第4章 第6讲 无机化工流程题解题指导(教用Word)-【金榜题名】2026年高考化学一轮总复习

第六讲　无机化工流程题解题指导 高考目标定位　1.培养从试题提供的新信息中准确地提取实质性内容，并与已有知识块整合重组为新知识块的能力。2.培养将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题的能力。3.培养将分析和解决问题的过程及成果用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达并做出解释的能力。 考点一　流程图中物质的处理、转化与跟踪 1．原料的预处理 方法 目的 解题指导 粉碎、 研磨　 将块状或颗粒状的物质磨成粉末 增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分，也是提高“浸出率”的方法之一 浸取 水浸 与水接触反应或溶解 酸浸 与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去 碱浸 除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物 (1)加热、搅拌、适当提高酸（或碱）浓度，可以加快浸出速率；增加浸出时间可使样品充分溶解，可提高浸出率； (2)酸溶时所加酸的量不能太多 ①过量的酸会消耗后续调节pH所加的碱性试剂； ②如果实验过程有硫化物，酸过量会形成有毒气体硫化氢 灼烧 （焙烧） (1)除去可燃性杂质； (2)使原料初步转化 (1)除去硫、碳单质； (2)使有机物转化或除去有机物； (3)高温下原料与空气中氧气反应等； (4)使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土 2.物质成分的跟踪与确定 (1)滤渣的确定 (2)循环物质的确定 练一　原料预处理 1．苯胺（）是一种无色油状液体，加热至370 ℃会分解，微溶于水，易溶于有机溶剂，能被二氧化锰氧化成对苯醌（）。一种用苯胺还原软锰矿（主要成分是MnO2，含Fe2O3、SiO2、Al2O3等杂质）制备MnSO4·H2O的工艺流程如图。 溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀时的pH如下表所示： 金属离子 Mn2+ Fe2+ Fe3+ Al3+ 开始沉淀时(c＝0.01 mol·L-1)的pH 8.1 7.5 2.2 3.7 完全沉淀时(c＝1×10-5mol·L-1)的pH 9.6 9.0 3.2 4.7 回答下列问题： (1)还原酸浸前将软锰矿粉碎的目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 为达到该目的在加入苯胺和稀硫酸后常采取的操作为　　　　　　。 (2)沉淀1的主要成分为　　　　　　　（填化学式）。 答案　(1)增大反应物接触面积，使反应速率增大　加热　(2)SiO2 解析　(1)还原酸浸前将软锰矿粉碎的目的是增大反应物接触面积，使反应速率增大；为达到该目的在加入苯胺和稀硫酸后常采取的操作为加热；(2)据分析可知，沉淀1的主要成分为SiO2。 2．钴是重要的战略金属之一，钴粉主要以高温氢还原草酸钴制得。一种利用水钴矿[主要成分为CoO(OH)，还含有少量CuO、Fe2O3、Al2O3、MnO、CaO、SiO2等]制备钴的工艺流程如下。 已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表。 金属离子 Fe3+ Fe2+ Co2+ Al3+ Mn2+ Cu2+ 开始沉淀 的pH 2.7 7.6 7.6 4.0 7.7 4.7 完全沉淀 的pH 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8 6.7 请根据以上信息，回答下列问题： 为加快“酸浸”的速率和效率，可以采取的措施有　　　　 　（答出1条即可），滤渣1的主要成分为　　　　 　（填化学式）。 答案　将水钴矿石粉碎、搅拌、适当增大硫酸浓度等　CaSO4、SiO2 解析　为加快“酸浸”的速率和效率，可以采取的措施有：将水钻矿石粉碎、搅拌、适当增大硫酸浓度等（题干流程图已指定酸浸温度为95 ℃，所以可采取的措施不能为升高温度或加热）；SiO2在硫酸中不溶解，硫酸与氧化钙反应生成微溶的CaSO4，所以滤渣1的主要成分为CaSO4、SiO2。 练二　滤渣及循环物质的确定 3．一种银铟矿主要成分为Au、Ag2S、CuS、ZnS、PbS、FeS、In2O3、Ga2O3等物质，从该矿获得稀有金属的工艺流程如图所示。 该工艺条件下，金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH 如表： 金属离子 Fe3+ In3+ Ga3+ Cu2+ Zn2+ Pb2+ 开始沉淀的pH 2.2 2.1 2.6 4.6 6.24 7.1 完全沉淀(c＝1.0×10-5mol/L)的pH 3.2 3.4 4.3 6.6 8.24 9.1 (1)“浸出”过程中金、银、铜分别转化为AuCl、AgCl、CuCl2进入溶液，同时生成硫，写出CuS 发生反应的离子方程式　　　　 　　　　　　　　　　　　　。 (2)“二次还原”得到的滤渣主要成分　　　　 　　　　　。 (3)“二次中和”得到的滤渣除少量Fe(OH)3外，主要成分还有　　　　 　　　　　　。（写化学式） 答案　(1)CuS＋2H＋＋ClO－===Cu2+＋Cl－＋S＋H2O (2)Cu、Fe、Pb (3)In(OH)3、Ga(OH)3 解析　(1)由题意可知，浸出时硫化铜发生的反应为酸性条件下硫化铜与次氯酸根离子反应生成铜离子、硫、氯离子和水，反应的离子方程式为CuS＋2H＋＋ClO－===Cu2+＋Cl－＋S＋H2O，故答案为：CuS＋2H＋＋ClO－===Cu2+＋Cl－＋S＋H2O；(2)由分析可知，通入水蒸气的目的是将铁元素转化为氧化铁，反应的化学方程式为2FeCl3＋3H2O(g)Fe2O3↓＋6HCl↑，故答案为：2FeCl3＋3H2O(g)Fe2O3↓＋6HCl↑；(3)由分析可知，二次中和加入碳酸钙调节溶液pH为4.5的目的是将溶液中铁元素、铟元素、镓元素转化为氢氧化铁、氢氧化铟、氢氧化镓沉淀，则滤渣的主要成分为氢氧化铁、氢氧化铟、氢氧化镓，故答案为：In(OH)3、Ga(OH)3。 4．甘氨酸亚铁[ (H2NCH2COO)2Fe]是一种补血剂，工业上用赤铁矿（含少量铝、铜、硅、锰的氧化物）制备甘氨酸亚铁的流程图如下： 已知：甘氨酸(H2NCH2COOH)，易溶于水，微溶于乙醇，具有两性。 回答下列问题： (1)“碱浸”去除的元素是　　　　　， “滤渣1”是　　　　　 （填化学式）。 (2)“还原”时的还原产物是　　　　　。 答案　(1)Al、Si MnO2　(2)Fe2+、Cu 解析　(1)由分析可知，赤铁矿碱浸时，铝和硅的氧化物与碱溶液反应得到可溶的偏铝酸盐和硅酸盐，铁、铜、锰的氧化物不溶于碱溶液；滤渣1为不溶于稀硫酸的二氧化锰，故答案为：Al、Si；MnO2； (2)由分析可知，还原时发生的反应为铁与硫酸铁溶液和硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，故答案为：Fe2+、Cu。 练三　流程图中方程式书写 5．As2O3在医药、电子等领域有重要应用。某含砷元素(As)的工业废水经如下流程转化为粗As2O3： (1)“碱漫”的目的是将废水中的H3AsO3和H3AsO4转化为盐。H3AsO4 转化为Na3AsO4反应的化学方程式是　　　　 　　　　　　　　　　　。 (2)“氧化”时，1 mol AsO转化为AsO至少需要O2　　　　 　mol。 答案　(1)H3AsO4＋3NaOH===Na3AsO4＋3H2O　(2)0.5 解析　(1)H3AsO4与NaOH发生酸碱中和生成Na3AsO4，反应的化学方程式为：H3AsO4＋3NaOH===Na3AsO4＋3H2O； (2)1 mol AsO转化为AsO失去2 mol电子，1 mol氧气得4 mol电子，据电子得失守恒，至少需要O2的物质的量为0.5 mol。 6．磷酸铁锂(LiFePO4)被认为是最有前途的锂离子电池正极材料。某企业利用富铁浸出液生成磷酸铁锂，开辟了处理硫酸亚铁废液一条新途径。其主要流程如下： 已知：H2TiO3是种难溶于水的物质。 (1)钛铁矿用浓硫酸处理之前，需要粉碎，其目的是________________________________________________________________________。 (2)TiO2+水解生成H2TiO3的离子方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)加入NaClO发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)增大固体的表面积，加快化学反应速率 (2)TiO2+＋2H2O⥫⥬H2TiO3＋2H＋ (3)ClO－＋2Fe2+＋2H＋⥫⥬2Fe3+＋Cl－＋H2O 解析　(1)将钛铁矿粉碎，可以增大表面积，增大浓硫酸的接触面积，加快反应速率；故答案为：增大表面积，增大浓硫酸的接触面积，加快反应速率；(2)TiO2+水解生成H2TiO3，同时生成氢离子，反应离子方程式为：TiO2+＋2H2O⥫⥬H2TiO3↓＋2H＋；故答案为：TiO2+＋2H2O⥫⥬H2TiO3↓＋2H＋；(3)ClO－具有强氧化性，将Fe2+氧化为Fe3+，自身被还原为Cl－，酸性条件下，同时生成水，反应离子方程式为：ClO－＋2Fe2+＋2H＋===2Fe3+＋Cl－＋H2O；故答案为：ClO－＋2Fe2+＋2H＋===2Fe3+＋Cl－＋H2O。 考点二　流程中的分离、提纯操作 1．萃取与反萃取 (1)原理：萃取则是利用物质性质由一个液相转移到另一个液相的分离方法。萃取的作用是： 从矿石的浸出液中，提取和富集有价金属；分离化学性质相近的金属离子。 (2)步骤：萃取的操作步骤一般是首先将水溶液（料液）与有机溶剂（或溶液）充分混合，然后利用两相的密度不同静置分相。分出的称为萃余液，有机相称为负载有机相，被萃入到有机相中去的物质称为被萃取物（起富集或分离作用）。 (3)反萃取：被萃取物萃入有机相后，一般需要使其重新返回水相，此时把负载有机相与反萃剂（一般为无机酸或碱的水溶液，也可以是纯水）接触，使被萃取物转入水相，这一过程相当于萃取的逆过程，故称为反萃取。 2．沉淀的洗涤 操作 答题指导 洗涤晶体 洗涤试剂 适用范围 目的 蒸馏水 冷水 产物不溶于水 热水 特殊的物质溶解度随着温度升高而下降 除去固体表面吸附着的××杂质；可适当降低固体因为溶解而造成的损失 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；利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分，产品易干燥 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 洗涤沉淀方法：向过滤器中加入洗涤剂至浸没沉淀，待洗涤剂自然流下后，重复以上操作2～3次 1．高纯六水氯化锶晶体(SrCl2·6H2O)具有很高的经济价值，工业上用碳酸锶(SrCO3)粉为原料（含少量钡和铁的化合物等）制备高纯六水氯化锶晶体的过程如图： 已知：①Ksp(SrSO4)＝3.3×10-7、Ksp(BaSO4)＝1.1×10-10； ②经盐酸浸取后，溶液中除含有Sr2+和Cl－外，还含有少量Ba2+、Fe2+、Fe3+杂质； ③SrCl2·6H2O晶体在61 ℃时开始失去结晶水，100 ℃时失去全部结晶水。 请回答下列问题： (1)工业上用热风吹干六水氯化锶，适宜的温度是　　　　　。 A．50～60 ℃　　　　　B．70～80 ℃ C．80～100 ℃ D．100 ℃以上 (2)步骤④的操作是　　　　、　　　　、过滤。 (3)加入硫酸的目的是　　　　　　　　。 答案　(1)A　(2)蒸发浓缩　冷却结晶　(3)除去Ba2+杂质 解析　(1)根据题目信息知SrCl2·6H2O晶体在61 ℃时开始失去结晶水，100 ℃时失去全部结晶水。工业上用热风吹干六水氯化锶但又不能脱去结晶水；(2)第3步过滤后滤液的溶质为SrCl2，从溶液中获得SrCl2·6H2O晶体，还须进行的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤；(3)由于BaSO4是难溶于水的物质，所以在操作过程中加入硫酸是使溶液中的Ba2+形成BaSO4沉淀而除去Ba2+杂质。 2．高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型非氯高效消毒净水剂。一种制备工艺如图： 请回答下列问题： (1)K2FeO4具有强氧化性，还原产物常为Fe(Ⅲ)。为确定消毒后溶液中是否存在Fe2+的一种试剂是 　　　　　　（填化学式）。 (2)Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO。“氧化”的离子方程式是 　　　　　　　　　　　。 (3)“转化”一步的基本反应类型是 　　　　反应，从“粗K2FeO4”得K2FeO4精品的操作名称是 　　　　　　　（不必具体）。 答案　(1)K3[Fe(CN)6] (2)3ClO－＋2Fe3+＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O (3)复分解　重结晶 解析　(1)检验Fe2+的一种试剂是铁氰化钾，遇到亚铁离子生成蓝色沉淀，化学式为K3[Fe(CN)6]。(2)“氧化”是次氯酸钠在碱性溶液中氧化铁离子生成高铁酸盐，反应的离子方程式为：3ClO－＋2Fe3+＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O。(3)铁酸钠加入饱和KOH反应生成高铁酸钾晶体和氢氧化钠，“转化”一步的基本反应类型是复分解反应，从“粗K2FeO4”得K2FeO4精品的操作名称是重结晶。 考点三　流程中的条件控制 条件控制 答题指导 控制溶液的pH ①调节溶液的酸碱性，使金属离子形成氢氧化物沉淀析出（或抑制水解） ②“酸作用”还可除去氧化物（膜） ③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等 ④特定的氧化还原反应需要的酸性条件（或碱性条件） 控制温度（常用水浴、冰水浴或油浴） ①防止副反应的发生 ②使化学平衡移动；控制化学反应的方向 ③控制固体的溶解与结晶 ④控制反应速率；使催化剂达到最大活性 ⑤升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发 ⑥加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离 ⑦趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量 ⑧降温：防止物质高温分解或挥发；降温（或减压）可以减少能源成本，降低对设备的要求 练一　温度控制 1．高锰酸钾生产过程中会产生较多的废锰渣，工业上将废锰渣（含MnO2及少量KOH、MgO、Fe2O3）再利用，以它为原料来制备MnSO4·H2O。请回答下列问题： 已知：反应Ⅰ的离子方程式为：MnO2＋FeS2＋4H＋===2S＋Mn2+＋Fe2+＋2H2O。 (1)为提高酸浸过程中浸出率，实验中可采取的措施有　　　　　　　　　　　　 　、　　　　　　　　　　　　　（任写两种）。 (2)已知：室温下Ksp[Fe(OH)2]＝4.9×10-17，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10-38，Ksp[Mn(OH)2]＝2×10-13，反应Ⅱ后溶液中c(Mn2+)＝0.2 mol·L-1。 反应Ⅱ中MnO2的作用是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)已知硫酸锰在不同温度下的溶解度和析出晶体的组成如图所示。从滤液制取较多MnSO4·H2O的操作是：控制温度在80～90 ℃之间，然后　　　　　、　　　　　，使固体MnSO4·H2O与溶液分离；获得的MnSO4·H2O晶体常用酒精洗涤，优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。 答案　(1)将废锰渣粉碎；适当提高硫酸浓度　升高温度；酸浸过程中不断搅拌 (2)将Fe2+氧化为Fe3+，有利于除尽铁元素，同时不引入新的杂质 (3)蒸发结晶　趁热过滤　减少产品损失，同时酒精易挥发，便于产品干燥 解析　(1)“酸浸”时为提高锰离子的浸出率，可采取的措施有：将废锰渣粉碎、加热、搅拌、适当增加硫酸浓度等。(2)反应Ⅱ中MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，有利于除尽铁元素，同时不引入新的杂质；(3)从滤液制取较多MnSO4·H2O的操作是：控制温度在80～90 ℃之间，然后蒸发结晶、趁热过滤，使固体MnSO4·H2O与溶液分离；获得的MnSO4·H2O晶体常用酒精洗涤，可减少产品损失，同时酒精易挥发，便于产品干燥。 2．Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备，工艺流程如图： (1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的净出率为70%时，所采用的实验条件为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示： 温度/ ℃ 30 35 40 45 50 TiO2·xH2O 转化率% 92 95 97 93 88 分析40 ℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)100 ℃、2 h，90 ℃，5 h (2)低于40 ℃，TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40 ℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降 练二　pH控制 3．某工厂利用如下流程处理废旧电池正极材料（主要成分为LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4），制备三元锂电池正极材料LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2。 回答下列问题： (1)“含铁沉淀”的主要成分为　　　　　　（填化学式）；部分离子浓度及对应氢氧化物的Ksp如下表，则“调pH”过程pH不应超过　　　　。 离子 浓度(mol/L) 氢氧化物Ksp Ni2+ 1.00 1.00ⅹ10-15.2 Co2+ 1.00 1.00ⅹ10-14.2 Mn2+ 1.40 1.00ⅹ10-12.7 (2)若“调pH”过程中，Ni2+、Mn2+、Co2+浓度不变，则“调浓度”过程需要向溶液中添加的物质x为　　　　（填标号）。 A．CoSO4　　　　　　B．MnSO4 C．NiSO4 D．H2SO4 答案　(1)Fe(OH)3　6.4　(2)AC 解析　(1)经分析可知，含铁沉淀主要成分为氢氧化铁；由信息知镍离子、钴离子和锰离子等浓度时，镍离子生成氢氧化物所需氢氧根浓度最小，即1×c2(OH－)＝1×10-15.2则c(OH－)＝10-7.6 mol/L，所以c(H＋)＝10-6.4 mol/L，即pH＝6.4，所以不应超过6.4；(2)由分析和题意知需要保持钴离子和镍离子浓度不变，所以选AC。 4．磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。 该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表： 金属离子 Fe2+ Al3+ Mg2+ Ca2+ 开始沉淀的pH 2.2 3.5 9.5 12.4 沉淀完全的pH (c＝1.0×10-5mol/L) 3.2 4.7 11.1 13.8 回答下列问题： (1)在“分步沉淀”时用氨水调节pH至　　　，“母液①”中Mg2+浓度为1.0×10-6 mol/L。 (2)“水解”时，TiO2+反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　。 分析化学上，测定TiO2+酸性溶液中钛元素的含量通常涉及两步反应：①用Al粉还原TiO2+得到Ti3+；②用FeCl3溶液滴定，Fe3+＋Ti3+＋H2O===Fe2+＋TiO2+＋2H＋。反应②的滴定实验可选用　　　溶液作指示剂。 答案　(1)11.6 (2)TiO2+＋(x＋1)H2OTiO2·xH2O↓＋2H＋　KSCN 解析　(1)由表中数据可知Mg2+完全沉淀时的pH值为11.1，此时Mg2+浓度为c＝1.0×10-5 mol/L，由此可得：Ksp[Mg(OH)2]＝1.0×10-5×＝1.0×10-10.8，“母液①”中Mg2+浓度为1.0×10-6 mol/L时，c(OH－)＝＝1.0×10-2.4 mol/L，此时溶液的pH值为：11.6，(2)TiOSO4完全水解生成TiO2·xH2O沉淀和硫酸，反应的离子方程式为：TiO2+＋(x＋1)H2OTiO2·xH2O↓＋2H＋；用FeCl3溶液滴定，当最后半滴氯化铁滴入时若不能完全反应说明反应到达终点，因此可用KSCN溶液作反应的指示剂。 1．（2024·全国甲卷）钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的＋2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。 注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于10-5mol·L-1，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。 已知：①Ksp(CuS)＝6.3×10-36，Ksp(ZnS)＝2.5×10-22，Ksp(CoS)＝4.0×10-21 ②以氢氧化物形式沉淀时，lg[c(M)/(mol·L-1)]和溶液pH 的关系如图所示。 回答下列问题： (1)“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)“酸浸”步骤中，CoO 发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________。 (3)假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10 mol·L-1，向其中加入Na2S 至Zn2+沉淀完全，此时溶液中c(Co2+)＝　　　　　　　　mol·L-1，据此判断能否实现Zn2+和Co2+的完全分离　　　　　　（填“能”或“不能”）。 (4)“沉锰”步骤中，生成1.0 mol MnO2，产生H＋的物质的量为　　　　　　　　。 (5)“沉淀”步骤中，用NaOH 调pH＝4，分离出的滤渣是　　　　　　　。 (6)“沉钴”步骤中，控制溶液pH＝5.0～5.5，加入适量的NaClO 氧化Co2+，其反应的离子方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (7)根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)增大固体与酸反应的接触面积，提高钴元素的浸出效率 (2)CoO＋H2SO4===CoSO4＋H2O (3)1.6×10-4　不能 (4)4.0 mol (5)Fe(OH)3 (6)2Co2+＋5ClO－＋5H2O===2Co(OH)3↓＋Cl－＋4HClO (7)向滤液中滴加NaOH 溶液，边加边搅拌，控制溶液的pH接近12但不大于12，静置后过滤、洗涤、干燥 解析　炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的＋2价氧化物及锌和铜的单质，经稀硫酸酸浸时，铜不溶解，Zn及其他＋2价氧化物除铅元素转化为硫酸铅沉淀外，其他均转化为相应的＋2价阳离子进入溶液；然后通入硫化氢沉铜生成CuS沉淀；过滤后，滤液中加入Na2S2O8将锰离子氧化为二氧化锰除去，同时亚铁离子也被氧化为铁离子；再次过滤后，用氢氧化钠调节pH＝4，铁离子完全转化为氢氧化铁沉淀除去；第三次过滤后的滤液中加入次氯酸钠沉钴，得到Co(OH)3，据此回答。 (1)“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是增大固体与酸反应的接触面积，提高钴元素的浸出效率。 (2)“酸浸”步骤中，Cu不溶解，Zn单质及其他＋2价氧化物除铅元素转化为硫酸铅沉淀外，其他均转化为相应的＋2价阳离子进入溶液，即CoO 为转化为CoSO4，反应的化学方程式为CoO＋H2SO4===CoSO4＋H2O。 (3)假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10 mol·L-1，向其中加入Na2S 至Zn2+沉淀完全，此时溶液中c(S2-)＝mol·L-1＝2.5×10-17 mol·L-1，则c(Co2+)＝mol·L-1＝1.6×10-4 mol·L-1，c(Co2+)小于0.10 mol·L-1，说明大部分Co2+也转化为硫化物沉淀，据此判断不能实现Zn2+和Co2+的完全分离。 (4)“沉锰”步骤中，Na2S2O8将Mn2+氧化为二氧化锰除去，发生的反应为S2O＋Mn2+＋2H2O===MnO2↓＋4H＋＋2SO，因此，生成1.0 mol MnO2，产生H＋的物质的量为4.0 mol。 (5)“沉锰”步骤中，S2O同时将Fe2+氧化为Fe3+，“沉淀”步骤中用NaOH 调pH＝4，Fe3+可以完全沉淀为Fe(OH)3，因此，分离出的滤渣是Fe(OH)3。 (6)“沉钴”步骤中，控制溶液pH＝5.0～5.5，加入适量的NaClO氧化Co2+，为了保证Co2+被完全氧化，NaClO要适当过量，其反应的离子方程式为2Co2+＋5ClO－＋5H2O===2Co(OH)3↓＋Cl－＋4HClO。 (7)根据题中给出的信息，“沉钴”后的滤液的pH＝5.0～5.5，溶液中有Zn元素以Zn2+形式存在，当pH＞12后氢氧化锌会溶解转化为[Zn(OH)4]2-，因此，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是：向滤液中滴加NaOH 溶液，边加边搅拌，控制溶液的pH接近12但不大于12，静置后过滤、洗涤、干燥。 2．（2024·山东高考）以铅精矿（含PbS，Ag2S 等）为主要原料提取金属Pb 和Ag 的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)“热浸”时，难溶的PbS和Ag2S转化为[PbCl4]2-和[AgCl2]－及单质硫。溶解等物质的量的PbS和Ag2S时，消耗Fe3+物质的量之比为　　　　　　　；溶液中盐酸浓度不宜过大，除防止“热浸”时HCl 挥发外，另一目的是防止产生　　　　　　　　　（填化学式）。 (2)将“过滤Ⅱ”得到的PbCl2沉淀反复用饱和食盐水热溶，电解所得溶液可制备金属Pb “电解Ⅰ”阳极产物用尾液吸收后在工艺中循环使用，利用该吸收液的操作单元为　　　　　　。 (3)“还原”中加入铅精矿的目的是　　　　　　　　　　　　　。 (4)“置换”中可选用的试剂X为　　　（填标号）。 A．Al　　　　　　　B．Zn C．Pb D．Ag “置换”反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)“电解Ⅱ”中将富银铅泥制成电极板，用作　　　　　　（填“阴极”或“阳极”）。 答案　(1)①1∶1　②H2S (2)热浸　(3)将过量的Fe3+还原为Fe2+ (4)①C　②Pb＋2[AgCl2]－===2Ag＋[PbCl4]2- (5)阳极 解析　本题以铅精矿（含PbS，Ag2S 等）为主要原料提取金属Pb和Ag, “热浸”时，难溶的PbS 和Ag2S 转化为[PbCl4]2-和[AgCl2]－及单质硫，Fe3+被还原为Fe2+，过滤I除掉单质硫滤渣，滤液中[PbCl4]2-在稀释降温的过程中转化为PbCl2沉淀，然后用饱和食盐水热溶，增大氯离子浓度，使PbCl2又转化为[PbCl4]2-，电解得到Pb；过滤Ⅱ后的滤液成分主要为[AgCl2]－、FeCl2、FeCl3，故加入铅精矿主要将FeCl3还原为FeCl2，试剂X将[AgCl2]－置换为Ag，得到富银铅泥，试剂X为铅，尾液为FeCl2。 (1)“热浸”时，Fe3+将PbS 和Ag2S 中－2价的硫氧化为单质硫，Fe3+被还原为Fe2+，在这个过程中Pb和Ag的化合价保持不变，所以等物质的量的PbS 和Ag2S 中，S2-物质的量相等，所以消耗Fe3+的物质的量相等，比值为1∶1；溶液中盐酸浓度过大，这里主要考虑氢离子浓度会过大，会生成H2S 气体。 (2)“过滤Ⅱ”得到的PbCl2沉淀反复用饱和食盐水热溶，会溶解为[PbCl4]2-，电解[PbCl4]2-溶液制备金属Pb，Pb 在阴极产生，阳极Cl－放电产生Cl2, 尾液成分为FeCl2，FeCl2吸收Cl2后转化为FeCl3，可以在热浸中循环使用。 (3)过滤Ⅱ所得的滤液中有过量的未反应的Fe3+，根据还原之后可以得到含硫滤渣，“还原”中加入铅精矿的目的是将过量的Fe3+还原为Fe2+。 (4)“置换”中加入试剂X可以得到富银铅泥，为了防止引入其他杂质，则试剂X应为Pb，发生的反应为：Pb＋2[AgCl2]－===2Ag＋[PbCl4]2-。 (5)“电解Ⅱ”中将富银铅泥制成电极板，电解Ⅱ得到金属银和金属铅，将银和铅分离出来，所以不可能作为阴极，应作为阳极板，阳极放电时，银变成阳极泥而沉降下来，铅失电子为Pb2+，阴极得电子得到Pb，所以电极板应作阳极。 学科网（北京）股份有限公司 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