1 无机化工流程-【金版教程】2026年高考化学大二轮大考试题精选重组全书word

大考试题精选重组　化学 一　无机化工流程 1．(2025·山东卷，17)采用两段焙烧－水浸法从铁锰氧化矿(主要含Fe2O3、MnO2及Co、Cu、Ca、Si等元素的氧化物)分离提取Cu、Co、Mn等元素，工艺流程如下： 已知：该工艺条件下，(NH4)2SO4低温分解生成NH4HSO4，高温则完全分解为气体；Fe2(SO4)3在650 ℃完全分解，其他金属硫酸盐分解温度均高于700 ℃。 回答下列问题： (1)“低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。MnO2与NH4HSO4反应转化为MnSO4时有N2生成，该反应的化学方程式为__________________________________________________。“高温焙烧”温度为650 ℃，“水浸”所得滤渣主要成分除SiO2外还含有__________________(填化学式)。 (2)在(NH4)2SO4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)HR萃取Cu2＋反应为：2HR(有机相)＋Cu2＋(水相)CuR2(有机相)＋2H＋(水相)。“反萃取”时加入的试剂为________(填化学式)。 (4)“沉钴”中，pH＝4时Co2＋恰好沉淀完全[c(Co2＋)＝1×10－5 mol·L－1]，则此时溶液中c(H2S)＝________ mol·L－1。已知：Ka1(H2S)＝1×10－7，Ka2(H2S)＝1×10－13，Ksp(CoS)＝4×10－21。CoS“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)3MnO2＋3NH4HSO43MnSO4＋N2↑＋NH3↑＋6H2O↑　Fe2O3、CaSO4 (2)减小　(3)H2SO4 (4)4×10－4　CoS＋H2O2＋2H＋===Co2＋＋S＋2H2O (5)低温焙烧 解析：采用两段焙烧－水浸法从铁锰氧化矿中分离提取Cu、Co、Mn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650 ℃高温焙烧，只有硫酸铁发生分解，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，经过反萃取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，过滤分离后加入H2O2和稀H2SO4溶解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。 (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。 (3)根据萃取的化学方程式：2HR(有机相)＋Cu2＋(水相)CuR2(有机相)＋2H＋(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动，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。 (4)沉钴中，pH＝4时Co2＋恰好沉淀完全，其浓度c(Co2＋)＝1×10－5 mol·L－1，此时c(H＋)＝1×10－4 mol·L－1，根据Ksp(CoS)＝c(Co2＋)·c(S2－)＝4×10－21，得c(S2－)＝＝ mol·L－1＝4×10－16 mol·L－1，又因为Ka1(H2S)＝1×10－7，Ka2(H2S)＝1×10－13，Ka1×Ka2＝×＝，则c(H2S)＝ ＝ mol·L－1＝4×10－4 mol·L－1。 2．(2025·河北卷，16)铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化为重铬酸钾同时回收利用钾资源，可实现绿色化学的目标。过程如下： 已知：铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2。 回答下列问题： (1)基态铬原子的价层电子排布式：________。 (2)煅烧工序中Fe(CrO2)2反应生成K2CrO4的化学方程式：________________________________________________。 (3)浸取工序中滤渣Ⅰ的主要成分：Fe2O3、H2SiO3、________、________(填化学式)。 (4)酸化工序中需加压的原因：______________________________。 (5)滤液Ⅱ的主要成分：________(填化学式)。 (6)补全还原、分离工序中发生反应的化学方程式。 Fe(CO)5＋________＋________===Cr(OH)3↓＋________＋________＋________CO↑ (7)滤渣Ⅱ可返回______工序。(填工序名称) 答案：(1)3d54s1 (2)4Fe(CrO2)2＋7O2＋16KOH2Fe2O3＋8K2CrO4＋8H2O (3)Al(OH)3　MgO (4)增大CO2的溶解度，保证酸化反应充分进行 (5)KHCO3 (6)K2CrO4　4H2O　Fe(OH)3↓　2KOH　5 (7)煅烧 解析：铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2，与过量KOH在空气中煅烧，生成K2CrO4、Fe2O3、MgO、K[Al(OH)4]、K2SiO3；通入KHCO3­K2CO3/CO2浸取，生成Al(OH)3、H2SiO3，Fe2O3、MgO不反应，故滤渣Ⅰ为Al(OH)3、H2SiO3，Fe2O3、MgO，通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出K2CrO4固体，滤液Ⅰ中含有K2CrO4；向K2CrO4中加水溶解，并通入过量CO2酸化，将K2CrO4转化为K2Cr2O7，同时有副产物KHCO3生成，将K2Cr2O7与KHCO3分离，滤液Ⅱ的主要溶质为KHCO3；Fe(CO)5作还原剂，将滤液Ⅰ中剩余的K2CrO4还原为Cr(OH)3，自身转化为Fe(OH)3进入滤渣Ⅱ，KOH进一步处理得K2CO3，循环使用。 3．(2025·湖北卷，16)氟化钠是一种用途广泛的氟化试剂，通过以下两种工艺制备： Ⅰ. Ⅱ. 已知：室温下，TiO2是难溶酸性氧化物，CaTiO3的溶解度极低。 20 ℃时，NaF的溶解度为4.06 g/100 g水，温度对其溶解度影响不大。 回答下列问题： (1)基态氟离子的电子排布式为__________。 (2)20 ℃时，CaF2饱和溶液的浓度为c mol·L－1，用c表示CaF2的溶度积Ksp＝________。 (3)工艺Ⅰ中研磨引发的固相反应为CaF2＋2NaOH===Ca(OH)2＋2NaF。分析沉淀的成分，测得反应的转化率为78%。水浸分离，NaF的产率仅为8%。 ①工艺Ⅰ的固相反应________(填“正向”或“逆向”)进行程度大。 ②分析以上产率变化，推测溶解度S(CaF2)________S[Ca(OH)2](填“>”或“<”)。 (4)工艺Ⅱ水浸后NaF的产率可达81%，写出工艺Ⅱ的总化学反应方程式__________________________________________________。 (5)从滤液Ⅱ获取NaF晶体的操作为________(填标号)。 a．蒸发至大量晶体析出，趁热过滤 b．蒸发至有晶膜出现后冷却结晶，过滤 (6)研磨能够促进固相反应的原因可能有________(填标号)。 a．增大反应物间的接触面积 b．破坏反应物的化学键 c．降低反应的活化能 d．研钵表面跟反应物更好接触 答案：(1)1s22s22p6　(2)4c3 (3)①正向　②＜　 (4)CaF2＋TiO2＋2NaOH===CaTiO3＋2NaF＋H2O　(5)a　(6)ab 解析：工艺Ⅰ中研磨引发的固相反应为CaF2＋2NaOH===Ca(OH)2＋2NaF，水浸后得到滤液Ⅰ主要是NaF、Ca(OH)2溶液，经过系列操作得到NaF固体；对比两种工艺流程，流程Ⅱ添加TiO2粉末，由题中信息可知，CaTiO3的溶解度极低，则生成的Ca(OH)2会转化为CaTiO3，使固相反应正向移动，提高了NaF的产率。 (2)CaF2饱和溶液的浓度为c mol·L－1，则c(Ca2＋)＝c mol·L－1、c(F－)＝2c mol·L－1，Ksp[CaF2]＝c(Ca2＋)×c2(F－)＝4c3。 (3)①转化率为78%，说明固相反应主要向生成Ca(OH)2和NaF的方向进行，即正向进行程度大。 ②NaF产率仅为8%，说明大部分NaF未进入溶液，则溶液中存在Ca(OH)2向CaF2的转化过程，根据沉淀转化的规律可推测：S(CaF2)<S[Ca(OH)2]。 (5)由分析可知，滤液Ⅱ主要是NaF溶液，因NaF溶解度受温度影响不大，故蒸发至大量晶体析出，趁热过滤即可得到NaF晶体，故选a。 (6)a项，研磨将固体颗粒粉碎，减小粒径，从而显著增加反应物之间的接触面积，使反应更易发生；b项，研磨过程中的机械力可能导致晶体结构缺陷或局部化学键断裂，产生活性位点，使反应更易发生。 4．(2025·河南卷，15)一种从预处理得到的贵金属合金粉[主要成分为Fe、Rh(铑)、Pt，含有少量SiO2]中尽可能回收铑的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)“酸溶1”的目的是__________________________________。 (2)已知“酸溶2”中Rh转化为H3[RhCl6]，则生成该物质的化学方程式为__________________________________________________；“滤渣”的主要成分是________(填化学式)。 (3)“沉铑”中得到的沉淀经“灼烧”后分解成铑单质，但夹杂少量Rh2O3和RhCl3，则“高温还原”中发生反应的化学方程式为____________________________________________________________。 (4)若“活化还原”在室温下进行，SnCl2初始浓度为1.0×10－4 mol·L－1，为避免生成Sn(OH)2沉淀，溶液适宜的pH为________(填标号)[已知Sn(OH)2的Ksp＝5.5×10－28]。 A．2.0 　　B．4.0 　　　C．6.0 (5)“活化还原”中，SnCl2必须过量，其与Rh(Ⅲ)反应可生成[Rh(SnCl3)5]4－，提升了Rh的还原速率，该配离子中Rh的化合价为________；反应中同时生成[SnCl6]2－，Rh(Ⅲ)以[RhCl6]3－计，则理论上SnCl2和Rh(Ⅲ)反应的物质的量之比为________。 (6)“酸溶3”的目的是________________。 答案：(1)溶解Fe，使其进入溶液，从而通过过滤实现分离 (2)Rh＋6HCl＋3HNO3===H3[RhCl6]＋3NO2↑＋3H2O　SiO2 (3)Rh2O3＋3H22Rh＋3H2O、2RhCl3＋3H22Rh＋6HCl (4)A　(5)＋1　6∶1 (6)除去滤渣中未反应的Zn 解析：贵金属合金粉[主要成分为Fe、Rh(铑)、Pt，含有少量SiO2]中尽可能回收铑的工艺流程中，加入浓盐酸溶解其中Fe，过滤后实现分离，再向滤渣中加入王水(浓盐酸与浓硝酸混合酸)氧化溶解Rh，Rh转化为H3[RhCl6]，Pt转化为相关可溶物，SiO2不溶，过滤后除去SiO2；煮沸滤液除去盐酸、硝酸，再加入浓盐酸、DETA将部分铑元素沉淀，过滤后，滤渣进行灼烧分解为Rh、Rh2O3和RhCl3，再用H2进行高温还原得到铑粉，向滤液2中加入NH4Cl将铂元素相关化合物转化为沉淀除去，加入SnCl2将Rh(Ⅲ)转化为[Rh(SnCl3)5]4－，再加入Zn进行二次还原，生成Rh，由于Zn过量，加入浓盐酸溶解过量的Zn，实现Zn与Rh分离，过滤获得铑粉。 (4)SnCl2初始浓度为1.0×10－4 mol·L－1，则溶液中c(Sn2＋)＝1.0×10－4 mol·L－1，当恰好生成Sn(OH)2沉淀时，c(OH－)＝＝ mol·L－1≈2.3×10－12 mol·L－1，c(H＋)＝＝ mol·L－1≈4.3×10－3 mol·L－1，pH＝－lg c(H＋)＝－lg (4.3×10－3)≈3－0.6＝2.4，因此为避免生成Sn(OH)2沉淀，溶液的pH<2.4。 (5)配离子[Rh(SnCl3)5]4－中，配体[SnCl3]－带1个负电荷，设Rh的化合价为x，则x＋5×(－1)＝－4，则x＝＋1；Rh(Ⅲ)以[RhCl6]3－计，反应中Rh(Ⅲ)被还原至Rh(Ⅰ)，每个Rh得到2个电子，SnCl2为还原剂，部分被氧化为[SnCl6]2－，Sn(Ⅱ)被氧化为Sn(Ⅳ)，每个Sn失去2个电子，同时反应过程中，部分SnCl2结合一个Cl－形成[SnCl3]－，作为新的配体，每生成1个[Rh(SnCl3)5]4－，需要5个SnCl2，因此理论上SnCl2和Rh(Ⅲ)反应的物质的量之比为(1＋5)∶1＝6∶1。 5．(2024·安徽卷，15)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au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： (1)Cu位于元素周期表第________周期第________族。 (2)“浸出液1”中含有的金属离子主要是________。 (3)“浸取2”步骤中，单质金转化为HAuCl4的化学方程式为______________________________________________。 (4)“浸取3”步骤中，“浸渣2”中的__________(填化学式)转化为[Ag(S2O3)2]3－。 (5)“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)。 (6)“还原”步骤中，被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为________。 (7)Na2S2O3可被I2氧化为Na2S4O6。从物质结构的角度分析S4O的结构为(a)而不是(b)的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)四　ⅠB　(2)Cu2＋　 (3)2Au＋8HCl＋3H2O2===2HAuCl4＋6H2O (4)AgCl　 (5)[Ag(S2O3)2]3－＋e－===Ag↓＋2S2O　Na2S2O3　 (6)3∶4　 (7)(a)结构中电子云分布较均衡，结构较为稳定，(b)结构中正负电荷中心不重合，极性较大，较不稳定，且存在过氧根，过氧根的氧化性大于I2，故Na2S2O3不能被I2氧化成(b)结构 解析：精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等元素，铜阳极泥中加入硫酸、H2O2浸取，Cu被转化为Cu2＋进入浸出液1中，Ag、Au不反应，浸渣1中含有Ag和Au；浸渣1中加入盐酸、H2O2浸取，Au转化为HAuCl4进入浸出液2，Ag转化为AgCl，浸渣2中含有AgCl；浸出液2中加入N2H4将HAuCl4还原为Au，同时N2H4被氧化为N2；浸渣2中加入Na2S2O3，将AgCl转化为[Ag(S2O3)2]3－得到浸出液3，利用电沉积法将[Ag(S2O3)2]3－还原为Ag。 (6)还原步骤中，HAuCl4被还原为Au，Au化合价由＋3价变为0价，一个HAuCl4反应转移3个电子，N2H4被氧化为N2，N的化合价由－2价变为0价，一个N2H4反应转移4个电子，根据得失电子守恒，被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为3∶4。 6．(2024·湖南卷，16)铜阳极泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)是一种含贵金属的可再生资源，回收贵金属的化工流程如下： 已知：①当某离子的浓度低于1.0×10－5 mol·L－1时，可忽略该离子的存在； ②AgCl(s)＋Cl－(aq)[AgCl2]－(aq)　K＝2.0×10－5； ③Na2SO3易从溶液中结晶析出； ④不同温度下Na2SO3的溶解度如下： 温度/℃ 0 20 40 60 80 溶解度/g 14.4 26.1 37.4 33.2 29.0 回答下列问题： (1)Cu属于________区元素，其基态原子的价层电子排布式为____________。 (2)“滤液1”中含有Cu2＋和H2SeO3，“氧化酸浸”时Cu2Se反应的离子方程式为______________________________________________。 (3)“氧化酸浸”和“除金”工序均需加入一定量的NaCl： ①在“氧化酸浸”工序中，加入适量NaCl的原因是______________________________________________。 ②在“除金”工序溶液中，Cl－浓度不能超过________mol·L－1。 (4)在“银转化”体系中，[Ag(SO3)2]3－和[Ag(SO3)3]5－浓度之和为0.075 mol·L－1，两种离子分布分数δ随SO浓度的变化关系如图所示，若SO浓度为1.0 mol·L－1，则[Ag(SO3)3]5－的浓度为________mol·L－1。 (5)滤液4中溶质主要成分为________(填化学式)；在连续生产的模式下，“银转化”和“银还原”工序需在40 ℃左右进行，若反应温度过高，将难以实现连续生产，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)ds　3d104s1 (2)Cu2Se＋4H2O2＋4H＋===2Cu2＋＋H2SeO3＋5H2O (3)①使银元素充分转化为AgCl沉淀，且不生成[AgCl2]－　②0.5 (4)0.05 (5)Na2SO3　高于40 ℃后，Na2SO3的溶解度下降，易从溶液中结晶析出，导致“银转化”和“银还原”的效率降低，难以实现连续生产 解析：铜阳极泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)加入H2O2、H2SO4、NaCl氧化酸浸，由题中信息可知，滤液1中含有Cu2＋和H2SeO3，滤渣1中含有Au、AgCl、PbSO4；滤渣1中加入NaClO3、H2SO4、NaCl，将Au转化为Na[AuCl4]除去，滤液2中含有Na[AuCl4]，滤渣2中含有AgCl、PbSO4；在滤渣2中加入Na2SO3，将AgCl转化为Ag2SO3，过滤除去PbSO4，滤液3含有Ag2SO3；在滤液3中加入Na2S2O4，将Ag元素还原为Ag单质，Na2S2O4转化为Na2SO3，滤液4中溶质主要为Na2SO3，可继续用于银转化过程。 (3)②由题目可知AgCl(s)＋Cl－(aq)[AgCl2]－(aq)，在“除金”工序溶液中，若Cl－加入过多，AgCl则会转化为[AgCl2]－，当某离子的浓度低于1.0×10－5mol·L－1时，可忽略该离子的存在，为了不让AgCl发生转化，则令c([AgCl2]－)＝1.0×10－5 mol·L－1，由K＝＝2.0×10－5，可得c(Cl－)＝0.5 mol·L－1，即Cl－浓度不能超过0.5 mol·L－1。 (4)在“银转化”体系中，[Ag(SO3)2]3－和[Ag(SO3)3]5－浓度之和为0.075 mol·L－1，溶液中存在反应：[Ag(SO3)2]3－＋SO[Ag(SO3)3]5－，当c(SO)＝0.5 mol·L－1时，此时c([Ag(SO3)2]3－)＝c([Ag(SO3)3]5－)＝0.0375 mol·L－1，则该反应的平衡常数K＝＝＝2，当c(SO)＝1 mol·L－1时， K＝＝＝2， 解得此时c([Ag(SO3)3]5－)＝0.05 mol·L－1。 7．(2023·福建卷，10节选)白合金是铜钴矿冶炼过程的中间产物，一种从白合金(主要含Fe3O4、CoO、CuS、Cu2S及少量SiO2)中分离回收金属的流程如下： (1)“酸浸1”中，可以加快化学反应速率的措施有__________________________(任写其中一种)，CoO发生反应的离子方程式为____________________________________。 (2)“焙烧1”中，晶体[Fe2(SO4)3·xH2O和CoSO4·yH2O]总质量随温度升高的变化情况如下： 温度区间/℃ <227 227～566 566～600 600～630 晶体总质量 变小 不变 变小 不变 ①升温至227 ℃过程中，晶体总质量变小的原因是______________；566～600 ℃发生分解的物质是________(填化学式)。 ②为有效分离铁、钴元素，“焙烧1”的温度应控制为________℃。 (3)25 ℃时，Ksp(CuS)＝6.3×10－36，H2S的Ka1＝1.1×10－7，Ka2＝1.3×10－13。反应CuS(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2S(aq)的平衡常数K＝__________________________________(列出计算式即可)。经计算可判断CuS难溶于稀硫酸。 答案：(1)粉碎白合金(或搅拌、适当升温、适当增大稀H2SO4浓度等)　CoO＋2H＋===Co2＋＋H2O (2)①失去结晶水　Fe2(SO4)3　②600～630 (3) 1．(2025·辽宁省抚顺市六校协作体三模)某钨锰矿渣(主要成分为WO3、MnO、Sc2O3、SiO2及铁的氧化物)综合利用的流程如图： 已知：①P204的萃取机理：2RH＋M2＋R2M＋2H＋。 ②当溶液中离子浓度小于或等于10－5 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表： 物质 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2 Ksp 2.8×10－39 4.9×10－17 1.6×10－13 ④lg 2.8≈0.45、lg 2≈0.30。 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MnO2，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Mn2＋的浓度为0.01 mol·L－1，则加入NaOH控制pH的范围是________～________(溶液体积变化忽略不计，保留三位有效数字)；出现沉淀后要加热煮沸一段时间的目的是__________________。 答案：(1)WO3、SiO2　(2)盐酸 (3)R3Sc＋3NaOH===Sc(OH)3↓＋3RNa (4)提高了MnCO3的产量且不引入杂质离子　2Fe2＋＋4H＋＋MnO2===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O (5)2.82　8.60　促进Fe(OH)3胶体聚沉 解析：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，同时可能含有亚铁离子和铁离子，滤液1用P204萃取分液，有机相1加入氢氧化钠溶液沉钪得到Sc(OH)3(沉淀3)，加热得到Sc2O3，水相加入活性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，过滤后滤液3加入碳酸氢钠得到碳酸锰沉淀；沉淀1加入氢氧化钠溶液碱浸、过滤，滤液2加入盐酸得到钨酸(沉淀2)，过滤分离出钨酸沉淀，再加入氨水溶解得到钨酸铵。 (5)常温下，由已知表格数据可知，当铁离子完全沉淀时，c(OH－)＝＝ mol·L－1＝ mol·L－1，pOH≈11.18，pH＝2.82；溶液中Mn2＋的浓度为0.01 mol·L－1，则锰离子开始沉淀的c(OH－)＝＝ mol·L－1＝ mol·L－1，pOH＝5.40，pH＝8.60，则Fe3＋完全沉淀而Mn2＋不沉淀的pH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Fe(OH)3胶体聚沉。 2．(2025·甘肃省高三高考诊断)废旧钴酸锂电池的正极材料主要含有难溶于水的LiCoO2及少量Al、Fe、炭黑等，常用如图所示的工艺分离并回收其中的金属钴和锂。 已知：①Ksp[Co(OH)2]＝1.0×10－15； ②相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH如下表。 金属阳离子 Al3＋ Fe3＋ Fe2＋ 开始沉淀的pH 4.2 2.7 7.6 沉淀完全的pH 5.2 3.7 9.6 (1)LiCoO2中元素Co的化合价为________。 (2)为提高碱浸率，可采取的措施有______________________________________(任写一种)。 (3)在浸出液中通入过量CO2发生反应的离子方程式有CO2＋OH－===HCO和______________________________________。 (4)浸出渣中加入稀硫酸和H2O2的主要目的是________________________；废渣的主要成分是________________。 (5)加氨水控制沉钴的pH，当a≥________时，溶液中c(Co2＋)≤10－5 mol·L－1，认为“沉钴”完全。 (6)钴的氢氧化物加热至290 ℃时可以完全脱水，所得产物可用于合成钛酸钴。钛酸钴的晶胞结构如图所示，则该晶体化学式为________；该晶体的密度为__________ g·cm－3(用NA代表阿伏加德罗常数的值)。 答案：(1)＋3价　 (2)搅拌混合物(或适当升高温度、将原材料粉碎、延长浸取时间等) (3)CO2＋[Al(OH)4]－===HCO＋Al(OH)3↓ (4)将Co3＋还原为Co2＋，将Fe2＋氧化为Fe3＋　炭黑和Fe(OH)3 (5)9.0　(6)CoTiO3　 解析：(5)由已知①知，“沉钴”完全时c(OH－)≥ mol·L－1＝10－5 mol·L－1，此时溶液pH≥9.0。 (6)根据钛酸钴的晶胞结构可得1个晶胞中Ti的数目为8×＝1，Co的数目为1，O的数目为6×＝3，因此晶体的化学式为CoTiO3，该晶体的密度ρ＝ g·cm－3＝ g·cm－3。 3．(2025·广东省广州市第六中学三模)Ni和Sn应用于电镀、机械、航空等众多工业领域。用一种Ni­Sn­Fe合金废料生产工业硫酸镍和锡酸钠的工艺流程如图所示。 已知：①“酸浸”后滤液中的主要金属阳离子为Ni2＋、Sn4＋、Sn2＋、Fe2＋。 ②“一次除铁”后溶液中仍有少量Fe3＋。“萃取除铁、反萃取、制NaHX2和制Ni(HX2)2”的原理是yMx＋＋xN(HX2)y(有机相)xNy＋＋yM(HX2)x(有机相)，Mx＋和Ny＋代表金属阳离子或H＋。金属阳离子和HX的结合能力：Fe3＋>Fe2＋>Ni2＋>Na＋。 ③常温下，Ksp[Sn(OH)2]＝1×10－28， Ksp[Sn(OH)4]＝1×10－56； Ka1(H2CO3)＝4×10－7， Ka2(H2CO3)＝6×10－11。 (1)“酸浸”时，Ni与硝酸反应的还原剂与氧化剂的物质的量之比为________。 (2)“碱熔”时，SnO2发生反应的化学方程式为________________________________。 (3)“沉锡”时，常温下Sn2＋恰好完全沉淀为Sn(OH)2时[c(Sn2＋)＝1.0×10－5 mol/L]，c(HCO)______c(H2CO3)(填“>”“<”或“＝”)。 (4)“一次除铁”的总反应离子方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)“反萃取”时，萃余液的溶质含FeCl3，试剂1是____________。 (6)“制Ni(HX2)2”时，溶液1的主要成分是________(填化学式)。 (7)某镍和砷形成的晶体，晶胞结构如图1，沿z轴方向的投影为图2。 ①该晶体中As周围最近的Ni有________个。 ②该晶体的密度为ρ g/cm3，则阿伏加德罗常数的值NA＝____________(用含a、b、ρ的计算式表示)。 答案：(1)3∶2 (2)SnO2＋2NaOHNa2SnO3＋H2O (3)< (4)6H2O＋6Fe2＋＋2Na＋＋4SO＋3H2O2＋6CO===2NaFe3(SO4)2(OH)6↓＋6HCO (5)盐酸　(6)Na2SO4 (7)①6　②×1030 解析：合金废料“酸浸”后滤液中的主要金属阳离子为Ni2＋、Sn4＋、Sn2＋、Fe2＋，加碳酸钠调pH沉锡，锡渣中加NaOH和氧气，得到Na2SnO3，溶解、过滤、结晶后得晶体Na2SnO3·3H2O；溶液中含Ni2＋、Fe2＋，加入双氧水氧化Fe2＋，加入碳酸钠形成NaFe3(SO4)2(OH)6沉淀除去铁，溶液中仍有少量Fe3＋，用Ni(HX2)2作萃取剂“萃取除铁，加盐酸反萃取，加NaOH制NaHX2，进而与NiSO4溶液浓缩结晶后的滤液反应制Ni(HX2)2”。 (1)“酸浸”时，Ni与硝酸发生离子反应：3Ni＋8H＋＋2NO===3Ni2＋＋2NO↑＋4H2O，则还原剂与氧化剂的物质的量之比为3∶2。 (3)因为Ksp[Sn(OH)2]＝c(Sn2＋)·c2(OH－)＝1×10－28，则c(Sn2＋)＝1.0×10－5 mol/L时，c(OH－)＝10－11.5 mol/L，则c(H＋)＝10－2.5 mol/L，Ka1(H2CO3)＝＝＝4×10－7，则c(HCO)<c(H2CO3)。 (7)①该晶胞为六方晶体，选择中间层的As原子可知，上下层各有3个Ni原子与该As原子最近。 ②该晶体的密度为ρ g/cm3，晶胞参数为a pm，b pm，由晶胞结构可知，晶胞内部含有2个As原子，4×＋4×＋2×＋2×＝2个Ni原子，ρ＝，则阿伏加德罗常数的值NA＝×1030。 4．(2025·北京人大附中三模)钒(V)被称为钢铁行业的“维生素”。工业上用含三价钒(V2O3)为主的石煤原矿(含Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质)为原料，低温硫酸化焙烧－水浸工艺高效提取钒制备高纯V2O5的主要流程如图所示： 资料： ⅰ.氢氧化物完全沉淀时溶液的pH表 沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 完全沉淀pH 3.2 9.0 4.7 ⅱ.有机试剂对溶液中离子的萃取能力为Fe3＋>VO2＋>Al3＋>VO>Fe2＋； ⅲ.含磷有机试剂“萃取”过程可表示为VO2＋＋2HA(有机相)VOA2(有机相)＋2H＋； ⅳ.沉钒过程前会发生10VO＋8H2OH2V10O＋14H＋。 (1)焙烧过程中向石煤中通SO3焙烧，将V2O3转化为VOSO4的化学方程式是____________________________________。 (2)焙烧时将原矿石磨碎且SO3气体与矿料逆流而行，目的是____________________________________________________________。 (3)滤液A中含有H＋、Fe3＋、Al3＋、VO和VO2＋，滤液C中钒的微粒为VO2＋。“还原”过程中，铁粉发生的反应有________________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)“萃取”前，用氨水先中和至pH＝5的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________。 (5)沉钒过程中加入铵盐使H2V10O中的钒元素形成多钒酸铵沉淀，且沉淀颗粒大小影响最终产品品质。溶液pH与沉钒率、沉淀颗粒直径的关系如图所示，请结合反应原理解释沉钒时的pH选择2.0～2.5的原因：________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________。 (6)测定产品中V2O5的纯度：称取a g产品，先用硫酸溶解，得到(VO2)2SO4溶液。再加入b1 mL c1 mol·L－1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液(VO＋2H＋＋Fe2＋===VO2＋＋Fe3＋＋H2O)，最后用c2 mol·L－1 KMnO4溶液滴定过量的(NH4)2Fe(SO4)2至终点，消耗KMnO4溶液的体积为b2 mL。已知MnO被还原为Mn2＋，假设杂质不参与反应。则产品中V2O5的质量分数是________________。 答案：(1)2V2O3＋O2＋4SO34VOSO4 (2)增大接触面积，提高反应速率，使矿石充分反应 (3)2VO＋Fe＋4H＋===2VO2＋＋Fe2＋＋2H2O、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (4)将Al3＋以Al(OH)3的形式除去，降低萃取的Al3＋，提高钒的纯度；用氨水中和，降低溶液中c(H＋)，使平衡VO2＋＋2HA(有机相)VOA2(有机相)＋2H＋正向移动，增加VO2＋萃取率 (5)pH<2.0，10VO＋8H2OH2V10O＋14H＋平衡逆向移动，不利于形成多钒酸铵沉淀；pH>2.5，随pH升高，沉淀颗粒大小急剧下降，影响最终产品的品质 (6)×100% 解析：石煤在220 ℃条件下，在空气中硫酸化焙烧，V2O3转化为VOSO4，Al2O3、Fe2O3转化为相应的硫酸盐，SiO2不反应，得到的钒矿石经水浸、过滤后得到含有VO2＋、VO以及Fe3＋、Al3＋杂质的滤液，先加入铁粉、硫酸溶液进行还原预处理，将Fe3＋和V(Ⅴ)还原，然后再用氨水调节溶液至pH＝5，除去Al3＋，过滤后加入有机试剂萃取V(Ⅳ)，静置分液得到含有V(Ⅳ)的有机物，加入H2SO4反萃取，得到含V(Ⅳ)的溶液(水溶液E)，之后进行氧化沉钒得到多钒酸铵，煅烧得到V2O5。 (6)根据得失电子守恒，可知存在关系：n(Fe2＋)＝5n(MnO)，所以剩余的n[(NH4)2Fe(SO4)2]＝5c2b2×10－3 mol，则VO消耗的 n[(NH4)2Fe(SO4)2]＝(c1b1－5c2b2)×10－3 mol，n(V2O5)＝n(VO)＝×(c1b1－5c2b2)×10－3 mol，所以V2O5的质量分数是×100%＝×100%。 18 学科网（北京）股份有限公司 $