专题08 工艺流程综合题（新高考通用）-【好题汇编】2025年高考化学三模试题分类汇编

学科网（北京）股份有限公司 专题08工艺流程综合题 1．（2025·安徽合肥·三模）一种以辉钼矿(主要成分为，含少量、、等元素的化合物及等)为原料制备四钼酸铵的生产工艺如图所示： 已知：“浸出液”的主要成分是。 回答下列问题： (1)铜在周期表中位于第 周期第 族。 (2)“焙烧”时转化为和，该反应的化学方程式为 。 (3)“氨浸”温度不能过高，原因是 ；“浸出渣”的主要成分有和 (填化学式)。 (4)“沉铜”时可以将溶液中的进一步转化为除去，该反应的离子方程式为 。 (5)“除磷”过程中，若太大会导致除磷效果变低，原因是 。 (6)“酸沉”后所得“滤液”中的主要成分是 (填化学式)。 2．（2025·安徽·三模）工业上以硼镁矿(主要成分是，还含有、、、、等杂质)为原料生产硼酸和七水硫酸镁。工艺流程如图： (1)为提高碱浸效率，可采取的措施有 (任答两点即可)。 (2)中B元素化合价为 ，其与NaOH溶液反应生成MgO和，则溶液中离子浓度由大到小的顺序为 。 (3)硼砂的主要成为，易溶于水，且易水解(硼酸)(硼酸在常温下溶解度较小)，写出与硫酸反应的化学方程式 。 (4)操作II前“加热”的目的是 。 (5)①固体III的主要成分除之外还含有一种不溶于稀盐酸的黑色固体，该固体是 ，生成该物质的离子方程式为 。 ②若仅考虑使完全沉淀，则加入MgO调pH应不小于 (已知：i．下，；ii．；iii．某离子浓度时，即视为已完全沉淀)。 3．（2025·陕西西安·三模）锆是一种稀有金属，广泛用在航空航天、军工、核反应、原子能领域。一种以锆英砂(主要含，还含有少量Cr、Fe、Hf等元素)为原料生产金属锆和副产物硅酸钙的工艺流程如下： 已知：①“酸溶”后各金属元素在溶液中的存在形式为、、、； ②“氨沉”时产物为、和； ③25℃时，，； ④部分氯化物的沸点数据如表所示： 物质 沸点/℃ 331 1300 316 700 回答下列问题： (1)“碱熔”时有生成，温度和时问对锆英砂碱熔分解率的影响如图所示，则应采取的条件为 。发生反应的化学方程式为 。 (2)“萃取”时除去的杂质元素为 ，流程中可循环利用的物质除TOPO外，还有 (填化学式)。 (3)沉氨反应结束后溶液中，则 。 (4)“煅烧”时分解生成，“沸腾氯化”时发生反应的化学方程式为： 。氯化反应结束通入，可以将转为，其目的是： 。 (5)某种掺杂CaO的晶胞如图所示，Ca位于晶胞的面心。 Ⅰ．下列说法正确的是： 。 a．已知Zr在周期表中与Ti同族且相邻，则Zr的价电子排布式为： b．O位于Zr与Ca构成的四面体内部 c．每个O周围最紧邻的O有12个 Ⅱ．结合图中数据，计算该晶胞的密度 (设为阿伏加德罗常数，用含r和的代数式表示)。 4．（2025·北京海淀·三模）BiOCl是一种新型的高档环保珠光材料。以辉铋矿和软锰矿为原料制取氯氧化铋和超细氧化铋的工艺流程如下： 已知：i．易与形成；，易发生水解为。 ii．几种离子沉淀与 离子 开始沉淀 沉淀完全 8.1 10.1 6.3 8.3 1.9 3.3 (1)“联合焙烧”时，和，在空气中反应生成和。该反应的化学方程式为 。 (2)“酸浸”时需及时补充浓盐酸控制浸取液pH小于1.4，其目的是 。 (3)得到BiOCl的离子方程式为 。 (4)铋能被有机萃取剂（简称TBP）萃取，其萃取原理可表示为：(水层)+2TBP(有机层)(有机层)(水层)。“萃取”时需向溶液中加入固体调节浓度，萃取率随变化关系如图所示。最佳为的可能原因是 。 (5)“沉淀反萃取”时生成草酸铋晶体。为得到含较少的草酸铋晶体，“萃取”后有机相与草酸溶液的混合方式为 。 5．（2025·浙江·三模）硫元素是生产生活中重要的元素之一，回答下列问题： (1)被广泛用作高压电器设备的绝缘介质，其分子空间构型为正八面体(见下图)，则该分子中的键角为 。 (2)下列说法正确的_______。 A．基态O原子的价电子排布图为 B．通入溶液中可能产生白色沉淀 C．已知，则向的水溶液中加入石蕊试液溶液会变红 D．分子的空间形状为平面三角形 (3)室温下为橙黄色的固体，可用氨气与反应制得。受热分解生成物质的量之比为1：4的两种单质。分解的化学方程式为 。 (4)生物体的代谢过程中会产生自由基，其电子式为 ，S元素的化合价为 。 (5)用黄铜矿(主要含)制备和绿矾晶体()的流程如下： ①在富氧环境中焙烧时发生的主要反应的化学方程式为 。 ②溶液B中存在的微粒有 。 ③流程中设计既加的又加的的可能的原因是 。 ④从溶液B中获得大颗粒的绿矾晶体的操作是 。 6．（2025·北京房山·三模）以银锰精矿（主要含、、）和氧化锰矿（主要含）为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。 已知：酸性条件下，的氧化性强于。硫酸锰受热不分解。 (1)“浸锰”过程是在溶液中使矿石中的锰元素浸出，同时去除，有利于后续银的浸出；矿石中的银以的形式残留于浸锰渣中。 ①“浸锰”过程中，发生反应，为提高浸取速率，可采取的措施是： 。（写出一种即可） ②在溶液中，银锰精矿中的和氧化锰矿中的发生反应。（已知S元素被氧化成硫酸根离子）的离子方程式为： 。 (2)①“浸银”时，发生的反应为：，可以使用过量 、 和的混合液作为浸出剂，将中的银以形式浸出。 ②结合平衡移动原理，解释“浸银”过程中浸出剂中、的作用： 。 (3)“沉银”过程中需要过量的锌粉作为还原剂。 ①该步反应的参加反应的离子 。 ②一定温度下，Ag的沉淀率随反应时间的变化如图所示。解释Ag的沉淀率变化的原因： 。 (4)结合“浸锰”过程，从两种矿石中各物质利用的角度，分析联合提取银和锰的优势： 。 7．（2025·河北保定·三模）著名化学家徐光宪在稀土化学等领域取得了卓越成就，被誉为“稀土界的袁隆平”，稀土元素如今已成为极其重要的战略资源。氧化钪广泛应用于航天、激光等科学领域。一种从赤泥(主要成分为)中提取氧化钪的路径如下： 已知：①难溶于盐酸； ②。 (1)基态Sc原子的价电子轨道表示式为 ；同周期中未成对电子数与Sc相同的元素有 种。 (2)实验中需要使用的盐酸，用浓盐酸配制实验所需要的盐酸，配制溶液用到的仪器有量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管和 。 (3)若赤泥在“酸浸”时温度过高，酸浸速率反而减慢，其原因是 。 (4)若“萃取”时用酸性磷酸酯萃取剂(P507)、苯乙酮、磺化煤油配得的混合液作萃取剂，P507质量分数(w)对萃取率的影响如表所示，料液温度对分离系数()的影响如图所示，萃取时P507最佳质量分数及料液温度分别为 、 。[分离系数指分离后混合体系中某物质的物质的量分数，如] w(P507) 分相情况 钪萃取率(%) 铁萃取率(%) 1% 分相容易 90.74 14.89 2% 分相容易 91.74 19.88 3% 分相容易 92.14 13.30 5% 有第三相 90.59 28.47 8% 轻微乳化 90.59 34.85 (5)常温下，“滤液”中有机萃取剂萃取的反应原理可表示为：(代表有机萃取剂，为有机配合物)。 ①“萃取”过程中应控制pH小于 。 ②“反萃取”时钪发生反应的离子方程式为 ；操作A是 。 (6)“焙烧”时发生反应的化学方程式为 。 8．（2025·北京大兴·三模）对废弃的材料进行处理，制备和，工艺流程如图所示： 已知：ⅰ.萃取原理为(有机层)； ⅱ.、均难溶于水； ⅲ.常温下，； ⅳ.当离子浓度小于时可视为沉淀完全。 (1)“酸浸”前，需将粗品粉碎，其目的是 。 (2)升温能加快酸浸的速率。温度过高时，浸出速率反而会下降，原因是 。“酸浸”时不能用浓盐酸代替和的混合液，原因是 。 (3)为提高的析出量和纯度，结合的溶解度曲线(图1)可知“操作”依次为蒸发浓缩、 、洗涤、干燥等。 (4)已知萃取率随pH变化如图2所示，萃取率先升高后下降的原因可能是 。 (5)写出“沉钴”反应的离子方程式 。“沉钴”后的滤液中不低于 。 (6)“煅烧”时发生反应的化学方程式为 。 (7)用稀硫酸溶解粗品，再加入适量溶液将Co(Ⅲ)全部还原为Co(Ⅱ)，滴入铁氰化钾溶液，滴定终点时消耗VmL。计算粗品中Co元素的质量分数 。(已知：) 9．（2025·北京海淀·三模）稀土是重要的战略资源。氧化铈()是应用广泛的稀土氧化物。由氟碳铈矿为原料制备的工艺流程如下： 资料：ⅰ．氟碳铈矿的主要成分为，主要杂质有BaO和；ⅱ．氢氟酸具有较强的挥发性；；ⅲ．难溶于水可溶于强酸；难溶于水也难溶于强酸。 (1)“焙烧”在沸腾炉中进行。利用高压空气将矿石粉吹起并悬浮，形成类似液体沸腾的状态。这样操作的目的是 。 (2)固体A的主要成分是 。 (3)用硫酸浸出过程中，控制浸出时间、浸出温度，Ce元素和的浸出率随起始硫酸浓度的变化如图所示。后，的浸出率下降，原因是 。 (4)步骤Ⅰ中硫脲作 剂。 (5)从化学平衡的角度，解释步骤Ⅱ中NaOH的作用： 。 (6)滤液D结晶可得到粗品。粗品不经洗涤，直接用热风烘干，既能减少的损失，又能提高纯度。根据烘干时可能发生的反应，解释热风烘干能提高纯度的原因是 。 10．（2025·山东淄博·三模）用钒渣(主要化学成分为V2O3，含少量CaO、Fe2O3和SiO2) 制备V2O5的工艺流程如图所示。 已知：I．酸性条件下，+4价、+5价V分别以VO2＋、形式存在。II．HA的萃取原理为Mn＋(水层)+nHA(有机层)nH＋(水层)+MAn(有机层)；酸性溶液中，HA对萃取能力强，对的萃取能力较弱。回答下列问题： (1)“焙烧”时V2O3 转化为NaVO3，该反应的化学方程式为 。 (2)“转化”工序加铁粉的主要作用是 。 (3)“萃取”后，水层溶液的pH的变化为 (填“增大”“不变”或“减小”)“氧化”时发生反应的离子方程式为 。 (4)“沉钒”中通入NH3的作用之一是调节pH，将转化为。常温下，维持溶液中NH3·H2O-NH4Cl总浓度为c mol·L-1，pH=8，则析出NH4VO3后溶液中c()= 。已知常温下，Ksp(NH4VO3)=a，Kb(NH3·H2O)=b。 (5)“煅烧”工序得到V2O5，其他产物可返回到 工序重新利用；煅烧过程中固体的失重比随温度变化如图所示，则加热至250℃时，固体成分为 (填化学式)。 11．（2025·辽宁抚顺·三模）某钨锰矿渣(主要成分为、MnO、、及铁的氧化物)综合利用的流程如图： 已知：①P204的萃取机理：。 ②当溶液中离子浓度小于或等于mol·L-1时，认为该离子沉淀完全。 ③常温下，一些常见物质的溶度积常数如下表： 物质 ④、。 回答下列问题： (1)“沉淀1”的主要成分是 (填化学式)。 (2)使“有机相2”中的P204萃取剂再生，需选择的试剂为 (填名称)。 (3)“沉钪”工序中发生沉钪反应的化学方程式为 。 (4)“氧化”工序中加入活性，其优点是 ；该工序中发生反应的离子方程式为 。 (5)若“除杂”时溶液中的浓度为0.01mol·L-1.则加入NaOH控制pH的范围是 ~ (溶液体积变化忽略不计，保留3位有效数字)；出现沉淀后要加热煮沸一段时间的目的是 。 12．（2025·湖南邵阳·三模）四钼酸铵的用途非常广泛，可用作催化剂、防腐剂、阻燃剂等。下图是用辉钼矿(含、、、、等)制备四钼酸铵和一些副产品的工艺流程图： 已知：①、、均可与纯碱反应生成对应的钠盐。 ②“沉钒”后的形式存在于溶液中；在不同条件下聚合生成多酸根离子，如、、等，越小聚合度越大。 回答下面问题： (1)V在元素周期表中的位置是 。 (2)“氧化焙烧”时生成两种气体，写出发生反应的化学方程式 。 (3)“洗气”过程中“试剂X”可以是 (填字母序号)。 a．溶液        b．饱和溶液        c．饱和溶液 (4)向“溶液”中通入气体2和气体3的顺序是先通入 (填化学式)。 (5)“洗脱”工序中洗脱液的主要成分是 (填化学式)。 (6)“沉钼”过程中发生反应的离子方程式是 。 (7)金属Mo晶胞如图甲所示，原子之间相互位置关系的平面图如图乙所示。该晶胞空间利用率是 (用含有“π”的代数式表示)。()。 13．（2025·浙江嘉兴·三模）钴及其化合物在工业与材料科学中应用广泛。回答下列问题： (1)关于钴原子结构的描述，下列说法正确的是_______。 A．基态Co原子3d轨道上有3对成对电子 B．的离子半径小于的离子半径 C．电子排布为的处于基态 D．Co的第三电离能大于第二电离能 (2)某钴氧化物的晶胞结构如图所示： ①该氧化物的化学式为 。 ②已知三价钴有强氧化性，将少量该氧化物粉末加入浓盐酸中加热，生成气体的化学式为 。 (3)与形成的配合物的稳定性高于，从配位键强度分析原因 。 (4)工业上以钴硫精矿(主要成分为CoS，含等杂质)为原料制备金属钴的流程如下图： 已知： 沉淀 恰好完全 沉淀时 2.8 9.4 9.6 10.1 ①为提高“酸浸”效率，可采取的措施有 。(写出两种) ②“氧化”过程是向溶液中加入足量，发生的离子方程式为 。 ③“萃取、反萃取”过程是向“沉铁”后的溶液中，加入某有机酸萃取剂，发生反应：，实验测得：当溶液处于4.5~6.5范围内，萃取率随溶液的增大而增大(如图所示)，其原因是 。 ④向萃取所得有机相中加入，反萃取得到水相。该工艺中设计萃取、反萃取的目的是 。 14．（2025·江苏苏州·三模）利用菱锰矿[主要成分为MnCO3，含CaMg(CO3)2、SiO2等杂质]制备Mn3O4的工艺流程如下： 已知：①MnCO3分解吸热；②锰氨配合物能稳定存在的pH范围为8.2~10.6。 (1)碱浸时，加入质量分数为25%的NaOH溶液并控制温度为85℃。碱浸时发生反应的离子方程式为 。 (2)控制不同温度在N2氛围中焙烧所得产物成分如下表： 温度/℃ 600 700 800 主要成分 MnCO3、CaMg(CO3)2 MnO、CaMg(CO3)2、CaCO3、MgO MnO、CaCO3、MgO ①控制800℃时，CaMg(CO3)2发生反应的化学反应方程式为 。 ②在密闭装置中焙烧时，若将N2替换为CO2，MnCO3显著分解的温度从600℃升高至700℃，其原因是 。 (3)浸锰时通常使用氨水-(NH4)2CO3混合溶液，将MnO转化成[Mn(NH3)4]CO3，(NH4)2CO3溶液的作用是 。 (4)沉锰过程中温度对Mn沉淀率和溶液pH的影响如图1所示。随着温度升高，溶液pH降低的原因是 。 (5)制备高纯Mn3O4；已知：①Mn(OH)2比Mn2+更容易被氧化；②体系中不同温度和pH下所得产品的X-射线衍射图(可用于判断某晶态物质是否存在)如图2所示。请补充完整以MnCO3为原料制备Mn3O4的实验方案：将MnCO3固体粉碎， ，干燥［须使用的试剂和仪器：H2SO4溶液、BaCl2溶液、NaOH溶液、O2、水浴锅］。 15．（2025·辽宁·三模）以铅蓄电池的填充物铅膏(主要含和少量)为原料，可生产三盐基硫酸铅，其工艺流程如下： 已知：常温下，具有两性，有强氧化性。 回答下列问题： (1)“转化”后的难溶物质为和(少量)，则转化为的离子方程式为 ，“滤液1“中和浓度的比值为 。 (2)“酸浸”前要对固体进行洗涤，检验是否洗涤干净的操作是 。 (3)“除杂”得到的滤渣的主要成分是 (填化学式)。 (4)在“合成”三盐基硫酸铅的化学方程式为 ，“合成”需控制溶液的不能大于10的原因为 。 (5)已知：在加热过程中发生分解的失重曲线如图所示，图中a点时样品失重率为。若a点时残留固体组成表示为，则 (保留两位有效数字)。 16．（2025·宁夏银川·三模）某废旧锂离子电池的正极材料成分为LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2和Al，下图为从其中回收钴、镍的工艺流程。 回答下列问题： (1)LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2中的Ni位于元素周期第 周期，第 族。 (2)“碱浸过滤”所得滤液的主要成分为 。 (3)“还原焙烧”过程发生反应的化学方程式为 (要求系数为最简整数比)。 (4)“碳化水浸”过程中反应为：Li2CO3(s)+CO2(g)+H2O(l)=2LiHCO3(aq)，该反应的标准吉布斯自由能(ΔGθ)和标准生成焓(ΔHθ)随温度变化如图。该过程需要控制在 (填“a”“b”或c)进行，其原因是 。 a．40 ℃～55 ℃b．60 ℃～70 ℃c．80 ℃～90 ℃ (5)常温下，为寻找“碳化水浸”的最佳pH，将37 g Li2CO3固体加入1 L水中，通入CO2使固体逐步溶解，当Li2CO3固体恰好完全溶解时，c(CO)+c(HCO)≈0.975 mol·L-1，则溶液中的c(H+)为 mol·L-1(保留两位有效数字，忽略体积变化)。 已知：Ksp(Li2CO3)=2.5×10-2，Ka1(H2CO3)=4.3×10-7，Ka2(H2CO3)=5.6×10-11 (6)“萃取”的原理是2HR+M2+2H++RM(M2+代表金属离子，HR代表萃取剂，则反萃取时加入的试剂为 。 17．（2025·北京房山·三模）是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备。 (1)方法一：早期以硝石（含）为氮源制备，反应的化学方程式为： （浓）。该反应利用了浓硝酸的性质是酸性和 。 (2)方法二：以为氮源催化氧化制备，反应原理分三步进行。 ①工业合成的化学方程式为 。 ②针对第Ⅱ步反应进行研究：在容积可变的密闭容器中，充入2n mol NO和进行反应。在不同压强下（、），反应达到平衡时，测得NO转化率随温度的变化如图所示。比较y点和x点的容器容积：y x，解释原因 。 (3)方法三：研究表明可以用电解法以为氮源直接制备，其原理示意图如下。 ①电极a表面生成的电极反应式： 。 ②研究发现：转化可能的途径为。电极a表面还发生iii．。iii的存在，有利于途径ii，原因是 。 (4)用于新型锂电池，其晶胞结构如图。立方晶胞棱长为。 ①距离Li最近且等距的O的数目为 。 ②已知阿伏加德罗常数为。该晶体的密度为 。 18．（2025·河北保定·三模）高锰酸钾生产过程中产生的废锰渣(主要成分为、、和)可用于制备晶体，工艺流程如图所示。已知：硫铁矿主要成分为(杂质不参与反应)。 该工艺条件下金属离子开始沉淀和沉淀完全的如下表所示。 金属离子 开始沉淀pH 2.10 7.45 9.27 9.60 完全沉淀pH 3.20 8.95 10.87 11.13 回答下列问题： (1)在实验室进行过滤操作，下列仪器不需要用到的是 (填名称)。 (2)的结构类似于，是一种过硫化物，与酸反应生成，类似于，易分解，实验室制取时，某学生误将颗粒当作使用，当和足量盐酸反应完全后，不可能生成的物质为___________(填字母)。 A． B．S C．FeS D． (3)“反应Ⅱ”中发生反应的离子方程式为 ；“反应Ⅲ”加入的目的是 ；检验“反应Ⅲ”完全反应的实验操作是 。 (4)“调”时，应控制溶液的范围为 ；滤渣的成分为 (填化学式)；“系列操作”为 。 (5)若产品的纯度较低，进一步提纯的方法是 。 19．（2025·四川巴中·三模）工业上用钛铁矿(主要含和少量、、、等)通过如图所示工艺流程制取钛，并进一步回收镁、铝、铁等的化合物。 已知：①酸浸后，钛主要以形式存在；为强电解质，在溶液中仅能电离出和一种正离子； ②25℃，相关金属离子开始沉淀和沉淀完全的如表所示。 金属离子 开始沉淀的 2.2 6.5 3.5 9.5 恰好沉淀完全时的 3.2 9.7 4.7 11.1 (1)若要使“分步沉淀”后母液中浓度不超过，则此时溶液pH至少为多少？ 。 (2)“酸浸”时，FeO与硫酸反应的离子方程式是 。 (3)从水解平衡角度解释“水浸”时生成的原因可能是 。 (4)“分步沉淀”：用氨水逐步调节至11.1，依次析出的沉淀是： 、。 (5)若在“酸浸”后的溶液中加入适量的，其作用是 。 20．（2025·江苏南通·三模）工业以钼精矿为原料制备的过程如下： 、 (1)“焙烧”：将钼精矿置于石英反应罐中并通入空气，高温充分反应得到钼焙砂。冷却后采用XRD分析焙烧前后物相的变化如下图所示。写出焙烧时生成的化学反应方程式： 。 (2)“预处理”：将钼焙砂和、混合溶液按一定比例混合，加热反应一段时间，过滤后，得到含、多钼酸铵、等滤渣。[已知在水中存在平衡：] ①“预处理”需在通风设备中进行，原因是 。 ②写出转化为的化学方程式： 。 ③其他条件一定，适当增大浓度，所得滤渣中Mo的含量增大，原因是 。 (3)“氨浸”：将预处理后所得滤渣用氨水浸泡，其中的、可转化为可溶的，还有少量的难溶于氨水。为进一步提高Mo元素的浸出率，可在氨水中加入的物质是 。 (4)五钼酸铵[，]在氮气中焙烧，可逐步分解，最终得到。取1.648g五钼酸铵固体在氮气氛围中焙烧，有气体和生成，维持300℃时加热当固体质量不再变化时，所得固体[组成为，Mo为价]质量为1.57g。计算300℃所得固体的化学式，并写出计算过程 。 21．（2025·湖北黄冈·三模）从水钴矿(主要含Co2O3及少量Fe2O3、Al2O3、MgO、SiO2、MnO、MnO2、CaO等杂质)中制备CoC2O42H2O的工艺如图。 已知：①电极电势的大小反映了氧化剂的氧化能力相对大小。 电极电势 S2O/SO Co3+/Co2+ H2O2/H2O Cl2/Cl- ClO-/Cl- Fe3+/Fe2+ I2/I- Eθ/V 2.01 1.92 1.78 1.36 0.81 0.77 0.53 ②该工艺条件下，金属离子沉淀情况的pH值如下表所示，沉淀完全视为金属离子浓度为10-5mol/L。 金属离子 Co3+ Co2+ Fe3+ Fe2+ Al3+ Mg2+ Mn2+ Ca2+ 开始沉淀 1.2 7.6 2.7 7.6 4.0 9.9 7.7 9.0 沉淀完全 2.4 9.2 3.7 9.6 5.2 13.2 9.8 11.0 根据题目所给信息，回答下列问题： (1)写出“浸出”过程中最主要的离子方程式 。“浸出”过程中的Na2SO3的物质的量不足可能会生成 ，污染环境。 (2)以下物质适合作“氧化”过程中氧化剂的是 (填序号) a．S2O        b．H2O2        c．ClO-        d．I2 (3)“调pH”过程的范围为 。 (4)若用R表示异辛基，萃取剂磷酸二异辛酯的结构式可写为，“萃取”过程后溶液中的Co2+采取六配位，以一种中性配分子的形式存在，试将这种分子的结构补充完整 。(不考虑立体异构) (5)“反萃取”过程添加的试剂M是 (写化学式)溶液。试剂M不宜过量，可能的原因是 。 22．（2025·广东汕头·三模）锗是一种战略性金属，广泛应用于光学及电子工业领域。某锌浸渣中含有、、、、等，利用锌浸渣提取的实验流程如下图所示： 已知：①部分含锗微粒的存在形式与的关系为： pH pH<2 pH>12 Ge存在形式 ②部分金属离子的沉淀： 开始沉淀 7.5 2.3 6.2 沉淀完全 9.0 3.2 8.0 回答下列问题： (1)“滤渣”的主要成分的化学式是 。 (2)在“还原浸出”步骤中发生反应的离子方程式为 。 (3)“沉锗”步骤中加入的物质A属于碱性氧化物，其化学式是 。“沉锗”操作后，Ge以的形式存在，随着的升高，的沉淀率升高，“沉锗”操作理论上需控制范围为 。 (4)“酸溶”后，溶液的为1.8，向溶液中加入酒石酸萃取剂，其原理为酒石酸与含锗微粒形成酒石酸络阴离子 ①若升高，锗的萃取率下降，原因是 。 ②“反萃取”中加入的物质B是 (填标号)。 a．溶液    b．溶液    c．溶液 (5)一种锗晶胞结构如下左图，与锗原子距离最近且相等的锗原子有 个，锗原子A的原子坐标为，锗原子的原子坐标为 ；将该晶胞沿图中体对角线投影，下左图中锗原子B投影的位置是下右图的 号位(填数字)。 23．（2025·福建·三模）三氧化二铬()可用于制备陶瓷、合金、耐火材料等。由铬铁矿(含和少量、、)制备的一种流程如下： 已知： ①，，，；当溶液中金属离子浓度时，可认为该金属离子已沉淀完全。 ②“水浸”所得浸渣的主要成分为和。 ③，。 回答下列问题： (1)“焙烧”时，发生反应的化学方程式为 。 (2)“焙烧”时，每消耗1mol，需消耗 mol。 (3)该实验条件下，从浸渣中提取的方法为：将浸渣酸溶、过滤，得到金属离子浓度均为0.2的滤液；然后调节滤液pH的范围为 ，过滤、洗涤、煅烧，得到产品。 (4)“调pH为7～8”和“酸化”两步不能合并，原因是 。“酸化”时，不能用盐酸代替硫酸，原因是 。 (5)“热还原”过程中生成，反应的化学方程式为 。 (6)晶胞结构如图所示，晶体的密度为，晶胞体积为V。晶胞结构示意图中的小黑球代表 (填“”或“”)，阿伏加德罗常数 。 24．（2025·河北邯郸·三模）(六氟锑酸钠)是光化学反应的催化剂。我国科学家开发的一种以锑矿(主要含、，还含少量、、等)为原料制备的工艺流程如图所示。 已知：①常温下，、。 ②“滤液”中主要含有、以及三种溶质。 回答下列问题： (1)锑矿含有的五种元素(、、、、)中位于元素周期表p区的有 种，基态原子的价电子排布式为 。 (2)“浸出”时可与反应生成硫代亚锑酸盐()和亚锑酸盐()，写出反应的离子方程式： ；只能在碱性介质中存在，遇酸则生成硫代亚锑酸(不稳定，与亚硫酸类似，会分解)，写出与稀硫酸反应的离子方程式： 。 (3)“滤渣1”的成分是 (填化学式)。 (4)“精制”的目的是除去溶液中的。常温下，向“滤液”中加入胆矾，生成和沉淀，若此时溶液的为10，则溶液中剩余 。 (5)锑矿粉中的质量分数为20%，整个流程中损失率为5%，则锑矿粉理论上能制备的质量为 (保留两位有效数字)。 (6)工业上还可以通过电解含、、的溶液制备金属，电解过程中，阳极上发生的电极反应为 。 25．（2025·湖北·三模）固体电解质LATP的化学式为Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3，某研究人员以钛铁矿精粉(主要成分为FeTiO3，含少量Al2O3、SiO2)为原料合成LATP的工艺流程如图所示。 请回答下列问题： (1)“粉碎”的目的是 ，为了达到这一目的，还可以采用的措施有 (答一条即可)。 (2)“碱浸”的目的是除去 (填化学式)。 (3)“碱浸”时加入适当过量的NaOH溶液，“酸浸”时加入适当过量的稀硫酸，且NaOH溶液和稀硫酸均不宜过量太多，其主要原因是 。 (4)“沉钛”时生成Ti3(PO4)4的化学方程式为 。 (5)本实验洗涤Ti3(PO4)4时采用如图所示装置，该装置为抽滤装置，其原理是用抽气泵使吸滤瓶中的压强降低，达到快速固液分离的目的。其中“安全瓶”的作用是 。 (6)常温下，Ti3(PO4)4的Ksp=a，当溶液中c(Ti4＋)≤1.0×10-5 mol·L-1时可认为Ti4＋沉淀完全，则“沉钛”时，溶液中c(PO)最低为 mol·L-1. 试卷第1页，共3页 1 / 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 专题08工艺流程综合题 1．（2025·安徽合肥·三模）一种以辉钼矿(主要成分为，含少量、、等元素的化合物及等)为原料制备四钼酸铵的生产工艺如图所示： 已知：“浸出液”的主要成分是。 回答下列问题： (1)铜在周期表中位于第 周期第 族。 (2)“焙烧”时转化为和，该反应的化学方程式为 。 (3)“氨浸”温度不能过高，原因是 ；“浸出渣”的主要成分有和 (填化学式)。 (4)“沉铜”时可以将溶液中的进一步转化为除去，该反应的离子方程式为 。 (5)“除磷”过程中，若太大会导致除磷效果变低，原因是 。 (6)“酸沉”后所得“滤液”中的主要成分是 (填化学式)。 【答案】(1) 四 ⅠB (2) (3) 温度过高，氨水挥发，影响氨浸效率 (4) (5)pH过大，形成沉淀，使除磷效率下降 (6) 【分析】钼精矿(主要成分为，含少量、、等元素的化合物及等)通入空气焙烧时转化为和，加氨水浸出，MoO3转化为，SiO2不反应，浸渣为SiO2、等，“浸出液”的主要成分是，加(NH4)2S沉铜，Cu2+转化CuS沉淀，滤渣为CuS，滤液中加除磷，得到滤渣为，加硫酸进行沉淀得到(NH4)2Mo4O13•2H2O。 【详解】（1）铜是29号元素，位于元素周期表的第四周期第ⅠB族； （2）“焙烧”时转化为和，氧气做氧化剂，反应的化学方程式为； （3）“氨浸”温度不能过高，原因是温度过高，氨水挥发，影响氨浸效率；由分析可知，“浸出渣”的主要成分有和； （4）沉铜”时，溶液中的转化为除去，离子方程式为； （5）“除磷”过程中，所用试剂是，若太大会导致除磷效果变低，原因是pH过大，形成沉淀，使除磷效率下降； （6）“酸沉”所用的试剂是硫酸，最后得到四钼酸铵晶体中并无，则所得滤液中的阴离子为，阳离子为，所得“滤液”中的主要成分是。 2．（2025·安徽·三模）工业上以硼镁矿(主要成分是，还含有、、、、等杂质)为原料生产硼酸和七水硫酸镁。工艺流程如图： (1)为提高碱浸效率，可采取的措施有 (任答两点即可)。 (2)中B元素化合价为 ，其与NaOH溶液反应生成MgO和，则溶液中离子浓度由大到小的顺序为 。 (3)硼砂的主要成为，易溶于水，且易水解(硼酸)(硼酸在常温下溶解度较小)，写出与硫酸反应的化学方程式 。 (4)操作II前“加热”的目的是 。 (5)①固体III的主要成分除之外还含有一种不溶于稀盐酸的黑色固体，该固体是 ，生成该物质的离子方程式为 。 ②若仅考虑使完全沉淀，则加入MgO调pH应不小于 (已知：i．下，；ii．；iii．某离子浓度时，即视为已完全沉淀)。 【答案】(1)粉碎硼镁矿，适当升温，不断搅拌，适当增大NaOH溶液的浓度 (2) (3) (4)破坏胶体的形成，便于过滤 (5) 2.8 【分析】 流程分析如下：； 【详解】（1）提高浸出效率的措施有：粉碎硼镁矿，适当升温，不断搅拌； （2）根据化合物中元素化合价和为0即可求出B元素化合价为+3，在溶液中存在的过程为，，溶液显碱性，可得出：； （3）已知“，易溶于水，且易水解(硼酸)，(硼酸在常温下溶解度较小)”，得出与硫酸反应的化学方程式为：； （4）操作II是过滤分离与、溶液，故加热目的是破坏硅酸胶体的形成，便于过滤； （5）①由流程分析可知黑色物质为，即写出方程式为； ②调pH的目的是沉淀，欲使其完全沉淀，应使，则 ，则，故。 3．（2025·陕西西安·三模）锆是一种稀有金属，广泛用在航空航天、军工、核反应、原子能领域。一种以锆英砂(主要含，还含有少量Cr、Fe、Hf等元素)为原料生产金属锆和副产物硅酸钙的工艺流程如下： 已知：①“酸溶”后各金属元素在溶液中的存在形式为、、、； ②“氨沉”时产物为、和； ③25℃时，，； ④部分氯化物的沸点数据如表所示： 物质 沸点/℃ 331 1300 316 700 回答下列问题： (1)“碱熔”时有生成，温度和时问对锆英砂碱熔分解率的影响如图所示，则应采取的条件为 。发生反应的化学方程式为 。 (2)“萃取”时除去的杂质元素为 ，流程中可循环利用的物质除TOPO外，还有 (填化学式)。 (3)沉氨反应结束后溶液中，则 。 (4)“煅烧”时分解生成，“沸腾氯化”时发生反应的化学方程式为： 。氯化反应结束通入，可以将转为，其目的是： 。 (5)某种掺杂CaO的晶胞如图所示，Ca位于晶胞的面心。 Ⅰ．下列说法正确的是： 。 a．已知Zr在周期表中与Ti同族且相邻，则Zr的价电子排布式为： b．O位于Zr与Ca构成的四面体内部 c．每个O周围最紧邻的O有12个 Ⅱ．结合图中数据，计算该晶胞的密度 (设为阿伏加德罗常数，用含r和的代数式表示)。 【答案】(1) 300℃条件下碱溶8h ； (2) Hf NaOH、HCl (3) (4) 避免“蒸馏”时中含有杂质 (5) b 【分析】锆英砂主要含，还含有少量Cr、Fe、Hf等元素。“酸溶”后各金属元素在溶液中的存在形式为、、、；萃取除去Hf元素，加入氨水，产物为、和；煅烧后生成ZrO2、Fe2O3、Cr2O3，“沸腾氯化”时，转化为ZrCl4、FeCl3、CrCl3，由于FeCl3和ZrCl4沸点接近，因此加入H2把FeCl3还原为FeCl2，避免升华时ZrCl4含有FeCl3杂质，升华得到ZrCl4。 【详解】（1）根据温度和时间对锆英砂碱熔分解率的影响图示，300℃碱熔分解率最高， 时间为8h和10h的分解率没有太大变化，所以最佳的条件是300℃条件下碱熔8h。“碱熔”时与NaOH反应生成、硅酸钠，发生反应的化学方程式为。 （2）“酸溶”后各金属元素在溶液中的存在形式为、、、；“氨沉”时产物为、和；可知“萃取”时除去的杂质元素为Hf；沸腾氯化生成的HCl可回到酸溶和反萃取步骤循环利用，除硅产生的滤液1是NaOH溶液，可回到碱熔步骤循环利用。 （3），沉氨反应结束后溶液中，则c(OH-)=10-8mol/L，则 。 （4）“煅烧”时分解生成，“沸腾氯化”时和氯气、C反应生成ZrCl4和CO，发生反应的化学方程式为。氯化反应结束通入，可以将转为，可以避免“蒸馏”时中含有杂质。 （5）Ⅰ．a．已知Zr在周期表中与Ti同族且相邻，则Zr是第五周期ⅣB族元素，价电子排布式为：，故a错误； b．根据图示，O位于Zr与Ca构成的四面体内部，故b正确； c．O位于Zr与Ca构成的四面体内部，每个O周围最紧邻的O有6个，故c错误； 选b。 Ⅱ．根据均摊原则，每个晶胞中O原子数为8、Zr原子数为、Ca原子数为，该晶胞的密度： 。 4．（2025·北京海淀·三模）BiOCl是一种新型的高档环保珠光材料。以辉铋矿和软锰矿为原料制取氯氧化铋和超细氧化铋的工艺流程如下： 已知：i．易与形成；，易发生水解为。 ii．几种离子沉淀与 离子 开始沉淀 沉淀完全 8.1 10.1 6.3 8.3 1.9 3.3 (1)“联合焙烧”时，和，在空气中反应生成和。该反应的化学方程式为 。 (2)“酸浸”时需及时补充浓盐酸控制浸取液pH小于1.4，其目的是 。 (3)得到BiOCl的离子方程式为 。 (4)铋能被有机萃取剂（简称TBP）萃取，其萃取原理可表示为：(水层)+2TBP(有机层)(有机层)(水层)。“萃取”时需向溶液中加入固体调节浓度，萃取率随变化关系如图所示。最佳为的可能原因是 。 (5)“沉淀反萃取”时生成草酸铋晶体。为得到含较少的草酸铋晶体，“萃取”后有机相与草酸溶液的混合方式为 。 【答案】(1) (2)增大、浓度，使铋充分浸出；同时抑制金属离子（或）、水解 (3) (4)时，铋离子萃取平衡（）逆向移动，萃取率下降，铁离子萃取率上升；时，铋离子水解（）程度增大，不利于铋离子的萃取提纯 (5)边搅拌边将有机相溶液滴加到草酸溶液中 【分析】焙烧时过量的MnO2分解为MnSO4，FeS2转变为Fe2O3，在空气中Bi2S3焙烧生成Bi2O3和二氧化硫，经过酸浸，Fe2O3转化为氯化铁，滤渣为二氧化硅，Mn2O3与浓盐酸生成氯气，滤液中含有Bi3+、Fe3+，滤液中加入萃取剂TBP让Bi3+和Fe3+分离，再加入草酸溶液反萃取出Bi3+，最终得到超细氧化铋；滤液2中加金属Bi可将Fe3+转化为Fe2+，然后调节pH，将Bi转化为BiOCl，以此解答； 【详解】（1）“联合焙烧”时，Bi2S3和MnO2在空气中反应生成Bi2O3和MnSO4，Mn元素由+4价下降到+2价，O2中O元素由0价下降到-2价，S元素由-2价上升到+6价，根据得失电子守恒和原子守恒配平方程式为：； （2）Bi3＋易与Cl－形成，易发生水解，其反应的离子方程式为＋H2O⇌BiOCl↓＋5Cl－＋2H＋，增大H＋、浓度，平衡逆向移动，浓度增大又抑制Bi3＋与Cl－形成，使Bi3＋充分浸出；同时抑制金属离子Bi3＋(或BiCl)、Fe3＋水解； （3）得到BiOCl的离子方程式为：； （4）由图像可知，时，铋离子萃取平衡（）逆向移动，萃取率下降，铁离子萃取率上升，引入杂质；时，铋离子水解（）程度增大，不利于铋离子的萃取提纯； （5）得到含Cl-较少的草酸铋晶体，应边搅拌边将有机相溶液滴加到草酸溶液中保证草酸较大浓度，析出含Cl-较少的草酸铋晶体。 5．（2025·浙江·三模）硫元素是生产生活中重要的元素之一，回答下列问题： (1)被广泛用作高压电器设备的绝缘介质，其分子空间构型为正八面体(见下图)，则该分子中的键角为 。 (2)下列说法正确的_______。 A．基态O原子的价电子排布图为 B．通入溶液中可能产生白色沉淀 C．已知，则向的水溶液中加入石蕊试液溶液会变红 D．分子的空间形状为平面三角形 (3)室温下为橙黄色的固体，可用氨气与反应制得。受热分解生成物质的量之比为1：4的两种单质。分解的化学方程式为 。 (4)生物体的代谢过程中会产生自由基，其电子式为 ，S元素的化合价为 。 (5)用黄铜矿(主要含)制备和绿矾晶体()的流程如下： ①在富氧环境中焙烧时发生的主要反应的化学方程式为 。 ②溶液B中存在的微粒有 。 ③流程中设计既加的又加的的可能的原因是 。 ④从溶液B中获得大颗粒的绿矾晶体的操作是 。 【答案】(1) (2)BC (3) (4) -1 (5) 避免产生氮的氧化物，造成污染 蒸发浓缩、缓慢冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 【详解】（1）分子空间构型为正八面体，键角为（正八面体中相邻两个S-F键的夹角）； （2） A．基态O原子价电子排布图应是，故A错误； B．弱酸不能制强酸，与溶液不反应，不会产生白色沉淀，但若溶液中存在微量氧气，有可能会产生硫酸钡白色沉淀，故B正确； C．已知，溶于水时，发生反应：而在水溶液中完全电离，电离方程式为使溶液显酸性，加入石蕊试液会变红，故C正确； D．分子中S原子价层电子对数=，有1对孤电子对，空间构型为三角锥形，故D错误； 故选BC。 （3）受热分解生成物质的量之比为1：4的两种单质，根据元素组成，单质为和，化学方程式为； （4） 自由基，与间有一对共用电子对，有未成对电子，电子式为；与间有一对共用电子对，S的电负性大于H，所以共用电子对偏向S，故S为-1价； （5）黄铜矿（）在空气中焙烧，发生氧化反应，生成、和气体，所以焙烧的化学方程式为：；加入酸浸，金属氧化物、与硫酸反应，生成可溶性盐、，所以酸浸后得到含的溶液。加入过量，作为还原剂，与溶液中的反应：，，反应后体系含（过量 ）、（单质 ）、溶液，过滤，得到溶液B（溶液，后续制取绿矾晶体）、滤渣（和的混合物）。通过加入溶液A（稀硫酸）溶液浸洗可除去滤渣中的得到溶液，溶液和未反应完的稀硫酸进入溶液B，故溶液B中含有的微粒为：；浸洗后的与反应，加入和是为了氧化生成，作温和氧化剂，在酸性条件下（提供）氧化，减少污染，若仅用，会生成或；从溶液B（溶液）中获得大颗粒绿矾晶体（），需缓慢结晶，操作为：蒸发浓缩、缓慢冷却结晶（缓慢冷却，促进大颗粒形成）、过滤、洗涤、干燥； ①由上述分析可知，在富氧环境中焙烧时发生的主要反应的化学方程式为：； ②由上述分析可知，溶液B中存在的微粒有：； ③流程中设计既加的又加的的可能的原因是：避免产生氮的氧化物，造成污染； ④从溶液B中获得大颗粒的绿矾晶体的操作是：蒸发浓缩、缓慢冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 6．（2025·北京房山·三模）以银锰精矿（主要含、、）和氧化锰矿（主要含）为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。 已知：酸性条件下，的氧化性强于。硫酸锰受热不分解。 (1)“浸锰”过程是在溶液中使矿石中的锰元素浸出，同时去除，有利于后续银的浸出；矿石中的银以的形式残留于浸锰渣中。 ①“浸锰”过程中，发生反应，为提高浸取速率，可采取的措施是： 。（写出一种即可） ②在溶液中，银锰精矿中的和氧化锰矿中的发生反应。（已知S元素被氧化成硫酸根离子）的离子方程式为： 。 (2)①“浸银”时，发生的反应为：，可以使用过量 、 和的混合液作为浸出剂，将中的银以形式浸出。 ②结合平衡移动原理，解释“浸银”过程中浸出剂中、的作用： 。 (3)“沉银”过程中需要过量的锌粉作为还原剂。 ①该步反应的参加反应的离子 。 ②一定温度下，Ag的沉淀率随反应时间的变化如图所示。解释Ag的沉淀率变化的原因： 。 (4)结合“浸锰”过程，从两种矿石中各物质利用的角度，分析联合提取银和锰的优势： 。 【答案】(1) 适当提高酸的浓度、升高温度、粉碎矿石、搅拌等（任写一种） (2) FeCl3 HCl 是为了与电离出的Ag+结合生成，使平衡正向移动，提高的浸出率，是为了抑制水解，防止生成氢氧化铁沉淀 (3) 开始时Zn与反应，Ag沉淀率增大；随着反应的进行，溶解的氧气可作氧化剂，将生成的单质Ag转化为[AgCl2]-溶解过量，沉淀率下降 (4)可将两种矿石中的锰元素同时提取到浸锰液中，得到MnSO4，同时将银元素和锰元素分离开；生成的还可以用于浸银，节约氧化剂 【分析】银锰精矿和氧化锰矿混合加硫酸溶液，二氧化锰具有氧化性使得二价铁氧化为三价铁同时二氧化锰能被还原生成锰离子，使矿石中的锰元素浸出，同时去除FeS2，浸锰液中主要的金属阳离子有、，矿石中的银以Ag2S的形式残留于浸锰渣中，浸锰渣中Ag2S与过量氯化铁、盐酸、氯化钙的混合液反应，将Ag2S中的银以形式浸出，用锌粉把还原为金属银，据此回答。 【详解】（1）①“浸锰”过程中，发生反应，为提高浸取速率，可采取的措施有适当提高酸的浓度、升高温度、粉碎矿石、搅拌等（任写一种）； ②FeS2与MnO2在酸性条件下反应，S被氧化为，Mn被还原为，离子方程式：； （2）①“浸银”时，发生的反应为：，将中的S氧化为S单质，为了不引入杂质，可以使用过量FeCl3提供，为防止水解，需在酸性条件下进行反应，为了不引入杂质，可由使用过量HCl，综上所述，可以使用过量FeCl3、HCl和的混合液作为浸出剂，将中的银以形式浸出； ②是为了与电离出的Ag+结合生成，使平衡正向移动，提高的浸出率，是为了抑制水解，防止生成氢氧化铁沉淀； （3）①沉银时与Zn反应生成单质银； ②开始时Zn与反应，Ag沉淀率增大；随着反应的进行，溶解的氧气可作氧化剂，将生成的单质Ag转化为[AgCl2]-溶解，沉淀率下降； （4）联合提取银和锰的优势在于“浸锰”过程可将两种矿石中的锰元素同时提取到浸锰液中，将银元素和锰元素分离开，利用MnO2的氧化性将中的氧化为，同时生成的还可以用于浸银，节约氧化剂，同时得到MnSO4。 7．（2025·河北保定·三模）著名化学家徐光宪在稀土化学等领域取得了卓越成就，被誉为“稀土界的袁隆平”，稀土元素如今已成为极其重要的战略资源。氧化钪广泛应用于航天、激光等科学领域。一种从赤泥(主要成分为)中提取氧化钪的路径如下： 已知：①难溶于盐酸； ②。 (1)基态Sc原子的价电子轨道表示式为 ；同周期中未成对电子数与Sc相同的元素有 种。 (2)实验中需要使用的盐酸，用浓盐酸配制实验所需要的盐酸，配制溶液用到的仪器有量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管和 。 (3)若赤泥在“酸浸”时温度过高，酸浸速率反而减慢，其原因是 。 (4)若“萃取”时用酸性磷酸酯萃取剂(P507)、苯乙酮、磺化煤油配得的混合液作萃取剂，P507质量分数(w)对萃取率的影响如表所示，料液温度对分离系数()的影响如图所示，萃取时P507最佳质量分数及料液温度分别为 、 。[分离系数指分离后混合体系中某物质的物质的量分数，如] w(P507) 分相情况 钪萃取率(%) 铁萃取率(%) 1% 分相容易 90.74 14.89 2% 分相容易 91.74 19.88 3% 分相容易 92.14 13.30 5% 有第三相 90.59 28.47 8% 轻微乳化 90.59 34.85 (5)常温下，“滤液”中有机萃取剂萃取的反应原理可表示为：(代表有机萃取剂，为有机配合物)。 ①“萃取”过程中应控制pH小于 。 ②“反萃取”时钪发生反应的离子方程式为 ；操作A是 。 (6)“焙烧”时发生反应的化学方程式为 。 【答案】(1) 5 (2)500mL容量瓶 (3)氯化氢挥发浓度减小 (4) P507最佳浓度为3% 料液温度为65℃ (5) 4 过滤 (6) 【分析】用赤泥(一种矿渣，主要成分为)提取的流程为：将赤泥加入盐酸进行酸浸，根据题目已知，都可与盐酸反应转化为，而不与盐酸反应，通过过滤在滤渣中除去；然后在含离子的滤液中加入有机萃取剂进行萃取分液，和大部分不被萃取通过水相分离，而和小部分进入有机相，然后加入NaOH溶液与反应生成固体进行反萃取分液分离，得到固体加盐酸溶解，再加草酸沉淀生成，在空气中焙烧得到产品，据此分析； 【详解】（1） Sc为21号元素，位于周期表中第四周期第ⅢB族，故基态Sc的价电子轨道表示式为：；未成对电子数为1，有电子排布为4s1的K，3d14s2的Sc，3d104s1的Cu，4s24p1的Ga，4s24p5的Br，共5种； （2）配制溶液用到的仪器有量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管和500mL容量瓶； （3）盐酸易挥发，“酸浸”时温度过高，会使氯化氢挥发，盐酸浓度减小，因此酸浸速率减慢； （4）分析表中数据可知，P507浓度为3%时，钪萃取率最大，铁萃取率最小，且分相容易，分析图像可知，料液温度为63℃-65℃时，分离系数最大，则萃取时P507最佳浓度为3%，料液温度为65℃； （5）①常温下，“浸出液”中，，当Sc3+开始沉淀时，溶液中c(OH-)=，pH=-lgc(H+)=，“萃取”过程中应控制pH小于4； ②萃取时是加入有机萃取剂将萃取通过分液分离出来，反应的离子方程式为：；而进行反萃取时是加入NaOH溶液再萃取分液，则反应的离子方程式为：；反萃取后分液得到的反萃液和反萃取的固体，操作A是故过滤； （6）在中Sc的化合价为价，反应前后Sc的化合价没有发生变化，根据流程图可知，空气参与了反应，应该是空气中的氧气氧化了草酸钪晶体中的碳元素生成了，故焙烧时反应的化学方程式为：。 8．（2025·北京大兴·三模）对废弃的材料进行处理，制备和，工艺流程如图所示： 已知：ⅰ.萃取原理为(有机层)； ⅱ.、均难溶于水； ⅲ.常温下，； ⅳ.当离子浓度小于时可视为沉淀完全。 (1)“酸浸”前，需将粗品粉碎，其目的是 。 (2)升温能加快酸浸的速率。温度过高时，浸出速率反而会下降，原因是 。“酸浸”时不能用浓盐酸代替和的混合液，原因是 。 (3)为提高的析出量和纯度，结合的溶解度曲线(图1)可知“操作”依次为蒸发浓缩、 、洗涤、干燥等。 (4)已知萃取率随pH变化如图2所示，萃取率先升高后下降的原因可能是 。 (5)写出“沉钴”反应的离子方程式 。“沉钴”后的滤液中不低于 。 (6)“煅烧”时发生反应的化学方程式为 。 (7)用稀硫酸溶解粗品，再加入适量溶液将Co(Ⅲ)全部还原为Co(Ⅱ)，滴入铁氰化钾溶液，滴定终点时消耗VmL。计算粗品中Co元素的质量分数 。(已知：) 【答案】(1)增大接触面积，加快反应速率 (2) 温度过高，会分解导致减小，浸出速率变慢 生成氯气，污染环境；盐酸有挥发性(合理即可) (3)趁热过滤 (4)时，随着pH的增大，溶液中减小，(有机层)平衡正向移动，萃取率增大；时，随着pH的增大，溶液中增大，与形成沉淀，平衡逆向移动使萃取率降低 (5) (6) (7) 【分析】向LiCoO2粗品中加入H2SO4、H2O2，发生氧化还原反应生成CoSO4、Li2SO4，调节溶液pH，过滤除去杂质，再加入萃取剂HR，由已知ⅰ可知，得到有机相CoR2和水相Li2SO4溶液，向有机相CoR2中加入H2SO4反萃取得到HR和水相CoSO4溶液，向水相中加入碳酸氢铵溶液，生成CoCO3沉淀，CoCO3煅烧生成Co3O4和CO2；向Li2SO4溶液中加入碳酸钠溶液生成碳酸锂沉淀和硫酸钠溶液，过滤得到碳酸锂，据此分析回答。 【详解】（1）“酸浸”前，需将LiCoO2粗品粉碎，其目的是增大接触面积，加快反应速率； （2）温度过高，H2O2会分解导致c(H2O2)减小，浸出速率变慢；“酸浸”时不能用浓盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，生成氯气，污染环境；盐酸有挥发性(合理即可)； （3）为提高Li2CO3的析出量和纯度，结合Li2CO3的溶解度曲线(图1)可知，碳酸锂的溶解度随着温度升高而减小，则“操作”依次为蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥等； （4）pH<6时，随着pH的增大，溶液中c(H+)减小，平衡正向移动，Co2+萃取率增大；pH>6时，随着pH的增大，溶液中c(OH−)增大，Co2+与OH−形成Co(OH)2沉淀，平衡逆向移动使Co2+萃取率降低，则Co2+萃取率先升高后下降； （5）“沉钴”中，CoSO4溶液与碳酸氢铵溶液生成CoCO3沉淀，反应的离子方程式：；当离子浓度小于1×10−5mol⋅L−1时可视为沉淀完全，则“沉钴”后溶液中，存在沉淀溶解平衡，，则“沉钴”后的滤液中，则“沉钴”后的滤液中不低于； （6）CoCO3煅烧生成Co3O4和CO2，反应的化学方程式为：； （7）用稀硫酸溶解mgCo3O4粗品，再加入适量Na2SO3溶液将Co(Ⅲ)全部还原为Co(Ⅱ)，滴入c mol/L铁氰化钾溶液，滴定终点时消耗VmL，则根据反应：可知，，根据元素守恒可知，Co3O4粗品中Co元素的质量为：，Co3O4粗品中Co元素的质量分数为：。 9．（2025·北京海淀·三模）稀土是重要的战略资源。氧化铈()是应用广泛的稀土氧化物。由氟碳铈矿为原料制备的工艺流程如下： 资料：ⅰ．氟碳铈矿的主要成分为，主要杂质有BaO和；ⅱ．氢氟酸具有较强的挥发性；；ⅲ．难溶于水可溶于强酸；难溶于水也难溶于强酸。 (1)“焙烧”在沸腾炉中进行。利用高压空气将矿石粉吹起并悬浮，形成类似液体沸腾的状态。这样操作的目的是 。 (2)固体A的主要成分是 。 (3)用硫酸浸出过程中，控制浸出时间、浸出温度，Ce元素和的浸出率随起始硫酸浓度的变化如图所示。后，的浸出率下降，原因是 。 (4)步骤Ⅰ中硫脲作 剂。 (5)从化学平衡的角度，解释步骤Ⅱ中NaOH的作用： 。 (6)滤液D结晶可得到粗品。粗品不经洗涤，直接用热风烘干，既能减少的损失，又能提高纯度。根据烘干时可能发生的反应，解释热风烘干能提高纯度的原因是 。 【答案】(1)增大矿石和空气的接触面积，提高反应速率 (2)、 (3)与结合生成HF，而HF是挥发性弱酸，随着增大，HF挥发性增强，使减小，的浸出速率下降 (4)还原 (5)加入NaOH溶液，使难溶于强酸的固体B发生如下沉淀转化反应：，转化为可溶于强酸的，便于后续用盐酸溶解得到含的溶液或：，加入NaOH溶液，与结合，下降，平衡正移，固体B转化成可溶于强酸的，便于后续用盐酸溶解得到含的溶液 (6)热风烘干使主要杂质和固体受热发生分解生成气体 【分析】氟碳铈矿（含CeFCO3、BaO和SiO2）在空气中焙烧，Ce3+在空气中氧化为Ce4+，加硫酸浸出，Ce4+进入溶液，SiO2不与硫酸反应，BaO与硫酸反应生成BaSO4沉淀，过滤分离，固体A为SiO2和BaSO4；含CeF3+的溶液中加入硫脲将Ce4+还原为Ce3+，与加入的硫酸钠形成复盐固体B为Ce2(SO4)3·Na2SO4·nH2O，过滤分离；固体B中加入NaOH溶液，再加入盐酸，Ce3+被转移到溶液中，加入NH4HCO3使Ce3+沉淀为Ce2(CO3)3，最后空气焙烧生成CeO2。 【详解】（1）利用高压空气将矿石粉吹起并悬浮，形成类似液体沸腾的状态可以增大矿石和空气的接触面积，提高反应速率。 （2）根据分析可知固体A的主要成分为SiO2、BaSO4。 （3）硫酸浸出过程中，H+与F-结合生成HF，而HF是挥发性弱酸，随着c(H+)增大，HF挥发性增强，使c(F-)减小，CeF3+的浸出速率下降。 （4）根据分析可知，加入硫脲将溶液中的Ce4+还原为Ce3+，即硫脲作还原剂，故答案为还原。 （5）根据已知信息可知Ce2(SO4)3·Na2SO4·nH2O难溶于水也难溶于强酸，即加入NaOH，使固体B发生如下沉淀转化反应：，转化为可溶于强酸的，便于后续用盐酸溶解得到含Ce3+的溶液；或：，加入NaOH溶液，Ce3+与OH-结合，c(Ce3+)下降，平衡正移，固体B转化成可溶于强酸的Ce(OH)3，便于后续用盐酸溶解得到含Ce3+的溶液。 （6）Na2SO4是一种稳定的化合物，热风烘干不能使Na2SO4分解，但可使主要杂质NH4Cl和NH4HCO3固体分解生成气体。 10．（2025·山东淄博·三模）用钒渣(主要化学成分为V2O3，含少量CaO、Fe2O3和SiO2) 制备V2O5的工艺流程如图所示。 已知：I．酸性条件下，+4价、+5价V分别以VO2＋、形式存在。II．HA的萃取原理为Mn＋(水层)+nHA(有机层)nH＋(水层)+MAn(有机层)；酸性溶液中，HA对萃取能力强，对的萃取能力较弱。回答下列问题： (1)“焙烧”时V2O3 转化为NaVO3，该反应的化学方程式为 。 (2)“转化”工序加铁粉的主要作用是 。 (3)“萃取”后，水层溶液的pH的变化为 (填“增大”“不变”或“减小”)“氧化”时发生反应的离子方程式为 。 (4)“沉钒”中通入NH3的作用之一是调节pH，将转化为。常温下，维持溶液中NH3·H2O-NH4Cl总浓度为c mol·L-1，pH=8，则析出NH4VO3后溶液中c()= 。已知常温下，Ksp(NH4VO3)=a，Kb(NH3·H2O)=b。 (5)“煅烧”工序得到V2O5，其他产物可返回到 工序重新利用；煅烧过程中固体的失重比随温度变化如图所示，则加热至250℃时，固体成分为 (填化学式)。 【答案】(1) (2)将还原为、将还原为 (3) 减小 (4) (5) 沉钒 【分析】钒渣(主要化学成分为V2O3，含少量CaO、Fe2O3和SiO2)加入Na2CO3，在足量空气中进行焙烧，主要发生反应，加入稀硫酸进行酸浸，得到含VO2＋、、、等的溶液和滤渣，向溶液中加入铁粉进行转化，将还原为、将还原为，由于，HA对萃取能力强，对的萃取能力较弱，加入HA将进行萃取，加入稀硫酸进行反萃取，得到含的溶液，加入NaClO3进行氧化，发生反应，将氧化为，加入NH3·H2O和NH4Cl进行沉钒，得到NH4VO3，将NH4VO3煅烧得到V2O5，据此回答。 【详解】（1）焙烧时，V2O3、Na2CO3与空气中氧气在高温下发生反应，将V2O3转化为； （2）HA对萃取能力强，对的萃取能力较弱，向溶液中加入铁粉进行转化，将还原为、将还原为，还原后不被萃取，实现与V分离； （3）由萃取原理Mn＋(水层)+nHA(有机层)nH＋(水层)+MAn(有机层)，生成，“萃取”后，水层溶液的pH减小；氧化时，被NaClO3氧化为，离子方程式：； （4）pH=8时，，，，由，，总浓度，解得，由，则； （5）NH4VO3煅烧时由NH3和水生成，可返回沉钒工序（沉钒需要 NH3）；设为（质量为117g），时，失重比14.53%时，失重质量（质量），发生反应，剩余的固体为。 11．（2025·辽宁抚顺·三模）某钨锰矿渣(主要成分为、MnO、、及铁的氧化物)综合利用的流程如图： 已知：①P204的萃取机理：。 ②当溶液中离子浓度小于或等于mol·L-1时，认为该离子沉淀完全。 ③常温下，一些常见物质的溶度积常数如下表： 物质 ④、。 回答下列问题： (1)“沉淀1”的主要成分是 (填化学式)。 (2)使“有机相2”中的P204萃取剂再生，需选择的试剂为 (填名称)。 (3)“沉钪”工序中发生沉钪反应的化学方程式为 。 (4)“氧化”工序中加入活性，其优点是 ；该工序中发生反应的离子方程式为 。 (5)若“除杂”时溶液中的浓度为0.01mol·L-1.则加入NaOH控制pH的范围是 ~ (溶液体积变化忽略不计，保留3位有效数字)；出现沉淀后要加热煮沸一段时间的目的是 。 【答案】(1)、 (2)盐酸 (3) (4) 提高了的产量且不引入新的金属离子 (5) 2.82 8.60 促进胶体聚沉 【分析】首先用盐酸对原料进行酸浸，其中WO3、SiO2和盐酸不反应，成为沉淀1的主要成分，同时滤液1中含有二价锰离子、三价钪离子，同时可能含有二价和三价铁离子，滤液用P2O4萃取分液，有机相加入氢氧化钠沉钪得到沉淀3，加热得到，水相加入二氧化锰氧化亚铁离子为铁离子，加入氢氧化钠将铁离子转化为氢氧化铁沉淀得到沉淀4，,过滤滤液加入碳酸氢铵得到碳酸锰沉淀；沉淀1加入氢氧化钠碱浸、过滤，滤液加入盐酸得到钨酸沉淀2，过滤分离出钨酸沉淀加入氨水溶解得到钨酸铵； 【详解】（1）由分析，“沉淀1”的主要成分是SiO2、WO3； （2）P204的萃取机理：，则使“有机相2”中的P204萃取剂再生，可以加入盐酸，氢离子浓度增大，使得平衡逆向移动，使得P204萃取剂再生，故需选择的试剂为盐酸； （3）“沉钪”工序中反应为有机相中和氢氧化钠反应生成氢氧化钪沉淀、RNa，反应为：； （4）二氧化锰具有氧化性，能氧化亚铁离子为铁离子：，便于后续铁离子去除，且“氧化”工序中加入活性，反应生成锰离子，提高了的产量且不引入新的杂质金属离子； （5）常温下，由已知表格数据可知，当铁离子完全沉淀时，，pOH=11.18，pH=2.82；该过程中锰离子不能沉淀，且溶液中的浓度为0.01mol·L-1，则，pOH=5.40，pH=8.60，故控制pH的范围是2.82~8.60；加热可以促进胶体聚沉，则出现沉淀后要加热煮沸一段时间的目的是促进胶体聚沉。 12．（2025·湖南邵阳·三模）四钼酸铵的用途非常广泛，可用作催化剂、防腐剂、阻燃剂等。下图是用辉钼矿(含、、、、等)制备四钼酸铵和一些副产品的工艺流程图： 已知：①、、均可与纯碱反应生成对应的钠盐。 ②“沉钒”后的形式存在于溶液中；在不同条件下聚合生成多酸根离子，如、、等，越小聚合度越大。 回答下面问题： (1)V在元素周期表中的位置是 。 (2)“氧化焙烧”时生成两种气体，写出发生反应的化学方程式 。 (3)“洗气”过程中“试剂X”可以是 (填字母序号)。 a．溶液        b．饱和溶液        c．饱和溶液 (4)向“溶液”中通入气体2和气体3的顺序是先通入 (填化学式)。 (5)“洗脱”工序中洗脱液的主要成分是 (填化学式)。 (6)“沉钼”过程中发生反应的离子方程式是 。 (7)金属Mo晶胞如图甲所示，原子之间相互位置关系的平面图如图乙所示。该晶胞空间利用率是 (用含有“π”的代数式表示)。()。 【答案】(1)第四周期第VB族 (2) (3)c (4) (5) (6) (7) 【分析】辉钼矿(含、、、、等) 加入纯碱、氧气焙烧，反应生成和，、均可与纯碱反应生成对应的钠盐，焙烧产生的气体1主要为和；加入和，Cu、Fe、Al转化为金属阳离子，钒元素转化为沉淀，钼元素转化为，通过树脂分离Cu2+、Fe3+、Al3+和，然后加入洗脱液、再加入沉钼，得到(NH4)2Mo4O13·2H2O晶体；焙烧生成和气体3即，氨气、气体2与溶液Y反应，经一系列操作得到纯碱，则溶液Y是饱和NaCl溶液，气体2为；向气体1中加入试剂X分离和，除去，则试剂X可能是饱和溶液。 【详解】（1）V为23号元素，位于元素周期表的第四周期第VB族。 （2）据分析，“氧化焙烧”时，反应生成和，则被氧气氧化，氧气中氧元素化合价降低，Mo和S元素的化合价分别从+4升高到+6、-2升高到+4，同时碳酸根转化为二氧化碳，该反应的化学方程式为。 （3）据分析，向气体1中加入试剂X的目的是分离和，除去，保留。 a．溶液 与和均反应，故a错误； b．饱和溶液与和均不反应，故b错误； c．饱和溶液与反应生成和，与不反应，可分离两者，并不引入新的杂质，故c正确； 故答案为c。 （4）向“溶液Y”中通入气体2和气体3制备纯碱是侯氏制碱法，其原理为由于氨气极易溶于水且所得溶液呈碱性，在饱和食盐水中通氨气到饱和后，继续通过量二氧化碳则生成碳酸氢根，由于碳酸氢钠溶解度小，故析出碳酸氢钠晶体：NaCl+NH3+CO2+H2O=NH4Cl+NaHCO3↓，则在向“溶液Y”中通入气体2和气体3的顺序是先通入NH3再通入CO2。 （5）离子交换树脂具有选择性，通过树脂后溶液中只有，因此需要向溶液中引入以得到(NH4)2Mo4O13·2H2O晶体，则洗脱液为。 （6）据分析，“沉钼”过程为和在酸性中生成(NH4)2Mo4O13·2H2O沉淀，则发生反应的离子方程式是。 （7）如图甲所示，金属钼为面心立方晶胞，则一个晶胞中Mo的数量为，假设晶胞边长为a，根据图乙可知金属Mo半径和晶胞边长关系，，则。 13．（2025·浙江嘉兴·三模）钴及其化合物在工业与材料科学中应用广泛。回答下列问题： (1)关于钴原子结构的描述，下列说法正确的是_______。 A．基态Co原子3d轨道上有3对成对电子 B．的离子半径小于的离子半径 C．电子排布为的处于基态 D．Co的第三电离能大于第二电离能 (2)某钴氧化物的晶胞结构如图所示： ①该氧化物的化学式为 。 ②已知三价钴有强氧化性，将少量该氧化物粉末加入浓盐酸中加热，生成气体的化学式为 。 (3)与形成的配合物的稳定性高于，从配位键强度分析原因 。 (4)工业上以钴硫精矿(主要成分为CoS，含等杂质)为原料制备金属钴的流程如下图： 已知： 沉淀 恰好完全 沉淀时 2.8 9.4 9.6 10.1 ①为提高“酸浸”效率，可采取的措施有 。(写出两种) ②“氧化”过程是向溶液中加入足量，发生的离子方程式为 。 ③“萃取、反萃取”过程是向“沉铁”后的溶液中，加入某有机酸萃取剂，发生反应：，实验测得：当溶液处于4.5~6.5范围内，萃取率随溶液的增大而增大(如图所示)，其原因是 。 ④向萃取所得有机相中加入，反萃取得到水相。该工艺中设计萃取、反萃取的目的是 。 【答案】(1)BD (2) (3)电负性：N＜O，更容易给出孤电子对，配位能力强于 (4) 适当提高酸的浓度，适当提高反应体系的温度，将焙烧后矿物粉碎等 增大，减小，使平衡正向进行，所以萃取率增大 富集、提纯 (或分离和) 【详解】（1）A．Co为27号元素，基态Co原子价层电子排布式为3d74s2，3d轨道上有2对成对电子，A错误； B．基态Co原子价层电子排布式为3d74s2，基态Fe原子价层电子排布式为3d64s2，则和具有相同的核外电子层结构，由于核电荷数：>，则的半径小于的半径，B正确； C．基态Co原子价层电子排布式为3d74s2，基态价层电子排布式为3d74s1，C错误； D．原子的逐级电离能依次增大，则Co的第三电离能大于第二电离能，D正确； 故选BD。 （2）①一个A中含：个，含4个；一个B中含：个，含4个、含4个；图中一个晶胞由4个A、4个B构成，则一个晶胞可视为含2个、4个、8个，该氧化物的化学式为。 ②三价钴有强氧化性，则能与浓盐酸在加热条件下发生氧化还原反应，浓盐酸被氧化为氯气，化学方程式为，所以生成气体的化学式为Cl2。 （3）一个中N的孤电子对数为，一个中O的孤电子对数为，N、O均能提供孤电子对与形成配位键，由于电负性：N＜O，更容易给出孤电子对，配位能力强于，所以的稳定性高于。 （4）以钴硫精矿(主要成分为CoS，含等杂质)为原料制备金属钴，矿石经焙烧酸浸，所得酸浸液中的主要阳离子为、、，加入足量可将氧化为，之后沉铁将铁元素以形式除去，再加入某有机酸萃取剂萃取，从而将和分离，经反萃取后得到含溶液，经电解精炼可制备金属钴。 ①为提高“酸浸”效率，可采取的措施：适当提高酸的浓度，适当提高反应体系的温度，将焙烧后矿物粉碎等。 ②“氧化”过程是向溶液中加入足量，可将氧化为而自身被还原为，根据化合价升降守恒、电荷守恒、原子守恒可得到反应的离子方程式：。 ③图中当溶液处于4.5~6.5范围内，萃取率随溶液的增大而增大的原因是增大导致溶液中减小，使平衡正向进行，所以萃取率增大。 ④结合分析知，该工艺中设计萃取、反萃取的目的是富集、提纯 (或分离和)。 14．（2025·江苏苏州·三模）利用菱锰矿[主要成分为MnCO3，含CaMg(CO3)2、SiO2等杂质]制备Mn3O4的工艺流程如下： 已知：①MnCO3分解吸热；②锰氨配合物能稳定存在的pH范围为8.2~10.6。 (1)碱浸时，加入质量分数为25%的NaOH溶液并控制温度为85℃。碱浸时发生反应的离子方程式为 。 (2)控制不同温度在N2氛围中焙烧所得产物成分如下表： 温度/℃ 600 700 800 主要成分 MnCO3、CaMg(CO3)2 MnO、CaMg(CO3)2、CaCO3、MgO MnO、CaCO3、MgO ①控制800℃时，CaMg(CO3)2发生反应的化学反应方程式为 。 ②在密闭装置中焙烧时，若将N2替换为CO2，MnCO3显著分解的温度从600℃升高至700℃，其原因是 。 (3)浸锰时通常使用氨水-(NH4)2CO3混合溶液，将MnO转化成[Mn(NH3)4]CO3，(NH4)2CO3溶液的作用是 。 (4)沉锰过程中温度对Mn沉淀率和溶液pH的影响如图1所示。随着温度升高，溶液pH降低的原因是 。 (5)制备高纯Mn3O4；已知：①Mn(OH)2比Mn2+更容易被氧化；②体系中不同温度和pH下所得产品的X-射线衍射图(可用于判断某晶态物质是否存在)如图2所示。请补充完整以MnCO3为原料制备Mn3O4的实验方案：将MnCO3固体粉碎， ，干燥［须使用的试剂和仪器：H2SO4溶液、BaCl2溶液、NaOH溶液、O2、水浴锅］。 【答案】(1) (2) 将N2替换为CO2，c(CO2)浓度变大，不利于MnCO3的分解，MnCO3分解吸热，温度升高到700℃导致K增大，当Qc<K，MnCO3才能显著分解，故将N2替换为CO2，MnCO3显著分解的温度从600℃升高至700℃ (3)(NH4)2CO3能提供铵根离子，促使一水合氨的电离逆向移动，增大溶液中NH3的浓度，且能调节溶液pH在8.2~10.6之间，使锰氨配合物稳定存在 (4)[Mn(NH3)4]CO3分解生成MnCO3和NH3，浓度降低与NH3逸出共同使溶液pH降低 (5)边搅拌边将固体分批加入到H2SO4溶液至不再产生气泡，加入NaOH溶液至生成大量沉淀，用水浴锅控制温度为60℃，持续通入O2，用NaOH溶液调节pH为11，反应一段时间后过滤，用蒸馏水洗涤滤渣至向最后一次洗涤滤液中滴加BaCl2溶液无沉淀 【分析】菱锰矿与加入的氢氧化钠溶液反应，使得二氧化硅生成能溶于水的硅酸钠，过滤，滤渣在氮气环境下焙烧，使MnCO3发生分解反应生成MnO，再加入氨水-(NH4)2CO3溶液浸锰，过滤除去CaMg(CO3)2，得到含有[Mn(NH3)4]CO3的浸锰液，再沉锰制得MnCO3，处理得到Mn3O4。 【详解】（1）碱浸时，二氧化硅和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，发生反应的离子方程式为； （2）①由表，控制800℃时，CaMg(CO3)2发生反应生成CaCO3、MgO，结合质量守恒，还生成二氧化碳，化学反应方程式为； ②将N2替换为CO2，c(CO2)浓度变大，不利于MnCO3的分解，MnCO3分解吸热，温度升高到700℃导致K增大，当Qc<K，MnCO3才能显著分解，故将N2替换为CO2，MnCO3显著分解的温度从600℃升高至700℃； （3）已知锰氨配合物能稳定存在的pH范围为8.2~10.6 ，(NH4)2CO3能提供铵根离子，促使一水合氨的电离逆向移动，增大溶液中NH3的浓度，且能调节溶液pH在8.2~10.6之间，使锰氨配合物稳定存在； （4）温度升高，使得[Mn(NH3)4]CO3分解生成MnCO3和NH3，浓度降低与NH3逸出共同使溶液pH降低； （5）由图，60℃、pH为11条件下，得到Mn3O4纯度较大，故以MnCO3为原料制备Mn3O4的实验方案为：将MnCO3固体粉碎，边搅拌边将固体分批加入到H2SO4溶液至不再产生气泡，将碳酸锰转化为锰离子，加入NaOH溶液至生成大量Mn(OH)2沉淀，用水浴锅控制温度为60℃，持续通入O2，用NaOH溶液调节pH为11，反应一段时间后过滤，用蒸馏水洗涤滤渣至向最后一次洗涤滤液中滴加BaCl2溶液无沉淀，固体干燥得到Mn3O4。 15．（2025·辽宁·三模）以铅蓄电池的填充物铅膏(主要含和少量)为原料，可生产三盐基硫酸铅，其工艺流程如下： 已知：常温下，具有两性，有强氧化性。 回答下列问题： (1)“转化”后的难溶物质为和(少量)，则转化为的离子方程式为 ，“滤液1“中和浓度的比值为 。 (2)“酸浸”前要对固体进行洗涤，检验是否洗涤干净的操作是 。 (3)“除杂”得到的滤渣的主要成分是 (填化学式)。 (4)在“合成”三盐基硫酸铅的化学方程式为 ，“合成”需控制溶液的不能大于10的原因为 。 (5)已知：在加热过程中发生分解的失重曲线如图所示，图中a点时样品失重率为。若a点时残留固体组成表示为，则 (保留两位有效数字)。 【答案】(1) (2)取最后一次洗涤液少许于试管中，先加入盐酸酸化，再加入溶液，若无白色沉淀生成则证明已洗净 (3) (4) 具有两性，过高导致其溶解，降低了三盐基硫酸铅的产率 (5)1.4 【分析】向铅膏(主要含和少量)中加入过量的亚硫酸钠、碳酸钠溶液得到和少量及，加入稀硝酸转化成，同时将转化为，则混合气体X为和的混合气体，NaOH调节溶液pH使化为沉淀而除去，则滤渣主要成分为，滤液中加稀将转化成沉淀和硝酸，因此可循环利用，即物质Y为，中加入氢氧化钠控制温度在50~60℃合成得到三盐基硫酸铅和硫酸钠溶液，最后经过滤、洗涤和干燥得到较纯的三盐基硫酸铅，以此分析解答。 【详解】（1）亚硫酸钠具有还原性，有强氧化性，被亚硫酸钠还原为二价铅，然后和碳酸根离子转化为沉淀，反应的离子方程式为：；“滤液1“中和浓度的比值为==； （2）检验固体是否洗涤干净就是检验洗涤液中是否含有转化过程中生成的，故操作是：取最后一次洗涤液少许于试管中，先加入盐酸酸化，再加入溶液，若无白色沉淀生成则证明已洗净； （3）由分析可知，“除杂”时NaOH调节溶液pH使转化为沉淀而除去，则滤渣主要成分为； （4）加入的氢氧化钠和沉淀在50~60°C“合成”得到三盐基硫酸铅和硫酸钠，反应的化学方程式为：；由题中所给已知信息可知，“合成”需控制溶液的pH不能大于10的原因为：具有两性，pH过高导致其溶解，降低了三盐基硫酸铅的产率； （5）由题意可知，在加热过程中发生分解的化学方程式为：，a点失重率为4.0%，则，解得 16．（2025·宁夏银川·三模）某废旧锂离子电池的正极材料成分为LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2和Al，下图为从其中回收钴、镍的工艺流程。 回答下列问题： (1)LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2中的Ni位于元素周期第 周期，第 族。 (2)“碱浸过滤”所得滤液的主要成分为 。 (3)“还原焙烧”过程发生反应的化学方程式为 (要求系数为最简整数比)。 (4)“碳化水浸”过程中反应为：Li2CO3(s)+CO2(g)+H2O(l)=2LiHCO3(aq)，该反应的标准吉布斯自由能(ΔGθ)和标准生成焓(ΔHθ)随温度变化如图。该过程需要控制在 (填“a”“b”或c)进行，其原因是 。 a．40 ℃～55 ℃b．60 ℃～70 ℃c．80 ℃～90 ℃ (5)常温下，为寻找“碳化水浸”的最佳pH，将37 g Li2CO3固体加入1 L水中，通入CO2使固体逐步溶解，当Li2CO3固体恰好完全溶解时，c(CO)+c(HCO)≈0.975 mol·L-1，则溶液中的c(H+)为 mol·L-1(保留两位有效数字，忽略体积变化)。 已知：Ksp(Li2CO3)=2.5×10-2，Ka1(H2CO3)=4.3×10-7，Ka2(H2CO3)=5.6×10-11 (6)“萃取”的原理是2HR+M2+2H++RM(M2+代表金属离子，HR代表萃取剂，则反萃取时加入的试剂为 。 【答案】(1) 四 Ⅷ (2)或NaAlO2 (3)10LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2＋6C5Ni＋2Co＋3MnO＋CO2↑+5Li2CO3 (4) a 高于60 ℃，ΔGθ>0，反应非自发进行 (5)2.1×10-9 (6)稀H2SO4 【分析】从废旧锂离子电池的正极材料成分为和中回收钴、镍的工艺流程为：将废电池的正极材料加入NaOH溶液进行碱浸，过滤除去可溶物，得到滤渣，将滤渣加入C进行还原焙烧后，通入碳化水浸，过滤得到含的滤液和含（、、）的水浸渣，加酸进行酸溶，进行萃取分液得到含Ni和Co的水相，同时分离得到的有机相加入硫酸再进行反萃取，得到含的水相，分液后的有机相进行再生循环使用，据此分析解答。 【详解】（1）Ni为28号元素，位于周期表中第四周期第VⅢ族。 （2）根据废电池正极材料的成分可知，加入碱浸时能溶解的只有金属Al，反应方程式为：，则“碱浸过滤”所得滤液的主要成分为：。 （3）“还原焙烧”过程是利用C将各金属元素还原为单质或低价态化合物，由题中信息可知产物为Ni、Co、MnO、和，则反应的化学方程式为：。 （4）要让反应自发进行，需要，由图中信息可知，当温度高于60 ℃后，，反应变为不能自发进行；所以要让反应能自发进行，需要控制温度低于60 ℃，则所给的3个选项中，符合的选项为：a。 （5）所取的的物质的量为，当通入使固体恰好完全溶解时，按照反应可知生成，则，根据，解得，再根据题目信息，解得，最后根据，解得。 （6）根据流程最后分离的水相中含有的产物为可知，在反萃取时加入的试剂为：稀。 17．（2025·北京房山·三模）是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备。 (1)方法一：早期以硝石（含）为氮源制备，反应的化学方程式为： （浓）。该反应利用了浓硝酸的性质是酸性和 。 (2)方法二：以为氮源催化氧化制备，反应原理分三步进行。 ①工业合成的化学方程式为 。 ②针对第Ⅱ步反应进行研究：在容积可变的密闭容器中，充入2n mol NO和进行反应。在不同压强下（、），反应达到平衡时，测得NO转化率随温度的变化如图所示。比较y点和x点的容器容积：y x，解释原因 。 (3)方法三：研究表明可以用电解法以为氮源直接制备，其原理示意图如下。 ①电极a表面生成的电极反应式： 。 ②研究发现：转化可能的途径为。电极a表面还发生iii．。iii的存在，有利于途径ii，原因是 。 (4)用于新型锂电池，其晶胞结构如图。立方晶胞棱长为。 ①距离Li最近且等距的O的数目为 。 ②已知阿伏加德罗常数为。该晶体的密度为 。 【答案】(1)难挥发性 (2) 小于（或<） 反应正向气体分子总数减小，同温时，条件下NO转化率高于，故，根据，x、y点转化率相同，则n相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响，故y点的容器容积小于x点的容器容积 (3) 反应iii生成，将氧化成，更易转化成 (4) 4 【详解】（1）浓硫酸难挥发，产物为气体，有利于复分解反应进行，体现了浓硫酸的难挥发性和酸性； （2）①工业上用氮气和氢气在高温高压、催化剂下合成，化学方程式为； ②反应正向气体分子总数减小，同温时，条件下NO转化率高于，故，根据，x、y点转化率相同，则n相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响，故y点的容器容积小于x点的容器容积； （3）①由电极a上的物质转化可知，氮元素化合价升高，发生氧化反应，电极a为阳极，电极反应式为； ②由于反应iii生成，将氧化成，更易转化成； （4）①由Li2O晶胞结构可知，Li位于晶胞内部，O位于面心和顶点，观察晶胞可知，距离Li最近且等距的O的数目为4个； ②由Li2O晶胞结构可知，Li位于晶胞内部，共有8个，O位于面心和顶点，共有，立方晶胞棱长为，已知阿伏加德罗常数为。该晶体的密度为。 18．（2025·河北保定·三模）高锰酸钾生产过程中产生的废锰渣(主要成分为、、和)可用于制备晶体，工艺流程如图所示。已知：硫铁矿主要成分为(杂质不参与反应)。 该工艺条件下金属离子开始沉淀和沉淀完全的如下表所示。 金属离子 开始沉淀pH 2.10 7.45 9.27 9.60 完全沉淀pH 3.20 8.95 10.87 11.13 回答下列问题： (1)在实验室进行过滤操作，下列仪器不需要用到的是 (填名称)。 (2)的结构类似于，是一种过硫化物，与酸反应生成，类似于，易分解，实验室制取时，某学生误将颗粒当作使用，当和足量盐酸反应完全后，不可能生成的物质为___________(填字母)。 A． B．S C．FeS D． (3)“反应Ⅱ”中发生反应的离子方程式为 ；“反应Ⅲ”加入的目的是 ；检验“反应Ⅲ”完全反应的实验操作是 。 (4)“调”时，应控制溶液的范围为 ；滤渣的成分为 (填化学式)；“系列操作”为 。 (5)若产品的纯度较低，进一步提纯的方法是 。 【答案】(1)锥形瓶 (2)C (3) 将溶液中的氧化为 取少量“反应Ⅲ”的溶液于试管中，加入溶液，若没有生成蓝色沉淀，则已经全部氧化为 (4) 、、、 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 (5)重结晶 【分析】在废锰渣中加入硫酸，其中不反应，过滤后滤渣A的主要成分为，反应Ⅱ为MnO2与硫铁矿在酸性条件下发生氧化还原反应，其化学方程式为，过滤得S等的滤渣和含硫酸铁、硫酸锰的溶液的滤液，反应Ⅲ加MnO2是将Fe2+氧化成，其反应为，加CaCO3是利用Fe3+与双水解除去，生成Fe(OH)3沉淀，滤渣Y为、微溶的、未反应的和，最后将溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸锰产品，据此回答。 【详解】（1）过滤操作仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，不需要锥形瓶； （2）FeS2与盐酸反应： FeS2 + 2HCl = FeCl2 + H2S2，H2S2分解生成H2S和S，不会生成FeS，故选C； （3）反应Ⅱ为MnO2与硫铁矿在酸性条件下发生氧化还原反应，其化学方程式为，离子方式为；反应Ⅲ加MnO2是将氧化成，其反应为；检验“反应Ⅲ”是否完全反应，只需要检验溶液中是否存在即可，取少量“反应Ⅲ”的溶液于试管中，加入溶液，若没有生成蓝色沉淀，则已经全部氧化为； （4）“调pH” 使沉淀，不沉淀，由表中数据可知，pH范围；由分析知滤渣Y为、微溶的、未反应的和；最后将溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸锰产品； （5）由于产品MnSO4溶解度随温度变化大，重结晶可以进一步提纯MnSO4。 19．（2025·四川巴中·三模）工业上用钛铁矿(主要含和少量、、、等)通过如图所示工艺流程制取钛，并进一步回收镁、铝、铁等的化合物。 已知：①酸浸后，钛主要以形式存在；为强电解质，在溶液中仅能电离出和一种正离子； ②25℃，相关金属离子开始沉淀和沉淀完全的如表所示。 金属离子 开始沉淀的 2.2 6.5 3.5 9.5 恰好沉淀完全时的 3.2 9.7 4.7 11.1 (1)若要使“分步沉淀”后母液中浓度不超过，则此时溶液pH至少为多少？ 。 (2)“酸浸”时，FeO与硫酸反应的离子方程式是 。 (3)从水解平衡角度解释“水浸”时生成的原因可能是 。 (4)“分步沉淀”：用氨水逐步调节至11.1，依次析出的沉淀是： 、。 (5)若在“酸浸”后的溶液中加入适量的，其作用是 。 【答案】(1)3.53 (2) (3)水解：，加热水促进水解平衡右移，生成 (4)、、 (5)将氧化为，便于在后续分步沉淀中除去 【分析】向钛铁矿(主要含和少量、、、等)中加入硫酸，二氧化硅不反应，其他物质与硫酸反应，过滤，向滤液中加入热水，过滤得到，煅烧得到，再氯化得到四氯化钛，四氯化钛和镁反应生成钛和氯化镁，滤液中滴加氨水分步沉淀金属离子得到氢氧化物。 【详解】（1）已知沉淀完全时，恰好沉淀完全时的为3.2，此时，则 。若使母液中浓度不超过，则，，，所以此时溶液至少为3.53； （2）FeO是碱性氧化物，与硫酸反应生成亚铁盐和水，据此写出离子方程式为； （3）水解的离子方程式为：，加热水促进水解平衡右移，生成； （4）滤液中含有、、、，用氨水逐步调节至11.1，由表格数据可知，依次析出的沉淀是：、、、； （5）具有氧化性，能将氧化为，因为在较低时就能沉淀，便于后续除去。 20．（2025·江苏南通·三模）工业以钼精矿为原料制备的过程如下： 、 (1)“焙烧”：将钼精矿置于石英反应罐中并通入空气，高温充分反应得到钼焙砂。冷却后采用XRD分析焙烧前后物相的变化如下图所示。写出焙烧时生成的化学反应方程式： 。 (2)“预处理”：将钼焙砂和、混合溶液按一定比例混合，加热反应一段时间，过滤后，得到含、多钼酸铵、等滤渣。[已知在水中存在平衡：] ①“预处理”需在通风设备中进行，原因是 。 ②写出转化为的化学方程式： 。 ③其他条件一定，适当增大浓度，所得滤渣中Mo的含量增大，原因是 。 (3)“氨浸”：将预处理后所得滤渣用氨水浸泡，其中的、可转化为可溶的，还有少量的难溶于氨水。为进一步提高Mo元素的浸出率，可在氨水中加入的物质是 。 (4)五钼酸铵[，]在氮气中焙烧，可逐步分解，最终得到。取1.648g五钼酸铵固体在氮气氛围中焙烧，有气体和生成，维持300℃时加热当固体质量不再变化时，所得固体[组成为，Mo为价]质量为1.57g。计算300℃所得固体的化学式，并写出计算过程 。 【答案】(1) (2) 钼焙砂和硝酸、硝酸铵混合加热反应，生成氮氧化物等有毒气体 (NH4)2MonO(3n+1)在水中存在平衡：，其他条件一定，适当增大NH4NO3浓度，浓度增大，平衡逆向移动，析出更多的(NH4)2MonO(3n+1)，所得滤渣中Mo的含量增大 (3)硝酸铵 (4)(NH4)1.5Mo5O15.75 【分析】将钼精矿置于石英反应罐中并通入空气，高温充分反应得到钼焙砂，将钼焙砂和HNO3、NH4NO3混合溶液按一定比例混合，加热反应一段时间，过滤后，得到含H2MoO4、多钼酸铵[(NH4)2MonO(3n+1)]、SiO2等滤渣，将预处理后所得滤渣用氨水浸泡，其中的H2MoO4、(NH4)2MonO(3n+1)可转化为可溶的(NH4)2MoO4，还有少量的CaMoO4难溶于氨水；五钼酸铵[(NH4)4Mo5O17，M=824g⋅mol−1]在氮气中焙烧，可逐步分解，最终得到MoO3。 【详解】（1）钼精矿(主要成分是MoS2)与空气中的氧气在高温的条件下反应生成MoO3和SO2，反应的方程式为：； （2）①钼焙砂和硝酸、硝酸铵混合加热反应生成H2MoO4、多钼酸铵[(NH4)2MonO(3n+1)]、SiO2等滤渣，同时生成氮氧化物等有毒气体，所以“预处理”需在通风设备中进行； ②将钼焙砂和、混合溶液按一定比例混合，加热反应一段时间，过滤后，得到多钼酸铵等，据元素种类守恒，产物还有Ca(NO3)2，设(NH4)2MonO(3n+1)的化学计量数为1，由Ca、Mo、守恒得反应为，由N原子守恒得4+x=2n+2、由H原子守恒得8+x=8+2y，解得x=2n-2、y=n-1，则CaMoO4转化为(NH4)2MonO(3n+1)的化学方程式为：； ③根据题意，(NH4)2MonO(3n+1)在水中存在平衡：，其他条件一定，适当增大NH4NO3浓度，浓度增大，平衡逆向移动，析出更多的(NH4)2MonO(3n+1)，所得滤渣中Mo的含量增大； （3）CaMoO4难溶于氨水，为进一步提高Mo元素的浸出率，可在氨水中加入加入硝酸铵； （4）所得固体组成为(NH4)aMobOc，其中Mo为+6价，根据正负化合价代数和为0，则a+6b-2c=0；1.648g五钼酸铵的物质的量为：0.002mol，五钼酸铵固体在氮气氛围中焙烧，有气体NH3和H2O生成，根据氮元素和氢元素质量守恒得到：，a=1.5，钼原子反应前后个数不变，则b=5，根据所得固体组成为(NH4)aMobOc，其中Mo为+6价，根据正负化合价代数和为0，则a+6b-2c=0，则c=15.75，则300℃所得固体的化学式为：(NH4)1.5Mo5O15.75。 21．（2025·湖北黄冈·三模）从水钴矿(主要含Co2O3及少量Fe2O3、Al2O3、MgO、SiO2、MnO、MnO2、CaO等杂质)中制备CoC2O42H2O的工艺如图。 已知：①电极电势的大小反映了氧化剂的氧化能力相对大小。 电极电势 S2O/SO Co3+/Co2+ H2O2/H2O Cl2/Cl- ClO-/Cl- Fe3+/Fe2+ I2/I- Eθ/V 2.01 1.92 1.78 1.36 0.81 0.77 0.53 ②该工艺条件下，金属离子沉淀情况的pH值如下表所示，沉淀完全视为金属离子浓度为10-5mol/L。 金属离子 Co3+ Co2+ Fe3+ Fe2+ Al3+ Mg2+ Mn2+ Ca2+ 开始沉淀 1.2 7.6 2.7 7.6 4.0 9.9 7.7 9.0 沉淀完全 2.4 9.2 3.7 9.6 5.2 13.2 9.8 11.0 根据题目所给信息，回答下列问题： (1)写出“浸出”过程中最主要的离子方程式 。“浸出”过程中的Na2SO3的物质的量不足可能会生成 ，污染环境。 (2)以下物质适合作“氧化”过程中氧化剂的是 (填序号) a．S2O        b．H2O2        c．ClO-        d．I2 (3)“调pH”过程的范围为 。 (4)若用R表示异辛基，萃取剂磷酸二异辛酯的结构式可写为，“萃取”过程后溶液中的Co2+采取六配位，以一种中性配分子的形式存在，试将这种分子的结构补充完整 。(不考虑立体异构) (5)“反萃取”过程添加的试剂M是 (写化学式)溶液。试剂M不宜过量，可能的原因是 。 【答案】(1) Co2O3+SO+4H+=2Co2++SO+2H2O 氯气 (2)bc (3)5.2≤pH<7.6 (4) (5) H2SO4 磷酸二异辛酯在过量酸的作用下会水解为磷酸和异辛醇，失去萃取能力，无法循环使用 【分析】水钴矿加入稀盐酸与金属氧化物反应，Na2SO3还原Co3+、Fe3+、MnO2，加入氧化剂与浸出液中Fe2+发生氧化还原反应生成Fe3+，加入碳酸钠调节pH沉淀Fe3+、Al3+得到滤渣1为Fe(OH)3、Al(OH)3，加入NaF除镁钙得到滤渣2为MgF2、CaF2，萃取Co2+，与Na+、Mn2+分离，反萃取后加入(NH4)2C2O4与Co2+反应生成CoC2O4•2H2O。 【详解】（1）水钴矿的主要成分为Co2O3，因此“浸出”过程中最主要的反应Na2SO3还原Co2O3，离子方程式为Co2O3+SO+4H+=2Co2++SO+2H2O；“浸出”过程中溶液中加入了盐酸，Cl-也是还原剂，因此Na2SO3的物质的量不足可能会生成氯气，污染环境。 （2）“氧化”过程是将Fe2+氧化为Fe3+，加入的氧化剂不能引入新的杂质，使用氧化剂S2O和I2在溶液中引入了新杂质SO和I-，而使用氧化剂H2O2和ClO-的还原产物为H2O和Cl-，不引入新杂质，故答案为bc。 （3）加入碳酸钠调节pH的目的是沉淀Fe3+、Al3+，而不沉淀其他离子，因此pH范围为：5.2≤pH<7.6。 （4） 萃取”过程后溶液中的Co2+配合物的分子结构为：。 （5）“反萃取”过程添加的试剂M是H2SO4；试剂M不宜过量，可能的原因是：磷酸二异辛酯在过量酸的作用下会水解为磷酸和异辛醇，失去萃取能力，无法循环使用。 22．（2025·广东汕头·三模）锗是一种战略性金属，广泛应用于光学及电子工业领域。某锌浸渣中含有、、、、等，利用锌浸渣提取的实验流程如下图所示： 已知：①部分含锗微粒的存在形式与的关系为： pH pH<2 pH>12 Ge存在形式 ②部分金属离子的沉淀： 开始沉淀 7.5 2.3 6.2 沉淀完全 9.0 3.2 8.0 回答下列问题： (1)“滤渣”的主要成分的化学式是 。 (2)在“还原浸出”步骤中发生反应的离子方程式为 。 (3)“沉锗”步骤中加入的物质A属于碱性氧化物，其化学式是 。“沉锗”操作后，Ge以的形式存在，随着的升高，的沉淀率升高，“沉锗”操作理论上需控制范围为 。 (4)“酸溶”后，溶液的为1.8，向溶液中加入酒石酸萃取剂，其原理为酒石酸与含锗微粒形成酒石酸络阴离子 ①若升高，锗的萃取率下降，原因是 。 ②“反萃取”中加入的物质B是 (填标号)。 a．溶液    b．溶液    c．溶液 (5)一种锗晶胞结构如下左图，与锗原子距离最近且相等的锗原子有 个，锗原子A的原子坐标为，锗原子的原子坐标为 ；将该晶胞沿图中体对角线投影，下左图中锗原子B投影的位置是下右图的 号位(填数字)。 【答案】(1)、 (2) (3) (4) 生成后难以与酒石酸形成配合物 a (5) 4 4 【分析】由题给流程可知，锌浸渣用二氧化硫、硫酸溶液还原浸出，将氧化铁转化为硫酸亚铁，氧化锌、氧化锗转化为硫酸锌、硫酸锗，二氧化硅和硫酸铅不反应，过滤得到含有二氧化硅、硫酸铅的滤渣和滤液；向滤液中加入氧化钙调节溶液pH在5—6.2范围内，将溶液中的硫酸锗转化为二氧化锗沉淀，过滤得到含有硫酸亚铁、硫酸锌的滤液和含有氢氧化钙、二氧化锗的滤渣；向滤渣中加入硫酸溶液酸溶，将氢氧化钙转化为硫酸钙、二氧化锗转化为硫酸锗，经一系列操作得到石膏和硫酸锗溶液；向溶液中加入酒石酸和有机溶剂萃取、分液得到水相和含有的有机相；向有机相中加入氢氧化钠溶液调节溶液pH大于12，反萃取、分液得到锗酸钠，选择合适还原剂将锗酸钠还原得到锗。 【详解】（1）由分析可知，滤渣的主要成分为二氧化硅和硫酸铅，故答案为：、； （2）由分析可知，还原浸出时氧化铁发生的反应为氧化铁与二氧化硫、硫酸溶液反应生成硫酸亚铁和水，反应的离子方程式为，故答案为：； （3）由分析可知，加入氧化钙调节溶液pH在5—6.2范围内的目的是将溶液中的硫酸锗转化为二氧化锗沉淀，故答案为：CaO；； （4）①由题意可知，加入酒石酸和有机溶剂萃取时，溶液的pH为1.8，锗元素以硫酸锗的形式存在，由题给信息可知，溶液pH升高，溶液中硫酸锗会转化为离子，使得硫酸锗难以与酒石酸形成配合物，导致锗的萃取率下降，故答案为：生成后难以与酒石酸形成配合物； ②由分析可知，加入氢氧化钠溶液调节溶液pH大于12，反萃取的目的是分液得到锗酸钠，故选a； （5）由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的锗原子与位于体对角线上的锗原子距离最近，则与锗原子距离最近且相等的锗原子有4个；位于顶点的锗原子A的原子坐标为，说明晶胞的边长为1，则位于右侧面心的锗原子的原子坐标为；由投影图中锗原子A、C的位置可知，锗原子B投影的位置是图中的4号位，故答案为：4；；4。 23．（2025·福建·三模）三氧化二铬()可用于制备陶瓷、合金、耐火材料等。由铬铁矿(含和少量、、)制备的一种流程如下： 已知： ①，，，；当溶液中金属离子浓度时，可认为该金属离子已沉淀完全。 ②“水浸”所得浸渣的主要成分为和。 ③，。 回答下列问题： (1)“焙烧”时，发生反应的化学方程式为 。 (2)“焙烧”时，每消耗1mol，需消耗 mol。 (3)该实验条件下，从浸渣中提取的方法为：将浸渣酸溶、过滤，得到金属离子浓度均为0.2的滤液；然后调节滤液pH的范围为 ，过滤、洗涤、煅烧，得到产品。 (4)“调pH为7～8”和“酸化”两步不能合并，原因是 。“酸化”时，不能用盐酸代替硫酸，原因是 。 (5)“热还原”过程中生成，反应的化学方程式为 。 (6)晶胞结构如图所示，晶体的密度为，晶胞体积为V。晶胞结构示意图中的小黑球代表 (填“”或“”)，阿伏加德罗常数 。 【答案】(1) (2)1.75 (3)3.2≤pH<9(或3.2～9) (4) 两步合并可能会导致溶解，降低产品纯度 酸性条件下能还原，降低产品产率并产生污染性气体 (5) (6) (或其他正确答案) 【分析】铬铁矿(含和少量、、)加入碳酸镁与二氧化硅反应生成，“焙烧”时与NaOH和在高温下反应生成和 ，“水浸”所得浸渣的主要成分为和，加入硫酸调pH得到沉淀，溶液加入硫酸转化为，“热还原”过程为NH4Cl与反应生成和。 【详解】（1）焙烧时，碳酸镁与二氧化硅反应生成和二氧化碳，化学方程式为：。 （2）“焙烧”时，发生反应的化学方程式为 ，每消耗1mol，需消耗1.75mol。 （3）浸渣的主要成分为和。从浸渣中提取时，调节滤液pH的目的是将沉淀完全，而不形成沉淀。当沉淀完全时，溶液中，则，即pH≥3.2；当不形成沉淀时，溶液中 ，则，即pH<9，则调节滤液pH的范围为3.2≤pH<9。 （4）用硫酸溶液“调pH为7～8”的目的是使完全转化为，“酸化”的目的是使充分转化为。两步合并可能会导致溶解，降低产品纯度。“酸化”时，不能用盐酸代替硫酸，因为酸性条件下能还原，降低产品产率并产生污染性气体。 （5）“热还原”过程中NH4Cl与反应生成和，反应的化学方程式为：。 （6）晶胞中与的个数比应为2∶3，根据晶胞结构可以看出，小白球的数目为4，小黑球的数目为，则小白球数目∶小黑球数目=4∶6=2∶3，对照化学式可知，小黑球代表。1个晶胞含2个，则晶胞的质量为g；晶胞的体积为。晶体的密度，则阿伏加德罗常数。 24．（2025·河北邯郸·三模）(六氟锑酸钠)是光化学反应的催化剂。我国科学家开发的一种以锑矿(主要含、，还含少量、、等)为原料制备的工艺流程如图所示。 已知：①常温下，、。 ②“滤液”中主要含有、以及三种溶质。 回答下列问题： (1)锑矿含有的五种元素(、、、、)中位于元素周期表p区的有 种，基态原子的价电子排布式为 。 (2)“浸出”时可与反应生成硫代亚锑酸盐()和亚锑酸盐()，写出反应的离子方程式： ；只能在碱性介质中存在，遇酸则生成硫代亚锑酸(不稳定，与亚硫酸类似，会分解)，写出与稀硫酸反应的离子方程式： 。 (3)“滤渣1”的成分是 (填化学式)。 (4)“精制”的目的是除去溶液中的。常温下，向“滤液”中加入胆矾，生成和沉淀，若此时溶液的为10，则溶液中剩余 。 (5)锑矿粉中的质量分数为20%，整个流程中损失率为5%，则锑矿粉理论上能制备的质量为 (保留两位有效数字)。 (6)工业上还可以通过电解含、、的溶液制备金属，电解过程中，阳极上发生的电极反应为 。 【答案】(1) 3 (2) (3)和 (4) (5)4.0 (6)或 【分析】锑矿粉加入硫代硫酸钠做还原剂，在NaOH溶液中将Sb2O5还原，Sb2O3和Sb2S3都溶于NaOH溶液，Fe2O3和CuS不溶，过滤除去，含NaSbO2和Na2S的溶液中加入硫酸铜溶液，生成CuS和Cu(OH)2沉淀，过滤后向滤液中先加入浓NaOH溶液，加热至适当温度后，慢慢滴入H2O2溶液，将+3价的Sb氧化为+5价，得到NaSbO3·3H2O沉淀，过滤，向得到的NaSbO3·3H2O晶体中加入氢氟酸进行转化，最后为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到NaSbF6。 【详解】（1）元素周期表p区元素价电子排布为ns2np1~6，、、、、S中位于元素周期表p区的有、、S共3种，位于第五周期VA族，价电子排布式为。 （2）“浸出”时可与反应生成硫代亚锑酸盐()和亚锑酸盐()，根据电荷守恒和原子守恒配平离子方程式为：；只能在碱性介质中存在，遇酸则生成硫代亚锑酸，硫代亚锑酸与亚硫酸类似，会分解产生沉淀和H2S气体，离子方程式为：。 （3）由分析可知，“滤渣1”的成分是和。 （4）“精制”的目的是除去溶液中的，常温下，向“滤液”中加入胆矾，生成和沉淀，若此时溶液的为10，c(OH-)=，c(Cu2+)=，则溶液中剩余 。 （5）锑矿粉中Sb的质量分数为20%，整个流程中损失率为5%，则10t锑矿粉理论上能制备NaSbF6的质量为≈4.0t。 （6）工业上还可以通过电解含、、的溶液制备金属，电解过程中，S2-在阳极失去电子生成S，OH-也可在阳极失去电子生成O2，阳极上发生的电极反应为或。 25．（2025·湖北·三模）固体电解质LATP的化学式为Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3，某研究人员以钛铁矿精粉(主要成分为FeTiO3，含少量Al2O3、SiO2)为原料合成LATP的工艺流程如图所示。 请回答下列问题： (1)“粉碎”的目的是 ，为了达到这一目的，还可以采用的措施有 (答一条即可)。 (2)“碱浸”的目的是除去 (填化学式)。 (3)“碱浸”时加入适当过量的NaOH溶液，“酸浸”时加入适当过量的稀硫酸，且NaOH溶液和稀硫酸均不宜过量太多，其主要原因是 。 (4)“沉钛”时生成Ti3(PO4)4的化学方程式为 。 (5)本实验洗涤Ti3(PO4)4时采用如图所示装置，该装置为抽滤装置，其原理是用抽气泵使吸滤瓶中的压强降低，达到快速固液分离的目的。其中“安全瓶”的作用是 。 (6)常温下，Ti3(PO4)4的Ksp=a，当溶液中c(Ti4＋)≤1.0×10-5 mol·L-1时可认为Ti4＋沉淀完全，则“沉钛”时，溶液中c(PO)最低为 mol·L-1. 【答案】(1) 增大接触面积，加快反应速率 适当升温(或搅拌) (2)Al2O3、SiO2 (3)适当过量可以使反应更充分，不能过量太多是防止过量NaOH、H2SO4腐蚀反应容器，且后续处理浸液1和滤液2成本高 (4)4H3PO4＋3TiOSO4=Ti3(PO4)4↓＋3H2SO4＋3H2O (5)防止吸滤瓶中的液体倒吸到抽气泵中 (6) 【分析】钛铁矿粉碎过筛后加入NaOH溶液，氧化铝、二氧化硅和NaOH溶液反应而除去，FeTiO3用稀硫酸酸浸，得到TiOSO4和FeSO4的混合溶液，加磷酸沉钛，得到Ti3(PO4)4，Ti3(PO4)4和AlPO4、Li3PO4高温反应得到LATP，据此回答。 【详解】（1）“粉碎”的目的是增大接触面积，加快反应速率；为了达到加快反应速率的目的，还可以适当升温或搅拌，以及适当增加NaOH溶液的浓度等； （2）钛铁矿粉碎过筛后主要成分为FeTiO3，含少量Al2O3、SiO2，加入NaOH溶液“碱浸”的目的是除去杂质Al2O3、SiO2； （3）NaOH溶液、H2SO4溶液均具有强烈的腐蚀作用，NaOH 溶液和稀硫酸均不宜过量太多，适当过量可以使反应更充分，不能过量太多是防止过量NaOH、H2SO4腐蚀反应容器，且后续处理浸液1和滤液2成本高； （4）“沉钛”时加入磷酸生成Ti3(PO4)4的化学方程式为：4H3PO4＋3TiOSO4=Ti3(PO4)4↓＋3H2SO4＋3H2O； （5）抽滤原理是用抽气泵使吸滤瓶中的压强降低，抽气泵中的压强降低容易出现倒吸现象，需要加入“安全瓶”平衡气压，防止吸滤瓶中的液体倒吸到抽气泵中； （6），，当Ti4+沉淀完全时，溶液中c(PO)最低为。 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$