2026届高考化学二轮复习 微点突破　微量金属离子的富集措施——萃取与反萃取

大题专攻 微点突破　微量金属离子的富集措施——萃取与反萃取 1.化工流程中萃取与反萃取路线图示 2.从平衡移动的角度理解萃取与反萃取原理 方法 原理 实例 离子交换法 一般是通过离子交换树脂让杂质离子与离子交换树脂中的离子进行等电荷交换，从而达到去除目的 如氢型离子交换树脂(HR)可使水中的钙离子、镁离子等发生反应2HR＋M2+===MR2＋2H+而除去 有机萃取法 一般是采用有机试剂萃取特定的金属离子，在进行分液操作后，再从有机试剂中将特定金属离子反萃取出来，从而达到分离除杂的目的 如Cu2+(水相)＋2RH(有机相)CuR2(有机相)＋2H+(水相) 3.萃取率及曲线分析 例1　(1)“萃取分离”溶液中钴、锂的萃取率与平衡时溶液pH的关系如图所示，pH一般选择5左右，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)已知萃取剂A、B中pH对钴离子、锰离子萃取率的影响如图所示，为了除去Mn2+，应选择萃取剂　　　　(填“A”或“B”)。  答案　(1)pH在5左右时，钴、锂的分离效率高 (2)B 例2　控制水相pH＝5.2，温度25 ℃，分别用P507、Cyanex272作萃取剂，萃取剂浓度对萃取分离硫酸钴、硫酸镍的影响实验结果如图所示。 (1)两种萃取剂中　　　　　　(填“P507”或“Cyanex272”)的分离效果比较好，若选Cyanex272萃取剂，则最适宜的萃取剂浓度大约为　　　　　　mol·L-1。  (2)往载钴有机相中加入　　　　　　(填试剂名称)反萃取后得到CoSO4。  答案　(1)Cyanex272　0.4　(2)硫酸 解析　(1)由图可知，萃取时“Cyanex272”比“P507”对钴、镍萃取率的差值大，Cyanex272分离效果好。选Cyanex272萃取剂，浓度在0.4 mol·L-1以后镍的萃取率上升，钴的萃取率变化不大，所以0.4 mol·L-1最好。 【例3】[2024·湖北]铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐[Be3Al2]中提取铍的路径为 已知：Be2+＋4HABeA2(HA)2＋2H+ (3)“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　　　　。  (4)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。  (5)电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是　　　　。  答案　(3)先产生白色沉淀，后白色沉淀快速溶解　(4)BeA2(HA)2＋6NaOH===Na2[Be(OH)4]＋4NaA＋2H2O　反萃取　(5)增强熔融氯化铍的导电性 解析　(3)“滤液1”中有Be2+和Al3+，加入含HA的煤油后HA将Be2+萃取到有机相中，则水相1中含有Al3+；若向过量烧碱的溶液中逐滴加入少量水相1的溶液，可观察到的现象为先产生白色沉淀，后白色沉淀快速溶解。(4)反萃取过程中BeA2(HA)2与烧碱反应生成Na2[Be(OH)4]，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，可进入反萃取分液步骤再利用。(5)氯化铍的共价性较强，为分子晶体，电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用为增强熔融氯化铍的导电性。 2.[2024·江苏，14(2)①]含铁滤渣用硫酸溶解，经萃取、反萃取提纯后，用于制备铁酸铋。 用含有机胺(R3N)的有机溶剂作为萃取剂提纯一定浓度的Fe2溶液，原理为： SO4＋Fe3+＋H2OH+＋Fe(OH)(有机层) 已知：SO4＋H+＋2(R3NH·HSO4) 其他条件不变，水层初始pH在0.2~0.8范围内，随水层pH增大，有机层中Fe元素含量迅速增多的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　随水层pH增大，H+的浓度减小，SO4＋Fe3+＋H2OH+＋Fe(OH)的化学平衡向正反应方向移动，SO4＋H+＋2(R3NH·HSO4)的化学平衡逆向移动，该平衡逆向移动引起SO4浓度的增大，进一步促进萃取平衡向萃取方向移动，导致Fe(OH)的浓度增大，因此，有机层中Fe元素含量迅速增多 3.(2025·滨州高三检测)某工业矿渣中主要含有GeO2·Fe2O3及少量ZnO·Fe2O3、SiO2等物质，回收金属锗的工艺流程如图1所示。 已知：①pH<2时，Ge(Ⅳ)的存在形式为Ge4+；pH>11时，Ge(Ⅳ)的存在形式为Ge。②CaGeO3在水中溶解度很小。 (1)滤渣1的主要成分为　　　　。  (2)设计简单方案证明“酸浸1”后溶液中只有Fe2+而没有Fe3+：　　　　　　。  (3)“沉淀”时2<pH<5，含有锗元素的物质参与反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　。  (4)采取萃取操作可对溶液中的金属离子进行富集与分离，在一定温度、压强下，一种物质在两种互不相溶的溶剂A、B中的分配浓度之比是一个常数(分配系数k)，c(A)、c(B)分别表示溶质在A、B两种溶剂中的浓度，k＝。 ①Ge4+(水相)＋4HR(有机相)GeR4(有机相)＋4H+(水相)，有机层中加入　　　　　(填化学式)可以使萃取剂再生。  ②萃取Ge的过程中，“一次萃取”与“三次萃取”的过程如图2所示。 已知：萃取率＝×100%，用20 mL萃取剂萃取时每一次萃取率为60%。 加入60 mL萃取剂“一次萃取”时Ge的萃取率为　　　　　%(保留整数)。“三次萃取”时，“一次萃取”后Ge的残留率比“二次萃取”后的　　　　　(填“高”或“低”)　　　　　%。  答案　(1)SiO2　(2)分别取等量“酸浸1”后的溶液于两支试管中，向其中一支试管中加入KSCN溶液，溶液不变红；向另一支试管中加入K3[Fe(CN)6]溶液，溶液中有蓝色沉淀生成(合理即可)　(3)Ca(OH)2＋Ge4+＋H2O===CaGeO3＋4H+　(4)①H2SO4　　②82　高　24 解析　 萃取流程题模拟演练 1．(2025·辽宁省丹东市高三总复习质量差测试二)堆浸-反萃取-电积法是一种高效、环保的湿法冶金工艺，广泛应用于从低品位锌矿中提取锌。用该方法从锌矿(主要成分为ZnS，含有、CuS、NiS、等杂质)中获得锌的流程如下图所示： 已知：Ⅰ．“堆浸”时金属硫化物均转化为硫酸盐；Ⅱ．pH较大时，FeOOH为胶状沉淀。 回答下列问题： (1)基态锌原子的最高能层符号为 。 (2)“堆浸”时为了加快反应速率，可采取的措施为 (任写一条)；“堆浸渣”的主要成分为 。 (3)“除铁”时生成FeOOH的离子方程式为 。“除铁”适宜的pH为3.2，此时、、难以沉淀。但随着pH增大，、、的沉淀率均升高，原因可能为 (任写一条)。 (4)为提高的萃取率，“萃取”时需要 (填“一次萃取”或“多次萃取”)，分离含锌有机相和含镍萃余液的操作为 。 (5)“电积”时，在 极(填“阴”或“阳”)获得锌。此流程中可循环利用的物质有锌、萃取剂和 。 【答案】(1)N (2)将锌矿粉碎或适当增大硫酸的浓度或搅拌或适当升温 二氧化硅(或) (3) 生成的FeOOH胶状沉淀有较强吸附性，可将、、吸附而使其沉淀(或pH增大，、、形成氢氧化物沉淀) (4)多次萃取 分液 (5)阴 【解析】锌矿（主要成分为ZnS，含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质）中加入稀硫酸和细菌堆浸，金属硫化物转化为硫酸盐，SiO2不反应，堆浸渣中含有SiO2等难溶物，堆浸液中含有ZnSO4、FeSO4、CuSO4、NiSO4等；向堆浸液中加入H2O2和NaOH除铁，H2O2氧化Fe2+，Fe2+与NaOH反应生成FeOOH；过滤，向滤液中加入适量锌粉除铜，锌置换出铜，过滤，滤液中加入有机相萃取剂萃取Zn2＋，分液得到含的有机相，向其中加入H2SO4反萃取，得含有ZnSO4的反萃液，电解反萃液得到金属锌。 （1）锌的原子序数为30，其基态原子的电子排布式为，基态锌原子的最高能层符号为N； （2）“堆浸”时为提高反应速率，可采取的措施为将锌矿粉碎或适当增大硫酸的浓度或搅拌或适当升温；锌矿（主要成分为ZnS，含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质）中加入野外细菌堆浸，金属硫化物转化为硫酸盐，SiO2不反应，故“堆浸渣”的主要成分为SiO2； （3）加入H2O2氧化Fe2+，利用NaOH除铁得到FeOOH，故“除铁”时主要发生反应的离子方程式为；有Fe3+存在时，pH升高，、、的沉淀率均升高，原因可能为生成的FeOOH胶状沉淀有较强吸附性，可将、、吸附而使其沉淀(或pH增大，、、形成氢氧化物沉淀); （4）为提高的萃取率，“萃取”时需要多次萃取；含锌有机相与含镍萃余液为互不相溶的液体混合物，分离含锌有机相和含镍萃余液的操作为分液； （5）“电积”时，净化后的滤液中含有ZnSO4，阴极的电极反应为Zn2+＋2e-＝Zn，故在阴极获得锌。阳极的电极反应为，生成的硫酸进入废液，故此流程中可循环利用的物质有锌、萃取剂和硫酸。 2．(2025·江苏省苏北四市（徐连淮宿）高三上学期一模)从高铟烟灰中(主要含、、、等)提取铟的过程如下： 已知：使用有机萃取剂时，搅拌速度过快，易造成有机相乳化。 (1)氧化酸浸：向高铟烟灰中加入和稀充分反应，硫元素被氧化为， ①写出反应的离子方程式： 。 ②过滤所得滤渣含、和 (填化学式)。 (2)萃取：向滤液中加入有机萃取剂(HA)并搅拌，发生反应：(水相)+3HA(有机相)(有机相)(水相)。在一定条件下，搅拌速度与铟萃取率关系如图-1所示，铟萃取率先增大后减小的可能原因是 。 (3)反萃取：(有机相(水相)(水相)(有机相)，有机相与水相体积比和反萃取率，水相中铟浓度的关系如图-2所示，操作时选择有机相与水相体积比为 ，原因是 。 (4)制备铟：分液，向水相中加入足量Zn，反应的化学方程式为 。若锌粉的利用率为，获得6.9kg铟时需要使用锌粉 kg(写出计算过程)。 【答案】(1) (2)搅拌速度增大，有机相和水相的接触面积增大，提高萃取率；但搅拌速度过快，容易造成有机相的乳化，进入有机层的铟离子减少，导致铟的萃取率降低 (3) 反萃取率最高 (4) 10.0kg 【解析】高铟烟灰中(主要含、、、等)中加入MnO2、H2SO4氧化酸浸后，转变为沉淀， 、转变为In3+，不与H2SO4反应。滤液中含有In3+、Mn2+、，“滤渣”为过量的MnO2、和，滤液中加入有机萃取剂HA萃取In3+，“反萃取”得到溶液，在溶液中加入锌粉发生置换反应得到粗铟。 （1）①向高铟烟灰中加入和稀充分反应，硫元素被氧化为，被还原为Mn2+，反应的离子方程式；②过滤所得滤渣含、和； （2）根据已知：使用有机萃取剂时，搅拌速度过快，易造成有机相乳化，则铟萃取率先增大后减小的可能原因是搅拌速度增大，有机相和水相的接触面积增大，提高萃取率；但搅拌速度过快，容易造成有机相的乳化，进入有机层的铟离子减少，导致铟的萃取率降低； （3）为提高铟的提取率，根据图示，操作时选择有机相与水相体积比为，因为此时反萃取率最高； （4）分液，向水相中加入足量Zn，发生置换反应得到粗铟，应的化学方程式为；根据关系式 。 3．(2025·山西省晋中市高三下学期适应性训练考试（二模）)锂离子电池的应用很广，某锂离子电池正极材料有钴酸锂（）和铝箔等，现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源。 回答下列问题： (1)气体X是 （填化学式）。 (2)写出“碱浸”中发生反应的化学方程式： 。 (3)“酸浸”中试剂的作用是 。 (4)“萃取分离”中钴、锂的萃取率与平衡时溶液的关系如图所示，一般选择5左右，理由是 。 (5)“反萃取”的原理：，则反萃取剂是 （填化学式）。 (6)写出“沉钴”中发生反应的离子方程式： 。 (7)若“沉锂”前，加入等体积的溶液，此时实验所得沉锂率为 [已知；；结果保留三位有效数字]。 【答案】(1) (2) (3)作还原剂，将＋3价的钴元素还原为＋2价 (4)由图可知，为5时，钴萃取率较高，时，锂萃取率升高，故一般选择5左右进行萃取实验，钴、锂分离效果好 (5) (6) (7)95.8% 【解析】某锂离子电池正极材料[有钴酸锂（）和铝箔等]中加入NaOH溶液“碱浸”，Al转化为，碱浸后所得滤液主要含，向其通入X(CO2)气体，溶液和CO2反应生成沉淀，再经一系列转化得到Al；碱浸后的固体主要含，向其中加入稀H2SO4和H2O2“酸浸”，稀H2SO4和H2O2与LiCoO2反应生成Li2SO4和CoSO4，向反应后溶液中加入萃取剂进行萃取分离，Co2＋被萃取至有机相中，Li＋在水相中，再往水相中加入Na2CO3溶液得到Li2CO3沉淀，Li2CO3经一系列转化得到Li；对有机相进行反萃取得到CoSO4溶液，往其中加入NH4HCO3溶液可得CoCO3沉淀，同时生成气体，CoCO3沉淀再经一系列转化得到Co。 （1）气体X是； （2）“碱浸”过程中，Al和NaOH溶液反应生成和H2，反应的化学方程式为； （3）“酸浸”中，加入的H2SO4和H2O2与LiCoO2反应生成Li2SO4和CoSO4，该反应中，的作用是作还原剂，将＋3价的钴元素还原为＋2价； （4）由图像可知，“萃取分离”中一般选择5左右，理由是为5时，钴萃取率较高，时，锂萃取率升高，故一般选择5左右进行萃取实验，钴、锂分离效果好； （5）根据“反萃取”的原理，为得到CoSO4溶液，应加入反萃取剂，的加入使增大，促使平衡正向移动，同时不引入杂质离子，则反萃取剂是； （6）“沉钴”中Co2＋与反应生成CoCO3沉淀、水和CO2，反应的离子方程式为； （7）加入等体积的溶液后，溶液体积变为原来的2倍，浓度变为原来的一半，即c(Li＋)＝c()＝1.0mol/L，根据反应2Li＋＋＝Li2CO3↓可知，过量，反应后溶液中的，则“沉锂”后的溶液中，则此实验所得沉锂率为。 4．(2025·江西省南昌市第十中学高三下学期一模)铟(In)被广泛应用于电子、太阳能等领域。以某炼锌废渣(主要含ZnO、，还含少量等物质)为原料，制备粗铟的工艺流程如下： 已知：①Sn(锡)是第ⅣA族元素；②和煤油为萃取剂，萃取原理为：。 (1)基态Sn原子的价层轨道表示式为 ，滤渣的主要成分是 、 。 (2)“反萃取”中，从有机相中分离铟时，需加入浓度较大的盐酸，从平衡移动的角度说明其原因 。 (3)“沉铟”中，写出转化为的离子方程式 。 (4)“酸溶”后，铟以形式存在溶液中，加入足量锌粉可制得粗铟，写出该制得粗铟反应的化学方程式是 。 【答案】(1) SiO2 PbSO4 (2)加入浓度较大的盐酸，H+浓度增大，使平衡逆向移动，转化为In3+进入水相 (3) (4) 【解析】炼锌废渣(主要含ZnO、In2O3，还含少量SnO2、PbO、SiO2等物质)中提取粗铟，炼锌废渣加入稀硫酸酸浸，过滤，滤渣含有PbSO4、SiO2，滤液中加入H2A2萃取剂，In3+(水相)转化为InA3·3HA(有机相)，加入盐酸进行反萃取得到含、溶液。加入烧碱溶液沉铟，转化为除去，加盐酸“酸溶”后，铟主要以形式存在溶液中，加入锌粉还原制得粗铟。 （1）Sn是第ⅣA族元素，基态Sn原子的核外电子排布式为[Kr]4d105s25p2，价层电子排布式为5s25p2，价层轨道表示式为 。炼锌废渣中加入稀硫酸酸浸，ZnO、In2O3、SnO2、PbO与稀硫酸反应，SiO2不与稀硫酸反应；PbO与稀硫酸反应生成PbSO4，PbSO4难溶于水，故滤渣主要成分是SiO2、PbSO4。 （2）“反萃取”中涉及的平衡为。当加入浓度较大的盐酸时，c(H+)增大，平衡会向逆反应方向移动，使转化为In3+进入水相，实现铟的分离。 （3）“沉铟”时，与NaOH溶液反应转化为，离子方程式为。 （4）“酸溶”后，铟以形式存在溶液中，加入足量锌粉可制得粗铟，过量的锌粉还与HCl反应生成H2，该反应的化学方程式为。 5．(2025·山西省高三下学期3月高考考前适应性测试)金属镓在电子工业、生物医学等多个领域有广泛应用。利用锌粉置换渣(主要成分为Ga2S3、Ga2O3和少量的ZnS、FeO、Fe2O3、SiO2等)制备镓的工艺流程如图所示： 已知：I．溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全()时的pH： 物质 Fe3+ Fe2+ Zn2+ Ga3+ 开始沉淀的pH 1.9 6.9 6.2 3.2 沉淀完全时的pH 3.2 8.4 8.0 — Ⅱ． P204、YW100协同萃取体系对金属离子的优先萃取顺序为：Fe3+>Ga3+>Fe2+>Zn2+ 回答下列问题： (1)元素Ga在元素周期表中的位置是 。 (2)“富氧浸出”中溶液出现淡黄色浑浊，写出Ga2S3发生反应的离子方程式为 。 (3)滤渣的主要成分是 (写化学式)。 (4)用H2A2代表P204，RH代表YW100，“协同萃取”过程中发生反应：，“协同萃取”的作用是 ，“反萃取”加入稀硫酸的目的是 (用化学方程式表示)。 (5)“碱溶造液”中产生了离子，该离子中含有的化学键类型有 (填序号)。 a．极性共价键            b．非极性共价键        c．配位键            d．氢键            e．离子键 (6)“电解”生成镓的过程中阴极的电极反应式为 。 【答案】(1)第四周期IIIA族 (2)2Ga2S3+3O2+12H+=4Ga3++6S+6H2O (3)Fe(OH)3 (4)Zn2+进入无机相，使Ga3+和Zn2+分离，除去Zn2+ 2Ga(HA2)R2+3H2SO4=Ga2(SO4)3+4RH+2H2A2 (5)ac (6) 【解析】向锌粉置换渣(主要成分为Ga2S3、Ga2O3和少量的ZnS、FeO、Fe2O3、SiO2等)中加入、通入高压O2“富氧浸出”，Fe2+被O2氧化为Fe3+，S2-被O2氧化为S，SiO2不参与反应，则浸渣的主要成分为S、SiO2，滤液中主要含有Ga3+、Zn2+和Fe3+，向溶液中加加入NaOH，Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，则滤渣的主要成分是Fe(OH)3，滤液中加入P204、YW100“协同萃取”，Ga3+转化为Ga(HA2)R2被萃取至有机相中，而Zn2+进入无机相，使Ga3+和Zn2+分离，“反萃取”时加入，将以Ga(HA2)R2形式存在的Ga元素转化为Ga3+，再加入NaOH“中和沉镓”，将Ga3+转化为Ga(OH)3沉淀，过滤得到Ga(OH)3沉淀，再向其加入NaOH进行“碱溶造液”，将Ga(OH)3转化为[Ga(OH)4]-，最后经电解得到镓。 （1）Ga的原子序数为，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，则元素Ga在元素周期表中的位置是第四周期IIIA族； （2）“富氧浸出”中溶液出现淡黄色浑浊，即产生S沉淀，故Ga2S3发生反应的离子方程式为：2Ga2S3+3O2+12H+=4Ga3++6S+6H2O； （3）滤渣的主要成分是Fe(OH)3； （4）根据已知信息，Ga3+比Zn2+优先被萃取至P204、YW100协同的有机相中，即“协同萃取”过程，镓元素以Ga(HA2)R2形式被萃取至有机相中，Zn2+进入无机相，从而分离Ga3+和Zn2+，则“协同萃取”的作用是：Zn2+进入无机相，使Ga3+和Zn2+分离，除去Zn2+，“反萃取”时加入稀硫酸，溶液c(H+)增大，萃取反应逆向移动，将以Ga(HA2)R2形式存在的Ga元素转化为Ga3+，则“反萃取”加入稀硫酸的目的是(用化学方程式表示)：2Ga(HA2)R2+3H2SO4=Ga2(SO4)3+4RH+2H2A2； （5）“碱溶造液”中产生了离子，该离子中含有O-H极性共价键和Ga与O之间的配位键，不存在非极性键和离子键，氢键不属于化学键，故选ac； （6）“碱溶造液”中产生了，“电解”生成镓的过程中阴极上被还原生成Ga，其电极反应式为。 6．(2025·山东省日照市高三下学期一模)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 【解析】熔炼渣主要成分为Fe2O3、SiO2、CaO，及少量Sc2O3，其中SiO2不溶于硫酸，CaO和H2SO4反应生成CaSO4，故“浸渣”的主要成分为CaSO4、SiO2；Fe2O3和Sc2O3和H2SO4反应生成Fe2(SO4)3、Sc2(SO4)3，用萃取剂萃取，将钪元素和铁元素分分离，加入试剂X将Fe3+还原为Fe2+，加入NaOH，实现钪和铁的分离，过滤后加入HNO3溶解，随后加入H2CO4沉钪，处理后得到单质钪。 （1）熔炼渣主要成分为Fe2O3、SiO2、CaO，少量Sc2O3，其中SiO2不溶，CaO和H2SO4反应生成CaSO4，故“浸渣”的主要成分为CaSO4、SiO2； （2）由图可知，Fe2+更容易和Sc3+分离，故试剂X将Fe3+还原为Fe2+，则试剂X为Na2SO3；由图可知，pH为2时，Fe2+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%。 7．(2025·广东省深圳市南科大附中高三下学期4月第二次模拟考试)铈是一种重要的稀土元素，在国防和科技领域有重要应用。二氧化铈是一种重要的催化剂。以氟碳铈矿(主要含)为原料制备的一种工艺流程如下∶ 已知∶①既能与结合成，也能与结合成，也能与结合成； ②在硫酸体系中能被萃取剂萃取，而不能。 (1)氟碳铈(CeFCO3)中Ce的化合价为 。 (2)氧化焙烧工序往往采取逆流的方式进行，其优点是 。 (3)稀硫酸酸浸中，Ce的浸出率和稀硫酸浓度、温度有关，其关系如图所示，应选择的适宜的条件为___________(填序号) A． B． C． D． (4)TBP是一种有机萃取剂，“萃取”时发生反应∶，氟洗液中添加的作用是 。 (5)“萃取”时存在反应∶。是分配比，表示分别在有机层中与水层中存在形式的物质的量浓度之比。取含四价铈总浓度为的酸浸液，向其中加入萃取剂，充分振荡，静置，若，则水层中 。(写出计算过程，计算结果保留二位有效数字)。 【答案】(1) (2)扩大接触面积，使反应更充分 (3)C (4)能与结合生成，使平衡向正方向移动 (5) 【解析】氟碳铈矿（主要含CeFCO3）在空气中氧化焙烧生成CO2等，向氧化焙烧后的产物中加入硫酸酸浸，过滤，向酸浸后的溶液中加萃取剂[(HA)2]萃取，硫酸体系中Ce4＋能被萃取剂萃取，而Ce3＋不能，得到含有Ce4＋的有机层和水层，在萃取后的有机层中加氟洗液进行洗氟，除去其中的F－等杂质，避免F－对后续步骤产生影响，洗氟后得到新的水层和有机层；向洗氟后的有机层中加入H2SO4和H2O2进行反萃取，使Ce从有机层转移到水层（有机层可循环利用）；向反萃取后的溶液中加入NaOH调节pH，使溶液中的杂质离子形成沉淀； 向调pH后的溶液中加入NaClO进行氧化，将Ce转化为Ce(OH)4；Ce(OH)4经加热分解等得到CeO2。 （1）由CeFCO3的化学式可得Ce的化合价为＋3； （2）氧化焙烧工序往往采取逆流的方式进行，可以扩大接触面积，使反应更充分； （3）由图像的浸出率在温度为达到最大，稀硫酸浓度时的浸出率最大。故选C； （4）加入的能与结合生成，使平衡向正方向移动，的转化率增大； （5），萃取后的①，又，即②，联立①②解得，则。 8．(2025·吉林省高三上学期四校联合模拟考试)GaN凭借其出色的功率性能、频率性能以及散热性能，应用于技术。工业上由赤泥(含、、，还有少量等杂质)提取镓(Ga)制备氮化镓流程如下： 已知：①镓性质与铝相似，金属活动性介于锌和铁之间。 ②萃取镓的原理为：。 回答下列问题： (1)为提高酸浸效率可采取的措施是 (任写一条)。 (2)“浸渣”主要成分是 (写化学式)。 (3)已知：一定温度下，溶质在相同体积平衡共存的两液相中的分配系数为。分别用与原溶液等体积的萃取剂依次萃取两次后，水相中元素的残留率为 (用含的代数式表示)。 (4)水相2与足量溶液反应的离子方程式为 、 。 (5)“合成”步骤中，促进了金属和在高温环境中的转化，其化学方程式为 。 (6)另一种镍催化法生产的工艺如图。 “酸浸”操作的目的是 。 【答案】(1)粉碎赤泥、不断搅拌、适当提高酸浓度以及温度 (2)SiO2 (3) (4)H＋＋OH－＝H2O； (5) (6)溶解剩余的镓粉和Ni催化剂 【解析】由赤泥(含、、，还有少量等杂质)中加入H2SO4酸浸，过滤，浸渣中含有SiO2，浸取液含Fe3＋、Al3＋、Ga3＋，中加入氨水中和后，加萃取剂，Fe3＋和Al3＋进入水相中1，Ga3＋进入有机相，加入H2SO4反萃取有机相，得到含Ga3＋的水相2和再生的有机酸萃取剂，在水相2中加入NaOH，酸性的Ga2(SO4)3溶液转变为碱性的Na[Ga(OH)4]溶液便于电解，电解获得Ga单质，再与NH3、CH3Br反应合成GaN。 （1）提高酸浸效率的措施为粉碎赤泥、不断搅拌、适当提高酸浓度以及温度； （2）浸渣的主要成分为SiO2； （3）设原溶液中Ga的浓度为c，体积为V，则萃取第一次后，根据溶质物质的量守恒，由c(水相)V＋c(有机相)V＝cV，又c(有机相)＝kc(水相)，则c(水相)＝，同理，萃取第二次后，水相中溶质浓度为/(1＋k)＝，水相中Ga残留率为； （4）水相2为Ga2(SO4)3，与足量NaOH分步反应为H＋＋OH－＝H2O；； （5）CH3Br、Ga和NH3在高温环境中的反应为； （6）稀盐酸的主要目的为溶解剩余的镓粉和Ni催化剂； 9．(2025·广东省广州市高三综合测试（二模）)广泛应用于新能源汽车和储能领域。从低浓度锂溶液(含、、、)获得制备的原料和，工艺流程如下： 已知：①常温下，部分物质的如下表。 物质 ②在本工艺相应条件下，EDTA能与反应生成可溶于水的稳定配合物。 ③常温下，，，。 (1)“沉锂1”中生成磷酸锂的离子方程式为 。若“沉锂1”后滤液中，则溶液浓度为 。 (2)“萃取除铝”时，调节溶液，与萃取剂HR(弱酸)反应转化为而被萃取至有机层。降低溶液pH，铝的去除率明显降低，原因是 。 (3)“沉淀”时控制溶液，此时 ，该条件下转化为的离子方程式为 。 (4)“除杂”中加入NaOH调节溶液。滤渣2的主要成分是、和 。 (5)“沉锂2”先加入适量EDTA，再加入固体，充分反应后过滤。加入EDTA的目的是防止产品中混入 (填化学式)杂质。 【答案】(1) (2)酸性增强，平衡正向移动，导致浓度降低，难以与铝离子配位 (3) (4) (5) 【解析】低浓度锂溶液(含、、、)中加入Na3PO4溶液沉锂1，生成含有、、、的滤渣，向其中加H2SO4溶解，得到含有Li＋、Al3＋、Mg2＋、Ca2＋的溶液，向其中加入萃取剂萃取除铝，得到的水相中含有Li＋、Mg2＋、Ca2＋，向其中加入绿矾和H2O2反应生成固体，过滤后加入NaOH溶液生成的滤渣2为、和Mg(OH)2，过滤后加入EDTA，EDTA能与Ca2＋反应生成可溶于水的稳定配合物，与Na2CO3转化为Li2CO3固体。 （1）“沉锂1”中和反应生成磷酸锂的离子方程式为；若“沉锂1”后滤液中，则溶液中c()为。 （2）“萃取除铝”时，调节溶液，与萃取剂HR(弱酸)反应转化为而被萃取至有机层，降低溶液pH，铝的去除率明显降低，原因是酸性增强，平衡正向移动，导致浓度降低，难以与Al3+配位。 （3）沉淀”时控制溶液，c(H＋)＝0.1mol/L，此时，该条件下和H2O2、反应生成，离子方程式为。 （4）“除杂”中加入NaOH调节溶液，c(OH-)＝，由可知，此时溶液中c(Mg2＋)＝，Mg2＋完全沉淀，则滤渣2的主要成分是、和Mg(OH)2。 （5）在本工艺相应条件下，EDTA能与反应生成可溶于水的稳定配合物，“沉锂2”先加入适量EDTA，再加入固体，充分反应后过滤。加入EDTA的目的是防止产品中混入杂质。 10．(2025·北京市大兴区第一中学高三下学期三模)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) 【解析】向LiCoO2粗品中加入H2SO4、H2O2酸浸，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。 （1）“酸浸”前，将LiCoO2粗品粉碎的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，若用浓盐酸则生成氯气，污染环境，且盐酸有挥发性(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，Li2CO3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−生成Co(OH)2沉淀，平衡逆向移动，Co2＋萃取率降低，故Co2＋萃取率先升高后下降； （5）“沉钴”中，CoSO4溶液与NH4HCO3溶液生成CoCO3沉淀，反应的离子方程式为；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，，“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，化学反应方程式为； （7）用稀硫酸溶解mgCo3O4粗品，再加入适量Na2SO3溶液，Co(Ⅲ)被全部还原为Co(Ⅱ)，滴定终点时消耗VmLc mol/L铁氰化钾溶液，则n，根据反应可知，nn，由元素守恒可知，Co3O4粗品中Co元素的质量为，Co3O4粗品中Co元素的质量分数为。 11．(2025·河北省保定市金科大联考高三下学期模拟预测)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) 【解析】赤泥(主要成分为)中加入盐酸进行酸浸，都与盐酸反应转化为，而不与盐酸反应，过滤，滤渣中含有；滤液中含，向其中加入有机萃取剂进行萃取分液，和大部分进入水相分离，而和小部分进入有机相，向有机相中加入NaOH，NaOH与反应生成固体进行反萃取分液分离，得到固体，中加盐酸溶解，再加草酸沉淀生成，在空气中焙烧得产品。 （1）Sc的原子序数为21，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；其未成对电子数为1，与Sc周期且未成对电子数为1的还有电子排布为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HCl挥发，盐酸浓度减小，故酸浸速率减慢； （4）由表中数据可知，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，离子方程式为 ；进行反萃取时，加入NaOH溶液再萃取分液，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是过滤； （6）中Sc的化合价为价，反应前后Sc的化合价没有发生变化，由流程图可知，O2参与了反应，O2氧化了中的碳元素生成，故焙烧时反应的化学方程式为。 12．(2025·浙江省桐乡市高三下学期5月模拟测试)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】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) 【解析】钴硫精矿(主要成分为CoS，含等杂质)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，沉铁将铁元素以形式除去，再加入某有机酸萃取剂萃取分离和，经反萃取后得到含溶液，其溶液电解精炼可制备金属钴。 ①为提高“酸浸”效率，可采取的措施是适当提高酸的浓度，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，被氧化为，被还原为，离子方程式为； ③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，溶液中减小，平衡正向移动，萃取率增大； ④该工艺中设计萃取、反萃取的目的是富集、提纯 (或分离和)。 13．(2025·云南省保山市腾冲市第八中学高三下学期二模)锗是一种重要的稀散金属，主要用于电子工业、光导纤维等领域。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pH的关系为： pH 存在形式 GeO 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)基态锗原子中电子排布能量最高的能级为 ，“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 ，物质A属于碱性氧化物，其化学式是 。 (3)“沉锗”操作后，Ge以的形式存在，随着pH的升高，Ge的沉淀率升高。“沉锗”操作理论上需控制pH范围为 。 (4)“酸溶”后，溶液的pH为1.8，向溶液中加入酒石酸萃取剂，其原理为酒石酸(，结构如图所示)与含锗微粒形成酒石酸络阴离子。 ①“萃取锗”中主要反应的离子方程式为 。 ②若升高，锗的萃取率下降，原因是 。 ③“反萃取”中加入的物质B是 (填标号)。 a．溶液    b．溶液    c．溶液 【答案】(1)4p 、 (2) CaO (3) (4) 生成后难以与酒石酸形成配合物 a 【解析】锌浸渣(含有、、、、)中加入、通入还原浸出，被还原为，浸出液中含有，滤渣为、；物质A为碱性氧化物，酸溶后得到石膏，则物质A为；加入酒石酸和有机溶剂形成酒石酸络阴离子，加入物质B反萃取得到，时，以形式存在，则物质B为溶液。 （1）基态锗原子的电子排布式为，其最高能级为4p；“滤渣”的主要成分是、； （2）还原浸出步骤中Fe2O3与反应生成，被还原，离子方程式为；物质A属于碱性氧化物，酸溶后得到石膏，说明物质A为； （3）“沉锗”操作后，Ge以的形式存在，随着pH的升高，Ge的沉淀率升高。当 pH < 2 时，离子溶解度高，无法沉淀；当 pH 逐渐升高至 ， 发生水解，生成 ，当 pH 进一步升高时，形成沉淀；当 pH >12， 会与 OH⁻ 发生反应形成可溶性 ；当时可能会与 Ge 沉淀共存，则“沉锗”操作理论上需控制pH范围为； （4）①“酸溶”后，溶液的pH为1.8，存在形式为，则“萃取锗”中主要反应的离子方程式为； ②若升高，存在形式为，难以与酒石酸形成酒石酸络阴离子，导致锗的萃取率下降； ③反萃取后得到，存在形式为，说明此时溶液，则物质B为NaOH溶液，故选a。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 大题专攻 微点突破　微量金属离子的富集措施——萃取与反萃取 1.化工流程中萃取与反萃取路线图示 2.从平衡移动的角度理解萃取与反萃取原理 方法 原理 实例 离子交换法 一般是通过离子交换树脂让杂质离子与离子交换树脂中的离子进行等电荷交换，从而达到去除目的 如氢型离子交换树脂(HR)可使水中的钙离子、镁离子等发生反应2HR＋M2+===MR2＋2H+而除去 有机萃取法 一般是采用有机试剂萃取特定的金属离子，在进行分液操作后，再从有机试剂中将特定金属离子反萃取出来，从而达到分离除杂的目的 如Cu2+(水相)＋2RH(有机相)CuR2(有机相)＋2H+(水相) 3.萃取率及曲线分析 例1　(1)“萃取分离”溶液中钴、锂的萃取率与平衡时溶液pH的关系如图所示，pH一般选择5左右，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)已知萃取剂A、B中pH对钴离子、锰离子萃取率的影响如图所示，为了除去Mn2+，应选择萃取剂　　　　(填“A”或“B”)。  例2　控制水相pH＝5.2，温度25 ℃，分别用P507、Cyanex272作萃取剂，萃取剂浓度对萃取分离硫酸钴、硫酸镍的影响实验结果如图所示。 (1)两种萃取剂中　　　　　　(填“P507”或“Cyanex272”)的分离效果比较好，若选Cyanex272萃取剂，则最适宜的萃取剂浓度大约为　　　　　　mol·L-1。  (2)往载钴有机相中加入　　　　　　(填试剂名称)反萃取后得到CoSO4。  【例3】[2024·湖北]铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐[Be3Al2]中提取铍的路径为 已知：Be2+＋4HABeA2(HA)2＋2H+ (3)“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　　　　。  (4)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。  (5)电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是　　　　。  2.[2024·江苏，14(2)①]含铁滤渣用硫酸溶解，经萃取、反萃取提纯后，用于制备铁酸铋。 用含有机胺(R3N)的有机溶剂作为萃取剂提纯一定浓度的Fe2溶液，原理为： SO4＋Fe3+＋H2OH+＋Fe(OH)(有机层) 已知：SO4＋H+＋2(R3NH·HSO4) 其他条件不变，水层初始pH在0.2~0.8范围内，随水层pH增大，有机层中Fe元素含量迅速增多的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  3.(2025·滨州高三检测)某工业矿渣中主要含有GeO2·Fe2O3及少量ZnO·Fe2O3、SiO2等物质，回收金属锗的工艺流程如图1所示。 已知：①pH<2时，Ge(Ⅳ)的存在形式为Ge4+；pH>11时，Ge(Ⅳ)的存在形式为Ge。②CaGeO3在水中溶解度很小。 (1)滤渣1的主要成分为　　　　。  (2)设计简单方案证明“酸浸1”后溶液中只有Fe2+而没有Fe3+：　　　　　　。  (3)“沉淀”时2<pH<5，含有锗元素的物质参与反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　。  (4)采取萃取操作可对溶液中的金属离子进行富集与分离，在一定温度、压强下，一种物质在两种互不相溶的溶剂A、B中的分配浓度之比是一个常数(分配系数k)，c(A)、c(B)分别表示溶质在A、B两种溶剂中的浓度，k＝。 ①Ge4+(水相)＋4HR(有机相)GeR4(有机相)＋4H+(水相)，有机层中加入　　　　　(填化学式)可以使萃取剂再生。  ②萃取Ge的过程中，“一次萃取”与“三次萃取”的过程如图2所示。 已知：萃取率＝×100%，用20 mL萃取剂萃取时每一次萃取率为60%。 加入60 mL萃取剂“一次萃取”时Ge的萃取率为　　　　　%(保留整数)。“三次萃取”时，“一次萃取”后Ge的残留率比“二次萃取”后的　　　　　(填“高”或“低”)　　　　　%。  萃取流程题模拟演练 1．(2025·辽宁省丹东市高三总复习质量差测试二)堆浸-反萃取-电积法是一种高效、环保的湿法冶金工艺，广泛应用于从低品位锌矿中提取锌。用该方法从锌矿(主要成分为ZnS，含有、CuS、NiS、等杂质)中获得锌的流程如下图所示： 已知：Ⅰ．“堆浸”时金属硫化物均转化为硫酸盐；Ⅱ．pH较大时，FeOOH为胶状沉淀。 回答下列问题： (1)基态锌原子的最高能层符号为 。 (2)“堆浸”时为了加快反应速率，可采取的措施为 (任写一条)；“堆浸渣”的主要成分为 。 (3)“除铁”时生成FeOOH的离子方程式为 。“除铁”适宜的pH为3.2，此时、、难以沉淀。但随着pH增大，、、的沉淀率均升高，原因可能为 (任写一条)。 (4)为提高的萃取率，“萃取”时需要 (填“一次萃取”或“多次萃取”)，分离含锌有机相和含镍萃余液的操作为 。 (5)“电积”时，在 极(填“阴”或“阳”)获得锌。此流程中可循环利用的物质有锌、萃取剂和 。 2．(2025·江苏省苏北四市（徐连淮宿）高三上学期一模)从高铟烟灰中(主要含、、、等)提取铟的过程如下： 已知：使用有机萃取剂时，搅拌速度过快，易造成有机相乳化。 (1)氧化酸浸：向高铟烟灰中加入和稀充分反应，硫元素被氧化为， ①写出反应的离子方程式： 。 ②过滤所得滤渣含、和 (填化学式)。 (2)萃取：向滤液中加入有机萃取剂(HA)并搅拌，发生反应：(水相)+3HA(有机相)(有机相)(水相)。在一定条件下，搅拌速度与铟萃取率关系如图-1所示，铟萃取率先增大后减小的可能原因是 。 (3)反萃取：(有机相(水相)(水相)(有机相)，有机相与水相体积比和反萃取率，水相中铟浓度的关系如图-2所示，操作时选择有机相与水相体积比为 ，原因是 。 (4)制备铟：分液，向水相中加入足量Zn，反应的化学方程式为 。若锌粉的利用率为，获得6.9kg铟时需要使用锌粉 kg(写出计算过程)。 3．(2025·山西省晋中市高三下学期适应性训练考试（二模）)锂离子电池的应用很广，某锂离子电池正极材料有钴酸锂（）和铝箔等，现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源。 回答下列问题： (1)气体X是 （填化学式）。 (2)写出“碱浸”中发生反应的化学方程式： 。 (3)“酸浸”中试剂的作用是 。 (4)“萃取分离”中钴、锂的萃取率与平衡时溶液的关系如图所示，一般选择5左右，理由是 。 (5)“反萃取”的原理：，则反萃取剂是 （填化学式）。 (6)写出“沉钴”中发生反应的离子方程式： 。 (7)若“沉锂”前，加入等体积的溶液，此时实验所得沉锂率为 [已知；；结果保留三位有效数字]。 4．(2025·江西省南昌市第十中学高三下学期一模)铟(In)被广泛应用于电子、太阳能等领域。以某炼锌废渣(主要含ZnO、，还含少量等物质)为原料，制备粗铟的工艺流程如下： 已知：①Sn(锡)是第ⅣA族元素；②和煤油为萃取剂，萃取原理为：。 (1)基态Sn原子的价层轨道表示式为 ，滤渣的主要成分是 、 。 (2)“反萃取”中，从有机相中分离铟时，需加入浓度较大的盐酸，从平衡移动的角度说明其原因 。 (3)“沉铟”中，写出转化为的离子方程式 。 (4)“酸溶”后，铟以形式存在溶液中，加入足量锌粉可制得粗铟，写出该制得粗铟反应的化学方程式是 。 5．(2025·山西省高三下学期3月高考考前适应性测试)金属镓在电子工业、生物医学等多个领域有广泛应用。利用锌粉置换渣(主要成分为Ga2S3、Ga2O3和少量的ZnS、FeO、Fe2O3、SiO2等)制备镓的工艺流程如图所示： 已知：I．溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全()时的pH： 物质 Fe3+ Fe2+ Zn2+ Ga3+ 开始沉淀的pH 1.9 6.9 6.2 3.2 沉淀完全时的pH 3.2 8.4 8.0 — Ⅱ． P204、YW100协同萃取体系对金属离子的优先萃取顺序为：Fe3+>Ga3+>Fe2+>Zn2+ 回答下列问题： (1)元素Ga在元素周期表中的位置是 。 (2)“富氧浸出”中溶液出现淡黄色浑浊，写出Ga2S3发生反应的离子方程式为 。 (3)滤渣的主要成分是 (写化学式)。 (4)用H2A2代表P204，RH代表YW100，“协同萃取”过程中发生反应：，“协同萃取”的作用是 ，“反萃取”加入稀硫酸的目的是 (用化学方程式表示)。 (5)“碱溶造液”中产生了离子，该离子中含有的化学键类型有 (填序号)。 a．极性共价键            b．非极性共价键        c．配位键            d．氢键            e．离子键 (6)“电解”生成镓的过程中阴极的电极反应式为 。 6．(2025·山东省日照市高三下学期一模)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 %。 7．(2025·广东省深圳市南科大附中高三下学期4月第二次模拟考试)铈是一种重要的稀土元素，在国防和科技领域有重要应用。二氧化铈是一种重要的催化剂。以氟碳铈矿(主要含)为原料制备的一种工艺流程如下∶ 已知∶①既能与结合成，也能与结合成，也能与结合成； ②在硫酸体系中能被萃取剂萃取，而不能。 (1)氟碳铈(CeFCO3)中Ce的化合价为 。 (2)氧化焙烧工序往往采取逆流的方式进行，其优点是 。 (3)稀硫酸酸浸中，Ce的浸出率和稀硫酸浓度、温度有关，其关系如图所示，应选择的适宜的条件为___________(填序号) A． B． C． D． (4)TBP是一种有机萃取剂，“萃取”时发生反应∶，氟洗液中添加的作用是 。 (5)“萃取”时存在反应∶。是分配比，表示分别在有机层中与水层中存在形式的物质的量浓度之比。取含四价铈总浓度为的酸浸液，向其中加入萃取剂，充分振荡，静置，若，则水层中 。(写出计算过程，计算结果保留二位有效数字)。 8．(2025·吉林省高三上学期四校联合模拟考试)GaN凭借其出色的功率性能、频率性能以及散热性能，应用于技术。工业上由赤泥(含、、，还有少量等杂质)提取镓(Ga)制备氮化镓流程如下： 已知：①镓性质与铝相似，金属活动性介于锌和铁之间。 ②萃取镓的原理为：。 回答下列问题： (1)为提高酸浸效率可采取的措施是 (任写一条)。 (2)“浸渣”主要成分是 (写化学式)。 (3)已知：一定温度下，溶质在相同体积平衡共存的两液相中的分配系数为。分别用与原溶液等体积的萃取剂依次萃取两次后，水相中元素的残留率为 (用含的代数式表示)。 (4)水相2与足量溶液反应的离子方程式为 、 。 (5)“合成”步骤中，促进了金属和在高温环境中的转化，其化学方程式为 。 (6)另一种镍催化法生产的工艺如图。 “酸浸”操作的目的是 。 9．(2025·广东省广州市高三综合测试（二模）)广泛应用于新能源汽车和储能领域。从低浓度锂溶液(含、、、)获得制备的原料和，工艺流程如下： 已知：①常温下，部分物质的如下表。 物质 ②在本工艺相应条件下，EDTA能与反应生成可溶于水的稳定配合物。 ③常温下，，，。 (1)“沉锂1”中生成磷酸锂的离子方程式为 。若“沉锂1”后滤液中，则溶液浓度为 。 (2)“萃取除铝”时，调节溶液，与萃取剂HR(弱酸)反应转化为而被萃取至有机层。降低溶液pH，铝的去除率明显降低，原因是 。 (3)“沉淀”时控制溶液，此时 ，该条件下转化为的离子方程式为 。 (4)“除杂”中加入NaOH调节溶液。滤渣2的主要成分是、和 。 (5)“沉锂2”先加入适量EDTA，再加入固体，充分反应后过滤。加入EDTA的目的是防止产品中混入 (填化学式)杂质。 10．(2025·北京市大兴区第一中学高三下学期三模)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：) 11．(2025·河北省保定市金科大联考高三下学期模拟预测)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 。 12．(2025·浙江省桐乡市高三下学期5月模拟测试)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 。 13．(2025·云南省保山市腾冲市第八中学高三下学期二模)锗是一种重要的稀散金属，主要用于电子工业、光导纤维等领域。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pH的关系为： pH 存在形式 GeO 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)基态锗原子中电子排布能量最高的能级为 ，“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 ，物质A属于碱性氧化物，其化学式是 。 (3)“沉锗”操作后，Ge以的形式存在，随着pH的升高，Ge的沉淀率升高。“沉锗”操作理论上需控制pH范围为 。 (4)“酸溶”后，溶液的pH为1.8，向溶液中加入酒石酸萃取剂，其原理为酒石酸(，结构如图所示)与含锗微粒形成酒石酸络阴离子。 ①“萃取锗”中主要反应的离子方程式为 。 ②若升高，锗的萃取率下降，原因是 。 ③“反萃取”中加入的物质B是 (填标号)。 a．溶液    b．溶液    c．溶液 1 学科网（北京）股份有限公司 $