第4单元 发展素养（四） 科学探究——以金属及其化合物为主体的化学工艺流程分析(课件PPT)-【高考快车道】2026年高考化学大一轮专题复习总复习

该高中化学高考复习课件聚焦“金属及其化合物的化学工艺流程分析”核心考点，依据高考评价体系梳理了原料预处理、反应条件控制、离子反应等关键考查维度，通过近五年真题统计明确“流程分析”占30%、“离子方程式书写”占25%的高频考点分布，归纳出选择、填空两大类常考题型。 课件亮点在于“六看法”微流程突破法和“三审”思维模型，以2024福建卷废线路板提铜真题为例，深入解析“酸溶-碱溶”步骤的离子反应推断，培养学生的科学思维和科学探究与实践素养。特设“易错点警示”如Ksp计算中离子浓度比的推导技巧，帮助学生高效掌握得分点，教师可据此开展针对性复习，提升备考效率。

- - 发展素养（四） 科学探究——以金属及其 化合物为主体的化学工艺 流程分析 1 01 探究点1 以金属及其化合物为主体的 “微流程” 02 探究点2 以金属及其化合物为主体的 化学工艺流程分析 03 作业手册 答案速查【听】 答案速查【作】 2 探究点1 以金属及其化合物为主体的“微流程” “六看法”突破金属及其化合物的制备“微流程” 3 例1 [2024·福建卷] 从废线路板（主要成分为铜，含少量铅锡合金、 铝、锌和铁）中提取铜的流程如下： 已知“滤液2”主要含和 。下列说法正确的是( ) 4 A.“机械粉碎”将铅锡合金转变为铅和锡单质 B.“酸溶”时产生、和 C.“碱溶”时存在反应： D.“电解精炼”时，粗铜在阴极发生还原反应 √ 5 [解析] 废线路板先机械粉碎，可以增加其反应的接触面积，加入稀盐 酸后铝、锌、铁溶解，进入滤液1，“碱溶”时通入氧气、加氢氧化钠， 可以溶解锡和铅，最后电解精炼得到铜。 “机械粉碎”是物理变化过程，有利于后续“酸溶”中增大接触面积，加 快反应速率，A错误； 6 “酸溶” 的过程中、、与稀盐酸反应转化为对应的离子、 、，B错误； “碱溶”时根据“滤液2”中有 ，存在反应： ，故C正确； “电解精炼”时粗铜在阳极发生氧化反应，逐步溶解，故D错误。 7 变式题 [2023·湖南卷] 处理某铜冶金污水（含、、 、 ）的部分流程如下： 8 已知：①溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 如下表所示： 物质 开始沉淀 1.9 4.2 6.2 3.5 完全沉淀 3.2 6.7 8.2 4.6 ②, 。 下列说法错误的是( ) A.“沉渣 Ⅰ ”中含有和 B.溶液呈碱性，其主要原因是 C.“沉淀池 Ⅱ ”中，当和 完全沉淀时，溶液中 D.“出水”经阴离子交换树脂软化处 理后，可用作工业冷却循环用水 √ 10 [解析] 污水中含有铜离子、铁离子、锌离子、铝离子，首先加入石灰 乳，调 沉淀铁离子和部分铝离子，过滤后，加入硫化钠溶液沉 淀其中的铜离子和锌离子，再次过滤。 根据表格数据可知 在时开始形成氢氧化铁沉淀，在 时完全沉淀， 在时开始形成氢氧化铝沉淀，在 时完全沉淀，当时， 完全沉淀，部分沉淀，即 “沉渣Ⅰ”中含有 和 ， A正确； 11 硫化钠溶液中的硫离子可以水解产生氢氧根离子，使溶液显碱性，以 第一步水解为主，方程式为 ，B正确； 当铜离子和锌离子完全沉淀时，则硫化铜和硫化锌都达到了沉淀溶解 平衡，溶液中 ， C正确； 污水经过处理后其中含有较多的钙离子， 故“出水”应该经过阳离子交换树脂软化 处理，达到工业冷却循环用水的标准后， 才能使用，D错误。 探究点2 以金属及其化合物为主体的化学工艺流程分析 1.化学工艺流程思维模型——“三审” （1）审题干——明确原料成分和目的要求 13 （2）审流程——明确各步转化原理和目的 ①试剂线：为达到最终目的加入的物质，起到酸、碱中和或氧化、还 原作用等； ②转化线：元素守恒——焙烧、溶浸、沉淀、煅烧、电解、结晶等； ③除杂线：复分解沉淀、置换沉淀、氧化还原沉淀，加热产生气体等； ④分离线：蒸发、结晶、过滤（趁热过滤）、洗涤、干燥等。 14 （3）审问题——明确答什么 ①不要答非所问：要看清题目要求，按要求答题，防止答非所问。 ②规范答题：回答问题要准确全面，注意语言表达的规范性，特别是 化学用语的书写与表示要准确、规范。 15 2.化学工艺流程中原料预处理的5种常用方法 方法 目的 研磨 增大固体与液体或气体间的接触面积,加快反应速率 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 灼烧 除去可燃性杂质或使原料初步转化,如从海带中提取碘时 的灼烧就是为了除去可燃性杂质 16 方法 目的 煅烧 改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质在高温下氧 化、分解,如煅烧高岭土 续表 3.化学工艺流程中控制反应条件的6种方法 方法 目的 调节溶液的 常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀 控制温度 根据需要升温或降温,改变反应速率或使平衡 向需要的方向移动 控制压强 改变速率,影响平衡 使用合适的催化剂 改变反应速率,控制达到平衡需要的时间 趁热过滤 防止某物质在降温时析出 18 方法 目的 冰水洗涤 洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤 过程中的溶解损耗 续表 ［注意］ 调节 所需的物质一般应满足两点: ①能与反应,使溶液 变大; ②不引入新杂质。例如,若要除去中混有的,可加入 、 或等物质调节溶液的,不可加入 溶液、 氨水等。 20 例2 [2024·河北卷节选] 是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要 的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取 的工艺，具有钒回 收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如下。 21 已知：ⅰ.石煤是一种含的矿物，杂质为大量和少量 等； 苛化泥的主要成分为、、 等。 ⅱ.高温下，苛化泥的主要成分可与 反应生成偏铝酸盐；室温下， 偏钒酸钙 和偏铝酸钙均难溶于水。 回答下列问题： 22 [解析] 石煤和苛化泥制团烘干，通入空气进行焙烧，反应生成 、、、、和 等，水浸可分离 焙烧后的可溶性物质（如、 ）和不溶性物质 、等 ，过滤后 滤液进行离子交换、洗脱，用于富 集和提纯，再加入氯化铵溶液 沉钒，生成 ，经一系列处 理后得到； 23 滤渣①在，的条件下加入 溶液进行盐浸， 滤渣①中含有钒元素，通过盐浸，使滤渣①中的钒元素可进入滤液①中， 再将滤液①进入离子交换工序，进行 的富集。 24 （1）钒原子的价层电子排布式为________；焙烧生成的偏钒酸盐中 钒的化合价为____，产生的气体①为_____（填化学式）。 [解析] 钒是23号元素，其基态原子价层电子排布式为 ；焙烧过 程中，氧气被还原，被氧化生成 ，偏钒酸盐中钒的化合价为 价；在以上开始 分解生成，且或 生成偏钒酸盐或偏铝酸盐时也生 成，生成的气体①为 。 25 （2）水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙， 滤液中杂质的主要成分为____________（填化学式）。 [解析] 由已知信息可知，高温下，苛化泥的主要成分与 反应生 成偏铝酸钠和偏铝酸钙，偏铝酸钠溶于水得 ，偏铝酸钙难 溶于水，所以水浸工序所得 滤液中杂质的主要成分是 。 26 （3）在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙，发生反应的离 子方程式为________________________________________________； 加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为__________________ __________________________________________；浸取后低浓度的滤 液①进入__________（填工序 名称），可实现钒元素的充分 利用。 提高溶液中的浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙，释放 离子交换 27 [解析] 在弱碱性环境下，滤渣①中的与和 反应生 成、和 ，离子方程式为 ； 加压导入 盐浸工序，可提高溶液中 的浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙， 释放，从而提高浸出率； 滤液①中含有、 等，且浓度 较低，若要利用其中的钒元素，需要 通过离子交换进行分离、富集，故滤 液①应进入离子交换工序。 28 （4）洗脱工序中洗脱液的主要成分为______（填化学式）。 [解析] 由离子交换工序中树脂的组成可知，洗脱液中应含有 ，洗 脱出的偏钒酸盐应易溶于水，结合成本问题，故洗脱液的主要成分应 为 。 29 【思维过程】 30 变式题 [2024·安徽卷节选] 精炼铜产生的铜阳极泥富含、、 等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离提取金和银的流 程，如下图所示。 回答下列问题： 31 [解析] 精炼铜产生的铜阳极泥 富含、、 等多种元素， 加入硫酸、浸取，被转 化为进入“浸出液1”中，、 不反应，“浸渣1”中含有和； “浸渣1”中加入盐酸、浸取， 转化为进入“浸出液2”， 转化为，“浸渣2”中含有 ； “浸出液2”中加入将还原为，同时被氧化为 ； “浸渣2”中加入，将转化为 ，得到“浸出液3”， 利用电沉积法将还原为 。 32 （1）“浸出液1”中含有的金属离子主要是______。 [解析] 由分析可知，铜阳极泥中加入硫酸、浸取， 被转化为 进入“浸出液1”中，故“浸出液1”中含有的金属离子主要是 。 33 （2）“浸取2”步骤中，单质金转化为 的化学方程式为________ _______________________________。 [解析] “浸取2”步骤中，在盐酸作用下，与 发生氧化还原反应， 生成和 ，根据得失电子守恒及质量守恒，可得化学方程式 为 。 34 （3）“浸取3”步骤中，“浸渣2”中的_____（填化学式）转化为 。 [解析] 根据分析可知，“浸渣2”中含有，与 反应转化为 。 35 （4）“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为________________________ __________。“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质 为_________（填化学式）。 [解析] “电沉积”步骤中，阴极发生还原反应， 得电子被 还原为，电极反应式为 ；阴极 反应生成，同时阴极区 溶液中含有 ，故“电沉积” 步骤完成后，阴极区溶液中 可循环利用的物质为 。 36 （5）“还原”步骤中，被氧化的与产物 的物质的量之比为_____。 [解析] “还原”步骤中，被还原为，元素由 价变为0 价，被氧化为，元素由 价变为0价，根据得失电子守恒， 被氧化的与产物的物质的量之比为 。 37 Exercise 作业手册 38 探究点一 以金属及其化合物为主体的“微流程” 1.以混有的 为原料制备氧化镁的实验流程如图所示。 下列说法错误的是( ) A.“酸浸”的离子方程式为 B.浸出渣的成分是 C.母液的主要溶质是 D.固体是 √ 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 39 [解析] 是微溶物，不可拆成离子，故A错误； 不溶于盐酸，浸出渣为 ，故B正确； 加入氨水沉镁的化学方程式为 ，母液的主要溶质是 ，固体是 ，故C、D正确。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 40 2.为研究废旧电池的再利用，实验室利用废旧电池的铜帽（主要成分 为和）回收并制备 的部分实验过程如图所示。下列叙述错 误的是( ) A.“溶解”操作中溶液温度不宜过高 B.铜帽溶解后，将溶液加热至沸腾 以除去溶液中过量的氧气或 C.与锌粉反应的离子可能为、 D.“过滤”操作后，将滤液蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥后，高温灼烧 即可得纯净的 √ 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 41 [解析] “溶解”操作中溶液温度不宜过 高，否则过氧化氢会分解，故A正确； 铜帽溶解后，溶液中存在过氧化氢和 氧气，将溶液加热至沸腾以除去溶液中过量的氧气或 ，防止后面 消耗过多的锌粉，故B正确； 固体溶解后溶液中存在、 ，都可以与锌粉反应，故C正确； “过滤”操作后滤液中含有硫酸锌和硫酸钠，将滤液蒸发结晶、过滤、 洗涤、干燥后，高温灼烧不能得到纯净的 ，故D错误。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 42 3.[2023·辽宁卷] 某工厂采用如下工艺制备，已知焙烧后 元 素以 价形式存在，下列说法错误的是( ) A.“焙烧”中产生 B.滤渣的主要成分为 C.滤液①中元素的主要存在形式为 D.淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用 √ 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 43 [解析] 由题意可知，“焙烧”过程中、均被氧化，同时 转 化为对应钠盐，“水浸”时 不溶，过滤除去滤渣，滤液①中存在 ，与淀粉的水解产物葡萄糖发生氧化还原反应得到氢氧化铬 沉淀。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 44 “焙烧”过程中 发生反应产生 ，A正确； “焙烧”过程中被氧化，滤渣的主要成分为，B错误； 滤液①中 元素的化合价是价，溶液显碱性，所以元素主要存在 形式为 ，C正确； “转化”过程中元素由价降低 为价， 发生还原反应， 淀粉水解液中的葡萄糖起还原作 用，D正确。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 45 4.[2024·河北保定十校三模] 碳酸亚铁 能够帮助治疗缺铁性贫血，属 于一种补铁的营养补充剂。制备 的工艺流程如图所示。 已知：“还原”工序中不生成 单质。下列说法错误的是( ) A.中的化合价为 价 B.“酸浸”时，物质为 C.“还原”时发生反应的离子方程式为 D.“沉铁”时， 的电离平衡正向移动 √ 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 46 [解析] 该工艺流程原料为，产品为， 在空气中焙烧发生反应 为，物质为 ，酸浸得溶液， 与在“还原”工艺发生反应得到 ，通过加沉铁得到。 中的化合价价，的化合价为 价，A正确； 在空气中焙烧发生反应为，物质为 ，B错误； 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 47 酸浸得溶液，与在“还原”工序发生反应得到 ，离子方程 式为 ，C正确； “沉铁” 时反应为 ，与 电离产生的结合生成难溶物，使 平衡正移， D正确。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 5.[2024·安徽合肥三模] 某种以辉铜矿，含、 杂质］为 原料制备 的流程如图所示，下列说法错误的是 ( ) A.向溶液D中加入无水乙醇并用玻璃棒摩擦试管壁可析出目标产物 B.向溶液C中加入硫氰化钾溶液后呈现红色 C.煅烧过程中涉及的主要方程式为 D.中配位原子为 √ 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 49 [解析] 向辉铜矿中通入氧气进行煅烧，发生， 固体B为、和 ，加入硫酸过滤后得到含有、、 的溶液，加入过量氨水，得到氢氧化铁沉淀、氢氧化亚铁沉淀和 溶液，再经过处理得到。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 50 溶液D为 溶液，向溶液D中加入无水乙醇，可减小溶液的极 性、降低产物的溶解性，用玻璃棒摩擦试管壁可析出目标产物，A正确； 溶液C中溶质的主要成分为 、和 ，加入硫氰化钾溶液 会产生红色，B正确； 辉铜矿通入氧气进行煅烧，发生反应 ，C错误； 中配体是氨分子，配位原子为 ，D正确。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 51 6.[2024·山东日照模拟] 某工厂废液经简易处理后的沉淀泥浆中含有大 量废铜丝和少量、、、 元素氯化物及复杂化合物，一种以该沉 淀泥浆为原料回收铜与钒的工艺流程如图所示。 已知：常温下 ， ，溶液中的离子浓度小于 时， 可以认为已经被除尽。 下列说法错误的是( ) 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 52 A.泥浆在空气中堆放后由灰色变为 疏松的绿色粉状，是因为铜被氧化， 便于后续酸浸时铜进入溶液 B.流程中利用 除氯，可以减少 酸浸时含氯化合物的挥发 C.若浸出液中的浓度为，则酸浸时可调 D.焙烧加入的目的是使 元素转化成可溶性的钒酸盐 √ 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 53 [解析] 由泥浆堆放后由灰色变为疏松的绿色粉状可以得出是铜被氧化，酸浸时可以进入溶液便于后期制备胆矾，A正确； 常温下除氯， 进入废液，可以在酸浸时减少挥发，更加环保，B正确； 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 54 时， ，经计算 ， 能使 除尽，，也会随之沉淀，C错误； 焙烧时加入，可以使 元素转化成 可溶性的钒酸盐，水浸时进入溶液，水浸 除掉杂质元素，更好地回收钒，D正确。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 7.[2024·辽宁抚顺六校联考] 以高硫铝土矿（主要成分为 、 、，还含有少量 和硫酸盐）为原料制备聚合硫酸铁{ }和明矾的部分工艺流程如图所示。 已知：赤泥液的主要成分为 。 下列说法错误的是( ) 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 56 A.赤泥液的作用是吸收“焙烧”阶段中产生的 B.从“滤液”到“明矾”的过程中还应有“除硅”步骤 C.聚合硫酸铁可用于净化自来水，与其组成中的 具有氧化性有关 D.在“聚合”阶段，若增加用量，会使中 变大 √ 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 57 [解析] 焙烧时，与反应生成和 ，反应方程式为 ，用赤泥液中的 吸收生成的 ，A正确； 由于“碱浸”造成二氧化硅溶于氢氧化钾溶液，滤液中含硅酸盐，从 “滤液”到“明矾”的过程中，需要进行“除硅”步骤，B正确； 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 58 聚合硫酸铁可用于净化自来水，与其组成中的 具有水解产生胶体 的性质有关，与其组成中的 具有氧化性无关，C错误； 在“聚合” 阶段，若增加用量，碱性增强， 变大，D正确。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 59 探究点二 以金属及其化合物为主体的化学工艺流程分析 8.[2025·湖北部分重点中学联考] 钛白粉 是一种重要的工业原料， 可作白色颜料和增白剂。一种以钛铁矿（主要成分是 ，含有少 量的、、等杂质）为原料生产制备 的工艺流程如图 所示。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 60 [解析] 钛铁矿（主要成分是，含有少量的、、 等 杂质）加入硫酸酸浸，反应生成、、 和微溶的 ， 不与硫酸反应，过滤后所得滤液1中加入铁屑，将三价铁 转化为二价铁，再将绿矾分离出来， 经过水解 后得到和硫酸，最后煅烧得到钛白粉 。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 61 回答下列问题： （1）基态 原子的价层电子排布为________。 [解析] 是22号元素，基态原子的简化电子排布式为 ， 价层电子排布为 。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 62 （2）“酸浸”是用硫酸在加热下“溶 煮”钛铁矿，“滤液1”中含有 ， 则“酸浸”中 发生反应的离子 方程式为_______________________ __________________________。由 图可知，当的浸出率为 时， 所采用的实验条件为_____________ ____________。 、或、 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 63 [解析] “酸浸”是加入硫酸后，硫酸与 加热发生反应生成、 ，离子方程式为； 当的浸出率为 时，可对应和两条曲线，故实验条件 为、或、 。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 64 （3）绿矾是 ，则“还原”加入过量铁粉的目的是________ __________________________________。 将全部还原为，同时防止被氧化 [解析] 加入过量铁粉是为了将全部还原为，同时防止 被 氧化。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 65 （4）“水解”过程中适当稀释并加热的目的是______________________ ___________________________。 促进水解，防止形成胶体，便于过滤分离 [解析] 经过水解后得到 和硫酸，根据水解规律：越 稀越水解、越热越水解，则“水解”过程中适当稀释并加热是为了促进 水解，防止形成胶体，便于过滤分离 。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 66 （5）钛是一种性能非常优越的金属，工业上可利用与 反应制 备金属钛。下列金属冶炼方法与冶炼 的方法相似的是___ （填字母）。 .高炉炼铁 .电解熔融 制钠 .铝热反应制锰 分解制汞 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 67 [解析] 工业上可利用与 反应制备金属钛，利用的是热还原法。 高炉炼铁是利用在高温条件下将还原为，是热还原法， 符合题意； 电解熔融制钠为电解法， 不符合题意； 铝热反应制锰是利用在高温条件下将二氧化锰还原生成锰，属于 热还原法， 符合题意； 分解制汞为热分解法， 不符合题意。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 68 9.[2025·辽宁名校联盟联考] 有效利用金属资源有利于资源的可持续发 展。以闪锌矿为原料制备金属锌和 的一种工艺流程如图 所示。 已知：该闪锌矿主要成分为，含少量、、、 等杂质。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 69 [解析] 工业上用闪锌矿为原料，通入空气进行焙烧，金属硫化物发生 等反应，得到 等氧化物，向焙烧后的 固体中加入稀硫酸酸浸，得到含硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸镉、 硫酸镍的溶液，“滤渣1”为； 通入，氧化亚铁离子生成 ，加入试剂调，除去 ，再加入 锌粉发生置换反应除去镉和镍，滤液 为溶液，经过一系列操作得到 ，或电解得到金属锌。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 70 （1）“滤渣1”的主要成分为_____（填化学式）。 [解析] 由分析可知，“滤渣1”的主要成分为 。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 71 （2）“氧化”时，发生反应的离子方程式为________________________ ___________。 [解析] “氧化”的目的是氧化亚铁离子生成 ，离子方程式为 。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 72 （3）“除杂”时试剂 可以选用________________________，其作用为 ________________________________________________。 或或等 调节，使水解，转化为沉淀过滤除掉 [解析] 加入试剂的目的是除去 ，则不引入新杂质的情况下可以 加入或或等调节，使水解，转化为 沉淀过滤除掉。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 73 （4）“还原除杂”主要目的是除镍镉，其中除 的离子方程式为 ______________________。 [解析] “还原除杂”为加入锌发生置换反应除去镉和镍，除 的离子 方程式为 。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 74 （5）锌在潮湿空气中可生成 ，其反应的化学方程式 为__________________________________________。 [解析] 锌在潮湿空气中可生成 ，其反应的化学方程 式为 。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 75 （6）“电解”时，假设电量损耗为，则电解得到 时共消耗 的电量为_________C（不考虑其他副反应， ）。 482 500 [解析] 电解得到，转移电子为，电量损耗为 ，则共 消耗电量 。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 76 （7）取 加热至不同温度，剩余固体的质量变化 如图所示。推断固体A的化学式为____________。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 77 [解析] ，其中结晶水的质量 为，加热至 时，失去水的质 量，则减少 的物质的量 ，即 失水， A的化学式为 。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 78 10.[2024·河北石家庄联考] 碱式氧化镍 为镍氢电池的正极材 料。用含镍废渣（主要成分为、，还含有少量的 、 、等杂质）为主要原料制取 的工艺流程如图所示。 已知：①部分金属硫化物的为 、 ； ②当溶液时，会转化为 。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 79 [解析] 含镍废渣（主要成分为、，还含有少量的 、 、等杂质）加稀硫酸酸浸，其中 不溶于稀硫酸，过滤除 去，滤液中含、、、和； 酸性滤液中加入 ，将转化为沉淀过滤除去； 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 80 加入过氧化氢溶液，将 氧化为后，加入溶液将 转 化为黄钠铁矾沉淀，过滤除去； 再加入溶液将转化为沉淀，在过量 溶液中 转化为 ，过滤出氢氧化镍后在空气中灼烧生成碱式氧化镍。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 81 回答下列问题： （1）、 元素在周期表位于___区。 [解析] 根据、 元素基态原子核外电子排布式可知，二者在周期表 中位于 区。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 82 （2）“酸浸”后所得废渣的主要成分为_____（填化学式）；除铜步骤 的离子方程式为________________________。 [解析] 酸浸时不溶于稀硫酸，为滤渣； 酸性滤液中加入 ，将转化为 沉淀过滤除去，离子方程式为 。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 83 （3）“氧化”时，若用稀硝酸代替过氧化氢溶液氧化 ，从环保角度 分析其____________（填“是合理的”或“是不合理的”），理由是 __________________________________。 是不合理的 稀硝酸被还原为，污染环境 [解析] “氧化”时，若用稀硝酸代替过氧化氢溶液氧化 ，稀硝酸被 还原为 ，污染环境。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 84 （4）“沉镍”时，加入溶液调节至13，滤液中的 转 化为 ，写出该反应的离子方程式：________________________ ____。 [解析] 结合题干信息：当溶液时，会转化为 ， 则“沉镍”时，加入溶液调节至13，滤液中的 转化为 ，离子方程式为 。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 85 （5）“灼烧”反应过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_____。 [解析] “灼烧”时发生反应 ，则氧化 剂与还原剂的物质的量之比为 。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 86 11.[2025·湖南长沙模拟] 以钒矿石为原料制备化工产品 的一种工 艺流程如下： 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 87 已知：.“焙烧”后，固体中主要含有、 、 、；“酸浸”后，钒以 形式存在。 对四价钒具有高选择性，萃取而不萃取 。 ⅲ .多钒酸铵微溶于冷水，易溶于热水。 ⅳ .该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 如表所示。 金属离子 开始沉淀 1.9 7.0 11.9 8.1 完全沉淀 3.2 9.0 13.9 10.1 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [解析] 钒矿石经破碎、焙烧后，固体中主要含有 、 、、 ，加稀硫酸酸浸，钙离子转化为 微溶物并经过滤除去，滤液中钒以 形式存在，加铁粉和氨 水进行还原中和，该工序低于，铁将还原为 ，发生反 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 89 应 ，且溶液中铁离子和铁 反应生成亚铁离子，所得溶液经有机溶剂P204萃取后，、 等进入水相，反萃取后，进入水相，加将 氧化为 ，加氨水沉钒，生成的多钒酸铵煅烧生成 。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 90 回答下列问题： （1）基态原子的价层电子排布为________， 中各元素第 一电离能顺序由大到小为___________。 [解析] 基态原子的价层电子排布为 ； 同周期从左到右第一电离能呈增大趋势，但的轨道上电子为半满 状态，第一电离能 大于，故中各元素第一电离能由大到 小为 。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 91 （2）“还原中和”时，还原步骤中 参与反应的离子方程式为 ________________________________________。 [解析] 据分析，“还原中和”时，还原步骤中 参与反应的离子方程 式为 。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 92 （3）钒的浸出率与焙烧温度、硫酸加入量的关系如图甲、图乙所示。 则适宜的工艺条件为__________________________________________ ______________________________________。使用冰水洗涤多钒酸铵 的目的是________________________________。 温度：左右（之间均可）；硫酸加入量：（之间均可） 降低多钒酸铵的溶解度，减少损失 甲 乙 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 93 [解析] 结合图甲、图乙可知，适宜的工艺条件为温度： 左右 （之间均可），硫酸加入量：（ 之间均 可），此时钒的浸出率最高； 根据信息ⅲ，洗涤多钒酸铵时要用冰水洗涤的目的是降低多钒酸铵的 溶解度，减少溶解损失。 甲 乙 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 94 （4）流程中可循环使用的物质有_____________________________。 有机溶剂P204、（或氨水） [解析] 循环使用的物质具有“既消耗，又生成”的特点，根据流程图可 发现有机溶剂P204具有该特点； 分析“煅烧”反应：，可知 （或氨水）在流程中也可循环使用。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 95 （5）萃取后的“水相”中含有丰富的金属资源，经三道工序可回收 溶液。请根据题给信息，参照上述工艺流程，选用括号中所给 的合适试剂，将下列工艺流程剩余两步工序补充完整 溶液、 溶液、稀硫酸、、 。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 96 [答案] [解析] “萃取”分离后，所得“水相”中的金属离子有、 和少量 的，欲得到溶液，需除去杂质离子、 ，第一道工 序已经除去，说明后续工序应除去 ，又结合各金属离子开始 沉淀和完全沉淀的，可知需将氧化为 ，为了不引入杂质离 子，氧化剂可选择溶液，再调溶液的，使转变成 沉淀，为了不引入杂质离子，可利用调 。 作业手册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 97 快速核答案 发展素养（四） 科学探究——以金属及其化合物为主体的化学工艺 流程分析 探究点1 以金属及其化合物为主体的“微流程” 例1.C 变式题.D 98 <m>探究点2 以金属及其化合物为主体的化学工艺流程分析 例2.（1）<m></m> <m></m> <m></m> （2）<m></m> （3）<m></m> 提高溶液中</m>的浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙，释放<m></m> 离 子交换 （4）<m></m> 变式题.（1）<m></m> （2）<m></m> （3）<m></m> （4）<m></m> <m></m> （5）<m></m> 作业手册 探究点一 以金属及其化合物为主体的“微流程” 1.A 2.D 3.B 4.B 5.C 6.C 7.C 探究点二 以金属及其化合物为主体的化学工艺流程分析 8.（1）<m></m> （2）<m></m> <m>、</m><m></m>或<m></m>、<m></m> （3）将<m></m>全部还原为<m></m>，同时防止<m></m>被氧化 （4）促进水解，防止形成胶体，便于过滤分离<m></m> （5）<m></m> 9.（1）<m></m> （2）<m></m> （3）<m></m> 或<m></m>或<m></m>等 调节<m></m>，使<m></m>水解，转化为<m></m>沉淀过滤除掉 （4）<m></m> （5）<m></m> （6）482500 （7）<m></m> 10.（1）<m></m> （2）<m></m> <m></m> （3）是不合理的 稀硝酸被<m></m>还原为<m></m>，污染环境 （4）<m></m> （5）<m></m> 101 11.（1）<m></m> <m</m> （2）<m></m> （3）温度：<m></m>左右（<m></m>之间均可）；硫酸加入量：<m></m>（<m></m>之间均可） 降低多钒酸铵的溶解度，减少损失 （4）有机溶剂P204、<m></m>（或氨水） （5） $