专题10 工艺流程综合题（山东专用）-【好题汇编】2025年高考化学二模试题分类汇编

专题10 工艺流程综合题 1．（2025·山东滨州·二模）工业上利用废酸(主要含)浸出冶炼铜产生的烟尘(含、CuO、CuS、、FeS、、等)，实现了砷的去除(以形式)及铜的回收，达到了以废治废的目的。工艺流程如下： 回答下列问题： （1）氧化浸出时，鼓入空气的主要目的是 ，CuS参与反应的离子方程式为 。 （2）滤渣的主要成分是 (填化学式)。 （3）深度氧化中全部被氧化为，该转化的化学反应方程式为 。 （4）在某条件下，中和除砷、铁时，不同的中和终点pH条件下，溶液中的砷、铁质量浓度(ρ)及铜、砷、铁的入渣率如下表所示。 中和终点pH 入渣率/％ As Fe Cu As Fe 1.6 4.28 5.37 1.83 51.59 46.12 2.0 0.33 0.26 2.66 94.63 97.05 2.4 0.25 0.15 3.23 95.78 97.35 3.5 0.20 0.16 8.35 97.02 97.84 4.0 0.19 0.14 33.25 97.93 98.25 结合以上数据判断，中和除砷、铁最佳pH范围为 (填标号)，请分析原因 。 A．1．6—1．8 　　   B．2.0—2.2   　　 C．3.3—3.5  　　  D．3.8—4.0 （5）有机萃取剂用HR表示，发生萃取的反应可表示为。若中和除砷、铁后溶液，，多次萃取后水相中为，则铜的萃取率为 ％(保留两位小数，忽略溶液体积变化)。 （6）反萃取中，下列说法正确的是_______。 A．反萃取剂可选择浓硫酸以提高反萃取率 B．分液漏斗使用前有两处需检查是否漏液 C．经几次振荡并放气后，手持分液漏斗静置分层 D．反萃取后，被转移至水相 【答案】（1）空气中氧气可做氧化剂，将金属硫化物中的S氧化为硫单质，促进硫化物的浸出 （2） （3） （4）B pH过小，浓度低，不利于沉淀的形成，pH过大，形成沉淀，入渣率较高 （5）90.91 （6）BD 【分析】烟尘(含、CuO、CuS、、FeS、、等)通入空气，用废酸(主要含)浸取，过滤得滤渣S，滤液主要为，、、、、，通入得到滤渣，加入深度氧化，全部被氧化为，加入石灰中和除砷、铁（以形式），加入有机萃取（），反萃取得到硫酸铜，电解得到铜单质，据此分析； 【解析】（1）氧化浸出时，鼓入空气的主要目的是空气中氧气可做氧化剂，将二价铁氧化成三价铁，氧化CuS生成、S单质，促进硫化物的浸出；CuS参与反应的离子方程式为； （2）根据分析可知，滤渣的主要成分是； （3）深度氧化中全部被氧化为，做氧化剂，Mn化合价由+5降至+2，As化合价由+3升至+5，根据化合价升高总和相等，该转化的化学反应方程式为； （4）在pH=2.0时，溶液中的砷、铁质量浓度(ρ)很小，同时砷、铁的入渣率较高、铜的入渣率较低，故选B；原因是：pH过小，浓度低，不利于沉淀的形成，pH过大，形成沉淀，入渣率较高； （5）根据已知列三段式： ，铜的萃取率为； （6）A．反萃取剂可选择稀硫酸以提高反萃取率，浓硫酸氢离子浓度低，不利于萃取平衡逆移，A错误； B．分液漏斗使用前，上口塞子和活塞有两处需检查是否漏液，B正确； C．经几次振荡并放气后，分液漏斗放置在铁架台上静置分层，C错误； D．萃取是被转移至有机相，反萃取后，被转移至水相，D正确； 故选BD。 2．（2025·山东潍坊·二模）以辉锑矿(主要成分为Sb2S3，还含有PbS、As2S5和SiO2等)为原料制备金属Sb和PbCl2的一种工艺流程如下： 已知：①“酸浸”浸出液中含有SbCl3、PbCl、AsCl3等；物质X、SbCl3、AsCl3均易水解；“酸浸”和“电解”过程无气体放出； ②25℃时，Ksp(PbSO4)=2.55×10-8，Ksp(PbCl2)=1.7×10-5。 回答下列问题： （1）“滤渣”的成分是 (填化学式)，“酸浸”时需加过量盐酸的目的：①与辉锑矿充分反应；② 。 （2）物质X是 (填化学式)，金属Y的作用是 。 （3）“除砷”时氧化剂与还原剂物质的量之比为2:3，反应的化学方程式为 。 （4）“浸取”时温度与NaCl溶液的浓度对铅浸出率和PbCl2溶解度的影响如图所示： ①浸取铅的最合适的条件是 。 ②循环浸取“沉铅”滤渣，向浸取后的溶液中加入适量BaCl2溶液处理后，加水使NaCl浓度稀释至1.5mol·L-1的目的是 。 ③25℃时，PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl(aq)的平衡常数为K1，浸取中反应PbSO4(s)+4Cl-(aq)PbCl(aq)+SO(aq)的平衡常数K= (用含K1的代数式表示)。 【答案】（1）S和SiO2 抑制SbCl3、AsCl3、SbCl5水解 （2）SbCl5 将SbCl5还原为SbCl3 （3）2AsCl3+3NaH2PO2+3H2O＝2As+3H3PO3+3NaCl+3HCl （4）4.5mol·L-1NaCl溶液，85℃ 降低PbCl2的溶解度，使PbCl2充分析出，提高Pb回收率 1.5×10-3K1 【分析】辉锑矿(主要成分为Sb2S3，还含有PbS、As2S5和SiO2等)中加入过量盐酸和物质X进行“酸浸”，矿石中的硫化物转化为可溶的氯化物和硫，二氧化硅不参与反应，过滤得到含有硫、二氧化硅的滤渣和含有物质X、SbCl3、、AsCl3等的滤液；向滤液中加入金属Y，该过程应发生氧化还原反应；“除砷”步骤中加入NaH2PO2，将溶液中的三氯化砷还原为砷，过滤得到砷和滤液；向滤液中加入稀硫酸，将转化为PbSO4沉淀，过滤后得到SbCl3溶液和主要含PbSO4的滤渣；向滤渣中加入NaCl溶液浸取得到PbCl2；电解SbCl3溶液，Sb3+在阴极得到电子发生还原反应生成Sb，在阳极失去电子生成SbCl5，由此可知物质X为SbCl5，电解得到的SbCl5可以返回“酸浸”步骤循环使用；金属Y为Sb，将“酸浸”浸出液中的SbCl5还原为SbCl3，据此解答。 【解析】（1）根据分析可知，滤渣的成分是S和SiO2，根据已知条件①中“物质X、SbCl3、AsCl3均易水解”可知，“酸浸”时需加过量盐酸的目的：①与辉锑矿充分反应；②抑制SbCl3、AsCl3、SbCl5水解； （2）由流程图可知，物质X在电解步骤中生成，且“电解过程无气体放出”，则电解过程中SbCl3发生氧化还原反应生成Sb和SbCl5，所以物质X是SbCl5，“酸浸”步骤的浸出液中含有剩余的SbCl5，“转化”步骤中目的是将SbCl5转化为SbCl3，金属Y为Sb，则金属Y的作用是：将SbCl5还原为SbCl3； （3）“除砷”过程中发生氧化还原反应，As3+被还原为As，则AsCl3作氧化剂，NaH2PO2作还原剂，根据氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3，结合氧化还原规律可得反应的化学方程式为：2AsCl3+3NaH2PO2+3H2O=2As+3H3PO3+3NaCl+3HCl； （4）①由图可知，铅的浸取率在85℃、4.5mol·L-1NaCl溶液中最大，则浸取铅最合适的条件是4.5mol·L-1NaCl溶液、85℃； ②由图可知，NaCl溶液浓度为1.5mol·L-1时，PbCl2溶解度≤25g，因此加水使NaCl浓度稀释至1.5mol·L-1，可降低PbCl2的溶解度，使更多的PbCl2析出，从而提高Pb的回收率，则加水使NaCl浓度稀释至1.5mol·L-1的目的是：降低PbCl2的溶解度，使PbCl2充分析出，提高Pb回收率； ③PbSO4(s)Pb2+(aq)+(aq)的Ksp=c(Pb2+)×c()=2.55×10-8，PbCl2(s)Pb2+(aq)+2Cl-(aq)的Ksp=c(Pb2+)×c2(Cl-)=1.7×10-5，PbCl2(s)+2Cl-(aq)(aq)的平衡常数K1=，PbSO4(s)+4Cl-(aq)(aq)+(aq)的平衡常数K==。 3．（2025·山东菏泽·二模）以锗矿石(NiS、ZnS、，含等杂质)为主要原料制备Ge、Ni和的工艺流程如下： 已知：①锗在硫酸中的存在形式：时主要为，时主要为沉淀； ②和(以计)开始沉淀的pH分别为6.2和6.9，完全沉淀时的pH分别为8.2和8.9. 回答下列问题： （1）“氧化酸浸”时，控制溶液，浸渣的主要成分为和S，则反应的离子方程式为 。 （2）“操作2”的名称为 。有人依据已知②认为可以直接调pH分离和，以省去有机物使用时可能造成的污染，分析该方法是否正确 。 （3）“调pH、萃取”时，萃取原理为。在硫酸盐溶液中，该萃取剂对某些金属离子的萃取率[萃取率]与pH的变化关系如图所示。在一定范围内，萃取率升高的原因是 。已知在时，达到萃取平衡时，。若在滤液中加入等体积萃取剂进行充分萃取，则的萃取率为 %(保留两位有效数字)。 （4）“电解”制备Ni时，电解池的阴极电极材料为 (填化学式)。电解后的溶液可在工艺中循环使用，利用该电解液的操作单元为 (填标号)。 A．氧化酸浸    B．中和沉淀    C．调节pH、萃取    D．反萃取 【答案】（1） （2）分液 若要完全沉淀，溶液的pH至少需调至8.2，此时也接近沉淀完全，所以此方法不正确 （3）随着pH的升高被消耗，促进萃取金属离子的反应正向移动 98 （4）Ni AC 【分析】向锗矿石(NiS、ZnS、，含等杂质)中加入H2SO4和H2O2进行氧化酸浸，氧化酸浸时，发生、、反应，将S元素氧化为S单质，不反应，过滤得到滤渣为S、，过程中得到硫酸锌、硫酸镍，需注意：锗在硫酸中的存在形式：时主要为，时主要为沉淀，加入氧化锌调节pH，操作1为过滤，滤渣为氧化锗，经还原得到锗；滤液含有硫酸锌、硫酸镍，加入稀硫酸调pH后萃取，分液，萃余液为硫酸镍，加入Ni(OH)2后电解得到Ni；有机相中经反萃取得到硫酸锌溶液，结晶得到，据此回答。 【解析】（1）由信息可知“氧化酸浸”时，控制溶液，锗在硫酸中的存在形式主要为，故反应的离子方程式为； （2）由流程可知，“操作2”是分液；由和(以计)开始沉淀的pH分别为6.2和6.9，完全沉淀时的pH分别为8.2和8.9可知，若要完全沉淀，溶液的pH至少需调至8.2，此时也接近沉淀完全，所以此方法不正确； （3）①由萃取原理可知，随着pH的升高被消耗，促进萃取金属离子的反应正向移动； ②设滤液中初始物质的量为n0，加入等体积萃取剂后，设水相体积和有机相体积均为V，已知，设萃取后水相中，则有机相中 ，根据，即，解得 ，萃取率； （4）电解制备Ni时，阴极发生还原反应，得到电子生成Ni，阴极电极材料一般为待制备金属，所以阴极电极材料为Ni；由分析知，加入稀硫酸调pH后萃取，分液，萃余液为硫酸镍和稀硫酸，加入Ni(OH)2后生成硫酸镍，电解硫酸镍溶液，发生反应，得到Ni和硫酸，可以返回到氧化酸浸和调节pH、萃取中循环使用，故选AC。 4．（2025·山东聊城·二模）电解铜的阳极泥中含PtTe、PdSe、Pt、Pd、Au、Cu等物质，以该阳极泥为原料，分离和回收Au、Pt、Pd等金属或其化合物的工艺流程如图所示： 已知：①(NH4)2PtCl4易溶于水；②(NH4)2PtCl6、(NH4)2PdCl6难溶于水；Ksp[(NH4)2PdCl6]=9.9×10-8。 回答下列问题： （1）Se在元素周期表中的位置是 ，“氧化焙烧”时，阳极泥中的化合态Pt、Pd均转化为单质，则PdSe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Pt、Pd、Au被氧化为配离子：[PtCl6]2-、[PdCl6]2-、[AuCl4]-，其中Pd→[PdCl6]2-的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 （4）“分金”加入过量草酸的目的；①析出金属Au，② 。 （5）“沉钯”之前，测得溶液中c0{[PdCl6]2-}=0.2mol·L-1，加入等体积的NH4Cl溶液充分反应，测得反应后混合液中c{[PdCl6]2-}=1.1×10-6mol·L-1，则初始加入NH4Cl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 。 【答案】（1）第四周期第ⅥA族 （2）使CuO转化为CuSO4，使CuO与其他物质分离 （3）2：1 （4）将[PtCl6]2-还原为[PtCl4]2- （5）1.0 （6） 【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。 【解析】（1）Se与O位于同一个主族，其在元素周期表中的位置是第四周期第ⅥA族；PdSe中Pd为+2价，且“氧化焙烧”时，阳极泥中的化合态Pd转化为单质，反应中Pd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，Se化合价由-2变为+4得到，结合电子守恒、质量守恒，PdSe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，设初始加入NH4Cl溶液体积为V，则溶液总体积为2V，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。 5．（2025·山东济宁·二模）旧电池的回收利用成为当前世界各国研究的重要课题，从废旧酸性锌锰电池(主要成份为碳棒、Zn、Fe、Cu、ZnCl2、NH4Cl以及MnO2)中回收Zn和MnO2的工艺如图所示： 已知：的平衡常数称为稳定平衡常数，；当离子浓度小于时，可认为该离子完全除去。 回答以下问题： （1）“浸出”时为了加快浸出速率，可采取的措施有 (写出一点)。 （2）“溶解”时加入的作用是 ，的实际消耗量比理论值高的原因 。 （3）“沉锰”时，发生反应的离子方程式为 ，“煅烧”时参加反应的气体与生成气体的物质的量之比为 。 （4）已知“浸出”液中Fe2+、Zn2+的浓度均为0.1mol·L-1，“净化”时，需调节溶液pH的合理范围是 。 化合物 Zn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Ksp近似值 10-17 10-17 10-38 Zn(OH)2为两性氢氧化物，可与NaOH溶液发生反应Zn(OH)2(s)+2OH-(aq)[Zn(OH)4]2-(aq)，其平衡常数K= 。 【答案】（1）适当升高温度、适当增大酸的浓度 （2）还原剂 催化过氧化氢分解 （3） 1：2 （4）3～6 0.45 【分析】黑色固体混合物中主要含有、碳等，机械分离后将黑色固体水浸，过滤后进行灼烧，得到粗二氧化锰，然后加入双氧水和硫酸，对其进行还原，方程式为：，然后加入碳酸氢铵，发生复分解反应，离子方程式为：，最后煅烧获得，金属外壳含有Zn、Fe、Cu，加入稀硫酸以后，形成相应的金属离子，加入双氧水，把氧化为，加入氢氧化钠，将转化为氢氧化物沉淀除去，最后电解硫酸锌得到锌。 【解析】（1）“浸出”时为了加快浸出速率，可采取的措施有适当升高温度、适当增大酸的浓度、搅拌等。 （2）溶解的时候，加入双氧水是作还原剂，将还原为，由于混合物中含有二氧化锰，可以作为双氧水分解的催化剂，导致双氧水损失，所以的实际消耗量比理论值高。 （3）“沉锰”时加入碳酸氢铵，发生复分解反应，离子方程式为：，“煅烧”时的方程式为：，参加反应的气体与生成气体的物质的量之比为。 （4）“浸出”液中和的浓度均为，加入双氧水，把氧化为，由的溶度积，求得沉淀完全时的氢氧根浓度为：，则；再由 的溶度积，计算出开始沉淀时的氢氧根浓度为：，其，所以“净化”时，要保证把完全沉淀而锌离子不沉淀，需调节溶液的合理范围是。根据，其平衡常数表达式为：，对其进行变形，可得。 6．（2025·山东日照·二模）利用废旧三元锂离子电池正极材料(主要成分为 、还有铝箔、炭黑、有机粘合剂等)综合回收钴、锰、镍、锂的工艺流程如下图所示： 已知：①溶解度随温度升高而减小。②、易与转化为稳定配离子；③ ， ， 。 回答下列问题： （1）三元锂废料 中Ni、Mn的化合价分别为+2、+4价，若 ，则Co元素的化合价为 。 （2）“碱浸”后的滤液中存在的阴离子有 (填化学式)。 （3）“酸浸”后溶液中、、的浓度均为，欲使沉淀完全(离子浓度小于)，而不沉淀、理论上需调节溶液 范围为 。实际“沉钴”时，在加入 之前需要先加入一定量氨水，其目的是 。 （4）“沉锰”时需要调pH=5，此时锰以形式存在，加入溶液后，溶液先变成紫红色，后紫红色又褪去。则溶液变紫红色发生反应的离子方程式为 。 （5）“沉锂”时发生反应 (已知 、 、 ，用含a、b、c的代数式表示)。 （6）“沉锂”操作中需升温到90℃，原因是①加快反应速率；② 。 【答案】（1）+3 （2）和 （3） 、易与NH3转化为稳定配离子，沉钴时不发生共沉淀 （4） （5） （6）Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，有利于沉锂；随温度升高到90℃，碳酸分解，平衡正向移动，提高产率 【分析】三元锂离子电池正极材料粉碎灼烧除去炭黑、有机粘合剂，铝箔转化为氧化铝，碱浸后氧化铝转化为四羟基合铝酸钠，酸浸时加入硫酸和过氧化氢将金属转化成离子，通过加一水合氨、草酸铵“沉钴”除去钴元素，产生的是CoC2O4•2H2O，说明此时钴元素的价态为+2价，说明加入的过氧化氢作为还原剂还原钴元素为+2价，加入K2S2O8溶液通过氧化还原将锰元素转化为二氧化锰，加入碳酸钠和氢氧化钠除镍，最后将锂离子转化成碳酸锂。 【解析】（1）根据已知，三元锂废料化学式为 ，Li、Ni、Mn、O的化合价分别为+1、+2、+4、-2价，则Co的化合价为，故答案为+3。 （2）“碱浸”时碱将氧化铝转化成四羟基合铝酸钠钠，所以滤液中大量存在的阴离子和剩余的，故答案为：和。 （3）当完全沉淀(离子浓度小于)时：，，，所以只要锰离子不沉淀，镍离子就一定不沉淀，当锰离子恰好不沉淀时，浓度均为，，需调节的范围为，加入之前须先加入一定量氨水，推测所加氨水的作用为将、转化为稳定配离子，避免沉钴时与共沉淀。答案：；、易与NH3转化为稳定配离子，沉钴时不发生共沉淀。 （4）首先被氧化为，离子方程式为。 （5）。 （6）沉锂操作过程中需将温度升高到90℃的原因有：加快反应速率；Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，温度升高到90℃，有利于沉锂；温度升高到90℃，碳酸分解，平衡正向移动，提高产率。 7．（2025·山东泰安·二模）从砷化镓废料（主要成分为GaAs，含和等杂质）中回收镓和砷的工艺流程如下： 已知：是两性氢氧化物。时的酸式电离常数； 回答下列问题： （1）粉碎的目的是 。 （2）图1、图2分别为碱浸时温度和浸泡时间对浸出率的影响，根据图中信息确定最佳反应条件为 ；超过浸出率下降的原因可能是 。 （3）砷化镓（GaAs）在“碱浸”时转化为和进入溶液，该反应的离子方程式为 。 （4）为提高镓的回收率，中和加硫酸调pH的范围是 （溶液中含镓元素的微粒的浓度小于时，认为沉淀完全）。 （5）滤渣Ⅱ的主要成分是 。 （6）酸溶后的滤液中加过量的NaOH，然后电解，阴极的电极方程式为 。 【答案】（1）增大固体表面积，提高反应速率 （2）、2小时 温度过高，发生了分解 （3） （4） （5）和 （6） 【分析】由砷化镓废料（主要成分为GaAs，含和等杂质）中回收镓和砷的工艺流程为：将砷化镓废料粉碎后加入和进行碱浸，难溶于NaOH的和通过过滤形成滤渣I除去，其他元素转化为可溶性微粒存在于浸出液中；往浸出液加进行中和，将和分别转化为沉淀和沉淀，通过过滤与分离，将滤液再经过一系列操作最后得到晶体；中和过滤后得到的滤渣Ⅱ主要含和，再次加入硫酸酸溶，将转化为可溶的，难溶于硫酸通过过滤得到滤渣Ⅲ除去，最后得到的溶液加入过量NaOH溶液将Ga元素再次转化为进行电解最终得到产品金属Ga，据此分析解答。 【解析】（1）粉碎的目的是：增大固体表面积，提高反应速率。 （2）根据碱浸时温度对浸出率的关系图可知，在温度为时，Ga和As的浸出率最高，后随温度升高而逐渐降低；再根据碱浸时时间对浸出率的关系图可知，在时间为2小时的时候，Ga和As的浸出率都非常高，后续再增加时间浸出率变化很小，为节约能源和产率，所以最佳反应条件为：、2小时；当温度超过后浸出率下降的原因可能是：温度过高，发生了分解影响了Ga和As的浸出。 （3）砷化镓（GaAs）在“碱浸”时与NaOH溶液和发生反应转化生成为和，则反应的离子方程式为：。 （4）加硫酸中和时发生，根据的电离平衡常数数据，由可知，当镓元素的微粒沉淀完全时，解得，则得到，Ksp[Ga(OH)3]=c(Ga3+)c3(OH-)=1×10−35，当镓元素的微粒沉淀完全时，，，，中和加硫酸调pH的范围是4＜pH＜7.5。 （5）根据分析，加硫酸中和的目的是将和分别转化为沉淀和沉淀，所以过滤后得到的滤渣Ⅱ主要成分为：和。 （6）酸溶后的滤液中加过量的NaOH后，最终又转化为，最后进行电解时在阴极得到电子生成单质Ga，则阴极的电极方程式为：。 8．（2025·山东青岛·二模）利用水钴矿(主要成分为，含少量、、、、、等)可以制取多种化工试剂，以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程。 已知：①常温下。流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的如表所示： 沉淀物 开始沉淀 2.7 7.6 7.6 4.0 7.7 完全沉淀 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8 ②、均难溶于水。 （1）写出盐酸酸浸水钴矿过程中发生的主要反应的离子方程式 。 （2）结合以上制备流程，推测在此反应条件下，、、的氧化性从强到弱的顺序 。 （3）已知氧化性ClO，则沉淀I的主要成分是 ，萃取剂层所含金属元素只有锰元素，则萃取后的水层包含的金属阳离子有 。 （4）得到氯化钴晶体的操作I主要包括：向水层中加入 调整至， 、过滤、洗涤、减压烘干等过程。 （5）根据表格中的数据计算，若某溶液中同时存在和两种沉淀，则此溶液中和的浓度比值的数量级是 。 （6）取一定质量的二水合草酸钴产品，在空气中加热令其分解，得到钴氧化物(其中钴的价态为，用的盐酸溶液恰好将此钴氧化物完全溶解，得到溶液和标准状况下2.24L黄绿色气体，则此钴氧化物的摩尔质量为 。 【答案】（1） （2） （3）、 、 （4）盐酸 蒸发浓缩、冷却结晶 （5） （6） 【分析】水钴矿主要成分及杂质、、、、与盐酸反应，不与盐酸反应；同时加入，将、还原为、，得到含有、、、、、等离子的浸出液，以固体形式存在。向浸出液中加入将氧化为，反应为，再加入调pH至5.2。根据阳离子沉淀的pH数据，此时、会转化为、沉淀（沉淀Ⅰ ），而、、、仍留在滤液Ⅰ中。向滤液Ⅰ中加入NaF溶液。、会与反应生成、沉淀（沉淀Ⅱ），从而除去、，得到滤液Ⅱ，此时滤液Ⅱ主要含、。向滤液Ⅱ中加入萃取剂。萃取剂将萃取到萃取剂层，留在水层，实现与的分离。向含的水层中加入草酸铵溶液，发生反应。对含的水层进行操作Ⅰ（一般为向水层中加入盐酸调整pH至2~3，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作 ），得到晶体。 【解析】（1）水钴矿主要成分，加入和盐酸，具有氧化性，具有还原性，将氧化为，自身被还原为，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平得到该离子方程式。 （2）浸出液中含Co2+、Fe2+、Al3+、Mn2+、Mg2+、Ca2+，加入，能将氧化为，但不能将氧化成，所以氧化性顺序为。 （3）加入调至5.2 ，根据阳离子以氢氧化物形式沉淀的数据，在=3.7完全沉淀，在=5.2完全沉淀，所以沉淀Ⅰ主要成分是、 。加入溶液沉淀、，萃取剂层只有锰元素，说明锰被萃取除去，那么萃取后的水层包含的金属阳离子有、Na+。 （4）为抑制水解，向水层中加盐酸调至2 ~ 3 ，从溶液中得到晶体，需经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、减压烘干等过程 。 （5）完全沉淀=9.6，，=10-13.8；完全沉淀=9.2，，=10-14.6。两种沉淀共存时，，数量级为。 （6）标准状况下2.24L氯气物质的量为0.1mol，1.0L1mol/L盐酸中HCl物质的量为1mol 。设钴氧化物化学式为，根据，由氯元素守恒可知生成中Cl元素物质的量为，则物质的量为0.4mol 。根据电子守恒，，。根据电荷守恒，，解得n(O2-)= 0.5mol ，则x∶y=0.4mol∶0.5mol=4∶5，则为，摩尔质量为。 9．（2025·山东名校大联考·4月联合检测）从铜阳极泥(主要成分为等)中分离提取金属单质的流程如下图所示。 已知：i．溶于盐酸可以得到。 ii．   。 iii． 回答下列问题： （1）“浸取1”中一般控制温度为左右，原因是 。 （2）“浸取2”中，盐酸的作用为①提供酸性环境；② 。 （3）“浸取3”中发生反应的离子方程式为 ；若“浸取3”中用溶液浸取，最终回收单质的质量为(假设的回收率为)，那么需要的的物质的量至少为 (保留四位有效数字。已知)。 （4）“电沉积”中获得单质的是 极(“正”“负”或“阴”“阳”)；“电沉积”完成后，在此极区溶液中可循环利用的物质为 (填化学式) （5）“还原”中。发生反应的化学方程式为 。 【答案】（1）温度低于，反应速率较慢；温度高于，H2O2会发生分解，浸取率降低 （2）作沉淀剂，将Ag转化为AgCl；作络合剂，将Au转化为HAuCl4，从而浸出 （3）AgCl+2[Ag(S2O3)2]3−+Cl- 0.1208 （4）阴 Na2S2O3 （5）4HAuCl4+3N2H4=3N2+4Au+16HCl 【分析】铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素，加入硫酸和双氧水浸取，铜溶，生成硫酸铜，过滤得到的浸出液1中含有硫酸铜和硫酸，滤渣含Ag、Au等，再向滤渣1中加入盐酸和双氧水，发生反应：2Au+8HCl+3H2O2=2HAuCl4+6H2O，2Ag+2HCl+H2O2=2AgCl↓+2H2O，过滤，向得到的滤渣中加入Na2S2O3，AgCl溶于Na2S2O3，生成[Ag(S2O3)2]3−，再进行点解，[Ag(S2O3)2]3−在阴极得到电子，被还原为Ag，电极反应为：[Ag(S2O3)2]3−+e-=Ag+2S2O32−，阴极区的溶液中含有Na2S2O3，可以循环使用，向浸出液2中加入N2H4，可以还原HAuCl4，生成Au和氮气，该反应N元素升高2价，Au元素降低3价，浸出液1中硫酸铜可以被还原为Cu，据此分析作答。 【解析】（1）“浸取1”中一般控制温度为左右，原因是：温度低于，反应速率较慢；温度高于，H2O2会发生分解，浸取率降低。 （2）Au不和盐酸反应，由分析可知，“浸取2”中，盐酸的作用为①提供酸性环境；②作沉淀剂，将Ag转化为AgCl；作络合剂，将Au转化为HAuCl4，从而浸出。 （3）由分析可知，“浸取3”中AgCl溶于Na2S2O3，生成[Ag(S2O3)2]3−，离于方程式为AgCl+2[Ag(S2O3)2]3−+Cl-，用溶液浸取，最终回收单质的质量为(假设的回收率为)，n(Ag)==0.06mol，则[Ag(S2O3)2]3−中的浓度为0.12mol/L，反应AgCl+2[Ag(S2O3)2]3−+Cl-的平衡常数K==，溶液中c(Cl-)=0.06mol/L，则c()==0.0008mol/L，则需要的的物质的量至少为0.0008mol/L×1L+0.12mol/L=0.1208mol。 （4）电沉积步骤中，阴极发生还原反应，[Ag(S2O3)2]3−得电子被还原为Ag，阴极反应生成，同时阴极区溶液中含有Na+，故电沉积步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用得物质为Na2S2O3。 （5）还原步骤中， HAuCl4被还原为Au，Au化合价由+3价变为0价，1molHAuCl4转移3mol电子，N2H4被氧化为N2，N的化合价由-2价变为0价，1mol N2H4转移4mol电子，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：4HAuCl4+3N2H4=3N2+4Au+16HCl。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题10 工艺流程综合题 1．（2025·山东滨州·二模）工业上利用废酸(主要含)浸出冶炼铜产生的烟尘(含、CuO、CuS、、FeS、、等)，实现了砷的去除(以形式)及铜的回收，达到了以废治废的目的。工艺流程如下： 回答下列问题： （1）氧化浸出时，鼓入空气的主要目的是 ，CuS参与反应的离子方程式为 。 （2）滤渣的主要成分是 (填化学式)。 （3）深度氧化中全部被氧化为，该转化的化学反应方程式为 。 （4）在某条件下，中和除砷、铁时，不同的中和终点pH条件下，溶液中的砷、铁质量浓度(ρ)及铜、砷、铁的入渣率如下表所示。 中和终点pH 入渣率/％ As Fe Cu As Fe 1.6 4.28 5.37 1.83 51.59 46.12 2.0 0.33 0.26 2.66 94.63 97.05 2.4 0.25 0.15 3.23 95.78 97.35 3.5 0.20 0.16 8.35 97.02 97.84 4.0 0.19 0.14 33.25 97.93 98.25 结合以上数据判断，中和除砷、铁最佳pH范围为 (填标号)，请分析原因 。 A．1．6—1．8 　　   B．2.0—2.2   　　 C．3.3—3.5  　　  D．3.8—4.0 （5）有机萃取剂用HR表示，发生萃取的反应可表示为。若中和除砷、铁后溶液，，多次萃取后水相中为，则铜的萃取率为 ％(保留两位小数，忽略溶液体积变化)。 （6）反萃取中，下列说法正确的是_______。 A．反萃取剂可选择浓硫酸以提高反萃取率 B．分液漏斗使用前有两处需检查是否漏液 C．经几次振荡并放气后，手持分液漏斗静置分层 D．反萃取后，被转移至水相 2．（2025·山东潍坊·二模）以辉锑矿(主要成分为Sb2S3，还含有PbS、As2S5和SiO2等)为原料制备金属Sb和PbCl2的一种工艺流程如下： 已知：①“酸浸”浸出液中含有SbCl3、PbCl、AsCl3等；物质X、SbCl3、AsCl3均易水解；“酸浸”和“电解”过程无气体放出； ②25℃时，Ksp(PbSO4)=2.55×10-8，Ksp(PbCl2)=1.7×10-5。 回答下列问题： （1）“滤渣”的成分是 (填化学式)，“酸浸”时需加过量盐酸的目的：①与辉锑矿充分反应；② 。 （2）物质X是 (填化学式)，金属Y的作用是 。 （3）“除砷”时氧化剂与还原剂物质的量之比为2:3，反应的化学方程式为 。 （4）“浸取”时温度与NaCl溶液的浓度对铅浸出率和PbCl2溶解度的影响如图所示： ①浸取铅的最合适的条件是 。 ②循环浸取“沉铅”滤渣，向浸取后的溶液中加入适量BaCl2溶液处理后，加水使NaCl浓度稀释至1.5mol·L-1的目的是 。 ③25℃时，PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl(aq)的平衡常数为K1，浸取中反应PbSO4(s)+4Cl-(aq)PbCl(aq)+SO(aq)的平衡常数K= (用含K1的代数式表示)。 3．（2025·山东菏泽·二模）以锗矿石(NiS、ZnS、，含等杂质)为主要原料制备Ge、Ni和的工艺流程如下： 已知：①锗在硫酸中的存在形式：时主要为，时主要为沉淀； ②和(以计)开始沉淀的pH分别为6.2和6.9，完全沉淀时的pH分别为8.2和8.9. 回答下列问题： （1）“氧化酸浸”时，控制溶液，浸渣的主要成分为和S，则反应的离子方程式为 。 （2）“操作2”的名称为 。有人依据已知②认为可以直接调pH分离和，以省去有机物使用时可能造成的污染，分析该方法是否正确 。 （3）“调pH、萃取”时，萃取原理为。在硫酸盐溶液中，该萃取剂对某些金属离子的萃取率[萃取率]与pH的变化关系如图所示。在一定范围内，萃取率升高的原因是 。已知在时，达到萃取平衡时，。若在滤液中加入等体积萃取剂进行充分萃取，则的萃取率为 %(保留两位有效数字)。 （4）“电解”制备Ni时，电解池的阴极电极材料为 (填化学式)。电解后的溶液可在工艺中循环使用，利用该电解液的操作单元为 (填标号)。 A．氧化酸浸    B．中和沉淀    C．调节pH、萃取    D．反萃取 4．（2025·山东聊城·二模）电解铜的阳极泥中含PtTe、PdSe、Pt、Pd、Au、Cu等物质，以该阳极泥为原料，分离和回收Au、Pt、Pd等金属或其化合物的工艺流程如图所示： 已知：①(NH4)2PtCl4易溶于水；②(NH4)2PtCl6、(NH4)2PdCl6难溶于水；Ksp[(NH4)2PdCl6]=9.9×10-8。 回答下列问题： （1）Se在元素周期表中的位置是 ，“氧化焙烧”时，阳极泥中的化合态Pt、Pd均转化为单质，则PdSe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Pt、Pd、Au被氧化为配离子：[PtCl6]2-、[PdCl6]2-、[AuCl4]-，其中Pd→[PdCl6]2-的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 （4）“分金”加入过量草酸的目的；①析出金属Au，② 。 （5）“沉钯”之前，测得溶液中c0{[PdCl6]2-}=0.2mol·L-1，加入等体积的NH4Cl溶液充分反应，测得反应后混合液中c{[PdCl6]2-}=1.1×10-6mol·L-1，则初始加入NH4Cl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 。 5．（2025·山东济宁·二模）旧电池的回收利用成为当前世界各国研究的重要课题，从废旧酸性锌锰电池(主要成份为碳棒、Zn、Fe、Cu、ZnCl2、NH4Cl以及MnO2)中回收Zn和MnO2的工艺如图所示： 已知：的平衡常数称为稳定平衡常数，；当离子浓度小于时，可认为该离子完全除去。 回答以下问题： （1）“浸出”时为了加快浸出速率，可采取的措施有 (写出一点)。 （2）“溶解”时加入的作用是 ，的实际消耗量比理论值高的原因 。 （3）“沉锰”时，发生反应的离子方程式为 ，“煅烧”时参加反应的气体与生成气体的物质的量之比为 。 （4）已知“浸出”液中Fe2+、Zn2+的浓度均为0.1mol·L-1，“净化”时，需调节溶液pH的合理范围是 。 化合物 Zn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Ksp近似值 10-17 10-17 10-38 Zn(OH)2为两性氢氧化物，可与NaOH溶液发生反应Zn(OH)2(s)+2OH-(aq)[Zn(OH)4]2-(aq)，其平衡常数K= 。 6．（2025·山东日照·二模）利用废旧三元锂离子电池正极材料(主要成分为 、还有铝箔、炭黑、有机粘合剂等)综合回收钴、锰、镍、锂的工艺流程如下图所示： 已知：①溶解度随温度升高而减小。②、易与转化为稳定配离子；③ ， ， 。 回答下列问题： （1）三元锂废料 中Ni、Mn的化合价分别为+2、+4价，若 ，则Co元素的化合价为 。 （2）“碱浸”后的滤液中存在的阴离子有 (填化学式)。 （3）“酸浸”后溶液中、、的浓度均为，欲使沉淀完全(离子浓度小于)，而不沉淀、理论上需调节溶液 范围为 。实际“沉钴”时，在加入 之前需要先加入一定量氨水，其目的是 。 （4）“沉锰”时需要调pH=5，此时锰以形式存在，加入溶液后，溶液先变成紫红色，后紫红色又褪去。则溶液变紫红色发生反应的离子方程式为 。 （5）“沉锂”时发生反应 (已知 、 、 ，用含a、b、c的代数式表示)。 （6）“沉锂”操作中需升温到90℃，原因是①加快反应速率；② 。 7．（2025·山东泰安·二模）从砷化镓废料（主要成分为GaAs，含和等杂质）中回收镓和砷的工艺流程如下： 已知：是两性氢氧化物。时的酸式电离常数； 回答下列问题： （1）粉碎的目的是 。 （2）图1、图2分别为碱浸时温度和浸泡时间对浸出率的影响，根据图中信息确定最佳反应条件为 ；超过浸出率下降的原因可能是 。 （3）砷化镓（GaAs）在“碱浸”时转化为和进入溶液，该反应的离子方程式为 。 （4）为提高镓的回收率，中和加硫酸调pH的范围是 （溶液中含镓元素的微粒的浓度小于时，认为沉淀完全）。 （5）滤渣Ⅱ的主要成分是 。 （6）酸溶后的滤液中加过量的NaOH，然后电解，阴极的电极方程式为 。 8．（2025·山东青岛·二模）利用水钴矿(主要成分为，含少量、、、、、等)可以制取多种化工试剂，以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程。 已知：①常温下。流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的如表所示： 沉淀物 开始沉淀 2.7 7.6 7.6 4.0 7.7 完全沉淀 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8 ②、均难溶于水。 （1）写出盐酸酸浸水钴矿过程中发生的主要反应的离子方程式 。 （2）结合以上制备流程，推测在此反应条件下，、、的氧化性从强到弱的顺序 。 （3）已知氧化性ClO，则沉淀I的主要成分是 ，萃取剂层所含金属元素只有锰元素，则萃取后的水层包含的金属阳离子有 。 （4）得到氯化钴晶体的操作I主要包括：向水层中加入 调整至， 、过滤、洗涤、减压烘干等过程。 （5）根据表格中的数据计算，若某溶液中同时存在和两种沉淀，则此溶液中和的浓度比值的数量级是 。 （6）取一定质量的二水合草酸钴产品，在空气中加热令其分解，得到钴氧化物(其中钴的价态为，用的盐酸溶液恰好将此钴氧化物完全溶解，得到溶液和标准状况下2.24L黄绿色气体，则此钴氧化物的摩尔质量为 。 9．（2025·山东名校大联考·4月联合检测）从铜阳极泥(主要成分为等)中分离提取金属单质的流程如下图所示。 已知：i．溶于盐酸可以得到。 ii．   。 iii． 回答下列问题： （1）“浸取1”中一般控制温度为左右，原因是 。 （2）“浸取2”中，盐酸的作用为①提供酸性环境；② 。 （3）“浸取3”中发生反应的离子方程式为 ；若“浸取3”中用溶液浸取，最终回收单质的质量为(假设的回收率为)，那么需要的的物质的量至少为 (保留四位有效数字。已知)。 （4）“电沉积”中获得单质的是 极(“正”“负”或“阴”“阳”)；“电沉积”完成后，在此极区溶液中可循环利用的物质为 (填化学式) （5）“还原”中。发生反应的化学方程式为 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$