离子，生成二硫甲脒和，硫脲和反应的离子方程式为 。 (4)氧化铈()是一种重要的光催化材料，光催化过程中立方晶胞的组成变化如图所示，和之间可进行可逆的电荷转移。假设晶胞棱长为apm。 晶胞中与最近的核间距为 pm(用含a参数表示)，每个晶胞中个数为 (用含x参数表示)。 【答案】(1)底部 (2) 0.01 将Ce(Ⅳ)还原为Ce(Ⅲ)，使其进入水层 (3)2 (4) 【分析】氟碳铈矿CeFCO3焙烧时和氧气反应生成CeO2、CeF4和气体X是CO2，化学方程式为：，然后加入稀硫酸形成含Ce4+、的溶液，加入有机萃取剂萃取分液，取有机相用过氧化氢将Ce4+还原为后反萃取得，最终得； 【详解】（1）“焙烧”采用逆流操作可增大反应物的接触面积，有利于提高反应速率，使焙烧更加充分，提高原料的利用率，故粉碎后的矿渣从顶部加入，将空气从焙烧炉底部通入； （2） ①磷酸二异辛酯在煤油中通过氢键形成对称的环状二聚体，较大的烃基会使与之连接的氧原子难以形成氢键，该环状二聚体结构式可表示为; ； ②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)，。向20ml含的酸浸液中加入10ml萃取剂，充分振荡、静置后，水层中有，解得； ③反萃取时加，可将+4价铈还原为+3价，使其进入水层； （3） 加入硫脲()，将+4价的Ce还原为+3价，硫脲和反应的离子方程式为：2； （4）Ce4+占据顶点和面心位置，为面心立方堆积，O2-填充在四面体空隙处，CeO2晶胞中Ce4+与最近O2-的核间距为晶胞对角线长度的，即；假设CeO2-x中Ce4+和Ce3+的个数分别为m和n，则m+n=1，由化合价代数和为0可得4m+3n=4-2x，解得m=1-2x，由晶胞结构可知，位于顶点和面心的Ce4+或Ce3+的个数为8×+6×=4，所以每个晶胞中Ce4+的个数为4-8x。 8．（2025·甘肃兰州·一模）海洋锰结核是一种富含多种金属元素的矿物资源，从中提取的金属在钢铁、电子、航天领域有着广泛的用途。其主要成分为锰、镍、铜、钴、铁等金属的氧化物。从锰结核中回收金属的工艺流程如下： 已知：①“还原熔炼”后得到富锰渣和粗合金。 ②“加压酸浸”后、、元素均以二价盐的形式存在。 ③常温下，相关金属离子（）生成氢氧化物沉淀的pH如下表： 金属离子 开始沉淀的pH 1.3 6.5 4.2 7 6.8 完全沉淀（）的pH 3 9 6.7 9.2 9.2 (1)“加压酸浸”过程中加压的目的是 。 (2)滤渣的主要成分是 ，“调pH”操作中pH的控制范围为 ，该过程中发生反应的离子方程式为 。 (3)“电解沉积镍”的过程中使用石墨电极，阳极的电极反应式为 。 (4)萃取剂Ⅰ为，“萃取铜”后铜元素的存在形式为，其中铜元素的配位数为 。萃取后通过 操作将其分离出来。请解释萃取剂Ⅰ能萃取分离铜元素的原因 。 【答案】(1)提高反应速率，增大浸取率 (2) 3~4.2 (3) (4) 2 分液 萃取剂Ⅰ难溶于水，且能与形成配位键 【分析】锰结核和焦炭“还原熔炼”后得到富锰渣和粗合金，加入S和水硫化熔炼除氧，加压酸浸，、、元素均以二价盐的形式存在，浸出液加过氧化氢氧化亚铁离子，加氨水调pH值，得到氢氧化铁滤渣，加萃取剂1萃取铜，经反萃取并电解沉积铜，萃取剂1循环利用；加萃取2萃取镍，经反萃取并电解沉积镍，萃取剂2循环利用；最后回收钴，据此分析； 【详解】（1）“加压酸浸”过程中加压的目的是增加气体浓度，提高反应速率，增大浸取率； （2）据分析可知，滤渣的主要成分是，“调pH”使铁离子沉淀完全，铜离子、钴离子、镍离子不沉淀，操作中pH的控制范围为3~4.2，过氧化氢氧化亚铁离子，加氨水调pH值，得到氢氧化铁滤渣，离子方程式为； （3）使用石墨电极，阳极失电子，电极反应式为； （4） ，其中铜与N形成配位键，铜元素的配位数为2；萃取后通过分液操作将其分离出来；萃取剂Ⅰ难溶于水，且能与形成配位键，形成的络合物在有机相和水相中的溶解度差异，使得铜离子能够被有效地从水相转移到有机相中； 9．（2025·江西萍乡·一模）硫化锌（ZnS）是一种重要的化工原料，难溶于水，可由炼锌的废渣锌灰（含ZnO及少量Fe、Cu、Pb等金属的氧化物）制取，某学习小组在实验室模拟制备ZnS的流程如下： 回答下列问题： (1)为提高锌灰的浸取效率，不宜采用的方法是______（填字母）。 A．搅拌 B．加压 C．升高温度 D．多次浸取 (2)“浸渣”的主要成分为 （填化学式）。 (3)写出“除铁”时步骤①中发生反应的离子方程式： 。 (4)“除铁”时若加入的不足，则除铁后的溶液中会含有Fe元素。请设计实验方案加以证明： 。 (5)“沉锌”过程为向除铜后的滤液中加入和组成的缓冲溶液调节pH，然后通入发生反应：。“沉锌”后溶液中部分微粒浓度见下表： 微粒 浓度/mol·L-1 0.10 0.05 0.10 “沉锌”后溶液的 ， mol·L-1[已知常温下：，，，]。 (6)ZnS是一种优良的锂离子电池负极材料。在充电过程中，负极材料晶胞的组成变化如图所示。 ①图示的晶胞中 。 ②ZnS晶体的摩尔体积为 m3·mol-1。 【答案】(1)B (2) (3) (4)取样，向其中滴入KSCN溶液无现象，再滴加溶液，若溶液变红{或向其中滴加溶液，若产生蓝色沉淀，则溶液中含有Fe元素 (5) 5 (6) 6：1 【分析】锌灰（含ZnO及少量Fe、Cu、Pb等金属的氧化物）加入稀硫酸酸浸，金属氧化物和硫酸反应而溶解转化为金属离子，其中PbSO4难溶，是浸渣的主要成分，溶液中有Zn2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+，加入高锰酸钾氧化将Fe2+转化为Fe3+，pH=4时，Fe3+以Fe(OH)3沉淀析出，KMnO4还原产物为MnO2，溶液中还有Zn2+和Cu2+，加入Zn粉置换出Cu，再使Zn2+转化为ZnS沉淀； 【详解】（1）搅拌、升高温度都可以加快浸取速率，从而提高浸取效率，多次浸取也可以使浸取更彻底，提高浸取效率，浸取是溶液中的反应，加压无影响，无法提高浸取效率，故不宜采用的方法是加压； 故选B； （2）由分析可知，“浸渣”的主要成分为难溶的硫酸盐PbSO4； （3）“除铁”时高锰酸钾将Fe2+氧化为Fe3+，还原产物为MnO2，离子方程式为3Fe2+++4H+=3Fe3++MnO2↓+2H2O； （4）“除铁”时若加入的KMnO4不足，由于Fe2+以氢氧化物沉淀需要更大的pH，故除铁后的溶液中会含有Fe2+，故只需检验Fe2+的存在，方案为：取样，向其中滴入KSCN溶液无现象，再滴加H2O2溶液，若溶液变红{或向其中滴加溶液，若产生蓝色沉淀，则溶液中含有Fe元素； （5）根据醋酸的电离CH3COOH⇌CH3COO-+H+，Ka(CH3COOH)==2.0×10-5，解得c(H+)=1×10-5mol/L，故pH=5； 由H2S的两级电离方程式可知，Ka1(H2S)·Ka2(H2S)==10-21，其中c(H2S)=0.10mol/L，c(H+)=1×10-5mol/L，解得c(S2-)=1×10-12mol/L，再由Ksp(ZnS)=c(Zn2+)c(S2-)=2.5×10−22，故解得c(Zn2+)=2.5×10−10mol/L； （6）①根据均摊法，图示的LixZnyS晶胞中Li+和Zn2+共有7个，S2-有4个，根据化合价代数和为0，Li+有6个，Zn2+有1个，x:y=6:1； ②ZnS晶胞中有4个Zn2+和4个S2-，则1mol晶胞共有4mol ZnS，体积为a3×10−36NA m3，故每1 mol ZnS晶体的体积即ZnS晶体的摩尔体积Vm为m3·mol-1。 10．（2025·江苏·一模）实验室利用重晶石废料(主要成分为、等)制备。 Ⅰ．制备粗。制备流程如下： (1)转化。常温下，向重晶石废料中加入饱和碳酸钠(浓度为)溶液浸泡充分浸泡。 ①已知：，。浸泡后溶液中浓度最高为 。 ②常温下的溶解度大约是的5倍，浸泡重晶石废料用饱和而不用溶液的原因是 。 (2)溶解。向过滤1所得的滤渣中加入溶液，加热后溶解。溶液溶解的离子方程式为 。 Ⅱ．测定粗样品中铁元素的含量。 (3)操作过程如下： 取5.0000g的粗样品，用20%充分溶解，再加入足量硫代硫酸钠溶液充分反应，然后加蒸馏水配制成100mL溶液。准确量取20.00mL配制的溶液于锥形瓶中，调节溶液，用()溶液滴定至终点(滴定反应为)，平行滴定3次，平均消耗EDTA溶液20.00mL。 ①计算粗样品中铁元素的质量分数 (写出计算过程)。 ②若稀释后滤液用酸性滴定，测得的数值明显高于上述方法测定的数值，原因是 。 Ⅲ．制备。 (4)粗中含有杂质。补充完整由粗制取高纯度的实验方案：取一定量粗固体， ，用蒸馏水充分洗涤沉淀，干燥，得到高纯度。[已知：时沉淀完全。实验中必须使用的试剂：稀、溶液] 【答案】(1) 0.029mol/L 碳酸铵溶液铵根促进碳酸根离子水解，溶液中碳酸根离子浓度低 (2) (3) 1.68% 溶液中含有硫代硫酸钠溶液会消耗酸性 (4)在搅拌下向其中加入盐酸至固体完全溶解为止，然后滴加溶液调节，过滤。向滤液中滴加溶液充分反应，静置后向上层清液中继续滴加溶液无白色沉淀产生，过滤 【分析】重晶石废料(主要成分为、等)用饱和碳酸钠溶液处理，转化为BaCO3，过滤得到、BaCO3混合固体，用NH4Cl溶液溶解BaCO3，过滤得到滤渣为，滤液中含有Ba2+，滤液中加入溶液反应生成粗BaCO3，以此解答； 【详解】（1）①已知：，，饱和碳酸钠溶液的浓度为，根据已知条件列出“三段式” 平衡常数K=，则，解得x=0.029，溶液中浓度为0.029mol/L； ②常温下的溶解度大约是的5倍，浸泡重晶石废料用饱和而不用溶液的原因是：碳酸铵溶液铵根促进碳酸根离子水解，溶液中碳酸根离子浓度低； （2）向过滤1所得的滤渣中加入溶液，加热后溶解，溶液呈酸性，溶解的离子方程式为：； （3）①由可得关系式：，则，重晶石中铁元素质量分数； ②若稀释后滤液用酸性滴定，测得的数值明显高于上述方法测定的数值，原因是：溶液中含有硫代硫酸钠溶液（测定过程中加入足量溶液使全部转化为）会消耗酸性； （4）已知：时沉淀完全，粗中含有杂质。补充完整由粗制取高纯度的实验方案：取一定量粗固体，在搅拌下向其中加入盐酸至固体完全溶解为止，然后滴加溶液调节，过滤。向滤液中滴加溶液充分反应，静置后向上层清液中继续滴加溶液无白色沉淀产生，过滤，用蒸馏水充分洗涤沉淀，干燥，得到高纯度； 11．（2025·山东青岛·一模）碲(Te)是重要的半导体材料，被誉为“现代工业、国防与尖端技术的维生素”。工业上以电解精炼铜渣(含)为主要原料提取和的工艺流程如下： 已知：二氧化碲为两性氧化物，难溶于水，碱性条件下转化为。回答下列问题。 (1)碲在元素周期表中的位置为 。 “硫酸化焙烧”及“水浸”试验结果如下表所示： 编号 焙烧温度/℃ 硫酸加入比例 水浸渣 渣率/% Cu含量/% Te含量/% 1 500 1.5 62 20.89 50.09 2 500 1.2 60 24.21 51.74 3 450 1.5 50 4.98 62.02 4 450 1.2 52 9.44 59.67 5 400 1.5 59 17.81 52.72 6 400 1.2 55 23.80 56.58 注：硫酸加入比例为硫酸实际加入量与理论加入量的比值 (2)“硫酸化焙烧”过程中焙烧温度与硫酸加入比例最佳条件为 (填编号)。 (3)“碱浸渣”能循环利用的原因为 。“硫酸化焙烧”反应的化学方程式为 。 (4)“试剂X”可选用 (填标号)，“沉碲”反应的离子方程式为 。 A．    B．    C．氨水 (5)若生产得到“碲粉”2.56t，理论上至少需加入纯度为93.6%的固体的质量为 t(保留两位小数)。 【答案】(1)第5周期ⅥA族 (2)3 (3) “硫酸化焙烧”不充分 (4) A (5)4.44 【分析】含有的铜渣硫酸化焙烧发生反应、，水浸后过滤水浸液为硫酸铜溶液，水浸渣主要成分为，碱浸使得转化为，向含有的溶液中加入强酸发生反应，过滤得到的与盐酸发生反应，向溶液中加入将还原为Ti。 【详解】（1）碲原子核外52个电子，核外电子排布式为，位于元素周期表第5周期ⅥA族，故答案为：第5周期ⅥA族； （2）“硫酸化焙烧”及“水浸”过程中Cu含量越低越好，Te含量越高越好，对比所给6组数据，第3组Cu含量最低，Te含量最高，第3组温度与硫酸加入比例为最佳条件，故答案为：3； （3）“硫酸化焙烧”若不充分，水浸渣中含有的未反应，碱浸后的滤渣不反应的可循环到“硫酸化焙烧”再利用；“硫酸化焙烧”发生反应，故答案为：“硫酸化焙烧不充分；； （4）“沉碲”过程加入强酸将转化为，发生反应为，故答案为：A；； （5）根据电子守恒列关系式，解得，故答案为：4.44。 12．（2025·江西赣州·一模）一种从电子工业废渣（主要成分为金、银、钯，含有机物及其他金属杂质）提取贵金属的工艺流程如下。 已知：室温下，为，当溶液中离子浓度小于时，可认为离子沉淀完全。 回答下列问题： (1)“高温灼烧”时温度控制在的原因是 。 (2)“分离银”加入NaCl反应生成 沉淀（填化学式），在含的浸出液中至少加入 才能使沉淀完全（保留小数点后两位数字）。 (3)“还原”步骤的化学方程式为 。 (4)用水合肼还原得到金属Pd，其化学方程式为 。 (5)从滤渣1中可回收金，其回收流程如下： ①“还原”步骤中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 ②黄金按质量分数分级（如12K、18K、22K、24K），纯金为24K，一种合金的晶胞结构如图所示。 该合金中Au的配位数为 ，为 K金。 【答案】(1)温度低于400℃，有机物燃烧不充分；温度高于500℃，会使Pd转化为PdO，不利于盐酸除杂 (2) AgCl 0.59 (3) (4) (5) 12 12 【分析】电子工业废渣高温灼烧除去有机物且将金、银、钯之外的杂质金属转化为氧化物，加入盐酸酸浸过滤分离出金、银、钯，加入硝酸过滤分离出滤渣1为金，滤液加入氯化钠得到氯化银沉淀，加入氢氧化钠、甲醛还原得到银单质，分离银单质后的滤液加入氨水、盐酸得到，用水合肼还原得到金属Pd； 【详解】（1）温度低于400℃，有机物燃烧不充分；温度高于500℃，会使Pd转化为PdO，不利于盐酸除杂，故“高温灼烧”时温度控制在； （2）氯离子和银离子生成氯化银沉淀，“分离银”加入NaCl反应生成AgCl沉淀；在含的浸出液中沉淀完全，需要反应后，至少加入=586g=0.59kgNaCl才能使沉淀完全； （3）“还原”步骤的反应为碱性条件下，氯化银和甲醛发生氧化还原反应生成银单质、碳酸钠，结合质量守恒还生成氯化钠、水，反应中银化合价由+1变0、碳化合价由0变为+4，结合电子守恒，化学方程式为； （4）用水合肼还原得到金属Pd，水合肼中氮化合价由-2变为0、Pd化合价由+2变为0，结合电子守恒，其化学方程式为； （5）①为氧化剂，还原为Au，为还原剂，氧化为，结合电子守恒，存在，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:3； ②由图，该合金中离Au最近且相邻的铜原子数为，配位数为12；据“均摊法”，晶胞中含个Au、个Cu，该金合金的化学式为，Au的质量分数为，为12K金。 13．（2025·河北秦皇岛·一模）铈（）是地球上镧系元素中含量最丰富的稀土金属，可用于制备玻璃添加剂，汽车尾气净化催化剂等。工业上利用某种含铈矿石（主要成分为，还含少量、等）制取金属铈的一种工艺流程如图。回答下列问题： 已知：①； ②硫酸体系中，在中的溶解度大于其在水中的溶解度，与之相反。 (1)焙烧时常采用逆流操作，即空气从焙烧炉下部通入，矿石从焙烧炉上部加入，这样操作的目的是 。 (2)滤渣的主要成分是和 （填化学式），写出一条该物质在医疗上的应用： 。 (3)步骤Ⅲ的操作名称是 。 (4)步骤IV中发生反应的离子方程式为 ，该步骤通常控制温度为的原因是 。 (5)步骤IV后，向水层中加入溶液来调节溶液的，大于 时，完全生成沉淀。已知当溶液中某离子浓度小于时，可认为该离子沉淀完全。 (6)加热制备无水时，的作用是 。下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入钙冶炼的方法相似的是 （填字母）。 A．高炉炼铁        B．电解熔融制钠 C．利用铝热反应制锰        D．氧化汞分解制汞 【答案】(1)增大接触面积，提高反应速率 (2) 钡餐 (3)分液 (4) 利于加快酸浸速率，防止双氧水分解 (5)9 (6) 抑制水解 AC 【分析】铈矿石（主要成分为，还含少量、等）焙烧将+3价铈氧化为+4价，同时生成二氧化碳，加入稀硫酸生成硫酸钡，滤渣为硫酸钡和，加入萃取，分离出有机层，加入稀硫酸进行反萃取，加入H2O2，将转化为进入水层，加入NaOH生成Ce(OH)3沉淀，再转化为，在HCl气氛下（抑制水解）加热生成，加入钙发生氧化还原反应冶炼出单质铈，据此分析； 【详解】（1）焙烧时常采用逆流操作，即空气从焙烧炉下部通入，矿石从焙烧炉上部加入，这样操作的目的是：增大接触面积，提高反应速率； （2）根据分析可知，滤渣的主要成分是和，写出一条该物质在医疗上的应用：BaSO4可做钡餐； （3）步骤Ⅲ的操作将有机层与水层分离，名称是分液； （4）步骤IV加入H2O2，将转化为进入水层，发生反应的离子方程式为；过氧化氢受热易分解，反应时控制温度为之间既有利于加快酸浸速率，又防止温度过高导致双氧水分解； （5）溶液中的c(Ce3+)等于1×10−5mol⋅L−1，可认为Ce3+沉淀完全，由氢氧化铈的溶度积可知，，，大于9时，完全生成沉淀； （6）是强酸弱碱盐，加热制备无水时，的作用是：抑制水解；本工艺流程中加入钙冶炼的方法为热还原法，A．高炉炼铁为热还原法，A正确；B．电解熔融制钠是电解法，B错误；C．利用铝热反应制锰为热还原法，C正确；D．氧化汞分解制汞是热分解法，D错误； 故选AC。 14．（2025·河北唐山·一模）有机净化钴渣的主要成分为螯合物、等(M代表、、)，一种从其中回收钴的工艺流程如下： 已知：①25℃时，，。 ②“萃取”可将金属离子进行富集与分离，原理为：。 回答下列问题： (1)的基态原子价电子排布式为 。 (2)酸洗的反应机理为。酸洗时，溶液对钴锌分离系数(系数越大，分离越彻底)、钴损失率、锌浸出率的影响如图所示。 结合图像分析，酸洗时所用溶液的一般控制在 左右；在酸性溶液中，该有机鳌合剂与金属螯合的能力： (填“”或“”)。 (3)“热解”工序中，钴元素转化为、，从环保角度考虑，不在空气中直接热解的主要原因为 。 (4)“氧压酸浸”工序中，中的硫转化为价，反应的离子方程式为 ，浸渣的主要成分为 。 (5)调的目的为除去溶液中的。25℃时，若浸取液中，则调的范围应为 。 (6)“反萃取”工序中，试剂X为 。 【答案】(1) (2) 2.5 (3)防止生成污染空气 (4) (5)3∼7 (6) 【分析】有机净化钴渣的主要成分为螯合物、等(M代表、、)，经过酸洗后，螯合物中的转化为离子分离出来，酸浸液中含有Zn2+，经过热解元素转化为、，“氧压酸浸”工序中，中的硫转化为价，铁元素转化为Fe3+，浸渣为SiO2，调pH值除去Fe元素，用HR萃取出Co2+离子进行富集，有机层再加硫酸进行反萃取，得到CoSO4。 【详解】（1）Co为27号元素，基态原子价电子排布式为：； （2）pH=2.5时。Co的损失率最低，钴锌分离系数最大，锌的浸出率最高，因此pH控制在2.5左右；在酸性溶液中，Zn2+先从螯合物中浸出，说明有机鳌合剂与金属螯合的能力：>； （3）“热解”工序中，钴元素转化为、，在空气中热解会生成SO2污染空气； （4）“氧压酸浸”工序中，中的硫被氧气氧化为价的硫酸根离子，Co生成Co2+，最后得到CoSO4，根据电子守恒、原子守恒和电荷守恒，反应的离子方程式为：； 浸渣的成分为SiO2； （5）除去溶液中的，使c(Fe3+)≤10-5mol/L，根据，c(Fe3+)×c3(OH-)=10-5×c3(OH-)=1×10-38，得出c(OH-)=10-11mol/L，c(H+)=10-3mol/L，pH=3，，根据，c(Co2+)×c2(OH-)=0.16×c2(OH-)=1.6×10-15，c(OH-)=10-7mol/L，c(H+)=10-7mol/L，pH=7，故pH在3~7之间； （6）根据萃取的原理：，反萃取让平衡逆向移动，同时最终得到CoSO4，故选择试剂X为H2SO4。 15．（2025·山东济宁·一模）某工业废水中砷元素主要以亚砷酸(H3AsO3)形式存在，可用化学沉降法处理酸性高浓度含砷废水，并提取粗As2O3的工艺流程如图所示。 已知：Ⅰ．“一级沉砷”后滤渣为As2S3和FeS，“焙烧”过程中残留少量As2S3。 Ⅱ．与过量的存在反应：，。 回答下列问题： (1)写出亚砷酸转化为As2S3的离子方程式 ，FeSO4的作用为 。 (2)滤渣2的成分为 。 (3)“二级沉砷”过程中石灰乳的作用是，在一定温度下将砷元素转化为沉淀，主要反应有： a． b． 加入石灰乳调溶液中，此时溶液中 (已知：)。 (4)“还原”过程发生反应的化学方程式 。 (5)从综合利用的角度看，可循环利用的物质为 。 (6)As2O3在不同温度和不同浓度硫酸中的溶解度(S)曲线如图所示。为了提高粗As2O3的产率，结晶过程中应控制的条件为 。 【答案】(1) 2H3AsO3+3S2-+6H+=As2S3+6H2O 与过量的S2-结合生成FeS沉淀，防止As2S3与S2-结合生成(与过量的S2-结合生成FeS沉淀，使平衡左移，提高沉砷效果) (2)S (3)2.15×10-8mol/L (4)H3AsO4+SO2+H2O=H3AsO3+H2SO4 (5)SO2和H2SO4 (6)调硫酸浓度约为7mol/L，冷却至25℃ 【分析】某工业废水中砷元素主要以亚砷酸(H3AsO3)形式存在，加入Na2S、FeSO4，“一级沉砷”后滤渣为As2S3和FeS，其中FeSO4可除去过量的S2-生成FeS，滤渣焙烧后产生SO2气体、Fe2O3固体、As2O3固体和少量As2S3固体，固体用NaOH溶液处理，As2O3和As2S3转化为，Fe2O3不和NaOH溶液反应，过滤后存在于滤渣1中，向滤液中加入H2O2溶液将氧化为和S单质，滤液2是S，滤液酸化后得到，H3AsO4被SO2还原生成H3AsO3，“二级沉砷”过程中石灰乳的作用是，在一定温度下将砷元素转化为沉淀，以此解答。 【详解】（1）“一级沉砷”中H3AsO3和Na2S发生氧化还原反应生成As2S3沉淀和水，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：2H3AsO3+3S2-+6H+=As2S3+6H2O，FeSO4的作用为：与过量的S2-结合生成FeS沉淀，防止As2S3与S2-结合生成(与过量的S2-结合生成FeS沉淀，使平衡左移，提高沉砷效果)。 （2）由分析可知，滤渣2的成分为S。 （3）加入石灰乳调溶液中，由方程式a可知，由方程式b可知，此时溶液中=mol/L=2.15×10-8mol/L。 （4）“还原”过程中H3AsO4被SO2还原生成H3AsO3，SO2被氧化为H2SO4，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：H3AsO4+SO2+H2O=H3AsO3+H2SO4。 （5）从综合利用的角度看，焙烧时产生SO2气体，还原时消耗SO2，“一级沉砷”时消耗H2SO4，还原”过程中生成H2SO4，则可循环利用的物质为SO2和H2SO4。 （6）为了提高粗As2O3的产率，需要使其溶解度尽可能小，则结晶过程中应控制的条件为调硫酸浓度约为7mol/L，冷却至25℃。 16．（2025·辽宁·一模）镓是一种战略金属元素，一种由湿法提锌浸出渣(含Ga、Pb、Zn、Fe等元素的氧化物)生产镓的流程如下： (1)“酸浸”步骤中，随着湿法提锌浸出渣含量的升高，的浸出率降低的原因是 ，在含Pb量不变的条件下，可提高Ga浸出率的措施是 (任答一点)。 (2)“还原”步骤中，若物质选择(难溶于水)，可得到黄色沉淀，该步骤发生反应的离子方程式为 ，可用于证明反应完全的试剂是 (填化学式)。 (3)部分离子浓度与关系如下图所示。 根据流程和图中信息判断“中和沉镓”后所得滤液中的主要过渡金属阳离子为 (填离子符号)。 (4)“电解”时需严格控制电解液pH，若pH过低可能造成的后果是 。 (5)已知镓的化学性质与铝相似，“碱浸”时为了节约成本，有研究人员提出B物质使用氨水。已知时，  ，。试通过计算推测该条件下在中的溶解趋势。写出简要计算过程并得出结论： 。 【答案】(1) 生成的PbSO4难溶，包覆在含镓残渣表面使Ga的浸出率降低 粉碎、搅拌、增加浸出时间、反复浸出、适当升高温度、适当提高酸的浓度 (2) ZnS +2Fe3+=2Fe2++S↓+Zn2+或H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+ KSCN或K4[Fe(CN)6] (3)Fe2+、Zn2+ (4)阴极氢离子放电产生氢气 (5)反应的平衡常数，一般来说，时反应基本完全了，则时反应较难发生或者说逆向进行得比较完全，为可逆反应，因为，所以可得到结论：正向可溶，或者在可溶，但是可逆反应。 【分析】湿法提锌浸出渣(含Ga、Pb、Zn、Fe等元素的氧化物) 用硫酸酸浸，Pb2+和硫酸根反应生成不溶性的硫酸铅，其它离子在滤液中，加入A物质还原，将Fe3+还原为Fe2+，加入石灰中和沉镓，过滤得到Ga(OH)3沉淀，Fe2+、Zn2+在滤液中，沉淀加B物质碱浸，使Ga(OH)3沉淀溶解，所得溶液进行电解得到粗镓；经多步操作得到纯镓； 【详解】（1）酸浸时生成硫酸铅沉淀，则“酸浸”步骤中，随着湿法提锌浸出渣含量的升高，的浸出率降低的原因是：生成的PbSO4难溶，包覆在含镓残渣表面使Ga的浸出率降低；增大反应物的浓度、增大接触面积、升温等均能加快反应速率，则在含Pb量不变的条件下，可提高Ga浸出率的措施是：粉碎、搅拌、增加浸出时间、反复浸出、适当升高温度、适当提高酸的浓度。 （2）“还原”步骤中，若物质选择(难溶于水)，得到的黄色沉淀为硫单质，则该步骤中为氧化剂，由于所得溶液呈酸性，或其转化生成的H2S为还原剂，则发生反应的离子方程式为ZnS +2Fe3+=2Fe2++S↓+Zn2+或H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+，铁离子与硫氰根离子生成血红色溶液、与K4[Fe(CN)6]产生深蓝色沉淀，故可用于证明反应完全的试剂是KSCN或K4[Fe(CN)6]。 （3）通常，金属离子浓度小于10-5mol/L即图中该离子对应的pM＞5时可认为沉淀完全，由图可知，镓离子沉淀完全时锌离子、亚铁离子尚未沉淀，则根据流程和图中信息判断“中和沉镓”后所得滤液中的主要过渡金属阳离子为Fe2+、Zn2+ (填离子符号)。 （4）电解时，镓离子在阴极得到电子被还原生成镓，“电解”时需严格控制电解液pH，若pH过低，氢离子浓度过大，可能造成的后果是：阴极氢离子放电产生氢气。 （5）已知镓的化学性质与铝相似，“碱浸”时为了节约成本，有研究人员提出B物质使用氨水。已知时，  ，。试通过计算推测该条件下在中的溶解趋势：则有：反应的平衡常数，一般来说，时反应基本完全了，则时反应较难发生或者说逆向进行得比较完全，为可逆反应，因为，所以可得到结论：正向可溶，或者在可溶，但是可逆反应。 17．（2025·安徽滁州·一模）钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下： 已知溶液中相关金属离子[c0(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下： 金属离子 Fe3+ Fe2+ Co3+ Co2+ Zn2+ Mn2+ 开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2 8.1 沉淀完全的pH 2.8 8.9 1.1 9.4 8.2 10.1 回答下列问题： (1)为了加快废渣的“酸浸”速率可以采取的措施 、 (任写两条)。 (2)滤渣1的主要成分是 (写化学式)。Pb元素位于元素周期表中第ⅣA族，Pb3O4中Pb元素的化合价为+2价和 价。 (3)加入MnO2这一步反应的离子方程式为 。 (4)“氧化沉钴”过程中，若氧化等物质的量的Co2+和Mn2+，消耗KMnO4的物质的量之比为 。 (5)“除钴液”中残留的Co3+浓度为 。 (6)一种含Co、Ni和Ga元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中，粒子个数最简比N(Co):N(Ga):N(Ni)= ，其立方晶胞的体积为 nm3。 【答案】(1) 粉碎废渣 提高硫酸浓度 (2) PbSO4 +4 (3)MnO2+2Fe2++4H+＝2Fe3++Mn2++2H2O (4)1:2 (5)10-16.7 mol·L-1 (6) 2:1:1 【分析】由题给信息可知，用硫酸处理湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)，得到含有Co2+、Zn2+、Fe2+、SO等离子的溶液，Pb的单质或氧化物与硫酸反应生成难溶的PbSO4。过滤后，滤液中加入MnO2，将Fe2+氧化为Fe3+。然后加入ZnO，调节溶液pH，使Fe3+完全转化为Fe(OH)3。再次过滤后，滤液中的金属离子主要是Co2+、Zn2+和Mn2+；最后“氧化沉钴”加入强氧化剂KMnO4，将溶液中的Co2+氧化为Co3+，Co3+形成Co(OH)3沉淀，而KMnO4被还原为MnO2。KMnO4还会与溶液中的Mn2+发生归中反应生成MnO2，得到Co(OH)3和MnO2的混合物，“除钴液”中主要含有ZnSO4、K2SO4。据此解答。 【详解】（1）可以通过粉碎废渣、提高硫酸浓度、加热、搅拌等方式加快反应速率，提高钴元素的浸出效率。答案为：粉碎废渣；提高硫酸浓度； （2）由分析可知，滤渣1为PbSO4；Pb位于元素周期表中第ⅣA族，其最高正价为+4价。根据化合物的化合价代数和为0，可知Pb3O4中Pb元素的化合价为+2价和+4价。答案为：PbSO4；+4； （3）加入MnO2，MnO2将Fe2+氧化为Fe3+。离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+＝2Fe3++Mn2++2H2O。答案为：MnO2+2Fe2++4H+＝2Fe3++Mn2++2H2O； （4）KMnO4氧化Co2+的离子方程式为：MnO+3Co2++7H2O＝3Co(OH)3↓+MnO2↓+5H+；KMnO4氧化Mn2+的离子方程式为：2MnO+3Mn2++2H2O＝5MnO2↓+4H+；根据离子方程式可知，若氧化等物质的量的Co2+和Mn2+，消耗KMnO4的物质的量之比为1:2。答案为：1:2； （5）根据题给数据，可知Co3+完全沉淀时的pH=1.1，此时c(Co3+)=10-5mol·L-1，c(OH-)=10-12.9 mol·L-1。则Ksp[Co(OH)3]=c(Co3+)×c3(OH-)=10-43.7 (mol·L-1)4。“除钴液”的pH=5，则“除钴液”中残留的Co3+的浓度= Ksp[Co(OH)3]÷c3(OH-)=。答案为：10-16.7 mol·L-1； （6） 合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元：。该结构类似氯化钠晶胞的结构，晶胞中Ga和Ni形成的8个小正方体。体心为Co，根据均摊法，可知晶胞中Ga、Ni个数为4，Co个数为8，粒子个数最简比Co:Ga:Ni=2:1:1，由图可知，晶胞棱长为2apm，故晶胞的体积为。答案为：2:1:1；。 18．（2025·广西来宾·一模）在钐钴永磁材料的成型加工过程中，会产生合金渣（含有Sm、Co、Cu、Fe）。从该合金渣提取钴（Co）和钐（Sm）的一种工艺流程如下。 已知：是一种稀土元素，活动性介于Na与Al之间。 回答下列问题： (1)与Co同周期同族的元素还有Fe和 （填元素符号）。 (2)工业上可通过 （填“电解”“热还原”或“热分解”）法制备Sm。 (3)“浸渣”的主要成分是 ；“破碎酸浸”过程中Sm发生反应的化学方程式为 。 (4)“沉铁”过程中加入氨水的主要目的是调节pH。结合图中实验数据可知，溶液的最佳pH为 。的实际用量通常要大于理论用量，原因是 。 (5)“”隔绝空气“灼烧”得，反应的化学方程式为 。 (6)Sm、Ni、O形成的稀土镍基氧化物的晶胞结构中Sm和O如图所示，Ni位于O形成的正八面体空隙中，则该稀土镍基氧化物的化学式为 。 【答案】(1)Ni (2)电解 (3) Cu 2Sm+6HCl=2SmCl3+3H2↑ (4) 4 铁离子会催化双氧水分解，消耗部分双氧水 (5) (6) 【分析】合金渣破碎后加入盐酸酸浸，Sm、Co、Fe和酸反应生成相应离子，铜不和稀盐酸反应，因此“浸渣”的主要成分为Cu，浸出液加草酸沉钐，得沉淀，滤液加氨水、过氧化氢，生成氢氧化铁沉淀，滤液加入草酸沉钴，草酸钴加热灼烧生成钴的氧化物。 【详解】（1）Co位于第四周期Ⅷ族，与Co同周期同族的元素还有Fe和Ni； （2）是一种稀土元素，活动性介于Na与Al之间，可知Sm非常活泼，工业上可通过电解法制备Sm； （3）“浸渣”的主要成分是Cu；根据分析，“破碎酸浸”过程中Sm发生反应的化学方程式为2Sm+6HCl=2SmCl3+3H2↑； （4）图中实验数据，“调节pH”时，pH为4时，铁的去除率最高，钴沉淀量不大，溶液的最佳pH为4；“氧化”时，双氧水实际用量大于理论用量的原因是：铁离子会催化双氧水分解，消耗部分双氧水； （5）“”隔绝空气“灼烧”得，反应的化学方程式为； （6）Ni位于O形成的正八面体空隙中，则Ni位于晶胞的顶点，该晶胞中含有1个Sm原子，=1个Ni原子，=3个O原子，则该稀土镍基氧化物的化学式为。 19．（2025·北京平谷·一模）废旧锂离子电池的正极材料含钴酸锂，锰酸锂，镍酸锂（）以及铝片、石墨粉等，某小组设计方案回收金属元素，流程如下： 已知：过硫酸根离子的结构为： 不同温度下碳酸锂的溶解度如下表： 温度（℃） 20 40 60 80 100 溶解度（g） 1.33 1.17 1.08 0.85 0.72 (1)锂离子电池工作时，能量的主要转化方式为 。 (2)在废旧电池的初步处理及碱浸环节，为加快速率，除了对原料粉碎处理，还可以采用的措施有 （写出其中一种即可），步骤①发生反应的离子方程式为 。 (3)滤液A中的、、均为价，则的主要作用是 。 (4)写出过程③中发生反应的离子方程式 ；步骤②中不能用盐酸酸化溶液的原因是 。 (5)滤液C中 。 (6)滤液C反应后获得碳酸锂固体的步骤主要有： 、 、洗涤、干燥。剩余液体中含有的阴离子主要有 （写离子符号）。 【答案】(1)化学能转化为电能 (2) 升高温度或适当增大碱液浓度或搅拌 (3)还原剂 (4) 防止在过程③被氧化生成产生污染 (5) (6) 蒸发结晶 趁热过滤 【分析】该工艺流程的原料为废旧锂离子电池(含钴酸锂，锰酸锂，镍酸锂（）以及铝片、石墨粉)，回收金属元素分别得到含铝滤液、、、。废旧电池初步处理，经碱浸，铝片与碱溶液反应生成过滤得含铝滤液，钴酸锂，锰酸锂，镍酸锂以及石墨粉为滤渣成分，经硫酸/及氨水调，过滤分离得石墨，根据滤液A中的、、均为价，可知、、在酸性环境与发生氧化还原反应，其中为还原剂，过程③使滤液A中价的被氧化生成分离出去，滤液B中含有、、，加入生成沉淀分离出来后，滤液C中含有，加入浓得到。 【详解】（1）锂离子电池工作时，能量的主要转化方式为化学能转化为电能； 故答案为：化学能转化为电能； （2）为加快速率，除了对原料粉碎处理，还可以采用的措施有升高温度、适当增大碱液浓度或搅拌；步骤①发生铝片与碱溶液反应生成的反应，离子方程式为； 故答案为：升高温度或适当增大碱液浓度或搅拌；； （3）中化合价为+3价、中化合价为+6价、中化合价为+3价，经硫酸/及氨水调，得到的滤液A中的、、均为价，均被还原，由此可知，为还原剂； 故答案为：还原剂； （4）过程③为滤液A中价的被氧化生成分离出去，故该离子反应为；步骤②中若用盐酸酸化溶液，则滤液A中含有，在过程③加入时，被氧化生成产生污染； 故答案为：；防止在过程③被氧化生成产生污染； （5）根据，即，则； 故答案为：； （6）滤液C中含有，与加入的浓反应得到，根据的不同温度下的溶解度可知，温度较高时，其溶解度小，故滤液C反应后获得碳酸锂固体的步骤主要有蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥；剩余液体主要成分为，故阴离子为； 故答案为：蒸发结晶；趁热过滤；。 20．（2025·福建龙岩·一模）下图是以氟碳铈矿(主要含、等)为原料制备二氧化铈()的一种工艺流程。 回答下列问题： (1)“氧化焙烧”中铈元素转化为和，该反应的还原产物是 。 (2)“酸浸”中。 ①生成滤渣A的化学反应方程式是 。 ②“酸浸”时，铈的浸出率与温度、的关系如图所示：当温度高于时，的浸出率下降的可能原因是 (填字母标号)。 A．温度升高，挥发  B．生成的反应为吸热反应  C．温度升高，水解程度增大  D．温度升高，稀硫酸分解 (3)若测得水层中，滤液B的，忽略溶液体积变化，“调”后的沉淀百分率是 。(已知时) (4)“氧化”中的化学反应方程式为 。 (5)已知的立方晶胞结构如图所示，用表示阿伏加德罗常数值。 ①的配位数为 。 ②填充在构成的 空隙中。 ③该晶胞的密度为，则晶胞中、之间的最近距离为 (用含的代数式表示)。 【答案】(1) (2) AC (3)92% (4) (5) 8 正四面体 【分析】氟碳铈矿(主要含、等)在富氧空气中氧化焙烧产生二氧化碳和熔渣，熔渣主要成分为和、，加入硫酸酸浸得到滤渣A为硫酸钡，滤液A主要含有，系列操作得到的水层含有，加入氢氧化钠调pH，得到的滤渣B为Ce(OH)3，滤液B主要含有硫酸钠等，滤渣B加入次氯酸钠氧化得到Ce(OH)4，煅烧得到二氧化铈()； 【详解】（1）“氧化焙烧”中铈元素转化为和，同时生成CO2，反应的化学方程式为4+O23++4CO2；中Ce的化合价为+3价，升高为和中的+4价，O2中氧元素由0价变为-2价，碳酸根离子转化为二氧化碳，其中的O元素化合价不变，则该反应的还原产物是； （2）①加入硫酸酸浸得到滤渣A为硫酸钡，生成滤渣A的化学反应方程式是； ②A．温度升高，挥发，降低，的浸出率下降，故A符合； B．生成的反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，的浸出率增大，故B不符合； C．温度升高，水解程度增大，产生沉淀，的浸出率下降，故C符合； D．稀硫酸不易分解，故D不符合； 答案选AC： （3）若测得水层中，滤液B的，忽略溶液体积变化，c(OH-)=10-6mol/L， “调”后的沉淀百分率是=92%； （4）“氧化”中次氯酸钠氧化Ce(OH)3得到Ce(OH)4，反应的化学反应方程式为； （5）分析晶胞结构图，白球个数为，黑球个数为8个，故白球为铈离子、黑球为氧离子，处于面心铈离子周围有4个氧离子，根据晶胞无隙并置原则，铈离子的配位数为； ②根据图中位置，每个连接四个，填充在构成的正四面体空隙中； ③该晶胞的密度为，则晶胞中、之间的最近距离为体对角线的，为边长的；设边长为acm，，边长a=pm，则晶胞中、之间的最近距离为pm，故答案为。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题08工艺流程综合题 1．（2025·河北石家庄·一模）稀有金属钒和钛在钢铁、化工、航空航天等领域应用广泛。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“加压焙烧”过程中存在反应，生成的会对钒钛磁铁矿精矿“二次氯化”； ②“酸浸”所得溶液中钒、钛以、形式存在。 回答下列问题： (1)基态钛原子的价电子排布式为 ；已知，中Fe为＋2价，则V的化合价为 。 (2)“加压焙烧”中经“二次氯化”转化为和的化学方程式为 。 (3)“酸浸”时，产生的“浸出渣”的主要成分为 (填化学式)。 (4)已知，“沉钛”时，为使沉淀完全，需要调节溶液的pH不低于 ；该过程中，加入适量铁粉的目的为 。 (5)“氧化”时，的使用量远大于理论计算量，可能的原因为 。 (6)“萃取”时，先转化为，再与萃取剂结合，其过程可表示为：，据此分析“反萃取”过程中加入溶液的作用为 。 (7)“沉铁”时，生成黄铵铁矾的离子方程式为 。 2．（2025·四川巴中·一模）我国每年约产100万吨钒磁铁矿尾渣(主要成分、及少量等物质)，其中、、具有很高的回收利用价值。 已知：该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的如下表所示： 金属离子 开始沉淀 完全沉淀 2.3 4.1 8.8 10.4 回答下列问题： (1)中的化合价为 ，基态的价电子排布式 。 (2)“碱浸”时中转化为的离子方程式 。 (3)钒的浸出率与的浓度及液固比关系如下图所示，则所选择的最佳浸出条件为 、 。 (4)“滤渣2”是 “调”范围为 。 (5)“煅烧”过程中，固体残留率(剩余固体质量/原始固体质量)随温度变化曲线如图所示，分解过程中点、点分别失去物质为 、 。 3．（2025·广东深圳·一模）一种从石煤灰渣（主要含及等）中提取钒的工艺流程如下： 已知：萃取剂（HR）与阳离子的结合能力：；萃取的原理为；“中间盐”中的金属阳离子均为+3价；含的硫酸盐难溶于水；。 (1)“酸浸”时，钒主要以的形式进入溶液。 ①为提高浸取率，可采取的措施是 （任写一条）。 ②发生反应的化学方程式为 。 (2)“还原结晶”所得“溶液3”的主要阳离子及其浓度如下表： 阳离子 浓度 10.79 0.0041 0.11 0.029 据此分析“溶液3”可在 工序循环利用。 (3)“中间盐”的一种含钒物质为；“溶解”后，所得溶液中钒主要以的形式存在。该含钒物质“溶解”时发生反应的离子方程式为 。 (4)“还原”步骤的主要目的是 。 (5)“萃取”前，需调节溶液。 ①已知萃取前溶液中，理论上，为避免产生沉淀，应调节溶液pH小于 （保留一位小数）。 ②实际上，溶液pH也不能过低，其原因是 。 (6)一种V—Ti固溶体储氢材料经充分储氢后所得晶体的立方晶胞结构如图。 ①该晶体中金属原子与非金属原子的个数比为 。 ②储氢材料的性能常用“体积储氢密度”（储氢材料可释放出的体积）来衡量。一定条件下，50%的氢可从上述晶体中释放出来，且吸放氢引起储氢材料体积的变化可忽略。设为阿伏加德罗常数的值，的摩尔体积为，则该储氢材料的“体积储氢密度”为 （列出算式）。 4．（2025·河南·一模）电解铜的阳极泥中含、、、、、等物质，以该阳极泥为原料，分离和回收Au、Pt、Pd、Cu等金属或其化合物的工艺流程如图所示： 已知：易溶于水，、难溶于水；。回答下列问题： (1)PtTe中Pt为+2价，且“氧化焙烧”时，阳极泥中的化合态Pt、Pd均转化为单质，则“氧化焙烧”中，PtTe发生反应的化学方程式为 。 (2)“酸浸”的目的是 。 (3)“氯浸”工艺中，金属、、被氧化为配离子：、、，的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 (4)“分金”加入过量草酸的作用，除析出金属Au外，还有 。 (5)“沉钯”之前，测得溶液中，加入等体积的溶液充分反应，测得反应后混合液中，则初始加入溶液的浓度约为 (忽略溶液混合时的体积变化)。 (6)利用“滤液c”可制备Pt，工艺流程如图所示。“沉铂”总反应的离子方程式为 。 (7)含硒化合物应用广泛，如硒化锌可用于制造红外线光学仪器。硒化锌为立方晶胞，其结构如图1所示，晶胞的俯视图如图2所示。b处的坐标为，则d处的坐标为 ；用表示阿伏加德罗常数的值，该硒化锌晶体的密度为 (用含、的代数式表示)。 5．（2025·山西·一模）金属镓在电子工业、生物医学等多个领域有广泛应用。利用锌粉置换渣(主要成分为Ga2S3、Ga2O3和少量的ZnS、FeO、Fe2O3、SiO2等)制备镓的工艺流程如图所示： 已知：I．溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全()时的pH： 物质 Fe3+ Fe2+ Zn2+ Ga3+ 开始沉淀的pH 1.9 6.9 6.2 3.2 沉淀完全时的pH 3.2 8.4 8.0 — Ⅱ． P204、YW100协同萃取体系对金属离子的优先萃取顺序为：Fe3+>Ga3+>Fe2+>Zn2+ 回答下列问题： (1)元素Ga在元素周期表中的位置是 。 (2)“富氧浸出”中溶液出现淡黄色浑浊，写出Ga2S3发生反应的离子方程式为 。 (3)滤渣的主要成分是 (写化学式)。 (4)用H2A2代表P204，RH代表YW100，“协同萃取”过程中发生反应：，“协同萃取”的作用是 ，“反萃取”加入稀硫酸的目的是 (用化学方程式表示)。 (5)“碱溶造液”中产生了离子，该离子中含有的化学键类型有 (填序号)。 a．极性共价键            b．非极性共价键        c．配位键            d．氢键            e．离子键 (6)“电解”生成镓的过程中阴极的电极反应式为 。 6．（2025·江西·一模）溴在自然界中较为稀有，主要以盐水、海水和一些矿石形式存在，溴化合物常用于制造燃料的抗爆剂、感光剂、净水剂和染料等。某实验小组以海水为原料提取溴单质(沸点为58.8℃)的工艺如图所示。 请回答下列问题： (1)溴位于元素周期表 区。 (2)“氧化Ⅰ”中试剂1可选择“和稀硫酸”，其反应的离子方程式为 。 (3)“吹出”中，根据溴单质 (填性质)，常用热空气吹出溴，达到富集溴的目的。“氧化Ⅱ”中，不同条件下，所得溶液中含量与配氯率的关系如图所示。最佳条件是 。 (4)预测“化合”中产物可能是，也可能是。下列试剂中可检验产物中是否有的是_______。(填字母) A．酸性溶液 B．溶液 C．溶液 D．溶液 (5)“氧化Ⅱ”得到的粗溴中含少量，试剂3可能是 (填化学式)溶液，然后采用蒸馏操作分离溴单质。 (6)工业上，常用溴酸钾作氧化剂。即酸化溴离子溶液，加入溶液，当二者恰好完全反应时氧化产物、还原产物的物质的量之比为 。 (7)常用作催化剂，其立方晶胞结构如图所示，与的最近距离为 。 7．（2025·安徽·一模）稀土金属已成为发展尖端科学技术不可缺少的材料，我国稀土资源丰富，其中铈(Ce)是稀土中丰度最高的元素，其在电子材料、催化剂等方面的应用非常广泛。以氟碳铈矿石(含)为原料制备的工艺流程可表示为： (1)“氧化焙烧”时，为提高反应速率和原料利用率，将空气从焙烧炉 通入(填“顶部”或“底部”)。 (2)在硫酸介质中Ce(Ⅳ)可被磷酸二异辛酯()萃取，Ce(Ⅲ)不能被萃取。 ①磷酸二异辛酯在煤油中通过氢键形成对称的环状二聚体，较大的烃基会使与之连接的氧原子难以形成氢键，该环状二聚体结构式可表示为 。 ②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)，本题实验条件下。向20mL含Ce(Ⅳ)的酸浸液中加入10mL萃取剂，充分振荡、静置后，水层中 。 ③“反萃取”过程中的作用是 。 (3)加入硫脲还原酸浸液中的离子，生成二硫甲脒和，硫脲和反应的离子方程式为 。 (4)氧化铈()是一种重要的光催化材料，光催化过程中立方晶胞的组成变化如图所示，和之间可进行可逆的电荷转移。假设晶胞棱长为apm。 晶胞中与最近的核间距为 pm(用含a参数表示)，每个晶胞中个数为 (用含x参数表示)。 8．（2025·甘肃兰州·一模）海洋锰结核是一种富含多种金属元素的矿物资源，从中提取的金属在钢铁、电子、航天领域有着广泛的用途。其主要成分为锰、镍、铜、钴、铁等金属的氧化物。从锰结核中回收金属的工艺流程如下： 已知：①“还原熔炼”后得到富锰渣和粗合金。 ②“加压酸浸”后、、元素均以二价盐的形式存在。 ③常温下，相关金属离子（）生成氢氧化物沉淀的pH如下表： 金属离子 开始沉淀的pH 1.3 6.5 4.2 7 6.8 完全沉淀（）的pH 3 9 6.7 9.2 9.2 (1)“加压酸浸”过程中加压的目的是 。 (2)滤渣的主要成分是 ，“调pH”操作中pH的控制范围为 ，该过程中发生反应的离子方程式为 。 (3)“电解沉积镍”的过程中使用石墨电极，阳极的电极反应式为 。 (4)萃取剂Ⅰ为，“萃取铜”后铜元素的存在形式为，其中铜元素的配位数为 。萃取后通过 操作将其分离出来。请解释萃取剂Ⅰ能萃取分离铜元素的原因 。 9．（2025·江西萍乡·一模）硫化锌（ZnS）是一种重要的化工原料，难溶于水，可由炼锌的废渣锌灰（含ZnO及少量Fe、Cu、Pb等金属的氧化物）制取，某学习小组在实验室模拟制备ZnS的流程如下： 回答下列问题： (1)为提高锌灰的浸取效率，不宜采用的方法是______（填字母）。 A．搅拌 B．加压 C．升高温度 D．多次浸取 (2)“浸渣”的主要成分为 （填化学式）。 (3)写出“除铁”时步骤①中发生反应的离子方程式： 。 (4)“除铁”时若加入的不足，则除铁后的溶液中会含有Fe元素。请设计实验方案加以证明： 。 (5)“沉锌”过程为向除铜后的滤液中加入和组成的缓冲溶液调节pH，然后通入发生反应：。“沉锌”后溶液中部分微粒浓度见下表： 微粒 浓度/mol·L-1 0.10 0.05 0.10 “沉锌”后溶液的 ， mol·L-1[已知常温下：，，，]。 (6)ZnS是一种优良的锂离子电池负极材料。在充电过程中，负极材料晶胞的组成变化如图所示。 ①图示的晶胞中 。 ②ZnS晶体的摩尔体积为 m3·mol-1。 10．（2025·江苏·一模）实验室利用重晶石废料(主要成分为、等)制备。 Ⅰ．制备粗。制备流程如下： (1)转化。常温下，向重晶石废料中加入饱和碳酸钠(浓度为)溶液浸泡充分浸泡。 ①已知：，。浸泡后溶液中浓度最高为 。 ②常温下的溶解度大约是的5倍，浸泡重晶石废料用饱和而不用溶液的原因是 。 (2)溶解。向过滤1所得的滤渣中加入溶液，加热后溶解。溶液溶解的离子方程式为 。 Ⅱ．测定粗样品中铁元素的含量。 (3)操作过程如下： 取5.0000g的粗样品，用20%充分溶解，再加入足量硫代硫酸钠溶液充分反应，然后加蒸馏水配制成100mL溶液。准确量取20.00mL配制的溶液于锥形瓶中，调节溶液，用()溶液滴定至终点(滴定反应为)，平行滴定3次，平均消耗EDTA溶液20.00mL。 ①计算粗样品中铁元素的质量分数 (写出计算过程)。 ②若稀释后滤液用酸性滴定，测得的数值明显高于上述方法测定的数值，原因是 。 Ⅲ．制备。 (4)粗中含有杂质。补充完整由粗制取高纯度的实验方案：取一定量粗固体， ，用蒸馏水充分洗涤沉淀，干燥，得到高纯度。[已知：时沉淀完全。实验中必须使用的试剂：稀、溶液] 11．（2025·山东青岛·一模）碲(Te)是重要的半导体材料，被誉为“现代工业、国防与尖端技术的维生素”。工业上以电解精炼铜渣(含)为主要原料提取和的工艺流程如下： 已知：二氧化碲为两性氧化物，难溶于水，碱性条件下转化为。回答下列问题。 (1)碲在元素周期表中的位置为 。 “硫酸化焙烧”及“水浸”试验结果如下表所示： 编号 焙烧温度/℃ 硫酸加入比例 水浸渣 渣率/% Cu含量/% Te含量/% 1 500 1.5 62 20.89 50.09 2 500 1.2 60 24.21 51.74 3 450 1.5 50 4.98 62.02 4 450 1.2 52 9.44 59.67 5 400 1.5 59 17.81 52.72 6 400 1.2 55 23.80 56.58 注：硫酸加入比例为硫酸实际加入量与理论加入量的比值 (2)“硫酸化焙烧”过程中焙烧温度与硫酸加入比例最佳条件为 (填编号)。 (3)“碱浸渣”能循环利用的原因为 。“硫酸化焙烧”反应的化学方程式为 。 (4)“试剂X”可选用 (填标号)，“沉碲”反应的离子方程式为 。 A．    B．    C．氨水 (5)若生产得到“碲粉”2.56t，理论上至少需加入纯度为93.6%的固体的质量为 t(保留两位小数)。 12．（2025·江西赣州·一模）一种从电子工业废渣（主要成分为金、银、钯，含有机物及其他金属杂质）提取贵金属的工艺流程如下。 已知：室温下，为，当溶液中离子浓度小于时，可认为离子沉淀完全。 回答下列问题： (1)“高温灼烧”时温度控制在的原因是 。 (2)“分离银”加入NaCl反应生成 沉淀（填化学式），在含的浸出液中至少加入 才能使沉淀完全（保留小数点后两位数字）。 (3)“还原”步骤的化学方程式为 。 (4)用水合肼还原得到金属Pd，其化学方程式为 。 (5)从滤渣1中可回收金，其回收流程如下： ①“还原”步骤中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 ②黄金按质量分数分级（如12K、18K、22K、24K），纯金为24K，一种合金的晶胞结构如图所示。 该合金中Au的配位数为 ，为 K金。 13．（2025·河北秦皇岛·一模）铈（）是地球上镧系元素中含量最丰富的稀土金属，可用于制备玻璃添加剂，汽车尾气净化催化剂等。工业上利用某种含铈矿石（主要成分为，还含少量、等）制取金属铈的一种工艺流程如图。回答下列问题： 已知：①； ②硫酸体系中，在中的溶解度大于其在水中的溶解度，与之相反。 (1)焙烧时常采用逆流操作，即空气从焙烧炉下部通入，矿石从焙烧炉上部加入，这样操作的目的是 。 (2)滤渣的主要成分是和 （填化学式），写出一条该物质在医疗上的应用： 。 (3)步骤Ⅲ的操作名称是 。 (4)步骤IV中发生反应的离子方程式为 ，该步骤通常控制温度为的原因是 。 (5)步骤IV后，向水层中加入溶液来调节溶液的，大于 时，完全生成沉淀。已知当溶液中某离子浓度小于时，可认为该离子沉淀完全。 (6)加热制备无水时，的作用是 。下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入钙冶炼的方法相似的是 （填字母）。 A．高炉炼铁        B．电解熔融制钠 C．利用铝热反应制锰        D．氧化汞分解制汞 14．（2025·河北唐山·一模）有机净化钴渣的主要成分为螯合物、等(M代表、、)，一种从其中回收钴的工艺流程如下： 已知：①25℃时，，。 ②“萃取”可将金属离子进行富集与分离，原理为：。 回答下列问题： (1)的基态原子价电子排布式为 。 (2)酸洗的反应机理为。酸洗时，溶液对钴锌分离系数(系数越大，分离越彻底)、钴损失率、锌浸出率的影响如图所示。 结合图像分析，酸洗时所用溶液的一般控制在 左右；在酸性溶液中，该有机鳌合剂与金属螯合的能力： (填“”或“”)。 (3)“热解”工序中，钴元素转化为、，从环保角度考虑，不在空气中直接热解的主要原因为 。 (4)“氧压酸浸”工序中，中的硫转化为价，反应的离子方程式为 ，浸渣的主要成分为 。 (5)调的目的为除去溶液中的。25℃时，若浸取液中，则调的范围应为 。 (6)“反萃取”工序中，试剂X为 。 15．（2025·山东济宁·一模）某工业废水中砷元素主要以亚砷酸(H3AsO3)形式存在，可用化学沉降法处理酸性高浓度含砷废水，并提取粗As2O3的工艺流程如图所示。 已知：Ⅰ．“一级沉砷”后滤渣为As2S3和FeS，“焙烧”过程中残留少量As2S3。 Ⅱ．与过量的存在反应：，。 回答下列问题： (1)写出亚砷酸转化为As2S3的离子方程式 ，FeSO4的作用为 。 (2)滤渣2的成分为 。 (3)“二级沉砷”过程中石灰乳的作用是，在一定温度下将砷元素转化为沉淀，主要反应有： a． b． 加入石灰乳调溶液中，此时溶液中 (已知：)。 (4)“还原”过程发生反应的化学方程式 。 (5)从综合利用的角度看，可循环利用的物质为 。 (6)As2O3在不同温度和不同浓度硫酸中的溶解度(S)曲线如图所示。为了提高粗As2O3的产率，结晶过程中应控制的条件为 。 16．（2025·辽宁·一模）镓是一种战略金属元素，一种由湿法提锌浸出渣(含Ga、Pb、Zn、Fe等元素的氧化物)生产镓的流程如下： (1)“酸浸”步骤中，随着湿法提锌浸出渣含量的升高，的浸出率降低的原因是 ，在含Pb量不变的条件下，可提高Ga浸出率的措施是 (任答一点)。 (2)“还原”步骤中，若物质选择(难溶于水)，可得到黄色沉淀，该步骤发生反应的离子方程式为 ，可用于证明反应完全的试剂是 (填化学式)。 (3)部分离子浓度与关系如下图所示。 根据流程和图中信息判断“中和沉镓”后所得滤液中的主要过渡金属阳离子为 (填离子符号)。 (4)“电解”时需严格控制电解液pH，若pH过低可能造成的后果是 。 (5)已知镓的化学性质与铝相似，“碱浸”时为了节约成本，有研究人员提出B物质使用氨水。已知时，  ，。试通过计算推测该条件下在中的溶解趋势。写出简要计算过程并得出结论： 。 17．（2025·安徽滁州·一模）钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下： 已知溶液中相关金属离子[c0(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下： 金属离子 Fe3+ Fe2+ Co3+ Co2+ Zn2+ Mn2+ 开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2 8.1 沉淀完全的pH 2.8 8.9 1.1 9.4 8.2 10.1 回答下列问题： (1)为了加快废渣的“酸浸”速率可以采取的措施 、 (任写两条)。 (2)滤渣1的主要成分是 (写化学式)。Pb元素位于元素周期表中第ⅣA族，Pb3O4中Pb元素的化合价为+2价和 价。 (3)加入MnO2这一步反应的离子方程式为 。 (4)“氧化沉钴”过程中，若氧化等物质的量的Co2+和Mn2+，消耗KMnO4的物质的量之比为 。 (5)“除钴液”中残留的Co3+浓度为 。 (6)一种含Co、Ni和Ga元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中，粒子个数最简比N(Co):N(Ga):N(Ni)= ，其立方晶胞的体积为 nm3。 18．（2025·广西来宾·一模）在钐钴永磁材料的成型加工过程中，会产生合金渣（含有Sm、Co、Cu、Fe）。从该合金渣提取钴（Co）和钐（Sm）的一种工艺流程如下。 已知：是一种稀土元素，活动性介于Na与Al之间。 回答下列问题： (1)与Co同周期同族的元素还有Fe和 （填元素符号）。 (2)工业上可通过 （填“电解”“热还原”或“热分解”）法制备Sm。 (3)“浸渣”的主要成分是 ；“破碎酸浸”过程中Sm发生反应的化学方程式为 。 (4)“沉铁”过程中加入氨水的主要目的是调节pH。结合图中实验数据可知，溶液的最佳pH为 。的实际用量通常要大于理论用量，原因是 。 (5)“”隔绝空气“灼烧”得，反应的化学方程式为 。 (6)Sm、Ni、O形成的稀土镍基氧化物的晶胞结构中Sm和O如图所示，Ni位于O形成的正八面体空隙中，则该稀土镍基氧化物的化学式为 。 19．（2025·北京平谷·一模）废旧锂离子电池的正极材料含钴酸锂，锰酸锂，镍酸锂（）以及铝片、石墨粉等，某小组设计方案回收金属元素，流程如下： 已知：过硫酸根离子的结构为： 不同温度下碳酸锂的溶解度如下表： 温度（℃） 20 40 60 80 100 溶解度（g） 1.33 1.17 1.08 0.85 0.72 (1)锂离子电池工作时，能量的主要转化方式为 。 (2)在废旧电池的初步处理及碱浸环节，为加快速率，除了对原料粉碎处理，还可以采用的措施有 （写出其中一种即可），步骤①发生反应的离子方程式为 。 (3)滤液A中的、、均为价，则的主要作用是 。 (4)写出过程③中发生反应的离子方程式 ；步骤②中不能用盐酸酸化溶液的原因是 。 (5)滤液C中 。 (6)滤液C反应后获得碳酸锂固体的步骤主要有： 、 、洗涤、干燥。剩余液体中含有的阴离子主要有 （写离子符号）。 20．（2025·福建龙岩·一模）下图是以氟碳铈矿(主要含、等)为原料制备二氧化铈()的一种工艺流程。 回答下列问题： (1)“氧化焙烧”中铈元素转化为和，该反应的还原产物是 。 (2)“酸浸”中。 ①生成滤渣A的化学反应方程式是 。 ②“酸浸”时，铈的浸出率与温度、的关系如图所示：当温度高于时，的浸出率下降的可能原因是 (填字母标号)。 A．温度升高，挥发  B．生成的反应为吸热反应  C．温度升高，水解程度增大  D．温度升高，稀硫酸分解 (3)若测得水层中，滤液B的，忽略溶液体积变化，“调”后的沉淀百分率是 。(已知时) (4)“氧化”中的化学反应方程式为 。 (5)已知的立方晶胞结构如图所示，用表示阿伏加德罗常数值。 ①的配位数为 。 ②填充在构成的 空隙中。 ③该晶胞的密度为，则晶胞中、之间的最近距离为 (用含的代数式表示)。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $$