大单元六 微专题7 化学工艺流程综合应用【精讲精练】-2026届高三化学二轮复习●大概念专题突破（新高考通用）

该高中化学高考复习讲义聚焦化学工艺流程综合应用，整合离子反应、氧化还原、沉淀溶解平衡、晶胞计算等核心考点，以真题再现为引领，通过核心梳理构建知识网络，结合考点突破讲练结合、限时训练强化实战，形成系统性复习路径，助力学生突破水溶液中离子平衡等难点。 讲义采用“真题引领-核心梳理-考点突破-限时训练”四阶教学法，通过真题解析培养科学思维，分层设计例题与训练题提升科学探究与实践能力，如结合Ksp计算、晶胞结构分析等考点设计针对性突破策略，帮助学生高效掌握解题方法，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支撑。

大单元六　水溶液中的离子平衡 微专题7　化学工艺流程综合应用 【真题再现●明考向】 (2025·云南卷)从褐铁矿型金—银矿(含Au、Ag、Fe2O3、MnO2、CuO、SiO2等)中提取Au、Ag，并回收其它有价金属的一种工艺如下： 已知：①金—银矿中Cu、Mn元素的含量分别为0.19%、2.35%。②25 ℃时，Mn(OH)2的Ksp为1.9×10-13。 回答下列问题： (1)基态Cu原子的价层电子排布式为______________。 (2)“还原酸浸”时，MnO2反应的离子方程式为____________________________ ______________________________________________。 (3)“浸金银”时，Au溶解涉及的主要反应如下： ①Au＋5S2O＋[Cu(NH3)4]2+===[Au(S2O3)2]3-＋[Cu(S2O3)3]5-＋4NH3 ②4[Cu(S2O3)3]5-＋16NH3＋O2＋2H2O===4[Cu(NH3)4]2+＋4OH－＋12S2O 上述过程中的催化剂为____________。 (4)“沉铜”前，“滤液1”多次循环的目的为_____________________________ ______________________________________________。 (5)根据“还原酸浸”“氧化”，推断Fe3+、Cu2+、MnO2的氧化性由强到弱的顺序为____________________。 (6)25 ℃“沉铁”后，调节“滤液4”的pH至8.0，无Mn(OH)2析出，则c(Mn2+)≤______mol·L-1。 (7)一种锑锰(Mn3Sb)合金的立方晶胞结构如图。 ①该晶胞中，每个Sb周围与它最近且相等距离的Mn有________个。 ②NA为阿伏加德罗常数的值，晶胞边长为 a nm，则晶体的密度为____________g·cm-3(列出计算式即可)。 【思维路径】 【明确题目素材】　从金—银矿(含Au、Ag、Fe2O3、MnO2、CuO、SiO2等)中提取Au、Ag，并回收其他有价金属。 【分析流程确定成分】　矿石经“还原酸浸”，Fe2O3、MnO2被还原为Fe2+和Mn2+，CuO被溶解为Cu2+，Au、Ag、SiO2不溶进入“滤渣1”；“沉铜”时，Cu2+被铁粉还原为Cu；“氧化”时Fe2+被氧化为Fe3+；“沉铁”时，Fe3+转化为沉淀，后续转化为氧化铁；“沉锰”时，Mn2+沉淀为碳酸锰；“浸金银”时，Au、Ag被混合液浸出，后续提炼出Au、Ag。 【理解原理，找解题方法】“还原酸浸”时，Fe2O3和CuO可以被硫酸溶解转化为Fe3+和Cu2+，亚硫酸钠将Fe3+还原为Fe2+，而Cu2+并未被还原，因此，Fe3+的氧化性强于Cu2+；“氧化”时，Fe2+被MnO2氧化为Fe3+，因此，MnO2的氧化性强于Fe3+。 【根据题目的数据正确计算】25 ℃“沉铁”后，调节“滤液4”的pH至8.0，此时c(OH－)＝10-6 mol·L-1，无Mn(OH)2析出，根据 Mn(OH)2的Ksp为1.9×10-13，则c(Mn2+)≤＝0.19 mol·L-1。 【分析晶胞的结构】　①该晶胞为面心立方，Sb位于晶胞的顶点，其与邻近的3个面的面心上的Mn距离最近且距离相等，每个顶点参与形成8个晶胞，而每个面心参与形成2个晶胞，因此，该晶胞中，每个Sb周围与它最近且相等距离的Mn有＝12个。②由晶胞结构和均摊法可知，该晶胞中平均占有1个Sb和3个Mn，因此，该晶胞的质量为 g，该晶胞的体积为(a nm)3＝a×10-21 cm3，晶体的密度为＝ g·cm-3。 【正确答案】　(1)3d104s1　(2)MnO2＋SO＋2H＋===Mn2+＋SO＋H2O　 (3)[Cu(NH3)4]2+　(4)大幅度降低硫酸和亚硫酸钠的消耗成本，同时减少废水产生量及处理成本，并通过持续去除杂质提高金银的富含度　(5)MnO2>Fe3+>Cu2+　(6)0.19　(7)①12　② 【核心梳理●明方向】 1．题型概述 2．解题路径 (1)挖掘题干信息，分析原材料，确定主要成分及所含杂质。 (2)原材料预处理，通过酸浸和碱浸等手段，完成初步分离。 (3)分析核心反应，通过氧化、中和及离子交换等手段完成主要物质到产物的转化。 (4)产品的分离与提纯及含量测定，通过沉淀、结晶及煅烧等手段，得到粗品，通过滴定等定量过程，完成含量测定。 【考点突破●提能力】 1．(2025·八省联考西北卷)“三废”的科学治理是环境保护和资源循环利用的重要举措。某含砷烟尘主要成分为As2O3、Pb5(AsO4)3Cl、CuS和ZnS等。一种脱砷并回收As2O3、铜和锌的流程如图： 已知：①As2O3微溶于冷水，易溶于热水； ②“氧化酸浸”中，金属硫化物转化成硫酸盐，难溶于热水的Pb5(AsO4)3Cl转化成H3AsO4； ③萃取时，将萃取剂HL溶于磺化煤油中，所得溶液作为有机相，萃取和反萃取原理为2HL＋M2+ML2＋2H＋，式中M2+为Cu2+或Zn2+。 回答下列问题： (1)“水浸”时，采用热水的目的是______________________________________ ______________________________________________。 (2)“氧化酸浸”时，CuS发生反应的离子方程式为__________________________， Pb5(AsO4)3Cl与硫酸反应的化学方程式为__________________________________。 (3)铜萃取剂HL()中的N、酚羟基O均与Cu2+配位，形成配合物CuL2。该配合物中Cu2+的配位数为________，HL分子结构中设计正壬基的作用是________。“反萃取铜”后，“富铜液”为________相(填“水”或“有机”)。 (4)“沉砷”时，采用生石灰处理，滤渣主要成分的化学式为________。 (5)“反萃取锌”时，试剂X为________。 【答案】(1)增大As2O3溶解度(或提高As2O3浸出率)　(2)CuS＋4H2O2===SO＋Cu2+＋4H2O　Pb5(AsO4)3Cl＋5H2SO4===3H3AsO4＋5PbSO4＋HCl　(3)4　降低萃取剂的水溶性(或增大配合物在有机相中的溶解度)　水　(4)Ca3(AsO4)2、CaSO4　(5)H2SO4 【解析】流程梳理 (1)结合已知信息①可知，As2O3易溶于热水，用热水可以将As2O3溶解，提高As2O3的浸出率。(2)结合已知信息②可知，“氧化酸浸”时，CuS转化为CuSO4，反应的离子方程式为CuS＋4H2O2===SO＋Cu2+＋4H2O；结合已知信息②可知，“氧化酸浸”时，Pb5(AsO4)3Cl转化为H3AsO4，反应的化学方程式为 Pb5(AsO4)3Cl＋5H2SO4===3H3AsO4＋5PbSO4＋HCl。(3)HL中N、酚羟基O均能与Cu2+形成配位键，1个HL形成2个配位键，故CuL2中Cu2+的配位数为4；正壬基为烷烃基团，极性较小，根据“相似相溶”原理，含有正壬基的HL易溶于有机物，难溶于水，HL作为萃取剂，与Cu2+形成配位化合物后易溶于有机相，从而达到萃取的目的；结合上述分析可知，反萃取后Cu2+在水相中，因此“富铜液”为水相。(4)“沉砷”时，采用生石灰处理，CaO与H3AsO4、SO反应生成Ca3(AsO4)2和CaSO4沉淀。(5)根据已知信息③中的萃取和反萃取原理2HL＋M2+ML2＋2H＋可知，“反萃取锌”时需要加H＋使平衡逆向移动，结合最终得到ZnSO4·7H2O可知试剂X为H2SO4。 2．(2025·石家庄一模)稀有金属钒和钛在钢铁、化工、航空航天等领域应用广泛。一种利用钒钛磁铁矿精矿(主要成分为Fe3O4、FeV2O4、TiO2和SiO2)综合提取钒、钛，并同步制备黄铵铁矾的工艺流程如图所示： 已知：①“加压焙烧”过程中存在反应2FeCl3(s)===2FeCl2(s)＋Cl2(g)，生成的Cl2会对钒钛磁铁矿精矿“二次氯化”； ②“酸浸”所得溶液中钒、钛以VO、TiO2+形式存在。 (1)基态钛原子的价层电子排布式为________；已知FeV2O4中Fe为＋2价，则V的化合价为________。 (2)“加压焙烧”中FeV2O4经“二次氯化”转化为VO2Cl和FeCl2的化学方程式为__________________________________________________________________。 (3)“酸浸”时，产生的“浸出渣”的主要成分为________(填化学式)。 (4)已知Ksp[TiO(OH)2]＝1×10-29，“沉钛”时，为使TiO2+沉淀完全(c≤1.0×10-5 mol·L-1)，需要调节溶液的pH不低于________；该过程中，加入适量铁粉的目的为___________________________________________________________________。 (5)“氧化”时，H2O2的使用量远大于理论计算量，可能的原因为____________________________________________________________________。 (6)“萃取”时，VO先转化为H2V10O，再与萃取剂R3N结合，其过程可表示为4R3N＋4H＋＋H2V10O⥫⥬[R3NH]4H2V10O28，据此分析“反萃取”过程中加入Na2CO3溶液的作用为__________________________________________________ ______________________________________________。 (7)“沉铁”时，生成黄铵铁矾的离子方程式为______________________________ ______________________________________________。 【答案】(1)3d24s2　＋3　(2)FeV2O4＋2Cl2===FeCl2＋2VO2Cl　(3)SiO2　(4)2　调节溶液pH使TiO2+沉淀完全　(5)产生的Fe3+催化H2O2的分解　(6)消耗H＋使萃取反应的平衡逆向移动，将H2V10O与萃取剂分离 (7)NH＋3Fe3+＋2SO＋6H2O===NH4Fe3(SO4)2(OH)6↓＋6H＋ 【解析】(1)钛元素为第四周期第ⅣB族元素，故基态钛原子的价层电子排布式为3d24s2；FeV2O4中Fe为＋2价，O为－2价，由化合物中各元素化合价代数和为0可得，V为＋3价。(2)“加压焙烧”产物氯气对FeV2O4“二次氯化”，则该反应的反应物为氯气、FeV2O4，生成物为VO2Cl和FeCl2，V由＋3价被氧化为＋5价，由得失电子守恒、原子守恒可得该反应的化学方程式：2Cl2＋FeV2O4===2VO2Cl＋FeCl2。(3)由该钒钛磁铁矿精矿的成分可知，二氧化硅不与盐酸反应，故“酸浸”产生的“浸出渣”的主要成分为SiO2。(4)Ksp[TiO(OH)2]＝c(TiO2+)·c2(OH－)，则c(OH－)＝＝ mol·L-1＝1.0×10-12 mol·L-1，c(H＋)＝1.0×10-2 mol·L-1，即pH＝2，故为使TiO2+沉淀完全，需要调节溶液的pH不低于2；“酸浸”过程中引入了较多的H＋，该过程加入适量铁粉消耗过量H＋，调节溶液的pH，从而使TiO2+沉淀完全。(5)过氧化氢不稳定，容易分解，且该流程中生成的Fe3+对过氧化氢分解有催化作用，导致过氧化氢快速分解，故“氧化”操作中，H2O2的使用量远大于计算量。(6)“反萃取”过程中加入碳酸钠溶液，可消耗混合液中的H＋，使萃取平衡逆向移动，从而使H2V10O与萃取剂更好地分离。(7)“沉铁”时，NH、SO与Fe3+反应生成黄铵铁钒，则由电荷守恒及原子守恒配平该反应的离子方程式：NH＋2SO＋3Fe3+＋6H2O===NH4Fe3(SO4)2(OH)6↓＋6H＋。 【限时训练】（限时：60分钟） 　化学工艺流程题 (满分：64分) 1．(14分)(2025·河北卷)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＋16KOH8K2CrO4＋2Fe2O3＋8H2O　(3) MgO　Al(OH)3　(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】(1)铬为24号元素，基态铬原子的价层电子排布式为3d54s1。(2)在空气中煅烧时 Fe(CrO2)2与过量KOH、空气中的氧气发生反应，生成K2CrO4，铁元素被氧化为Fe2O3，根据得失电子守恒、原子守恒配平，可得该反应的化学方程式为4Fe(CrO2)2＋7O2＋16KOH8K2CrO4 ＋2Fe2O3 ＋8H2O。(3)滤渣Ⅰ中除了Fe2O3、H2SiO3外，还有MgO和Al(OH)3。(4)“酸化”过程中通入过量CO2调节pH，使K2CrO4转化为K2Cr2O7，加压是为了增大CO2的溶解度，从而提高“酸化”的反应速率和K2CrO4的转化率。(5)“酸化”后溶液中主要含有K2Cr2O7和KHCO3，“分离”后得到K2Cr2O7，故滤液Ⅱ的主要成分为KHCO3。(6)还原、分离工序中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，根据得失电子守恒、原子守恒配平，可得该反应的化学方程式。(7)滤渣Ⅱ主要成分为Cr(OH)3和Fe(OH)3，可返回煅烧工序中。 2．(14分)(2025·甘肃卷)研究人员设计了一种从铜冶炼烟尘(主要含S、As2O3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：As2O3熔点314 ℃，沸点460 ℃ 分解温度：CuO 1 100 ℃，CuSO4 560 ℃，ZnSO4 680 ℃，PbSO4高于1 000 ℃ Ksp(PbSO4)＝1.8×10-8 (1)设计焙烧温度为600 ℃，理由为_______________________________________ ______________________________________________。 (2)将SO2通入Na2CO3和Na2S的混合溶液可制得Na2S2O3，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a≠b≠c，α＝β＝γ＝90°。Cs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____________________g·cm-3(用带有阿伏加德罗常数NA的代数式表示，MCs、MPb和MBr分别表示Cs、Pb和Br的摩尔质量)。 【答案】(1)使CuSO4受热分解，并使As2O3沸腾收集　(2)Na2CO3 ＋2Na2S＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2　(3)使CuO溶解为CuSO4溶液，分离出PbSO4　(4)电解法(或湿法炼铜或还原法)　(5)　CsPbBr3　 【解析】从铜冶炼烟尘中回收砷、铜、锌和铅的工艺流程　 (1)结合已知温度信息，控制温度为600 ℃时，硫酸盐中只有CuSO4受热分解，且600 ℃高于As2O3的沸点，能使As2O3固体转化为As2O3蒸气，与其余成分分离。(2)将SO2通入Na2CO3和Na2S的混合溶液中，发生归中反应生成Na2S2O3，反应的化学方程式为Na2CO3＋2Na2S ＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2。(3)结合图示及元素守恒可知，制酸系统制备的是硫酸，酸浸时CuO溶解得到CuSO4溶液，PbSO4不溶于硫酸，可分离出PbSO4沉淀。(4)从CuSO4溶液中分离出Cu，可采用湿法炼铜的原理，其化学方程式为CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu，也可直接电解CuSO4溶液得到Cu。(5)据题图可知Cs位于晶胞体心，Pb位于晶胞顶点，则Pb与Cs之间的距离为体对角线长度的，即 pm；由均摊法可知该晶胞中含1个Cs，含Pb数目为×8＝1，含Br数目为×12＝3，故该化合物的化学式为CsPbBr3；晶体密度为 g·cm-3。 3．(14分)(2025·长春模拟)实现废钨—镍型加氢催化剂(主要成分为WO3、Ni、Al2O3，还含有Fe、SiO2和少量含S有机物)中有价值金属回收的工艺流程如下。 已知：ⅰ.T<700 ℃，纯碱不与Al2O3、SiO2反应。 ⅱ.相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH见下表。 金属离子 Ni2+ Al3+ Fe3+ 开始沉淀时的pH 6.9 3.4 1.5 沉淀完全时的pH 8.9 4.7 2.8 回答下列问题： (1)28Ni位于元素周期表的第________周期第________族。 (2)“氧化”的目的为________和将金属单质氧化至相应价态。 (3)“钠化焙烧”中生成Na2WO4的化学方程式为____________________________。 (4)“酸化沉钨”后过滤，所得滤饼的主要成分为________(填化学式)。 (5)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________。 (6)资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如下表关系。 温度 低于30.8 ℃ 30.8～53.8 ℃ 53.8～280 ℃ 高于280 ℃ 晶体形态 NiSO4·7H2O NiSO4·6H2O 多种结晶水合物 NiSO4 “一系列操作”依次是______________________________________________、 及时过滤、洗涤、干燥。 (7)强碱溶液中NaClO氧化NiSO4，可沉淀出用作电池正极材料的NiO(OH)，该反应的离子方程式为______________________________________________。 【答案】(1)四　Ⅷ　(2)除去含S有机物 (3)WO3＋Na2CO3Na2WO4＋CO2↑　(4)H2WO4　(5)4.7≤pH<6.9　(6)蒸发浓缩、冷却到30.8～53.8 ℃结晶　(7)ClO－＋2Ni2+＋4OH－===2NiO(OH)↓＋Cl－＋H2O 【解析】由题给流程可知，废催化剂在空气中氧化，将含硫有机物转化为气体除去，并将金属单质氧化至相应价态；向氧化渣中加入碳酸钠在600 ℃条件下钠化焙烧，将氧化钨转化为钨酸钠，焙烧渣经水浸、过滤得到浸渣1和滤液；向滤液中加入硫酸酸化沉钨，将钨酸钠转化为钨酸沉淀，过滤得到钨酸；钨酸煅烧分解生成氧化钨；向浸渣1中加入硫酸酸浸，将金属氧化物转化为可溶的硫酸盐，二氧化硅与硫酸不反应，过滤得到含有二氧化硅的浸渣2和滤液；调节滤液pH的范围为4.7≤pH<6.9，将溶液中的铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，过滤得到含有氢氧化铁、氢氧化铝的浸渣3和硫酸镍溶液；硫酸镍溶液经蒸发浓缩、冷却到30.8～53.8 ℃结晶、及时过滤、洗涤、干燥得到六水硫酸镍。(1)镍元素的原子序数为28，位于元素周期表第四周期第Ⅷ族。(2)由分析可知，“氧化”的目的是将含硫有机物转化为气体除去，并将金属单质氧化至相应价态。(3)“钠化焙烧”中氧化钨与碳酸钠高温下反应生成钨酸钠和二氧化碳，反应的化学方程式为WO3＋Na2CO3Na2WO4＋CO2↑。(4)由分析可知，“酸化沉钨”后过滤，所得滤饼的主要成分为钨酸。(5)调节滤液pH的范围为4.7≤pH<6.9，将溶液中的铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀。(6)由题给信息可知，“一系列操作”为硫酸镍溶液经蒸发浓缩、冷却到30.8～53.8 ℃结晶、及时过滤、洗涤、干燥。(7)由题意可知，碱性条件下溶液中的镍离子与次氯酸根离子反应生成NiO(OH)、氯离子和水，反应的离子方程式为ClO－＋2Ni2+＋4OH－===2NiO(OH)↓＋Cl－＋H2O。 4．(14分)(2025·广州一模)高纯硫酸锰是合成镍钴锰三元正极材料的原料。一种由软锰矿(含MnO2、Fe2O3、MgO、CaO、SiO2等)制备高纯硫酸锰，并分离回收和循环利用氟元素的工艺流程如图。 已知：①常温下，Ksp(CaF2)＝1.6×10-10，Ksp(MgF2)＝7.4×10-11。 ②TBP为中性有机萃取剂，仅能萃取HF分子。 ③在“滤液”和“水层2”中存在以下平衡： H＋＋F－⥫⥬HF　K1＝103.2； Mn2+＋F－⥫⥬MnF＋　K2＝101.4。 (1)“焙烧”中，SiO2几乎不发生反应，金属氧化物均转化成硫酸盐。MnO2转化为MnSO4的化学方程式为______________________________________________。 (2)“氧化调pH”中，调pH＝5，滤渣1的主要成分是________________________。 (3)为确保“除钙镁”后所得溶液中Ca2+、Mg2+的浓度均低于1.0×10-5 mol·L-1，需调节溶液中c(F－)不低于________mol·L-1。 (4)“萃取”前，加硫酸溶液调节pH。溶液的pH越小，氟的萃取率越________(填“高”或“低”)，原因是______________________________________________ (萃取率是指进入有机层中氟元素的百分数)。 (5)“反萃取”中，HF与MnO反应生成MnF＋的离子方程式为__________________ __________________________________。“反萃取”所得有机层可返回“萃取”工序循环使用，所得水层2经蒸发浓缩结晶后所得物质可返回________工序循环使用。 【答案】(1)MnO2＋(NH4)2SO3MnSO4＋2NH3↑＋H2O　(2)Fe(OH)3　(3)4.0×10-3　(4)高　pH减小，c(H＋)增大，H＋＋F－⥫⥬HF平衡正移，有利于F－转化为HF，氟元素能更多进入有机层中　(5)2HF＋MnO===MnF＋＋F－＋H2O　除钙镁 【解析】(1)由工艺流程图及题目信息可知，“焙烧”过程中，MnO2转化为MnSO4，亚硫酸铵和二氧化锰反应生成硫酸锰等物质时，锰元素化合价降低，硫元素化合价升高，高温焙烧的条件下，NH转化为氨气，故“焙烧”时MnO2转化为MnSO4的化学方程式是MnO2＋(NH4)2SO3MnSO4＋2NH3↑＋H2O。(2)亚硫酸铵具有还原性，“焙烧”时，氧化铁中的部分三价铁会被还原为二价铁，故“氧化调pH”的目的是使二价铁转化为三价铁，最后转化为Fe(OH)3沉淀。(3)由已知①可知，Ksp(CaF2)＝1.6×10-10，Ksp(MgF2)＝7.4×10-11，CaF2、MgF2为同种类型的难溶电解质，故c(Ca2+)<1.0×10-5 mol·L-1时，c(Mg2+)一定小于1.0×10-5 mol·L-1，当 c(Ca2+)＝1.0×10-5 mol·L-1时，c2(F－)＝＝1.6×10-5(mol·L-1)2，c(F－)＝4.0×10-3 mol·L-1。(4)由已知②可知，TBP仅能萃取HF分子，pH减小，说明H＋浓度增大，H＋＋F－⥫⥬HF平衡正向移动，体系中有更多F－转化为HF，则氟元素更多进入有机层，故pH越小，氟的萃取率越高。(5)由题干可知，“反萃取”时，反应物为HF、MnO，生成物有MnF＋，结合原子守恒可知还有水生成，则反应的离子方程式是2HF＋MnO===MnF＋＋F－＋H2O，由该离子方程式可知，“反萃取”后的“水层2”中含F－、MnF＋、Mn2+，蒸发浓缩结晶后可得到MnF2，可返回“除钙镁”工序循环使用。 5．(8分)(2024·湖北卷节选)铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐[Be3Al2(SiO3)6]中提取铍的路径为 已知：Be2+＋4HA⥫⥬BeA2(HA)2＋2H＋ 回答下列问题： (1)为了从“热熔冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程的特点是________________。 (2)“萃取分液”的目的是分离Be2+和Al3+，向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液，观察到的现象是_________________________________________ ______________________________________________。 (3)写出反萃取生成Na2[Be(OH)4]的化学方程式：____________________________ ______________________________________________。 “滤液2”可以进入“_____________”步骤再利用。 【答案】(1)快速冷却　(2)先产生白色沉淀，且沉淀立刻溶解　(3)BeA2(HA)2＋6NaOH===Na2[Be(OH)4]＋4NaA＋2H2O　反萃取分液 【解析】(1)将熔融态物质快速冷却可转化为非晶态，故为了从“热熔冷却”步骤得到玻璃态，需要快速冷却。(2)由已知信息可知，“萃取分液”时Be2+转化为BeA2(HA)2进入煤油中，水相1为含有Al3+的水溶液，向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液，先发生反应Al3+＋3OH－===Al(OH)3↓，随后立即发生反应Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－，故观察到的现象是先产生白色沉淀，且沉淀立刻溶解。(3)反萃取时有机相中存在BeA2(HA)2，由对角线规则可知，Al与Be化学性质相似，故有机相中加入过量NaOH溶液，BeA2(HA)2转化为[Be(OH)4]2-进入水相2，反应的化学方程式为BeA2(HA)2＋6NaOH===Na2[Be(OH)4]＋4NaA＋2H2O。“滤液2”的主要成分为NaOH，可以进入“反萃取分液”步骤再利用。 学科网（北京）股份有限公司 $ 大单元六　水溶液中的离子平衡 微专题7　化学工艺流程综合应用 【真题再现●明考向】 (2025·云南卷)从褐铁矿型金—银矿(含Au、Ag、Fe2O3、MnO2、CuO、SiO2等)中提取Au、Ag，并回收其它有价金属的一种工艺如下： 已知：①金—银矿中Cu、Mn元素的含量分别为0.19%、2.35%。②25 ℃时，Mn(OH)2的Ksp为1.9×10-13。 回答下列问题： (1)基态Cu原子的价层电子排布式为______________。 (2)“还原酸浸”时，MnO2反应的离子方程式为____________________________ ______________________________________________。 (3)“浸金银”时，Au溶解涉及的主要反应如下： ①Au＋5S2O＋[Cu(NH3)4]2+===[Au(S2O3)2]3-＋[Cu(S2O3)3]5-＋4NH3 ②4[Cu(S2O3)3]5-＋16NH3＋O2＋2H2O===4[Cu(NH3)4]2+＋4OH－＋12S2O 上述过程中的催化剂为____________。 (4)“沉铜”前，“滤液1”多次循环的目的为_____________________________ ______________________________________________。 (5)根据“还原酸浸”“氧化”，推断Fe3+、Cu2+、MnO2的氧化性由强到弱的顺序为____________________。 (6)25 ℃“沉铁”后，调节“滤液4”的pH至8.0，无Mn(OH)2析出，则c(Mn2+)≤______mol·L-1。 (7)一种锑锰(Mn3Sb)合金的立方晶胞结构如图。 ①该晶胞中，每个Sb周围与它最近且相等距离的Mn有________个。 ②NA为阿伏加德罗常数的值，晶胞边长为 a nm，则晶体的密度为____________g·cm-3(列出计算式即可)。 【核心梳理●明方向】 1．题型概述 2．解题路径 (1)挖掘题干信息，分析原材料，确定主要成分及所含杂质。 (2)原材料预处理，通过酸浸和碱浸等手段，完成初步分离。 (3)分析核心反应，通过氧化、中和及离子交换等手段完成主要物质到产物的转化。 (4)产品的分离与提纯及含量测定，通过沉淀、结晶及煅烧等手段，得到粗品，通过滴定等定量过程，完成含量测定。 【考点突破●提能力】 1．(2025·八省联考西北卷)“三废”的科学治理是环境保护和资源循环利用的重要举措。某含砷烟尘主要成分为As2O3、Pb5(AsO4)3Cl、CuS和ZnS等。一种脱砷并回收As2O3、铜和锌的流程如图： 已知：①As2O3微溶于冷水，易溶于热水； ②“氧化酸浸”中，金属硫化物转化成硫酸盐，难溶于热水的Pb5(AsO4)3Cl转化成H3AsO4； ③萃取时，将萃取剂HL溶于磺化煤油中，所得溶液作为有机相，萃取和反萃取原理为2HL＋M2+ML2＋2H＋，式中M2+为Cu2+或Zn2+。 回答下列问题： (1)“水浸”时，采用热水的目的是______________________________________ ______________________________________________。 (2)“氧化酸浸”时，CuS发生反应的离子方程式为__________________________， Pb5(AsO4)3Cl与硫酸反应的化学方程式为__________________________________。 (3)铜萃取剂HL()中的N、酚羟基O均与Cu2+配位，形成配合物CuL2。该配合物中Cu2+的配位数为________，HL分子结构中设计正壬基的作用是________。“反萃取铜”后，“富铜液”为________相(填“水”或“有机”)。 (4)“沉砷”时，采用生石灰处理，滤渣主要成分的化学式为________。 (5)“反萃取锌”时，试剂X为________。 2．(2025·石家庄一模)稀有金属钒和钛在钢铁、化工、航空航天等领域应用广泛。一种利用钒钛磁铁矿精矿(主要成分为Fe3O4、FeV2O4、TiO2和SiO2)综合提取钒、钛，并同步制备黄铵铁矾的工艺流程如图所示： 已知：①“加压焙烧”过程中存在反应2FeCl3(s)===2FeCl2(s)＋Cl2(g)，生成的Cl2会对钒钛磁铁矿精矿“二次氯化”； ②“酸浸”所得溶液中钒、钛以VO、TiO2+形式存在。 (1)基态钛原子的价层电子排布式为________；已知FeV2O4中Fe为＋2价，则V的化合价为________。 (2)“加压焙烧”中FeV2O4经“二次氯化”转化为VO2Cl和FeCl2的化学方程式为__________________________________________________________________。 (3)“酸浸”时，产生的“浸出渣”的主要成分为________(填化学式)。 (4)已知Ksp[TiO(OH)2]＝1×10-29，“沉钛”时，为使TiO2+沉淀完全(c≤1.0×10-5 mol·L-1)，需要调节溶液的pH不低于________；该过程中，加入适量铁粉的目的为___________________________________________________________________。 (5)“氧化”时，H2O2的使用量远大于理论计算量，可能的原因为____________________________________________________________________。 (6)“萃取”时，VO先转化为H2V10O，再与萃取剂R3N结合，其过程可表示为4R3N＋4H＋＋H2V10O⥫⥬[R3NH]4H2V10O28，据此分析“反萃取”过程中加入Na2CO3溶液的作用为__________________________________________________ ______________________________________________。 (7)“沉铁”时，生成黄铵铁矾的离子方程式为__________________ ______________________________________________。 【限时训练】（限时：60分钟） 　化学工艺流程题 (满分：64分) 1．(14分)(2025·河北卷)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) 2．(14分)(2025·甘肃卷)研究人员设计了一种从铜冶炼烟尘(主要含S、As2O3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：As2O3熔点314 ℃，沸点460 ℃ 分解温度：CuO 1 100 ℃，CuSO4 560 ℃，ZnSO4 680 ℃，PbSO4高于1 000 ℃ Ksp(PbSO4)＝1.8×10-8 (1)设计焙烧温度为600 ℃，理由为_______________________________________ ______________________________________________。 (2)将SO2通入Na2CO3和Na2S的混合溶液可制得Na2S2O3，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a≠b≠c，α＝β＝γ＝90°。Cs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____________________g·cm-3(用带有阿伏加德罗常数NA的代数式表示，MCs、MPb和MBr分别表示Cs、Pb和Br的摩尔质量)。 3．(14分)(2025·长春模拟)实现废钨—镍型加氢催化剂(主要成分为WO3、Ni、Al2O3，还含有Fe、SiO2和少量含S有机物)中有价值金属回收的工艺流程如下。 已知：ⅰ.T<700 ℃，纯碱不与Al2O3、SiO2反应。 ⅱ.相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH见下表。 金属离子 Ni2+ Al3+ Fe3+ 开始沉淀时的pH 6.9 3.4 1.5 沉淀完全时的pH 8.9 4.7 2.8 回答下列问题： (1)28Ni位于元素周期表的第________周期第________族。 (2)“氧化”的目的为________和将金属单质氧化至相应价态。 (3)“钠化焙烧”中生成Na2WO4的化学方程式为____________________________。 (4)“酸化沉钨”后过滤，所得滤饼的主要成分为________(填化学式)。 (5)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________。 (6)资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如下表关系。 温度 低于30.8 ℃ 30.8～53.8 ℃ 53.8～280 ℃ 高于280 ℃ 晶体形态 NiSO4·7H2O NiSO4·6H2O 多种结晶水合物 NiSO4 “一系列操作”依次是______________________________________________、 及时过滤、洗涤、干燥。 (7)强碱溶液中NaClO氧化NiSO4，可沉淀出用作电池正极材料的NiO(OH)，该反应的离子方程式为______________________________________________。 4．(14分)(2025·广州一模)高纯硫酸锰是合成镍钴锰三元正极材料的原料。一种由软锰矿(含MnO2、Fe2O3、MgO、CaO、SiO2等)制备高纯硫酸锰，并分离回收和循环利用氟元素的工艺流程如图。 已知：①常温下，Ksp(CaF2)＝1.6×10-10，Ksp(MgF2)＝7.4×10-11。 ②TBP为中性有机萃取剂，仅能萃取HF分子。 ③在“滤液”和“水层2”中存在以下平衡： H＋＋F－⥫⥬HF　K1＝103.2； Mn2+＋F－⥫⥬MnF＋　K2＝101.4。 (1)“焙烧”中，SiO2几乎不发生反应，金属氧化物均转化成硫酸盐。MnO2转化为MnSO4的化学方程式为______________________________________________。 (2)“氧化调pH”中，调pH＝5，滤渣1的主要成分是________________________。 (3)为确保“除钙镁”后所得溶液中Ca2+、Mg2+的浓度均低于1.0×10-5 mol·L-1，需调节溶液中c(F－)不低于________mol·L-1。 (4)“萃取”前，加硫酸溶液调节pH。溶液的pH越小，氟的萃取率越________(填“高”或“低”)，原因是______________________________________________ (萃取率是指进入有机层中氟元素的百分数)。 (5)“反萃取”中，HF与MnO反应生成MnF＋的离子方程式为__________________________________________________。“反萃取”所得有机层可返回“萃取”工序循环使用，所得水层2经蒸发浓缩结晶后所得物质可返回________工序循环使用。 5．(8分)(2024·湖北卷节选)铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐[Be3Al2(SiO3)6]中提取铍的路径为 已知：Be2+＋4HA⥫⥬BeA2(HA)2＋2H＋ 回答下列问题： (1)为了从“热熔冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程的特点是________________。 (2)“萃取分液”的目的是分离Be2+和Al3+，向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液，观察到的现象是_________________________________________ ______________________________________________。 (3)写出反萃取生成Na2[Be(OH)4]的化学方程式：____________________________ ______________________________________________。 “滤液2”可以进入“_____________”步骤再利用。 学科网（北京）股份有限公司 $