重难15 钒、铬、锰、钴等过渡金属化合物的制备流程（重难专练）（全国通用）2026年高考化学二轮复习讲练测

重难15 钒、铬、锰、钴等过渡金属化合物的制备流程 内容导航 速度提升 技巧掌握 手感养成 重难考向聚焦 锁定目标 精准打击：快速指明将要攻克的核心靶点，明确主攻方向 重难技巧突破 授予利器 瓦解难点：总结瓦解此重难点的核心方法论与实战技巧 重难保分练 稳扎稳打 必拿分数：聚焦可稳拿分数题目，确保重难点基础分值 重难抢分练 突破瓶颈 争夺高分： 聚焦于中高难度题目，争夺关键分数 重难冲刺练 模拟实战 挑战顶尖：挑战高考压轴题，养成稳定攻克难题的“题感” 一、过渡金属——多变价 （1）高价态金属通常形成含氧酸根离子的盐，具有较强的氧化性，如KMnO4、K2Cr2O7、K2FeO4等，均能将浓盐酸氧化成Cl2。 （2）在空气中灼烧一些不稳定的低价金属的化合物，在分解的同时可能被氧化： MnOOHMnO2； Fe(OH)2Fe2O3； CoC2O4Co3O4。 （3）低价金属的氢氧化物，为难溶性的弱碱，且易分解成氧化物，如Fe(OH)2、Mn(OH)2、Cr(OH)3。 （4）低价硫化物，通常为有色难溶物，如HgS(黑或红)、FeS(黑)、Cu2S(黑)、FeS2(金黄)。 工业生产中，常通过转化价态、调节pH将过渡金属转化为氢氧化物沉淀或难溶硫化物分离除去。 二、过渡金属易形成配合物 （1）过渡金属离子常易水解，其水合离子通常显色，如Cu2＋(aq，蓝)、Fe2＋(aq，浅绿)、Fe3＋(aq，棕黄)、Cr3＋(aq，绿)。 （2）容易形成配合物的中心离子，如[Cu(NH3)4]2＋、[Ag(NH3)2]＋、[Fe(SCN)6]3－、[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋。 （3）向一些盐溶液中滴加氨水，先生成难溶性碱，继续滴加，生成含氨配合物，如 CuSO4(aq)[或AgNO3(aq)]Cu(OH)2(s)[或AgOH(s)][Cu(NH3)4]2＋｛或[Ag(NH3)2]＋｝。 三、铬的重要化合物 （1）Cr2O3和Cr(OH)3显两性，其转化关系如下：Cr3＋Cr(OH)3[Cr(OH)4]－。 反应的离子方程式： ①Cr3＋＋3OH－===Cr(OH)3↓； ②Cr(OH)3＋OH－===[Cr(OH)4]－，Cr3＋＋4OH－===[Cr(OH)4]－； ③[Cr(OH)4]－＋H＋===Cr(OH)3↓＋H2O； ④Cr(OH)3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O，[Cr(OH)4]－＋4H＋===Cr3＋＋4H2O。 （2）铬(Ⅵ)最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2和Cr存在下列平衡： 2Cr(黄色)＋2H＋Cr2(橙红色)＋H2O。 四、锰的化合物 （1）Mn2＋ ①在酸性条件下，很难被氧化，只有强氧化剂[如NaBiO3、PbO2、(NH4)2S2O8]才能将其氧化，如2Mn2＋＋5NaBiO3＋14H＋===5Na＋＋5Bi3＋＋2MnO＋7H2O。 在碱性条件下，Mn2＋易被氧化为MnO等，如5ClO－＋2Mn2＋＋6OH－===5Cl－＋2MnO＋3H2O。 ②Mn(OH)2为白色难溶物，极易被空气氧化，水中少量氧气能将其氧化成褐色MnO(OH)2沉淀：2Mn(OH)2＋O2===2MnO(OH)2。 （2）Mn(Ⅳ) 最重要的化合物是MnO2，是黑色结晶体或无定形粉末，在自然界中以软锰矿(MnO2·xH2O)形式存在，不溶于水和硝酸。 ①在酸性介质中，MnO2是较强的氧化剂，本身被还原为Mn2＋：MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O。 ②氧化H2O2：MnO2＋H2O2＋2H＋===Mn2＋＋O2↑＋2H2O。 ③碱熔条件下可被强氧化剂O2、KClO3、MnO等氧化为MnO，如2MnO2＋4KOH＋O2===2K2MnO4＋2H2O。 ④锌锰干电池(Zn­MnO2­KOH)，正极：MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－。 （3）Mn(Ⅵ) MnO(绿色)存在于强碱性溶液中，最重要的化合物是Na2MnO4和K2MnO4 ①在中性、酸性环境中MnO均发生歧化反应： 3MnO＋2H2O===2MnO＋MnO2↓＋4OH－； 3MnO＋4H＋===2MnO＋MnO2↓＋2H2O。 ②锰酸钾是制备高锰酸钾(KMnO4)的中间体：2MnO＋2H2O2MnO＋2OH－＋H2↑。 （4）KMnO4 热稳定性差，通常保存在棕色试剂瓶中：2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑。 ①在酸性介质中，MnO具有强氧化性，可以氧化Fe2＋、Cl－、H2C2O4、H2O2等，本身被还原为Mn2＋，如MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。 ②在弱碱性、中性或微弱酸性溶液中，MnO仍旧是氧化剂，本身被还原为MnO2。 ③在强碱性溶液中，当MnO过量时，还原产物是MnO。 五、钒的重要化合物 （1）五氧化二钒既能溶于强碱，又能溶于强酸，如： V2O5＋6NaOH===2Na3VO4＋3H2O； V2O5＋6HCl===2VOCl2＋Cl2↑＋3H2O。 （2）VO2＋、V：在酸性介质中，V具有强氧化性，如： V＋Fe2＋＋2H＋===VO2＋＋Fe3＋＋H2O， 2V＋H2C2O4＋2H＋===2VO2＋＋2CO2↑＋2H2O。 六、钴及其化合物 1．钴(Co) （1）常温下与氧、硫等非金属单质无显著作用，但在高温时有剧烈反应。 （2）与稀H2SO4和稀盐酸反应较缓慢。 （3）在冷的浓硝酸中易钝化，与稀硝酸易反应。 （4）钴是两性金属。 2．钴的氧化物 CoO Co2O3——氧化高钴 ①物理性质：黑灰色，不溶于水、醇和氨水 ②化学性质：一定条件下可被H2或CO还原成单质钴。能溶于酸和强碱 ①物理性质：黑色，不溶于水 ②化学性质：具有强氧化性 Co2O3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O 3.钴的氢氧化物 Co(OH)2 Co(OH)3 ①物理性质：不溶于水 ②化学性质 a.能与酸反应：Co(OH)2＋H2SO4===CoSO4＋2H2O b.弱还原性：在空气中被缓慢氧化为棕褐色的Co(OH)3；可被强氧化剂(如H2O2)迅速氧化 ①物理性质：棕色固体，不溶于水和乙醇 ②化学性质：具有强氧化性 2Co(OH)3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋6H2O 4.Co3＋仅能够存在于固态物质或配合物中，在水溶液中会发生反应4Co3＋＋2H2O===4Co2＋＋4H＋＋O2↑。 （建议用时：20分钟） 1.某科研团队从铬钒渣中分离钒并制备Cr(OH)3的流程如图： 已知：①“溶解”后所得滤液为Na2CrO4、Na[Al(OH)4]和NaVO3的混合溶液； ②Cr的最高价含氧酸根离子在酸性介质中主要以Cr2存在，在碱性介质中主要以存在。 下列说法错误的是(　　) A.“灼烧”步骤的尾气中含CO2 B.“沉铝”步骤的离子方程式为2[Al(OH)4]－＋CO2===2Al(OH)3↓＋H2O C.“分离钒”之后Cr元素的存在形式主要为Cr2 D.“转化沉铬”步骤中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3 【答案】B 【解析】在“灼烧”步骤，Cr2O3、V2O3、Al2O3与Na2CO3、O2反应产生相应钠盐的同时产生CO2，因此所得的尾气中含CO2，A正确；“沉铝”步骤通入足量CO2，该反应的离子方程式为[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓，B错误；“分离钒”之后，所得溶液显强酸性，根据题意可知，酸性介质中Cr元素的存在形式主要为Cr2，C正确；Cr2具有强氧化性，与Na2C2O4和NaOH反应生成Cr(OH)3沉淀：Cr2＋3C2＋H2O＋4OH－===2Cr(OH)3↓＋6，在该反应中Cr2为氧化剂，C2为还原剂，则“转化沉铬”步骤中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3，D正确。 2．（2026·陕西省西安市西北大学附属中学模拟）五氧化二钒(V2O5)可用于冶炼钒铁、用作合金添加剂、化工催化剂等。工业上利用石煤矿粉(主要含V2O3及少量Al2O3、SiO2)为原料生产V2O5的工艺流程如下： 已知： ①“水溶”、“转沉”、“转化”后，所得含钒物质分别为NaVO3、Ca3(VO4)2、(NH4)3VO4。 ②不同pH下，正五价钒在溶液中主要存在形式见下表： pH 主要离子 ③25℃时，。 回答下列问题： （1）“焙烧”时，V2O3发生反应的化学方程式为 。 （2）“滤渣Ⅰ”的成分为 (填化学式，下同)，“滤液Ⅰ”中溶质的成分为 。 （3）先“转沉”后“转化”的目的是 。 （4）“滤渣Ⅱ”经高温煅烧后水浸，所得物质可导入到 操作中循环使用。 （5）“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是 (写出两条)。 （6）“煅烧”NH4VO3，制得产品V2O5，但反应体系中，若不及时分离出气体Ⅱ，部分V2O5.会转化成V2O4。已知V2O5转化成V2O4过程中，消耗的氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2，则V2O5转化成V2O4的化学方程式为 。 【答案】（1） （2）Al2O3、SiO2 NaOH （3）富集钒元素 （4）转沉 （5）调节pH，将转化为；利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全 （6） 【分析】石煤矿粉(主要含V2O3及少量Al2O3、SiO2)中加入NaCl(s)，并通入O2、水蒸气进行焙烧，发生反应，生成NaVO3、HCl等；水溶后过滤，可得到NaVO3溶液和滤渣Ⅰ(Al2O3、SiO2)；往滤液中加入Ca(OH)2进行转沉，NaVO3转化为Ca3(VO4)2，过滤得滤渣；往滤渣中加入(NH4)2CO3，过滤得到(NH4)3VO4溶液和CaCO3滤渣；往滤液中加入NH4Cl，(NH4)3VO4转化为NH4VO3；煅烧NH4VO3，可得到V2O5和NH3。 【解析】（1）“焙烧”时，V2O3与NaCl(s)、O2、水蒸气发生反应，生成NaVO3、HCl等，化学方程式为； （2）由分析可知，“滤渣Ⅰ”的成分为Al2O3、SiO2；往滤液中加入Ca(OH)2进行转沉，NaVO3转化为Ca3(VO4)2，同时生成NaOH，所以“滤液Ⅰ”中溶质的成分为NaOH； （3）先将NaVO3“转沉”为Ca3(VO4)2后，再加入(NH4)2CO3，将Ca3(VO4)2“转化”为(NH4)3VO4溶液和CaCO3滤渣，可通过控制(NH4)2CO3的浓度，获得较大浓度的(NH4)3VO4溶液，所以其目的是富集钒元素； （4）“滤渣Ⅱ”为CaCO3，经高温煅烧后生成CaO等，将CaO水浸，所得物质为Ca(OH)2，可导入到转沉操作中循环使用； （5）“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，一方面需要将(NH4)3VO4转化为NH4VO3，另一方面需要降低其溶解度，所以加入过量NH4Cl，其原因是：调节pH，将转化为；利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全； （6）NH3具有还原性，能将部分V2O5转化成V2O4，同时生成N2等，已知V2O5转化成V2O4过程中，消耗的氧化剂(V2O5)与还原剂(NH3)的物质的量之比为3∶2，则V2O5转化成V2O4的化学方程式为。 3．（2025·山东卷）采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿(要含及等元素的氧化物)分离提取等元素，工艺流程如下： 已知：该工艺条件下，低温分解生成，高温则完全分解为气体；在完全分解，其他金属硫酸盐分解温度均高于。 回答下列问题： （1）“低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。与反应转化为时有生成，该反应的化学方程式为 。“高温焙烧”温度为，“水浸”所得滤渣主要成分除外还含有 (填化学式)。 （2）在投料量不变的情况下，与两段焙烧工艺相比，直接“高温焙烧”，“水浸时金属元素的浸出率 (填“增大”“减小”或“不变”)。 （3）萃取反应为：(有机相)(水相)(有机相)(水相)。“反萃取”时加入的试剂为 (填化学式)。 （4）“沉钴”中，时恰好沉淀完全，则此时溶液中 。已知：。“溶解”时发生反应的离子方程式为 。 （5）“沉锰”所得滤液并入“吸收”液中，经处理后所得产品导入 (填操作单元名称)循环利用。 【答案】（1） Fe2O3、CaSO4 （2）减小 （3）H2SO4 （4）4×10-4 （5）低温焙烧 【分析】采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿中分离提取等元素，加入硫酸铵低温焙烧，金属氧化物均转化为硫酸盐，如硫酸锰、硫酸铁、硫酸钴、硫酸钙等，产生的气体有氨气，氮气等，氨气用稀硫酸吸收，得到硫酸铵溶液，得到的硫酸盐经高温焙烧，只有硫酸铁发生了分解，产生三氧化硫气体和氧化铁，水浸后，过滤分离出滤渣，滤渣主要为二氧化硅，氧化铁，及硫酸钙，后续萃取分离，将铜元素萃取到有机相中，最终得到硫酸铜溶液，水相主要含有钴元素和锰元素，加入硫化钠，调节pH，生成硫化钴，过滤分离最终得到硫酸钴溶液，滤液中加入碳酸氢铵，生成碳酸锰沉淀，据此解答。 【解析】（1）低温焙烧，金属氧化物均转化为硫酸盐，二氧化锰与硫酸氢铵反应，转化为硫酸锰和氮气，根据电子得失守恒可知还有氨气生成，化学方程式为：；根据已知条件，高温焙烧的温度为650℃，只有硫酸铁发生分解，生成三氧化硫气体和氧化铁，二氧化硅，氧化铁，硫酸钙等在水中溶解度都较小，所以“水浸”所得滤渣的主要成分除了SiO2外还含有，Fe2O3、CaSO4；故答案为：；Fe2O3、CaSO4； （2）根据已知条件，硫酸铵低温分解成硫酸氢铵，高温则完全分解成气体，如果直接高温焙烧，则硫酸铵会分解，物质的量减少，导致金属元素的浸出率减小，故答案为：减小； （3）根据萃取的化学方程式：(有机相)(水相)(有机相)(水相)，加入有机相将铜离子萃取到有机相中，反萃取时需要使平衡逆向移到，生成铜离子，而且为了不引入新的杂质，应加入的试剂为稀H2SO4，故答案为：H2SO4； （4）沉钴时，pH=4时Co2+恰好沉淀完全，其浓度为c(Co2+)=1×10-5mol/L，此时c(H+)=1×10-4mol/L，根据Ksp((CoS)= 4×10-21，推出，又因为Ka1(H2S)= 1×10-7，Ka2(H2S)= 1×10-13，，则c(H2S)= ==4×10-4 mol/L；由流程图可知，CoS溶解时加入了过氧化氢，稀硫酸，生成了CoSO4和S，化学方程式为：，改写成离子方程式为：。故答案为：4×10-4；； （5）由分析可知，沉锰过程中，加入碳酸氢铵，生成碳酸锰，二氧化碳，硫酸铵等，过滤后滤液中的硫酸铵可并入吸收液中，经过处理后导入低温焙烧循环使用，故答案为：低温焙烧。 4．（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。 5．（2024·新课标卷）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： 已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全()时的pH： 开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2 沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2 回答下列问题： （1）“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是 ；“滤渣1”中金属元素主要为 。 （2）“过滤1”后的溶液中加入的作用是 。取少量反应后的溶液，加入化学试剂 检验 ，若出现蓝色沉淀，需补加。 （3）“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为 、 。 （4）“除钴液”中主要的盐有 (写化学式)，残留的浓度为 。 【答案】（1）增大固液接触面积，加快酸浸速率，提高浸取效率 Pb （2）将溶液中的氧化为，以便在后续调pH时除去Fe元素 溶液 （3） （4）、 【分析】由题中信息可知，用硫酸处理含有Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物的废渣，得到含有、、、、等离子的溶液，Pb的单质或氧化物与硫酸反应生成难溶的，则“滤渣1”为“酸浸”时生成的；向滤液中加入将氧化为，然后加入ZnO调节pH=4使完全转化为，则“滤渣Ⅱ”的主要成分为，滤液中的金属离子主要是、和；最后“氧化沉钴”，加入强氧化剂，将溶液中氧化为，在时形成沉淀，而则被还原为，还会与溶液中的发生归中反应生成，得到和的混合物，“除钴液”主要含有ZnSO4、K2SO4，据此解答。 【解析】（1）在原料预处理过程中，粉碎固体原料能增大固体与液体的接触面积，从而加快酸浸的反应速率，提高浸取效率；由分析可知，“滤渣1”的主要成分为PbSO4，则“滤渣1”中金属元素主要为Pb； （2）酸浸液中含有、、、、等离子。由题表中数据可知，当完全沉淀时，未开始沉淀，而当完全沉淀时，已有一部分沉淀，因此为了除去溶液中的Fe元素且不沉淀，应先将氧化为，然后调节溶液的pH使完全水解转化为沉淀，因此，的作用是将氧化为，以便在后续调pH时除去Fe元素。常用溶液检验，若生成蓝色沉淀，则说明溶液中仍存在，需补加； （3）由分析可知，该过程发生两个氧化还原反应，根据分析中两个反应的反应物、产物与反应环境()，结合得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可写出两个离子方程式：、； （4）最终得到的“除钴液”中含有的金属离子主要是最初“酸浸”时与加入ZnO调pH时引入的、加入“氧化沉钴”时引入的，而阴离子是在酸浸时引入的，因此其中主要的盐有和。当溶液时，恰好完全沉淀，此时溶液中，则，则。“除钴液”的，即，则，此时溶液中。 （建议用时：10分钟） 1.以含镍废料(主要成分为NiO，含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2)为原料制备NixOy和碳酸亚钴(CoCO3)的工艺流程如图。 下列说法不正确的是(　　) A.“滤渣Ⅰ”的主要成分是SiO2、BaSO4 B.“氧化”时的离子反应为6Fe2＋＋6H＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O C.“调pH”过程中形成黄钠铁矾渣，Na2CO3必须过量 D.“沉钴”过程发生的反应为Co2＋===CoCO3↓＋CO2↑＋H2O 【答案】C 【解析】废料中加入硫酸，NiO、FeO、Fe2O3、CoO、BaO均能与硫酸反应，生成的NiSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3、CoSO4进入溶液，SiO2和硫酸钡为滤渣，A正确；“调pH”过程中形成黄钠铁矾渣，Na2CO3不能过量，防止Co2＋、Ni2＋形成沉淀而损失，C错误。 2．（2023·辽宁卷）某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液含（和)。实现镍、钴、镁元素的回收。    已知： 物质 回答下列问题： （1）用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为_______(答出一条即可)。 （2）“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸，中过氧键的数目为_______。 （3）“氧化”中，用石灰乳调节，被氧化为，该反应的离子方程式为_______(的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为、_______(填化学式)。 （4）“氧化”中保持空气通入速率不变，(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。体积分数为_______时，(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大体积分数时，(Ⅱ)氧化速率减小的原因是_______。    （5）“沉钴镍”中得到的(Ⅱ)在空气中可被氧化成，该反应的化学方程式为_______。 （6）“沉镁”中为使沉淀完全，需控制不低于_______(精确至0.1)。 【答案】（1）适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积 （2）NA （3） Fe(OH)3 （4） 9.0% SO2有还原性，过多将会降低的浓度，降低(Ⅱ)氧化速率 （5） （6）11.1 【分析】在“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸，用石灰乳调节，被氧化为，发生反应，Fe3+水解同时生成氢氧化铁，“沉钻镍”过程中，Co2+变为Co(OH)2，在空气中可被氧化成。 【解析】（1）用硫酸浸取镍钴矿时，为提高浸取速率可适当增大硫酸浓度、升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积 （2）的结构简式为，所以中过氧键的数目为NA （3）用石灰乳调节，被氧化为，该反应的离子方程式为：；氢氧化铁的Ksp=10-37.4，当铁离子完全沉淀时，溶液中c(Fe3+)=10-5mol/L，，c(OH-)=10-10.8mol/L，根据Kw=10-14，pH=3.2，此时溶液的pH=4，则铁离子完全水解，生成氢氧化铁沉淀，故滤渣还有氢氧化铁； （4）根据图示可知体积分数为0.9%时，(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大体积分数时，由于SO2有还原性，过多将会降低的浓度，降低(Ⅱ)氧化速率 （5）“沉钻镍”中得到的Co(OH)2，在空气中可被氧化成，该反应的化学方程式为：； （6）氢氧化镁的Ksp=10-10.8， 当镁离子完全沉淀时，c(Mg2+)=10-5mol/L，根据Ksp可计算c(OH-)=10-2.9mol/L，根据Kw=10-14，c(H+)=10-11.1mol/L，所以溶液的pH=11.1； 3．（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，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。 已知：①。 ②以氢氧化物形式沉淀时，和溶液的关系如图所示。 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，发生反应的化学方程式是 。 （3）假设“沉铜”后得到的滤液中和均为，向其中加入至沉淀完全，此时溶液中 ，据此判断能否实现和的完全分离 (填“能”或“不能”)。 （4）“沉锰”步骤中，生成，产生的物质的量为 。 （5）“沉淀”步骤中，用调，分离出的滤渣是 。 （6）“沉钴”步骤中，控制溶液，加入适量的氧化，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） （3） 不能 （4） （5） （6） （7）向滤液中滴加溶液，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。（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，即为转化为CoSO4，反应的化学方程式为。（3）假设“沉铜”后得到的滤液中和均为，向其中加入至沉淀完全，此时溶液中，则，小于，说明大部分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，因此，生成，产生的物质的量为。（5）“沉锰”步骤中，同时将氧化为，“沉淀”步骤中用调pH=4，可以完全沉淀为，因此，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，为了保证被完全氧化，NaClO要适当过量，其反应的离子方程式为。（7）根据题中给出的信息，“沉钴”后的滤液的pH=5.0~5.5，溶液中有元素以形式存在，当pH＞12后氢氧化锌会溶解转化为，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。 4．（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。 5．（2026·辽宁省名校联盟联考）一种废旧三元锂电池正极材料(主要成分为，含少量元素和元素)的回收再生工艺如图所示。回答下列问题： 已知：HES为辛酸和月桂酸混合而成的疏水型溶剂。 （1）已知该正极材料中镍离子的价层电子数与基态铁原子的相同，则该镍离子的化合价为 。 （2）“还原浸出”时，LCHM(半胱氨酸盐酸盐)的浓度和咖啡渣的相对含量与金属离子浸出率的关系如图所示。 ①最佳的浸出条件是 ，相对含量 。 ②浸出时，LCHM中的阳离子将还原为，自身被氧化为含—的弱酸性微粒，该过程的离子方程式为 。 ③咖啡渣作为辅助还原剂，其优点为 (写出一点即可)。 （3）“萃取”时，HES能选择性萃取和 ，从化学键形成的角度分析，能与HES中的羧基结合的原因是 。 （4）“反萃取”后得到的滤液需经过 (填操作名称)将HES从体系中分离。 （5）前驱体与混合，在空气中经高温固相反应再生成正极材料的化学方程式为 。 【答案】（1）+2 （2）0.3 0.50 咖啡渣废物再利用，绿色环保；减少还原剂LCHM的用量 （3） 有空轨道，可与羧基中的形成配位键 （4）分液 （5） 【分析】废旧正极片经预处理（如拆解、粉碎等）得到粉料，随后通过 “还原浸出” 过程，利用合适试剂使正极材料中的金属元素（），以及杂质进入溶液，为后续分离做准备，加入HES萃取出这些离子，然后加入草酸共沉淀，及加入碳酸钠沉锂，最终得到再生正极片。 【解析】（1）基态铁原子的核外电子排布式为，其价层电子为。已知该正极材料中镍离子的价层电子数与基态铁原子的相同，镍原子的核外电子排布式为，若镍离子价层电子数为8（基态铁原子价层电子数为8），则镍原子失去2个电子，所以该镍离子的化合价为+2，故答案为：+2； （2）①有图可知，时金属离子浸出率高且不浪费原料，相对含量为时金属离子浸出率最高，故答案为：0.3；0.50； ②浸出时，LCHM中的阳离子将还原为，自身被氧化为含—的弱酸性微粒，该过程的离子方程式为； ③咖啡渣废物再利用，绿色环保；作为辅助还原剂可以减少还原剂LCHM的用量，故答案为：咖啡渣废物再利用，绿色环保；减少还原剂LCHM的用量； （3）因后续要再生正极片，所以“萃取”这一步要把、元素除掉；有空轨道，可与羧基中的形成配位键，故答案为：；有空轨道，可与羧基中的形成配位键； （4）由已知可知HES为疏水型溶剂，所以与水溶液分离需采取分液操作，故答案为：分液； （5）由题，前驱体与混合，在空气中经高温固相反应再生成正极材料的化学方程式为。 【点睛】本题主要考查了物质的分离，掌握物质分离的方法，结合物质性质，提炼题给信息是解答该题的关键。 6．（2023·新课标卷）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：    已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O存在，在碱性介质中以CrO存在。 回答下列问题： （1）煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为___________(填化学式)。 （2）水浸渣中主要有SiO2和___________。 （3）“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是___________。 （4）“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致___________；pH>9时，会导致___________。 （5）“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1时，溶解为VO或VO3+在碱性条件下，溶解为VO或VO，上述性质说明V2O5具有___________(填标号)。 A．酸性          B．碱性         C．两性 （6）“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为___________。 【答案】（1）Na2CrO4 （2）Fe2O3 （3）Al(OH)3 （4） 磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理 会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀 （5）C （6）2Cr2O+3S2O+10H+=4Cr3++6SO+5H2O 【分析】由题给流程可知，铬钒渣在氢氧化钠和空气中煅烧，将钒、铬、铝、硅、磷等元素转化为相应的最高价含氧酸盐，煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有二氧化硅、氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将Al元素转化为氢氧化铝沉淀，过滤得到强氧化铝滤渣和滤液；向滤液中加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，过滤得到含有MgSiO3、MgNH4PO4的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将钒元素转化为五氧化二钒，过滤得到五氧化二钒和滤液；向滤液中焦亚硫酸钠溶液将铬元素转化为三价铬离子，调节溶液pH将铬元素转化为氢氧化铬沉淀，过滤得到氢氧化铬。 【解析】（1）由分析可知，煅烧过程中，铬元素转化为铬酸钠，故答案为：Na2CrO4； （2）由分析可知，水浸渣中主要有二氧化硅、氧化铁，故答案为：Fe2O3； （3）由分析可知，沉淀步骤调pH到弱碱性的目的是将Al元素转化为氢氧化铝沉淀，故答案为：Al(OH)3； （4）由分析可知，加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液的目的是将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，若溶液pH<9时，磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理；若溶液pH>9时，会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，故答案为：磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理；会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀； （5）由题给信息可知，五氧化二钒水能与酸溶液反应生成盐和水，也能与碱溶液发生生成盐和水的两性氧化物，故选C； （6）由题意可知，还原步骤中加入焦亚硫酸钠溶液的目的是将铬元素转化为铬离子，反应的离子方程式为2Cr2O+3S2O+10H+=4Cr3++6SO+5H2O，故答案为：2Cr2O+3S2O+10H+=4Cr3++6SO+5H2O。 7．（2025·山东日照·一模）以赤泥熔炼渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、CaO，少量Sc2O3)为原料分离稀土元素钪(Sc)的一种工艺流程如下： 已知：①萃取剂为磷酸三丁酯、磷酸二丁酯和磺化煤油；②Sc3+的氧化性很弱。 回答下列问题： （1）“浸渣”的主要成分为 (填化学式)。 （2）“反萃取”的目的是分离Sc和Fe元素。向“萃取液”中加入NaOH，(Fe2+、Fe3+、Sc3+)的沉淀率随pH的变化如图。试剂X为 (填Na2SO3或NaClO)，应调节pH最佳为 。 （3）已知Sc2(C2O4)3难溶于水，难溶于酸；Ka1(H2C2O4)=a，Ka2(H2C2O4)=b，Ksp[Sc2(C2O4)3]=c，“沉钪”时，发生反应：2Sc3++3H2C2O4=Sc2(C2O4)3+6H+，此反应的平衡常数K= 。(用含a、b、c代数式表示) （4）Sc2(C2O4)3经系列操作可得，加热脱水时生成ScOCl的化学方程式为 。 （5）在一定条件下，一种物质在两种互不相溶的溶剂A、B中的浓度之比是一个常数(分配系数Kd) ；萃取率=。萃取Sc的过程中，若Sc元素的分配系数，取100mL含钪的溶液，一次性加入60mL萃取剂，则Sc的萃取率为 %(保留到小数点后一位，下同)；若将60mL萃取剂分成3次萃取，每次用20mL，则最后一次水层中钪的残留率为 %。 【答案】（1）CaSO4、SiO2 （2）Na2SO3 2 （3） （4）ScCl3·6H2OScOCl+2HCl↑+5H2O （5）81.8 6.4 【分析】熔炼渣主要成分为Fe2O3、SiO2、CaO，少量Sc2O3，其中二氧化硅不溶，氧化钙和硫酸反应生成硫酸钙，故“浸渣”的主要成分为CaSO4、SiO2；Fe2O3和Sc2O3和硫酸反应生成相应的盐，随后用萃取剂萃取，将钪元素和铁元素分类出来，加入试剂X将三价铁还原为二价铁，加入氢氧化钠实现钪和铁的分离，过滤后加入硝酸溶解，随后加入草酸沉钪，处理后得到单质钪，以此解题。 【解析】（1）熔炼渣主要成分为Fe2O3、SiO2、CaO，少量Sc2O3，其中二氧化硅不溶，氧化钙和硫酸反应生成硫酸钙，故“浸渣”的主要成分为CaSO4、SiO2； （2）由图可知，二价铁更容易和Sc分离，故试剂X应该是将三价铁转化为二价铁，则试剂X为Na2SO3；由图可知，pH为2时，二价铁没有沉淀，Sc的沉淀率已经很大，故应调节pH最佳为2； （3）已知Ka1(H2C2O4)=a，Ka2(H2C2O4)=b，Ksp[Sc2(C2O4)3]=c，则结合平衡常数的定义可知反应2Sc3++3H2C2O4=Sc2(C2O4)3+6H+的平衡常数K==； （4）ScCl3·6H2O沉淀在高温脱水的过程中，ScCl3发生了水解反应，方程式为：ScCl3·6H2OScOCl+2HCl↑+5H2O； （5）设100mL含Sc的溶液中Sc的物质的量为a mol，一次性加入60mL萃取剂，其中可以萃取的Sc的物质的量为xmol，则，解得x=0.818a，Sc的萃取率=； 若将60mL萃取剂分成3次萃取，每次用20mL，设100mL含Sc的溶液中Sc的物质的量为a mol，一次性加入20mL萃取剂，其中可以萃取的Sc的物质的量为xmol，则，解得x=0.6a，Sc的萃取率=，钪的残留率为1-60%=40%，没有每次萃取时，使用的萃取剂体积都是20mL，则每次的萃取率相同，故最后一次水层中钪的残留率=40%×40%×40%=6.4%。 （建议用时：20分钟） 1．（2025·甘肃卷）研究人员设计了一种从铜冶炼烟尘(主要含S、及Cu、Zn、Pb的硫酸盐)中高效回收砷、铜、锌和铅的绿色工艺，部分流程如下： 已知：熔点314℃，沸点460℃ 分解温度：，，，高于 （1）设计焙烧温度为600℃，理由为 。 （2）将通入和的混合溶液可制得，该反应的化学方程式为 。 （3）酸浸的目的为 。 （4）从浸出液得到Cu的方法为 (任写一种)。 （5）某含Pb化合物是一种被广泛应用于太阳能电池领域的晶体材料，室温下该化合物晶胞如图所示，晶胞参数，。与Pb之间的距离为 pm(用带有晶胞参数的代数式表示)；该化合物的化学式为 ，晶体密度计算式为 (用带有阿伏加德罗常数的代数式表示和分别表示Cs、Pb和Br的摩尔质量)。 【答案】（1）使硫酸铜分解，硫酸锌和硫酸铅不分解，同时使As2O3沸腾收集 （2）4++2=3+CO2 （3）分离硫酸铅，得到纯净的硫酸铜溶液 （4）电解法或置换法 （5） CsPbBr3 【分析】铜冶炼烟尘(主要含S、及Cu、Zn、Pb的硫酸盐)焙烧将S转化为二氧化硫，因沸点低被蒸出，设计温度为600℃，根据已知信息，硫酸铜被分解，生成氧化铜，硫酸锌和硫酸铅未分解，加水浸取后，硫酸锌溶于水形成溶液被分离出去，留下氧化铜，硫酸铅，加硫酸溶解，硫酸铅不溶于硫酸，氧化铜与硫酸反应转化成硫酸铜，过滤分离，浸出渣为硫酸铅，浸出液主要为硫酸铜，硫酸铜经过电解或置换法转化为铜，据此解答。 【解析】（1）设计焙烧温度为600℃，使硫酸铜分解，而硫酸锌和硫酸铅不分解，使As2O3沸腾收集，故答案为：使硫酸铜分解，硫酸锌和硫酸铅不分解，使As2O3沸腾收集； （2）将通入和的混合溶液可制得，根据元素守恒可知还生成了二氧化碳，该反应的化学方程式为4++2=3+CO2，故答案为：4++2=3+CO2； （3）酸浸时，硫酸铅不溶于硫酸，氧化铜与硫酸反应转化成硫酸铜，过滤分离，浸出渣为硫酸铅，浸出液主要为硫酸铜，故酸浸的目的为分离硫酸铅，得到纯净的硫酸铜溶液； （4）浸出液主要为硫酸铜，经过电解或置换法转化为铜，故从浸出液得到Cu的方法有：电解法或置换法； （5）某含Pb化合物室温下晶胞如图所示，Cs位于体心，个数为1，Pb位于顶点，个数为=1，Br位于棱心，个数为=3，该化合物的化学式为CsPbBr3，Cs位于体心，Pb位于顶点，与Pb之间的距离为体对角线的一半，由于晶胞参数，℃，与Pb之间的距离为 pm，该晶体密度计算式为，故答案为：；CsPbBr3；。 2．（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。 3．（2024·河北卷）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。 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： （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)。 （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)。 （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。 （4）洗脱工序中洗脱液的主要成分为 (填化学式)。 （5）下列不利于沉钒过程的两种操作为 (填序号)。 a．延长沉钒时间     b．将溶液调至碱性      c．搅拌      d．降低溶液的浓度 【答案】（1） （2） （3） 提高溶液中浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙，释放 离子交换 （4） （5）bd 【分析】石煤和苛化泥通入空气进行焙烧，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，加入氯化铵溶液沉钒，生成，经一系列处理后得到V2O3；滤渣①在，的条件下加入3%NH4HCO3溶液进行盐浸，滤渣①中含有钒元素，通过盐浸，使滤渣①中的钒元素进入滤液①中，再将滤液①回流到离子交换工序，进行的富集。 【解析】（1）钒是23号元素，其价层电子排布式为；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，生成的气体①为。 （2）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，偏铝酸钙难溶于水，所以滤液中杂质的主要成分是。 （3）在弱碱性环境下，与和反应生成、和，离子方程式为：； CO2加压导入盐浸工序可提高浸出率，因为C可提高溶液中浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙，释放；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。 （4）由离子交换工序中树脂的组成可知，洗脱液中应含有，考虑到水浸所得溶液中含有，为避免引人其他杂质离子，且廉价易得，故洗脱液的主要成分应为。 （5）a．延长沉钒时间，能使反应更加完全，有利于沉钒，a不符合题意； b．呈弱酸性，如果将溶液调至碱性，与反应，不利于生成，b符合题意； c．搅拌能使反应物更好的接触，提高反应速率，使反应更加充分，有利于沉钒，c不符合题意； d．降低溶液的浓度，不利于生成，d符合题意； 故选bd。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 重难15 钒、铬、锰、钴等过渡金属化合物的制备流程 内容导航 速度提升 技巧掌握 手感养成 重难考向聚焦 锁定目标 精准打击：快速指明将要攻克的核心靶点，明确主攻方向 重难技巧突破 授予利器 瓦解难点：总结瓦解此重难点的核心方法论与实战技巧 重难保分练 稳扎稳打 必拿分数：聚焦可稳拿分数题目，确保重难点基础分值 重难抢分练 突破瓶颈 争夺高分： 聚焦于中高难度题目，争夺关键分数 重难冲刺练 模拟实战 挑战顶尖：挑战高考压轴题，养成稳定攻克难题的“题感” 一、过渡金属——多变价 （1）高价态金属通常形成含氧酸根离子的盐，具有较强的氧化性，如KMnO4、K2Cr2O7、K2FeO4等，均能将浓盐酸氧化成Cl2。 （2）在空气中灼烧一些不稳定的低价金属的化合物，在分解的同时可能被氧化： MnOOHMnO2； Fe(OH)2Fe2O3； CoC2O4Co3O4。 （3）低价金属的氢氧化物，为难溶性的弱碱，且易分解成氧化物，如Fe(OH)2、Mn(OH)2、Cr(OH)3。 （4）低价硫化物，通常为有色难溶物，如HgS(黑或红)、FeS(黑)、Cu2S(黑)、FeS2(金黄)。 工业生产中，常通过转化价态、调节pH将过渡金属转化为氢氧化物沉淀或难溶硫化物分离除去。 二、过渡金属易形成配合物 （1）过渡金属离子常易水解，其水合离子通常显色，如Cu2＋(aq，蓝)、Fe2＋(aq，浅绿)、Fe3＋(aq，棕黄)、Cr3＋(aq，绿)。 （2）容易形成配合物的中心离子，如[Cu(NH3)4]2＋、[Ag(NH3)2]＋、[Fe(SCN)6]3－、[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋。 （3）向一些盐溶液中滴加氨水，先生成难溶性碱，继续滴加，生成含氨配合物，如 CuSO4(aq)[或AgNO3(aq)]Cu(OH)2(s)[或AgOH(s)][Cu(NH3)4]2＋｛或[Ag(NH3)2]＋｝。 三、铬的重要化合物 （1）Cr2O3和Cr(OH)3显两性，其转化关系如下：Cr3＋Cr(OH)3[Cr(OH)4]－。 反应的离子方程式： ①Cr3＋＋3OH－===Cr(OH)3↓； ②Cr(OH)3＋OH－===[Cr(OH)4]－，Cr3＋＋4OH－===[Cr(OH)4]－； ③[Cr(OH)4]－＋H＋===Cr(OH)3↓＋H2O； ④Cr(OH)3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O，[Cr(OH)4]－＋4H＋===Cr3＋＋4H2O。 （2）铬(Ⅵ)最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2和Cr存在下列平衡： 2Cr(黄色)＋2H＋Cr2(橙红色)＋H2O。 四、锰的化合物 （1）Mn2＋ ①在酸性条件下，很难被氧化，只有强氧化剂[如NaBiO3、PbO2、(NH4)2S2O8]才能将其氧化，如2Mn2＋＋5NaBiO3＋14H＋===5Na＋＋5Bi3＋＋2MnO＋7H2O。 在碱性条件下，Mn2＋易被氧化为MnO等，如5ClO－＋2Mn2＋＋6OH－===5Cl－＋2MnO＋3H2O。 ②Mn(OH)2为白色难溶物，极易被空气氧化，水中少量氧气能将其氧化成褐色MnO(OH)2沉淀：2Mn(OH)2＋O2===2MnO(OH)2。 （2）Mn(Ⅳ) 最重要的化合物是MnO2，是黑色结晶体或无定形粉末，在自然界中以软锰矿(MnO2·xH2O)形式存在，不溶于水和硝酸。 ①在酸性介质中，MnO2是较强的氧化剂，本身被还原为Mn2＋：MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O。 ②氧化H2O2：MnO2＋H2O2＋2H＋===Mn2＋＋O2↑＋2H2O。 ③碱熔条件下可被强氧化剂O2、KClO3、MnO等氧化为MnO，如2MnO2＋4KOH＋O2===2K2MnO4＋2H2O。 ④锌锰干电池(Zn­MnO2­KOH)，正极：MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－。 （3）Mn(Ⅵ) MnO(绿色)存在于强碱性溶液中，最重要的化合物是Na2MnO4和K2MnO4 ①在中性、酸性环境中MnO均发生歧化反应： 3MnO＋2H2O===2MnO＋MnO2↓＋4OH－； 3MnO＋4H＋===2MnO＋MnO2↓＋2H2O。 ②锰酸钾是制备高锰酸钾(KMnO4)的中间体：2MnO＋2H2O2MnO＋2OH－＋H2↑。 （4）KMnO4 热稳定性差，通常保存在棕色试剂瓶中：2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑。 ①在酸性介质中，MnO具有强氧化性，可以氧化Fe2＋、Cl－、H2C2O4、H2O2等，本身被还原为Mn2＋，如MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。 ②在弱碱性、中性或微弱酸性溶液中，MnO仍旧是氧化剂，本身被还原为MnO2。 ③在强碱性溶液中，当MnO过量时，还原产物是MnO。 五、钒的重要化合物 （1）五氧化二钒既能溶于强碱，又能溶于强酸，如： V2O5＋6NaOH===2Na3VO4＋3H2O； V2O5＋6HCl===2VOCl2＋Cl2↑＋3H2O。 （2）VO2＋、V：在酸性介质中，V具有强氧化性，如： V＋Fe2＋＋2H＋===VO2＋＋Fe3＋＋H2O， 2V＋H2C2O4＋2H＋===2VO2＋＋2CO2↑＋2H2O。 六、钴及其化合物 1．钴(Co) （1）常温下与氧、硫等非金属单质无显著作用，但在高温时有剧烈反应。 （2）与稀H2SO4和稀盐酸反应较缓慢。 （3）在冷的浓硝酸中易钝化，与稀硝酸易反应。 （4）钴是两性金属。 2．钴的氧化物 CoO Co2O3——氧化高钴 ①物理性质：黑灰色，不溶于水、醇和氨水 ②化学性质：一定条件下可被H2或CO还原成单质钴。能溶于酸和强碱 ①物理性质：黑色，不溶于水 ②化学性质：具有强氧化性 Co2O3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O 3.钴的氢氧化物 Co(OH)2 Co(OH)3 ①物理性质：不溶于水 ②化学性质 a.能与酸反应：Co(OH)2＋H2SO4===CoSO4＋2H2O b.弱还原性：在空气中被缓慢氧化为棕褐色的Co(OH)3；可被强氧化剂(如H2O2)迅速氧化 ①物理性质：棕色固体，不溶于水和乙醇 ②化学性质：具有强氧化性 2Co(OH)3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋6H2O 4.Co3＋仅能够存在于固态物质或配合物中，在水溶液中会发生反应4Co3＋＋2H2O===4Co2＋＋4H＋＋O2↑。 （建议用时：20分钟） 1.某科研团队从铬钒渣中分离钒并制备Cr(OH)3的流程如图： 已知：①“溶解”后所得滤液为Na2CrO4、Na[Al(OH)4]和NaVO3的混合溶液； ②Cr的最高价含氧酸根离子在酸性介质中主要以Cr2存在，在碱性介质中主要以存在。 下列说法错误的是(　　) A.“灼烧”步骤的尾气中含CO2 B.“沉铝”步骤的离子方程式为2[Al(OH)4]－＋CO2===2Al(OH)3↓＋H2O C.“分离钒”之后Cr元素的存在形式主要为Cr2 D.“转化沉铬”步骤中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3 2．（2026·陕西省西安市西北大学附属中学模拟）五氧化二钒(V2O5)可用于冶炼钒铁、用作合金添加剂、化工催化剂等。工业上利用石煤矿粉(主要含V2O3及少量Al2O3、SiO2)为原料生产V2O5的工艺流程如下： 已知： ①“水溶”、“转沉”、“转化”后，所得含钒物质分别为NaVO3、Ca3(VO4)2、(NH4)3VO4。 ②不同pH下，正五价钒在溶液中主要存在形式见下表： pH 主要离子 ③25℃时，。 回答下列问题： （1）“焙烧”时，V2O3发生反应的化学方程式为 。 （2）“滤渣Ⅰ”的成分为 (填化学式，下同)，“滤液Ⅰ”中溶质的成分为 。 （3）先“转沉”后“转化”的目的是 。 （4）“滤渣Ⅱ”经高温煅烧后水浸，所得物质可导入到 操作中循环使用。 （5）“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是 (写出两条)。 （6）“煅烧”NH4VO3，制得产品V2O5，但反应体系中，若不及时分离出气体Ⅱ，部分V2O5.会转化成V2O4。已知V2O5转化成V2O4过程中，消耗的氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2，则V2O5转化成V2O4的化学方程式为 。 3．（2025·山东卷）采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿(要含及等元素的氧化物)分离提取等元素，工艺流程如下： 已知：该工艺条件下，低温分解生成，高温则完全分解为气体；在完全分解，其他金属硫酸盐分解温度均高于。 回答下列问题： （1）“低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。与反应转化为时有生成，该反应的化学方程式为 。“高温焙烧”温度为，“水浸”所得滤渣主要成分除外还含有 (填化学式)。 （2）在投料量不变的情况下，与两段焙烧工艺相比，直接“高温焙烧”，“水浸时金属元素的浸出率 (填“增大”“减小”或“不变”)。 （3）萃取反应为：(有机相)(水相)(有机相)(水相)。“反萃取”时加入的试剂为 (填化学式)。 （4）“沉钴”中，时恰好沉淀完全，则此时溶液中 。已知：。“溶解”时发生反应的离子方程式为 。 （5）“沉锰”所得滤液并入“吸收”液中，经处理后所得产品导入 (填操作单元名称)循环利用。 4．（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= 。 5．（2024·新课标卷）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： 已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全()时的pH： 开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2 沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2 回答下列问题： （1）“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是 ；“滤渣1”中金属元素主要为 。 （2）“过滤1”后的溶液中加入的作用是 。取少量反应后的溶液，加入化学试剂 检验 ，若出现蓝色沉淀，需补加。 （3）“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为 、 。 （4）“除钴液”中主要的盐有 (写化学式)，残留的浓度为 。 （建议用时：10分钟） 1.以含镍废料(主要成分为NiO，含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2)为原料制备NixOy和碳酸亚钴(CoCO3)的工艺流程如图。 下列说法不正确的是(　　) A.“滤渣Ⅰ”的主要成分是SiO2、BaSO4 B.“氧化”时的离子反应为6Fe2＋＋6H＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O C.“调pH”过程中形成黄钠铁矾渣，Na2CO3必须过量 D.“沉钴”过程发生的反应为Co2＋===CoCO3↓＋CO2↑＋H2O 2．（2023·辽宁卷）某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液含（和)。实现镍、钴、镁元素的回收。    已知： 物质 回答下列问题： （1）用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为_______(答出一条即可)。 （2）“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸，中过氧键的数目为_______。 （3）“氧化”中，用石灰乳调节，被氧化为，该反应的离子方程式为_______(的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为、_______(填化学式)。 （4）“氧化”中保持空气通入速率不变，(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。体积分数为_______时，(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大体积分数时，(Ⅱ)氧化速率减小的原因是_______。    （5）“沉钴镍”中得到的(Ⅱ)在空气中可被氧化成，该反应的化学方程式为_______。 （6）“沉镁”中为使沉淀完全，需控制不低于_______(精确至0.1)。 3．（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，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。 已知：①。 ②以氢氧化物形式沉淀时，和溶液的关系如图所示。 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，发生反应的化学方程式是 。 （3）假设“沉铜”后得到的滤液中和均为，向其中加入至沉淀完全，此时溶液中 ，据此判断能否实现和的完全分离 (填“能”或“不能”)。 （4）“沉锰”步骤中，生成，产生的物质的量为 。 （5）“沉淀”步骤中，用调，分离出的滤渣是 。 （6）“沉钴”步骤中，控制溶液，加入适量的氧化，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 。 4．（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 。 5．（2026·辽宁省名校联盟联考）一种废旧三元锂电池正极材料(主要成分为，含少量元素和元素)的回收再生工艺如图所示。回答下列问题： 已知：HES为辛酸和月桂酸混合而成的疏水型溶剂。 （1）已知该正极材料中镍离子的价层电子数与基态铁原子的相同，则该镍离子的化合价为 。 （2）“还原浸出”时，LCHM(半胱氨酸盐酸盐)的浓度和咖啡渣的相对含量与金属离子浸出率的关系如图所示。 ①最佳的浸出条件是 ，相对含量 。 ②浸出时，LCHM中的阳离子将还原为，自身被氧化为含—的弱酸性微粒，该过程的离子方程式为 。 ③咖啡渣作为辅助还原剂，其优点为 (写出一点即可)。 （3）“萃取”时，HES能选择性萃取和 ，从化学键形成的角度分析，能与HES中的羧基结合的原因是 。 （4）“反萃取”后得到的滤液需经过 (填操作名称)将HES从体系中分离。 （5）前驱体与混合，在空气中经高温固相反应再生成正极材料的化学方程式为 。 6．（2023·新课标卷）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：    已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O存在，在碱性介质中以CrO存在。 回答下列问题： （1）煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为___________(填化学式)。 （2）水浸渣中主要有SiO2和___________。 （3）“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是___________。 （4）“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致___________；pH>9时，会导致___________。 （5）“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1时，溶解为VO或VO3+在碱性条件下，溶解为VO或VO，上述性质说明V2O5具有___________(填标号)。 A．酸性          B．碱性         C．两性 （6）“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为___________。 7．（2025·山东日照·一模）以赤泥熔炼渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、CaO，少量Sc2O3)为原料分离稀土元素钪(Sc)的一种工艺流程如下： 已知：①萃取剂为磷酸三丁酯、磷酸二丁酯和磺化煤油；②Sc3+的氧化性很弱。 回答下列问题： （1）“浸渣”的主要成分为 (填化学式)。 （2）“反萃取”的目的是分离Sc和Fe元素。向“萃取液”中加入NaOH，(Fe2+、Fe3+、Sc3+)的沉淀率随pH的变化如图。试剂X为 (填Na2SO3或NaClO)，应调节pH最佳为 。 （3）已知Sc2(C2O4)3难溶于水，难溶于酸；Ka1(H2C2O4)=a，Ka2(H2C2O4)=b，Ksp[Sc2(C2O4)3]=c，“沉钪”时，发生反应：2Sc3++3H2C2O4=Sc2(C2O4)3+6H+，此反应的平衡常数K= 。(用含a、b、c代数式表示) （4）Sc2(C2O4)3经系列操作可得，加热脱水时生成ScOCl的化学方程式为 。 （5）在一定条件下，一种物质在两种互不相溶的溶剂A、B中的浓度之比是一个常数(分配系数Kd) ；萃取率=。萃取Sc的过程中，若Sc元素的分配系数，取100mL含钪的溶液，一次性加入60mL萃取剂，则Sc的萃取率为 %(保留到小数点后一位，下同)；若将60mL萃取剂分成3次萃取，每次用20mL，则最后一次水层中钪的残留率为 %。 （建议用时：20分钟） 1．（2025·甘肃卷）研究人员设计了一种从铜冶炼烟尘(主要含S、及Cu、Zn、Pb的硫酸盐)中高效回收砷、铜、锌和铅的绿色工艺，部分流程如下： 已知：熔点314℃，沸点460℃ 分解温度：，，，高于 （1）设计焙烧温度为600℃，理由为 。 （2）将通入和的混合溶液可制得，该反应的化学方程式为 。 （3）酸浸的目的为 。 （4）从浸出液得到Cu的方法为 (任写一种)。 （5）某含Pb化合物是一种被广泛应用于太阳能电池领域的晶体材料，室温下该化合物晶胞如图所示，晶胞参数，。与Pb之间的距离为 pm(用带有晶胞参数的代数式表示)；该化合物的化学式为 ，晶体密度计算式为 (用带有阿伏加德罗常数的代数式表示和分别表示Cs、Pb和Br的摩尔质量)。 2．（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 。 3．（2024·河北卷）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。 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： （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)。 （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)。 （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。 （4）洗脱工序中洗脱液的主要成分为 (填化学式)。 （5）下列不利于沉钒过程的两种操作为 (填序号)。 a．延长沉钒时间     b．将溶液调至碱性      c．搅拌      d．降低溶液的浓度 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $